PJ-MS-271-LE Método para la detección de disruptores hormonales (Bisfenol A) en agua embotellada utilizando cloruro férrico en aplicadores de algodón y madera.

Resultado del crecimiento de la industria y el cambio en las necesidades del ser humano, se han creado sustancias químicas que se encuentran persistentemente en el medio ambiente y son capaces de hacerse pasar por ciertas hormonas en el organismo, ocasionando daños importantes a la salud, a estas sustancias las conocemos como disruptores hormonales. El problema es que la mayoría de la población desconoce de su existencia. En este proyecto se genera un método de detección de Bisfenol A, un disruptor encontrado comúnmente en las botellas de agua de consumo humano y que tiene diversos efectos adversos en el organismo.

Se han identificado un gran número de sustancias químicas que se comportan como disruptores hormonales y a las que los seres humanos pueden estar expuestos a través de diferentes vías, como son las actividades profesionales, el consumo dietético y la exposición ambiental (agua, suelo y aire). (1)

En la actualidad se cree que estos compuestos serían los responsables en alteraciones de la reproducción humana y como precursores de algunos tipos de cáncer tanto en hombres como en mujeres.  (2)

El problema es que la mayor parte de la población desconoce la existencia de estas sustancias y los efectos en su salud, por tal razón no existe un dispositivo que ayude a detectar la presencia de estas sustancias en los productos de uso cotidiano para el ser humano, como el agua.

Los Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPs) son sustancias químicas que persisten en el ambiente, se bioacumulan en la cadena alimentaria y tienen potencial para transportarse a larga distancia, pudiendo llegar a regiones en las que no se han producido o utilizado, además de tener un listado de efectos adversos importantes. Este grupo de contaminantes prioritarios está compuesto de pesticidas, productos químicos utilizados en procesos industriales y otras sustancias generadas de forma no intencionada.

Persistencia: Los COPs, permanecen mucho tiempo en el ambiente, incluso décadas, a causa de su resistencia a la degradación o descomposición causada por los procesos bioquímicos y biofísicos normales. (3)

Bioacumulación y bioamplificaciòn: cuando son liberados al medio ambiente, los COPs se pueden disolver en los tejidos grasos de los organismos vivos e ir concentrándose a través de un proceso que se denomina bioacumulación. Dicha concentración se bioamplifica, es decir, se incrementa en centenares o incluso en millones de veces, en la medida en que los organismos que contienen COP son consumidos por sus depredadores. Este hecho conlleva que dichos contaminantes se encuentren en diferentes estadios de las cadenas alimentarias, y que los organismos que se sitúan encima de la cadena trófica sean los que presentan una mayor concentración de COPs. (3)

Potencial de transporte a gran distancia en el medio ambiente: esta característica se desprende a partir de varios estudios en los que se han encontrado rastros de COPs en lugares remotos (regiones polares) donde nunca ha existido un uso o exposición a los mismos en cantidades significativas. La combinación de la persistencia de los COPs con su volatilidad parcial permite que tengan gran movilidad ambiental. (3)

Efectos adversos: Una parte muy importante de los COPs se sintetizaron para ser utilizados como plaguicidas, atendiendo precisamente a las características de persistencia y toxicidad de estos compuestos. Han generado severos problemas sobre los ecosistemas y con efectos inmediatos y/o crónicos sobre la salud.

Los Disruptores Hormonales o endócrinos son COPs que son capaces de mimetizar el funcionamiento de las hormonas y de esta forma, alterar el equilibrio hormonal, interfiriendo con la síntesis, secreción, transporte, unión o eliminación de hormonas naturales presentes en el organismo que son responsables del mantenimiento de la homeostasis, la reproducción, el desarrollo y/o el comportamiento.

