Семейство молекул, разработанных в Университете Карнеги-Меллона для разложения загрязняющих веществ в воде, на один шаг ближе к коммерческому использованию. Результаты исследования, опубликованные в Интернете в журнале Green Chemistry, показывают, что молекулы, которые предназначены для удаления опасных эндокринных разрушителей из источников воды, сами по себе не являются эндокринными разрушителями, поскольку они оказались нетоксичными для развивающихся эмбрионов рыбок данио.
Созданные зеленым химиком Карнеги-Меллона Терри Коллинзом, молекулы, называемые активаторами TAML®, представляют собой экологически безопасный метод расщепления токсичных соединений, загрязняющих воду, в том числе эндокринных разрушителей. Эндокринные разрушители, которые встречаются почти в 25 процентах наших ручьев, рек и озер, могут нарушить нормальные функции эндокринной системы, имитируя или блокируя деятельность гормонов в дикой природе, что приводит к нарушению развития. Хотя связь между неблагоприятным воздействием загрязнителей воды, нарушающих эндокринную систему, на водные организмы и здоровье человека еще не установлена, исследования на животных показывают, что эндокринные разрушители могут быть вовлечены во множество современных эпидемий здоровья, включая рак, нарушения обучаемости, ожирение и т. Д. и нарушения иммунной и репродуктивной системы.
Некоторые лекарства предназначены для нарушения работы эндокринной системы, например противозачаточные таблетки и лекарства от рака груди и простаты. В некоторых случаях люди, принимающие эти препараты, выделяют значительное количество активных ингредиентов в сточные воды. При концентрированном кормлении животных в водоемы также выделяется множество ветеринарных препаратов, искусственных и естественных гормонов. Затем токсичные молекулы загрязняют наши водные пути отчасти потому, что они не очищаются с помощью традиционных подходов к очистке сточных вод.
"Рыба в реках и озерах может пострадать от даже незначительных следов этинилэстрадиола, искусственного эстрогена, содержащегося в противозачаточных таблетках. Мировая проблема заключается в том, что самцы рыб становятся более женственными, что снижает их способность к воспроизводству и способствует сокращению популяций рыб," Коллинз сказал.
В предыдущей работе Коллинз и его сотрудники показали, что TAML, используемые с перекисью водорода, могут легко и эффективно удалять стероидные гормоны, включая этинилэстрадиол, из воды после одной обработки.
"Довольно много распространенных коммерческих химикатов вызывают эндокринные нарушения," сказал Коллинз, профессор зеленой химии Терезы Хайнц. "Прежде чем активаторы TAML будут коммерчески использоваться для очистки городской воды, важно убедиться, что они не вносят в воду ту самую проблему, для уменьшения или устранения которой они были разработаны."
В текущем исследовании исследовательские группы Коллинза из Карнеги-Меллона и Роберта Л. Тангуэй протестировал несколько активаторов TAML, чтобы определить, проявляют ли они какую-либо способность разрушать эндокринную систему. Используя рыбок данио в качестве модельной системы, исследователи подвергли эмбрионы рыб семи различным типам активаторов TAML. У эмбрионов, использованных в исследовании, была удалена внешняя мембрана, называемая хорионом, чтобы повысить их чувствительность к химическим веществам. При концентрациях, обычно используемых для обеззараживания воды, ни один из TAML не нарушал развитие эмбриона. Коллинз сказал, что при более высоких концентрациях три TAML ухудшают развитие, указывая на то, что их следует избегать для использования при очистке воды.
Исследователи также изучили взаимосвязь между химической структурой активаторов TAML и уровнем токсичности.
"Мы обнаружили, что определенные структурные особенности активаторов TAML приводят к более высокой степени токсичности. Эти знания могут помочь при модернизации или разработке новых молекул TAML, которые не токсичны для рыб или других диких животных," Коллинз сказал. "К счастью, наиболее полезные катализаторы для очистки воды показали наименьшую токсичность."
Тесты на рыбках данио представляют собой всего лишь один шаг в серии тестов, которые могут быть использованы для подтверждения того, что активатор TAML или любое химическое вещество не имеет активности, нарушающей эндокринную систему. Тест является частью пятиуровневой системы тестирования, называемой Многоуровневым протоколом эндокринных нарушений (TiPED), который был разработан 24 химиками, биологами и учеными, занимающимися вопросами гигиены окружающей среды, в том числе Коллинзом, для химиков и производителей, которые могут использовать их для определения наличия в их химическом веществе эндокринной системы. подрывная деятельность. Уровни варьируются от компьютерных подходов и клеточных анализов до тестов на рыбах и млекопитающих. Тесты на рыбок данио составляют четвертый уровень системы.
Коллинз и его сотрудники в США и Англии уже провели или проводят тесты TAML с использованием других тестов на уровнях TiPED. Во всех случаях до сих пор тесты показывают, что активаторы TAML могут быть разработаны таким образом, чтобы не вызывать нарушения развития водных организмов при использовании для очистки воды.
"Эти совместные исследования в совокупности обеспечивают модель, которую могут снова и снова копировать химики, заинтересованные в производстве химикатов, которые, как известно, не нарушают процесс развития по самым высоким стандартам современной науки, как способ повышения устойчивости нашей глобальной цивилизации," Коллинз сказал.