Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Technical University of Crete. 2009

A determinação de valores de referência de alguns xenobióticos naturalmente existentes no organismo é importante na biomonitorização, para comparação de níveis encontrados na população exposta com os da população de referência. A acetona é um solvente muito popular, utilizado em vários ramos da indústria e em laboratórios químicos. O isopropanol é um solvente largamente utilizado em indústrias, laboratórios e está presente em vários produtos domésticos. Este solvente é biotransformado no organismo humano, tendo como principal metabólito a acetona. A acetona em urina (AcU) é o bioindicador mais usado para avaliar a exposição de trabalhadores expostos a acetona e ao isopropanol. Como também é encontrada em pessoas não expostas ocupacionalmente a estes solventes, o objetivo deste trabalho foi verificar os níveis basais de AcU e a possível influência de fatores individuais nestes níveis. A população de referência foi constituída por 207 indivíduos (91 homens e 116 mulheres, com idades entre 18 e 80 anos). A AcU foi determinada por headspace/cromatografia em fase gasosa/DIC. O método mostrou linearidade de 0,1 a 5,0 mg/L; o limite de detecção e de quantificação de 0,1 mglL; precisão intra-ensaio, entre 4 e 5% e inter ensaio, entre 5,2 e 8,8% (urina sem adição e fortificada com 1,0 e 3,0 mgIL de acetona). Para a população total, os valores de referência encontrados foram: média (&#177;DP) de 1,12 (&#177;0,47) mgIL; mediana de 1,04 mgIL; média geométrica de 1,03 mglL; intervalo de confiança 95% entre 0,98-1,26 mglL e valor superior de referência (média + 2DP) de 2,06 mgIL. Devido ao fato da distribuição dos valores de AcU (mgIL) não ser Gaussiana, optou-se por uma transformação dos valores (Iog AcU) que aproximou os dados da distribuição normal ( W = 0,98532, P < 0,7000). A população selecionada demonstrou ser saudável e adequada ao estudo; o sexo e a ingestão de bebidas alcoólicas parecem afetar os teores de acetona urinária, enquanto a idade e o uso de tabaco não mostraram este efeito. / The determination of reference values of some xenobiotics is important for the biomonitoring, to compare the concentration in the exposed and the general population. The acetone is a very popular solvent, that is used in a large number of industries and laboratories. Isopropanol is used in industries, laboratories and cosmetic products. In the human body, this solvent is metabolized and the most important product is acetone. Acetone in urine (AcU) is the most used biomarker to monitore workers exposed to acetone/isopropanol. This substance is also found in non-exposed people, so, the main objective of this work was to verify the basal levels of AcU and if there are some factors that have influence on these levels. 207 volunteers were studied (91 men and 116 women, and the ages between 18-80 years). The AcU was determinated by headspace/gas chromatography/ FID. The method showed linearity between 0.1-5.0 mg/L; limit of detection (LOD) and limit of quantification of 0.1 mglL; intra-assay precision, between 4 and 5%; inter-assay precision, between 5.2 and 8.8% (urine without addition, and spiked 1.0 and 3.0 mg/L of acetone). In the total population, the reference values obtained were: mean (&#177;SD) 1.12 (&#177; 0.47) mg/L; median 1.04 mg/L; geometric mean 1.03 mg/L; 95% confidence range between 0.98-1.26 mg/L and upper reference value (mean + 2 SD) of 2.06 mg/L. The values distribution wasn\'t \"normal\", therefore, the ,transformation of the values was necessary (109 AcU). Sex and alcohol intake showed significant influence on the concentration of acetone in urine. No interference was verified for smoking or the age of the volunteers.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação na Faculdade de Ciências do Professor Doutor João Paulo Cabral, e na Faculdade de Engenharia do Professor Doutor Rui Boaventura