Hasta ahora se han descrito más de 10 grupos de sustancias sintéticas, pertenecientes a diferentes familias químicas, que se comportan en modelos animales como los estrógenos naturales. Entre ellos están: (10)

• Algunos bifenilos policlorados o PCBs, usados hasta hace poco en los transformadores eléctricos, como aceites refrigerantes o en la formulación de pesticidas.
• El grupo de los alquilfenoles, (nonifenol) utilizados en los detergentes industriales en forma de polietoxilatos, como espermicida, como aditivo en la fabricación del plástico, como agentes de secado o como humectantes en la formulación de pesticidas.
• Algunos ftalatos, (n-butilftalato, benzibutilftalato) usados en la industria del envasado de alimentos, tratamientos de suelos, antioxidantes alimentarios, y como aditivos en el plástico proporcionándole elasticidad, en productos tales como bolsas de transfusión de sangre, mamilas y mordedores infantiles.
• Bisfenol A y compuestos relacionados, empleados en la fabricación del plástico policarbonato (envases alimentarios y biberones), en resinas epoxi (en el interior de latas de conserva), selladores dentales y en la composición de pegamentos de uso habitual, entre otros.
• Compuestos organoclorados (DDT y sus metabolitos, dieldrín, clordecona, toxafeno, endosulfán, o metoxicloro). Los cuatro primeros son plaguicidas ya prohibidos en la mayor parte de los países desarrollados; el endosulfán es un pesticida todavía en uso.

Los disruptores endocrinos actúan uniéndose a cualquier tipo de receptores, bien sean nucleares, de membrana, receptores para neurotransmisores e incluso receptores huérfanos. (11)

También actúan sobre rutas metabólicas de los esteroides en el sistema reproductor. Algunos actúan simulando las hormonas esteroideas nativas e interactúan con los receptores como agonistas o antagonistas. (11)

Pueden actuar modificando la síntesis y catabolismo de las hormonas naturales, elevando o disminuyendo sus concentraciones. (11)

El Bisfenol A (BPA) [4,4’-dihidroxi-2,2-difenilpropano] es un compuesto químico comúnmente utilizado en la industria. Sus niveles de producción mundial alcanzan cifras elevadas y en 2006 se registró una producción de 3’8 millones de toneladas. (13)

Se obtiene por la condensación de dos moléculas fenol con una molécula de acetona en presencia de ácido clorhídrico. Fue sintetizado por primera vez en 1891 por el químico ruso Aleksandr Dianin, pero hasta principios de 1930 no se conocieron sus propiedades y actividad estrogénica. (13)

Se emplea como elemento y/o componente destinado a la fabricación de plásticos y resinas epoxi, es la sustancia responsable de poder hacer moldeable el plástico. Los plásticos y resinas producidas con BPA se usan para la producción de recipientes con distintas aplicaciones, como puede ser; el envase de alimentos y bebidas, vajillas, papel térmico y dispositivos utilizados en el campo de la medicina, etc.

El problema no es la presencia de BPA en determinados plásticos, sino que cuando dichos plásticos se encuentran en contacto con los alimentos, parte del BPA puede pasar a los mismos, ser ingerido entonces por el ser humano o los animales y pasar al medio ambiente. Es lo que se denomina migración. (14)

Posibles migraciones que pueden darse: al agua embotellada en envases de plástico, al agua calentada en calentadores de agua hechos de plástico, a alimentos guardados en bolsas y contenedores de plástico, bien en la nevera, bien al calentarlos con el microondas o congelarlos, etc. Aunque determinados plásticos como el Polietileno Tereftalato (PET, código de reciclaje 1), o el Polipropileno (PP, código de reciclaje 5) se consideran seguros, existe, de hecho, controversia acerca de si las botellas de PET transmiten BPA o no al agua. Algunos estudios indican que podrían transmitir hasta 0.01 mg/kg. (14).

