Nossa comunidade global se desenvolve em torno de centros industriais, à medida que as populações migram para onde existem oportunidades.
E esses centros são frequentemente caracterizados por grandes empresas comerciais. Estas, por vezes, utilizam materiais suspeitos de serem prejudiciais à saúde dos organismos vivos. A exposição e os impactos na saúde costumam estar geograficamente concentrados.
Tomemos como exemplo o cromo hexavalente. Esse é o poluente que aparece no filme Erin Brockovich. Ele tem muitas aplicações industriais úteis e é usado em diversos setores para galvanoplastia, soldagem e tinta cromada. Mas sabe-se que é um contaminante ambiental disseminado. A substância está associada a uma série de efeitos nocivos à saúde, incluindo câncer de pulmão.
Aaron Specht dedica sua carreira a investigar os caminhos que essas substâncias percorrem no corpo, o que eventualmente ajuda a revelar os efeitos que elas podem ter na saúde pública.
E para isso, Specht utiliza a fluorescência de raios X (XRF) como sua principal ferramenta de investigação.
A análise por fluorescência de raios X (XRF) fornece informações qualitativas e quantitativas não destrutivas sobre a composição elementar das amostras, com base nos espectros XRF exclusivos de cada amostra.
Specht, Ph.D., professor assistente na Universidade Purdue, recebeu seu doutorado lá e fez trabalho de pós-doutorado na Escola de Saúde Pública TH Chan da Universidade Harvard, onde permanece ativo como parte de seu Laboratório de Metais Traço 1.
Sua pesquisa se concentra no desenvolvimento, aplicação e compreensão da avaliação da exposição a elementos e radiação em estudos de saúde ambiental e ocupacional 2.
O trabalho de Specht é localizar onde as partículas absorvidas, os metais, estão se depositando, seja por inalação, contato com a pele, ingestão ou outras vias. Em sua publicação mais recente, ele e seu grupo estão investigando a localização da deposição de partículas inaladas nos pulmões.
“No futuro, acredito que seremos capazes de responder a algumas questões mais vitais sobre como os contaminantes ambientais estão impactando aspectos como o desenvolvimento cerebral e a doença de Alzheimer”, disse ele, “e como a co-localização de metais no cérebro pode estar influenciando diferentes vias. E essas vias estão influenciando a demência.”
“Quando conseguimos localizar com precisão onde os metais e esses elementos estão presentes, especificamente em relação a outros órgãos conhecidos, isso nos dá uma melhor compreensão de como o corpo está funcionando e como algumas dessas toxinas ambientais com as quais lidamos diariamente estão afetando nossa saúde.”
Em seu estudo atual, que será publicado em breve e intitulado provisoriamente "Distribuição de cromo em um modelo de aspiração orofaríngea de cromo hexavalente em ratos", o grupo utilizou a inalação para depositar o cromo hexavalente nos pulmões dos ratos.
“O que esperamos fazer no futuro com essa tecnologia (investigativa) é analisar amostras humanas”, disse ele. “Existem biobancos em todo o mundo que possuem amostras cerebrais de pessoas com doenças específicas. Com essas amostras, podemos analisar com muita precisão onde os metais estão se localizando no cérebro de alguém que tem a doença. E como isso difere de alguém que não tem a doença?”
Muitas dessas substâncias, como o cromo hexavalente, são úteis para fins industriais, mas na verdade têm impactos tóxicos. A equipe de Specht investiga como isso se relaciona com a população humana. O chumbo também é uma dessas substâncias.
"Ele entra no corpo e desencadeia mecanismos de estresse oxidativo, podendo desregular seus hormônios e o sistema endócrino."
Existem muitas maneiras diferentes pelas quais esses produtos químicos iniciam os problemas que observamos na saúde humana. Às vezes, isso acontece imitando diferentes aspectos de processos que são, na verdade, úteis para o organismo.
“Então, por exemplo, muitos metais pesados entram no corpo e o corpo os confunde com cálcio”, disse ele. “Se for semelhante ao cálcio, conseguirá passar por vários lugares diferentes. O cálcio, normalmente, ao atravessar o corpo, pode interromper os canais de cálcio. Ele atravessará a barreira hematoencefálica, agindo como se fosse cálcio.”
“Portanto, é necessário equilibrar o uso dessas substâncias tóxicas com os aspectos de saúde humana que podemos identificar, de modo a não nos poluirmos até a morte.”
Grande parte do artigo de Specht se concentrou em onde o cromo foi depositado dentro do pulmão e, posteriormente, nas consequências desses depósitos.
Os pesquisadores formularam algumas hipóteses diferentes sobre onde o pulmão poderia estar distribuindo a maior quantidade de cromo após um evento de inalação, e quais seriam as consequências disso em termos de disfunção posteriormente.
“Mas os toxicologistas realmente conseguem rastrear e identificar onde a substância está influenciando as células e, em seguida, entender como essas células são afetadas em um efeito subsequente no corpo.
“Porque tudo dentro do corpo é um grande sistema cíclico, e tudo depende de qual parte desse ciclo foi interrompida para que os impactos subsequentes em todo o resto sejam sentidos.”
Grande parte do trabalho de Specht envolve fluorescência de raios X, incluindo micro-XRF e unidades portáteis.
“Isso facilita muito a realização de projetos de envolvimento comunitário, porque a alternativa à fluorescência de raios X envolve métodos químicos muito mais caros.”
A fluorescência de raios X (XRF) possui outras vantagens.
