岛津中国创新中心与中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室张庆华课题组李英明研究员、博士生刘美等人在新型阻燃剂人体内暴露与甲状腺癌的关联研究中取得新进展。本研究以病例-对照研究方法，利用气相色谱串联质谱法，分析了人体血清中的新型阻燃剂水平，发现新型溴代阻燃剂和有机磷酸酯的人体内暴露可能增加甲状腺癌的患病风险。相关成果以“Exposure to Novel Brominated Flame Retardants and Organophosphate Esters and Associations with Thyroid Cancer Risk: A Case- Control Study in Eastern China”为题近期发表于Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.2c04759)。
NBFRs和OPEs
新型溴代阻燃剂（Novel brominated flame retardants，以下简称NBFRs）和有机磷酸酯（Organophosphate esters，以下简称OPEs）被广泛应用在家具，电子设备及建筑材料等领域中。研究表明，NBFRs和OPEs在环境介质和生物基质中普遍存在，具有多种毒性效应，并可能对人体健康产生不利影响。人体血清中新型阻燃剂的检测存在含量低、样品量少、前处理程序繁琐和基质复杂等问题，给新型阻燃剂的痕量分析带来了挑战。目前NBFRs和OPEs的人体内暴露与甲状腺疾病的关联关系尚不明晰。
图1. 人体血清中NBFRs的可能来源[1]
本研究采用岛津气相色谱三重四极杆质谱仪（GCMS-TQ8050 NX），建立了新型溴代阻燃剂和有机磷酸酯的痕量分析方法[2]。以新型溴代阻燃剂为例， NBFRs标准系列溶液（CS1~CS6）中DBDPE的浓度范围为1~250 ng/mL，其他8种NBFRs（PBBz、PBT、PBEB、DPTE、HBBz、EHTBB、BTBPE、BEHTEBP）的浓度范围为0.2~50 ng/mL，标准曲线的相关系数（R2）均大于0.99，方法检出限为0.06~0.35 ng/mL。将标准溶液CS2每天进样6次，进样量1 μL，重复3 天，各化合物峰面积的日间相对标准偏差（RSD）均小于12%（见表1）。该方法具有良好的灵敏度和重现性，可广泛应用于复杂介质中痕量NBFRs的分析。
表1 9种NBFRs的标准曲线、相关系数、相对标准偏差和方法检出限
课题组在山东省济南市采集了242份甲状腺癌患者和239份健康对照人群的血清样品，开展了病例-对照研究，分别对血清中9种NBFRs和9种OPEs进行测定和探讨。研究发现，3种NBFRs和2种OPEs在病例组和对照组人群血清中的检出率超过60%。NBFRs和OPEs的浓度水平都呈现出病例组显著高于对照组的趋势，其中DBDPE的浓度处于较高水平。Logistic回归发现，DBDPE、DPTE和TPP在女性中的风险比值比（Odds ratio，OR）显著大于1，表明这几种新型阻燃剂的人体暴露可能增加女性甲状腺癌的患病风险。其中DBDPE对甲状腺癌患病风险的影响尤为显著，因此DBDPE暴露对人类健康的潜在威胁应当引起重视。多重线性回归发现，TCEP暴露与甲状腺激素（T3、FT3、FT4）显著负相关，与TSH显著正相关。本研究还发现新型阻燃剂暴露对女性甲状腺激素水平的影响更为明显。混合效应模型发现，多种新型阻燃剂与T3显著正相关；新型阻燃剂复合暴露能够增加甲状腺癌的患病风险。
图2. NBFRs和OPEs人体内暴露与甲状腺癌的关联关系[3]
结论
本研究结合Logistic回归、多重线性回归和混合暴露分析等多种统计学方法，首次通过病例-对照研究，揭示了人体血清中NBFRs和OPEs的内暴露水平及其与甲状腺癌的关联关系，发现新型溴代阻燃剂和有机磷酸酯的人体内暴露可能增加甲状腺癌的患病风险。岛津气相色谱-串联质谱法具有良好的灵敏度和重复性，线性范围宽，可用于复杂介质中痕量NBFRs和OPEs的准确定量分析。
岛津气相色谱三重四极杆质谱仪
GCMS-TQ8050 NX