Algoritmi possibili misurare gli inquinanti meglio di bicchieri e provette? Come si distinguono le “sostanze chimiche per sempre” dai loro doppelganger non tossici? Scienziati provenienti da tutto il mondo si riuniscono per discutere le ultime scoperte nell’analisi chimica.
Il workshop sulle applicazioni emergenti di HRMS e LC-MS/MS nell’analisi ambientale e nella sicurezza alimentare ha consentito agli scienziati di tutto il mondo di condividere le loro ricerche di chimica analitica per trovare sostanze chimiche e altri inquinanti per sempre, anche con una sessione di poster presso l’UB Center for Tomorrow. Crediti fotografici: Douglas Levere/Università di Buffalo
Queste e altre tecniche di chimica analitica all’avanguardia sono state al centro di un workshop internazionale tenutosi il 24 e 25 settembre presso l’Università di Buffalo. La 19a edizione Workshop sulle applicazioni emergenti di HRMS e LC-MS/MS nell’analisi ambientale e nella sicurezza alimentare ha visto circa 150 scienziati provenienti da tutto il mondo discutere nuovi modi per rilevare contaminanti e sostanze chimiche permanenti nel nostro cibo, acqua e aria.
“Abbiamo riunito i principali attori nel mondo dell’analisi chimica, che utilizzano metodi nuovi e strumenti all’avanguardia per identificare i contaminanti ambientali ovunque, dai Grandi Laghi alle piste da sci, e in tutto, dagli imballaggi alimentari al latte materno”, afferma Diana Aga, PhD, direttrice dell’UB RENEW Institute e titolare della cattedra di chimica Henry M. Woodburn presso l’UB College of Arts and Sciences.
“È fondamentale che questa comunità condivida le conoscenze per proteggere il nostro ambiente e le catene di approvvigionamento alimentare”.
Il workshop – che UB ha ospitato anche nel 2011 e nel 2017 – si concentra su strumenti rivoluzionari che identificano inquinanti precedentemente non segnalati o “sconosciuti” e sostanze chimiche per sempre e separano i composti chimici da campioni complessi, come acque reflue e discariche.
Questi includono la cromatografia liquida con spettrometria di massa ad alta risoluzione (LC-HRMS), che può aiutare a separare migliaia di inquinanti chimici utilizzando dimensioni come polarità e massa molecolare.
Diana Aga, direttrice dell’UB RENEW Institute, esamina i poster di ricerca nell’ambito del workshop del 25 settembre presso l’UB Center for Tomorrow. Crediti fotografici: Douglas Levere/Università di Buffalo
L’integrazione di LC-HRMS con strumenti di spettrometria di mobilità ionica (IMS) è stata oggetto di molte discussioni nel workshop di quest’anno. Questi dispositivi misurano il modo in cui gli ioni di un composto si muovono attraverso il gas, dipingendo un’immagine della loro forma e dimensione uniche.
RENEW ha installato un LC-HRMS con dispositivo IMS all’inizio di quest’anno grazie al supporto dell’Ufficio del Vicepresidente per la ricerca e lo sviluppo economico di UB.
“La nostra configurazione di mobilità ionica è unica nel suo genere al mondo e ci aiuterà a identificare molti contaminanti sconosciuti che non sono mai stati identificati prima”, afferma Joshua Wallace, PhD, direttore dei laboratori di strumentazione e ricerca presso RENEW.
LC-HRMS con IMS può anche identificare enantiomeri, composti che sono immagini speculari non sovrapponibili l’uno dell’altro ma che possono avere caratteristiche biologiche opposte. Ciò potrebbe portare alla progettazione sicura di sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS), un gruppo di composti onnipresenti prodotti dall’uomo che si degradano così lentamente da essere conosciuti come sostanze chimiche per sempre.
Karla Rios Bonilla, una studentessa laureata in chimica del gruppo di ricerca di Aga, spiega la sua ricerca. Crediti fotografici: Douglas Levere/Università di Buffalo
“Se riusciamo a separare i numerosi isomeri di un PFAS e a determinare la tossicità di ciascuno, potremmo scoprire che uno non è tossico”, afferma Aga. “Potremmo quindi produrre l’immagine speculare che ha una funzione benefica ed evitare l’altra immagine speculare che è tossica o persistente nell’ambiente”.
