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clase 2 de toxicologia MATPEL UNI
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Nociones Básicas de Toxicología Nociones Básicas de Toxicología aplicadas a las emergencias aplicadas a las emergencias
químicasquímicas
Mg.Sc. JOSÉ F. PICÓN GONZÁLEZ
picon.jose@gmail.com
Escenario de una emergencia química
Agente químico
Sistema Biológico
Foto: Cortesía de Daniel Mendez. Derrame de Peróxido de Hidrógeno.
CONCEPTO DE TOXICOLOGÍACONCEPTO DE TOXICOLOGÍA
Es el estudio de la interacción entre Es el estudio de la interacción entre
agentes químicosagentes químicos y y sistemas biológicossistemas biológicos
con el objetivo de determinar, con el objetivo de determinar,
cuantitativamente, el potencial de los cuantitativamente, el potencial de los
agentes químicos de producir daños agentes químicos de producir daños
que resulten en efectos adversos en que resulten en efectos adversos en
organismos vivos. organismos vivos.
(BALLANTYNE, 1999)(BALLANTYNE, 1999)
¿Todas las sustancias químicas son tóxicas?
Paracelsus (1493-1541)
Philipus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim
““Todas las sustancias son tóxicas; no existe Todas las sustancias son tóxicas; no existe una sola que no lo sea”. una sola que no lo sea”.
““La dosis cierta es lo que diferencia el veneno La dosis cierta es lo que diferencia el veneno
del remedio” del remedio” Dosis sola facit venenum
RESEÑA HISTÓRICARESEÑA HISTÓRICA
Jeyaratham, Sri Lanka, 1980
“No hay sustancias inocuas, sólo hay formas inofensivas de manejarlas”
RESENHA HISTÓRICARESENHA HISTÓRICA
Puede decirse que cada época histórica hatenido su tóxico, los cuales han desempeñado un importante papel en la historia, sea con fines positivos o con fines criminales, lo cual ha hecho que su estudio, es decir la Toxicología se haya desarrollado GRADUAL Y PARALELAMENTE a estas prácticas.
Manuel Repetto, 1997
Agente tóxico o toxicanteAgente tóxico o toxicante Sustancia química capaz de causar Sustancia química capaz de causar daño a un sistema biológico, daño a un sistema biológico, alterando una función o llevando a alterando una función o llevando a la muerte, bajo ciertas condiciones la muerte, bajo ciertas condiciones de exposiciónde exposición
Incremento en el número y variedad de sustancias químicas
http://www.cas.org/cgi-bin/regreport.pl
100,000 son de uso común
1,000 nuevos productos entran al mercado cada año
RiesgoRiesgo presente en todo el ciclo de presente en todo el ciclo de vida de la sustanciavida de la sustancia
Probabilidad estadística de que una Probabilidad estadística de que una
sustancia química provoque efectossustancia química provoque efectos
nocivos en condiciones definidas de nocivos en condiciones definidas de
exposiciónexposición
EXPOSICIÓN HUMANA
Toxico
Humano
Fundamentos de Toxicología
DosisToxicidad
Toxicocinetica
Toxicodinámica
Accidente químicoAccidente químico
Acontecimiento o situación peligrosa Acontecimiento o situación peligrosa
que resulta de la liberación que resulta de la liberación
de una sustancia o sustancias químicas de una sustancia o sustancias químicas
que representa un riesgo que representa un riesgo
para la salud humana y/o el ambiente, para la salud humana y/o el ambiente,
a corto o largo plazo. a corto o largo plazo.
Accidentes químicosAccidentes químicos
Incluyen:Incluyen:– incendiosincendios– explosionesexplosiones– fugas o liberaciones de sustancias tóxicasfugas o liberaciones de sustancias tóxicas
Pueden provocar:Pueden provocar:– enfermedadenfermedad– lesiónlesión– invalidez o muerteinvalidez o muerte
Clasificación de los accidentes Clasificación de los accidentes químicosquímicos
SegúnSegún– sustancia química sustancia química – fuente de liberaciónfuente de liberación– extensión del área contaminadaextensión del área contaminada– número de personas expuestasnúmero de personas expuestas– vías de exposiciónvías de exposición– consecuencias para la saludconsecuencias para la salud
Preguntas en el lugar del accidente con Preguntas en el lugar del accidente con
sustancias químicas sustancias químicas ¿Cuáles son las propiedades químicas de la ¿Cuáles son las propiedades químicas de la sustancia?sustancia?
¿Qué ocurre cuando la sustancia se calienta?¿Qué ocurre cuando la sustancia se calienta?
¿Los vapores son tóxicos?¿Los vapores son tóxicos?
¿Ocurre reacción violenta con otro material o ¿Ocurre reacción violenta con otro material o sustancia química, o cuando está mezclado?sustancia química, o cuando está mezclado?
¿Cuál es el tipo de envase ?¿Cuál es el tipo de envase ?
¿Cuál es el tipo de extintor ?¿Cuál es el tipo de extintor ?¿Cuáles son los efectos de la exposicióna a corto ¿Cuáles son los efectos de la exposicióna a corto plazo y a largo plazo? plazo y a largo plazo? (Isman & Carlson, 1980)(Isman & Carlson, 1980)
¿Por qué son necesarios conocimientos ¿Por qué son necesarios conocimientos básicos de toxicología?básicos de toxicología?
