Presencia de contaminantes químicos emergentes en muestras ambientales y biológicas

Abstract

En la presente Memoria de Doctorado, se presentan los resultados obtenidos durante la realización de la Tesis Doctoral titulada “Presencia de contaminantes químicos emergentes en muestras ambientales y biológicas”. Para lograr los objetivos planteados en este trabajo de investigación, se han estudiado distintas matrices ambientales, como el pepino de mar (Holothuria tubulosa), el mejillón (Mytilus galloprovincialis) y dos especies de anémona (Anemonia sulcata y Actinia equina) así como una matriz biológica, la uña humana, con el fin de evaluar la presencia de contaminantes emergentes pertenecientes a distintas familias. La información se ha organizado en dos grandes bloques; uno introductorio y otro experimental, de resultados y discusión. Por un lado, en la Introducción se incluye una contextualización general de los contaminantes emergentes, su significado, importancia y las distintas familias de compuestos químicos considerados como tal. Presenta las familias de contaminantes consideradas en esta Tesis, como los filtros ultravioleta o los compuestos activos farmacéuticos, así como los efectos adversos sobre la salud de los ecosistemas y humanos con los que han sido relacionados. Un segundo aspecto tratado en la Introducción es la definición de bioindicadores para la determinación de contaminantes emergentes, concretamente el uso del mejillón mediterráneo, el pepino de mar, y de las anémonas; así como el uso de biomarcadores de exposición, como la uña humana, para la evaluación de estos contaminantes y su presencia en el cuerpo humano. Finalmente, se describe brevemente la metodología analítica empleada para la determinación de contaminantes en las matrices seleccionadas, entre ellas la técnica cromatográfica usada (UHPLC-MS/MS) y las técnicas de extracción aplicadas (asistida por ultrasonidos, asistida por microondas y QuEChERs). Por último, se describe el tratamiento estadístico de los datos obtenidos en la fase experimental, los diseños de experimentos y la fase de calibración y validación analítica. El segundo bloque de la presente Memoria se centra en la Parte experimental, resultados y discusión, que a su vez se divide en dos secciones. La Sección I expone el desarrollo, validación y aplicación de métodos analíticos para la determinación de contaminantes emergentes en muestras ambientales y biológicas. Está formada por cinco capítulos: ▪ El Capítulo 1 se centra en la revisión bibliográfica de la literatura científica sobre el desarrollo de métodos analíticos para la determinación de compuestos activos farmacéuticos en organismos acuáticos. En esta revisión se describen los bioindicadores usados en los distintos niveles de la cadena trófica, se recogen las metodologías analíticas usadas, desde la recogida de muestra y el pretratamiento de la misma hasta su análisis, y se profundiza en las técnicas de extracción y limpieza contempladas así como en la cromatografía de líquidos acoplada a los distintos detectores. ▪ El Capítulo 2 versa sobre el desarrollo y validación de un método analítico para la determinación de filtros ultravioleta en mejillón mediterráneo mediante UHPLC-MS/MS. Se evaluaron las distintas variables que influían en la extracción (tipo de disolvente, cantidad, número de ciclos de extracción, parámetros de la digestión asistida por ultrasonidos). Posteriormente se validó el método y se aplicó a mejillones recogidos de cinco áreas diferentes del litoral granadino. ▪ El Capítulo 3 desarrolla un método multi-residuo para la determinación de 17 antibióticos en la pared corporal del pepino de mar (Holothuria tubulosa). Se evaluaron las variables influyentes en la extracción y limpieza del extracto por métodos tanto univariantes como multivariantes y finalmente se validó el método y aplicó a muestras de pepino de mar recogidas de nueve zonas de la costa de Granada. ▪ El Capítulo 4 detalla el desarrollo de un método UHPLC-MS/MS para la determinación de filtros ultravioleta en uña humana. Igual que en los capítulos anteriores, se evaluaron los distintos parámetros influyentes en la extracción de los compuestos de interés, se validó y se aplicó a muestras de 22 sujetos elegidos al azar. ▪ En el Capítulo 