Los compuestos organofluorados, a veces denominados “sustancias químicas eternas”, están aumentando rápidamente en nuestra agua potable, océanos e incluso sangre humana, lo que representa una amenaza potencial para el medio ambiente y la salud humana.
Ahora, investigadores de la Universidad de Texas en Austin han desarrollado una forma de tomar huellas dactilares, lo que podría ayudar a las autoridades a rastrear su origen cuando terminan en vías fluviales, vías fluviales o suelo.
La técnica consiste en hacer pasar muestras a través de un fuerte campo magnético y luego leer las ráfagas de ondas de radio emitidas por sus átomos. Revela la composición de los isótopos de carbono en la molécula y le da a la sustancia química su huella digital, una hazaña que nunca antes se había logrado con sustancias químicas.
Cornelia Rasmussen, profesora asistente de investigación en el Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas en la Escuela de Geociencias de Jackson, dijo que el trabajo es importante porque permite a los científicos rastrear la propagación de sustancias químicas en la atmósfera para siempre.
“En última instancia, podremos rastrear moléculas y ver cómo se mueven”, dijo Rasmussen, quien codirigió el desarrollo de la técnica. “Por ejemplo, si permanecen donde fueron arrojados o si se mueven río abajo”.
La nueva técnica fue descrita en un artículo publicado en la revista Ciencia y tecnología ambiental
Los fuertes enlaces moleculares que confieren a los productos químicos sus propiedades útiles para siempre (utilizados en todo, desde retardantes de fuego hasta superficies antiadherentes y medicamentos de liberación lenta) también evitan que se rompan, lo que provoca que se acumulen. Como contaminantes en el suelo y material orgánico al que se adhieren fácilmente.
La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos planea regular permanentemente los químicos, incluidos los PFAS, y eliminar la mayoría de ellos del agua potable. Sin embargo, los enlaces moleculares de las sustancias químicas también dificultan su seguimiento. Esto se debe a que la toma de huellas dactilares química tradicional implica separar moléculas en un espectrómetro de masas, lo que no siempre funciona bien con los rígidos enlaces moleculares de las sustancias químicas.
En cambio, los investigadores recurrieron a una técnica llamada espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), que mide la estructura de una molécula e identifica sus isótopos sin separarlos.
Los isótopos se refieren a elementos químicos cuyos átomos difieren en el número de neutrones. Los productos químicos Forever se elaboran combinando isótopos de carbono con el elemento flúor, algo que casi nunca ocurre en la naturaleza. Una vez que se forman los enlaces moleculares, son prácticamente irrompibles.
La técnica de los investigadores utiliza sus propias herramientas computacionales, así como un instrumento de RMN, para determinar la composición de los isótopos de carbono en cada posición de la molécula. Debido a que la combinación de isótopos de carbono con cada átomo de flúor es exclusiva de cómo se produjo la sustancia química, esta información se puede utilizar como una huella digital para rastrear la sustancia química.
Es como un código de barras incorporado para las moléculas, dijo David Hoffman, profesor asociado en el Departamento de Biociencias Moleculares de la Facultad de Ciencias Naturales de la UT.
“Una de las razones por las que funciona tan bien es que estamos reuniendo herramientas de diferentes campos de la ciencia (química y geociencias) que normalmente no se combinan y las usamos”, dijo para hacer algo que nadie realmente tiene. hecho antes”, dijo.
Los investigadores probaron su técnica en muestras que incluían productos farmacéuticos y un pesticida común. Rasmussen y Hoffman están realizando ahora un estudio piloto para determinar cómo funcionaría la técnica con los contaminantes encontrados en las alcantarillas y aguas residuales de la ciudad de Austin. Si tiene éxito, la técnica podría resultar útil para las agencias estatales y federales que quieran rastrear la propagación de sustancias químicas permanentes transmitidas por el agua.
El trabajo abre una nueva capa de información isotópica en química orgánica que podría encontrar muchas aplicaciones más allá del seguimiento permanente de sustancias químicas, como la detección de medicamentos falsificados o la astronomía, dijo Rasmussen. Sin embargo, su objetivo final es llevar la técnica aún más lejos.
“Esto nos ha brindado toda una gama de posibilidades para aprender cosas realmente interesantes sobre el metabolismo en la Tierra primitiva”, afirmó. “También podría decirnos si los compuestos orgánicos de Marte son los últimos restos de la antigua vida marciana”.
