Tecniche spettrometriche applicate alla valutazione dell'esposizione della popolazione ad elementi in traccia

The activities were finalized, in their different articulations, to the implementation of new criteria and methods of biomonitoring for the assessment of exposure to trace elements of different population groups. At first the occupational exposure to the elements of the platinum group (palladium, platinum and rhodium) was evaluated by an innovative ICP-MS approach based on a high resolution detector (SF-ICP-MS). These elements has been proposed as effective biomarkers of exposure for populations occupationally exposed to vehicular traffic. Furthermore a sensitive, specific, multielemental and high-throughput analytical SF-ICP-MS method was developed and validated for the simultaneous determination of 20 trace elements in human blood, the method was then applied for setting reference values for trace elements in the general population. Moreover, surveys were conducted in the experimental screening of neoplastic diseases, in particular studying the predictive value of toxicologically important trace elements in the early detection of colorectal cancer. The results showed a probable inverse relationship between levels of Ba, Cd and Hg, and outbreaks of lesions, and confirmed the trend towards accumulation of Fe and Se in pathological tissues. The last phase of the study, currently in progress, is based on the development of methods of screening and confirmation, respectively through electrochemical sensors and SF-ICP-MS, applied for the study of the exposure - through the breast milk - of a sensitive group of population (newborns) to a neurotoxic element as lead. The experimental models developed during the thesis work, were verified in different research areas and showed elevated application power and particular versatility. The proposed analytical methods can therefore be proposed as innovative approach for the implementation of biomonitoring programs and strategies for primary prevention of risk related to trace elements for human health protection.

Le attività sono state finalizzate, nelle loro diverse articolazioni, all’implementazione di nuovi criteri e metodologie di biomonitoraggio per la valutazione dell’esposizione ad elementi in traccia di diversi gruppi di popolazione. È stata valutata l’esposizione professionale ad elementi del gruppo del platino (palladio, platino e rodio) mediante un approccio innovativo ICP-MS, basato su un rivelatore ad alta risoluzione (SF-ICP-MS), proposti come efficaci biomarcatori di esposizione per popolazioni professionalmente esposte a traffico veicolare. È stato inoltre sviluppato e validato un metodo analitico multielementare SF-ICP-MS altamente sensibile e specifico ad elevata produttività per la determinazione di oltre venti elementi in traccia nel sangue; il metodo è stato applicato alla definizione di valori di riferimento della popolazione generale per il biomonitoraggio per i metalli. Parallelamente, sono state condotte indagini sperimentali nell’ambito dello screening di patologie neoplastiche, in particolare approfondendo il valore predittivo di elementi chimici tossicologicamente significativi nella diagnosi precoce del tumore del colon-retto. I risultati hanno evidenziato una probabile correlazione inversa tra livelli di Ba, Cd e Hg ed insorgenza di lesioni, e confermato la tendenza ad accumulo di Fe e Se nei tessuti patologici. L’ultima fase delle ricerche, attualmente in corso, ha per oggetto l’elaborazione di metodi di screening e conferma, rispettivamente mediante sensori elettrochimici e SF-ICP-MS, applicati allo studio dell’esposizione - attraverso il latte materno - di gruppi sensibili di popolazione (neonati) ad un elemento neurotossico come il piombo. I modelli sperimentali, verificati in settori differenti e complessi nel corso delle ricerche di tesi, hanno dimostrato notevoli potenzialità applicative e particolare versatilità. Possono essere pertanto proposti come approccio innovativo per l’implementazione di programmi di biomonitoraggio e per la definizione di strategie di prevenzione primaria del rischio correlato ad elementi in traccia a tutela della salute umana.