Mgr Małgorzata Mościpan



Promotor: prof. dr hab. inż. Piotr Wieczorek

Oznaczanie związków endokrynologicznie czynnych w próbkach środowiskowych

Słowa kluczowe: alkilofenole, bisfenol A, ksenobiotyki, związki endokrynologicznie czynne, polimery z odciskiem molekularnym

Cele projektu:

Głównym celem projektu będzie opracowanie prostych i wiarygodnych metod oznaczania związków endokrynologicznie czynnych (EDCs) z grupy pochodnych fenolowych, obejmujących bisfenol A, alkilofenole oraz ich pochodne.

Związki endokrynologicznie aktywne to substancje pochodzenia egzogennego wykazujące właściwości estrogenów. Stanowią one grupę związków chemicznych, które zaburzają prawidłowe funkcjonowanie hormonów endogennych poprzez naśladowanie ich działania, blokowanie receptorów i uniemożliwianie przyłączenia odpowiedniego substratu, a także ingerując w procesy syntezy, transportu, metabolizmu hormonów steroidowych oraz syntezy receptorów [1]. Do EDCs należy wiele substancji znajdujących szerokie zastosowanie w przemyśle, rolnictwie oraz gospodarstwie domowym (dioksyny, polichlorowane bifenyle, ftalany, parabeny, alkilofenole, niektóre pestycydy i metale).

Wśród związków wykazujących potencjał endokrynologicznie aktywny liczną grupę substancji stanowią związki fenolowe (bisfenol A, alkilofenole i ich pochodne polioksyetylenowe). Bisfenol A (BPA) wykorzystywany jest przy produkcji różnorodnych tworzyw sztucznych (poliestry, polietery, żywice epoksydowe). Materiały te znajdują się
w wielu produktach, m.in. butelkach do karmienia niemowląt, butelkach i puszkach na napoje, pojemnikach na żywność, naczyniach przeznaczonych do kuchenek mikrofalowych, zabawkach i wielu innych. Natomiast alkilofenole (APs) i alkilofenole polioksyetylenowe (APEs) są powszechnie stosowanymi środkami powierzchniowo czynnymi w zastosowaniach przemysłowych, rolniczych i w gospodarstwie domowym. Mogą być wykorzystywane jako detergenty, środki zwilżające, dyspergujące, emulgatory i środki spieniające w przemyśle tworzyw sztucznych, celulozowo-papierniczym, tekstylnym i środków ochrony roślin [2-5].

Ze względu na powszechną obecność tych związków w wodach, glebie i żywności na skutek migracji z tworzyw sztucznych oraz ich niekorzystny wpływ na organizmy żywe istnieje konieczność monitorowania obecności tych ksenoestrogenów w środowisku i opracowania wiarygodnych metod do oceny ich zawartości. Użyteczne do tego celu okazać się mogą polimery z odciskiem molekularnym (MIPy), posiadające wnęki wiążące, komplementarne pod względem wielkości i kształtu do cząsteczki-wzorca. Powstają one w wyniku kopolimeryzacji monomerów funkcyjnych ze środkiem sieciującym w obecności cząsteczek matrycowych. Po usunięciu wzorca powstają odciski molekularne, czyli specyficzne miejsca wiązania dla cząsteczek substancji identycznych lub o podobnej strukturze jak matryca [6,7].

Planowane metody i narzędzia badawcze:

