Introduzione
I solventi organici sono volatili e generalmente solubili nel grasso corporeo (lipofili), sebbene alcuni di essi, ad esempio metanolo e acetone, siano anche solubili in acqua (idrofili). Sono stati ampiamente impiegati non solo nell'industria ma anche nei prodotti di consumo, come vernici, inchiostri, diluenti, sgrassanti, agenti per la pulizia a secco, smacchiatori, repellenti e così via. Sebbene sia possibile applicare il monitoraggio biologico per rilevare gli effetti sulla salute, ad esempio effetti sul fegato e sui reni, ai fini della sorveglianza sanitaria dei lavoratori che sono professionalmente esposti a solventi organici, è preferibile utilizzare invece il monitoraggio biologico per " monitoraggio dell'esposizione” al fine di proteggere la salute dei lavoratori dalla tossicità di questi solventi, poiché si tratta di un approccio sufficientemente sensibile da fornire avvertimenti ben prima che si verifichino effetti sulla salute. Anche lo screening dei lavoratori per l'elevata sensibilità alla tossicità dei solventi può contribuire alla protezione della loro salute.
Riassunto di tossicocinetica
I solventi organici sono generalmente volatili in condizioni standard, sebbene la volatilità vari da solvente a solvente. Pertanto, la principale via di esposizione negli ambienti industriali è attraverso l'inalazione. Il tasso di assorbimento attraverso la parete alveolare dei polmoni è molto più alto di quello attraverso la parete del tubo digerente e un tasso di assorbimento polmonare di circa il 50% è considerato tipico per molti solventi comuni come il toluene. Alcuni solventi, ad esempio il solfuro di carbonio e l'N,N-dimetilformammide allo stato liquido, possono penetrare nella pelle umana intatta in quantità tali da risultare tossici.
Quando questi solventi vengono assorbiti, una parte viene espirata nel respiro senza alcuna biotrasformazione, ma la maggior parte viene distribuita negli organi e nei tessuti ricchi di lipidi per effetto della loro lipofilia. La biotrasformazione avviene principalmente nel fegato (e anche in altri organi in misura minore) e la molecola del solvente diventa più idrofila, tipicamente mediante un processo di ossidazione seguito da coniugazione, per essere escreta attraverso il rene nelle urine come metabolita(i) ). Una piccola parte può essere eliminata immodificata nelle urine.
Pertanto, tre materiali biologici, urina, sangue e respiro esalato, sono disponibili per il monitoraggio dell'esposizione ai solventi da un punto di vista pratico. Un altro fattore importante nella selezione dei materiali biologici per il monitoraggio dell'esposizione è la velocità di scomparsa della sostanza assorbita, per la quale l'emivita biologica, ovvero il tempo necessario a una sostanza per ridursi a metà della sua concentrazione originaria, è un parametro quantitativo. Ad esempio, i solventi scompaiono dal respiro espirato molto più rapidamente dei corrispondenti metaboliti dalle urine, il che significa che hanno un'emivita molto più breve. All'interno dei metaboliti urinari, l'emivita biologica varia a seconda della velocità con cui il composto progenitore viene metabolizzato, quindi il tempo di campionamento in relazione all'esposizione è spesso di fondamentale importanza (vedi sotto). Una terza considerazione nella scelta di un materiale biologico è la specificità della sostanza chimica target da analizzare in relazione all'esposizione. Ad esempio, l'acido ippurico è un indicatore di esposizione al toluene utilizzato da tempo, ma non solo è formato naturalmente dall'organismo, ma può anche essere derivato da fonti non professionali come alcuni additivi alimentari e non è più considerato un affidabile marker quando l'esposizione al toluene è bassa (meno di 50 cm3/m3). In generale, i metaboliti urinari sono stati ampiamente utilizzati come indicatori di esposizione a vari solventi organici. Il solvente nel sangue viene analizzato come misura qualitativa dell'esposizione perché di solito rimane nel sangue per un tempo più breve ed è più indicativo dell'esposizione acuta, mentre il solvente nel respiro esalato è difficile da usare per la stima dell'esposizione media perché la concentrazione nel respiro diminuisce così rapidamente dopo la cessazione dell'esposizione. Il solvente nelle urine è un candidato promettente come misura dell'esposizione, ma necessita di ulteriore convalida.
