Phthalates are chemical compounds used as plasticizers to increase flexibility and elasticity of rigid polymers and as non-plasticizers as solvents and additives in cosmetics and personal care products. These compounds have low water solubility and since they are not covalently bound to the polymer they are easily released into the environment and absorbed by the human body. Afterwards, phthalates are rapidly metabolized into their respective monoesters being already detected in different biological samples, including blood, urine, saliva, amniotic fluid, umbilical cord blood and breast milk. In addition, phthalates can disrupt the endocrine system by binding to molecular targets and interfering with hormonal homeostasis, thus being classified as endocrine-disrupting compounds (EDCs). Due to these properties and their adverse effects, phthalates were classified as priority environmental pollutants by the United States Environmental Protection Agency (US EPA). Alongside this increase in exposure to phthalates, the incidence of cardiovascular diseases (CVD) has also increased over the years, with the occurrence of hypertensive disorders in pregnancy (HDP) being one of the main causes of maternal and foetal morbidity and mortality. There are several risk factors that influence the development of HDP, including exposure to EDCs, but the mechanisms involved are not yet known. Several studies have also suggested an association with phthalates, in rats they seem to promote changes in the vascular function, to affect the expression of proteins involved in cardiac function, to contribute to increased blood pressure, changes in lipid metabolism, and atherosclerosis. Thus, the aim of this thesis was to investigate how phthalates’ exposure affects the cardiovascular health, focusing on HDP. For that, studies were carried out on rat aorta and the human umbilical artery to evaluate the effects of di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) and diethyl phthalate (DEP) in the vascular function. In the first study, rat aorta devoid of endothelium was contracted with noradrenaline and potassium chloride (KCl) and then subjected to different concentrations of DEHP (0.001-100 μM) to assess the vascular reactivity. Besides, since Ca2+ levels are the main determinant of contraction and relaxation, DEHP effects on Ca2+ currents were also analysed using the A7r5 cells. The data obtained showed that DEHP caused a concentration-dependent vasorelaxation after contraction with KCl, and, at the highest concentrations, it inhibited both the basal and the BAY K8644-stimulated calcium currents. These results suggest that DEHP induces vasorelaxation of the rat aorta by inhibiting the L-type Ca2+ channels (LTCC). Then, the genomic and non-genomic effects of DEP on the rat aorta were analysed. Using the organ bath technique, DEP (0.001-1000 μM) was analysed after contraction of the arteries with noradrenaline and KCl. Similarly, to understand the possible mechanisms involved, the effects of DEP were analysed on the relaxing effect of nifedipine (NIF - specific calcium channel blocker) and sodium nitroprusside (SNP - soluble guanylate cyclase activator). Besides, through electrophysiology studies the non-genomic (occurring within a few minutes) and genomic (occurring after 24h of exposure) effects of DEP on the Ca2+ currents of the A7r5 cells were investigated. These showed that both the rapid and 24h effects of DEP exposure led to a decrease in LTCC currents, being in agreement with the vasorelaxation obtained through the organ bath experiments. For the first time, the vascular electrophysiological properties of an EDC were analysed after long-term exposure, concluding that DEP promotes an inhibition of the calcium current in the rat aorta, which may be responsible for electrical disturbances such as arrhythmias. To evaluate the effect of phthalates on maternal health, the last experimental work of this thesis analysed the contribution of DEP (0.001-1000 μM) in the development of gestational hypertension. Therefore, human umbilical arteries (HUA) were collected from normotensive and hypertensive pregnant women. To assess the non-genomic vascular effects, the HUA were pre-contracted with serotonin, histamine and KCl and then subjected to DEP, resulting in a vasorelaxation by interfering with Ca2+ channels and serotonin and histamine receptors. On the other hand, to assess the genomic effects, the arteries were incubated with DEP for 24h, and then the effects of NIF and SNP were analysed. The results showed that DEP seemed to act through the NO/sGC/cGMP/PKG signalling pathway, and to interfere with LTCC. In addition, primary culture of HUA smooth muscle cells was also performed for cell viability essays, showing that DEP has no toxic effect on these cells. Overall, this experimental work showed that DEP affects the HUA vascular resistance through disturbances in hormone and calcium homeostasis, suggesting that the development of hypertension in pregnancy may be a consequence of exposure to phthalates. In general, the results obtained show that phthalates modify the vascular homeostasis in both animals and humans, promoting vasorelaxation mainly through the inhibition of Ca2+ channels. This is the first time that an experimental study has been able to establish the link between exposure to DEP and gestational hypertension. We are beginning to unravel the mechanistic pathways involved in the vascular effects of phthalates that explain the pathological functional alterations of hypertension in pregnancy. However, more experimental studies are needed to understand how different classes and mixtures of phthalates affect the cardiovascular health during pregnancy and in future generations.

