INICJATYWA DOSKONAŁOŚCI BADAWCZEJ
SWOBODA BADAŃ – NAUKA DLA PRZYSZŁOŚCI
Cykl „Swoboda badań – nauka dla przyszłości” to artykuły, wywiady i krótkie filmy prezentujące badania laureatów konkursu „Swoboda badań”
dr Joanna Orzeł
Bisfenole – podstępni truciciele
| Weronika Cygan |
Tworzywa sztuczne otaczają nas z każdej strony. Mikrocząsteczki plastiku znajdujemy w miejscach, które zdawały się być nietknięte przez człowieka. Wykrywamy je w antarktycznym śniegu oraz w oceanicznych głębinach. Na ich ślad trafiamy również w ludzkiej krwi. Powszechność tych toksycznych związków sprawia, że tak ważne jest poszukiwanie sposobów skutecznego ich wykrywania.
Niebezpieczne paragony
– To substancje, które zaburzają pracę wielu układów naszego ciała, zwłaszcza układu hormonalnego. Mogą prowadzić nawet do bezpłodności – mówi o bisfenolach dr Joanna Orzeł z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych UŚ. W ramach konkursu „Swoboda badań” Inicjatywy Doskonałości Badawczej chemiczka opracowała metodę, która umożliwia jakościową i ilościową ocenę występowania szkodliwych dla człowieka i środowiska substancji z grupy bisfenoli BPA, BPS i BPF. Znaleźć je możemy m.in. w plastikowych butelkach na napoje czy w paragonach, które otrzymujemy po dokonaniu zakupów.
O tym, że ten niewielki skrawek papieru niesie ze sobą ogromne ryzyko dla ludzkiego zdrowia, świadczą badania, w trakcie których sprawdzano zawartość bisfenoli w moczu oraz krwi kasjerów i kasjerek, mających na co dzień kontakt z ogromną ilością paragonów. – Stężenia toksycznych substancji w ich krwi były podniesione o kilkanaście albo nawet kilkaset razy, w momencie kiedy dotykali rachunków bezpośrednio dłońmi. Z kolei u tych badanych, którzy mieli w trakcie pracy założone rękawiczki, stężenia nie różniły się od tych, jakie rejestrowano u osób niemających aż takiej styczności z podobną ilością rachunków, co kasjerzy – zaznacza dr Joanna Orzeł.
Bisfenole są generowane do otoczenia w wyniku różnych procesów. W przypadku paragonów ich źródłem jest termoaktywna taśma do drukowania. Substancje uwalniają się z niej w wyniku reakcji chemicznej zachodzącej na powierzchni taśmy w skutek oddziaływania na nią ciepła. Szkodliwe związki ulatniają się też w efekcie uszkodzenia przedmiotu. Tak dzieje się z plastikowymi pojemnikami do przechowywania napojów lub żywności. Ich intensywnie użytkowane powoduje przecieranie warstwy w różnych miejscach, a naruszona w ten sposób struktura sprawia, że bisfenole dużo łatwiej się wymywają i mogą przenikać do ludzkiego organizmu czy środowiska.
Fakt, iż toksyczne substancje są tak rozpowszechnione wokół nas, a przez to na różne sposoby oddziałują z ciałem człowieka, a także zwierząt, zaburzając funkcjonowanie wielu istotnych układów, skłania naukowców do poszukiwania coraz lepszych metod służących ich wykrywaniu.
Dr Joanna Orzeł | archiwum prywatne
W stronę „zielonej chemii”
Standardowe metody wykrywania i oznaczania bisfenoli oparte są na chromatografii, dzięki której uzyskuje się wysoką precyzję i dokładność pomiarów. W dłuższej perspektywie jest to jednak wyjątkowo czasochłonny i kosztowny sposób, generujący nierzadko szkodliwe odpady chemiczne. Procedura stosowana przez dr Joannę Orzeł jest rozwiązaniem bardziej ekologicznym i ekonomicznym.
Metoda opiera się na pomiarach spektrofluorymetrycznych wodno-etanolowych ekstraktów próbek zawierających bisfenole. W całym procesie istotną rolę odgrywają cyklodekstryny, których zadaniem jest wzmacnianie sygnału emitowanego przez poszczególne składniki badanej substancji. Szczególnie ważne jest zachowanie stabilnych warunków chemicznych. Jak zauważa chemiczka z Uniwersytetu Śląskiego, opracowana przez nią metoda wymaga również dużych umiejętności od analityka.
