مطالعات نشان می دهد که مواد شیمیایی برای همیشه به عنوان مخلوط سمی تر هستند – UBNow: اخبار و دیدگاه ها برای اساتید و کارکنان UB

اولین مطالعه در نوع خود، سمیت انواع مختلفی از مواد پر و پلی فلوروآلکیل (PFAS) را که بیشتر به عنوان “مواد شیمیایی دائمی” شناخته می شوند، هنگام مخلوط شدن با یکدیگر در محیط و بدن انسان اندازه گیری کرد.

خبر خوب: سطح سمیت سلولی و سمیت عصبی فردی اکثر مواد شیمیایی آزمایش شده نسبتاً پایین بود.

خبر بد: مواد شیمیایی با هم کار کردند تا کل مخلوط را سمی کنند.

کارلا ریوس بونیلا، نویسنده اول این مطالعه، دانشجوی دکترای شیمی UB، گفت: “اگرچه از نظر ساختاری مشابه هستند، اما همه مواد شیمیایی همیشه یکسان نیستند – برخی قوی تر، برخی کمتر. وقتی مخلوط شوند، همه اجزا در سمیت سلولی و سمیت عصبی مخلوط نقش دارند.”

دایانا آگا، یکی از نویسندگان این مطالعه، پروفسور برجسته SUNY، مدیر مؤسسه RENEW M Woodburnry و دپارتمان هون بری، می‌افزاید: «در سنجش‌های آزمایشگاهی که در این مطالعه استفاده کردیم، بیشتر انواع PFAS که آزمایش کردیم، زمانی که به‌صورت جداگانه اندازه‌گیری می‌شوند، خیلی سمی به نظر نمی‌رسند. با این حال، وقتی یک نمونه کامل را با چند PFAS اندازه‌گیری می‌کنید، سمیت را می‌بینید.

این تحقیق با همکاری Beate Escher از مرکز هلمهولتز برای تحقیقات محیطی (UFZ)، لایپزیگ، آلمان، جایی که Ríos-Bonilla انجام داد، انجام شد. در شرایط آزمایشگاهی آزمایشات سمیت در مرکز غربالگری CITEPro با توان بالا در 11 سپتامبر در علوم و فناوری محیطی، مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شد.

این مطالعه از این نظر جدید است که سمیت مخلوطی از PFAS را ارزیابی می‌کند. این ترکیبات مصنوعی به طور گسترده در محصولات مصرفی – از ماهی تابه های نچسب گرفته تا لوازم آرایش – برای چندین دهه مورد استفاده قرار گرفته اند و ممکن است صدها تا هزاران سال تجزیه شوند. تصور می شود که آنها حداقل در 45 درصد از آب آشامیدنی کشور و در خون تقریباً هر آمریکایی وجود دارند و با سرطان و اختلالات رشد عصبی مرتبط هستند.

در اوایل سال جاری، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) اولین استانداردهای آب آشامیدنی را برای شش نوع PFAS صادر کرد. با این حال، تخمین زده می شود که بیش از 15000 گونه در محیط وجود دارد. فقط تعداد کمی از این مواد شیمیایی دارای استاندارد بوده و تحت نظارت هستند.

آقا که محقق اصلی کمک مالی EPA STAR است که این مطالعه را تامین کرده است، گفت: “شش PFAS وجود دارد که می توان آنها را تنظیم کرد، زیرا ما چیزهای زیادی در مورد آنها و سمیت آنها می دانیم. متأسفانه، تا زمانی که سمیت آنها مشخص نشود، نمی توانیم سایر اشکال PFAS را تنظیم کنیم.” “ما باید حداکثر سطوح آلودگی را برای هر PFAS تنظیم کنیم که متناسب با سمیت آنها باشد. برای تنظیم آلاینده ها، دانستن قدرت نسبی آنها زمانی که به صورت مخلوط در محیط ظاهر می شوند، همراه با غلظت های محیطی پیش بینی شده آنها ضروری است.”

سایر نویسندگان UB عبارتند از G. Ekin Atilla-Gokcumen، دکتر Marjorie E. Winkler، استاد برجسته و رئیس دانشیار گروه شیمی، و Judith Cristobal، دانشیار ارشد تحقیقاتی.

Ríos-Bonilla همچنین توسط یک بورس تحصیلی فارغ التحصیل از موسسه ملی علوم بهداشت محیطی (NIEHS) از موسسه ملی بهداشت (NIH) پشتیبانی می شود.

