Use este identificador para citar o ir al link de este elemento: http://hdl.handle.net/1843/82946
Tipo: Tese
Título: Abordagens multidimensionais avançadas para a caracterização de poluentes ambientais usando GC×GC/Q-TOFMS
Título(s) alternativo(s): Advanced multidimensional approaches to environmental pollutant characterization using GC×GC/Q-TOFMS
Autor(es): Josimar Marques Batista
primer Tutor: Zenilda de Lourdes Cardeal
primer miembro del tribunal : Adriana Nori de Macedo
Segundo miembro del tribunal: Leiliane Coelho André
Tercer miembro del tribunal: Leandro Wang Hantao
Cuarto miembro del tribunal: Madson Moreira Nascimento
Resumen: Esta tese apresenta três estudos inovadores em saúde ambiental usando a técnica avançada de cromatografia a gás bidimensional abrangente acoplada a espectrômetro de massas híbrido do tipo quadrupolo-tempo de voo (GC×GC/Q-TOFMS). No primeiro estudo, foi desenvolvido e validado um método analítico baseado em GC×GC/Q-TOFMS, usando derivatização por propil cloroformato/propanol, para a análise (untargeted e targeted) de metabólitos em amostras de extratos de células de fibroblastos de pele humana expostas ao herbicida Roundup®. A abordagem untargeted permitiu identificar 379 compostos de classes metabólicas diversificadas, incluindo ácidos graxos, álcoois, hidrocarbonetos, cetonas, aldeídos, aminas e amidas, enquanto a estratégia targeted quantificou 21 aminoácidos com alta especificidade. O tratamento dos dados revelou um painel de 7 potenciais biomarcadores altamente discriminatórios: metilcisteína e N-acetil-L-metionina (alterações no metabolismo de enxofre), metil estearato e ácido linoleico (disfunção lipídica), L-ácido glutâmico, L-cisteína e ácido γ-aminobutírico (GABA) (desregulação neurotransmissora). A identificação do GABA e de intermediários lipídicos sugeriu mecanismos toxicológicos associados a estresse oxidativo e neurotoxicidade, alinhando-se a estudos recentes sobre o impacto do glifosato em vias metabólicas críticas. No segundo estudo, foi desenvolvido um método analítico de alta resolução baseado em GC×GC, usando microextração em fase sólida por imersão direta (DISPME), para análise untargeted de material particulado (PTS e MP2,5). As amostras foram coletadas no município de Brumadinho/Minas Gerais, após o rompimento da barragem de rejeitos de mineração localizada no Córrego do Feijão. O estudo identificou 382 compostos orgânicos nas amostras atmosféricas, abrangendo classes de toxicidade crítica para a saúde humana, como agrotóxicos, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) e outros compostos orgânicos voláteis (VOCs). Os resultados constituíram a primeira evidência analítica robusta da contaminação atmosférica pós-rompimento, catalisando ações emergenciais. Por fim, o terceiro trabalho consistiu na aplicação de ferramentas de planejamento e otimização de experimentos no desenvolvimento de um método GC×GC para análise untargeted de material particulado (MP2,5) coletado em Belo Horizonte/MG, usando extração por DI-SPME. O estudo investigou contrastes da contaminação do ar entre duas regiões de Belo Horizonte: uma região predominantemente de preservação florestal (Parque Ecológico da UFMG), considerada referência de baixo impacto antrópico; e outra em zona urbana de alta densidade veicular (Portaria 1 da UFMG, situada na Av. Antônio Carlos). Utilizando GC×GC/Q-TOFMS, foram identificados 189 compostos orgânicos voláteis e semivoláteis nas amostras coletadas. Dentre estes, destacaram-se plastificantes e derivados de HPAs. Os resultados indicaram transporte atmosférico de poluentes da zona urbana para regiões naturais de Belo Horizonte, como a Estação Ecológica da UFMG. Os resultados expõem a vulnerabilidade de ecossistemas urbanos a dinâmicas atmosféricas, onde mesmo áreas protegidas sofrem infiltração de poluentes de origem veicular e industrial
Abstract: This thesis presents three innovative studies in environmental health using the advanced technique of comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled with hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometer (GC×GC/Q-TOFMS). In the first study, an analytical method based on GC×GC/Q-TOFMS, using propyl chloroformate/propanol derivatization, was developed and validated for the analysis (untargeted and targeted) of metabolites in samples of human skin fibroblast cell extracts exposed to the herbicide Roundup®. The untargeted approach allowed the identification of 379 compounds from diverse metabolic classes, including fatty acids, alcohols, hydrocarbons, ketones, aldehydes, amines, and amides, while the targeted strategy quantified 21 amino acids with high specificity. Data analysis revealed a panel of 7 highly discriminatory potential biomarkers: methylcysteine and N-acetyl-L-methionine (alterations in sulfur metabolism), methyl stearate and linoleic acid (lipid dysfunction), L-glutamic acid, L-cysteine and γ-aminobutyric acid (GABA) (neurotransmitter dysregulation). The identification of GABA and lipid intermediates suggested toxicological mechanisms associated with oxidative stress and neurotoxicity, in line with recent studies on the impact of glyphosate on critical metabolic pathways. In the second study, a high-resolution analytical method based on GC×GC, using direct immersion solidphase microextraction (DI-SPME), was developed for untargeted analysis of particulate matter (PTS and PM2.5). The samples were collected in Brumadinho/MG after the collapse of the mining tailings dam in Córrego do Feijão. The study identified 382 organic compounds in the atmospheric samples, covering classes of critical toxicity for human health, such as pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and other volatile organic compounds (VOCs). The results constituted the first robust analytical evidence of post-failure atmospheric contamination, catalyzing emergency actions. Finally, the third work consisted of applying design of experiments and optimization tools in developing a GC×GC method for untargeted analysis of particulate matter (PM2.5) collected in Belo Horizonte/Minas Gerais, using DI-SPME extraction. The study investigated contrasts in air contamination between two regions of Belo Horizonte: a predominantly forested region (UFMG Ecological Park), considered a reference for low anthropogenic impact, and another in an urban area with high vehicle density (UFMG Entrance 1, located on Antônio Carlos Avenue). Using GC×GC/Q-TOFMS, 189 volatile and semivolatile organic compounds were identified in the collected samples. Among these, plasticizers and PAH derivatives stood out. The results indicated atmospheric transport of pollutants from the urban area to natural regions of Belo Horizonte, such as the UFMG Ecological Park. The results expose the vulnerability of urban ecosystems to atmospheric dynamics, where protected areas suffer infiltration of pollutants from vehicular and industrial sources.
Asunto: Química analítica
Quimiometria
Metabolômica
Cromatografia a gás
Espectrometria de massa
Saúde ambiental
Ar – Poluição – Belo Horizonte (MG)
Ar – Poluição – Brumadinho (MG)
Herbicidas
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Departamento: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/82946
Fecha del documento: 21-may-2025
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