Según la normativa actualmente vigente, el uso del BPA no está prohibido, y se desconoce el límite exacto de su toxicidad. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) estableció en 2006 la ingesta diaria tolerable provisional (el acrónimo inglés es TDI) en 0.05mg/kg/día, con un factor de seguridad 100 (o sea, para un adulto de 70 kg, es de 3.5 mg/día). Este límite fue reevaluado en varias ocasiones y ratificado por última vez en diciembre de 2011. Asimismo, el Reglamento 10/2011 establece un límite de migración específico (el acrónimo inglés es SML) de 0.6 mg/kg (donde ahora el kg es de alimento). Estos datos fueron extraídos de la web de la Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición.

Se considera un disruptor endócrino con capacidad de alterar funciones y sistemas del organismo. Es importante destacar que los efectos más graves de los disruptores hormonales y por tanto del Bisfenol A, se han visto en niños de madres expuestas durante el embrazo y la lactancia, por ello muchos estudios se centran en la evaluación de la exposición prenatal y los efectos adversos en los niños. (13)

El Bisfenol A sigue un comportamiento particular en sus curvas de dosis-efecto, es decir el efecto máximo se produce a dosis bajas; por lo que es de interés, evaluar y analizar los efectos que tienen lugar a concentraciones muy bajas. (13)

El Bisfenol A tiene diferentes maneras de alcanzar el organismo, es decir, cuenta con diferentes vías de exposición: vía oral, vía inhalatoria y vía cutánea.

Debido a la presencia en el medio ambiente de Bisfenol A, la población se encuentra expuesta de manera crónica y/o en las etapas más sensibles de la vida, pero se ha demostrado que la comida y más en concreto la comida en conserva o enlatada y el agua embotellada son la fuente de exposición de mayor importancia. (13)

Cuando el Bisfenol A alcanza por vía oral el organismo, se metaboliza en el

hígado con mucha rapidez, convirtiéndose en un metabolito muy soluble: Bisfenol A-glucurónido. Una cantidad más pequeña reacciona con sulfato dando lugar a Bisfenol A-Sulfato.

La conjugación del Bisfenol A se considera un proceso de desintoxicación ya que este se elimina de manera eficiente por la orina.

El Bisfenol A conjugado no presenta actividad estrogénica, por lo que cuando es metabolizado, sólo una pequeña cantidad libre puede unirse a los receptores estrogénicos produciendo la alteración hormonal y los consiguientes efectos adversos. (13)

El mecanismo de acción del Bisfenol A varía según la dosis, el tejido y la etapa de exposición. El Bisfenol A es un compuesto que tiene la capacidad de imitar las acciones de los estrógenos, y algunos estudios recientes han revelado que es un potente estrógeno sintético, ya que tiene la capacidad de alterar las respuestas celulares en diferentes tejidos y mediante diferentes mecanismos de acción y a dosis muy bajas, al unirse a los receptores endócrinos con gran afinidad. (13)

General:

• Demostrar la presencia de disruptores hormonales en el agua embotellada.

Particular:

• Concientizar sobre el impacto que tienen los disruptores hormonales en la salud.

Objetivos de desarrollo sostenible:

• Garantizar una vida sana y promover el bienestar en todas las edades.
• Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos.

Se estima que anualmente se producen alrededor de quinientos nuevos compuestos químicos de síntesis, que al ser liberados al medio ambiente pueden interaccionar con los seres vivos. La exposición de los seres vivos a los disruptores endocrinos es universal, ya que se encuentran repartidos por todo el mundo como consecuencia de un empleo generalizado. (8)

Los efectos de los disruptores hormonales se producen a dosis muy bajas, en general muy por debajo de los límites de exposición legalmente establecidos. Hay exposición en los lugares de trabajo, pero también en los hogares por la contaminación de alimentos con plaguicidas, la exposición a productos plásticos y a plastificantes, el uso de algunos detergentes y por la contaminación del medio ambiente. (9)

Numerosos estudios han asociado las patologías observadas en distintas especies animales y en el hombre con la exposición a estos contaminantes ambientales como los disruptores hormonales. (8)

Por ejemplo, el cáncer es la principal causa de muerte en el mundo: en 2020 se atribuyeron a esta enfermedad casi 10 millones de defunciones, es decir, casi una de cada seis de las que se registran. (6) En México, entre enero y agosto de 2020 se registraron 60 421 defunciones debidas a tumores malignos. (5)

