Los equipos de investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Alabama en Birmingham y la Universidad de Notre Dame han desarrollado un nuevo método que permite a los investigadores marcar radiactivamente tres formas de sustancias alquilo perfluoradas y polifluoradas y rastrear el destino de estas sustancias químicas cuando ingresan al cuerpo.

Este es un avance significativo y oportuno en la identificación y seguimiento de estos PFAS, que se sabe que son dañinos para el cuerpo humano, y el mes pasado se descubrió que se usaban ampliamente en papel de envolver de comida rápida en muchas cadenas de restaurantes populares.

La novedad del método de nuevo diseño es que uno de los átomos de flúor de la molécula de PFAS fue reemplazado por una forma radiactiva de flúor. el mismo radioisótopo flúor-18 que se utiliza para las tomografías por emisión de positrones en hospitales de todo el mundo.

"Por primera vez, tenemos un trazador de PFAS o un producto químico que hemos etiquetado para ver a dónde va en los ratones, "dijo Suzanne Lapi, Doctor., autor principal del estudio publicado hoy en el Revista de ciencia y tecnología del medio ambiente . Lapi es profesor asociado del Departamento de Radiología y Química de la UAB, y director de la Instalación de Ciclotrones de la UAB. "Cada uno de los trazadores exhibió algún grado de captación en todos los órganos y tejidos de interés que se probaron, incluido el cerebro. La mayor absorción se observó en el hígado y el estómago. y se observaron cantidades similares en el fémur y los pulmones ".

Puntos clave a conocer sobre este descubrimiento, hallazgos recientes

• Un estudio publicado en febrero mostró que, de las más de 400 muestras de materiales de embalaje probados en muchos restaurantes populares de comida rápida, Se encontraron PFAS en el 56 por ciento de los envoltorios de pan y postres, 38 por ciento de envoltorios de sándwiches y hamburguesas, y 20 por ciento de cartón.
• La exposición a los PFAS está relacionada con el cáncer de riñón y testicular, colesterol elevado, disminución de la fertilidad, y problemas de tiroides en adultos.
• La exposición a los PFAS está vinculada a efectos adversos sobre el crecimiento, aprendizaje y comportamiento y disminución de la respuesta inmunitaria a las vacunas en los niños.
• Un nuevo método de rastreo por radio desarrollado por UAB Radiology permitió a los investigadores descubrir que, altamente fluorados, sustancias químicas potencialmente tóxicas conocidas como sustancias alquilo perfluoradas, o PFAS, se encontraron en todos los órganos del cuerpo analizados, incluido el hígado, estómago, hueso de la pierna, pulmones, riñón, corazón, piel, músculo, cerebro y otros órganos.
• Debido a que rastrear compuestos PFAS de manera convencional es difícil, UAB Radiology desarrolló un método para etiquetar los compuestos PFAS intactos con un radio trazador de flúor-18 para que los investigadores pudieran ver hacia dónde se dirigía el compuesto en el cuerpo y realizar mediciones sensibles por primera vez.

Los PFAS se utilizan a menudo en productos resistentes a las manchas, materiales contra incendios y utensilios de cocina antiadherentes y no aptos para la ingestión. Estudios anteriores han demostrado que los PFAS pueden migrar, contaminar la comida y, cuando se consume, acumulándose en el cuerpo.

Ahora que parece probable que cualquier PFAS que pueda sintetizarse y aislarse pueda marcarse radiactivamente y usarse para medir directamente la cinética de absorción y biodistribución en sistemas biológicos, abre la posibilidad de medir directamente la captación en sujetos voluntarios humanos.

"Esto es posible debido a que las trazas de los compuestos se pueden medir fácilmente y la radiactividad es de corta duración, "dijo Graham Peaslee, Doctor., el coautor del estudio y profesor de física nuclear experimental en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Notre Dame. "Es un descubrimiento importante porque los PFAS son una sustancia química realmente persistente que, una vez en el torrente sanguíneo, se queda ahí y se acumula, lo cual no es bueno ".

Enfermedades que incluyen cánceres de riñón y testículo. enfermedad de tiroides, bajo peso al nacer e inmunotoxicidad en niños, y otros problemas de salud se han relacionado con los PFAS en estudios anteriores.

Ahora que los investigadores han identificado por primera vez qué PFAS se acumulan inicialmente, y en qué órganos específicos, y con algunas diferencias sorprendentes, los autores dicen que hay implicaciones para la salud mucho más allá de este estudio inicial.

"Estamos muy entusiasmados con esta técnica, que toma prestado de nuestro trabajo actual en el desarrollo de agentes de imagenología de medicina nuclear, "dijo Jennifer Burkemper, Doctor., científico del Ciclotrón de la UAB y primer autor del estudio. "Este trabajo puede permitir la detección rápida de compuestos PFAS para obtener información clave sobre su destino biológico".

PFAS en las noticias

Los productos químicos fluorados han aparecido mucho en las noticias recientemente, especialmente los PFAS. Ha habido accidentes industriales como los descubiertos cerca del río Hoosic en Nueva York el pasado otoño. y el acuerdo de Dupont de $ 670 millones el mes pasado relacionado con el vertido del químico tóxico C8, también conocido como ácido perfluorooctanoico, en el río Ohio.

