Oral Bioavailability of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Atmospheric Particulate Matter

Abstract

[Abstract] The transport of deposited particles in lung during breathing to the gastrointestinal tract is one of the clearance mechanism that may occur into the respiratory system. In the context of human health-risk assessment, oral bioavailability refers to the pollutant fraction that diffuses across the gastrointestinal tract and reach the systemic circulation (blood). The main aim of this research is the development of a novel in-vitro testing to assess the oral bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in PM10 samples at urban site of A Coruña, and the accurately toxicity prediction of PAHs in PM10 using bioavailable concentrations. In-vitro oral bioavailability test involves the use of pepsin solution for simulated gastric digestion (37 ºC, 150 rpm, 120 min) and pancreatin/bile salts solution for simulated intestinal digestion (37 ºC, 150 rpm, 120 min). During simulated intestinal digestion, a dialysis membrane of 10 kDa MWCO filled PIPES (1,4-Piperazinediethanesulfonic acid sodium salt) solution (pH 7.5) was used to simulate cell walls of the intestine. Total PAHs concentrations of the samples were necessary to determine in order to obtain bioavailable percentages, by using an already developed new green analytical method. Low oral bioavailability ratios (< 1 %) were found for several PAHs such fluoranthene, pyrene, benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(e)pyrene and benzo(k)fluoranthene.

[Resumen] El transporte de las partículas depositadas en los pulmones durante la respiración al tracto intestinal es uno de los mecanismos de despeje que tienen lugar en el sistema respiratorio. En el contexto humano de la evaluación del riesgo de la salud, la biodisponibilidad oral hace referencia a la fracción de contaminante que se difunde a través del tracto gastrointestinal y llega al sistema circulatorio. El principal objetivo de esta investigación es el desarrollo de un nuevo método in-vitro para evaluar la biodisponibilidad oral de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) en muestras de PM10 procedentes de una zona urbana de la ciudad de A Coruña, y de la predicción apropiada de la toxicidad de los HAPs en PM10 utilizando las concentraciones biodisponibles. El estudio de biodisponibilidad oral in-vitro implica el uso de pepsina para realizar la simulación gástrica (37 °C, 150 rpm, 120 min) y de pancreatina y sales biliares para la simulación de la digestión intestinal (37 °C, 150 rpm, 120 min). Durante la simulación de la digestión intestinal, una membrana de diálisis de 10kDa MWCO que contiene una disolución de PIPES (1,4-Piperazinediethanesulfonic acid sodium salt) a pH 7,53 se emplea para simular las paredes celulares del intestino. Las concentraciones totales de HAPs de las muestras se determinaron para obtener los porcentajes de biodisponibilidad utilizando un método de análisis verde ya desarrollado. Se obtuvieron bajos porcentajes de biodisponibilidad (< 1 %) para algunos HAPs, como para el fluoranteno, pireno, benzo(a)antraceno, criseno, benzo(e)pireno y benzo(k)fluoranteno.

[Resumo] O transporte das partículas depositadas nos pulmóns durante a respiración ó tracto intestinal é uno dos mecanismos de despexe que teñen lugar no sistema respiratorio. No contexto humano da evaluación do risco da saúde, a biodispoñibilidad oral fai referencia á fracción de contaminante que se difunde a través do tracto gastrointestinal e chega ó sistema circulatorio. O principal obxectivo desta investigación é o desarrollo dun novo método in-vitro para a avaliación da biodispoñibilidade oral de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) en mostras de PM10 procedentes dunha zona urbana da ciudad de A Coruña, e da predicción apropiada da toxicidad dos HAPs en PM10 utilizando as concentracións biodispoñibles. O estudio de biodispoñibilidade oral in-vitro implica o uso de pepsina para realizar a simulación gástrica (37 °C, 150 rpm, 120 min) e de pancreatina e sales biliares para a simulación da dixestión intestinal (37 °C, 150 rpm, 120 min). Durante a simulación da dixestión intestinal, unha membrana de diálise de 10kDa MWCO que contén unha disolución de PIPES (1,4-Piperazinediethanesulfonic acid sodium salt) a pH 7,53 empléase para simular as paredes celulares do intestino. As concentracións totales de HAPs das mostras foron determinadas para obter as porcentaxes de biodispoñibilidade utilizando un método de análise verde xa desarrollado. Baixas porcentaxes de biodispoñibilidade (< 1 %) foron obtidas para alguns HAPs, como para o fluoranteno, pireno, benzo(a)antraceno, criseno, benzo(e)pireno e benzo(k)fluoranteno.