Resumen de Diseño y aplicación de disolventes supramoleculares para el desarrollo de plataformas rápidas de tratamiento de muestra y detección
1. Introducción o motivación de la tesis:
Los contaminantes emergentes (ECs, de sus siglas en inglés Emerging Contaminants), abarcan una gran variedad de grupos de compuestos que han sido determinados recientemente (o incluso cuantificados) [1]. No tienen directrices ni legislación pertinente, a pesar de que suponen un riesgo para la salud y el medio ambiente. Su presencia se ha comenzado a investigar recientemente gracias a los avances de las metodologías analíticas en los últimos años. Sin embargo, muchos de estos compuestos no son de reciente desarrollo industrial, sino que la mayoría son sustancias que han contaminado al medioambiente durante años, incluso décadas.
Es sabido que muchos de ellos tienen capacidad de migración, son persistentes y tóxicos incluso a bajas concentraciones [2]. Por ello, resulta de gran relevancia el estudio de matrices que constituyan vías mayoritarias de exposición a estos compuestos, como el polvo doméstico, los alimentos y sus envases, o el papel térmico, un material frecuentemente utilizado en los tickets de la compra. Se tratan de matrices complejas y que suponen fuentes de exposición relevantes para los humanos, debido al tiempo que pasamos en el interior de los edificios (en el caso del polvo), al contacto con los productos de consumo, como los envases de alimentos y el papel térmico, y obviamente, a la exposición directa mediante ingestión de los alimentos cocinados a diario. Por ello, diferentes familias de ECs (bisfenol A y sus compuestos análogos, retardantes de llama organofosforados con sustituyente arilo, hidrocarburos policíclicos aromáticos oxigenados y sustancias per- y polifluoroalquiladas) fueron seleccionadas para su estudio en esta Tesis.
Uno de los objetivos principales fue el desarrollo de métodos analíticos simples, rápidos y económicos, para la extracción de los ECs utilizando disolventes supramoleculares (SUPRASs). Otro de los objetivos fue el estudio del acoplamiento de un tratamiento genérico de muestra con SUPRASs con espectrometría de masas ambiental (AMS, de sus siglas en inglés Ambient Mass Spectrometry) con el fin de desarrollar métodos rápidos de cribado que puedan aplicarse a matrices complejas.
2. Contenido de la investigación:
Las investigaciones incluidas en esta Tesis Doctoral se han divido en dos Bloques. En el primer Bloque se recogen los 5 primeros capítulos, donde se expone el desarrollo de métodos de extracción de diferentes contaminantes emergentes mediante el uso de SUPRASs. Los contaminantes evaluados fueron bisfenoles (bisfenol A y sus compuestos análogos) y retardantes de llama organofosforados con sustituyente arilo en muestras de polvo doméstico y envases de alimentos, así como hidrocarburos policíclicos aromáticos oxigenados en alimentos cocinados y sustancias per- y polifluoroalquiladas en envases de alimentos. En el segundo Bloque, se ha investigado el acoplamiento de los SUPRASs con la técnica de AMS de tipo ASAP (una modalidad de AMS que consiste en introducir directamente la muestra, sólida o líquida, utilizando un capilar de vidrio llamado sonda en una fuente APCI modificada). Esta técnica se aplicó al estudio de bisfenoles en papel térmico y en envases de alimentos, habiéndose estudiado también en estos últimos los retardantes de llama organofosforados con sustituyente arilo. Además, en los envases, se llevó a cabo un cribado de compuestos sospechosos mediante búsqueda en librería espectral y análisis mediante AMS de alta resolución.
3. Conclusión:
Las investigaciones desarrolladas han supuesto un avance significativo en cuanto a la identificación de nuevos contaminantes (no detectados o poco investigados hasta la fecha) en muestras de polvo doméstico, alimentos y envases. También permitieron conocer el nivel de riesgo al que se encuentran expuestas las personas que trabajan o permanecen mucho tiempo en los lugares objeto de estudio, mediante la estimación de la exposición humana a través de la ingestión. Además, se estudió por primera vez el acoplamiento de SUPRASs y AMS para llevar a cabo un tratamiento y análisis ultra-rápido de muestras de papel térmico y de envases de alimentos.
En las distintas investigaciones realizadas durante la presente Tesis, se han optimizado diferentes SUPRASs variando la composición de síntesis inicial, así como el volumen de muestra y de SUPRAS utilizado. Los métodos desarrollados fueron validados y permitieron el análisis de las distintas familias de compuestos investigadas en distintas matrices complejas, normalmente difíciles de analizar debido a las interferencias que contienen. Gracias a las propiedades intrínsecas de los SUPRASs, como las regiones de amplia polaridad que contienen, la gran cantidad de sitios de unión por la elevada concentración de moléculas anfifílicas o la capacidad de acceso restringido, entre otras, permitieron extraer los compuestos con facilidad y de una manera eficiente y rápida, en comparación con otros métodos descritos en bibliografía (donde además utilizan disolventes tóxicos). Los resultados obtenidos mostraron la capacidad de migración de los diferentes contaminantes al medio, lo que supone un riesgo para la salud humana y también para el medio ambiente.
Además de la síntesis, optimización y aplicación de los diferentes SUPRASs, se llevó a cabo el acoplamiento de los mismos con AMS, para la determinación de bisfenoles en papel térmico, donde se utilizan para su fabricación como desarrolladores del color. La presencia de BPA fue predominante, junto al BPS, lo que se explica porque es el sustituto más utilizado. Por otro lado, los bisfenoles, junto con los retardantes de llama organofosforados con sustituyente arilo, fueron cuantificados en envases de alimentos. Casi todos los bisfenoles estuvieron presentes en la mayoría de las muestras, y dos de los retardantes de llama, lo que demostró la ubicuidad de los mismos en materiales utilizados diariamente. Debido a la toxicidad de estos contaminantes, su estudio resulta de gran relevancia.
4. Bibliografía: [1] A. Mukhopadhyay, S. Duttagupta, A. Mukherjee, Emerging organic contaminants in global community drinking water sources and supply: A review of occurrence, processes and remediation, J Environ Chem Eng. 10 (2022). https://doi.org/10.1016/J.JECE.2022.107560.
[2] M. Stuart, D. Lapworth, Emerging organic contaminants in groundwater, Smart Sensors, Measurement and Instrumentation. 4 (2013) 259¿284. https://doi.org/10.1007/978-3-642-37006-9_12.