(Rapid Health Assessment Protocols for Emergencies. WHO, 1999. (Rapid Health Assessment Protocols for Emergencies. WHO, 1999. Cap. 9) Cap. 9)
Emergencias químicas. Propósitos de la Emergencias químicas. Propósitos de la evaluación:evaluación:– confirmar la existencia de una emergencia confirmar la existencia de una emergencia
química;química;– identificar las caraterísticas de las sustancias identificar las caraterísticas de las sustancias
químicas; químicas;
¿Por qué son necesarios conocimientos ¿Por qué son necesarios conocimientos básicos de toxicología? básicos de toxicología? (2)(2)
– identificar la fuente de liberación:identificar la fuente de liberación:
tamaño, localización y distribucióntamaño, localización y distribución
– determinar la población para la cual la determinar la población para la cual la emergencia química representa un riesgo y el emergencia química representa un riesgo y el impacto a la salud,impacto a la salud, y y
– evaluar la capacidad de respuesta de los servicios de evaluar la capacidad de respuesta de los servicios de salud localessalud locales
Clasificación de las sustancias Clasificación de las sustancias químicas según:químicas según:
UsoUso
OrigenOrigen
Composición química Composición química
ÓrganoÓrgano
Mecanismo de acciónMecanismo de acción
Estado físico de las sustancias Estado físico de las sustancias químicasquímicas
SólidoSólido– cianuro de sodio, cianuro de sodio,
LíquidoLíquido– ácido sulfúrico, benceno, cloroformoácido sulfúrico, benceno, cloroformo
GaseosoGaseoso– cloro, amoníacocloro, amoníaco
Clasificación de las sustancias Clasificación de las sustancias peligrosas según ONU:peligrosas según ONU:
Nº ONUNº ONU1. Explosivas1. Explosivas2. Gases comprimidos2. Gases comprimidos3. Líquidos inflamables 3. Líquidos inflamables 4. Sólidos inflamables, sustancias que 4. Sólidos inflamables, sustancias que
entran en combustión espontáneamente entran en combustión espontáneamente y sustancias que reaccionan con aguay sustancias que reaccionan con agua
Clasificación de las sustancias Clasificación de las sustancias peligrosas según ONU:peligrosas según ONU:(2)(2)
5. Oxidantes, incluyendo peróxidos5. Oxidantes, incluyendo peróxidos
6. Tóxicas, clase A y B, irritantes y que 6. Tóxicas, clase A y B, irritantes y que causan enfermedadescausan enfermedades
7. Radioactivas7. Radioactivas
8. Ácidas, alcalinas y algunos líquidos y 8. Ácidas, alcalinas y algunos líquidos y sólidos corrosivossólidos corrosivos
9. Otras no consideradas en las clases 9. Otras no consideradas en las clases anteriores anteriores
EXPOSICIÓN HUMANA
Toxico
Fundamentos de Toxicología
DosisToxicidad
Aditivos
ImpurezasSustancia transportadorao diluyente
Principio activo
Formulación
DosisDosis
Conceptos Básicos en Conceptos Básicos en
ToxicologíaToxicología
La cantidad total de una sustancia a la cual el La cantidad total de una sustancia a la cual el
organismo es expuesto. Usualmente la dosis organismo es expuesto. Usualmente la dosis
corresponde a la cantidad total de material que corresponde a la cantidad total de material que
penetra en un organismo por una vía específica de penetra en un organismo por una vía específica de
exposición. exposición.
““Cualquier efecto tóxico es proporcional a la Cualquier efecto tóxico es proporcional a la dosis”dosis”
Es la cantidad de una sustancia contenida en el material ingerido, en el aire inspirado o en el material aplicado a la piel
Dosis potencial (externa)
Es la cantidad de una sustanciaque atraviesa una barrera de absorción (límite de intercambio) de un organismo, ya sea por medio de mecanismos físicos o biológicos.
Dosis Interna (Dosis absorbida)
mg/kg/día
Dosis tóxica
Aquella dosis que produce algún efecto dañino
Dosis letal
Aquella que produce la muerte
DL100
DL50
(Dosis letal 100)
(Dosis letal 50)
Dosis-Efecto
Ejemplo: Irritación del tracto respiratorio por exposicióna un gas tóxico como el cloro
Expresión gráfica de la relación entre la dosis y la magnitud delcambio biológico producido
Fuente: Evaluación de riesgos químicos. PNUMA/IPCS. Módulo de capacitación No. 3. 1999
Dosis-Respuesta
Ejemplo: Incidencia de cáncer en una población determinadapor exposición a una sustancia
Expresión gráfica de la relación entre la dosis y la proporción de individuos que presentan un efecto
Fuente: Evaluación de riesgos químicos. PNUMA/IPCS. Módulo de capacitación No. 3. 1999
Toxicidad
Capacidad inherente a un agente químico de producir un efecto nocivo sobre los organismosvivos, una vez que es absorbido
Dosis Letal 50 (DLDosis Letal 50 (DL5050) )
Dosis, obtenida estadísticamente, Dosis, obtenida estadísticamente, en mg/kg, que refleja la cantidad en mg/kg, que refleja la cantidad necesaria para matar para matar necesaria para matar para matar 50% de una población de animales.50% de una población de animales.
Finalidad: 50% de muerte en 14 días
1 especie animal1 via de administración (oral o intra-peritoneal)10 animales / dosis4 doses
Conceptos Básicos en ToxicologíaConceptos Básicos en Toxicología
DLDL5050 para algunas sustancias químicas para algunas sustancias químicas
SustanciaSustancia DL DL5050, rata macho, vía oral; , rata macho, vía oral;
química química mg/kg de peso corporalmg/kg de peso corporal EtanolEtanol 7000 7000 Cloruro de sodioCloruro de sodio 3000 3000 Sulfato de cobreSulfato de cobre 1500 1500 DDTDDT 100 100 NicotinaNicotina 60 60 TetradotoxinaTetradotoxina 0,02 0,02 Dioxina (TCDD)Dioxina (TCDD) 0,02 0,02
Dosis letal probable para humanosDosis letal probable para humanos
Toxicidad Dosis, mg/kg de peso
1. Prácticamente no tóxica > 15 000
2. Ligeramente tóxica 5000 - 15 000
3. Moderadamente tóxica 500 - 5000
4. Muy tóxica 50 - 500
5. Extremadamente tóxica 5 - 50
6. Super tóxica < 5
Rodrick, J.V. Calculated risks. 1994
< DL50
> Toxicidad
Una DL50 determinada experimentalmente, no es, una descripción absoluta de la toxicidad del compuesto en todos los individuos. Ésta evalúa la capacidad inherente del compuesto de producir un daño, pero no refleja la habilidad de la víctima para responder de una manera u otra a la predecida
EXPOSICIÓN HUMANA
Toxico
Fundamentos de Toxicología
DosisToxicidad
Fase de Fase de contaco de las contaco de las superficies superficies externas o externas o internas del internas del organismo organismo con el tóxico.con el tóxico.
