Chemicaliën hebben onze kwaliteit van leven verbeterd. Maar op het zelfde moment, ze vormen een aanzienlijk risico voor mens en milieu:bestrijdingsmiddelen, geneesmiddelen en weekmakers komen in het milieu en in de voedselketen terecht, ongewenste effecten veroorzaken naast de gewenste. Ondanks de bestaande wetgeving, risicobeoordeling en monitoring blijven ontoereikend.

Dit is te wijten, onder andere factoren, bij de huidige benadering om de potentiële gevaren van chemicaliën te evalueren, gebaseerd op een relatief klein aantal afzonderlijke componenten. Vandaag, het besef groeit dat mens en milieu worden blootgesteld aan een cocktail van tienduizenden chemicaliën. Tot op heden is slechts een fractie van deze chemicaliën geïdentificeerd; het effect op biologische systemen en de rol van individuele chemicaliën en afbraakproducten in de cocktail blijven grotendeels onduidelijk. Tegelijkertijd, het aantal geregistreerde nieuwe chemicaliën stijgt snel:van 20 miljoen naar 156 miljoen tussen 2002 en 2019. Dit alles maakt het moeilijk om oorzaak-gevolgrelaties op te sporen en vereist nieuwe theoretische modellen en methodologische benaderingen.

Om deze reden, de review door de auteursgroep onder leiding van prof.dr. Beate Escher van het UFZ geeft een overzicht van de technologieën die geschikt zijn om chemicaliën in complexe mengsels te identificeren en hun effecten vast te leggen. Ze evalueren verder het potentieel en de beperkingen van deze technologieën.

De publicatie maakt duidelijk dat dit niet alleen een kwestie van analysemethoden is - het succes van analyseprocedures hangt ook af van "welke" monsters worden genomen en "hoe" ze worden verwerkt. Door dezelfde benaderingen te gebruiken voor verschillende soorten monsters, variërend van water en aarde tot bloed of weefsel, is het mogelijk om de resultaten later te vergelijken. Doekjes of siliconen polsbandjes, onder andere, worden onderstreept als bijzonder innovatief in hun vermogen om de persoonlijke blootstelling van individuen aan verontreinigende stoffen vast te leggen.

De mogelijkheden van chemische analyse zijn enorm verbeterd dankzij de groei, evolutie en toegankelijkheid van massaspectrometrie met hoge resolutie (HR-MS). Vaak gekoppeld aan andere technologieën, HR-MS kan tienduizenden signalen detecteren in biologische en omgevingsmonsters. Het vormt ook de basis voor "verdachte screening" om onbekende chemicaliën in complexe mengsels te identificeren. “Dit stelt ons in staat, onder andere, om nieuwe problematische verontreinigende stoffen in het milieu op te sporen, ", zegt Beate Escher. "Maar het zal nooit elke stof kunnen vangen. Zelfs stoffen die onder de instrumentele detectielimiet of onder de effectdrempel aanwezig zijn, kunnen bijdragen aan het risico."

De groep onderzoekers beveelt dan ook aan om chemische analyseprocedures aan te vullen met bioanalytische tools die specifiek in staat zijn om mengseleffecten te vangen bij de evaluatie van de toxiciteit van afvalwater en sedimenten. traditioneel, Hiervoor werden in vivo bioassays van het hele organisme gebruikt, maar dergelijke bioassays hadden te lijden van een beperkte monsterdoorvoer, onder andere nadelen. De vooruitgang van in vitro cellulaire bioassays heeft nu nieuwe mogelijkheden geopend die niet alleen de noodzaak van dierproeven verminderen, maar ook geschikt zijn voor robotica met een hoge doorvoer. "De toepassing van high-throughput in vitro-assays voor milieurisicobeoordeling van mengsels en complexe milieumonsters is nog maar in opkomst, maar heeft een groot potentieel, ", stelt Beate Escher.

Door massaspectrometrie met hoge resolutie aan te vullen met bioanalytische hulpmiddelen, is het mogelijk om informatie over de effecten van alle chemicaliën in een monster vast te leggen. Prof. Escher is van mening dat een combinatie van deze twee instrumenten de potentie heeft om een ​​revolutie teweeg te brengen in milieumonitoring. Dit is een van de redenen waarom het technologieplatform CITEPro (Chemicals in the Environment Profiler) bij het UFZ is opgericht. Dit platform maakt de voorbereiding en het testen van monsters mogelijk door middel van high-throughput analytische en bioanalytische procedures. Maar CITEPro is meer dan alleen hardware. Het is een concept dat is ontworpen om het exposoom te karakteriseren - met andere woorden, om het geheel van alle omgevingsinvloeden vast te leggen waaraan een persoon gedurende zijn leven wordt blootgesteld. Dit omvat externe factoren (chemicaliën in de lucht, in water of voedingsmiddelen) en interne chemicaliën die door een organisme worden geproduceerd als reactie op verschillende stressoren.

Conclusie

Het aantal chemicaliën dat wordt geïdentificeerd in milieumonsters met behulp van geavanceerde instrumentele analyse neemt gestaag toe. De afgelopen jaren is er zijn betere instrumenten ontwikkeld om hun gecombineerde effecten en toxiciteitsmechanismen te onderzoeken. Desalniettemin blijft het moeilijk om de oorzaken van chemische stress in het milieu op te helderen. De verbindingen tussen de omgeving, wilde dieren en mensen kunnen alleen worden gemaakt door een geïntegreerde benadering van monitoring en evaluatie toe te passen.

Het volgen van chemicaliën en hun transformatieproducten in het milieu en in ons lichaam is een enorme (bio)analytische uitdaging:bemonstering, extractie, chemische detectie en data-analyse moeten allemaal op elkaar worden afgestemd om robuuste informatie te verkrijgen.

Het kwantificeren van mengseleffecten is een manier om alle aanwezige chemicaliën en hun bioactieve transformatieproducten te vangen. De duidelijke relevantie van mengsels en het feit dat er duizenden chemicaliën in het milieu en ons lichaam aanwezig zijn, betekent dat een verschuiving in het bestaande regelgevende paradigma naar mengseleffecten dringend nodig is.