Se ha medido la toxicidad de una variedad de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), conocidas como “sustancias químicas eternas”, cuando se combinan en el medio ambiente y en el cuerpo humano.
La buena noticia: la mayoría de las sustancias químicas analizadas tenían niveles relativamente bajos de citotoxicidad y neurotoxicidad individual.
La mala noticia: los químicos trabajan juntos para hacer que toda la mezcla sea tóxica.
“Aunque son estructuralmente similares, no todas las sustancias químicas eternas son iguales: algunas son más potentes, otras menos. Cuando se mezclan, todos los componentes contribuyen a la citotoxicidad y neurotoxicidad de la mezcla”, afirmó la primera autora del estudio, Carla Ríos-Bonilla, de la Universidad. en Buffalo. Estudiante de doctorado en química.
“En los ensayos de laboratorio que utilizamos en este estudio, la mayoría de los PFAS que probamos no parecían ser muy tóxicos cuando se midieron individualmente. Sin embargo, cuando se mide una muestra completa con múltiples PFAS, se ve toxicidad”. El estudio fue coautor de Diana Aga, PhD, directora del Renew Institute, profesora distinguida de SUNY y catedrática Henry M. Woodburn del Departamento de Química de la UB.
Este estudio se realizó en colaboración con Beit Escher en el Centro Helmholtz de Investigación Ambiental (UFZ), Leipzig, Alemania, donde Ríos-Bonilla hizo in vitro Pruebas de toxicidad en las instalaciones de detección de alto rendimiento CITEPro. Fue publicado el 11 de septiembre en Environmental Science and Technology, una revista de la Sociedad Química Estadounidense.
El estudio es novedoso porque evalúa la toxicidad de una mezcla de PFAS. Estos compuestos sintéticos se han utilizado ampliamente en productos de consumo (desde sartenes antiadherentes hasta maquillaje) durante décadas y pueden tardar entre cientos y miles de años en descomponerse, si es que alguna vez lo hacen. Se estima que se encuentran en al menos el 45% del agua potable del país y en la sangre de prácticamente todos los estadounidenses, y están relacionados con el cáncer y los trastornos del desarrollo neurológico.
A principios de este año, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) emitió las primeras normas para el agua potable para seis tipos de PFAS. Sin embargo, se estima que existen más de 15.000 especies en el medio ambiente. Sólo unos pocos de estos productos químicos tienen normas y están regulados.
“Hay seis PFAS que se pueden regular porque sabemos mucho sobre ellos y su toxicidad. Desafortunadamente, no podemos regular otras formas de PFAS hasta que se conozca su toxicidad”, dijo Agha, quien es el investigador principal del estudio financiado por la EPA. Beca ESTRELLA. Investigación “Necesitamos determinar un nivel máximo de contaminación para cada PFAS que sea proporcional a su toxicidad. Para controlar los contaminantes, es crucial conocer sus potencias relativas cuando se presentan como mezclas en el medio ambiente con sus concentraciones ambientales previstas”.
Los otros coautores de la UB son G. Ekin Atila-Gokumen, Ph.D., Dr. marjorie e. Winkler Profesor Distinguido y Presidente Asociado del Departamento de Química y Judith Cristóbal, Ph.D., Investigadora Científica Senior.
Ríos-Bonilla también cuenta con el apoyo de una beca de posgrado del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (NIEHS) de los Institutos Nacionales de Salud (NIH).
PFOA y PFOS son los principales contribuyentes a la toxicidad de la mezcla.
Para realizar el estudio, los investigadores crearon su propia mezcla de PFAS, una que representa el suero sanguíneo del estadounidense promedio y otra utilizando datos de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. de muestras de agua superficial encontradas en Ríos-Bonilla. El Servicio Geológico de Estados Unidos determinó concentraciones promedio de PFAS en la sangre humana y el agua superficial, respectivamente.
Luego probaron los efectos de esta mezcla en dos líneas celulares; uno que analiza la toxicidad mitocondrial y el estrés oxidativo y el otro la neurotoxicidad.
De los 12 PFAS añadidos a la mezcla de agua, el ácido perfluorooctanoico (PFOA), comúnmente utilizado en sartenes antiadherentes y espumas contra incendios, fue el más citotóxico y representó hasta el 42% de la citotoxicidad de la mezcla.
Por otro lado, tanto el PFOA como el ácido perfluorooctano sulfónico (PFOS) contribuyeron aproximadamente con la misma citotoxicidad (25%) en el ensayo de neurotoxicidad, contribuyendo ambos con un 10 y un 15%, respectivamente, a la mezcla en términos de concentración.
Cuatro PFAS estaban presentes en la mezcla de sangre, pero el PFOA volvió a ser el más citotóxico para ambas líneas celulares. A pesar de su contribución molar de sólo el 29%, el PFOA desencadenó el 68% de la citotoxicidad en el ensayo de citotoxicidad y el 38% en el ensayo de neurotoxicidad.
Curiosamente, cuando los investigadores analizaron la toxicidad de extractos de muestras de biosólidos reales recolectadas de una planta de tratamiento de aguas residuales municipal, se observó una toxicidad muy alta a pesar de las bajas concentraciones medidas de PFOA y otros PFAS en las muestras.
“Esto significa que hay muchos más PFAS y otras sustancias químicas en los biosólidos, que no han sido detectados, y que contribuyen a la toxicidad observada del extracto”, dijo Agha.
Sinérgicamente versus aditivamente
Uno de los objetivos de los investigadores era determinar si las PFAS funcionan de forma sinérgica. Esto ocurre cuando el efecto combinado de dos o más sustancias químicas es mayor que la suma de las sustancias químicas individuales. Sin embargo, sus hallazgos indican que los efectos de las PFAS dependen de la concentración: esto significa que se puede utilizar un modelo de predicción de la toxicidad de las mezclas establecido para predecir los efectos combinados de las mezclas.
“Hasta 12 PFAS en la mezcla actuaron como ajustadores de la concentración de la citotoxicidad y la neurotoxicidad específica, y probablemente miles de otros PFAS en el comercio y el uso actuaron de manera similar”, dijo Escher. “Las mezclas plantean un riesgo mayor que los PFAS individuales. Debido a que actúan y se presentan en mezclas, deberían regularse como mezclas”.
Los investigadores dicen que los resultados de este estudio también serán muy útiles para evaluar la efectividad de los esfuerzos correctivos. La descomposición de las PFAS a veces puede producir subproductos dañinos que no pueden detectarse mediante análisis químicos, por lo que medir la toxicidad de una muestra después del tratamiento puede ser la única manera de juzgar si una tecnología de remediación es efectiva.
“Las pruebas de toxicidad pueden ser una herramienta complementaria cuando la química analítica no da todas las respuestas, especialmente cuando se desconoce la identidad de los contaminantes en la mezcla, como ocurre en muchos sitios contaminados”, dice Aga.