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Autora invitada: Zara Jalali

¿Qué es PFAS?

PFAS es la abreviatura de sustancias perifluoradas y polifluoradas, que son una gran familia de sustancias químicas artificiales que contienen una columna vertebral de átomos de carbono y flúor. ¿Cuán grande es su familia? Son más de 5000 químicos los que componen este grupo. Estas sustancias químicas tienen diferentes grupos funcionales, que pueden incluir otros elementos como el oxígeno, el hidrógeno o el azufre.

¿Por qué PFAS es tan conocido?

Las PFAS se consideran útiles porque son resistentes al calor, agua y aceite. Las PFAS se han fabricado y utilizado en diversas industrias de todo el mundo, incluso en Estados Unidos desde la década de 19401. Las PFAS se pueden encontrar en los siguientes productos:

Alimentos envasados en materiales que contienen PFAS, procesados con equipos que utilizaron PFAS, o cultivados en suelos o aguas contaminados con PFAS.

Productos comerciales para el hogar, incluidos los tejidos que repelen las manchas y el agua, los productos antiadherentes (por ejemplo, el teflón), los abrillantadores, las ceras, las pinturas, los productos de limpieza y las espumas antiincendios (una fuente importante de contaminación de las aguas subterráneas en los aeropuertos y las bases militares donde se realizan los entrenamientos de extinción de incendios).

Lugar de trabajo, incluidas las instalaciones de producción o las industrias (por ejemplo, el cromado, la fabricación de productos electrónicos o la recuperación de petróleo) que utilizan PFAS.

Agua potable, normalmente localizada y asociada a una instalación específica (por ejemplo, fabricante, vertedero, planta de tratamiento de aguas residuales, instalación de entrenamiento de bomberos).

Organismos vivos, incluidos los peces, los animales y los seres humanos, donde las PFAS tienen la capacidad de acumularse y permanecer en el tiempo1.

¿Debemos preocuparnos?

Por desgracia, la respuesta es SÍ. Estos compuestos tardan mucho tiempo en descomponerse en el medio ambiente y pueden acumularse con el tiempo. También pueden acumularse en plantas, animales y en nuestro cuerpo.

Un reciente estudio de biomonitorización realizado por la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (NHANES) en una muestra representativa a nivel nacional de la población estadounidense descubrió que más del 98 % de las personas analizadas tenían múltiples congéneres de PFAS presentes en su cuerpo2.

¿Qué se puede hacer?

Los investigadores intentan comprender el alcance de la contaminación por PFAS y desarrollar nuevos métodos para su detección y reparación. La biomonitorización de los niveles de PFAS es muy importante para evaluar su riesgo y seguir aplicando la normativa necesaria. Por lo tanto, existe una creciente necesidad de desarrollar herramientas que puedan detectar con exactitud y precisión niveles bajos de PFAS en fluidos biológicos.

Desafíos

Los químicos de las PFAS se pueden encontrar en cualquier lugar. Se transportan por aire o tierra. También pueden acumularse y contaminar los sistemas de LC utilizados en las pruebas analíticas. Es muy importante asegurarse de que los resultados notificados estén libres de contaminación exterior, ambiental y relacionada con el sistema de PFAS.

Además, la separación cromatográfica de las PFAS, incluidos los compuestos que contienen isótopos ramificados y lineales, es fundamental para garantizar una cuantificación fiable y precisa.

Posibles soluciones

A continuación se presenta un resumen de algunos trabajos de colaboración entre Phenomenex, Inc y Sciex Company.

En este método, se instala una columna Phenomenex Luna C18(2) (30 x 2 mm, 5 µm, 00A-4252-Y0) entre el automuestreador y las bombas de LC para atrapar los compuestos PFAS del ambiente y del sistema. Esta columna adicional sirve como columna trampa para aislar la contaminación por PFAS de los componentes del sistema de LC y minimizar el riesgo de que los PFAS relacionados con el sistema interfieran con las señales reales de la muestra durante la ejecución analítica. Se utilizaron consumibles de polietileno de alta densidad o polipropileno (tubos Eppendorf, puntas de pipeta, viales de HPLC, etc.) para minimizar la contaminación por PFAS de fuentes externas. Además, se modificó el sistema de LC para reducir la posible contaminación del sistema.

Para la separación se utiliza la columna Phenomenex Gemini® C18 (50 x 2 mm, 3 µm, 00B-4439-B0) a 25ºC en un sistema SCIEX ExionLC™ AC, la figura 2 muestra el perfil cromatográfico en una inyección de la solución estándar pura de 10 ng/mL que contiene los 22 PFAS. La elección de la columna, el gradiente y la composición optimizada de la fase móvil dieron como resultado la separación básica necesaria para distinguir correctamente todos los isómeros. Como se observa en la Figura 2, los picos de contaminación con retraso causados por la columna trampa no interfirieron con los picos de la muestra de PFAS.

