Por qué es hora de revisar su método de prueba de bisfenol A

INTRODUCCIÓN

Para los fabricantes y minoristas de un espectro cada vez más amplio de sectores del mercado y la industria, el nivel de bisfenol A (BPA, Bisphenol A, en inglés) en los productos que fabrican o venden se está convirtiendo no sólo en una medida cada vez más importante de su compromiso con la salud y la seguridad de los consumidores y el medio ambiente, sino también en una importante cuestión de cumplimiento. El BPA, una sustancia química similar al estrógeno que puede interferir con la función hormonal, ha sido durante mucho tiempo un componente clave de los polímeros de policarbonato y las resinas epoxídicas utilizadas para crear la miríada de productos termoplásticos y materiales plásticos termoendurecibles que impregnan la vida moderna.

En los dos últimos decenios, el valor del BPA como fuente de características de rendimiento deseables, como la claridad óptica, la durabilidad y la resistencia a las manchas, los olores, el calor y las roturas, se ha visto gradualmente eclipsado por su creciente notoriedad como alimento que perturba el sistema endocrino y contaminante del medio ambiente. Si bien el BPA sigue siendo el centro de una larga controversia en torno a la evaluación de la toxicidad química, la creciente presión de los grupos de defensa de los consumidores y del medio ambiente sigue impulsando unos límites cada vez más estrictos y amplios por parte del gobierno y la industria en cuanto a su uso en el envasado de alimentos y otros productos plásticos. Para las instalaciones de ensayo de productos y del medio ambiente, las implicaciones técnicas y operativas de esta tendencia se centran en una necesidad cada vez más urgente: el desarrollo de métodos de ensayo que puedan determinar los niveles de subppb (partes por billón) de BPA, con un mayor grado de certeza, sin comprometer la eficiencia y la productividad del laboratorio.

Por qué el BPA es un producto químico de creciente preocupación científica

En gran medida imposible de evitar en las naciones industrializadas, la exposición al BPA se produce de diversas maneras. El principal culpable de la exposición humana es el suministro de alimentos. El BPA puede migrar a los alimentos y bebidas desde los envases de plástico y otros artículos y materiales de policarbonato y de base epoxídica que entran en contacto con los alimentos, incluidos los contenedores de almacenamiento, la vajilla desechable, las botellas de bebidas deportivas y de agua, y el revestimiento interior de las latas y las tuberías de suministro de agua. La aplicación de calor a los receptáculos de plástico por exposición al microondas o al sol, así como el contacto con alimentos o bebidas ácidos, aumenta la tasa de migración de BPA. Pequeñas cantidades de BPA también pueden pasar al torrente sanguíneo humano por la inhalación de polvo doméstico, el contacto de la piel con cosméticos y recibos térmicos de caja registradora y cajeros automáticos, y la exposición oral a chupetes de plástico, anillos de dentición, juguetes y selladores dentales. En última instancia, la mayoría de estos artículos se convierten en basura y desperdicios que, junto con los desechos de fabricación de plástico, liberan más de un millón de libras de BPA al año en el medio ambiente, donde puede contaminar potencialmente recursos naturales vitales, incluyendo las aguas subterráneas, los depósitos públicos y los hábitats acuáticos.

Los resultados de más de 80 estudios de biomonitorización de varios países confirman que la exposición al BPA es prácticamente ubicua en la población mundial. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) estiman que más del 93 por ciento de la población de los Estados Unidos tiene niveles detectables de BPA en sus cuerpos, una tasa de ocurrencia consistente con los resultados de estudios epidemiológicos en otras partes del mundo.3 Aunque las últimas estimaciones de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) sobre el promedio de exposición diaria al BPA son bastante bajas, oscilando entre 0,388 ppb para los adultos y 0,875 ppb para los bebés y niños pequeños hasta 1,449 ppb de todas las fuentes para los adolescentes,3 un creciente conjunto de investigaciones sugiere que cantidades muy pequeñas de alteradores endocrinos como el BPA pueden causar serios efectos adversos para la salud que no se producen en dosis más altas.4 El caso científico de esta relación aparentemente paradójica entre dosis y respuesta se basa en más de 800 estudios de laboratorio, ambientales y epidemiológicos que documentan un vínculo entre la exposición a bajas dosis de BPA y serios problemas de salud que van desde la diabetes, obesidad, enfermedades cardíacas y trastornos reproductivos y del desarrollo hasta el cáncer de mama y próstata en animales de laboratorio, animales salvajes y seres humanos. Los estudios en animales y los modelos predictivos de base fisiológica indican que el riesgo de estos efectos aumenta significativamente en los recién nacidos y los niños muy pequeños debido a su limitada capacidad para desintoxicarse y eliminar los contaminantes químicos, así como al aumento de los niveles de exposición al BPA por la alimentación frecuente.