Según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS), en el mundo hay más de 750 millones de personas que tienen algún tipo de patología tiroidea, es decir, 10% de la población mundial. De ese porcentaje, 60% desconoce que tiene algún problema de la tiroides. (7)

Pueden provocar también pubertad precoz que tiene complicaciones como poca estatura ya que los niños con pubertad precoz pueden crecer rápido al principio y ser altos en comparación con sus pares. Sin embargo, como sus huesos maduran más rápido que lo normal, también detienen el crecimiento antes de lo usual. Esto puede hacer que cuando sean adultos tengan una estatura menor que la de los demás; y problemas sociales y emocionales, ya que al comenzar la pubertad mucho antes que sus pares pueden ser extremadamente tímidos en cuanto a los cambios que se producen en su cuerpo. Esto puede afectar su autoestima y aumentar el riesgo de depresión o consumo de drogas. (7)

Otra enfermedad importante asociada a la exposición a disruptores hormonales es la obesidad. Entre los disruptores considerados como posibles compuestos obesogénicos en humanos se han estudiado principalmente el dietilestilbestrol, el bisfenol A, los compuestos orgánicos derivados del estaño, la genisteína y los ftalatos.

En un estudio realizado en 2011, se halló que las embarazadas con altos niveles de BPA en orina tenían más probabilidad de tener hijas con síntomas de hiperactividad, ansiedad y depresión. Estos síntomas se registraron en niñas desde los 3 años.

Para demostrar la presencia de Bisfenol A en agua, se usa el cloruro férrico en solución acuosa, esperando cambio de coloración del agua a un tono violáceo, azul o rosa, debido a que el cloruro férrico reacciona ante los grupos fenoles.

Los compuestos fenólicos precipitan en presencia de cloruro férrico. Esta respuesta se debe al ataque producido por el ion cloruro al hidrógeno del grupo hidroxilo provocando una ruptura de enlace y la unión del grupo fenóxido al hierro (formación de complejo).

Materiales de laboratorio:

• 6 vasos de precipitado de 250 ml.
• Papel encerado.
• 1 gotero o jeringa.
• Mortero con pistilo.
• Varilla de vidrio.
• Balanza granataria.
• 24 tubos de ensayo.
• Gradilla

Materiales externos:

• 1 litro de agua embotellada sin exposición al sol de dos marcas distintas.
• 1 litro agua embotellada expuesta al sol durante 1 día de dos distintas.
• Agua para dilución.
• Aplicadores de algodón y madera.

Procedimiento.

Fase # 1:

• Se rotulan los tubos del 1 al 24:
• Tubo 1: Agua a sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 1%.
• Tubo 2: agua a expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 1%.
• Tubo 3: agua b sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 1%.
• Tubo 4: agua b expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 1%.
• Tubo 5: Agua a sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 5%.
• Tubo 6: agua a expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 5%.
• Tubo 7: agua b sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 5%.
• Tubo 8: agua b expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 5%.
• Tubo 9: Agua a sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 10%.
• Tubo 10: agua a expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 10%.
• Tubo 11: agua b sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 10%.
• Tubo 12: agua b expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 10%.
• Tubo 13: agua a sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 25%.
• Tubo 14: agua a expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 25%.
• Tubo 15: agua b sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 25%.
• Tubo 16: agua b expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 25%.
• Tubo 17: agua a sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 50%.
• Tubo 18: agua a expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 50%.
• Tubo 19: agua b sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 50%.
• Tubo 20: agua b expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 50%.
• Tubo 21: agua a sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 75%.
• Tubo 22: agua a expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 75%.
• Tubo 23: agua b sin exposición al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 75%.
• Tubo 24: agua b expuesta al Sol. Aplicación de cloruro férrico al 75%.
• Se rotulan los vasos de precipitado del 1 al 6 indicando el total de la dilución:
• Vaso 1: Cloruro férrico al 1%.
• Vaso 2: Cloruro férrico al 5%.
• Vaso 3: Cloruro férrico al 10%.
• Vaso 4: Cloruro férrico al 25%.
• Vaso 5: Cloruro férrico al 50%.
• Vaso 6: Cloruro férrico al 75%.