Test di esposizione biologica per solventi organici
Nell'applicare il monitoraggio biologico per l'esposizione ai solventi, il tempo di campionamento è importante, come indicato sopra. La tabella 1 mostra i tempi di campionamento raccomandati per i comuni solventi nel monitoraggio dell'esposizione professionale quotidiana. Quando si deve analizzare il solvente stesso, occorre prestare attenzione a prevenire possibili perdite (ad es. evaporazione nell'aria ambiente) e contaminazione (ad es. dissoluzione dall'aria ambiente nel campione) durante il processo di manipolazione del campione. Nel caso in cui i campioni debbano essere trasportati in un laboratorio distante o conservati prima dell'analisi, è necessario prestare attenzione per evitare perdite. Il congelamento è raccomandato per i metaboliti, mentre la refrigerazione (ma non il congelamento) in un contenitore ermetico senza intercapedine (o più preferibilmente, in una fiala con spazio di testa) è raccomandata per l'analisi del solvente stesso. Nell'analisi chimica, il controllo di qualità è essenziale per ottenere risultati affidabili (per i dettagli, vedere l'articolo "Garanzia di qualità" in questo capitolo). Nel riportare i risultati, dovrebbe essere rispettata l'etica (vedi cap Problemi etici altrove nel Enciclopedia).
Tabella 1. Alcuni esempi di sostanze chimiche bersaglio per il monitoraggio biologico e tempo di campionamento
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Solvente |
Bersaglio chimico |
Urina/sangue |
Tempo di campionamento1 |
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Disolfuro di carbonio |
Acido 2-tiotiazolidina-4-carbossilico |
Urina |
Th F |
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N,N-Dimetil-formammide |
N-Metilformammide |
Urina |
Lun Ma Mer Gio F |
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2-etossietanolo e suo acetato |
Acido etossiacetico |
Urina |
Th F (fine dell'ultimo turno di lavoro) |
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Esano |
2,4-esanedione Esano |
Urina Sangue |
Lun Ma Mer Gio F conferma dell'esposizione |
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Metanolo |
Metanolo |
Urina |
Lun Ma Mer Gio F |
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Styrene |
Acido mandelico Acido fenilgliossilico Styrene |
Urina Urina Sangue |
Th F Th F conferma dell'esposizione |
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toluene |
Acido ippurico o-Cresolo toluene toluene |
Urina Urina Sangue Urina |
Mar W Th F Mar W Th F conferma dell'esposizione Mar W Th F |
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tricloroetilene |
Acido tricloroacetico (TCA) Triclorocomposti totali (somma di TCA e tricloroetanolo libero e coniugato) tricloroetilene |
Urina Urina Sangue |
Th F Th F conferma dell'esposizione |
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Xilene2 |
Acidi metilippurici Xilene |
Urina Sangue |
Mar W Th F Mar W Th F |
1 Fine del turno di lavoro se non diversamente specificato: i giorni della settimana indicano i giorni di campionamento preferiti.
2 Tre isomeri, separatamente o in qualsiasi combinazione.
Fonte: Riassunto da OMS 1996.
Per molti solventi sono state stabilite numerose procedure analitiche. I metodi variano a seconda della sostanza chimica target, ma la maggior parte dei metodi recentemente sviluppati utilizza la gascromatografia (GC) o la cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) per la separazione. Si consiglia l'uso di un campionatore automatico e di un elaboratore di dati per un buon controllo di qualità nell'analisi chimica. Quando si deve analizzare un solvente stesso nel sangue o nelle urine, l'applicazione della tecnica dello spazio di testa in GC (GC dello spazio di testa) è molto conveniente, specialmente quando il solvente è abbastanza volatile. La tabella 2 delinea alcuni esempi dei metodi stabiliti per i comuni solventi.
