Il presente progetto si propone di continuare lo studio di dettaglio del Particolato Atmosferico urbano (PM2.5) al fine di correlarne le caratteristiche chimico-fisiche con i risultati tossicologici. Rispetto ai precedenti progetti, il programma di quest'anno prevede uno studio innovativo riguardante l'individuazione e la definizione della componente organica e di eventuali complessi organo-metallici presenti che potrebbero essere la causa del comportamento tossicologico del PM, almeno quello riscontrato finora.
Dal punto di vista della caratterizzazione, sulla frazione inorganica verranno eseguite le analisi mineralogiche tramite metodologie specifiche (XRPD, SEM-FESEM-EDS, TEM-HRTEM, ICP-MS) per la caratterizzazione delle varie sorgenti, di tipo naturale (vulcaniche e desertiche, spray marino, etc.), e antropico (traffico, riscaldamento, siti industriali). Per la componente organica saranno indagati gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA e nitro-IPA), di cui si conosce tossicità e potere cancerogeno, attraverso estrazione Soxhlet, gas cromatografia/spettrometria di massa, HPLC con rivelatori diode-array, elettrochimici e fluorimetrici. Saranno inoltre eseguiti test di lisciviazione dei metalli pesanti contenuti nel PM in soluzione tamponata a pH neutro, allo scopo di verificarne la mobilità e la biodisponibilità immediata e di riprodurre i processi che avvengono in ambiente umano. Attraverso analisi tossicologiche e di reattività su colture cellulari in vitro delle soluzioni lisciviate, sarà quindi possibile evidenziare l'importanza dei costituenti organici e inorganici (metalli pesanti) presenti nel PM. L'obiettivo principale del progetto è quello di ottenere tutte le informazioni necessarie per una corretta interpretazione dei meccanismi chimico-molecolari capaci di innescare patologie specifiche, prevalentemente respiratorie e/o cardio-vascolari, imputabili a problematiche di tipo ambientale.
La richiesta di finanziamento per l'anno 2017 prevede la continuazione del progetto relativo alla completa caratterizzazione del materiale particellare, sia a livello morfologico che chimico-strutturale, al fine di valutare la labilità e il potenziale rilascio di specie chimiche tossiche e nocive (metalli pesanti e sostanze cancerogene) in ambiente biologico da parte del particolato atmosferico PM2.5.
Gli studi condotti nel corso degli ultimi venti anni hanno definitivamente dimostrato che il particolato atmosferico è responsabile di importanti effetti negativi sulla salute umana. Le particelle inalate si depositano lungo le vie aeree in funzione delle loro dimensioni, con le particelle più grandi che si fermano a livello delle vie aeree superiori e quelle più piccole che possono raggiungere gli alveoli, superare la barriera tissutale ed entrare in circolo. È estremamente importante quindi ottenere informazioni dettagliate sulla natura del materiale particellare e correlare tali informazioni ai risultati dei test di rilascio e dei test di reattività in ambiente biologico.
Il recente lavoro pubblicato da Mazziotti Tagliani et al (2017) ha dimostrato che tutti i metalli pesanti normati, e cioè Pb, Cd, As e Ni, sono labili in soluzioni acquose a pH neutro, per cui biodisponibili immediatamente nel polmone umano. I primi test cellulari dimostrano inoltre che le soluzioni lisciviate hanno una nocività sulle cellule, ma non è ancora chiaro se sono solo i metalli a dare questa tossicità oppure complessi organo-metallici che si formano prima o durante la lisciviazione nella soluzione tamponi.
Il presente progetto si pone proprio questo obiettivo, verificare la presenza di tali complessi e relazionare la loro eventuale presenza e abbondanza con i risultati di tossicità cellulare.
Mazziotti Tagliani S., Carnevale M., Armiento G., Montereali M.R., Nardi E., Inglessis M., Sacco F., Palleschi S., Rossi B., Silvestroni L., Gianfagna A. (2017) - Content, mineral allocation and leaching behavior of heavy metals in urban PM2.5. Atmospheric Environment, 153, 47-60.