연구에 따르면 영구 화학 물질은 혼합물일수록 더 독성이 강합니다.

최초로 실시된 연구에서는 '영원한 화학 물질'로 널리 알려진 여러 유형의 퍼플루오로알킬 및 폴리플루오로알킬 물질(PFAS)이 환경과 인체에서 혼합되었을 때 독성을 측정했습니다.

좋은 소식은 테스트된 대부분의 화학물질의 세포독성과 신경독성 수치가 상대적으로 낮았다는 것입니다.

나쁜 소식은 화학 물질이 함께 작용하여 혼합물 전체가 독성을 띠게 되었다는 것입니다.

"구조적으로 비슷하지만 모든 영원한 화학 물질이 동일하게 만들어진 것은 아닙니다. 일부는 더 강력하고 다른 일부는 덜 강력합니다. 혼합했을 때 모든 성분이 혼합물의 세포 독성과 신경 독성에 기여했습니다." 버팔로 대학교의 화학 박사 과정 학생이자 이 연구의 첫 번째 저자인 Karla Ríos-Bonilla의 말입니다.

"이 연구에서 사용한 실험실 분석에서, 우리가 테스트한 대부분의 PFAS 유형은 개별적으로 측정했을 때 독성이 그렇게 강하지 않은 것으로 나타났습니다. 그러나 여러 PFAS가 있는 전체 샘플을 측정하면 독성을 볼 수 있습니다." 연구 공동 저자인 다이애나 아가 박사, RENEW 연구소 소장, SUNY Distinguished Professor, UB 화학과의 Henry M. Woodburn Chair가 덧붙여 말했습니다.

이 연구는 독일 라이프치히에 있는 헬름홀츠 환경 연구 센터(UFZ)의 베아테 에셔와 협력하여 수행되었으며, 리오-보닐라는 고처리량 스크리닝 시설인 CITEPro에서 시험관 내 독성 실험을 수행했습니다. 이 연구는 American Chemical Society의 저널인 Environmental Science and Technology에 9월 11일에 게재되었습니다.

이 연구는 PFAS의 혼합 독성을 평가한다는 점에서 참신합니다. 이 합성 화합물은 수십 년 동안 논스틱 팬에서 화장품에 이르기까지 소비자 제품에 널리 사용되어 왔으며, 분해되려면 수백 년에서 수천 년이 걸릴 수 있습니다. 이 화합물은 미국 식수의 최소 45%와 거의 모든 미국인의 혈액에 존재하는 것으로 추정되며, 암과 신경 발달 장애와 관련이 있는 것으로 나타났습니다.

올해 초, 미국 환경보호청(EPA)은 6가지 PFAS에 대한 최초의 음용수 기준을 발표했습니다. 그러나 환경에는 15,000개가 넘는 종류가 존재하는 것으로 추정됩니다. 이러한 화학 물질 중 소수만이 기준을 가지고 규제됩니다.

"우리는 PFAS에 대해 많은 것을 알고 있고 독성도 알고 있기 때문에 규제할 수 있는 PFAS가 여섯 가지 있습니다. 불행히도, 다른 형태의 PFAS는 독성이 알려지기 전까지는 규제할 수 없습니다."라고 연구를 지원한 EPA STAR 보조금의 주요 연구자인 아가는 말합니다. "우리는 각 PFAS에 대해 독성에 비례하는 최대 오염 수준을 설정해야 합니다. 오염 물질을 규제하려면 환경에서 혼합물로 발생할 때의 상대적 효능과 예상되는 환경 농도를 아는 것이 중요합니다."

UB의 다른 공동 저자는 G. Ekin Atilla-Gokcumen, PhD, 화학과의 명예교수이자 부의장인 Dr. Marjorie E. Winkler, 수석 연구 과학자인 Judith Cristobal, PhD입니다.

리오스-보닐라는 또한 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립환경보건과학연구소(NIEHS)의 대학원 펠로우십을 통해 지원을 받았습니다.

PFOA와 PFOS는 혼합물 독성의 주요 원인입니다.