Tabella 2. Alcuni esempi di metodi analitici per il monitoraggio biologico dell'esposizione a solventi organici
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Solvente |
Bersaglio chimico |
Sangue/urina |
Metodo analitico |
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Disolfuro di carbonio |
2-tiotiazolidina-4- |
Urina |
Cromatografo liquido ad alte prestazioni con rilevamento ultravioletto (UV-HPLC) |
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N, N-Dimetilformammide |
N-metilformammide |
Urina |
Gascromatografo con rivelazione termoionica a fiamma (FTD-GC) |
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2-etossietanolo e suo acetato |
Acido etossiacetico |
Urina |
Estrazione, derivatizzazione e gascromatografo con rivelazione a ionizzazione di fiamma (FID-GC) |
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Esano |
2,4-esanedione Esano |
Urina Sangue |
Estrazione, (idrolisi) e FID-GC FID-GC nello spazio di testa |
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Metanolo |
Metanolo |
Urina |
FID-GC nello spazio di testa |
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Styrene |
Acido mandelico Acido fenilgliossilico Styrene |
Urina Urina Sangue |
Dissalazione e UV-HPLC Dissalazione e UV-HPLC Spazio di testa FID-GC |
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toluene |
Acido ippurico o-Cresolo toluene toluene |
Urina Urina Sangue Urina |
Dissalazione e UV-HPLC Idrolisi, estrazione e FID-GC Spazio di testa FID-GC Spazio di testa FID-GC |
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tricloroetilene |
Acido tricloroacetico Tricloro-composti totali (somma di TCA e tricloroetanolo libero e coniugato) tricloroetilene |
Urina Urina Sangue |
Colorimetria o esterificazione e gascromatografo con rilevamento a cattura elettronica (ECD-GC) Ossidazione e colorimetria, o idrolisi, ossidazione, esterificazione e ECD-GC Spazio di testa ECD-GC |
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Xilene |
Acidi metilippurici (tre isomeri, separatamente o in combinazione) |
Urina |
Spazio di testa FID-GC |
Fonte: Riassunto da OMS 1996.
Valutazione
Una relazione lineare degli indicatori di esposizione (elencati nella tabella 2) con l'intensità dell'esposizione ai solventi corrispondenti può essere stabilita sia attraverso un'indagine sui lavoratori esposti professionalmente ai solventi, sia attraverso l'esposizione sperimentale di volontari umani. Di conseguenza, l'ACGIH (1994) e il DFG (1994), ad esempio, hanno stabilito l'indice di esposizione biologica (BEI) e il valore di tolleranza biologica (BAT), rispettivamente, come i valori nei campioni biologici che sono equivalenti al valore occupazionale limite di esposizione per le sostanze chimiche disperse nell'aria, ovvero rispettivamente il valore limite di soglia (TLV) e la concentrazione massima sul posto di lavoro (MAK). È noto, tuttavia, che il livello della sostanza chimica target nei campioni ottenuti da persone non esposte può variare, riflettendo, ad esempio, le usanze locali (ad esempio, il cibo) e che possono esistere differenze etniche nel metabolismo dei solventi. È quindi auspicabile stabilire valori limite attraverso lo studio della popolazione locale interessata.
Nella valutazione dei risultati, l'esposizione non professionale al solvente (ad esempio, tramite l'uso di prodotti di consumo contenenti solventi o l'inalazione intenzionale) e l'esposizione a sostanze chimiche che danno origine agli stessi metaboliti (ad esempio, alcuni additivi alimentari) dovrebbero essere accuratamente escluse. Nel caso in cui vi sia un ampio divario tra l'intensità dell'esposizione al vapore ei risultati del monitoraggio biologico, la differenza può indicare la possibilità di assorbimento cutaneo. Il fumo di sigaretta sopprime il metabolismo di alcuni solventi (p. es., il toluene), mentre l'assunzione acuta di etanolo può sopprimere il metabolismo del metanolo in maniera competitiva.