Los investigadores desarrollan un nuevo enfoque para descubrir las sustancias químicas omnipresentes "para siempre" conocidas como PFAS
La espectrometría de masas avanzada ayuda a desentrañar la complejidad de la química de los PFAS
Los PFAS, una familia de miles de sustancias químicas fabricadas por el hombre, están por todas partes, y se sabe que algunas de ellas son perjudiciales para nuestro cuerpo y el medio ambiente. Lo que más asusta es lo poco que sabemos sobre estos contaminantes omnipresentes que se encuentran en todo tipo de productos, desde los envases de los alimentos y los productos de limpieza hasta las espumas de extinción de incendios.
El espectrómetro de masas de resonancia de ciclotrón iónico de 21 teslas (21T FT-ICR MS) del Laboratorio Nacional de Altos Campos Magnéticos, financiado por la NSF, es la máquina más potente y de mayor resolución de su clase. Utiliza campos eléctricos y magnéticos para distinguir moléculas individuales y puede diferenciar entre compuestos químicos con más precisión que cualquier otro instrumento.
Provided/National High Magnetic Field Lab
Un equipo de investigadores, entre los que se encuentra Jens Blotevogel, de la Universidad Estatal de Colorado, está utilizando una de las herramientas de análisis químico más potentes del mundo para desentrañar las complejidades de los PFAS. Están trabajando para caracterizar y catalogar los miles y miles de compuestos químicos de la familia de los PFAS, de modo que los futuros estudios puedan encontrar soluciones a los impactos sobre la salud y el medio ambiente.
"No sólo intentamos resolver la complejidad química de los PFAS, sino que también abrimos las puertas a los investigadores que quieran estudiar el tratamiento, el destino y el transporte en el medio ambiente y la toxicología", dijo Blotevogel, profesor asistente de investigación en el Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental. "Esto está dando a la gente la lupa más fuerte posible para desentrañar estos procesos".
Los PFAS requieren una mirada más atenta porque ni siquiera sabemos cuántos hay. Un estudio de Blotevogel y sus colaboradores publicado en Environmental Science and Technology en enero encontró pruebas que sugieren que puede haber muchos más que los varios miles ya identificados.
Una familia muy unida
PFAS son las siglas de las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoradas. Su característico enlace químico carbono-flúor es uno de los más fuertes de la naturaleza, lo que les ha valido el apodo de "sustancias químicas para siempre".
Persisten en la naturaleza y en nosotros. Los estudios han demostrado la presencia de PFAS en la sangre de personas y animales de todo el mundo.
"El primer paso es entender qué especies hay, y luego se puede averiguar el impacto ambiental y tratar de remediarlo, pero hay que conocer la química", dijo Amy McKenna, miembro de la facultad del Departamento de Ciencias del Suelo y Cultivos de la CSU y química analítica ambiental en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético, financiado por la NSF, en Tallahassee (Florida).
Un instrumento único
McKenna conoce bien la mejor herramienta para analizar mezclas complejas: el espectrómetro de masas de resonancia de ciclotrón iónico de transformación de 21 teslas (21T FT-ICR MS) del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético. Lejos de la típica balanza, los espectrómetros de masas utilizan campos eléctricos y magnéticos para distinguir moléculas individuales, que pesan menos de una trillonésima de onza.
El avanzado espectrómetro de masas del MagLab es la máquina más potente y de mayor resolución de su clase. Puede diferenciar entre compuestos químicos individuales con más precisión que cualquier otro instrumento.
"Es lo suficientemente potente como para poder ver todas estas moléculas de PFAS, pero también es lo suficientemente potente como para seleccionarlas en muestras medioambientales que contienen muchos miles de compuestos naturales", dijo Robert Young, ex alumno de la CSU y director del Laboratorio de Análisis Químico e Instrumentación de la Universidad Estatal de Nuevo México.
Las muestras analizadas para su reciente estudio procedían de lugares contaminados por PFAS y cada una contenía entre 10.000 y 30.000 compuestos, es decir, numerosas sustancias químicas de origen humano sobre un fondo de material orgánico natural. El instrumento único del MagLab mide la masa con tanta precisión que los investigadores pueden determinar la composición elemental de muchos compuestos presentes.
El acceso a un instrumento tan especializado es limitado, pero el equipo está catalogando sus hallazgos en una base de datos de compuestos de PFAS para que otros puedan utilizar sus resultados. Han publicado una biblioteca de PFAS con un informe que detalla su nuevo método analítico basado en su trabajo hasta la fecha para el Programa de Investigación y Desarrollo Medioambiental Estratégico del Departamento de Defensa de Estados Unidos.
"Queremos aprovechar la potencia de la resonancia de ciclotrón iónico para prestar un servicio a la comunidad científica estableciendo un catálogo de compuestos de PFAS que puedan utilizar como herramienta para desarrollar métodos que no dependan de la MS FT-ICR de 21T", dijo McKenna.
Arrojar luz sobre la materia química oscura
La mayoría de las investigaciones medioambientales sólo buscan entre 15 y 30 compuestos de PFAS bien conocidos, dijo Blotevogel, pero podría haber otros compuestos potencialmente peligrosos al acecho en la "materia oscura" que no vemos.
"¿Y si hay un cisne negro entre estos compuestos desconocidos?
El potente espectrómetro de masas del MagLab les permite encontrar las incógnitas, determinar sus fórmulas químicas y registrarlas para futuras investigaciones.
Los investigadores no sólo están interesados en la composición de los compuestos PFAS, sino que también quieren saber cómo cambian esos compuestos en el medio ambiente. Algunos compuestos pueden pasar de inofensivos a nocivos cuando se degradan o se mezclan con otros compuestos.
Sólo si entendemos qué son los compuestos y en qué se convierten podremos averiguar si son peligrosos y cómo limpiarlos. Primero tenemos que saber qué buscamos, y ahí es donde Blotevogel, McKenna, Young y su equipo están abriendo nuevos caminos.
"El objetivo a largo plazo es ayudar a identificar estas cosas para que otras personas sepan qué buscar", dijo Young. "En cuanto sepamos lo que hay que buscar, podremos centrarnos en comprender las repercusiones sanitarias y medioambientales, y priorizar el tratamiento o las soluciones normativas".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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