A determinação de valores de referência de alguns xenobióticos naturalmente existentes no organismo é importante na biomonitorização, para comparação de níveis encontrados na população exposta com os da população de referência. A acetona é um solvente muito popular, utilizado em vários ramos da indústria e em laboratórios químicos. O isopropanol é um solvente largamente utilizado em indústrias, laboratórios e está presente em vários produtos domésticos. Este solvente é biotransformado no organismo humano, tendo como principal metabólito a acetona. A acetona em urina (AcU) é o bioindicador mais usado para avaliar a exposição de trabalhadores expostos a acetona e ao isopropanol. Como também é encontrada em pessoas não expostas ocupacionalmente a estes solventes, o objetivo deste trabalho foi verificar os níveis basais de AcU e a possível influência de fatores individuais nestes níveis. A população de referência foi constituída por 207 indivíduos (91 homens e 116 mulheres, com idades entre 18 e 80 anos). A AcU foi determinada por headspace/cromatografia em fase gasosa/DIC. O método mostrou linearidade de 0,1 a 5,0 mg/L; o limite de detecção e de quantificação de 0,1 mglL; precisão intra-ensaio, entre 4 e 5% e inter ensaio, entre 5,2 e 8,8% (urina sem adição e fortificada com 1,0 e 3,0 mgIL de acetona). Para a população total, os valores de referência encontrados foram: média (&#177;DP) de 1,12 (&#177;0,47) mgIL; mediana de 1,04 mgIL; média geométrica de 1,03 mglL; intervalo de confiança 95% entre 0,98-1,26 mglL e valor superior de referência (média + 2DP) de 2,06 mgIL. Devido ao fato da distribuição dos valores de AcU (mgIL) não ser Gaussiana, optou-se por uma transformação dos valores (Iog AcU) que aproximou os dados da distribuição normal ( W = 0,98532, P < 0,7000). A população selecionada demonstrou ser saudável e adequada ao estudo; o sexo e a ingestão de bebidas alcoólicas parecem afetar os teores de acetona urinária, enquanto a idade e o uso de tabaco não mostraram este efeito. / The determination of reference values of some xenobiotics is important for the biomonitoring, to compare the concentration in the exposed and the general population. The acetone is a very popular solvent, that is used in a large number of industries and laboratories. Isopropanol is used in industries, laboratories and cosmetic products. In the human body, this solvent is metabolized and the most important product is acetone. Acetone in urine (AcU) is the most used biomarker to monitore workers exposed to acetone/isopropanol. This substance is also found in non-exposed people, so, the main objective of this work was to verify the basal levels of AcU and if there are some factors that have influence on these levels. 207 volunteers were studied (91 men and 116 women, and the ages between 18-80 years). The AcU was determinated by headspace/gas chromatography/ FID. The method showed linearity between 0.1-5.0 mg/L; limit of detection (LOD) and limit of quantification of 0.1 mglL; intra-assay precision, between 4 and 5%; inter-assay precision, between 5.2 and 8.8% (urine without addition, and spiked 1.0 and 3.0 mg/L of acetone). In the total population, the reference values obtained were: mean (&#177;SD) 1.12 (&#177; 0.47) mg/L; median 1.04 mg/L; geometric mean 1.03 mg/L; 95% confidence range between 0.98-1.26 mg/L and upper reference value (mean + 2 SD) of 2.06 mg/L. The values distribution wasn\'t \"normal\", therefore, the ,transformation of the values was necessary (109 AcU). Sex and alcohol intake showed significant influence on the concentration of acetone in urine. No interference was verified for smoking or the age of the volunteers.

