Antibiotikumok lebontása nagyhatékonyságú oxidációs eljárással

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Antibiotikumok lebontása nagyhatékonyságú oxidációs eljárással"

Edit Soósné
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 VTK IOSYSTEM KFT. Antibiotikumok lebontása nagyhatékonyságú oxidációs eljárással Sági Gyuri Dr. Dulovics Dezső Junior Szimpózium Budapest /15

Gyógyszerhatóanyagok a környezetben Xenobiotikumok

szennyvíztisztítással Komoly környezeti kockázatot jelentő

Kanada, halak feminizálódása, tűzcselle a kihalás szélén 2

közegészségügyi probléma 1 Kidd et al., 2007. Proc. atl.

2 Gyógyszerhatóanyagok a környezetben Xenobiotikumok alacsony eltávolítási hatékonysága hagyományos szennyvíztisztítással Komoly környezeti kockázatot jelentő aktív hatóanyagok környezetbe kerülése 1 etinilösztradiol, Kanada, halak feminizálódása, tűzcselle a kihalás szélén 2 antibiotikumok, globálisan, rezisztencia kialakulása, közegészségügyi probléma 1 Kidd et al., Proc. atl. Acad. Sci. USA 104, Harnisz et al., Ecol. Indic. 11, /15

agyhatékonyságú oxidációs eljárások: Szennyezők lebontása reaktív köztitermékekkel ( OH!

3 Ionizáló sugárzás: Egy ígéretes kiegészítő eljárás Sürgető szükség van egy olyan technikákra, amelyek alkalmasak a perzisztens szerves szennyezők hatékony eltávolítására. agyhatékonyságú oxidációs eljárások: Szennyezők lebontása reaktív köztitermékekkel ( OH!) Gyökök generálása: fotolízis, kémiai reakciók, RADIOLÍZIS, stb. A munka célja: Értékelni az ionizáló sugárzás alkalmazhatóságát a szennyvíztisztításban: Komplex kémiai és biológiai vizsgálatok egy antibiotikum csoporton. 3/15

4 Szulfonamid antibiotikumok H Szulf anilamid H 2 H Szulfaguanidin Gyakori felhasználás (pl. Sumetrolim) Számottevő mennyiség O Szulf acetamid CH 3 H 3 C O Szulf izoxazol H 2 CH 3 Szulf adiazin O S O Perzisztencia Biológiai aktivitás O Szulf ametoxazol H R CH 3 S zulfametazin Szulf atiazol CH 3 CH 3 S 4/15

5 Besugárzás és kémiai vizsgálati módszerek Besugárzás Kezelés gamma-sugárzással: 60 Co SSL-01 panoráma típusú berendezés, dózistelj. 6,0-7,6 kgy h 1, dozimetria: ISO/ASTM Impulzus radiolízis: TESLA LIAC LPR-4 elektrongyorsító, átfolyásos technika, optikai detektálás Kémiai analízis Folyadék kromatográfia tandem tömegspektrometria: Agilent 1200 LC és Agilent 6410 MS, gradiens elúció, pozitív és negatív ionizációs üzemmód Ionkromatográfia: Metrohm 861 Advanced Compact IC rendszer Induktív csatolású plazma tömegspektrometria: ELEMET2 nagyfelbontású induktív csatolású plazma mágneses szektor tömegspektrométer H 2 O 2 kocnetráció mérése: Merck Cu(II)/fenantrolin gyorsteszt Teljes nitrogéntartalom: Shimadzu TOC-L CSH/CS, TM-L Teljes szerves széntartalom meghatározása: Shimadzu TOC-L CSH/CS, POC Kémiai oxigénigény mérése: ISO 6060:1989, Behrotest TRS 200 COD roncsoló 5/15

6 Bomlási mechanizmus I. KOI, TOC, T [mg dm 3 ] ph KOI T Abszorbancia Szulfanilamid TOC Hullámhossz [nm] Elnyelt dózis [kgy] 0 kgy 0,2 kgy 0,4 kgy 0,6 kgy 0,8 kgy 1 kgy 2,5 kgy 5 kgy 10 kgy ph Modell szennyvíz (desztillált vizes oldatok: 0,1 mmol dm -3 ) Besugárzás - Hatékony szulfonamid lebontás - Hatékony KOI és TOC eltávolítás - Változatlan és S tartalom - : főleg nitrát és ammónium ion - S: szulfát formában - Hidroxilált termékek sokasága Sági et al., J.Pharm. Biomed. Anal. 106, Sági et al., J. Radioanal. ucl. Chem. 301, /15

