Forskere kan spore farlige kemikalier fra fastfood-indpakninger i kroppen

Forskerhold fra University of Alabama ved Birminghams School of Medicine og University of Notre Dame har udviklet en ny metode, der gør det muligt for forskere at radiomærke tre former for perfluorerede og polyfluorerede alkylstoffer og spore disse kemikaliers skæbne, når de kommer ind i kroppen.

Dette er et betydeligt og rettidigt fremskridt med hensyn til at identificere og spore disse PFAS'er, som vides at være skadelige for den menneskelige krop, og i sidste måned blev det konstateret, at de blev brugt flittigt i fastfood-indpakningspapir på mange populære kæderestauranter.

Nyheden ved den nydesignede metode er, at et af fluoratomerne på PFAS -molekylet blev erstattet med en radioaktiv form for fluor, den samme radioisotop fluor-18, der bruges til medicinske positronemissionstomografiskanninger på hospitaler rundt om i verden.

"For første gang, vi har et PFAS -sporstof eller kemikalie, som vi har mærket for at se, hvor det går i mus, " sagde Suzanne Lapi, Ph.D., seniorforfatter af undersøgelsen offentliggjort i dag i Journal of Environment Science and Technology . Lapi er lektor i UAB's afdeling for radiologi og kemi, og direktør for UAB's Cyclotron Facility. "Hver af sporstofferne udviste en vis grad af optagelse i alle de organer og væv af interesse, der blev testet, inklusive hjernen. Den højeste optagelse blev observeret i lever og mave, og lignende mængder blev observeret i lårbenet og lungerne."

Nøglepunkter at vide om denne opdagelse, seneste fund

• En undersøgelse offentliggjort i februar viste, at af de mere end 400 prøver af emballagematerialer, der er testet fra mange populære fastfood-restauranter, PFAS'er blev fundet i 56 procent af dessert- og brødindpakninger, 38 procent af sandwich- og burgerindpakninger, og 20 procent af pap.
• Eksponering for PFAS er forbundet med nyre- og testikelkræft, forhøjet kolesterol, nedsat fertilitet, og problemer med skjoldbruskkirtlen hos voksne.
• Eksponering for PFAS er forbundet med negative virkninger på vækst, indlæring og adfærd og nedsat immunrespons på vacciner hos børn.
• En ny radiosporingsmetode udviklet af UAB Radiology gjorde det muligt for forskere at opdage, at meget fluorerede, potentielt giftige kemikalier kendt som perfluorerede alkylstoffer, eller PFAS'er, blev fundet i alle testede kropsorganer, inklusive lever, mave, ben knogle, lunger, nyre, hjerte, hud, muskel, hjerne og andre organer.
• Fordi det er vanskeligt at spore PFAS-forbindelser konventionelt, UAB Radiology udviklede en metode til at mærke de intakte PFAS-forbindelser med et fluor-18-radiosporstof, så forskerne kunne se, hvor forbindelsen var på vej hen i kroppen og foretage følsomme målinger for første gang.

PFAS'er bruges ofte i pletbestandige produkter, brandslukningsmaterialer og nonstick køkkengrej og ikke beregnet til indtagelse. Tidligere undersøgelser har vist, at PFAS'er kan migrere, forurener maden og når det indtages, ophobes i kroppen.

Nu hvor det forekommer sandsynligt, at alle PFAS'er, der kan syntetiseres og isoleres, kan radiomærkes og bruges til direkte at måle optagelse og biofordelingskinetik i biologiske systemer, det åbner muligheden for direkte at måle optagelse hos frivillige hos mennesker.

"Dette er muligt, da spormængder af forbindelserne let kan måles, og radioaktiviteten er kortvarig, " sagde Graham Peaslee, Ph.D., undersøgelsen medforfatter og professor i eksperimentel atomfysik ved College of Science ved University of Notre Dame. "Det er en vigtig opdagelse, fordi PFAS er et virkelig persistent kemikalie, som en gang i blodbanen, bliver der og ophobes, hvilket ikke er godt."

