Contaminant dans l’eau: Bisphénol A

Guillaume CormierAmina Touidjine

Chimie Analytique Environnemental CHM 3103

5 Avril 2011

Le Bisphénol A

2,2 (-4,4-dihydroxydiphenyl) propane

Produit après réaction entre (1 eq) acétone et (2 eq) phénol.

découverte

• Synthétisé en 1891 par A.P Dianin.

• Découvert dans le cadre des recherches d’œstrogènes de synthèse.

• Jamais utilisé comme œstrogène de synthèse car d’autres composés tel que le Distilbène ont été découvert à la même période.

• Utilisé dans l’industrie du plastique.

Propriétés:

• Solubilité: 120 ppm à température ambiante

• Faible volatilité: Teb=250 à 252 °C

• Dégradation dans l’eau• En milieu biologique: rapide (t1/2= 2,5 à 4 jours).

• En laboratoire: nulle

• Faible potentiel de bioaccumulation dans les organismes aquatiques.

• Légèrement à modérément toxique dépendamment du sujet d’analyse.

Polémique/ Réglementation

• En 2003, une étude a fait état d’anomalies de la multiplication cellulaire chez des embryons de souris exposées.

• Résultat alarmant vu que le Bpa est détecté dans 90% des urines de la population canadienne.

• l’EFSA: DJA=0,05 mg. Kg-1

• Le Canada, 1er pays à classer le Bpa comme substance toxique et 1er pays (en 2009) à l’interdire dans la fabrication des biberons.

Effet sur la santé:

• C’est un perturbateur endocrinien car il est capable d’agir sur le système hormonal humain en imitant l’effet des hormones œstrogènes.

Responsabilité potentielle de la précocité de l’apparition de la puberté et fort effet sur le développement des jeunes filles

• Le quart de population ayant les niveaux les plus élevés de Bpa a été deux fois plus susceptible de déclarer une maladie cardiaque ou un diabète.

• Hausse des niveaux de Bpa est associée à des concentrations hépatiques anormales.

Bpa et environnement

Contaminant environnemental important.

• Présent en quantité non négligeable dans les eaux usées, les rivières et les sédiments.

• Plusieurs méthodes analytiques employés telles que la LC-MS, GC-MS, SPE, SPR.

Méthode analytique: la SPR

Résonance des plasmons de surface

SPR

• Oscillation de densité de charge qui peut exister à l’interface entre deux milieux dont les constantes diélectriques sont de signes opposés.

• Interaction résonante entre la lumière et le plasmon.

• Mesure de la liaison d’un ligand sur un récepteur adsorbé à la surface d’une couche métallique.

• Mesure de la variation de l’indice de réfraction au voisinage de l’interface quand le ligand se lie aux récepteurs.

SPR

• Principe:

• La surface est fonctionnalisée par une molécule spécifique (ex: un biocapteur).

• Lorsque la molécule d’intérêt passe à proximité de la surface elle s’y lie.

• La liaison modifie l’IR à la surface.

• Plus l’analyte est dense plus les pics seront déplacés vers la droite.

SPR

La surface peut être fonctionnalisée de différentes façons.

SPR

• Le champ électromagnétique dans le milieu biologique a un caractère évanescent.

C’est la fixation de molécules sur l’interface qui va modifier l’information contenue dans l’onde tant au niveau de sa phase que de son amplitude.

SPRL’onde polarisée traverse d’abord un prisme de verre (IR élevé)Elle se réfléchit sur l’interface recouverte de métal.

Ce prisme constitue le dispositif de couplage de l’onde incidente avec l’onde de surface.

SPR

Les champs électromagnétiques de la lumière polarisée pénètre dans la couche métallique et l’énergie est transférée aux électrons du métal.Suite au transfert d’énergie, il y a une diminution dans l’intensité reflétée à un angle d’incidence spécifique.

SPR

• Avantages:

• On peut faire la mesure en temps réel.

• Très sensible et rapide.

• Pas besoin d’utilisé des molécules marquées

• Détection de n’importe quel analyte

• Applications:

• Détecteurs biologiques immunitaires

Détection du BpA par SPR

• Détection faite en utilisant un couplage indirect.

