Universitat Jaume I - UJI - Castello
Investigacions Analítiques
Línies d'Investigació
- Impacte dels plaguicides sobre la qualitat de les aigües.
- Investigació sobre nous contaminants en aigües: fàrmacs i hormones.
- Aplicacions de tècniques híbrides cromatografia/espectrometria de masses en la quantificació, confirmació i elucidació de contaminants orgànics en mostres d’interès ambiental, alimentari i toxicològic.
- Estudis d’exposició de la població a plaguicides: metabolisme en éssers humans.
- Estudis sobre aqüicultura, amb especial èmfasi en la toxicitat, bioacumulació i biomagnificació de plaguicides i compostos clorats en organismes marins.
- Determinació de toxines marines en organismes marins. estudi de la seu ecotoxicocinètica en mol·luscos bivalves. aplicació de fàrmacs per a la depuració de xenobiòtics en espècies d' interés.
Impacte dels plaguicides sobre la qualitat de les aigües
Es tracta d’una de les principals activitats exercides per l’antic GIMARN. Aquesta línia de treball va donar lloc a diversos convenis de col·laboració i projectes d’investigació. Entre aquests, cal destacar els successius convenis amb la Conselleria d’Agricultura i Pesca de la Generalitat Valenciana sobre Residuos de plaguicidas en aguas naturales que, al llarg de la dècada dels anys 90, va permetre un millor coneixement de l’estat de contaminació de les aigües de la Comunitat Valenciana, tant superficials com subterrànies. També rellevants van ser els estudis realitzats per encàrrec de l’Institut Geològic i Miner d’Espanya (IGME). El primer d’aquests, Estudios de contaminación de aguas subterráneas por plaguicidas. Determinación de residuos, evolución y procesos físico-químicos en las zonas saturada y no saturada, va permetre obtindre un millor coneixement de la mobilitat dels plaguicides seleccionats al sòl i a la ZNS, així com de les possibilitats de contaminació de les aigües subterrànies de l’àrea citrícola de la Comunitat Valenciana. A través d’un segon estudi, Investigación de plaguicidas en las aguas subterráneas de la vega media-baja del río Segura, es van poder establir les zones més vulnerables davant de la contaminació per plaguicides en aquesta àrea de Múrcia, d’àmplia tradició agrícola.
La problemàtica de la contaminació d’aigües per plaguicides també s’ha abordat en diversos projectes. En un primer projecte de la CICYT, l’any 1991, es va abordar l’estudi de la Contaminación de origen agrícola en el subsistema acuífero de la Plana de Castellón, amb el qual es van obtindre dades d’interès sobre la presència de plaguicides i de nitrats en aqueixes aigües. Posteriorment, el projecte de la UE Development of Analytical and Sampling Methods for Priority Pesticides and Relevant Transformation Products in Acuifers, Environment 1991-94, mitjançant sengles convenis amb la Universitat Politècnica de Catalunya i amb la Conselleria d’Obres Públiques, Habitatge i Aigües (Direcció General d’Aigües) del Govern de Canàries va permetre realitzar nombroses experiències de camp i de laboratori, a fi d’investigar la presència de plaguicides prioritaris i dels principals productes de transformació d’aquests en aqüífers de Canàries i de Catalunya
En dates més recents, s’ha aprofundit en aquest tema a través de projectes com: Aprovechamiento de nuevos avances en instrumentación analítica para la realización de estudios sobre el impacto de residuos de plaguicidas en la calidad de las aguas subterráneas, del Programa Nacional de Recursos Naturals, del Ministeri de Ciència i Tecnologia, 2003-2005 i Establecimiento de un programa de vigilancia e investigación de residuos de plaguicidas en aguas subterráneas de la Comunidad Valenciana, projecte d’investigació Universitat Jaume I-Fundació Caixa Castelló, 2002-2003. Aquests projectes presenten gran interès en àrees d’intensa activitat agrícola, amb gran ús de plaguicides que, a més, tinguen aqüífers vulnerables que puguen estar sotmesos a contaminació per plaguicides. El desenvolupament de metodologia analítica moderna, sensible i fiable, per a compostos que, per les característiques fisicoquímiques que tenen (elevada polaritat i solubilitat en aigua, principalment), presenten major mobilitat al sòl i a la zona no saturada (principalment herbicides de diverses famílies químiques) és una de les tasques més complicades d’aquesta línia d’investigació. L’aspecte més rellevant és, sense dubte, el disseny d’un programa de vigilància de plaguicides i productes de transformació en aigües subterrànies, en el qual queden clarament indicats els compostos objecte de control i els mètodes analítics que han d’aplicar-se per a la detecció d’aquests en nivells inferiors a 0,1 µg/L (límit màxim permès per a aigües d’abastiment públic). L’adequada selecció dels compostos a controlar ha de basar-se en factors com: el grau d’utilització dels plaguicides a les zones investigades, la persistència dels plaguicides davant de la hidròlisi, la mobilitat al sòl a la zona no saturada, la toxicitat, les dades prèvies sobre la detecció dels compostos a les àrees controlades, etc. En última instància, es pretén proposar les línies mestres que permeten dissenyar un programa de control i de vigilància en investigació de plaguicides en l’àmbit nacional, i aplicar la metodologia de treball, desenvolupada a la Comunitat Valenciana, a fi de conèixer l’estat actual de les aigües subterrànies pel que fa a una problemàtica poc coneguda, com és la contaminació per plaguicides.