Being an essential component in the plastics industry, phthalates are ubiquitous in the environment and in everyday life. They are considered environmental contaminants that have been classified as endocrine-disrupting compounds. Despite di-2-ethylhexyl phthalate (DEHP) being the most common plasticizer and the most studied to date, there are many others that, in addition to being widely used in the plastic, are also applied in the medical and pharmaceutical industries and cosmetics. Due to their wide use, phthalates are easily absorbed by the human body where they can disrupt the endocrine system by binding to molecular targets and interfering with hormonal homeostasis. Thus, phthalates exposure has been implicated in the development of several diseases in different age groups. Collecting information from the most recent available literature, this review aims to relate human phthalates’ exposure with the development of cardiovascular diseases throughout all ages. Overall, most of the studies presented demonstrated an association between phthalates and several cardiovascular diseases, either from prenatal or postnatal exposure, affecting foetuses, infants, children, young and older adults. However, the mechanisms underlying these effects remain poorly explored. Thus, considering the cardiovascular diseases incidence worldwide and the constant human exposure to phthalates, this topic should be extensively studied to understand the mechanisms involved.

This study comprises the development of enzyme-linked immunosorbent assays (ELISAs) for the quantification of 17β-estradiol (E2) and 17α-ethinylestradiol (EE2) in complex aqueous matrices without any sample clean-up procedures. Salinity and dissolved organic matter were selected as potential interfering agents in the analysis of E2 and EE2. The optimization was performed in order to (i) overcome matrix effects, and to (ii) increase sensitivity. The addition of a sample buffer containing bovine serum albumin (BSA) prior to the sample was found to decrease the influence of matrix effects. Moreover, adjustments of this buffer's pH together with the optimization of tracer (T) dilution and incubation time were undertaken in order to lower the quantification range. The optimized methods allowed the quantification of E2 and EE2 in the ranges 0.03-200μgL-1and 0.02-10μgL-1, respectively. The assays were applied to real aqueous samples. It was possible to do a first approach to the levels of E2 in Portuguese surface and waste waters; however, it was not feasible to detect EE2 in the samples tested.

O crescente consumo de produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais tem aumentado consideravelmente a concentração de compostos desreguladores endócrinos (EDC) nos corpos aquáticos. A presença destes contaminantes e seus metabólitos, mesmo em baixas concentrações, pode causar vários efeitos adversos à sáude, incluindo toxicidade aguda e crônica, resistência a antibióticos e efeitos perturbadores do sistema endócrino. Entre os EDC, os hormônios estrona (E1), 17β-estradiol (E2) e 17α-etinilestradiol (EE2) são diariamente excretados. Considerando que os tratamentos convencionais encontrados nas estações de tratamento não foram projetados para remover completamente os EDC, esses têm sido encontrados até mesmo em águas destinadas ao consumo humano. Muitas técnicas têm sido estudadas para remoção dos EDC, entre essas, o processo de adsorção vêm se destacando pelo baixo custo, simplicidade e facilidade de operação. Dentro deste contexto, o presente estudo teve como objetivo a obtenção de uma microfibra de PBAT e aplicação na adsorção dos hormônios E1, E2 e EE2 em solução aquosa. O material adsorvente foi obtido a partir da técnica de eletrofiação, utilizando o polímero biodegradável poli (butilenoadipatoco-tereftalato) (PBAT). A microfibra de PBAT foi caracterizada por diversas técnicas, e os resultados de caracterização mostram a obtenção de microfibras aleatórias e interconectadas, área de superfície entre 2 a 4(m)2 (g)-1, caráter hidrofílico e estabilidade térmica. De acordo com os resultados de adsorção dos hormônios E1, E2 e EE2 em água ultrapura e superficial, os modelos cinéticos de segunda ordem e de ordem geral se ajustaram melhor aos resultados experimentais. Os estudos de equilíbrio de adsorção demonstraram uma adsorção em monocamada característica do modelo de Langmuir. A microfibra de PBAT possui uma alta capacidade de remoção dos hormônios E1, E2 e EE2, com valores de remoção entre 83 a 98%, próximo ao encontrado para o carvão ativado (98%). As microfibras de PBAT apresentam-se como material adsorvente biodegradável com potencial aplicação no tratamento de águas e efluentes.