En cambio, la opinión que desde hace tiempo tienen los científicos del gobierno y de la industria de que los actuales niveles de exposición al BPA son demasiado bajos para plantear algún riesgo para la salud se deriva de la investigación basada en el clásico principio toxicológico de que "la dosis produce el veneno". En otras palabras, cuanto mayor sea la dosis, mayor será el impacto tóxico. Sin embargo, los investigadores académicos que utilizan métodos de prueba cada vez más avanzados para estudiar los efectos epigenéticos y fisiológicos más sutiles del BPA sostienen que los productos químicos similares a las hormonas violan con frecuencia esa regla, causando anormalidades a bajas dosis que no pueden predecirse a partir de los resultados de los experimentos con altas dosis. Por ejemplo, los experimentos con animales han demostrado que la exposición del feto a dosis abiertamente tóxicas de sustancias químicas que alteran el sistema endocrino puede provocar una grave contracción de la glándula prostática, mientras que la exposición prenatal a dosis tan bajas como 0,2 ppb puede provocar un importante agrandamiento de la próstata en la edad adulta5. Aunque los expertos del gobierno de los EE.UU. continúan cuestionando la solidez de esta evidencia, finalmente se retractaron de su rechazo absoluto a las preocupaciones de seguridad de los consumidores en una opinión ampliamente publicada en 2008 del Programa Nacional de Toxicología (NTP) del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE.UU. que reconocía la posibilidad de que los niveles actuales de exposición al BPA pudieran interferir con el desarrollo neurológico, conductual y reproductivo de fetos, bebés y niños muy pequeños.

El cambio del clima regulador: ¿En qué dirección sopla el viento?

Los esfuerzos del gobierno y la industria de los Estados Unidos para reducir la exposición al BPA comenzaron después de este informe de 2008 y siguen siendo un trabajo en progreso. A los pocos días de la publicación el 16 de abril de la evaluación de riesgos del NTP y de la aprobación el 18 de abril de una ley canadiense que prohíbe los biberones de policarbonato, varios fabricantes importantes anunciaron planes para dejar de usar BPA en sus productos plásticos para bebés. Gigantes minoristas como Walmart y CVS siguieron el ejemplo y eliminaron gradualmente la venta de biberones que contenían BPA. Si bien la FDA mantuvo su postura de que los niveles actuales de exposición al BPA no presentan ningún riesgo para los niños o los adultos, las regulaciones estatales sobre el BPA comenzaron a surgir en los Estados Unidos en 2011. Hasta la fecha, 14 estados tienen legislación actual o pendiente que prohíbe el uso de BPA en una gama cada vez más amplia de artículos para el cuidado de los niños y bienes de consumo. (Ver Tabla 1.) Para 2012 la mayoría de los fabricantes de EE.UU. habían abandonado voluntariamente el uso de BPA en biberones y tazas para bebés. Ese mismo año, la FDA accedió a la petición de la industria del plástico de prohibir formalmente el uso del producto químico en los productos plásticos para bebés para ayudar a tranquilizar a los consumidores de que estos artículos no representaban ningún daño para sus hijos. La Proposición 65 de California comenzó a listar el BPA como un tóxico para la reproducción en mayo de 2015, instituyendo un nivel de dosis máxima permitida (MADL) de 3 ug/día para la exposición dérmica a través de materiales de contacto como el papel y los plásticos. Además, el Código de Salud y Seguridad de California establece un límite superior de 0,1 ppb de BPA en las fórmulas para lactantes, líquidos, alimentos para bebés, biberones de material de contacto con alimentos (FCM) o vasos para niños de 3 años o menos.

Los esfuerzos mundiales para minimizar el impacto del BPA en la salud humana, la confianza de los consumidores y los ingresos comerciales continúan evolucionando hacia medidas de control cada vez más estrictas y amplias. (Véase el cuadro 1.) Desde la prohibición de los biberones que contienen BPA en 2011, la Unión Europea (UE) se ha enfrentado a una creciente presión de los distintos Estados miembros para que adopte restricciones de mayor alcance sobre el BPA, incluida la eliminación total de la sustancia química en los materiales que entran en contacto con los alimentos. En 2017 la comunidad europea dio pasos en esa dirección cuando la Agencia Europea de Sustancias y Preparados Químicos aceptó las propuestas de Francia, Suecia, Dinamarca y Austria de reconocer el BPA como una sustancia altamente preocupante (SVHC) y recomendar su adición a una lista de compuestos sujetos a las estrictas limitaciones impuestas por el marco reglamentario del Registro, la Evaluación, la Autorización y la Restricción de las Sustancias Químicas (REACH).