Oznaczanie związków fenolowych z próbek środowiskowych wymaga czasochłonnych
i często wieloetapowych procesów przygotowania próbek i ich oczyszczania, ze względu na niewielkie stężenie badanych analitów i złożoność matrycy analizowanej próbki. Dlatego też poszukuje się metod umożliwiających wydzielenie, zatężenie i oczyszczenie próbki w jednym procesie. Jedną z częściej obecnie stosowanych do tego celu metod jest ekstrakcja do fazy stałej (SPE) z zastosowaniem sorbentów z nadrukiem molekularnym, umożliwiająca wydzielenie badanych analitów z próbek środowiskowych i żywności z wysokim odzyskiem oraz ich jednoczesne zatężenie. Zatem do wydzielania bisfenolu A i alkilofenoli (m.in. 2-fenylofenol, n-nonylofenol, t-oktylofenol) zastosowana zostanie ekstrakcja SPE w układzie off-line, z wykorzystaniem polimerów z wdrukowanym śladem cząsteczki jako sorbentów. MIPy dla bisfenolu A jako wzorca otrzymano w ramach wcześniejszej pracy przy zastosowaniu odpowiednio dobranych monomerów funkcyjnych (kwas metakrylowy, 4-winylopirydyna, akrylamid), środka sieciującego (dimetakrylan glikolu etylenowego) i środków porogennych (m.in. acetonitryl, chloroform, toluen, chlorek metylenu). Dotychczas przeprowadzone eksperymenty potwierdzają możliwość zastosowania niektórych z otrzymanych polimerów do ekstrakcji związków fenolowych ze wzbogaconych próbek wodnych zawierających badane anality. Ponadto materiały tego typu charakteryzuje szereg zalet: prostota wykonania, możliwość otrzymania polimeru niemal dla każdej cząsteczki jako wzorca, trwałość, odporność na działanie wysokiej temperatury, mocnych kwasów i zasad oraz rozpuszczalników organicznych.

Do oznaczania badanej grupy ksenoestrogenów stosowana jest wysokosprawna chromatografia cieczowa z detektorem spektrofotometrycznym z matrycą diodową.

Wpływ realizacji projektu na wzrost innowacyjności gospodarki regionu poprzez zintensyfikowanie powiązań między nauką i przemysłem, w tym określenie możliwości zastosowania wyników badań w konkretnym sektorze bądź przedsiębiorstwie:

Planowany zakres badań obejmować będzie opracowanie metody wydzielania, zatężania i oznaczania wykazujących potencjał endokrynnie aktywny związków fenolowych z próbek środowiskowych. Substancje takie jak bisfenol A i alkilofenole są powszechnie wykorzystywane w przemyśle tworzyw sztucznych i środków ochrony roślin. Mimo iż substancje te stosowane są od dawna w wielu różnorodnych produktach, z którymi mamy styczność każdego dnia, to badania przeprowadzone wciągu ostatnich 20 lat wskazują, że są one wszechobecnymi zanieczyszczeniami i mogą być toksyczne nawet w niewielkich dawkach. Obecność tych związków odnotowano w wielu elementach środowiska: w wodach, ściekach, glebie, powietrzu, a także w kurzu oraz tkankach i płynach ustrojowych organizmów żywych (w surowicy krwi, osoczu, tkankach łożyska, mleku). Związki te dostają się głównie do środowiska wodnego wraz ze ściekami przemysłowymi i z terenów rolnych, w wyniku stosowania pestycydów. Istnieje zatem konieczność stałego monitorowania obecności tych ksenoestrogenów i wypracowania prostej, szybkiej i wiarygodnej metody do oceny ich zawartości, m.in. w próbkach wód pochodzących z rzek (np. Odra, Nysa Kłodzka, Mała Panew) i jezior (np. Jezioro Turawskie) oraz w próbkach żywności (żywność dla niemowląt, napoje i soki w kartonach). Opracowaną procedurę ekstrakcji z wykorzystaniem zsyntezowanych polimerów z odciskiem molekularnym będzie można w przyszłości wdrożyć do oznaczania bisfenolu A i alkilofenoli w oczyszczalniach ścieków oraz zakładach zajmujących kontrolą jakości produktów spożywczych.

Literatura:

1. J.J. Amaral Mendes, Food Chem. Toxicol. 2002, 40, 781;

2. M.V. Maffini, B.S. Rubin, C. Sonnenschein, A.M. Soto, Mol. Cell. Endocrinol. 2006, 254-255, 179;

3. Ch. Erler, J. Novak, J. Pediatric Nursing 2010, 25, nr 5, 400;

4. S. Jobling, J.P. Sumpter, Aquat. Toxicol. 1993, 27, 361;

5. G.-G. Ying, B. Williams, R. Kookana, Environment International 2002, 28, 215;

6. L. I. Andersson, J.Chromatogr. B 2000, 745, 3;

7. Ch. He, Y. Long, J. Pan, K. Li, F. Liu, J. Biochem. Biophys. Methods 2007, 70, 133.





dol