A finals de 2003, es va iniciar una línia de treball relacionada amb la problemàtica ambiental dels plaguicides, sobre la base del projecte Aplicación del acoplamiento cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS/MS y LC-QTOF-MS) a la identificación de metabolitos de plaguicidas en muestras de interés ambiental y toxicológico, del Ministeri de Ciència i Tecnologia. Es tracta d’explorar les possibilitats de les poderoses tècniques analítiques de MS (de triple quadrupol, temps de vol, i analitzador híbrid quadrupol-temps de vol) adaptades a LC, a fi d’investigar la presència de plaguicides, productes de transformació i, especialment, compostos desconeguts en aigües, amb especial èmfasi en la identificació y confirmació de la identitat d’aquests, i seguir les pautes recents de la UE.
Des de fa més d’una dècada, es manté una línia d’investigació conjunta amb el Laboratory of Organic Analytical Chemistry, Institute of Public Health and Environment (RIVM), Bilthoven, Holanda, sobre nous avanços analítics per avaluar la contaminació per compostos orgànics en el medi ambient. En aquest context, s’han realitzat al voltant de deu estades d’investigació al RIVM i a l’UJI per dur a terme treballs conjunts.
Investigació sobre nous contaminants en aigües: fàrmacs i hormones
Fins dates molt recents, la rellevància mediambiental dels fàrmacs i de les hormones, tant naturals com sintètics, no havia estat tinguda en compte, ja que aquests compostos només s’estudiaven en termes de salut humana i veterinària, i no es prestava atenció a l’entrada i potencial impacte que poden tindre sobre el medi ambient.
La majoria d’aquests compostos s’excreten pels sers humans i entren al medi ambient després d’alguna forma de tractament, generalment en una estació depuradora d’aigües residuals (EDAR). Les EDAR modernes s’han dissenyat com a ferramentes molt eficaces per tractar els problemes d’excés de nutrients i contaminació microbiològica. No obstant, un gran nombre de compostos naturals i sintètics encara es troben presents en els efluents, ja que no han pogut ser eliminats eficaçment per aquests sistemes i, finalment, arriben al medi ambient a través de les aigües depurades.
Entre aquests compostos es poden trobar els fàrmacs i les hormones, que a pesar d’haver estat àmpliament estudiats en humans i en uns altres mamífers durant les fases de desenvolupament i posterior registre, requerides per la majoria de les agències governamentals, hi ha falta d’informació ecotoxicològica sobre aquests compostos, així com la rellevància que presenten en el medi ambient.
Aquests compostos han estat dissenyats per ser altament actius i específics en receptors humans, per la qual cosa, una vegada han estat introduïts en el medi ambient, poden interactuar amb els sistemes biològics de multitud d’organismes.
La perillositat de les hormones queda patent per la inherent capacitat disruptora endocrina que tenen, per la qual cosa, l’emissió d’hormones, tant naturals com sintètiques, en els efluents de les EDAR pot produir impactes negatius sobre els éssers vius exposats als compartiments mediambientals receptors.
Quant als fàrmacs, en aquesta nova línia d’investigació, els nostres estudis s’han centrat inicialment en els antibiòtics, a causa de la rellevància i els potencials efectes que tenen, com el possible augment de l’aparició de resistències en bacteris i microorganismes exposats a aquests compostos a través de les aigües.
Els estudis d’avaluació del risc mediambiental combinen la perillositat amb la possibilitat d’exposició, basant-se en les concentracions mediambientals que es poden predir (PEC) i dades de laboratori. No obstant, els nivells de concentració mesurats (MEC) són indispensables per obtindre dades reals, així com detalls de l’evolució dels fàrmacs en diferents compartiments mediambientals.
Conseqüentment, el desenvolupament de mètodes analítics sensibles i selectius en matrius mediambientals, com les aigües, és de gran importància per avaluar correctament el possible risc dels fàrmacs.