“Temos este micro-XRF, que torna muito mais acessível a realização dessas medições de mapeamento elementar, porque todos os outros métodos usados em mapeamentos elementares são processos destrutivos ou semidestrutivos. Quando podemos fazer isso e ter acesso a essa tecnologia em nosso laboratório, abre-se a possibilidade de realizar muitos estudos diferentes dos que seriam possíveis antes, já que a única outra opção para fazer esse tipo de XRF em microescala seria recorrer a grandes laboratórios nacionais. Normalmente, é preciso apresentar uma proposta e, talvez, conseguir um fim de semana para ir até lá e fazer essas medições. Mas agora temos a tecnologia para fazer isso dentro de um laboratório e fazer o que quisermos, quando quisermos. Isso nos permite investigar uma série de novas questões científicas que, de outra forma, não seriam consideradas, porque agora temos acesso a essa tecnologia incrível que realiza essas análises.”
A técnica XRF permite que Specht e sua equipe analisem todos os elementos da tabela periódica.
“Quando estamos realizando as medições, excitamos um átomo na amostra que estamos medindo. E a partir desse átomo excitado, ele se desexcita e coletamos um sinal, mas o sinal sempre reflete o elemento do átomo em questão.”
“Então, seja cromo, chumbo ou arsênio, você pode capturar tudo com o dispositivo de fluorescência de raios X. E, por estarmos em microescala, conseguimos observar quase em nível celular com o equipamento que temos. Isso nos dá muitas oportunidades de identificar tópicos realmente interessantes que correspondem à histologia do tecido, sobrepondo-os com as características conhecidas do tecido e identificando onde o chumbo está se acumulando nesses locais conhecidos. Ou seja, os astrócitos estão se acumulando no cérebro ou o chumbo está se acumulando em outro lugar? A fluorescência de raios X nos permite responder a todas essas perguntas de uma forma muito mais acessível do que algumas das outras metodologias de laboratório, que são muito menos acessíveis.”
Specht e seus colegas viajam pelo mundo para rastrear essas toxinas. Ele realizou estudos da Europa à Ásia, todos focados nesse aspecto específico de como o meio ambiente está moldando nossa saúde.
No entanto, diferentes sítios biológicos são fundamentais.
“Em muitos desses estudos, as pessoas coletam diferentes amostras biológicas de um indivíduo para identificar a que ele pode ter sido exposto. E todas essas diferentes amostras biológicas podem refletir diferentes níveis de exposição em diferentes momentos, o que pode ser mais ou menos útil para o que estamos analisando em termos de saúde humana.”
“Por exemplo, se medirmos o osso de alguém, podemos analisar o tempo de exposição acumulado ao longo de 20 a 30 anos em uma única medição óssea. Mas se medirmos o sangue de alguém, estaremos analisando cerca de 30 dias de tempo de exposição. Portanto, se estivermos buscando informações sobre a exposição aguda de alguém e como isso está impactando sua saúde no momento, podemos escolher diferentes locais biológicos para realizar as medições. Se estivermos analisando algo com sintomas de longa duração, como uma doença neurodegenerativa, observaremos as exposições mais crônicas que se refletiriam nos ossos.”
No filme Erin Brockovich, a exposição ocorreu devido à contaminação da água potável e a forma de exposição foi a ingestão. A inalação é comum em ambientes industriais.
“Existem locais específicos que lidam muito com cromo hexavalente e essas comunidades, em particular, são muito afetadas por esse metal. Você provavelmente já ouviu falar de centros de reciclagem na China e em Gana que lidam intensamente com cromo hexavalente.”
Um dos aspectos mais importantes do trabalho de Specht é o envolvimento com a comunidade. Os cientistas costumam ir até as comunidades e dizer às pessoas o que eles acham que as comunidades precisam fazer. Mas um dos pontos principais do envolvimento, segundo ele, é justamente descobrir o que a comunidade quer fazer e o que os cientistas podem oferecer para ajudá-la a resolver esses problemas.
“Normalmente, é isso que tento fazer quando realizo o engajamento comunitário. Se temos um estudo de coorte específico com um grande número de participantes, e as pessoas simplesmente se inscrevem para a pesquisa, então a situação é diferente e geralmente não se trata de uma comunidade específica. Mas, para comunidades específicas, tentamos garantir que não estamos nos aproveitando de ninguém para nosso próprio benefício científico. Tentamos integrá-las ao processo e entender suas perspectivas para tentar resolver os problemas que mais lhes interessam, mantendo-as engajadas na ciência.”
A principal ferramenta de Specht é o HORIBA XGT 9000, um microscópio analítico de raios X Micro-XRF. Ele apresenta
Mas há algo por trás das especificações que convenceu Specht a adquirir um XGT 9000.
“Antes de mais nada, HORIBA se mostrou muito aberta a uma relação contínua. Nas amostras que estou medindo, surgem muitas dúvidas sobre como realizar as medições e qual a melhor maneira de proceder e analisar os resultados. Então, quando entrei em contato com a HORIBA, ficou muito claro que eles estavam mais do que dispostos a manter uma relação contínua e responder a todas essas perguntas ao longo do tempo. E eu valorizo muito isso, porque não sei tudo. E entendo que a equipe de pesquisa e desenvolvimento da HORIBA, às vezes, tem um conhecimento melhor do instrumento do que eu.”
Specht e seu grupo devem publicar seu artigo sobre cromo hexavalente no início de 2023. E não há dúvida de que essa equipe de cientistas beneficiará grandes populações com seus estudos e ações comunitárias para melhorar a saúde pública.
1 www.purdue.edu/gradschool/oigp/index.html
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