ExposiciónExposición
Es una medida del contacto entre el Es una medida del contacto entre el agente químico y el organismo;agente químico y el organismo;
es función de la concentración y del es función de la concentración y del tiempotiempo
Sentinel 3 (1), 1986Sentinel 3 (1), 1986
Puede ocurrir exposición del hombre durante la Puede ocurrir exposición del hombre durante la manufactura, formulación, derrame durante el manufactura, formulación, derrame durante el transporte y almacenamiento debido a la transporte y almacenamiento debido a la ingestión de alimentos o agua contaminada.ingestión de alimentos o agua contaminada.
A fin de evitar el riesgo para la salud de esas A fin de evitar el riesgo para la salud de esas posibles exposiciones, así como su impacto posibles exposiciones, así como su impacto ambiental, se requiere la toma de decisiones ambiental, se requiere la toma de decisiones basadas en el conocimiento toxicológico.basadas en el conocimiento toxicológico.
¿Quiénes se exponen?
Trabajadores
Primeros en la respuesta
Personal encargado de la descontaminación
Comunicadores
Comunidad próxima y distante del accidente
Dosis y/o concentraciónDosis y/o concentración Via de exposiciónVia de exposición Duración y frecuencia de la exposiciónDuración y frecuencia de la exposición Propiedades físico-químicas de las Propiedades físico-químicas de las sustanciassustancias Factores relacionados a susceptibilidad Factores relacionados a susceptibilidad individualindividual
Fase de exposición. Elementos a Fase de exposición. Elementos a
tener en cuentatener en cuenta
Depende:Depende:
Fase de exposiciónFase de exposición
Duración e frecuencia de la exposiciónDuración e frecuencia de la exposición
CortoCorto plazo plazo Exposición agudaExposición aguda• corta duración (24 horas o menos)corta duración (24 horas o menos)• dosis única o múltiple - máximo 24 hdosis única o múltiple - máximo 24 h
MedianoMediano plazo plazo Exposición sub-agudaExposición sub-aguda• exposición frecuente o repetida (1 mes o menos)exposición frecuente o repetida (1 mes o menos)
Sub-crónicaSub-crónica – 1 a 3 meses– 1 a 3 meses
LargoLargo plazo plazo Exposición crónicaExposición crónica• meses meses • añosaños• toda la vidatoda la vida
Exposición de corta duraciónExposición de corta duración
Una o varias Una o varias exposicionesexposiciones, en un período , en un período de 24 horas o menor;de 24 horas o menor;
el agente químico es el agente químico es rápidamenterápidamente absorbido y produce efecto agudo, absorbido y produce efecto agudo,
intoxicación.intoxicación.
Exposición a largo plazoExposición a largo plazo
Se produce por cantidades pequeñas, Se produce por cantidades pequeñas, durante períodos largos;durante períodos largos;
los efectos pueden aparecer de inmediato, los efectos pueden aparecer de inmediato, después de cada exposición o producir después de cada exposición o producir efectos crónicosefectos crónicos
Exposición ambiental - Exposición ocupacionalExposición ambiental - Exposición ocupacional
Exposición ambiental
Exposición ocupacional
Población Niños, adultos. ancianos, enfermos, hipersusceptibles
Adultos sanos
Tiempo 24 horas 8 h/ 5 dias, semana
Agente químico Mezcla, bajas concentraciones Agentes desconocidos, concentraciones bajas
Agente químico único Mezclas conocidas Concentraciones altas
20 de marzo 1995, Tokio, Japón20 de marzo 1995, Tokio, JapónGas Sarin (Ataque terrorista)Gas Sarin (Ataque terrorista)
Exposición aguda
Ataques terroristas con agentes Ataques terroristas con agentes químicosquímicos
12 muertos980 moderadamente afectados500 hospitalizados5 500 buscaron atención médica 10% de socorristas afectados
Consecuencias
Contaminación de arroz con CADMIO
Enfermedadde “Itai-Itai”en Japón
http://wwwcatsic.ucsc.edu/~eart80e/SpecTopics/itaiitai.html
Exposición crónica
ROTAS DE EXPOSIÇÃOROTAS DE EXPOSIÇÃO
IDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ROTAS DE EXPOSIÇÃOIDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ROTAS DE EXPOSIÇÃO
Rota de exposição é um processo que permite o contato dos indivíduos com os contaminantes originados em uma fonte de contaminação.
A rota de exposição é composta pelos seguintes cinco elementos:
· Fonte de contaminação;
· Compartimento ambiental e mecanismos de transporte;
· Ponto de exposição;
· Via de exposição;
· e População receptora.
Estes elementos poderiam ocorrer no presente, no passado ou no futuro.
ROTAS DE EXPOSIÇÃOROTAS DE EXPOSIÇÃO
IDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ROTAS DE EXPOSIÇÃOIDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ROTAS DE EXPOSIÇÃO
Fonte de contaminaçãoFonte de contaminação: : É a fonte de emissão do contaminante ao É a fonte de emissão do contaminante ao ambiente. ambiente.
Compartimento ambiental e mecanismos de transporte:Compartimento ambiental e mecanismos de transporte: Os Os compartimentos ambientais são vários, incluindo: materiais ou substâncias compartimentos ambientais são vários, incluindo: materiais ou substâncias de resíduos, água subterrânea ou profunda (aqüíferos), água superficial, ar, de resíduos, água subterrânea ou profunda (aqüíferos), água superficial, ar, solo superficial, subsolo, sedimento e biota. solo superficial, subsolo, sedimento e biota.
Os Os mecanismos de transportemecanismos de transporte servem para mover os contaminantes através servem para mover os contaminantes através dos compartimentos ambientais, desde a fonte até os pontos onde a dos compartimentos ambientais, desde a fonte até os pontos onde a exposição humana pode ocorrer.exposição humana pode ocorrer.
Ponto de exposição:Ponto de exposição: É o lugar onde ocorre ou pode ocorrer o contato É o lugar onde ocorre ou pode ocorrer o contato humano com o compartimento ambiental contaminado (residência, local de humano com o compartimento ambiental contaminado (residência, local de trabalho, parque desportivo, jardim, curso de água , etc) trabalho, parque desportivo, jardim, curso de água , etc)
Via de exposição:Via de exposição: São os caminhos pelos quais o contaminante pode São os caminhos pelos quais o contaminante pode estabelecer contato com o organismo, tais como: a ingestão, a inalação e a estabelecer contato com o organismo, tais como: a ingestão, a inalação e a absorção ou o contato dérmicos.absorção ou o contato dérmicos.