Per aconseguir els límits de detecció necessaris, en l’ordre dels ng/L, es requereixen elevats factors de preconcentració i/o mètodes de detecció extremadament sensibles, quasi sempre basats en acoblaments cromatografia-espectrometria de masses. Per tant, una simple modificació dels mètodes analítics desenvolupats durant els estudis clínics del fàrmac no és suficient per ser aplicats a mostres mediambientals. L’anàlisi de fàrmacs i hormones en aigües residuals, superficials i subterrànies requereix del desenvolupament de nous mètodes analítics que permeten aconseguir límits de detecció en el rang d’uns pocs ng/L.
El primer informe sobre l’aparició de residus de fàrmacs en el medi ambient va ser publicat per Garrison, en 1976, de l’Agència de Protecció Mediambiental dels Estats Units d’Amèrica (US EPA), van trobar àcid clofíbric i àcid salicílic en les aigües depurades d’una EDAR a nivells de 1-2 µg/L. Van emprar l’extracció líquid-líquid amb diclorometà, metilació amb diazometà i posterior detecció per cromatografia de gasos adaptada a espectrometria de masses (GC-MS). No obstant, aquesta publicació no va iniciar noves investigacions sobre l’aparició i rellevància dels fàrmacs en el medi ambient fins a la dècada següent, quan apareixen a Europa els primers estudis en profunditat sobre l’impacte dels fàrmacs en el medi ambient. Aquests treballs van demostrar que, al Regne Unit, existien nivells de fàrmacs de l’ordre del µg/L en les aigües; no obstant, els mètodes emprats continuaven estant basats en GC-MS amb les consegüents etapes de tractament de mostra (extracció, derivatització i purificació) prèvies a la injecció en el sistema GC-MS.
No obstant, molts fàrmacs i hormones per l’elevada polaritat que tenen, no són analits adequats per determinar-los amb GC-MS. Amb la generalització de les interfases a pressió atmosfèrica (API), s’ha popularitzat l’ús de la cromatografia líquida adaptada a espectrometria de masses (LC-MS) i s’han començat a desenvolupar mètodes per a fàrmacs i hormones en aigües, basats en LC-MS. A més, a causa dels baixos nivells de concentració esperats d’aquests contaminants, se solen preconcentrar volums d’aigua de l’ordre d’un litre fins a extractes finals de l’ordre d’un mil·lilitre, i s’aconsegueixen factors de preconcentració de tres ordres de magnitud.
A pesar que encara es poden trobar certes aplicacions amb la utilització d’un sistema LC-MS, basat en un únic analitzador de filtre quadrupolar, la complexitat de les mostres i els baixos límits de detecció necessaris fan que quasi totes les aplicacions desenvolupades es basen en l’ocupació d’un sistema LC-MS/MS, principalment amb un analitzador de triple quadrupol, encara que també es poden trobar aplicacions recents amb sistemes de trampa d’ions.
No obstant, en quasi tots els casos, es continua realitzant una etapa de preconcentració manual d’entre 250-1000 ml de mostra d’aigua mitjançant extracció en fase sòlida en mode fora de línia. Durant aquesta fase del procediment es poden produir errors, pèrdues d’analit per aconseguir el volum de ruptura d’aquest o rebliment del cartutx per coextracció d’interferents presents en la mostra d’aigua.
L’ús d’un sistema d’extracció en fase sòlida, adaptat en línia al de cromatografia líquida-espectrometria de masses en tàndem (SPE-LC-MS/MS), s’ha aplicat satisfactòriament per investigadors del IUPA en uns altres àmbits de l’anàlisi de microcontaminants orgànics en aigües, i ha permès de reduir el volum de mostra a preconcentrar a uns pocs mil·lilitres (1-4 ml), es minimitzen així les pèrdues per ruptura, es redueix la coextracció d’interferents i permet aconseguir, fàcilment, límits de detecció de l’ordre dels pocs ng/L, i fins i tot, per a analits favorables, de subng/L. Aquests avantatges es poden aplicar també en el desenvolupament de metodologia per a altres contaminants orgànics, com els fàrmacs i les hormones. Per a aquesta última família de compostos hi ha algunes aplicacions, en aquest sentit, però amb la utilització de la detecció ultraviolada, amb la consegüent pèrdua de selectivitat i sensibilitat davant d’un espectròmetre de masses en tàndem de triple quadrupol, i requereix la preconcentració de majors volums de mostra (200 ml).
