Untersuchungen gehen davon aus, dass lediglich 2 % aller chemischen Belastungen identifiziert wurden

Welchen Chemikalien sind wir täglich ausgesetzt? Das ist die zentrale Frage der „nicht gezielten Analyse“ oder NTA, einem aufstrebenden Bereich der analytischen Wissenschaft, der darauf abzielt, alle Chemikalien um uns herum zu identifizieren. Eine gewaltige Aufgabe, denn wie können Sie sicher sein, alles zu erkennen, wenn Sie nicht genau wissen, wonach Sie suchen?

In einem Artikel veröffentlicht in Umweltwissenschaften und -technologieForscher der Universitäten Amsterdam (UvA, Niederlande) und Queensland (UQ, Australien) haben dieses Problem untersucht. In einer Metaanalyse der in den letzten sechs Jahren veröffentlichten NTA-Ergebnisse schätzen sie, dass weniger als 2 % aller Chemikalien identifiziert wurden.

Laut Viktoriia Turkina, die die Forschung als Doktorandin durchgeführt hat, Als Student bei Dr. Saer Samanipour am Van ‚t Hoff Institute for Molecular Sciences der UvA unterstreicht diese Einschränkung die dringende Notwendigkeit eines proaktiveren Ansatzes für die Überwachung und das Management von Chemikalien. „Wir müssen mehr datengesteuerte Strategien in unsere Studien integrieren, um die Gesundheit von Mensch und Umwelt wirksam schützen zu können“, sagt sie.

Samanipour erklärt, dass die derzeitige Überwachung von Chemikalien eher begrenzt sei, da sie teuer und zeitaufwändig sei und spezialisierte Experten erforderte. „In den Niederlanden verfügen wir beispielsweise über eines der ausgefeiltesten Überwachungsprogramme für Chemikalien, von denen bekannt ist, dass sie für die menschliche Gesundheit bedenklich sind. Dennoch haben wir weniger als 1.000 Chemikalien im Visier. Es gibt weitaus mehr Chemikalien, von denen wir nichts wissen.“ .“

Ein riesiger chemischer Raum

Um mit diesen Chemikalien umzugehen, wurde vor etwa 15 bis 20 Jahren das Konzept der nicht gezielten Analyse eingeführt, um mögliche Belastungen unvoreingenommen zu untersuchen. Die Idee besteht darin, eine Probe aus der Umwelt (Luft, Wasser, Boden, Abwasserschlamm) oder dem menschlichen Körper (Haare, Blut usw.) zu entnehmen und diese mithilfe etablierter Techniken wie Chromatographie in Verbindung mit hochauflösender Massenspektroskopie zu analysieren.

Die Herausforderung besteht dann darin, das erhaltene Signal auf die Strukturen der möglicherweise in der Probe vorhandenen Chemikalien zurückzuführen. Dazu gehören bereits bekannte Chemikalien, aber auch Chemikalien, deren potenzielles Vorkommen in der Umwelt noch unbekannt ist.

Theoretisch umfasst dieser „chemische Raum“ bis zu 1060 Verbindungen, eine unfassbare Zahl, die die Zahl der Sterne im Universum bei weitem übersteigt. Andererseits wird die Zahl der in der wissenschaftlichen Literatur und öffentlichen Datenbanken veröffentlichten organischen und anorganischen Substanzen auf etwa 180 Millionen geschätzt.

Um ihre Forschung übersichtlicher zu gestalten, konzentrierten sich Turkina, Samanipour und Mitarbeiter auf eine Teilmenge von 60.000 gut beschriebenen Verbindungen aus der NORMAN-Datenbank. Turkina sagt: „Dies diente als Referenz, um festzustellen, was in NTA-Studien abgedeckt wird, und, was noch wichtiger ist, um eine Vorstellung davon zu entwickeln, was übersehen wird.“

Das riesige „Exposom“ an Chemikalien, denen Menschen täglich ausgesetzt sind, ist laut Samanipour ein Zeichen unserer Zeit.

„Heutzutage tauchen wir in einen riesigen Ozean von Chemikalien ein. Die chemische Industrie ist ein Teil davon, aber auch die Natur führt eine ganze Reihe von Reaktionen durch, die zu einer Exposition führen. Und wir setzen uns durch die Stoffe, die wir verwenden, Chemikalien aus – denken Sie Zum Beispiel beim Problem Mikroplastik. Um all das zu lösen, müssen wir in der Lage sein, über den bloßen Zeigefinger hinauszugehen. Mit unserer Forschung wollen wir dazu beitragen, gemeinsam eine Lösung zu finden. Denn wir sitzen alle im selben Boot.“

Viel Raum für Verbesserungen

Die Metaanalyse, die 57 NTA-Artikel umfasste, ergab, dass nur etwa 2 % des geschätzten chemischen Raums abgedeckt waren. Dies kann ein Hinweis darauf sein, dass die tatsächliche Belastung durch Chemikalien zwar recht gering ist, kann aber auch auf Mängel in den angewandten Analysen hinweisen. Laut Turkina und Samanipour ist Letzteres tatsächlich der Fall. Sie konzentrierten sich auf NTA-Studien unter Anwendung der Flüssigkeitschromatographie in Verbindung mit hochauflösender Massenspektrometrie (LC-HRMS) – einer der umfassendsten Methoden zur Analyse komplexer Umwelt- und biologischer Proben.

Es stellte sich heraus, dass es noch viel Raum für Verbesserungen gab. Beispielsweise stellten sie bei der Probenvorbereitung eine Tendenz hin zu bestimmten Verbindungen fest, anstatt eine größere Vielfalt an Chemikalien zu erfassen. Sie stellten außerdem eine schlechte Auswahl und inkonsistente Berichterstattung über LC-HRMS-Parameter und Datenerfassungsmethoden fest.

„Im Allgemeinen“, sagt Samanipour, „wird die chemische Analysegemeinschaft zu einem großen Teil von der verfügbaren Technologie bestimmt, die Anbieter für bestimmte Analysezwecke entwickelt haben. Daher sind die Instrumenteneinstellungen und Datenverarbeitungsmethoden eher begrenzt, wenn es um nicht verfügbare Technologien geht.“ -gezielte Analyse.“

Für Samanipour lohnt es sich auf jeden Fall, den NTA-Ansatz zu verfolgen. „Aber wir müssen es weiterentwickeln und vorantreiben. Gemeinsam mit Anbietern können wir neue leistungsfähigere und vielseitigere Analysetechnologien sowie effektive Datenanalyseprotokolle entwickeln.“

Er befürwortet außerdem einen datengesteuerten Ansatz, bei dem der theoretische chemische Raum auf eine Teilmenge der Chemikalien zurückgerechnet wird, die mit hoher Wahrscheinlichkeit in unserer Umwelt vorkommen. „Grundsätzlich müssen wir den wahren chemischen Expositionsraum besser verstehen. Und sobald diese Grenzen definiert sind, wird es viel einfacher, die von uns ermittelte Zahl von 2 % abzuschätzen.“