População receptora:População receptora: São as pessoas que estão expostas ou São as pessoas que estão expostas ou potencialmente podem chegar a estar expostas aos contaminantes de potencialmente podem chegar a estar expostas aos contaminantes de interesse em um ponto de exposição. interesse em um ponto de exposição.
ROTAS DE EXPOSIÇÃOROTAS DE EXPOSIÇÃO
IDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ROTAS DE EXPOSIÇÃOIDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ROTAS DE EXPOSIÇÃO
MECANISMOS DE TRANSPORTEMECANISMOS DE TRANSPORTE
Os mecanismos de transporte indicam como cada Os mecanismos de transporte indicam como cada contaminante considerado de interesse, devido às suas contaminante considerado de interesse, devido às suas características físicas e químicas, e às condições ambientais características físicas e químicas, e às condições ambientais existentes no local de risco, podem migrar desde as fontes de existentes no local de risco, podem migrar desde as fontes de emissão e poluir os compartimentos ambientais e, por último, o emissão e poluir os compartimentos ambientais e, por último, o homem.homem.
FATORES DETERMINANTESFATORES DETERMINANTES
1.1. Características dos contaminantesCaracterísticas dos contaminantes
2. Características ambientais que influem no transporte2. Características ambientais que influem no transporte
MECANISMOS DE TRANSPORTEMECANISMOS DE TRANSPORTE
CARACTERÍSTICAS DOS CONTAMINANTESCARACTERÍSTICAS DOS CONTAMINANTES
Solubilidade em água.Solubilidade em água. Compostos muito solúveis em água se adsorvem Compostos muito solúveis em água se adsorvem com baixa afinidade aos solos e, sendo rapidamente transportados desde com baixa afinidade aos solos e, sendo rapidamente transportados desde o solo contaminado até os corpos de água superficial e subterrânea. o solo contaminado até os corpos de água superficial e subterrânea.
Os compostos químicos muito solúveis em água tendem a ser menos Os compostos químicos muito solúveis em água tendem a ser menos voláteis e também facilmente biodegradáveis. Condições ambientais voláteis e também facilmente biodegradáveis. Condições ambientais como a temperatura e o pH, podem influir na solubilidade química.como a temperatura e o pH, podem influir na solubilidade química.
Pressão de vapor.Pressão de vapor. Agentes químicos com pressões de vapor baixas e Agentes químicos com pressões de vapor baixas e alta afinidade por solos ou água têm menores probabilidades de evaporar-alta afinidade por solos ou água têm menores probabilidades de evaporar-se e chegar ao ar.se e chegar ao ar.
Compostos com pressão de vapor < 10Compostos com pressão de vapor < 10-8-8 mm Hg estarão associados ao mm Hg estarão associados ao material particulado, enquanto que aqueles com pressão de vapor > 10material particulado, enquanto que aqueles com pressão de vapor > 10-4-4 mm Hg se encontrarão na fase vapor. Compostos com pressão de vapor mm Hg se encontrarão na fase vapor. Compostos com pressão de vapor entre estes dois valores poderão se apresentar nas duas fasesentre estes dois valores poderão se apresentar nas duas fases
MECANISMOS DE TRANSPORTEMECANISMOS DE TRANSPORTE
CARACTERÍSTICAS DOS CONTAMINANTESCARACTERÍSTICAS DOS CONTAMINANTES
Constante da Lei de Henry (H). Constante da Lei de Henry (H). Esta constante leva em conta o peso molecular, Esta constante leva em conta o peso molecular, a solubilidade e a pressão de vapor, e indica o grau de volatilidade de um a solubilidade e a pressão de vapor, e indica o grau de volatilidade de um composto químico em uma solução. composto químico em uma solução.
Quando o contaminante químico tem uma alta solubilidade na água com relação Quando o contaminante químico tem uma alta solubilidade na água com relação a sua pressão de vapor, o composto se dissolverá principalmente em água. a sua pressão de vapor, o composto se dissolverá principalmente em água.
Quando a pressão de vapor é relativamente alta com relação a sua solubilidade Quando a pressão de vapor é relativamente alta com relação a sua solubilidade em água, a constante da Lei de Henry também é alta e o químico se evaporará em água, a constante da Lei de Henry também é alta e o químico se evaporará preferencialmente ao ar. preferencialmente ao ar.
Coeficiente de Partição de Carbono Orgânico (KCoeficiente de Partição de Carbono Orgânico (Kococ) )
Os valores de KOs valores de Kococ vão de 1 a 10.000.000. Um K vão de 1 a 10.000.000. Um Kococ alto indica que o químico alto indica que o químico orgânico se fixa com firmeza à matéria orgânica do solo, indicando pouca orgânico se fixa com firmeza à matéria orgânica do solo, indicando pouca mobilidade às águas superficiais ou aos aqüíferos. mobilidade às águas superficiais ou aos aqüíferos.
Um valor baixo de KUm valor baixo de Kococ sugere a possibilidade de que o composto químico se sugere a possibilidade de que o composto químico se mova aos corpos de água. mova aos corpos de água.
MECANISMOS DE TRANSPORTEMECANISMOS DE TRANSPORTE
CARACTERÍSTICAS DOS CONTAMINANTESCARACTERÍSTICAS DOS CONTAMINANTES
Coeficiente de Partição Octanol/Água (KCoeficiente de Partição Octanol/Água (Kowow).).
Prediz o potencial do agente químico para acumular-se na gordura animal.Prediz o potencial do agente químico para acumular-se na gordura animal.
Os organismos tendem a acumular compostos com valores altos da constante KOs organismos tendem a acumular compostos com valores altos da constante K owow nas porções lipídicas de nas porções lipídicas de
seus tecidos. seus tecidos.
O valor de KO valor de Kow ow é usado para predizer a tendência de uma substância para distribuir-se entre o octanol ( um é usado para predizer a tendência de uma substância para distribuir-se entre o octanol ( um
representante das gorduras) e a água. representante das gorduras) e a água.
O valor de KO valor de Kowow está relacionado de maneira direta com a tendência a bioconcentrar-se na biota e está está relacionado de maneira direta com a tendência a bioconcentrar-se na biota e está
inversamente relacionado com a solubilidade em água.inversamente relacionado com a solubilidade em água.
