Efecto del material de filtros en la medicion de potencial oxidativo del material particulado atmosferico mediante ensayo con ditiotreitol

Abstract

El material particulado (MP) tiene distintos efectos negativos para la salud humana, encontrando entre los principales alergias, enfermedades respiratorias, enfermedades cardiovasculares y cáncer. Siendo uno de los métodos por el cual el MP causa problemas de salud el estrés oxidativo. El estrés oxidativo depende de las propiedades de oxido-reducción de los componentes del MP, y ocurre cuando existe un desbalance entre los antioxidantes del cuerpo humano y las especies reactivas de oxígeno (ROS, del ingles Reactive Oxygen Species), situación que está directamente relacionada con potencial oxidativo (PO) cual da una aproximación a la cantidad de ROS que el MP produce o la habilidad de sus componentes de oxidar ciertas moléculas. Este parámetro se puede medir mediante ensayos acelulares, como el ensayo con ditiotreitol (DTT). El DTT es un compuesto que al ser oxidado por componentes del MP (como aldehídos o quinonas), se cicla a sí mismo con un enlace disulfuro. Así, el consumo de DTT en el tiempo, se utiliza como parámetro para medir el PO. El análisis de PO con el ensayo de DTT es un método que aún no ha sido completamente estandarizado, por lo cual se hay distintos factores que pueden afectar la medición. Uno de los puntos que ha sido poco investigado es el efecto del tipo de filtro utilizado para el muestreo de MP. Previamente, se han comparado filtros de cuarzo y teflón, encontrándose leves diferencias para el ensayo de DTT entre ambos filtros. El filtro de teflón entregó resultados similares al de cuarzo, donde no existieron diferencias significativas entre ambos, aunque se afirmó que el filtro de cuarzo tenía una tendencia a atenuar los resultados. Así, este seminario de título se ha encargado de analizar el efecto del tipo de filtro utilizado para la medición de PO. A partir de lo anterior, se plantea que pueden existir diferencias estadísticamente significativas entre las mediciones de PO del MP atmosférico urbano recolectado en filtros de fibra de vidrio, cuarzo, teflón y policarbonato. Es posible seleccionar un tipo de filtro adecuado para efectuar la medición de PO mediante el ensayo con DTT a partir del filtro que presente una mejor respuesta entre los diferentes filtros. Este seminario, se realizó una campaña de muestreo entre los meses de mayo y julio del año 2022, utilizando un equipo de muestreo super SASS (Spiral Ambient Speciation Sampler). Se muestreó MP ambiental utilizando cuatro tipos de filtros en simultáneo (fibra de vidrio, fibra de cuarzo, policarbonato y teflón). Se realizaron 14 muestreos, con diferentes horas de recolección (24, 40, 48 y 56 horas), obteniendo un total de 56 muestras. Se evaluó el PO a cada muestra con el ensayo de DTT, para luego comparar estadísticamente si existían diferencias significativas entre los distintos tipos de filtro. También, se realizaron pruebas de correlación entre los distintos tipos de filtros para ver como estos se relacionaban entre sí. Finalmente, se determinó qué filtro entre los evaluados sería el más adecuado para utilizar con el ensayo del DTT según parámetros de control y aseguramiento de la calidad analítica. A partir de los resultados obtenidos se logró concluir que el filtro de policarbonato no es adecuado para muestreos de más de 20 horas para MP2.5 entre los meses de Mayo y Julio. Esto debido a que estos se saturan, alterando el flujo de muestreo del equipo, que disminuye notoriamente en comparación con los flujos de los demás filtros. Lo que tiene como consecuencia la dificultad de estimar correctamente la masa del MP muestreado como que el MP recolectado no sea únicamente MP2.5. Se demostró que el consumo de DTT varió entre los distintos blancos de filtros, pero esta diferencia no es significativa a la hora de medir el PO. Finalmente, la hipótesis del seminario que guarda relación con las diferencias estadísticamente significativas entre las mediciones de PO en el MP atmosférico urbano efectuadas con los filtros de fibra de vidrio, cuarzo, teflón y policarbonato se descarta, evidenciando que no existe una diferencia estadísticamente significativa entre estas mediciones a partir de las distintas pruebas estadísticas realizadas a los resultados obtenidos.

Particulate matter (PM) has various negative effects on human health, including allergies, respiratory diseases, cardiovascular diseases, and cancer. One of the ways in which PM causes health problems is through oxidative stress. Oxidative stress depends on the redox properties of the components of PM and occurs when there is an imbalance between the antioxidants in the human body and the reactive oxygen species (ROS). This situation is directly related to the oxidative potential (OP), which gives an approximation of the amount of ROS that PM produces or the ability of its components to oxidize certain molecules. This parameter can be measured using cell-free assays such as the dithiothreitol (DTT) assay. DTT is a compound that, when oxidized by PM components such as aldehydes or quinones, cycles itself to form a disulfide bond. Thus, the consumption of DTT over time is used as a parameter to measure the OP. The analysis of OP with the DTT assay is a method that has not yet been fully standardized, so there are different factors that can affect the measurement. One point that has been little investigated is the effect of the type of filter used for PM sampling. Previously, quartz and Teflon filters have been compared, with slight differences found in the DTT assay between the two filters. The Teflon filter yielded similar results to the quartz filter, where there were no significant differences between them, although it was claimed that the quartz filter tended to attenuate the results. Thus, this title seminar has analyzed the effect of the type of filter used for the measurement of OP. From the above, it is suggested that there may be statistically significant differences between the OP measurements of urban atmospheric PM collected on fiberglass, quartz, Teflon, and polycarbonate filters. It is possible to select a suitable filter type for performing OP measurement using the DTT assay based on the filter that presents a better response among the different filters. In this seminar, a sampling campaign was conducted between May and July 2022 using a super SASS (Spiral Ambient Speciation Sampler) sampling equipment. Ambient PM was sampled using four types of filters simultaneously (fiberglass, quartz, polycarbonate, and Teflon). Fourteen samplings were carried out, with different collection times (24, 40, 48, and 56 hours), obtaining a total of 56 samples. The OP was evaluated for each sample using the DTT assay, and then statistically compared to determine if there were significant differences between the different filter types. Correlation tests were also performed between the different filter types to see how they related to each other. Finally, it was determined which filter among those evaluated would be the most suitable for use with the DTT assay according to analytical quality control and assurance parameters. Based on the results obtained, it was concluded that the polycarbonate filter is not suitable for samplings of more than 20 hours for PM2.5 between May and July. This is because they become saturated, altering the sampling flow of the equipment, which decreases noticeably compared to the flows of the other filters. This has the consequence of difficulty in estimating the mass of the sampled PM as well as the collected PM not being solely PM2.5. It was demonstrated that DTT consumption varied among different filter blanks, but this difference is not significant when measuring OP. Finally, the seminar hypothesis that there are statistically significant differences between OP measurements in urban atmospheric PM using fiberglass, quartz, Teflon, and polycarbonate filters is discarded, showing that there is no statistically significant difference between these measurements based on the different statistical tests performed on the results obtained.