Un altre aspecte molt important a tindre en compte quan es desenvolupa metodologia analítica per a la determinació de contaminants orgànics en aigües és la capacitat de confirmació del mètode davant una mostra positiva. De fet, hi ha hagut fortes polèmiques davant dades sobre la presència de fàrmacs i hormones a les aigües dels Estats Units, difícils de rebatre per la falta de mètodes de confirmació per a moltes mostres positives. La majoria dels mètodes desenvolupats emfasitzen la sensibilitat aconseguida, però molt pocs aprofundeixen en la necessitat confirmar correctament la identitat del compost detectat. En la present línia de treball, la confirmació adequada de la presència de residus de fàrmacs i hormones en les mostres d’aigua és un aspecte crucial per evitar falsos positius. Per això, i sobre la base d’una recent decisió de la Unió Europea (2002/657/CE) sobre la identificació i quantificació de residus en productes d’origen animal, s’estudien les possibilitats confirmatòries que ofereixen les tècniques d’espectrometria de masses en tàndem, tant de triple quadrupol com de quadrupol-temps de vol, per confirmar la presència de residus d’antibiòtics i hormones en aigües. En relació amb aquest aspecte, l’ús de la tecnologia de temps de vol (TOF) o millor encara, l’híbrid quadrupol-temps de vol (QTOF) ja s’ha començat a utilitzar al camp mediambiental per identificar i confirmar residus de contaminants o dels productes de transformació d’aquests.
Aplicacions de tècniques híbrides cromatografia/espectrometria de masses en la quantificació, confirmació i elucidació de contaminants orgànics en mostres d’interès ambiental, alimentari i toxicològic.
Es tracta d’una línia d’investigació amb una forta component analítica en la qual s’explora el potencial de les més modernes tècniques analítiques adaptades a espectrometria de masses. Aquesta línia té interconnexions amb els altres camps d’investigació, també descrits en aquesta Memòria d’activitats, en els quals es fa ús de mètodes avançats amb fins aplicats. Cal distingir, en aquest, camp dos grans grups de tècniques híbrides: cromatografia de gasos/espectrometria de masses (GC-MS) i cromatografia líquida/espectrometria de masses (LC-MS). En ambdós casos es fa ús d’equips instrumentals dotats amb diversos analitzadors de MS. Quant a GC-MS es treballa amb equips de quadrupol únic (Q), trampa d’ions (IT), triple quadrupol (QqQ) i temps de vol (TOF). Quant a LC-MS es disposa d’analitzadors tipus QqQ i de l’analitzador híbrid quadrupol-temps de vol (Q-TOF). La instrumentació disponible permet d’investigar el potencial i aplicacions de tècniques MS en tàndem, tant en gasos (GC-MS/MS) com en líquids (LC-MS/MS), i es poden utilitzar equips que permeten la mesura de massa nominal, o bé de massa exacta, en el cas dels equips d’alta resolució TOF-MS.
Les nostres principals aportacions, en aquest àmbit, s’han centrat en la simplificació en el tractament de mostra i en la millora de les característiques analítiques de relleu, com la sensibilitat i la selectivitat, que són fonamentals en la determinació de microcontaminants orgànics. S’ha posat especial èmfasi en la determinació de compostos de coneguda dificultat analítica, com ara herbicides fosfònics (glifosat, glufosinat), compostos en forma iònica, com el fosetil, i especialment en els metabòlits i productes de transformació (TP) de plaguicides, com alquilfosfats, diversos metabòlits conjugats (glucurònids), AMPA, etc. Les principals aproximacions analítiques emprades per a aquest fi han estat l’ús de la cromatografia líquida amb columnes adaptades (LC-LC, SPE-LC), la injecció de grans volums, tant en GC com en LC, i la microextracció en fase sòlida (SPME), en tots els casos en combinació amb tècniques híbrides cromatografia/MS(MS) amb l’àmplia varietat d’analitzadors esmentats anteriorment.
Les mostres objecte d’estudi són molt diverses i comprenen el camp ambiental (aigües, sòls i sediments), alimentari (principalment productes vegetals) i toxicològic (fluids biològics, teixit adipós humà, tumors, etc.). Quant als analits, ateses les característiques del nostre grup, el treball se centra principalment en l’àmbit dels plaguicides i els metabòlits d’aquests, encara que també s’estudien altres problemàtiques com la dels compostos clorats persistents (OC i PCB), difenilèter bromats (PDEB), hidrocarburs policíclics aromàtics (PAH), i més recentment, fàrmacs de diversos tipus i toxines marines, entre d’altres.
El nostre treball ha rebut el suport de diversos projectes i contractes nacionals i internacionals d’investigació, amb els quals ha existit una intensa col·laboració amb grups estrangers, es pot destacar el National Institute of Public Health and Environment (RIVM), Bilthoven, Holanda. Tot això ha donat com a resultat la publicació d’uns 100 articles científics en revistes ISI i a la defensa de deu tesis doctorals, les tres últimes amb menció de Doctorat europeu.