Un’altra tecnica discussa durante il workshop è stata l’utilizzo della scienza dei dati della chemioinformatica per quantificare i contaminanti, comprese le sostanze chimiche permanenti.
I chimici in genere utilizzano gli standard, una soluzione contenente quantità note di una determinata sostanza chimica, come riferimento per quantificare accuratamente le sostanze chimiche nei campioni, ma esistono così tante forme di sostanze chimiche per sempre, o PFAS – alcuni stimano oltre 15.000 – che molti non dispongono ancora di standard .
Diversi scienziati presenti al seminario stanno ora utilizzando algoritmi per cercare tra i dati della spettrometria di massa per quantificare PFAS e altri contaminanti senza la necessità di standard.
Gli scienziati hanno anche discusso di come garantire che le loro tecniche siano coerenti, soprattutto nell’analisi non mirata (NTA), un approccio ampio che consente loro di identificare le sostanze chimiche in un campione anche se non sanno esattamente cosa stanno cercando.
Zachary Kralles, dottorando in ingegneria elettrica, mostra il suo poster di ricerca. Crediti fotografici: Douglas Levere/Università di Buffalo
Il relatore principale del seminario, Elin Ulrich, PhD, capo del ramo dei metodi di chimica analitica avanzata dell’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA), ha descritto gli sforzi coordinati dall’EPA per trasformare l’NTA dal “selvaggio west” a qualcosa di più standardizzato.
“Menti brillanti stanno sviluppando strumenti utili per rendere i metodi e i dati NTA più comprensibili, trasparenti, riproducibili e forse un po’ più civili”, afferma Ulrich, sottolineando che ciò include lo sviluppo di un’app Web per elaborare i dati in modo trasparente e coerente.
“Separatamente, questi sforzi apportano miglioramenti sia grandi che piccoli per il campo della NTA, ma insieme rivoluzioneranno la scienza”.
L’altro relatore principale è stato Rainer Lohmann, PhD, professore di oceanografia presso l’Università di Rhode Island che ha studiato l’inquinamento dei Grandi Laghi. Lohmann ha parlato della necessità di collaborazione e ha menzionato gli sforzi per creare una rete globale di scienziati che possano campionare corpi d’acqua freschi nel tempo e condividere i loro dati.
“L’analisi delle tracce di inquinanti organici persistenti, come i prodotti chimici permanenti, ha ricevuto un rinnovato interesse su scala globale”, aggiunge Lohmann.
Decine di altri relatori hanno presentato ricerche che affrontavano questioni come a quale ora del giorno il fiume Ohio è più contaminato e se le stazioni sciistiche sono focolai di sostanze chimiche per sempre.
A presentare la ricerca dell’UB è stato G. Ekin Atilla-Gokcumen, professore distinto della Dott.ssa Marjorie E. Winkler e presidente associato presso il Dipartimento di Chimica, che ha discusso una migliore comprensione dei PFAS attraverso i composti di acidi grassi classificati come lipidi.
Inoltre, Steven Ray, professore associato presso il Dipartimento di Chimica, ha discusso dell’utilizzo dell’energia a microonde per aumentare la ionizzazione durante l’analisi chimica, e Dino Camdizic, uno studente laureato del gruppo di ricerca di Aga, ha discusso dell’utilizzo di un contenitore molecolare, noto come gabbia metallo-organica. , per catturare PFAS dall’acqua.
“Abbiamo molti docenti e studenti laureati di talento che lavorano su entusiasmanti ricerche sulla chimica analitica e sul risanamento ambientale”, afferma Aga.
“Ci auguriamo che gli scienziati lascino questo workshop ispirati dalle capacità di collaborazione di RENEW e UB e con un rinnovato senso di scopo per la ricerca sull’ambiente e sulla salute umana che stiamo perseguendo”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