O benzeno é um solvente comprovadamente cancerígeno e, para substâncias com tal característica, não há limites de exposição considerados seguros. Em vista disso, as discussões internacionais e nacionais visam a diminuir, cada vez mais, os níveis de exposição ocupacional permitidos. O ácido trans, trans-mucônico (ttAM) , um produto de biotransformação do benzeno, tem sido preconizado como um bioindicador sensível da exposição ao solvente. Este trabalho foi desenvolvido com o propósito de validar método capaz de detectar o ttAM em urina de indivíduos expostos ao benzeno, bem com estabelecer o melhor período de coleta das amostras. A técnica escolhida foi a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com coluna de fase-reversa, Lichrosorb RP 18, e detector de ultra-violeta. O método mostrou-se linear entre 0,2 a 5,0 mg/L (r2 = 0,9943). Os limites de detecção e de quantificação obtidos foram, respectivamente, 0,1 e 0,2 mg/L. A porcentagem de recuperação absoluta média foi de 77,1% e de inexatidão de 27,9%. Os coeficientes de variação médios foram, para a precisão intra-ensaio 7,7 % e, para a interensaio 10,6%. O analito permaneceu estável na matriz por um período de 6 semanas para a concentração de 0,2 mg/L e de 15 semanas, para a 2,0 mg/L, se armazenada em freezer (-20°C) e por até dez dias sob refrigeração (4°C) para os adicionados de 0,2, 2,0 e 5,0 mg/L. Com estes resultados, a validação foi considerada satisfatória. O valor médio obtido nas amostras de trabalhadores ocupacionalmente expostos no final da jornada de trabalho foi de 0,81 mg/g creatinina (mediana=0,62 mg/g creatinina). Estes resultados foram superiores e estatisticamente diferentes (p=0,025) daqueles encontrados em amostras do início da jornada e do dia seguinte, mostrando ser o final da jornada o período que melhor reflete a exposição do dia de trabalho. / Benzene is a carcinogenic chemical used in many plants. The national and international discussions aim to low more and more the permitted occupational exposure limit to benzene, although in fact, there is no safe limit to carcinogens. The trans, trans-muconic acid (ttMA), a benzene metabolite, has been recommended as a sensitive bioindicator in the biological monitoring of workers exposed to this solvent. This work was developed in order to validate a method for ttMA analysis in samples of benzene-exposed workers as well as to establish the best sample collecting time. The chosen technique was the high pressure liquid chromatography with reverse-phase column, Lichrosorb RP 18, and UV detection. A linear relationship (r2 =0.9943) was observed in the range from 0.2 to 5.0 mg/L. The detection and quantification limits were respectively 0.1 and 0.2 mg/L. The average recovery was 77.1 % and the inaccuracy (bias) was 27.9 %. Precision, evaluated by variation coefficient, were 7.7 % (intraassay) and 10.6 % (inter-assay). The ttMA remained stable in the matrix during a period of six weeks for the 0.2 mg/L samples and fifteen weeks for the 2.0 mg/L samples, in both cases when stored at - 20°C. In 0.2, 2.0 and 5.0 spiked samples no significant differences were found when conserved at 4°C for ten days. In the occupationally exposed workers, ttMA values were significantly higher in post-shift samples (p = 0.025) than in pre-shift or in those collected in the following day. These results reveal that the end of the shift is the best period to take urine samples for benzene biomonitoring.

O benzeno é um solvente comprovadamente cancerígeno e, para substâncias com tal característica, não há limites de exposição considerados seguros. Em vista disso, as discussões internacionais e nacionais visam a diminuir, cada vez mais, os níveis de exposição ocupacional permitidos. O ácido trans, trans-mucônico (ttAM) , um produto de biotransformação do benzeno, tem sido preconizado como um bioindicador sensível da exposição ao solvente. Este trabalho foi desenvolvido com o propósito de validar método capaz de detectar o ttAM em urina de indivíduos expostos ao benzeno, bem com estabelecer o melhor período de coleta das amostras. A técnica escolhida foi a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com coluna de fase-reversa, Lichrosorb RP 18, e detector de ultra-violeta. O método mostrou-se linear entre 0,2 a 5,0 mg/L (r2 = 0,9943). Os limites de detecção e de quantificação obtidos foram, respectivamente, 0,1 e 0,2 mg/L. A porcentagem de recuperação absoluta média foi de 77,1% e de inexatidão de 27,9%. Os coeficientes de variação médios foram, para a precisão intra-ensaio 7,7 % e, para a interensaio 10,6%. O analito permaneceu estável na matriz por um período de 6 semanas para a concentração de 0,2 mg/L e de 15 semanas, para a 2,0 mg/L, se armazenada em freezer (-20°C) e por até dez dias sob refrigeração (4°C) para os adicionados de 0,2, 2,0 e 5,0 mg/L. Com estes resultados, a validação foi considerada satisfatória. O valor médio obtido nas amostras de trabalhadores ocupacionalmente expostos no final da jornada de trabalho foi de 0,81 mg/g creatinina (mediana=0,62 mg/g creatinina). Estes resultados foram superiores e estatisticamente diferentes (p=0,025) daqueles encontrados em amostras do início da jornada e do dia seguinte, mostrando ser o final da jornada o período que melhor reflete a exposição do dia de trabalho. / Benzene is a carcinogenic chemical used in many plants. The national and international discussions aim to low more and more the permitted occupational exposure limit to benzene, although in fact, there is no safe limit to carcinogens. The trans, trans-muconic acid (ttMA), a benzene metabolite, has been recommended as a sensitive bioindicator in the biological monitoring of workers exposed to this solvent. This work was developed in order to validate a method for ttMA analysis in samples of benzene-exposed workers as well as to establish the best sample collecting time. The chosen technique was the high pressure liquid chromatography with reverse-phase column, Lichrosorb RP 18, and UV detection. A linear relationship (r2 =0.9943) was observed in the range from 0.2 to 5.0 mg/L. The detection and quantification limits were respectively 0.1 and 0.2 mg/L. The average recovery was 77.1 % and the inaccuracy (bias) was 27.9 %. Precision, evaluated by variation coefficient, were 7.7 % (intraassay) and 10.6 % (inter-assay). The ttMA remained stable in the matrix during a period of six weeks for the 0.2 mg/L samples and fifteen weeks for the 2.0 mg/L samples, in both cases when stored at - 20°C. In 0.2, 2.0 and 5.0 spiked samples no significant differences were found when conserved at 4°C for ten days. In the occupationally exposed workers, ttMA values were significantly higher in post-shift samples (p = 0.025) than in pre-shift or in those collected in the following day. These results reveal that the end of the shift is the best period to take urine samples for benzene biomonitoring.

