Analytical optimization for the determination of pesticide metabolites in urine samples. Exposure assessment in vulnerable population groups

Abstract

[cat] Els pesticides són biocides dissenyats per controlar organismes nocius, utilitzats tant en l'agricultura com en aplicacions domèstiques en la vida quotidiana. Aquest ús extensiu representa un perill tant per a la salut humana com per al medi ambient. S'ha optimitzat una metodologia analítica ràpida i robusta amb l'objectiu de determinar fins a 23 pesticides i metabòlits específics d'organofosfats, piretroides, triazoles, carbamats/tiocarbamats i neonicotinoids. El mètode es basa en l'extracció en fase sòlida amb metanol i acetona seguida de cromatografia líquida d'ultra-rendiment acoblada a espectrometria de masses en tàndem (UPLC-MS/MS). El mètode de 5 finestres amb una durada de 22 minuts es va optimitzar amb resultats acceptables en termes d’exactitud (recuperació > 75 %), precisió (coeficients de variació <26 %) i linealitat (R2> 0,9915). Els límits de detecció oscil·len entre 0.012 ng/ml i 0.058 ng/ml. Després de l'optimització, s'ha realitzat una avaluació de l'exposició que inclou l'anàlisi de 153 mostres d'orina de dos estudis europeus de cohorts de naixement. D'una banda, es van recollir 94 mostres d'adolescents de 14 anys de la cohort polonesa REPRO_PL. D'altra banda, les 59 mostres restants eren de dones embarassades durant el primer trimestre de gestació de la Unitat de Salut Ambiental Pediàtrica de la Garrotxa (PEHSU Olot). Els resultats de les anàlisis van mostrar que els compostos més abundants en ambdues cohorts eren els metabòlits de l'acetamiprid (DM-ACE) i el tebuconazol (TEB-OH). Una comparació internacional va mostrar que els adolescents polonesos tenien les concentracions més baixes de DEAMPY (metabòlit de pirimifos), IMPY (metabòlit de diazinon), PNP (metabòlit de paratió), TCPY (metabòlit de clorpirifos), 3PBA (metabòlit de diversos piretroides) i 4F3PBA ( metabòlit de la ciflutrina) en comparació amb altres estudis realitzats a Espanya, Itàlia, Eslovènia, EUA, Tailàndia i Austràlia. En canvi, les embarassades de la Garrotxa van presentar les concentracions més altes de DEAMPY en relació amb els respectius estudis comparatius. Aquest treball ha permès millorar l’enfocament metodològic per detectar i quantificar una gran varietat de pesticides i els seus metabòlits en mostres d'orina. El mètode és adequat per a estudis de biomonitorització humana, tal com es mostra en l'avaluació d'exposició actual realitzada en dues cohorts de naixement. Es requereixen estudis addicionals per avaluar els riscos i impactes per a la salut que suposa l'exposició a pesticides en grups de població vulnerables com ara dones embarassades, nens i adolescents.

[spa] Pesticides are biocides designed to control harmful organisms, used both in agriculture and in domestic applications in daily life. This extensive use represents a danger to both human health and the environment. A fast and robust analytical methodology has been optimized with the aim of determining up to 23 pesticides and specific metabolites of organophosphates, pyrethroids, triazoles, carbamates/thiocarbamates and neonicotinoids. The method is based on solid-phase extraction with methanol and acetone followed by ultra-performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). The 5-window method with a duration of 22 minutes was optimized with acceptable results in terms of accuracy (recovery > 75 %), precision (coefficients of variation <26 %) and linearity (R2> 0.9915). Detection limits ranged from 0.012 ng/ml to 0.058 ng/ml. After the optimization, an exposure assessment encompassing the analysis of 153 urine samples from two European birth cohort studies has been performed. On the one hand, 94 samples were collected from 14-year-old adolescents from the Polish REPRO_PL cohort. On the other hand, the remaining 59 samples were from pregnant women during the first trimester of gestation from the La Garrotxa Pediatric Environmental Health Unit (PEHSU Olot). The results of the analyses showed that the most abundant compounds in both cohorts were the metabolites of acetamiprid (DM-ACE) and tebuconazole (TEB-OH). An international comparison showed that Polish adolescents had the lowest concentrations of DEAMPY (metabolite of pirimiphos), IMPY (metabolite of diazinon), PNP (metabolite of parathion), TCPY (metabolite of chlorpyrifos), 3PBA (metabolite of several pyrethroids) and 4F3PBA (metabolite of cyfluthrin) compared to other studies conducted in Spain, Italy, Slovenia, USA, Thailand and Australia. Conversely, pregnant women from La Garrotxa had the highest concentrations of DEAMPY in relation to the respective comparison studies. This work has allowed to improve a methodological approach for detecting and quantifying a large broad of pesticides and their metabolites in urine samples. The method is suitable for human biomonitoring studies, as shown in the current exposure assessment performed in two birth cohorts. Further studies are required to evaluate the health risks and impacts posed by the exposure to pesticides in vulnerable population groups such as pregnant women, children and adolescents.