检测全氟与多氟烷基碳化物

2015年，纽约州境内小镇 Hoosick Falls 爆出氟烷基碳化物污水事件。检测这类化合物向来相当困难，科学家最近利用放射同位素氟标定分子，成功侦测氟烷基碳化物在生物体内的分布。

PFAS (全氟与多氟烷基碳化物， perfluorinated and polyfluorinated alkyl substances) 是指在一个烷类有机物上，以氟取代多数或甚至全部的氢，常用于抗着色、防污涂层，防火材料以及防沾黏的厨具，它们虽然具有稳定的性质，但对人体有害。接触过多会导致肾脏病变、睾丸癌、胆固醇上升、生育力下降及甲状腺疾病等等。而对于幼童更是会对成长发展及学习能力产生负面影响。
近年来在美国也发生多起PFAS污染事件，2015年底，美国纽约州境内小镇 Hoosick Falls 的供水系统被验出含量超过标准 PFOA (Perfluorooctanoic acid)，PFOA 是不沾锅涂料铁氟龙的原料，为了保护当地居民健康，政府要求当地居民避免饮用自来水或用于烹煮食物，并在超市提供免费瓶装水，直到2016年三月底污水危机才解除。
不只供水系统受到污染，美国圣母大学 (University of Notre Dame) 近来研究甚至发现，在速食的包装纸中也含有这类物质。在取样的 400 个样本当中，56% 点心与面包包装纸、38% 汉堡或三明治包装纸中都被测出 PFAS。这告诉我们，PFAS 可不是远在天边的神秘化学污染源，而是出现在日常生活之中。
但是，传统的实验方法只能在有含氟物质的待侧物中测出氟的总浓度，无法个别追踪不同的含氟化合物。因此，科学家虽然知道 PFAS 的危害，但缺乏追踪单一化合物的方法，使得生物实验的进行，或验证化学技术能否将特定化合物分离都相当困难。
美国阿拉巴马大学伯明翰分校(The University of Alabama at Birmingham，UAB )，Suzanne Lapi 教授实验室最近成功将 PFAS 上的氟用含有放射性的氟-18 取代，氟-18 与用于鉴定年分的碳-14 类似，具有放射性，标定特定化合物后便可以追踪位置跟判定该化物在生物体内停留的时间。虽然氟-18 的半衰期只有 110 分钟，不像碳 14 那么长，但也够用了(碳 14 半衰期为 5730 年)。研究团队根据其辐射性，使用正子断层扫描(positron emission tomography)追踪 PFAS 在老鼠体内的位置，了解PFAS会在哪些器官累积。他们针对三种 PFAS 进行研究： [18F]PFOA (C8)、[18F]PFHxA (C6)及[18F]PFBA (C4)。(下图为这三种化合物的结构)。
结果发现：[18F]PFOA 在肝脏、股骨及肺部浓度最高;[18F]PFHxA 多累积于在肝脏、股骨;PFBA (C4) 则是胃部。这项研究结果发表于 Environmental Science & Technology Letters 期刊上。阿拉巴马大学伯明翰分校也在 Youtube 上简单的介绍了这项研究及其应用。

PFOA、PFHxA及PFBA的结构式
PFAS 有上百种化合物，而 Lapi 教授只做了三种， Lapi 教授也表示未来他们不可能对每个化合物逐一研究，而是对进行分类，研究每一类化合物在生物体类的分布情形。
这项技术让科学家可以进行活体生物实验，省时且简单。以往的实验若是要检测某器官内 PFAS 的浓度，必须将器官取出，进行特殊处里才能检测浓度，但器官取出就不是活体实验，无法动态的了解化合物跟生物体的交互作用。
除了了解 PFAS 对生物体的影响，如何从源头清除环境中 PFAS 的污染更为重要。Lapi 教授表示：“我们想了解，如果现在有受 PFAS 污染的水，我们要如何发展将 PFAS 从水中去除的技术。或许我们可以拿一桶水，加入被氟-18标定的化合物，再让这桶水测试不同的去污技术或过滤，再侦测经过处理的水含有化合物浓度。”
Lapi 教授也说：“以往我们对放射性同位素的印象大多为氚或碳14，但现在我们有其他半衰期较短的放射性同位素可以使用，他们将会是研究环境问题的一大利器。”