5 se presenta una comparación entre dos técnicas de extracción para la determinación de 17 antibióticos usando como matriz de estudio la uña humana. Se evaluaron las variables influyentes en cada una de las dos técnicas de extracción. Posteriormente, se seleccionó la asistida por ultrasonidos teniendo en cuenta la practicabilidad de la técnica y la eficiencia en la extracción de estos compuestos. Finalmente, se validó el método y se aplicó a la muestra de 10 voluntarios y voluntarias. La Sección II se centra en la exposición de contaminantes emergentes en organismos acuáticos, concretamente compuestos activos farmacéuticos, en organismos marinos (el pepino de mar y dos especies de anémonas). El objetivo principal de esta sección es valorar el peligro potencial que puede tener la presencia de estos contaminantes en el medio ambiente cuando la biota marina está continuamente expuesta a ellos. Son cuatro los capítulos que conforman esta sección. ▪ El Capítulo 6 se centra en una revisión bibliográfica sobre la bioacumulación y la bioconcentración de compuestos activos farmacéuticos en organismos acuáticos. Aporta una base de datos sobre la evaluación y factores influyentes así como los distintos ensayos que se realizan para evaluar estos factores. ▪ El Capítulo 7 recoge el estudio de bioconcentración de un fármaco antidepresivo, la venlafaxina y su principal metabolito odesmetilvenlafaxina en los organismos marinos anteriormente descritos. Para ello, se sometieron a los organismos de estudio a una exposición de 28 días y posterior depuración de 52 días. Se recogieron muestras cada cuatro días y se analizaron mediante UHPLC-MS/MS. ▪ En el Capítulo 8 se expone un estudio de bioconcentración similar al descrito en el Capítulo 7 siendo los compuestos de estudio tres antibióticos; la ciprofloxacina, el sulfametoxazol y la trimetoprima. Se llevó a cabo la misma etapa experimental de exposición y depuración que en el capítulo anterior y se realizó un posterior análisis con un método analítico previamente validado por el grupo de investigación. ▪ El Capítulo 9 está dedicado a un estudio de bioconcentración de características similares a los descritos anteriormente, evaluando como contaminantes un antiepiléptico, la carbamazepina, y un β-bloqueador, el atenolol. Todas las condiciones experimentales fueron previamente validadas y las muestras fueron analizadas mediante UHPLC-MS/MS. De forma complementaria al desarrollo de la presente Tesis Doctoral, durante mi estancia en el departamento de Química Analítica, he colaborado en otros trabajos científicos publicados en revistas internacionales de alto impacto que a continuación se enumeran: ▪ Laura Martín-Pozo, María del Carmen Gómez-Regalado, Inmaculada Moscoso-Ruiz, Alberto Zafra-Gómez. Analytical methods for the determination of endocrine disrupting chemicals in cosmetics and personal care products: A review. Talanta, 234 (2021) 122642. ▪ Inmaculada Moscoso-Ruiz, Yolanda Gálvez-Ontiveros, María Giles- Mancilla, María del Carmen Gómez-Regalado, Ana Rivas, Alberto Zafra-Gómez. Improved method for the determination of endocrinedisrupting chemicals in urine of school-age children using microliquid extraction and UHPLC-MS/MS. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 414 (2022) 6681-6694. ▪ Laura Martín-Pozo, María del Carmen Gómez-Regalado, María Teresa García-Córcoles, Alberto Zafra-Gómez. Removal of quinolone antibiotics from wastewaters and sewage sludge, in: Emerging Contaminants in the Environment. Edited by Hemen Sarma, Delfina C. Domínguez, Wen-Yee Lee. Elsevier INC. Philadelphia, PA, USA (2022) 335-370. ▪ Morsina Çipa, María del Carmen Gómez-Regalado, Alberto Navalón, Elda Marku, Alberto Zafra-Gómez. Analysis of polycyclic-aromatic hydrocarbons in blood serum samples obtained from oil refinery workers. Determination of occupational exposure. Atmospheric Pollution Research, 13 (2022) 101589. ▪ D. Martin-Way, I. Puche-Sanz, J.M. Cozar, A. Zafra-Gómez, M.D.C. Gómez-Regalado, C.M. Morales-Álvarez, A.F. Hernández, L.J. Martínez-González, M.J. Álvarez-Cubero. Genetic variants of antioxidant enzymes and environmental exposures as molecular biomarkers associated with the risk and aggressiveness of bladder cancer. Science of the Total Environment, 843 (2022) 156965