Il monitoraggio delle sostanze chimiche per sempre nella rete alimentare mostra che non tutti gli isomeri sono distribuiti allo stesso modo
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Quando i chimici dell'Università di Buffalo hanno analizzato campioni di acqua, pesci e uova di uccelli, non sono stati sorpresi di trovare molte sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS). Dopotutto, queste "sostanze chimiche per sempre" sono presenti quasi ovunque nell'ambiente.
Ma sono stati incuriositi dal fatto che uno dei PFAS più pericolosi - l'acido perfluoroottanesolfonico (PFOS), un tempo usato nelle pentole antiaderenti e nelle schiume antincendio - si presentava in forme strutturali leggermente diverse, note come isomeri, a seconda del campione.
Più della metà dei PFOS rilevati nelle acque reflue e nel pesce del supermercato erano isomeri ramificati, che sono sferici e compatti e si dissolvono più facilmente in acqua. Tuttavia, nel tuorlo d'uovo degli uccelli che mangiano pesce, i PFOS erano per quasi il 90% lineari, una forma allungata che tende a legarsi alle proteine e a rimanere più a lungo nei tessuti.
"Nel complesso, questi risultati suggeriscono che, quando il PFOS si sposta attraverso la rete alimentare - dall'acqua ai pesci agli uccelli - i suoi isomeri lineari diventano più prevalenti rispetto a quelli ramificati", afferma l'autore corrispondente dello studio, Diana Aga, PhD, direttore dell'UB RENEW Institute e SUNY Distinguished Professor e Henry M. Woodburn Chair presso il Dipartimento di Chimica dell'UB.
Gli isomeri di un determinato composto mantengono la stessa formula chimica, ma la disposizione unica degli atomi che li compongono può farli comportare in modo molto diverso. Ad esempio, un isomero della metanfetamina è una sostanza controllata, mentre un altro è usato negli inalatori nasali da banco.
Eppure le normative statunitensi ed europee consigliano ancora di mettere insieme tutti gli isomeri quando si misurano i PFAS.
"Il nostro studio è un'altra prova del fatto che gli isomeri dei PFAS possono bioaccumularsi a tassi diversi e non dovrebbero essere trattati come se fossero tutti uguali", afferma Aga.
Questo lavoro, che si estende su due studi, è stato sostenuto dalla National Science Foundation e dall'Environmental Protection Agency degli Stati Uniti.
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Tecniche di separazione avanzate aiutano a distinguere gli isomeri
Per distinguere i diversi isomeri dei PFAS è necessaria la spettrometria a mobilità ionica ciclica. Questa tecnica analitica avanzata separa gli isomeri in base alle loro differenze di forma che influenzano il modo in cui si muovono attraverso un tubo riempito di gas, come l'azoto.
Supponiamo di avere due fogli di carta, uno piatto e uno accartocciato a palla, e di farli cadere. Sono fatti dello stesso materiale e pesano allo stesso modo, ma quello sbriciolato colpirà per primo il suolo.
Allo stesso modo, la spettrometria a mobilità ionica ciclica distingue gli isomeri della stessa molecola in base al loro tempo di deriva, ovvero il tempo che gli isomeri del PFOS impiegano per attraversare il tubo e raggiungere il rivelatore. Gli isomeri ramificati, di forma più compatta e sferica, si muovono più velocemente attraverso il gas inerte all'interno del tubo rispetto agli isomeri lineari allungati.
Lo strumento di spettrometria di mobilità ionica ciclica dell'Istituto RENEW, sostenuto dall'Ufficio del Vicepresidente Senior per la Ricerca, l'Innovazione e lo Sviluppo Economico dell'UB, ha analizzato i PFAS in sette campioni di pesce da supermercato non congelati. Si trattava sia di pesci bentonici che vivono sul fondo, come il pesce gatto blu, il merluzzo e l'eglefino, sia di pesci pelagici che vivono in acque aperte, come la trota iridea, il salmone e la tilapia.
Pubblicati nel Journal of Agriculture and Food Chemistry dell'American Chemical Society, i risultati di Aga hanno mostrato che in generale ci sono più tipi di isomeri ramificati di PFOS nei pesci bentonici che in quelli pelagici. I pesci bentonici contenevano altri due tipi di isomeri ramificati di PFOS non rilevati nei campioni pelagici.
La combinazione di isomeri ramificati e lineari ha fatto sì che i pesci bentonici avessero una concentrazione totale di PFOS significativamente più alta rispetto ai pesci pelagici. Le specie ittiche bentoniche presentano anche proporzioni più elevate di PFAS a catena più lunga, come PFOA e PFNA, che hanno rispettivamente otto e nove carboni.
"Questi risultati suggeriscono che i consumatori che mangiano spesso specie che vivono sul fondo possono avere una maggiore esposizione ai PFAS", afferma Mindula Wijayahena, dottoranda nel laboratorio di Aga e prima autrice dello studio.
Il mix di isomeri si inverte negli uccelli
Il team di Aga ha identificato gli isomeri di PFOS nelle acque reflue e nelle uova di uccello in uno studio separato pubblicato sul Journal of the American Society for Mass Spectrometry.
Le acque reflue provenivano da un impianto di trattamento delle acque reflue municipali della contea di Erie, mentre i tuorli d'uovo sono stati raccolti da nidi abbandonati vicino al porto di Buffalo. Le uova erano di cormorani a doppia cresta, un uccello acquatico nordamericano che si nutre di pesce.
Nei campioni di acque reflue, più della metà dei PFOS era ramificata. Ma nei tuorli d'uovo dei cormorani a due creste, quasi il 90% dei PFOS era lineare.
"Anche se sappiamo che gli isomeri lineari tendono ad accumularsi di più nei tessuti rispetto a quelli ramificati, il motivo per cui le uova sono così fortemente orientate verso quelli lineari richiede ulteriori indagini", afferma la dottoranda Jenise Paddayuman, prima autrice dello studio. "Tuttavia, i risultati danno un'idea del destino ambientale dei PFOS e suggeriscono che gli isomeri lineari persistono maggiormente quando i PFOS si fanno strada nell'ambiente".
Ora che i chimici hanno gli strumenti per distinguere gli isomeri dei PFAS, secondo Aga potrebbe essere giunto il momento di esaminare le differenze nei loro effetti tossicologici, che potrebbero sostenere la necessità di regolamentarli in modo diverso.
"Ad esempio, se le prove continuano a dimostrare che gli isomeri ramificati non si bioaccumulano tanto quanto quelli lineari, allora forse inizieremo a progettare più molecole che assumano la struttura ramificata", afferma l'esperta. "È qualcosa a cui possiamo pensare in futuro".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Mindula K. Wijayahena, Rawikan Kachangoon, Cheyanne Witmer, Joshua S. Wallace, Jitlada Vichapong, Diana S. Aga; "PFAS Isomers Matter: Distribution Patterns of Linear and Branched PFOS and PFOA in Consumed Fish Revealed by Cyclic Ion Mobility Separation"; Journal of Agricultural and Food Chemistry, Volume 73, 2025-10-6
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