La decisión del Canadá de clasificar oficialmente el BPA como producto químico tóxico también ha abierto el camino a reglamentos más amplios, incluida una propuesta para restringir su uso en las latas de fórmula infantil. En los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) ha elaborado, aunque todavía no lo ha puesto en práctica, un plan de acción que incluiría la vigilancia de los niveles de BPA en las aguas superficiales, las aguas subterráneas, el suelo, los sedimentos y los vertederos. Los esfuerzos del gobierno y la industria por reducir los efectos sanitarios y económicos del BPA siguen surgiendo en otras regiones del mundo, incluidas América Latina y Asia. De hecho, los fabricantes japoneses se convirtieron en los precursores de la industria estadounidense en limitar voluntariamente el uso del BPA, al comenzar en 1998 a sustituir los plásticos alternativos por resinas epoxídicas y policarbonatos que contienen BPA en productos como revestimientos de latas y vajillas para los almuerzos escolares.

Reglamentos mundiales de la BPA

Cómo los avances en las pruebas de BPA pueden ayudar a los laboratorios a cumplir con las demandas en evolución

A medida que la tendencia a la tolerancia cero del BPA se extiende entre los gobiernos y los mercados de consumo, los laboratorios que vigilan la seguridad de los materiales plásticos que entran en contacto con los alimentos, o las fuentes de agua potable y ambiental, necesitan mejorar continuamente la calidad de sus datos analíticos.

"Para obtener resultados de pruebas de BPA que cumplan sistemáticamente los más altos estándares de fiabilidad y validez estadística, los laboratorios necesitan invertir en un método instrumental que esté diseñado específicamente para los retos de determinar concentraciones cada vez más pequeñas de analitos objetivo en matrices complejas", dijo Lingyun Chen, Director de Investigación y Desarrollo de la empresa VICAM, con sede en Massachusetts, ™ A Waters Business.

"El instrumento actual de elección para este tipo de aplicación combina la potencia de dos técnicas analíticas altamente sensibles y selectivas, la cromatografía líquida y la espectrometría de masas", dijo Chen. El rendimiento superior de la LC-MS reside en su uso de múltiples criterios, incluyendo las propiedades físico-químicas, el peso molecular y las características estructurales, para identificar sin ambigüedades los analitos objetivo, y medir con precisión sus concentraciones en las muestras. Para los laboratorios que se enfrentan a una creciente demanda de mayor rendimiento y tiempos de entrega más cortos, la LC-MS también proporciona una gran ventaja sobre la cromatografía de gases combinada con la espectrometría de masas (GC-MS) al eliminar la necesidad de un largo y complicado proceso de derivatización. Aunque son algo menos sensibles y específicas que la LC-MS, otras técnicas instrumentales de laboratorio altamente eficientes, como los instrumentos de cromatografía líquida de alto y ultra alto rendimiento (HPLC y UPLC) equipados con detectores de fluorescencia, son buenas alternativas que requieren una capacitación menos especializada, así como una inversión de capital más pequeña.

Independientemente de la técnica instrumental utilizada, uno de los mayores obstáculos para la exactitud y la precisión es la presencia de componentes de matriz coeluyente en la muestra de prueba que interfieren con la intensidad de la señal de medición del BPA. Con la LC-MS, por ejemplo, los componentes de la matriz que pasan a través de la columna de cromatografía a la misma velocidad que el analito objetivo pueden suprimir o mejorar la señal de iones del detector de masas, lo que da lugar a una alta tasa de falsos negativos o falsos positivos. El enfoque más sencillo para mitigar este problema consiste en reducir la concentración de los materiales de la matriz diluyendo la muestra. Este método (conocido comúnmente como "diluir y disparar") ahorra tiempo y trabajo al renunciar a la preparación de muestras en varias etapas. Sin embargo, estos beneficios suelen verse superados por la dificultad inherente a la determinación de niveles de BPA extremadamente bajos pero potencialmente significativos en matrices como las de alimentos, bebidas y aguas potables y ambientales. Cuanto mayor sea el factor de dilución necesario para compensar los efectos en la respuesta del detector de las proteínas, los azúcares, los compuestos orgánicos volátiles u otros componentes orgánicos de la muestra en cuestión, mayor será el riesgo de que la menor concentración de BPA de la muestra reduzca la sensibilidad y aumente el límite de detección hasta el punto de socavar la precisión y la reproducibilidad de los resultados de la prueba.

