最近的一项调查评估了各种持久性和聚氟烷基物质（PFAS）的毒性，通常称为“永恒化学物质”，在环境和人体内结合时的毒性程度。
一项突破性的研究评估了几种形式的持久性和聚氟烷基物质（PFAS）的毒性水平，这些物质通常被称为“永恒化学物质”，当它们混合在环境和我们体内时。
令人鼓舞的结果是，大多数测试化学物质的细胞毒性和神经毒性个体水平相对较低。
然而，令人担忧的发现是，当这些化学物质结合在一起时，它们将整个混合物变成了有毒物质。
“尽管这些化学物质具有相似的结构，但它们的影响并不相同——一些比其他的更具毒性。当混合时，所有成分都会增加混合物的整体细胞毒性和神经毒性，”研究的首席作者、布法罗大学化学博士候选人卡拉·里奥斯-博尼利亚解释道。
“在本研究中应用的实验室测试中，我们分析的大多数类型的PFAS在单独存在时并没有显示出显著的毒性。然而，分析包含多种PFAS的样本则显示出存在的毒性，”共同作者、RENEW研究所主任、布法罗大学化学系杰出教授戴安娜·阿加博士补充道。
这项研究与来自德国莱比锡的亥姆霍兹环境研究中心的比阿特·艾舍合作进行，里奥斯-博尼利亚在那里进行了体外毒性测试，使用高通量筛选设施CITEPro。研究结果于9月11日在《环境科学与技术》期刊上发表，该期刊隶属于美国化学学会。
这项研究的独特之处在于它评估了PFAS的混合物毒性。这些合成化学物质在如不粘炊具和化妆品等消费品中使用了数十年，并且已知在环境中存在几百到几千年。目前，它们在美国至少45% 的饮用水中被发现，并且几乎所有美国人都有血液中存在，并与癌症及神经发育障碍有关。
今年早些时候，美国环境保护局（EPA）首次为六种特定类型的PFAS建立了饮用水标准。尽管如此，环境中仍相信存在超过15,000种不同的变体，目前仅对少数进行监管。
“我们能够对六种类型的PFAS进行监管，因为我们对它们的毒性有足够的了解。不幸的是，在我们了解其他PFAS的毒性效应之前，我们无法对其实施监管，”阿加表示，她也是支持这一研究的EPA STAR资助的首席研究员。“我们需要为每种PFAS设定反映其毒性的污染限制。了解它们在混合物中相对的效力对于监管至关重要，以及它们的预期环境浓度。”
来自布法罗大学的其他贡献者包括G. Ekin Atilla-Gokcumen博士、化学系的马乔里·E·温克勒杰出教授和副主任，以及资深研究科学家朱迪思·克里斯托巴尔博士。
里奥斯-博尼利亚还获得了来自国家卫生研究院（NIH）下属的国家环境健康科学研究所（NIEHS）的研究生奖学金支持。
PFOA和PFOS在混合物毒性中扮演重要角色
在研究中，研究人员制定了自己的PFAS混合物，以代表美国血清和 surface water样本中识别的平均浓度。里奥斯-博尼利亚利用美国疾病控制与预防中心和美国地质调查局的数据，以建立人类血液和 surface water中PFAS的典型浓度比。
这些混合物随后被评估对两种类型细胞系的影响：一种用于评估线粒体毒性和氧化应激，另一种用于神经毒性。
在水混合物中包含的12种PFAS中，全氟辛酸（PFOA）——广泛用于不粘锅和灭火泡沫——被发现是最具细胞毒性的成分，占混合物总体细胞毒性的42%。
同时，PFOA和全氟辛烷磺酸（PFOS）在神经毒性测试中几乎同等地贡献（各占25%），尽管它们各自的浓度仅占混合物的10%和15%。
在包含四种PFAS的血液混合物中，PFOA再次成为两个细胞系中主要的细胞毒性因子。尽管其摩尔贡献仅为29%，但PFOA在细胞毒性测试中引发了68%的细胞毒性，在神经毒性测试中导致38%的细胞毒性。
有趣的是，当分析从市政污水处理设施获得的实际生物固体样品提取物时，发现毒性水平非常高，尽管在这些样本中常测量的PFOA和其他PFAS的浓度较低。
“这表明生物固体中存在许多其他PFAS和未识别的化学物质，显著增加了观察到的毒性，”阿加指出。
协同效应与叠加效应
研究人员的目标之一是调查PFAS化合物是否表现出协同效应，即它们的组合毒性超出了其个体效应的预期总和。然而，他们的发现表明PFAS的效应是浓度叠加的，这意味着现有的毒性混合物预测模型可以有效地预测混合物的组合效应。
“随着高达12种PFAS在细胞毒性和特定神经毒性方面表现出浓度叠加行为，当前使用的数量以千计的PFAS可能也表现出类似行为，”艾舍指出。“混合物的风险大于单个PFAS。当它们处于组合状态时，应相应进行监管。”
研究的作者认为他们的发现将显著帮助评估修复策略的有效性。在试图分解PFAS时，可能会产生有害的副产品，这些副产品可能逃过常规化学分析的检测。因此，在处理后评估样本的毒性可能是评估修复技术成功的唯一方法。
“当标准分析化学无法提供完整的画面时，毒性测试可以作为一种支持措施，特别是在污染场所有害物质的身份仍未被识别的情况下，”阿加强调道。