Devido à escassez de recursos hídricos, efluentes de plantas de tratamento de águas residuárias têm sido reutilizadas ou recicladas em todo o mundo. Em algumas regiões áridas e em particular em regiões semi-áridas, o reuso de água tem sido reconhecido como um valioso recurso. Entretanto, dependendo da natureza do uso, surgem preocupações sobre potenciais riscos associados à presença de patógenos e contaminantes e a saúde humana. Uma grande variedade de contaminantes orgânicos pode estar presente nos esgotos domésticos e ser recirculado pelo ambiente. Alguns desses compostos apresentam o potencial de desregular as funções normais do sistema endócrino dos organismos e assim, causar efeitos adversos sobre a saúde humana. Entre esses compostos, incluem-se os hormônios estrógenos naturais e sintéticos. Nesse trabalho, desenvolvido na Estação Experimental de Tratamento de Águas Residuárias Urbanas do IPH/UFRGS, localizada nas dependências da ETE São João – Navegantes / DMAE / Porto Alegre / RS, foi investigada a ocorrência de hormônios naturais e sintéticos em grãos de milho cultivados por processo de irrigação por sulcos com efluentes domésticos tratados. O método analítico utilizado para quantificação dos hormônios de interesse foi a cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC). Os resultados obtidos confirmam a presença de hormônios naturais e sintéticos no esgoto bruto e nos efluentes tratados, mas em concentrações extremamente baixas e não indicam processo de transferência ou acúmulo desses contaminantes para os grãos de milho.

Fármacos e desreguladores endócrinos são encontrados em águas naturais brasileiras, incluindo alguns mananciais de abastecimento, também em função da baixa cobertura de coleta e tratamento de esgotos no Brasil. Nesse cenário, o presente trabalho intentou avaliar a remoção de três fármacos - sulfametoxazol (SMX), diclofenaco (DCF) e 17β-estradiol (E2) - em água destilada por meio da oxidação com cloro (hipoclorito de sódio), variando-se a dose de cloro e o tempo de contato em ensaios de batelada. As soluções cloradas foram analisadas, ainda, por cromatografia acoplada à espectrometria de massas para identificação de eventuais subprodutos de oxidação. Para tempo de contato de 10 min e dose de cloro de 1,5 mg.L-1, foi observada remoção média de 61% para DCF, 36% para E2 e 33% para SMX. Apenas para o DCF verificou-se diferença estatisticamente significativa (α=0,05) para dose de cloro de 3,0 mg.L-1. A oxidação seguiu modelo cinético de pseudossegunda ordem, com valores de k2 de 0,0168 L.µg.min-1 para SMX (para ambas doses testadas), de 0,0133 e 0,0798 L.µg.min-1 para DCF, e de 0,0326 e 0,0289 L.µg.min-1 para E2, para doses de cloro de 1,5 e 3,0 mg.L-1, respectivamente. Por fim, verificou-se que o aumento do tempo de contato favoreceu a oxidação dos fármacos, ainda que com a perspectiva de formação de subprodutos para SMX e E2.