O tolueno e o xileno são substâncias presentes, ao lado de outras, em vários produtos, entre eles as tintas, tíneres e colas, provocando exposição combinada dos trabalhadores a diversas substâncias químicas. Assim, foi objetivo deste trabalho desenvolver um método simples, rápido e confiável de cromatografia em fase gasosa que permitisse análise simultânea do ácido hipúrico (AH) e ácido metil-hipúrico (AMH) em urina, bioindicadores de dose interna utilizados na monitorização da exposição ocupacional ao tolueno e xileno respectivamente. Após extração líquido-líquido e derivação com trimetilfenilamôneo, foi realizada análise cromatográfica em coluna capilar 100% polidimetilsiloxano, usando-se o ácido heptadecanóico como padrão interno. Foram avaliados 69 trabalhadores que manipulavam tintas em atividades de repintura de veículos e 31 trabalhadores não-expostos (controle). O método mostrou-se linear entre 0,1 (limite de quantificação) e 5,0 g/L para o AH e 0,2 (limite de quantificação) e 5 g/L para o AMH. A recuperação média foi de 81 % e a inexatidão de aproximadamente - 8,0% (bias) para ambos os analitos. Os coeficientes de variação médios para as concentrações de 0,5; 2,0 e 4,0 g/L foram, para a precisão intra-ensaio, de 3,5% para o AH e de 3,7% para o AMH, e para a interensaio, de 10,5% para o AH e de 10,7% para o AMH. Os analitos permaneceram estáveis em até 3 ciclos de congelamento/descongelamento das amostras de urina. O valor médio obtido nas amostras de trabalhadores expostos foi de 0,55 g/g de creatinina (mediana = 0,36 g/g de creatinina). Apesar de diferença estatisticamente significativa (teste t Student, p &#8804; 0,05) ter sido observada entre os valores médios de AH nos trabalhadores expostos e nos do grupo controle, esta diferença não foi detectada quando analisou-se as medianas. O hábito de fumar e de ingerir bebidas alcoólicas também não mostrou alterar significativamente a excreção dos bioindicadores no grupo avaliado. / Toluene and the xylene, among others substances, are solvents used in several products, such as inks, thiners and glues, and are responsible for mixed exposure in workers. Thus, the aim of this work was to develop a simple, fast and reliable gas chromatographic method to allow the simultaneous detection and quantitation of hippuric acid (HA) and methylhippuric acid (MHA) in urine, which are internai dose bioindicators in the monitoring of occupational exposure to toluene and the xylene, respectively. After liquid-liquid extraction and derivation with trimethylphenylammonium, the chromatographic analysis was accomplished using capillary column 100% methylsiloxane, and heptadecanoic acid as internai standard. 69 workers exposed to inks in activities such as vehicles painting and 31 nonexposed workers were evaluated. The method showed linearity range between 0,1 (quantitation limit) and 5,0 g/L for HA and 0,2 (quantitation limit) and 5 g/L for MHA. The recovery was 81 % and the inaccuracy of approximately - 8,0% (bias) for both analytes. The mean variation . coefficients for the concentrations of 0,5; 2,0 and 4,0 g/L were, for the intraassay precision, of 3,5% for HA and of 3,7% for MHA, and for the inter assay, 10,5% for HA and 10,7% for MHA. The analytes were stable for 3 freezing cycles of the urine samples. The medium value obtained in the exposed workers\' samples was of 0,55 creatinina g/g (medium = 0,36 creatinina g/g). In spite of the observed statistical significant differences (test t Student, p &#8804; 0,05) among the medium values of HA in the exposed workers and the control groups, this difference was not detected when it was analyzed the respective median values. Smoking and drinking alcoholic beverages habits did not significantly alter the excretion of these bioindicators in the studied group.