 Fase # 2.

Cálculo de diluciones:

1. Dilución al 1%= 1 gramo de cloruro férrico + 99 ml de diluyente.
2. Dilución al 5%= 5 gramos de cloruro férrico + 95 ml de diluyente.
3. Dilución al 10%= 10 gramos de cloruro férrico + 90 ml de diluyente.
4. Dilución al 25%= 12.5 gramos de cloruro férrico + 37.5 ml de diluyente.
5. Dilución al 50 %= 25 gramos de cloruro férrico + 25 ml de diluyente.
6. Dilución al 75%= 37.5 gramos de cloruro férrico + 12.5 ml de diluyente.

 Fase # 3.

1. Se coloca el papel encerado en la báscula granataria y se pesan 91 gramos de cloruro férrico.
2. Los 91 gramos de cloruro férrico se pasan al mortero y se muele hasta obtener un polvo fino.
3. Se coloca en el vaso 1, 1 gramo de cloruro férrico y se agregan 99 ml de agua y se mezcla con la varilla de vidrio.
4. Se coloca en el vaso 2, 5 gramos de cloruro férrico y se agregan 95 ml de agua y se mezcla con la varilla de vidrio.
5. Se coloca en el vaso 3, 10 gramos de cloruro férrico y se agregan 90 ml de agua y se mezcla con la varilla de vidrio.
6. Se coloca en el vaso 4, 12.5 gramos de cloruro férrico y se agregan 37.5 ml de agua y se mezcla con la varilla de vidrio.
7. Se coloca en el vaso 5, 25 gramos de cloruro férrico y se agregan 25 ml de agua y se mezcla con la varilla de vidrio.
8. Se coloca en el vaso 6, 37.5 gramos de cloruro férrico y se agregan 12.5 ml de agua y se mezcla con la varilla de vidrio.
9. Se coloca 1 ml del agua correspondiente al rótulo a cada tubo.
10. En los tubos del 1-4 se colocan 3 gotas de cloruro férrico al 1%.
11. En los tubos del 5-8 se colocan 3 gotas de cloruro férrico al 5%.
12. En los tubos del 9-12 se colocan 3 gotas de cloruro férrico al 10%.
13. En los tubos del 13-16 se colocan 3 gotas de cloruro férrico al 25%.
14. En los tubos del 17-20 se colocan 3 gotas de cloruro férrico al 50%.
15. En los tubos del 21-24 se colocan 3 gotas de cloruro férrico al 75%.
16. Se observan las coloraciones:

• Amarillo: negativo a presencia de Bisfenol A.
• Azul, violáceo o rosa: positivo a presencia de Bisfenol A.

11. Al determinar la dilución correcta para la detección, se procede a impregnar los aplicadores.
12. Al impregnar los aplicadores, se van a colocar en una zona desinfectada y se van a dejar secar por 2 horas.

A la aplicación de las distintas diluciones en los tubos se obtuvo:

1. Tubo 1: coloración amarilla.
2. Tubo 2: coloración amarilla.
3. Tubo 3: coloración amarilla.
4. Tubo 4: coloración amarilla.
5. Tubo 5: coloración amarilla.
6. Tubo 6: coloración amarilla.
7. Tubo 7: coloración amarilla.
8. Tubo 8: coloración amarilla.
9. Tubo 9: coloración amarilla.
10. Tubo 10: coloración amarilla.
11. Tubo 11: coloración amarilla.
12. Tubo 12: coloración amarilla.
13. Tubo 13: coloración amarilla.
14. Tubo 14: coloración amarilla.
15. Tubo15: coloración amarilla.
16. Tubo 16: coloración amarilla.
17. Tubo 17: coloración amarilla.
18. Tubo 18: coloración amarilla.
19. Tubo 19: coloración amarilla.
20. Tubo 20: coloración amarilla.
21. Tubo 21: coloración amarilla.
22. Tubo 22: coloración rojiza.
23. Tubo 23: coloración amarilla.
24. Tubo 24: coloración rojiza.