Las dificultades de diluir y disparar ejemplifican por qué incluso los instrumentos más potentes requieren una medida adicional de optimización para alcanzar sistemáticamente límites de detección lo suficientemente bajos como para determinar con confianza los niveles ultratrazados de BPA que probablemente migren de los envases y contenedores de plástico. Para lograr este objetivo, los métodos de prueba instrumental más fiables suelen comenzar el proceso analítico con procedimientos de limpieza de la muestra que minimizan la interferencia de la matriz al tiempo que aumentan la concentración del analito objetivo.

La Extracción en Fase Sólida (SPE) es un enfoque común utilizado para la limpieza de muestras que es a la vez de bajo costo y a menudo simple de usar. Sin embargo, es útil tener en cuenta las necesidades del laboratorio de análisis de alimentos en lo que respecta al rendimiento, la sostenibilidad, la eficiencia y el rendimiento para el aislamiento y la cuantificación específicos del bisfenol A en diversas matrices de muestras, desde materiales plásticos de envasado de alimentos hasta productos comestibles acabados destinados a los estantes de los supermercados.

Las columnas de inmunoafinidad BPA (IA) ofrecen una alternativa más rápida y sencilla que aprovecha la misma tecnología que revolucionó el análisis de ultratrazas de otros alimentos y contaminantes ambientales, incluyendo bacterias, micotoxinas y pesticidas. El desarrollo de anticuerpos monoclonales altamente selectivos para extraer los analitos objetivo de matrices complejas representó un gran paso adelante para los laboratorios y empresas que se esfuerzan por adaptarse a un entorno normativo cada vez más estricto.

"La limpieza de la muestra con IA antes del análisis LC-MS reúne la técnica instrumental más sensible y específica con un enfoque probado para maximizar la recuperación de los analitos objetivo, mientras se minimizan las interferencias de la matriz", dijo Chen. "Este método proporciona a los laboratorios y a sus clientes un doble seguro de determinación precisa y exacta de concentraciones diminutas de BPA". La tecnología patentada de anticuerpos monoclonales utilizada en las columnas de limpieza de BPA de VICAM, por ejemplo, ofrece las mismas ventajas de rendimiento que han hecho que la línea de kits de prueba de micotoxinas de la compañía sea oficialmente validada por agencias gubernamentales y organizaciones de estándares internacionales como USDA-GIPSA y AOAC International. Las columnas BPA IA de VICAM proporcionan mayores ganancias en sensibilidad y especificidad que las columnas convencionales de SPE, reduciendo los límites de detección y cuantificación establecidos por la AOAC y logrando tasas de recuperación superiores al 86%. Estos beneficios se complementan con la velocidad y la facilidad de uso del equipo de prueba. La sencillez de este método reduce en gran medida el riesgo de errores de procedimiento y permite al personal de laboratorio sin formación especial aislar el BPA de los componentes de la matriz en tan sólo 10 minutos. La limpieza de la columna de IA también ayuda a reducir el gasto en reactivos y la eliminación de desechos peligrosos, y reduce la huella ambiental de las pruebas al minimizar el uso de disolventes orgánicos.

El retorno de la inversión de los LODs inferiores

Si bien la dirección de las tendencias regulatorias puede cambiar a medida que entran en juego nuevos regímenes políticos, condiciones económicas o políticas comerciales, la mentalidad del público hacia las cuestiones de seguridad de los productos y del medio ambiente es mucho más difícil de cambiar. Desde que el bestseller de Rachel Carson de 1962, "Primavera silenciosa", desencadenó una campaña nacional para prohibir el uso del plaguicida DDT, alterador endocrino, la gente de todo el mundo se ha vuelto cada vez más cautelosa con respecto a los efectos de los productos químicos sintéticos en su propio bienestar, la salud y el desarrollo de sus hijos y la sostenibilidad del planeta. Ya sea que una instalación sirva a empresas del sector privado, a organizaciones de consumidores o de seguridad ambiental, o a organismos gubernamentales, el producto básico más valioso que proporcionan los laboratorios de ensayo es la promesa de que los productos que la gente compra no plantean ninguna amenaza para la salud humana, ni para los recursos naturales de la Tierra, ahora o para las generaciones futuras. Esa promesa sólo es tan creíble como los métodos de prueba que un laboratorio utiliza para detectar y medir los niveles cada vez menores de contaminantes potencialmente dañinos.