En els últims anys, s’ha prestat especial atenció a la problemàtica de la identificació/confirmació dels compostos detectats en mostres reals, especialment quan s’utilitzen tècniques basades en LC-MS i LC-MS/MS. Així mateix, s’han investigat detalladament els efectes que la matriu exerceix sobre la ionització en LC-MS ja que, en certs casos, poden arribar a causar greus problemes en la quantificació, bé per supressió de la ionització de l’analit o bé per exaltació. Un altre aspecte que s’aborda en l’actualitat és la identificació/elucidació de compostos desconeguts (non-target analytes) en mostres ambientals, així com la possibilitat de desenvolupar mètodes amplis de cribratge (screening) on els analits poden ser seleccionats prèviament (pre-target analysis) o posteriorment, una vegada adquirides totes les dades (post-target analysis). En aquest àmbit, és on els analitzadors TOF i Q-TOF mostren un excel·lent potencial.
Tots aquests temes s’han abordat amb un cert detall en algunes de les nostres publicacions més recents, en articles sobre tendències (publicats en la revista Trends Anal. Chem.) o en revisions crítiques sobre l’estat de l’art (dues avaluacions d’experts publicades en Anal. BioAnal. Chem.).
En el nostre treball s’ha posat de manifest el potencial de la tècnica LC-MS/MS QqQ en anàlisi de residus de plaguicides (PRA). Es tracta d’una tècnica excel·lent per a la correcta quantificació i confirmació de plaguicides polars i TP en l’anàlisi de compostos diana (target analysis).
D’altra banda, la confirmació de la identitat dels compostos detectats en mostres reals pot ser complicada i poc fiable quan s’usa la tècnica LC-MS, per la qual cosa és de vital importància l’aplicació de criteris rigorosos de confirmació per evitar-ne falsos positius i/o falsos negatius en l’anàlisi. El criteri basat en l’ús de punts d’identificació (IP) (Decisió europea 2002/657/EC) és un dels més útils i àmpliament acceptats en l’actualitat. En un estudi comparat sobre el potencial i aplicabilitat de distints analitzadors MS adaptats a LC amb fins de confirmació, hem posat de manifest la importància que té no només aconseguir un nombre determinat de IP en l’anàlisi, sinó també l’especificitat de les transicions MS/MS seleccionades en mètodes basats en LC tàndem MS.
Són de gran interès els estudis d’elucidació de metabòlits i TP, formats en mostres d’aigua sota condicions de laboratori, ja que permeten conèixer els compostos més rellevants i incloure’ls, posteriorment, en els mètodes analítics desenvolupats, basats, per exemple, en l’ús de LC-MS/MS QqQ. L’aplicació d’aquests mètodes a mostres reals d’aigua ha permès, en el nostre cas, detectar nombrosos TP en les mostres analitzades, de vegades en concentracions superiors a les dels plaguicides inalterats (parent compound). La tècnica LC-QTOF és molt poderosa per elucidar metabòlits i TP en els experiments realitzats en laboratori. Aquest fet s’ha comprovat per a herbicides triazínics (estudis de fotodegradació) i per a l’insecticida diazinó (estudis de fotodegradació i de metabolisme, in vivo i in vitro). Les dades de massa exacta aportades per TOF MS permeten diferenciar entre compostos isobàrics i assignar una única fórmula empírica en la majoria dels casos, amb excel·lent sensibilitat. La possibilitat de treballar en tàndem MS amb els equips de QTOF és de gran ajuda per diferenciar entre isòmers de TP.
L’elucidació de compostos no diana (non target) en mostres ambientals és un repte complicat per als químics analítics. En el cas de compostos polars, difícilment analitzables per GC, la tècnica LC-TOF MS apareix com una de les més poderoses per aconseguir aquest objectiu. La informació complementària que aporten els equips de LC TOF i LC-QTOF és de gran ajuda en el procés d’elucidació de desconeguts, i de fet, ens ha permès detectar i confirmar diversos compostos non target en diferents tipus d’aigües. A pesar de l’èxit en l’elucidació d’uns quants compostos, un bon nombre d’intents resulta infructuós a causa de les extremes dificultats d’aquest treball. Sens dubte, es requereixen moltes més investigacions en aquest apassionant camp, en el que l’aplicació complementària de GC-TOF i LC-TOF apareix com una de les millores alternatives.