Condiciones experimentales y resultados

La figura 1 resume la respuesta cromatográfica tras la adición de la columna de retardo y muestra los cromatogramas de iones extraídos (XIC) para PFHpA (fila superior) y PFHxS (fila inferior) antes y después de realizar las modificaciones de hardware en el sistema LC.

La figura 1A muestra la señal de fondo resultante de una inyección de muestra en blanco antes de realizar las modificaciones del sistema. En todos los cromatogramas se observaron picos agudos de PFAS resultantes de la contaminación del sistema de LC ambiental, incluso en los tiempos de retención en los que se esperaban los picos de la muestra.

La figura 1B muestra la señal de fondo de la misma inyección de muestra en blanco después de realizar las modificaciones del sistema (incluida la adición de la columna trampa). Esta configuración eliminó los picos de interferencia de las PFAS en los tiempos de retención esperados del analito y produjo un pico contaminante mucho más amplio y con retraso causado por los PFAS relacionados con el sistema que fueron retenidos por la columna trampa.

La figura 1C muestra los XIC resultantes de una inyección de 10 ng/mL de una muestra que contiene todas las PFAS del panel con la modificación del sistema. Los XICs muestran un pico agudo obtenido de las PFAS en las muestras, seguido por el mismo pico de contaminación amplio y con retraso que se muestra en la Figura 3B. La adición de la columna trampa y las modificaciones realizadas en los componentes del sistema de LC minimizaron conjuntamente el impacto de la contaminación por PFAS relacionada con el sistema y garantizaron la integridad analítica de este flujo de trabajo cuantitativo.

Figura 3. Beneficios de utilizar una columna trampa para un análisis de PFAS: XIC para PFHpA (fila superior) y PFHxS (inferior) que muestra (A) las señales de contaminación de fondo y relacionadas con el sistema resultantes de una inyección de muestra en blanco antes de que se hicieran las modificaciones del sistema que muestra, (B) los picos de contaminantes más amplios y con retraso causados por los PFAS relacionados con el sistema que se mantuvieron tras la adición de la columna trampa, y (C) los picos agudos resultantes de los PFAS en las muestras seguidos por los picos de contaminación con retraso y amplios causados por la columna trampa. Las modificaciones realizadas en los componentes de la LC redujeron significativamente el impacto de las interferencias de los PFAS relacionadas con el sistema y permitieron una cuantificación precisa de los PFAS en las muestras de suero.

La Figura 2 muestra el perfil cromatográfico de una inyección de la solución estándar pura de 10 ng/mL que contiene las 22 PFAS. La elección de la columna, el gradiente y la composición optimizada de la fase móvil dieron como resultado la separación básica necesaria para distinguir correctamente todos los isómeros, incluidos los compuestos con isótopos ramificados y lineales (PFOS y PFHxS). Como se observa en la Figura 2, los picos de contaminación con retraso causados por la columna trampa no interfirieron con los picos de la muestra de PFAS.

Figura 2. Perfil cromatográfico de las 22 PFAS controlados en este estudio:  Cromatogramas de iones extraídos (XIC) resultantes del método de adquisición de datos optimizado utilizando una mezcla estándar pura de 10 ng/mL. La combinación de la composición optimizada de la fase móvil y la elección de la columna permitió la separación de referencia de las PFAS de la muestra inyectada, incluidos los isótopos ramificados y lineales como las PFOS y los PFHX.

Análisis y conclusión

En el ámbito de las PFAS, que está en constante desarrollo, y su persistente presencia en el medio ambiente y en las muestras biológicas, es crucial desarrollar métodos para cuantificar estos compuestos con exactitud y precisión.  La elección de la columna y de la columna trampa junto con la instrumentación adecuada tiene un papel importante en el análisis exacto y preciso de los compuestos de PFAS.

Agradecimientos Queremos agradecer la contribución de Pierre Negri y Scott Krepich en Sciex, Redwood City, CA, EE. UU. por realizar el trabajo analítico.

Referencias

  1. https://www.epa.gov/pfas/
  2. Calafat AM, Wong L-Y, Kuklenyik Z, Reidy JA, Needham LL. Polyfluoroalkyl Chemicals in the U.S. Population: Datos de la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (NHANES) 2003-2004 y comparaciones con la NHANES 1999-2000. Environ Health Perspect.  115 (11), 1596-1602. Legalización por Estados 2020 (medicinal y recreativa)
  3. Rappazzo KM, Coffman E, Hines EP. (2017) Exposure of Perfluorinated Alkyl Substances and Health Outcomes in Children: A Systematic Review of the Epidemiologic Literature. Int. J. Environ. Rs. Public Health.  14, 691.
  4. Barry V, Winquist A, Steenland K. (2013) Perfluorooctanoic Acid (PFOA) Exposures and Incident Cancers Among Adults Living Near a Chemical Plant. Environ Health Perspect.  121, 1313–1318.

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