Os agentes químicos com valores altos de KOs agentes químicos com valores altos de Kow ow tendem a acumular-se em solos, sedimentos e biota. Por tendem a acumular-se em solos, sedimentos e biota. Por
exemplo, compostos lipofílicos como dioxina, DDT e bifenilos policlorados (BCPs), são substâncias químicas exemplo, compostos lipofílicos como dioxina, DDT e bifenilos policlorados (BCPs), são substâncias químicas solúveis em matéria lipofílica; e se transferem aos humanos através da cadeia alimentícia.solúveis em matéria lipofílica; e se transferem aos humanos através da cadeia alimentícia.
Compostos químicos com baixos KCompostos químicos com baixos Kow ow tendem a distribuir-se na água e no ar. Exemplo são os compostos tendem a distribuir-se na água e no ar. Exemplo são os compostos
orgânicos voláteis, tais como o tricloroetileno e o tetracloetileno. orgânicos voláteis, tais como o tricloroetileno e o tetracloetileno.
Estes compostos se distribuem com amplitude no ar e a via de exposição através da cadeia alimentar é de Estes compostos se distribuem com amplitude no ar e a via de exposição através da cadeia alimentar é de menor importância que outras vias, tais como a inalação (ATSDR, 1992).menor importância que outras vias, tais como a inalação (ATSDR, 1992).
MECANISMOS DE TRANSPORTEMECANISMOS DE TRANSPORTE
CARACTERÍSTICAS DOS CONTAMINANTESCARACTERÍSTICAS DOS CONTAMINANTES
Fator de bioconcentração (FBC)Fator de bioconcentração (FBC) é uma relação da distribuição química entre é uma relação da distribuição química entre um meio biológico (como um organismo marinho) e um meio externo como a um meio biológico (como um organismo marinho) e um meio externo como a água. água.
O O FBCFBC é determinado dividindo a concentração de equilíbrio (mg/Kg) de um é determinado dividindo a concentração de equilíbrio (mg/Kg) de um composto químico em um organismo ou tecido pela concentração de um agente composto químico em um organismo ou tecido pela concentração de um agente químico no meio externo. Em geral, os compostos que têm um alto valor de químico no meio externo. Em geral, os compostos que têm um alto valor de Kow têm um alto FBC. Kow têm um alto FBC.
Velocidade de transformação e de degradação.Velocidade de transformação e de degradação. Expressão das mudanças Expressão das mudanças físicas, químicos e biológicos de um contaminante através do tempo. físicas, químicos e biológicos de um contaminante através do tempo.
A transformação química é influenciada pela hidrólise, a oxidação, a fotólise e a A transformação química é influenciada pela hidrólise, a oxidação, a fotólise e a degradação microbiana. degradação microbiana.
A biodegradação - a ruptura de compostos orgânicos - é um processo muito A biodegradação - a ruptura de compostos orgânicos - é um processo muito importante nos solos. A velocidade de biodegradação está relacionada do importante nos solos. A velocidade de biodegradação está relacionada do conteúdo de matéria orgânica do solo. conteúdo de matéria orgânica do solo.
Hombre. Ingreso
de agentes químicos
Alimentos
Medicamentos
(vía oral, ip, iv)
Exposición
ocupacional
(oral, dérmica, respiratoria)
AireAgua
Exposición
ocasional
(accidentes, uso de cosméticos)
EXPOSICIÓN HUMANA
Toxico
Importancia práctica del conocimiento
DosisToxicidad
Equipo de protecciónDescontaminación
EXPOSICIÓN HUMANA
Toxico
Humano
Fundamentos de Toxicología
DosisToxicidad
Toxicocinetica
Toxicodinámica
Dosis
Agentequímico
ExposiciónIngreso alorganismo
Toxocinética:Absorción
DistribuciónBiotranformación
Eliminación
Toxodinámica:Interacción del
agente químico-receptor,en el órgano blanco
Efecto
INGESTIÓN INHALACIÓN ENDOVENOSA INTRAPERITONEAL
TRACTOGASTROINTESTINAL
PULMÓN
HÍGADO
BILIS
HECES
SUBCUTÁNEA
INTRAMUSCULAR
DÉRMICA
LíQUIDOEXTRACELULAR
GRASA
RIÑÓN PULMÓN
VEJIGAURINARIA
ORINA
ALVÉOLO
AIREESPIRADO
ÓRGANOSSECRETORES
SECRECIONES
ÓRGANOS
TEJIDO HUESO
Vías de absorción, distribución y eliminación de agentes tóxicos en el organismo humano (ROZMAN y KLAASSEN, 1996)
Sangre y Linfa
Venaporta
FASES
ABSORCIÓN
METABOLISMO
DISTRIBUCIÓN
ELIMINACIÓN
FIJACIÓN
ABSORCIÓN
Ingreso de una sustancia a la circulación, atravesando las membranas biológicas. Para ello se deben penetrar las diferentes barreras: cutánea o dérmica, gastrointestinal,respiratoria (alveolar), vascular, etc.
Vias de abosrción
Agente Agente tóxicotóxico
Barrera Biológica
Sistema Sistema biológicobiológico
Cutáneo-mucosa
Gastrointestinal
Inhalatoria
Vascular
Hemato-encefálica
Placentária
IntravenosaIntravenosa
RespiratoriaRespiratoria
DérmicaDérmica
IntraperitonealIntraperitoneal
Sub-cutáneaSub-cutánea
IntramuscularIntramuscular
IntradérmicaIntradérmica
OralOral
Intensidad del Intensidad del Efecto Tóxico Efecto Tóxico
X X Rapidez de RespuestaRapidez de Respuesta
= superior a= superior a
TOXICOCINÉTICA
ABSORCIÓN
Toda absorción biológica requiereel paso a través de una membrana
FACTORES RELACIONADOS ALPROCESO DE ABSORCIÓN
Coeficiente de partición (CP)
Es la relación entre la concentración delagente en la fase lipídica y la fase acuosa
Determina el grado de liposolubilidad deun compuesto
Cp = ------------------------------------------------------
Concentración en disolvente orgánico(aceite de oliva, heptano o n-octanol)
Concentración en agua
FACTORES RELACIONADOS ALPROCESO DE ABSORCIÓN
Coeficiente de partición (CP)
Un CP alto indica gran liposolubilidad
Los compuestos liposolubles atraviesan rápidamente las membranas y viceversa.