Se observó que con las diluciones al 1%, 5%, 10%, 25% y 50% en los tubos con agua expuesta al Sol, la coloración que se obtuvo fue amarillo ámbar, al contrario de los tubos de agua expuesta al Sol con dilución al 75%, donde se alcanza a observar una coloración rojiza, lo que hace pensar que el agua efectivamente tiene una cantidad de Bisfenol A, sólo que se necesitan concentraciones muy altas de cloruro férrico para lograr la reacción deseada. Lo que se busca además de demostrar la presencia de Bisfenol A, es que las personas analicen al comprar algún producto embotellado, específicamente agua, el que dicha botella no se encuentre en zonas de alto calor o expuestas al Sol y así disminuir el riesgo de exposición a Bisfenol A.

Como futuras líneas de investigación, es encontrar algún otro reactivo que pueda interactuar con el Bisfenol A a concentraciones más bajas.

Es posible demostrar la presencia de disruptores hormonales, en específico el Bisfenol A en agua de consumo humano con aplicadores de madera y algodón impregnados de cloruro férrico.

1. Pombo Arias Manuel, Castro-Feijóo Lidia, Barreiro Conde Jesús, Cabanas Rodríguez Paloma. 2020. Una revisión sobre los disruptores endocrinos y su posible impacto sobre la salud de los humanos. Rev Esp Endocrinol Pediatr Volumen 11. Número 2. Pp. 33-53.
2. Wedel Herrera Karen. Junio 2019. Disruptores endocrinos: un riesgo para la salud reproductiva. Revista Médica Sinergia Vol.4 Num: 6. pp: 24 – 30.
3. Arata de Bellabarba Gabriela. Agosto 2011.Contaminantes orgánicos persistentes (cops): Qué son y cómo afectan el medio ambiente y la salud. Dpto. de Fisiopatología, Facultad de Medicina, Universidad de Los Andes, Mérida-Venezuela. Rev. Venez. Endocrinol. Metab. v.9 n.2 Mérida
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8. Pubertad precoz. Mayo clinic. https://www.mayoclinic.org/es/diseases-conditions/precocious-puberty/symptoms-causes/syc-20351811
9. Rivas A., Granada A., Jiménez M., Olea F., Olea N. Exposición humana a disruptores endocrinos. http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=54.
10. Disruptores endocrinos: un nuevo informe con recomendaciones para reducir sus efectos adversos a la salud. http://ve.scielo.org/pdf/s/v17n1/art02.pdf.
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12. Andrés Coy Barrera Carlos, Parra Jorge, Cuca Suárez Luis Enrique. Caracterización química del aceite esencial e identificación preliminar de metabolitos secundarios en hojas de la especie raputia heptaphylla (rutaceae). file:///C:/Users/monel/Downloads/Documat-CaracterizacionQuimicaDelAceiteEsencialEIdentifica-5085372.pdf.
13. García A. Juan, Gallego C., Font G. Toxicidad del Bisfenol A: Revisión. Rev. Toxicol (2015) 32: 144‐
14. Picric Jordi. Bisfenol A (BPA). Mayo 5 2021. Conasi. https://www.conasi.eu/blog/consejos-de-salud/bisfenol-a-bpa/

As a result of the growth of industry and the change in human needs, chemical substances have been created that are persistently found in the environment and are capable of impersonating certain hormones in the body, causing significant damage to health, We know these substances as hormone disruptors. The problem is that the most of the people is doesn´t know of its existence. In this project, a method for detecting Bisphenol A is generated, a disruptor commonly found in water bottles for human consumption and which has various adverse effects on the body.