Otra fuente de exposición a estos químicos se informó en febrero, cuando una encuesta encontró que un tercio de los envoltorios de comida rápida habían sido tratados con estos químicos fluorados.

"Existía la preocupación de que estos productos químicos pudieran entrar directamente en los alimentos envueltos en envases tratados, "dijo Peaslee, que utilizó la emisión de rayos gamma inducida por partículas para realizar los hallazgos informados en febrero. "Una preocupación mayor es que, debido a que estos productos químicos persisten durante mucho tiempo en el medio ambiente, cuando los productos de consumo tratados ingresan al vertedero, estos químicos volverán a emerger en nuestra agua potable. Estos resultados generales ya cuestionan la seguridad de estos compuestos alternativos de PFAS de cadena más corta ".

Lapi dice que la nueva herramienta desarrollada por los equipos de investigación se puede utilizar para estudiar el comportamiento de PFAS en estudios de remediación ambiental para medir el destino de compuestos radiomarcados en sistemas de tratamiento ambiental.

"Este es un tremendo primer paso, "Lapi dijo, "y subraya la necesidad de realizar más estudios para investigar enérgicamente diferentes compuestos PFAS en diferentes sistemas biológicos y ambientales para evaluar el impacto total de este novedoso método radiosintético".

Además del cáncer de riñón y testicular, los científicos han encontrado previamente colesterol alto, enfermedad de tiroides, la hipertensión inducida por el embarazo y la colitis ulcerosa se correlacionarán con la cantidad de ácido perfluorooctanoico, o PFOA, encontrado en la sangre de personas que estuvieron expuestas al agua contaminada.

Como resultado, la Agencia de Protección Ambiental y los fabricantes de EE. UU. llegaron a un compromiso para eliminar voluntariamente dos PFAS de "cadena larga" específicos del mercado de EE. UU. para 2015, incluido el PFOA. Sin embargo, la industria ha cambiado de estas formas de "cadena larga" de PFAS a versiones de cadena más corta de los mismos productos químicos, Dice Peaslee. No hay datos de toxicología disponibles para la mayoría de los compuestos alternativos de PFAS de cadena corta que se utilizan comercialmente.

Importancia adicional, pasos futuros

El equipo de Lapi fabrica agentes radioactivos de imágenes moleculares para medicina nuclear utilizando el ciclotrón de la UAB Imaging Facility, un tipo de acelerador de partículas que mueve protones, un tipo de partícula cargada, along a spiral path to strike a material to produce radioisotopes. These radioisotopes can be chemically attached to molecules created to home in on biological targets of interest. These targets typically include certain receptors on cancer, and lung and heart function. They also look at different tracers for neurology.

When researchers looked at the PFAS chemicals and saw their structure, Lapi says, her group thought the chemistry of the compound was amenable enough to do radiolabeling with their techniques.

"Conventionally, tracing these PFAS compounds is very difficult, " Lapi said. "These compounds are not UV active, and they're very difficult to detect. There are some techniques where you can detect total fluorine concentration, but that does not give you an idea of which compound the fluorine is attached to. With our method, we can actually tag the intact compound with a fluorine 18 radio tracer, and it gives us a handle so we can see where that compound is going and make very sensitive measurements. These sensitive measurements are probably the most important thing, because it's so difficult to detect in other methods, where you would have to take the liver out, homogenize it, extract the chemical out and do mass spectrometry to see how much of the chemical is in there. And you'd have to do it with every single organ. Para nosotros, we can take the whole mouse, image it, and we're done. Or we can take the tissues and we can count it, and we're done. It's a much quicker and less time-consuming method to look at where these go."

Hasta aquí, Lapi says, the group has looked at three compounds, far short of the hundreds of PFASs that have been identified.

"While I don't think we will look at all of these PFASs, we would like to look at different families of these compounds and see how they are distributed in the body, " Lapi said. "Because even with very small changes in these compounds, we were able to see differences in brain uptake, which is important because these may have neurological impacts. We saw different clearance patterns, blood binding and other things. We want to look at different classes of compounds, how they're excreted from the body, how they accumulate, and see if we can really say something about how you would get rid of these compounds."

The next step after that would be to identify how this newly discovered technique could be used to clean up compounds in environmental situations where there is a contaminate issue.

"We want to know if, decir, we have a huge contaminated water supply full of PFASs, how do we make techniques to get PFAS out of the water supply, " she said. "Perhaps we can take a bucket of water, spike it with our radioactive substance, put it through filters and different types of cleanup technologies, and see how we can effectively extract that compound from the water supplies."

Lapi and her team are excited that they have been able to show how to take techniques from nuclear medicine and previous UAB imaging studies and apply them to environmental compounds—a significant achievement moving forward.

"When people think of radio chemistry, they typically think of tritium or carbon 14 or these very long-lived compounds when doing these pharmacokinetic studies, " Lapi said. "Now we have a whole host of different radio isotopes with different chemical properties, and we really have these nice tools that we can use for different applications outside of nuclear medicine, like environmental cleanup applications."