برای انجام این مطالعه، محققان مخلوط‌های خود را از PFAS که یکی از سرم خون متوسط آمریکایی‌ها و دیگری از نمونه‌های آب‌های سطحی یافت شده در ایالات متحده است، ایجاد کردند. Rios-Bonilla از داده های مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری های ایالات متحده و سازمان زمین شناسی ایالات متحده برای تعیین میانگین نسبت غلظت PFAS در خون انسان و آب های سطحی استفاده کرد.

آنها سپس اثرات این مخلوط ها را بر روی دو رده سلولی آزمایش کردند: یکی برای سمیت میتوکندری و استرس اکسیداتیو و دیگری برای سمیت عصبی.

از 12 PFAS اضافه شده به مخلوط آب، اسید پرفلوئورواکتانوئیک (PFOA) – که معمولاً در تابه های نچسب و فوم آتش نشانی استفاده می شود – بیشترین سمیت سلولی را داشت که تا 42 درصد از سمیت سلولی مخلوط را تشکیل می داد.

از سوی دیگر، هر دو PFOA و اسید پرفلوئورواکتان سولفونیک (PFOS) سمیت سلولی تقریباً برابر (25٪) در سنجش سمیت عصبی دارند، اگرچه هر دو به ترتیب تنها 10 و 15٪ به مخلوط از نظر غلظت کمک کردند.

مخلوط خون حاوی چهار PFAS در دسترس بود، اما PFOA دوباره بیشترین سیتوتوکسیک را برای هر دو رده سلولی داشت. اگرچه سهم مولی آن تنها 29٪ بود، PFOA باعث 68٪ سمیت سلولی در سنجش سمیت سلولی و 38٪ در روش سمیت عصبی شد.

جالب توجه است که وقتی محققان سمیت عصاره‌های نمونه‌های جامد زیستی واقعی جمع‌آوری‌شده از یک تصفیه‌خانه فاضلاب شهری را تجزیه و تحلیل کردند، علی‌رغم غلظت‌های پایین اندازه‌گیری شده PFOA و سایر PFAS در نمونه، سمیت بسیار بالایی مشاهده شد.

آقا می‌گوید: «این بدان معناست که PFAS و سایر مواد شیمیایی دیگر در بیوسولیدها وجود دارد که شناسایی نشده‌اند و به سمیت عصاره‌های مشاهده‌شده کمک می‌کنند.

یکی از اهداف محققان تعیین این بود که آیا PFAS به صورت هم افزایی عمل می کند یا خیر. این زمانی است که اثر ترکیبی دو یا چند ماده شیمیایی بیشتر از اثر ترکیبی هر ماده شیمیایی است. با این حال، یافته‌های آنها نشان می‌دهد که اثر PFAS به غلظت افزودنی است: به این معنی که یک مدل ایجاد شده برای پیش‌بینی سمیت مخلوط می‌تواند برای پیش‌بینی اثر ترکیبی مخلوط‌ها استفاده شود.

Escher می‌گوید: «از آنجایی که تا 12 PFAS در مخلوط‌ها به عنوان غلظت‌های افزودنی برای سمیت سلولی و سمیت عصبی خاص عمل می‌کنند، احتمالا هزاران PFAS دیگر که در فروش و در حال استفاده هستند نیز به همین ترتیب عمل می‌کنند. “مخلوط ها نسبت به PFAS های منفرد خطر بیشتری دارند. از آنجا که آنها در مخلوط ها عمل می کنند و وجود دارند، باید به عنوان مخلوط تنظیم شوند.”

محققان می گویند نتایج این مطالعه در ارزیابی اثربخشی تلاش های بهبودی نیز بسیار مفید خواهد بود. تخریب PFAS گاهی اوقات می‌تواند محصولات جانبی مضری ایجاد کند که با تجزیه و تحلیل شیمیایی قابل شناسایی نیستند، بنابراین اندازه‌گیری سمیت یک نمونه پس از درمان ممکن است تنها راه برای قضاوت در مورد مؤثر بودن فناوری اصلاح باشد.

آقا می‌گوید: «وقتی شیمی تجزیه همه پاسخ‌ها را به شما نمی‌دهد، آزمایش‌های سمیت می‌تواند ابزاری اضافی باشد، به‌ویژه زمانی که هویت آلاینده‌های موجود در مخلوط ناشناخته است، همانطور که در بسیاری از سایت‌های آلوده چنین است.