Nuevas perspectivas sobre las evaluaciones de riesgo para la salud por exposición inhalatoria a metal(ó)idos: La aplicación de la modelización química acuosa en la comprensión de la bioaccesibilidad a partir de material particulado en el aire
Autores: Deary, Michael E.; Amaibi, Patrick M.; Dean, John R.; Entwistle, Jane A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Nuevas perspectivas sobre las evaluaciones de riesgo para la salud por exposición inhalatoria a metal(ó)idos: La aplicación de la modelización química acuosa en la comprensión de la bioaccesibilidad a partir de material particulado en el aire
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Especiación química
Metal(óide)
Bioaccesibilidad por inhalación
Modelado acuoso
Líquido pulmonar
Partículas en el aire
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La modelización acuosa de la especiación química en el fluido pulmonar simulado (SLF) permite una mejor comprensión de los factores químicos subyacentes que influyen en la biodisponibilidad por inhalación de metales (o metaloides) a partir de partículas en el aire. Este enfoque puede utilizarse para complementar las técnicas experimentales que son fundamentales para la evaluación de riesgos para la salud por exposición a metales (o metaloides) a través de vías inhalatorias. En este artículo, modelamos la química acuosa de los metales (o metaloides) ligados a partículas en el aire (As, Cu, Mn, Pb y Zn) en un SLF basado en la solución de Gamble (pH neutro). La modelización se realizó utilizando dos paquetes de software (Geochemist"s Workbench 14 y OLI Studio 9.5) y un total de cinco bases de datos termodinámicas (GWB Thermo, MINTEQ, PHREEQC, WATEQ4F y la base de datos predeterminada para OLI Studio). Los resultados modelados se compararon con las biodisponibilidades determinadas experimentalmente para el material de referencia estándar NIST 2710a y con las biodisponibilidades reportadas en la literatura para los materiales de referencia NIST 1648a y BCR 038. Aunque los modelos describen correctamente el aumento observado en la biodisponibilidad para relaciones de extracción sólido/líquido más diluidas, el rendimiento de los modelos frente al sesgo fraccional de la media y las métricas estadísticas del error cuadrático medio normalizado (NMSE) estuvo generalmente fuera de los criterios de aceptación. Los hallazgos de un análisis de las principales especies químicas acuosas que se predice que están presentes en el SLF indican que los complejos de carbonato y cloruro de Cu, Mn, Pb y Zn predominan, mientras que los cationes libres (para Cu, Mn y Zn) y los hidróxidos (para Cu) también juegan un papel en la solubilización. No se predice que el arsénico forme complejos significativos con los componentes del SLF y está presente en solución principalmente como el ion HAsO y su ácido conjugado, HAsO. Para las simulaciones modeladas donde estaban presentes la glicina y el citrato, se predijeron aumentos significativos en la biodisponibilidad de Cu y Zn como resultado de la complejación con estos ligandos. Un hallazgo adicional de nuestros resultados experimentales de biodisponibilidad para NIST 2710a fue que la inclusión del surfactante del fluido pulmonar dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) en el SLF no afectó significativamente la biodisponibilidad. Nuestro estudio proporciona información útil sobre la probable especiación acuosa y en fase sólida de los metales (o metaloides) en el SLF y destaca que los futuros desarrollos en esta área deberían considerar el papel de la mineralogía y las interacciones superficiales.
Descripción
La modelización acuosa de la especiación química en el fluido pulmonar simulado (SLF) permite una mejor comprensión de los factores químicos subyacentes que influyen en la biodisponibilidad por inhalación de metales (o metaloides) a partir de partículas en el aire. Este enfoque puede utilizarse para complementar las técnicas experimentales que son fundamentales para la evaluación de riesgos para la salud por exposición a metales (o metaloides) a través de vías inhalatorias. En este artículo, modelamos la química acuosa de los metales (o metaloides) ligados a partículas en el aire (As, Cu, Mn, Pb y Zn) en un SLF basado en la solución de Gamble (pH neutro). La modelización se realizó utilizando dos paquetes de software (Geochemist"s Workbench 14 y OLI Studio 9.5) y un total de cinco bases de datos termodinámicas (GWB Thermo, MINTEQ, PHREEQC, WATEQ4F y la base de datos predeterminada para OLI Studio). Los resultados modelados se compararon con las biodisponibilidades determinadas experimentalmente para el material de referencia estándar NIST 2710a y con las biodisponibilidades reportadas en la literatura para los materiales de referencia NIST 1648a y BCR 038. Aunque los modelos describen correctamente el aumento observado en la biodisponibilidad para relaciones de extracción sólido/líquido más diluidas, el rendimiento de los modelos frente al sesgo fraccional de la media y las métricas estadísticas del error cuadrático medio normalizado (NMSE) estuvo generalmente fuera de los criterios de aceptación. Los hallazgos de un análisis de las principales especies químicas acuosas que se predice que están presentes en el SLF indican que los complejos de carbonato y cloruro de Cu, Mn, Pb y Zn predominan, mientras que los cationes libres (para Cu, Mn y Zn) y los hidróxidos (para Cu) también juegan un papel en la solubilización. No se predice que el arsénico forme complejos significativos con los componentes del SLF y está presente en solución principalmente como el ion HAsO y su ácido conjugado, HAsO. Para las simulaciones modeladas donde estaban presentes la glicina y el citrato, se predijeron aumentos significativos en la biodisponibilidad de Cu y Zn como resultado de la complejación con estos ligandos. Un hallazgo adicional de nuestros resultados experimentales de biodisponibilidad para NIST 2710a fue que la inclusión del surfactante del fluido pulmonar dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) en el SLF no afectó significativamente la biodisponibilidad. Nuestro estudio proporciona información útil sobre la probable especiación acuosa y en fase sólida de los metales (o metaloides) en el SLF y destaca que los futuros desarrollos en esta área deberían considerar el papel de la mineralogía y las interacciones superficiales.