Estudis d’exposició de la població a plaguicides: metabolisme en éssers humans
La preocupació pels efectes nocius derivats de la utilització de plaguicides ha anat en augment en els últims anys, com a conseqüència del major nivell de conscienciació sobre els riscos associats a l’ús d’aquest tipus de compostos. Aquesta problemàtica és especialment important a les zones agrícoles de cultiu intensiu, així com en el sector serveis de tractaments DDD (desinsectació, desinfecció, desratització).
Les matrius biològiques són fonamentals en l’aspecte preventiu, ja que l’anàlisi d’aquestes permet arribar a detectar precoçment una exposició excessiva dels treballadors abans que es produïsquen alteracions biològiques importants o que apareguen símptomes clínics; permeten alhora realitzar confirmacions de diagnòstic i són una excel·lent alternativa per avaluar l’exposició real a plaguicides.
Per poder utilitzar indicadors biològics de dosi interna, és necessari disposar de mètodes d’anàlisi de plaguicides i dels metabòlits d’aquests en matrius biològiques, principalment en sang i orina. No obstant, la dificultat de les anàlisis és una de les grans limitacions dels estudis relacionats amb el control biològic de l’exposició a plaguicides. A pesar de l’evolució de les tècniques analítiques, les anàlisis continuen sent complicades i molt cares i es requereixen tècniques analítiques adaptades amb espectrometria de masses, en especial LC-MS/MS, a més d’àmplia experiència i personal prou qualificat.
És, precisament, aquesta problemàtica analítica la que aborda, en els últims anys, el nostre grup de treball, a través de diversos projectes d’investigació. En el projecte titulat Estudio del potencial de LC-MS/MS para el análisis de plaguicidas en sangre y orina, con especial énfasis en la identificación y elucidación de metabolitos, del Programa sectorial de promoció general del coneixement, Ministeri Educació i Cultura, s’han desenvolupat nous mètodes analítics, basats en LC/MS/MS, per a la determinació sensible i ràpida de diversos plaguicides i metabòlits en sang, sèrum i orina.
Actualment, es fa ús del potent acoblament instrumental cromatografia líquida-espectrometria de masses amb analitzador híbrid quadrupol-temps de vol, amb l’objectiu d’investigar la formació de metabòlits de plaguicides en distints tipus de mostres d’interès ambiental (sòls, aigües) i toxicològic (orina, sèrum). A pesar que la tècnica LC-QTOFMS resulta actualment imprescindible en els àmbits farmacèutic i bioquímic, a penes s’ha aplicat en el mediambiental i en el toxicològic, per la qual cosa pretenem endinsar-nos en àrees en les quals hi ha escassa o nul·la tradició en quant a l’ús d’aquesta. El projecte se centra en dos grans temes: 1) l’exposició de les persones a plaguicides, 2) la problemàtica ambiental que suposa la presència de plaguicides en les aigües. En ambdós casos, les mostres procedents dels estudis s’investigaran exhaustivament amb un equip de LC-QTOFMS, a fi d’identificar els compostos que s’hagen format, fruit del metabolisme, transformació i/o degradació.
Es pretén iniciar una línia d’investigació sobre l’aplicació d’aquesta tècnica en un camp de gran interès i actualitat, com és el dels plaguicides. S’aportarà informació sobre els metabòlits i productes de transformació més rellevants, la qual cosa ha de permetre dur a terme programes de control d’aquests compostos en les aigües, així com l’avaluació del grau d’exposició dels éssers vius a través d’un adequat control biològic. La metodologia de treball desenvolupada podrà aplicar-se en el futur a uns altres tipus de contaminants i drogues sobre els quals a penes hi ha informació en l’àmbit científic pel que fa al metabolisme/transformació d’aquestes substàncies en éssers humans i en el medi ambient.
Aquestes actuacions s’emmarquen dins del projecte d’investigació Aplicación del acoplamiento cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS/MS y LC-QTOF-MS) a la identificación de metabolitos de plaguicidas en muestras de interés ambiental y toxicológico, finançat pel MEC
Una línia de treball relacionada amb aquests temes se centra en l’avaluació de l’exposició a compostos clorats i fosfòrics, mitjançant la determinació d’aquests en mostres de teixit adipós humà, així com en la sang i en el sèrum. Per dur a terme aquests estudis, s’ha col·laborat amb el Laboratori de Radiologia de la Universitat de Granada, amb el Gabinet de Seguretat i Higiene en el Treball de Castelló i amb l’Hospital General de Castelló.
Recentment s’ha iniciat un interessant estudi a llarg termini sobre la presència de xenoestrògens en mostres de teixit gras humà i la seua possible relació amb certs processos cancerígens hormonodependents, com el càncer de mama. Aquest treball es desenvolupa en col·laboració amb l’Institut Valencià d’Oncologia (IVO) de València.
