Analisi in cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa accurata a tempo di volo (LC-QTOF-HRMS) delle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) nel sangue materno e loro associazione con lo stile di vita

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are a large family of synthetic chemical compounds that have been used since the 1940s due to their notable properties, such as chemical stability and heat resistance. However, their persistence in the environment and ability to bioaccumulate in the food chain have raised concerns about human health. For these reasons, they are known as “forever chemicals.” PFAS can cause numerous health problems, including immune system alterations, pregnancy complications, liver damage, and cancer. Their widespread presence in food and drinking water is a significant route of exposure for humans. Cumulative and chronic exposure to PFAS can make even low-dose exposures hazardous. Prevention and reduction of exposure are crucial to avoid potential long-term risks. In recent decades, scientific research on PFAS has intensified. This thesis was conducted at the Forensic Toxicology laboratory of the University of Bologna as part of a multicenter study aimed at detecting PFAS in maternal-fetal biological material and associating the detected levels with participants’s lifestyle through questionnaires. Monitoring and controlling PFAS exposure is especially important for pregnant women, given the potential for placental transmission of these substances, which can negatively affect fetal development. Liquid chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry (LC-QTOF-HRMS) was used for the analysis, a technique characterized by high sensitivity and precision in detecting low concentrations, crucial for PFAS analysis. A total of 35 maternal blood samples were analyzed to assess the presence of 23 PFAS compounds. At least one compound was detected in all samples, with PFOS, PFHxS, PFOA, PFBS, and PFHpS being the most commonly found. No correlations emerged between PFAS levels in the blood and any pregnancy-related pathologies. However, the total PFAS concentration in the blood samples ranged from 0,2 ng/mL to 7,8 ng/mL. Concentrations above 2 ng/mL of compounds like PFOA and PFOS are considered potentially dangerous by the European Food Safety Authority (EFSA), as they are associated with a higher risk of negative health effects. Therefore, many of the concentrations found, being quite high, are indicators of chronic and potentially harmful exposure due to the high persistence of PFAS in the body and their ability to accumulate over time.

Le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) sono una vasta famiglia di composti chimici sintetici utilizzati a partire dagli anni ’40 per le notevoli proprietà che li caratterizzano, come stabilità chimica e resistenza al calore. Tuttavia, la loro persistenza nell’ambiente e la capacità di bioaccumularsi nella catena alimentare hanno sollevato preoccupazioni per la salute umana. Proprio per queste caratteristiche vengono definiti “forever chemicals” ossia sostanze chimiche eterne. Possono determinare numerosi problemi di salute, tra cui alterazione del sistema immunitario, complicazioni durante la gravidanza, danni epatici, tumori. La loro presenza diffusa negli alimenti e nelle acque potabili è una via di esposizione significativa per l’uomo. L’esposizione cumulativa e cronica a PFAS contribuisce rendendo pericolose anche esposizioni a basse dosi. La prevenzione e la riduzione dell’esposizione sono cruciali per evitare potenziali rischi a lungo termine. Negli ultimi decenni gli studi scientifici sulle sostanze per- e polifluoroalchiliche si sono intensificati. Questo lavoro di tesi è stato svolto presso il laboratorio di Tossicologia Forense dell’Università di Bologna, nell’ambito di uno studio multicentrico volto alla ricerca di PFAS in materiale biologico materno-fetale e all’associazione dei livelli riscontrati con lo stile di vita delle partecipanti tramite la somministrazione di questionari. È fondamentale monitorare e controllare l’esposizione a PFAS soprattutto nelle donne in gravidanza, data la possibilità di trasmissione placentare di queste sostanze con conseguenti effetti negativi sullo sviluppo fetale. Per l’analisi è stata utilizzata la cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa a tempo di volo (LC-QTOF-HRMS), tecnica caratterizzata da elevata sensibilità e precisione nella rilevazione di basse concentrazioni, fondamentale nell’analisi di PFAS. Sono stati analizzati 35 campioni di sangue materno per valutare la presenza di 23 composti PFAS. In tutti i campioni è stata rilevata la presenza di almeno un composto, in particolare PFOS, PFHxS, PFOA, PFBS e PFHpS erano i composti maggiormente presenti. Non sono emerse correlazioni tra i livelli di PFAS rilevati nel sangue ed eventuali patologie sviluppate durante la gravidanza, ma la concentrazione totale di PFAS nei campioni di sangue delle partecipanti variava da 7,8 ng/mL a 0,2 ng/mL. Concentrazioni superiori a 2 ng/mL di composti come PFOA e PFOS sono considerate potenzialmente pericolose dall’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA), in quanto associate ad un maggiore rischio di effetti negativi sulla salute. Di conseguenza molti dei valori di concentrazione riscontrati essendo molto elevati sono un indicatore di un’esposizione cronica e potenzialmente dannosa, a causa dell’elevata persistenza nell’organismo e della capacità di accumulo nel tempo delle sostanze per- e polifluoroalchiliche.