Sygdomme, herunder nyre- og testikelkræft, skjoldbruskkirtel sygdom, lav fødselsvægt og immuntoksicitet hos børn, og andre sundhedsproblemer er blevet forbundet med PFAS'er i tidligere undersøgelser.

Nu hvor forskere for første gang har identificeret, hvilke PFAS'er, der oprindeligt akkumuleres - og i hvilke specifikke organer - og med nogle overraskende forskelle, forfatterne siger, at der er sundhedsmæssige konsekvenser langt ud over denne indledende undersøgelse.

"Vi er meget begejstrede for denne teknik, som låner fra vores nuværende arbejde med at udvikle nuklearmedicinske billeddannelsesmidler, " sagde Jennifer Burkemper, Ph.D., videnskabsmand i UAB's Cyclotron Facility og den første forfatter på undersøgelsen. "Dette arbejde kan muliggøre hurtig screening af PFAS -forbindelser for at få vigtig indsigt i deres biologiske skæbne."

PFAS'er i nyhederne

Fluorholdige kemikalier har været i nyhederne for nylig, især PFAS. Der har været industriulykker som dem, der blev afsløret nær Hoosic-floden i New York sidste efterår, og Dupont-forliget på $670 millioner i sidste måned relateret til dumpningen af ​​det giftige kemikalie C8, også kendt som perfluoroktansyre, til Ohio -floden.

En anden kilde til eksponering for disse kemikalier blev rapporteret i februar, da en undersøgelse viste, at en tredjedel af fastfood-indpakningerne var blevet behandlet med disse fluorholdige kemikalier.

"Der var bekymring for, at disse kemikalier kunne komme direkte ind i maden, der var pakket ind med behandlet emballage, " sagde Peaslee, der brugte partikel-induceret gamma-stråleemission til at gøre resultaterne rapporteret i februar. "En større bekymring er, at fordi disse kemikalier forbliver i miljøet i lang tid, når de behandlede forbrugerprodukter kommer på lossepladsen, disse kemikalier vil genopstå i vores drikkevand. Disse samlede resultater sætter allerede spørgsmålstegn ved sikkerheden ved disse alternative PFAS-forbindelser med kortere kæder. "

Lapi siger, at det nye nye værktøj udviklet af forskerholdene kan bruges til at studere PFAS-adfærd i miljøsaneringsundersøgelser for at måle skæbnen for radioaktivt mærkede forbindelser i miljøbehandlingssystemer.

"Dette er et fantastisk første skridt, " sagde Lapi, "og det understreger behovet for yderligere undersøgelser for aggressivt at undersøge forskellige PFAS -forbindelser i forskellige biologiske og miljømæssige systemer for at vurdere den fulde effekt af denne nye radiosyntetiske metode."

Ud over nyre- og testikelkræft, Forskere har tidligere fundet højt kolesteroltal, skjoldbruskkirtel sygdom, graviditetsinduceret hypertension og colitis ulcerosa, der skal korreleres med mængden af ​​perfluoroctansyre, eller PFOA, fundet i blodet på mennesker, der blev udsat for det plettede vand.

Som resultat, Environmental Protection Agency og amerikanske producenter nåede frem til et kompromis om frivilligt at fjerne to specifikke "langkædede" PFAS fra det amerikanske marked inden 2015 - inklusive PFOA. Imidlertid, industry has switched from these "long-chain" forms of PFAS to shorter-chained versions of the same chemicals, Peaslee says. There are no toxicology data available for most of the alternative short-chain PFAS compounds used commercially.

Additional importance, future steps

Lapi's team makes radioactive molecular imaging agents for nuclear medicine using the UAB Imaging Facility's cyclotron, a type of particle accelerator that moves protons, one kind of charged particle, 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. For us, 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."

Indtil nu, 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, sige, 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."