Las moléculas con coeficiente de partición alrededor de 1 son mejor absorbibles por los sistemas biológicos
Elementos estructurales que aumentan laspropiedades lipofílicas (hidrofóbicas):
Extensión del grupo alquilo- CH3 < CH3- CH2- < ... < CH3 - (CH2) n
Presencia del grupo fenilaromático y naftiloligados a las cadenas alifáticas y aromáticas.
FACTORES RELACIONADOS ALPROCESO DE ABSORCIÓN (cont.)
BENCENO
Ejemplos de fórmulas químicas de compuestos liposolubles
1) ALTAMENTE LIPOFÍLICOS
TOLUENO
-CH3
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
n-OCTANO
Clorurode Bencilo
Nitrobenceno
Cl Cl C Cl
Cl
Tetracloruro de Carbono
CH2C1 NO2
2) MODERADAMENTE LIPOFÍLICOS
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH
Butanol
Isopropanol
CH3
CH3 C OH
H
OHNH2 COOH
CH3 - CH2 - CH2 - C = O
OH
Ac. Butírico
Anilina Fenol Ac. Benzoico
Ejemplos de fórmulas químicas de compuestos liposolubles
2. Grado de ionización
El grado de ionización depende del pKa delcompuesto y del pH del medio.
FACTORES RELACIONADOS ALPROCESO DE ABSORCIÓN (cont.)
pKa es el pH del medio al que el 50% de las moléculas están en la forma no ionizada y el 50% en la forma ionizada.
PH Ácidobenzoico
% noinoizado
Anilina % noionizado
1
2
3
4
5
6
7
99,9
99
90
50
10
1
0,1
0,1
1
10
50
90
99
COO
COOH
NH2
NH3+
Efecto del pH en la ionización del Ácido Benzoico (pKA = 4) y de la Anilina (pKA = 5)
3. Tamaño y forma de la molécula
La permeabilidad de la membrana parece ser inversamente proporcional al tamaño molecular
FACTORES RELACIONADOS ALPROCESO DE ABSORCIÓN (cont.)
> dificultad < dificultad
Moléculas esféricas > facilidad
MECANISMOS DE ABSORCIÓN
Difusión o transporte facilitado
Difusión simple o pasiva
Transporte Activo o Especial
Filtración a través de porosde la membrana
Endocitosis
Del contacto del agente químico con el tejido,pueden tener lugar cuatro hechos:
La epidermis actúa como barrera efectivay el agente químico no es capaz de dañarla
Reacción del agente químico con la superficie cutánea provocando irritación
1
2
El agente químico penetra, reacciona con proteínas del tejido y produce sensibilización y reacción alérgica
El agente químico se difunde en epidermis, glándulas sebáceas, sudoríparas, folículos pilosos e ingresa en la corriente sanguínea para una posterior acción sobre órganos y sistemas
Del contacto del agente químico con el tejido,pueden tener lugar cuatro hechos:
3
4
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ABSORCIÓN DÉRMICA
1. Estado de la piel (intacta o dañada)
2. Hidratación
3. Propiedades fisicoquímicas del compuesto:
Solubilidad
Peso molecular
Tamaño
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ABSORCIÓN DÉRMICA
4. Tiempo de contacto
5. Irrigación sanguínea
6. Afinidad de los químicos por los constituyentes tisulares.
Sustancias fácilmente absorbidas por la piel
Plaguicidas organoclorados
Tetraetilo de plomo
Compuestos aromáticos
Disolventes clorados
Fenol y sus derivados
VÍA INHALATORIA
Extensa área pulmonar, más o menos90 m2 y amplitud del área de los alveólos, entre 50-100 m2
Gran permeabilidad del epitelio alveolar
Riego sanguíneo muy rico por la alta vascularización
FACTORES QUE FAVORECENLA ABSORCIÓN PULMONAR:
Contacto constante del sistema respiratorio con el ambiente externo
El agente químico absorbido puede alcanzar centros vitales como el SNC yotros órganos sin pasar por el hígado, ya que van directamente al torrente circulatorio
FACTORES QUE FAVORECENLA ABSORCIÓN PULMONAR:
ABSORCIÓN PULMONAR
DEPÓSITO DE PARTÍCULAS:
Características físicas de las partículas(dimensión, forma, densidad y configuración) que determinan sucomportamiento aerodinámico
Factores anatómicos, fisiológicos y patológicos, del tracto respiratorio
Depende de:
ABSORCIÓN PULMONAR
DEPÓSITO DE PARTÍCULAS:
Depende de:
Características de la ventilación:
- volumen - flujo- velocidad del aire inspirado.
El depósito ocurre en tres regiones fundamentales:
Nasofaringe(5-30 m)
impacto inercial
Velocidad del aireCambio dedirección
Brusco
Menosbrusco
Pequeño
Tráquea
Bronquios
Bronquiolos(1-5 m)
Sedimentación
Alvéolos(<1 m)
Difusión
+ + + +
+ + +
+ +
+
0
DISTRIBUCIÓN
Fase posterior a la absorción en que la sustancia química es distribuida por la sangre a los distintos tejidos.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LADISTRIBUCIÓN
Propiedades fisicoquímicas de lasustancia (liposolubilidad, etc.)
Flujo de la sangre a los diversosórganos
Concentración relativa en sangre
FACTORES QUE INFLUYEN EN LADISTRIBUCIÓN
Tasa de penetración de la sustancia,a través de las membranas
Sitios de fijación disponibles (en el plasma y tejidos) y afinidad por los mismos
FIJACIÓN
Los xenobióticos se fijan reversiblemente con sustratos como albúmina, globulinas, mucopolisacáridos,nucleoproteínas y fosfolípidos.
FIJACIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS
Existe un equilibrio entre el tóxico en suforma libre y ligado.
La fracción libre es la activa
La fracción ligada a las proteínas secomporta como un depósito inerte.