O tolueno e o xileno são substâncias presentes, ao lado de outras, em vários produtos, entre eles as tintas, tíneres e colas, provocando exposição combinada dos trabalhadores a diversas substâncias químicas. Assim, foi objetivo deste trabalho desenvolver um método simples, rápido e confiável de cromatografia em fase gasosa que permitisse análise simultânea do ácido hipúrico (AH) e ácido metil-hipúrico (AMH) em urina, bioindicadores de dose interna utilizados na monitorização da exposição ocupacional ao tolueno e xileno respectivamente. Após extração líquido-líquido e derivação com trimetilfenilamôneo, foi realizada análise cromatográfica em coluna capilar 100% polidimetilsiloxano, usando-se o ácido heptadecanóico como padrão interno. Foram avaliados 69 trabalhadores que manipulavam tintas em atividades de repintura de veículos e 31 trabalhadores não-expostos (controle). O método mostrou-se linear entre 0,1 (limite de quantificação) e 5,0 g/L para o AH e 0,2 (limite de quantificação) e 5 g/L para o AMH. A recuperação média foi de 81 % e a inexatidão de aproximadamente - 8,0% (bias) para ambos os analitos. Os coeficientes de variação médios para as concentrações de 0,5; 2,0 e 4,0 g/L foram, para a precisão intra-ensaio, de 3,5% para o AH e de 3,7% para o AMH, e para a interensaio, de 10,5% para o AH e de 10,7% para o AMH. Os analitos permaneceram estáveis em até 3 ciclos de congelamento/descongelamento das amostras de urina. O valor médio obtido nas amostras de trabalhadores expostos foi de 0,55 g/g de creatinina (mediana = 0,36 g/g de creatinina). Apesar de diferença estatisticamente significativa (teste t Student, p &#8804; 0,05) ter sido observada entre os valores médios de AH nos trabalhadores expostos e nos do grupo controle, esta diferença não foi detectada quando analisou-se as medianas. O hábito de fumar e de ingerir bebidas alcoólicas também não mostrou alterar significativamente a excreção dos bioindicadores no grupo avaliado. / Toluene and the xylene, among others substances, are solvents used in several products, such as inks, thiners and glues, and are responsible for mixed exposure in workers. Thus, the aim of this work was to develop a simple, fast and reliable gas chromatographic method to allow the simultaneous detection and quantitation of hippuric acid (HA) and methylhippuric acid (MHA) in urine, which are internai dose bioindicators in the monitoring of occupational exposure to toluene and the xylene, respectively. After liquid-liquid extraction and derivation with trimethylphenylammonium, the chromatographic analysis was accomplished using capillary column 100% methylsiloxane, and heptadecanoic acid as internai standard. 69 workers exposed to inks in activities such as vehicles painting and 31 nonexposed workers were evaluated. The method showed linearity range between 0,1 (quantitation limit) and 5,0 g/L for HA and 0,2 (quantitation limit) and 5 g/L for MHA. The recovery was 81 % and the inaccuracy of approximately - 8,0% (bias) for both analytes. The mean variation . coefficients for the concentrations of 0,5; 2,0 and 4,0 g/L were, for the intraassay precision, of 3,5% for HA and of 3,7% for MHA, and for the inter assay, 10,5% for HA and 10,7% for MHA. The analytes were stable for 3 freezing cycles of the urine samples. The medium value obtained in the exposed workers\' samples was of 0,55 creatinina g/g (medium = 0,36 creatinina g/g). In spite of the observed statistical significant differences (test t Student, p &#8804; 0,05) among the medium values of HA in the exposed workers and the control groups, this difference was not detected when it was analyzed the respective median values. Smoking and drinking alcoholic beverages habits did not significantly alter the excretion of these bioindicators in the studied group.