Este trabalho descreve a metodologia de suspect screening pós-data aplicada para a detecção de ftalatos em água do Lago Guaíba. Foi elaborada uma biblioteca de ftalatos de interesse, ou seja, "compostos suspeitos", a partir de trabalhos da literatura utilizando as plataformas Google Scholar, Elsevier e Periódicos CAPES, como banco de dados, que contivessem palavras-chaves como "ftalatos", "saúde", "plastificantes", análise", "água", "toxicidade", "exposição", "contaminantes" e "detecção" e o limitou-se o período de publicação dos trabalhos ao ano 2000 até o ano atual, 2022. Realizou-se o processo de screening de amostras coletadas e processadas nos meses de maio, junho, julho e agosto de 2019 e 2020, utilizando o software Bruker Compass Data Analysis 4.2®. Da lista original de 18 ftalatos de interesse que seriam analisados durante o processo de screening, confirmou-se a presença de pelo menos 10 deles, e desses 10 ftalatos identificados 5 são conhecidos como compostos desreguladores endócrinos. Avaliou-se também a distribuição espacial dos ftalatos identificados, e foi possível observar uma correlação entre as amostras com maior ocorrência desses compostos e as regiões nas quais elas se encontram. Considerando os problemas de saúde associado a exposição elevada de ftalatos e a ausência de legislações mais rigorosas para limitar a contaminação de águas superficiais e água potável por esses compostos, esse tipo de trabalho torna-se de suma importância para o monitoramento da presença deles.

Microplásticos de poliamida são considerados contaminantes emergentes onipresentes e são capazes de interagir com diversos compostos orgânicos, como o hormônio 17β-estradiol (E2). Individualmente, esses contaminantes são capazes de causar diversos danos a organismos aquáticos, como danos hepáticos, cerebrais e hormonais. A interação entre eles em corpos aquáticos, microplásticos e hormônios, tem potencial de intensificar ainda mais esses efeitos adversos. Além disso, em ecossistemas contendo matéria orgânica dissolvida (DOM), a qual também possiu capacidade de interação com hôrmonios, pode haver a competição nos processos de interação com os microplásticos. Nesse contexto, é crucial compreender mecanismos e possíveis influentes nesse processo, como a presença de ácido fúlvico (AF), um dos principais constituintes da DOM. Portanto, o objetivo desse estudo foi avaliar os processos de interação entre os microplásticos de poliamida e E2 na presença de AF. Para melhor compreender os processos de interação com o E2, foram utilizados microplásticos pristinos e fotodegradados. Os resultados encontrados sugeriram que o E2 possui elevada eficiência de interação com os microplásticos tanto na presença quanto na ausência de AF. Porém, quando o AF estava presente, a eficiência de interação atingiu valores de até 99,66% e 95,89% para os microplásticos pristinos e degradados, respectivamente, o que representa um aumento de cerca de 10% e 15% comparado com a interação na ausência de AF. Isso pode ser justificado pela atuação do AF como ponte entre o E2 e os microplásticos, facilitando sua interação através de possíveis complexações com hormônio e encobrimento da superfície do microplástico, alterando sua afinidade com outros compostos. Além disso, foi observada uma menor eficiência de interação nos microplásticos degradados, que pode ser devido ao enfraquecimento das ligações hidrofóbicas com o E2, causada pela fotodegradação. Isso é condizente com os resultados de ângulo de contato e FTIR-ATR, que mostraram uma diminuição de hidrofobicidade devido à introdução de grupos polares nas superfícies dos microplásticos. Essa redução das propriedades hidrofóbicas possivelmente proporcionou maior interação com o AF, que é mais hidrofílico e conseguiria atuar como ponte mais efetivamente, o que explicaria maior aumento nos experimentos com adição de AF. Além das interações hidrofóbicas, é possível que interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio possam ter desenvolvido papéis importantes no que tange a interação entre microplásticos, E2 e AF. Os resultados obtidos com a realização desse trabalho mostraram que os microplásticos de poliamida podem atuar como carreadores de E2 em ambientes aquáticos, principalmente na presença de AF, e que a eficiência de interação é impactada pelo nível de degradação das partículas.