EJEMPLOS DE FIJACIÓN EN SITIOS DE ELECCIÓN
Melanina de ojo Compuestos policíclicosaromáticos
Huesos y dientes Algunos metales y anionesorgánicos: ej. Plomo, fluoruros, estroncio y uranio.Tetraciclina
EJEMPLOS DE FIJACIÓN EN SITIOS DE ELECCIÓN
Barrera hematoencefálica
Organofosforados y organoclorados
Tetracloruro de carbono
Cloroformo
Monoxido de carbono
Tetraetilo de plomo
Organomercuriales
Mercurio
Arsénico
EJEMPLOS DE FIJACIÓN EN SITIOS DE ELECCIÓN
Placenta
DDT
Tricloroetileno
Plomo
Cadmio
Alcohol
Grasas
Insecticidas organoclorados
Bifenilos policlorados(BPC)
METABOLISMO
Transformación metabólica que convierte a una sustancia química exógena en un derivado (metabolito), en el organismo.
CONSECUENCIAS DE LA BIOTRANSFORMACIÓN
Favorecer la eliminación por formaciónde compuestos más polares
Reducir la toxicidad del agente químico (caso más frecuente)
Transformar el producto original en compuestos mas activos
Ejemplos representativos de productos químicos que son metabolizados a sustancias más tóxicas
Dimetilnitrosamida
Etilenglicol
Heptacloro
Metanol
2-naftilamina
Paratión
Piridina
Sulfanilamida
CONSECUENCIAS DE LA BIOTRANSFORMACIÓN
Metanol Ácido fórmico
Parathión Paraoxón
Anilina Fenilhidroxilamina
Se produce en:
BIOTRANSFORMACIÓN
Hígado
Otros: Riñón, tracto gastrointestinal, pulmón, placenta y en sangre
FASES DE LA BIOTRANSFORMACIÓN
Los xenobióticos se biotransforman en 2 fases:
Fase I, o presintética:
Comprende reacciones de oxidación,reducción e hidrólisis
Fase II, o sintética:
Comprende reacciones de conjugación.
ELIMINACIÓN
Excreción de la sustancia en su forma original o como metabolitos, por diferentes vías: orina, bilis, heces, aire expirado y en menor grado por la leche, sudor, saliva y las secreciones del TGI.
ELIMINACIÓN
VÍAS DE ELIMINACIÓN: A través de:
Orina
Bilis
Heces
Aire espirado Leche
Sudor
Saliva
Secreciones del TGI
TOXICOCINÉTICA DEL METILMERCURIO
PLACENTA
APARATOGASTROINTESTINAL
HECES
HÍGADO
SANGRE
SNC
FETO (SNC)
RIÑÓN
ORINA
ÓRGANOCRÍTICO
INDICADORBIOLÓGICO
PELO
Hg++ demeti-lación
~95%
MeHg
Hg++Hg++principalmente
Fuente: G. Corey ECO/1998
Fase de toxicodinámicaFase de toxicodinámica
Comprende los mecanismos de interacción Comprende los mecanismos de interacción
entre las moléculas de los toxicos y los entre las moléculas de los toxicos y los
sitios de acción, específicos o no, de los sitios de acción, específicos o no, de los
organos y consecuentemente el organos y consecuentemente el
desequilíbrio homeostáticodesequilíbrio homeostático
Todos los procesos profundos deacción tóxica pueden resumirse en dos grupos principales:
Afectación de la integridad de laestructura celular (Acción inespecífica)
Alteración de la función celular(Acción específica).
1
2
Destrucción celular total
Alteración de la membrana
Alteración de los órganos subcelulares
Afectación de la integridad de la estructura celular (Acción inespecífica)
Modificación de la actividadenzimática
Interacción con receptores endógenos
Reducción de complejos protectores
Alteración de la función celular (Acción específica)
Desacoplamiento de proteínas transportadoras
Trastornos de los procesos regulatorios de membrana
Modificaciones de la reproducción celular
Alteración de la función celular (Acción específica)
Para el tratamiento:
Cuando la inhibición enzimática esaltamente específica y gran parte delos efectos tóxicos se derivan de esetipo de lesión molecular, es posible tratar y revertir esas alteraciones,desapareciendo los efectos clínicos.
Ej. Intoxicación por organofosforados
Inhibición enzimática. Utilidad práctica de su conocimiento.
Toxicocinética es lo que el organismo le hace al tóxico
Toxicodinámica es lo que el tóxico le hace alorganismo
IMPORTANCIA PRÁCTICA DEL IMPORTANCIA PRÁCTICA DEL CONOCIMIENTO DE LA CONOCIMIENTO DE LA TOXICOCINÉTICA Y LA TOXICOCINÉTICA Y LA
TOXICODINÁMICATOXICODINÁMICA
Comprender las alteraciones que seproducen a nivel bioquímico.
Proponer un tratamiento adecuado en casos de intoxicación.
Aplicar pruebas diagnósticas.
Descontaminación de acuerdo a vía de entrada
EfectoEfecto
Cualquier desviación del Cualquier desviación del funcionamiento normal del funcionamiento normal del organismo que ha sido organismo que ha sido producida por la exposición producida por la exposición
a substancias tóxicasa substancias tóxicas
IntoxicaciónIntoxicación
Processo patológico causado por sustancias Processo patológico causado por sustancias químicas y caracterizado por desequilibrio químicas y caracterizado por desequilibrio fisiológico secundario a modificaciones fisiológico secundario a modificaciones bioquímicas en el organismo.bioquímicas en el organismo.
Proceso evidenciado por signos y síntomas o Proceso evidenciado por signos y síntomas o mediante exámenes de laboratoriomediante exámenes de laboratorio
CLASIFICACIÒN DE LAS CLASIFICACIÒN DE LAS INTOXICACIONESINTOXICACIONES
INTOXICACIÒN AGUDA (a corto plazo): consiste en la aparición de un cuadro clínico patológico después de exposición única o repetida en un período no superior a 24 horas
INTOXICACIÒN SUB-AGUDA: exposiciones frecuentes o repetidas, en un período de varios días o semanas antes de la aparición de los síntomas
INTOXICACIÒN CRÓNICA (a largo plazo): exposiciones frecuentes o repetidas (generalmente a bajas dosis), durante un largo período de tiempo.