연구를 수행하기 위해 연구자들은 자신들만의 PFAS 혼합물을 만들었습니다. 하나는 평균적인 미국인의 혈청을 대표하는 것이고, 다른 하나는 미국 표면수 샘플에서 발견된 것입니다. 리오스-보닐라는 미국 질병통제예방센터와 미국 지질조사국의 데이터를 사용하여 각각 인체 혈액과 표면수에서 PFAS의 평균 농도 비율을 결정했습니다.

그런 다음 연구진은 두 가지 세포주에서 이러한 혼합물의 효과를 테스트했습니다. 하나는 미토콘드리아 독성과 산화 스트레스를 테스트하는 세포주이고, 다른 하나는 신경 독성을 테스트하는 세포주입니다.

물 혼합물에 첨가된 PFAS 12종 중, 노스틱 팬과 소방 거품에 일반적으로 사용되는 퍼플루오로옥탄산(PFOA)이 가장 세포독성이 강해 혼합물의 세포독성 중 최대 42%를 차지했습니다.

반면, PFOA와 퍼플루오로옥탄 설폰산(PFOS)은 둘 다 혼합물의 농도 측면에서 각각 10%와 15%만 기여했음에도 불구하고 신경 독성 검정에서 거의 같은 세포 독성(25%)을 나타냈습니다.

혈액 혼합물에는 PFAS가 4개 있었지만, PFOA는 다시 두 세포주에 가장 세포독성이 강했습니다. 몰 기여도가 29%에 불과함에도 불구하고, PFOA는 세포독성 검정에서 세포독성의 68%를 유발했고, 신경독성 검정에서 38%를 유발했습니다.

흥미로운 점은 연구자들이 도시 폐수 처리 시설에서 수거한 실제 생물고체 샘플의 추출물에 대한 독성을 분석했을 때, 샘플에서 측정된 PFOA와 기타 PFAS의 농도가 낮았음에도 불구하고 매우 높은 독성이 관찰되었다는 것입니다.

"이것은 생물고체에 더 많은 PFAS와 기타 화학 물질이 있다는 것을 의미하는데, 이는 아직 확인되지 않았으며, 관찰된 추출물의 독성에 기여합니다."라고 Aga는 말합니다.

시너지 효과 대 첨가 효과

연구자들의 목표 중 하나는 PFAS가 상승적으로 작용하는지 확인하는 것이었습니다. 이는 두 가지 이상의 화학 물질의 결합 효과가 개별 화학 물질의 합산 효과보다 클 때입니다. 그러나 그들의 연구 결과는 PFAS의 효과가 농도 가산적임을 나타냅니다. 즉, 확립된 혼합물 독성 예측 모델을 사용하여 혼합물의 결합 효과를 예측할 수 있다는 것을 의미합니다.

"혼합물에서 최대 12개의 PFAS가 세포독성과 특정 신경독성에 대한 농도 첨가제로 작용했기 때문에, 시중에 유통되고 사용되는 수천 개의 다른 PFAS도 같은 방식으로 작용할 가능성이 높습니다."라고 에셔는 말합니다. "혼합물은 개별 PFAS보다 더 큰 위험을 초래합니다. 혼합물에서 작용하고 발생하기 때문에 혼합물로 규제되어야 합니다."

연구자들은 이 연구 결과가 또한 정화 노력의 효과를 평가하는 데 매우 유용할 것이라고 말합니다. PFAS를 분해하면 때때로 화학 분석으로 감지할 수 없는 유해한 부산물이 생성될 수 있으므로 처리 후 샘플의 독성을 측정하는 것이 정화 기술이 효과적인지 여부를 판단하는 유일한 방법일 수 있습니다.

"독성 분석은 분석 화학으로 모든 답을 얻을 수 없을 때, 특히 혼합물의 오염 물질의 정체가 알려지지 않은 경우, 많은 오염 지역에서 그러하듯이 보완적인 도구가 될 수 있습니다."라고 Aga는 말합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241001132936.htm