Estudis sobre aqüicultura, amb especial èmfasi en la toxicitat, la bioacumulació i la biomagnificació de plaguicides i de compostos clorats en organismes marins.
Els primers treballs al camp de compostos organoclorats (OC) en organismes marins es remunten a la dècada dels anys 80 al Col·legi Universitari de Castelló, quan es van dur a terme les primeres determinacions d’OC en diversos tipus d’organismes (crustacis, mol·luscos i peixos) en el marc del Programa de vigilancia de la contaminación del Mediterráneo (MEDPOL). Des de llavors, s’ha mantingut una línia continuada d’investigació en aquest camp, que, lògicament, ha evolucionat i que, cada vegada més, s’ha basat en treballs de col·laboració amb l’Institut d’Aqüicultura de Torre La Sal, del CSIC.
Les activitats exercides en el programa MEDPOL, en el qual aquest grup d’investigació va participar durant una dècada, es van complementar amb projectes d’investigació, com Nuevas aportaciones a la metodología analítica en la determinación de metales pesados y pesticidas en organismos marinos, sedimentos y aguas residuales, CAICYT, Ministeri d’Educació i Ciència, desenvolupat entre 1985 i 1987. Cal destacar també el projecte Study of the Toxicity, Bioaccumulation and Persistence of Some Heavy Metals and Pesticides in the Crayfish Procambarus clarkii (Girard) on the Albufera Lake of Valencia. Spain, finançat per la FAO, Mediterranean Action Plan, i dut a terme entre 1985 i 1988.
El desenvolupament de metodologia analítica avançada ha estat fonamental per millorar els mètodes d’anàlisi de contaminants orgànics en aquest tipus de mostres complexes. Aquest tema ha estat objecte de diverses col·laboracions amb grups nacionals i estrangers, entre els quals cal destacar el National Institute of Public Health and Environment, d’Holanda, amb el qual es va desenvolupar, a mitjan dels anys 90, una línia de treball sobre nous mètodes automatitzats d’anàlisi per a compostos OC i OP en organismes marins (peixos, crustacis, mol·luscos, mamífers). La metodologia analítica desenvolupada va permetre obtindre dades d’interès sobre nivells de plaguicides i els metabòlits d’aquests en projectes com ara Toxicidad, bioconcentración y biodepuración de pesticidas organofosforados en dos espècies autóctonas de la Comunidad Valenciana (Aphanius iberus i Artemia sp.). Estudio de la bioacumulación en cadenas tróficas artificiales, finançat per la Generalitat Valenciana, en el qual es va afrontar la problemàtica de la bioacumulación de plaguicides OP en espècies aquàtiques autòctones de la Comunitat Valenciana.
Recentment, s’ha realitzat un projecte sobre Problemática de los contaminantes organoclorados en piscicultura. Bioacumulación de los plaguicidas y bifenilos policlorados a través de los alimentos de origen marino y su posible incidencia en el hombre, finançat per la Generalitat Valenciana. Es tracta d’una línia d’investigació que es desenvolupa des de fa diversos anys en col·laboració amb l’Institut d’Aqüicultura de Torre La Sal (IATS), del CSIC. L’objectiu principal és caracteritzar els pinsos, farines i olis de peix usats per a l’alimentació de peixos en aqüicultura pel que fa a continguts de contaminants persistents organoclorats. A partir d’aquesta informació, es pretén estudiar el grau d’acumulació d’aquests contaminants en animals que hagen estat alimentats amb aquests pinsos i avaluar-ne la possible incidència i els riscos per a la salut de la persones, com a última baula de la cadena tròfica.
Aquesta línia de treball forma part de les investigacions sobre bioacumulació de contaminants en organismes marins que es realitzen pel nostre grup des de fa quasi deu anys. En aquest context, es va presentar, en 2002, una expressió d’interès (EOI) per part de l’Institut d’Investigacions Marines (CSIC) sobre un projecte integrat en el qual figura el nostre grup d’investigació Genomics and proteomics to improve the safety and quality of aquaculture products. En l’àmbit de la contaminació marina, el nostre grup d’investigació està involucrat igualment en una altra EOI sobre el projecte integrat Knowledge based policy building strategies for marine contaminant reduction (Mediterranean), coordinat pel centre francès IFREMER, amb el qual es mantenen contactes regularment a través del seu coodinador científic, Axel Romana.