Duración de la exposición
CLASSIFICACIÒN DE LAS CLASSIFICACIÒN DE LAS INTOXICACIONESINTOXICACIONES
Intensidad de los efectosIntensidad de los efectos
LEVELEVE
MODERADAMODERADA
GRAVEGRAVE
CLASSIFICACIÒN DE LAS CLASSIFICACIÒN DE LAS INTOXICACIONESINTOXICACIONES
LOCAL:LOCAL: el efecto ocurre en el local del primer el efecto ocurre en el local del primer contacto del agente tóxico con el contacto del agente tóxico con el organismos (ácidos, álcalis, vapores organismos (ácidos, álcalis, vapores irritantes)irritantes)
SISTÉMICA:SISTÉMICA: el efecto ocurre distante al local el efecto ocurre distante al local de penetración del tóxico (efecto de penetración del tóxico (efecto nefrotóxico del cádmio)nefrotóxico del cádmio)
CLASSIFICACIÒN DE LAS CLASSIFICACIÒN DE LAS INTOXICACIONESINTOXICACIONES
Intoxicación crónicaIntoxicación crónica
Se caracteriza por exposiciones repetidas Se caracteriza por exposiciones repetidas durante largos períodos de tiempo.durante largos períodos de tiempo.
Los efectos se manifiestan porque:Los efectos se manifiestan porque:– el agente tóxico se acumula en el organismo, es decir el agente tóxico se acumula en el organismo, es decir
que la cantidad absorbida es mayor que la eliminada, que la cantidad absorbida es mayor que la eliminada, oo
– los efectos producidos por las exposiciones repetidas los efectos producidos por las exposiciones repetidas se suman sin acumulación del agente tóxicose suman sin acumulación del agente tóxico
Intoxicación subagudaIntoxicación subaguda
Se carateriza por exposiciones frecuentes Se carateriza por exposiciones frecuentes o repetidas, durante un período de varios o repetidas, durante un período de varios días o semanas, al cabo del cual días o semanas, al cabo del cual aparecen los efectosaparecen los efectos
Intoxicación agudaIntoxicación aguda
Se caracteriza por exposiciones de corta Se caracteriza por exposiciones de corta duración, absorción rápida del agente duración, absorción rápida del agente químico, una dosis única o varias dosis, químico, una dosis única o varias dosis, en un período no mayor de 24 horas.en un período no mayor de 24 horas.
Los efectos aparecen en general Los efectos aparecen en general rápidamente, y la muerte o la cura son el rápidamente, y la muerte o la cura son el resultado inmediato.resultado inmediato.
Efectos nocivosEfectos nocivos
Sistema nerviosoSistema nervioso– falta de oxígeno en el cerebro (CO)falta de oxígeno en el cerebro (CO)– pérdida de mielina (hexaclorobenceno)pérdida de mielina (hexaclorobenceno)– efectos en neuronas periféricas (Hg)efectos en neuronas periféricas (Hg)
Sistema reproductivoSistema reproductivo– reducción de producción de esperma (DBCP)reducción de producción de esperma (DBCP)– reducción de la fertilidadreducción de la fertilidad– toxicidad reproductivatoxicidad reproductiva
Efectos nocivosEfectos nocivos
Sistema respiratorioSistema respiratorio– daño en las células del tracto respiratoriodaño en las células del tracto respiratorio– enfisemaenfisema– irritaciónirritación– constricción de los bronquiosconstricción de los bronquios– disneadisnea– alergiaalergia
Efectos nocivosEfectos nocivos
Tracto gastrointestinal Tracto gastrointestinal – alteración de las membranas celulares alteración de las membranas celulares
(NaOH)(NaOH)
PielPiel– enrojecimientoenrojecimiento– hinchazónhinchazón– picazónpicazón– alergiaalergia
Efectos nocivosEfectos nocivos
HígadoHígado– acumulación excesiva de lípidosacumulación excesiva de lípidos– necrosisnecrosis– colestasiscolestasis
RiñónRiñón– efectos sobre el túbulo renal (Hg, Cd, Cr)efectos sobre el túbulo renal (Hg, Cd, Cr)– muerte de las célulasmuerte de las células– alteración de la función renalalteración de la función renal
Efectos nocivosEfectos nocivos
TeratogénicoTeratogénico– efectos en la descendencia que no se efectos en la descendencia que no se
heredan (talidomida)heredan (talidomida)
CarcinogénicoCarcinogénico– tumor maligno, cáncertumor maligno, cáncer
TRATAMIENTOTRATAMIENTO
¿?
Respuesta
Factores que modifican la toxicidad
Importancia del conocimiento de los factores que modifican la intoxicación
Los episodios de intoxicaciones no siempre siguen la vía tradicional descrita en los libros de texto.
Los pacientes pueden a menudo presentar comportamientos totalmente inesperados
Importancia del conocimiento de los factores que modifican la intoxicación
Los signos y síntomas que a menudo se dicen son patognomónicos para un episodio tóxico particularpueden o no ser evidentes para cada caso de intoxicación
Factores que modifican el riesgode los agentes químicos
Factores propios del agente químico
Propiedades fisicoquímicas
Solubilidad
Presión de vapor
Constante de ionización
Estabilidad
Factores propios del agente químico
Vías de administración, velocidad de ésta y vehículo utilizado
Dosis y/o Concentración
Composición del agente químico
Es un fallo básico ver el tóxico responsable como una sustancia “pura”. Este criterio es raramente observado en el “mundo real” de las intoxicaciones.
Factores propios del medio ambiente
Temperatura ambiental
Humedad
Hora del día
Administración simultánea de otros agentes químicos
Factores propios del individuo
Absorción, distribución, metabolismo, eliminación
Reactividad de los receptores
Factores genéticos
Factores propios del individuo
Estado nutricionalEstado de saludSexoEdad Personalidad
Objetivos del toxicólogoObjetivos del toxicólogo
Identificar el riesgoIdentificar el riesgo
Establecer medidas de seguridadEstablecer medidas de seguridad
L. Goldberg afirmóL. Goldberg afirmó::
“ “Algo en lo que se debe trabajar con dedicación Algo en lo que se debe trabajar con dedicación para eliminar los hechos que alimentan la para eliminar los hechos que alimentan la quimiofobia, es tener la seguridad de que las quimiofobia, es tener la seguridad de que las sustancias químicas seansustancias químicas sean– producidas en condiciones seguras,producidas en condiciones seguras,– manipuladas en condiciones seguras,manipuladas en condiciones seguras,– transportadas en condiciones seguras ytransportadas en condiciones seguras y– desechadas en condiciones seguras.” desechadas en condiciones seguras.”
(Chemviews.Chemecology, julio 1980(Chemviews.Chemecology, julio 1980))
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