– Zaproponowane przeze mnie rozwiązanie może nie jest nowością, bo użycie spektrometrii fluorescencyjnej do oznaczenia bisfenoli jest opisane w literaturze, ale wykorzystanie cyklodekstryn, w przeprowadzonym przeze mnie eksperymencie pozwala oznaczać te substancje w sposób dokładniejszy i tańszy od rozwiązań zalecanych do tej pory w opracowaniach naukowych. Procedura jest również zdecydowanie szybsza – wyjaśnia dr Joanna Orzeł. Używane w ramach metody odczynniki chemiczne cechują się również niższą toksycznością zarówno dla środowiska, jak i osoby, która ją stosuje.
W ostatnich latach coraz więcej naukowców jest zaangażowanych w poszukiwanie rozwiązań, które wpisują się w tzw. zieloną chemię. Są to metody nieodciskające tak silnego śladu w środowisku, jak te stosowane w poprzednich dekadach. Według badaczki z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych to właśnie kierunek wyznaczany przez ekologiczne podejście będzie w nauce coraz bardziej pożądany, a opracowana przez nią metoda z wykorzystaniem spektrometrii fluorescencyjnej w taki trend doskonale się wpisuje m.in. poprzez ograniczanie ilości toksycznych odpadów w przyrodzie czy obniżanie kosztów energetycznych prowadzonych analiz.
Na razie wciąż daleka droga do komercyjnego wykorzystania opracowanego przez dr Joannę Orzeł sposobu wykrywania bisfenoli, niemniej drzemie w nim potencjał, aby np. zastosować go w zakładach zajmujących się utylizacją odpadów. Metoda wymagałaby jednak odpowiedniej adaptacji. – Musimy sobie zdawać sprawę z tego, że tego typu miejsca mają tak bogatą chemię, iż stosowane w procesie cyklodekstryny i bisfenole mogą zginąć w tej chemicznej zupie – mówi badaczka z UŚ.
fot. Karolina Grabowska | Pexels
Ile prawdy jest w etykietach?
Dlaczego opracowywanie nowych rozwiązań pozwalających na precyzyjne wykrywanie toksycznych związków jest takie ważne? Społeczeństwo często nie jest świadome, jak wielka ich ilość znajduje się w naszym otoczeniu, i że wciąż do katalogu już znanych dochodzą kolejne. Dr Joanna Orzeł zwraca uwagę na zagrożenie, jakim jest wprowadzanie w błąd konsumenta czy brak kompletnych informacji dotyczących konkretnych produktów.
– Zwłaszcza osoby, które mają małe dzieci są bombardowane etykietami „BPA free”. Mówi się o tym, że substancja ta jest szkodliwa i powinniśmy jej unikać, ale bisfenole obejmują cały szereg niebezpiecznych związków, jak BPF czy BPS. Jest ich mnóstwo. W swoich badaniach skupiałam się akurat na tych trzech najpopularniejszych, bo choć używanie bisfenolu A jest zakazane, to wykorzystywane są jego analogi oraz inne substancje z tej grupy, których zakazu używania nie ma, a bywają nierzadko bardziej toksyczne – zwraca uwagę chemiczka.
W ostatnich latach dużo mówi się o zagrożeniu, jakie niesie ze sobą zanieczyszczenie środowiska plastikiem i trudności z jego utylizacją. Dlatego tak ważne jest, aby producenci inwestowali w tworzenie materiałów jak najbardziej przyjaznych dla środowiska. Wiadomo, że rozkładające się butelki, płyty CD, jednorazowe maseczki i wiele innych zawierających plastik śmieci kumuluje się w środowisku. Szkodliwe związki trafiają do gleby czy wód powierzchniowych – narażone na ich działanie są rośliny, zwierzęta i ludzie.
– W swoich badaniach byłam w stanie ustalić, że nawet po dwudziestu latach papier termoaktywny, na którym drukowane są paragony, wciąż zawiera bisfenol. Ich stężenie było również wysokie w cieczy przechowywanej w pojemnikach z poliwęglanu noszących bardzo duże ślady użytkowania i porysowane ścianki. W skutek naruszonej struktury polimeru zwiększa się powierzchnia kontaktu, a w związku z tym więcej toksycznych substancji przenika do napoju lub żywności przechowywanej w takim pojemniku – wyjaśnia dr Joanna Orzeł.
We współczesnym świecie niemożliwe jest zupełne wyeliminowanie z otoczenia bisfenoli, z pewnością jednak warto starać się ograniczać ich obecność np. zastępując plastikowe pojemniki szklanymi. Warto też pamiętać o odpowiednim utylizowaniu szkodliwych odpadów, minimalizując ich wpływ na własne zdrowie i środowisko przyrodnicze.