Amb la concessió, a finals de 2003, del projecte Depuración del ácido domoico en dos bivalbos de interés comercial de la Comunidad Valenciana: chirla (Chamelea gallina) y tellina (Donx trunculus). Estudios de la efectividad de la N-acetil-cisteína como agente detoxificador, s’obri una nova línia d’investigació orientada a l’estudi de toxines naturals en el medi marí, i a l’assaig d’agents detoxificadors que han de permetre una ràpida depuració de les toxines per part dels organismes marins d’interès comercial.
Amb aquest primer estudi, realitzat en col·laboració amb investigadors de l’IAST, es pretén conèixer millor i aportar solucions al problema de la contaminació per àcid domoic (Amnesic Shellfish Poisoning, ASP), una neurotoxina que, periòdicament, afecta les poblacions de mol·luscos, com a conseqüència de la multiplicació massiva esporàdica d’algunes espècies de microalgues diatomees, capaces de sintetitzar aquesta neurotoxina natural.
Determinació de toxines marines en organismes marins. estudi de la seu ecotoxicocinètica en mol·luscos bivalves. aplicació de fàrmacs per a la depuració de xenobiòtics en espècies d'interés.
L'aparició de marees roges i la contaminació de mol·luscos cultivats en les badies del Delta de l' Ebre provoquen periòdicament la pèrdua de campanyes senceres en la comercialització d'aquestos mol·luscos bivalves. L'últim episodi d' aquest tipus va ocórrer en els estius del 2002 i 2003 en la badia dels Alfacs del Delta de l'Ebre, on es van perdre les campanyes estiuenques de la clòtxina. Com a conseqüència d' aquest esdeveniment, els grangers de la zona es van posar en contacte amb l'IATS (CSIC) i amb el Grup d'Investigació d'Ecotoxicologia Marina de l'IUPA (UJI).
Amb la concessió, a finals de 2003, del projecte “Depuració de l' àcid domoic en dos bivalves d' interés comercial de la Comunitat Valenciana: cloïssa (Chamelea gallina) i tellina (Donx trunculus)” concedit en el marc del Pla de Foment d'Investigació UJI-BANCAIXA, es va obrir un nou camp d'investigació que inclou dos línies ben diferenciades.
D'una banda, és necessari el desenvolupament de metodologia analítica capaç de determinar les diferents toxines marines en organismes marins. Actualment, esta línia de treball es centra en el desenvolupament de mètodes multi-residuals basats en Cromatografia Líquida acoblada a Espectrometria de Masses en Tàndem (HPLC-MS/MS). La metodologia a desenvolupar ha d'identificar i confirmar de manera inequívoca les diferents molècules a baixos nivells de concentració. Aquestes inclouen toxines de les famílies de toxines ASP (Amnesic Shellfish Poisoning), PSP (Paralytic Shellfish Poisoning) i DSP (Diarrheic Shellfish Poisoning). Finalment aquestos mètodes s’aplicaran a mostres reals.
La segona línia d'investigació consisteix en l'estudi de la bioacumulació i depuració d'aquestes toxines en bivalves. Per a assolir aquest objectiu, és fonamental l'aplicació d'una metodologia adequada, descrita anteriorment, que permeta la determinació de baixos nivells de concentració i la determinació de les cinètiques de la forma més exacta possible.
Amb l'objecte de pal·liar els efectes de les marees roges en les granges de bivalves, els treballs sobre ecotoxicocinètica van derivar en la busca de fàrmacs capaços d'accelerar l'eliminació i detoxificació de xenobiòtics, en especial toxines marines, en col·laboració amb l'IATS (CSIC).
En concret, s'ha assajat l'efectivitat de la N-acetilcisteina (NAC) com a agent detoxificador. Es pretén accelerar la depuració de plaguicides i d'àcid domoic en els mol·luscos bivalves per mitjà de l'addició al medi de NAC. L'objectiu últim d'aquesta part del projecte és determinar la capacitat de la NAC per a l'eliminació de plaguicides i toxines naturals en menys de 48 h, que és el temps mínim obligatori de depuració abans de la comercialització dels bivalves. Els estudis descrits han desembocat en una patent espanyola consistent en un mètode per a la detoxificació de bivalves.
Dins d'esta mateixa línia, en 2007 va començar l'execució del Projecte finançat pel MEC, en el marc del programa de transferència de resultats d'investigació (PETRI) “Depuració de contaminants en mol·luscos bivalves per mitjà del tractament amb N-Acetilcisteina”.
Els plans sobre futures investigacions inclouen l'ampliació de la llista de toxines a investigar, recolzant-nos en metodologies analítiques d'última generació. A més, s'estudiarà la possibilitat de cultivar espècies d'algues capaces de la producció de toxines, així com la seua aplicació en estudis d' ecotoxicocinètica en organismes marins.