Echantillon BpA incubé avec anti-BpA

Les anticorps anti-BpA qui n’ont pas réagit sont détectés par un capteur contenant à sa surface le conjugué BpA-BpA immobilisé.

SPR

• Capteur SPRCD (surface plasmon résonance coupler and disperser):

Ici, biocapteurs à 6 canaux basé sur une structure de diffraction spéciale.

• Couplage indirect:

Le composé BpA-BpA a été immobilisé sur la surface SPRCD .

Travail en amont

• La puce du capteur doit être nettoyé.

Rincer éthanol absolu

Eau dé ionisé

Séchée avec une vapeur de nitrogène pure

Placée dans un nettoyant plasma-O2

• Objectif: enlever les contaminants organiques

• La surface est ensuite fonctionnalisée avec un mélange de monocouches assemblées.

SPR• La détection expérimentale consiste en:

Etablissement d’une ligne de base: Suivi du PBS le long de la surface du capteur accrochée avec conjugué BpA-BpA pendant ≈15min

Détection des anticorps qui n’ont pas réagit

Lavage

Régénération

Etablissement d’une nouvelle ligne de base

• Détection faite dans le PBS et dans les eaux usées.

Résultats:• LOD du BpA dans PBS≈0.08 ng/mL

• LOD BpA dans les eaux usées≈ 0.14 ng/mL

• LOD BpA dans eaux usées> LOD BpA dans PBS

• En raison de l’adsorption non spécifique des molécules présentes dans échantillons eaux usées avec surface du capteur.

méthode analytique:

SPE-LC-ESI-MS/MS

L’extraction sur phase solide suivie d’une chromatographie liquide et d’une

spectrométrie de masse en tandem avec l’ionisation par électronébuliseur

SPE

• Permet d’extraire sélectivement le BPA sous toutes ses formes et de le purifier avant la HPLC via l’entremise d’un adsorbant.

• Les 4 grandes étapes de la SPE Conditionnement de la cartouche Chargement de l’échantillon Lavage Élution

SPE

• % de récupération élevé (pratiquement 100%)

• Faible consommation de solvant

• Simple (système automatisé)

• Bonne reproductibilité

• Adsorbant idéal: charbon de bambou activé

SPE: Charbon de bambou

• Légère poudre noire ayant une très grande surface spécifique ce qui lui confère un pouvoir adsorbant

• Nouveau matériau possédant des propriétés biologiques et microporeuses uniques

• Très abordable: 0.002 $US/gramme

• Historiquement utilisé dans le dosage d’herbicide

SPE: préparation de la cartouche

• On modifie une cartouche de PS-DVB• en enlevant la couche de PS-DVB et• en la remplaçant par 1 gramme de

charbon qui a été préalablement• Filtré à travers un tamis de 0.20 mm• Séché à 80°C durant 2 heures

LC et ESI-MS/MS

• Chromatographie liquide Utilisé pour séparer le BPA de sa forme

TBBPA Historiquement, la GC était utilisée

mais a été remplacée

• Spectrométrie de masse en tandem Ion ciblé: rapport m/z de 227.1 Mode ESI négatif

Paramètres optimaux SPE basés sur le % de

récup.• Éluant: Méthanol

• Volume d’éluant: 8 mL

• Débit de l’échantillon: 4 mL/min

• Volume de l’échantillon: 100 mL

• pH de l’échantillon: 7

LOD et comparaison avec d’autres méthode• Tableau- Paramètres analytiques important

mesurés pour tester l’utilisé de la méthode de dosage du BPA par la technique de SPE-LC-MS-MS.

Conclusion

• Le BPA est capable de mimer les hormones féminines œstrogènes.

• Pourrait être responsable de la puberté précoce chez les femmes

• Même si ce biodégrade vite, il se trouve partout. (dans 90% de nos urines)

• Il est donc très important de le doser dans l’eau• SPR: une plate-forme efficace pour une détection rapide

et sensible du Bpa dans les échantillons environnementaux

• SPE-LC-ESI-MS-MS: faible LOD, soit 0.02 ng/mL VS 0.17 et 9.1 ng/mL pour la SPE-HPLC-UV et la SPE-MEKC.

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