7 Bomlási mechanizmus II. Hidroxiláció Deszulfonálás Kötésszakadás Hidroxiláció Fragmentáció, Mineralizáció Sági et al., J.Pharm. Biomed. Anal. 106, Sági et al., J. Radioanal. ucl. Chem. 301, /15

Biológiai vizsgálatok Biológiai analízis Biológiai oxigénigény: DI E

vizsgálatok: Vibrio fischeri akut toxicitás, DI E ISO 11348-2

201 Daphnia magna akut mortalitás, OECD Test o.

WTW inolab Multi 9310 IDS és FDO 925 oldott oxigén szenzor

Escherichia coli és Pseudomonas aeruginosa baktériumtörzsek,

8 Biológiai vizsgálatok Biológiai analízis Biológiai oxigénigény: DI E , OxiTop Control BOD respirometriás rendszer Ökotoxikológiai vizsgálatok: Vibrio fischeri akut toxicitás, DI E ISO Pseudokirchneriella subcapitata krónikus toxicitás, OECD Test o. 201 Daphnia magna akut mortalitás, OECD Test o. 202 Eleveniszap oxigénfogyasztás gátlásának mérése: ISO 8192:1986, WTW inolab Multi 9310 IDS és FDO 925 oldott oxigén szenzor Antibakteriális aktivitás vizsgálata: Staphylococcus aureus, Escherichia coli és Pseudomonas aeruginosa baktériumtörzsek, Agar-diffúziós és turbidimetriás mérések (Multiskan Ascent, Thermo Electron Corporation) S. aureus D. magna P. subcapitata V. fischeri 8/15

9 Biológiai bonthatóság BOI 5 /KOI STZ SAA SMX SGD Besugárzott minták oltása eleveniszappal és Duna vízzel (2x-es hígítás, konstans KOI terhelés) Eleveniszappal Elnyelt dózis [kgy] BOI 5 /KOI 0,14 0,21 0,64 0,80 (!!!) BOI 5 /KOI STZ SAA SGD SMX Duna vízzel Elnyelt dózis [kgy] BOI 5 /KOI 0 0,59 0,70 (!!!) Sági et al., Sci. Total Environ , Sági et al., Radiat. Phys. Chem. 124, /15

10 Ökotoxicitás Mortalitás [%] kezeletlen 1 kgy 2,5 kgy SGD SAA STZ SMX Szaporodás gátlása [%] kezeletlen 1 kgy 2,5 kgy SGD SAA STZ SMX Lumineszcencia gátlása [%] kezeletlen 1 kgy 2,5 kgy SGD SAA STZ SMX Tesztorganizmusok 3 trofikus szintről: D. magna, P. Subcapitata és V. fischeri Változatos kép, a hatás a trofikus szinttől és a vegyülettől is függ Esetenként növekvő toxicitás! Sági et al., Sci. Total Environ , /15

antibakteriális aktivitása (a kiindulási vegyület MIC értéke alatt megszűnt az antibakteriális

11 Antibakteriális aktivitás 20 Staphylococcus aureus Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Inhibíciós zóna [mm] SMX TMP SMX+TMP SUM Elnyelt dózis [kgy] A bomlástermékeknek nincs antibakteriális aktivitása (a kiindulási vegyület MIC értéke alatt megszűnt az antibakteriális aktivitás) Sági et al., J. Environ. Sci. Health A Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng. Doi: / /15

12 Összefoglalás Az ionizáló sugárzás alkalmas a szulfonamid antibiotikum oldatok ártalmatlanítására Kiindulási vegyületek lebontása Antibakteriális aktivitás megszüntetése Könnyen biodegradálható vegyületekké alakítás Toxikus hatás megszüntetése Az ionizáló sugárzás alkalmas lehet a szennyvíztisztítás hatékonyságának javítására. Sági et al., J. Environ. Sci. Health A Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng. Doi: / /15

13 A H 2 O 2 és a mineralizáció szerepe a 3.0 biológiai vizsgálatokban Sejtkoncentráció [ 10-5 cm - 3 ] Vak Technológiai megközelítés Biológiai megközelítés Vak (SGD hozzáadása nélkül) kezeletlen 1 kgy 2,5 kgy Pseudokirchneriella subcapitata szaporodás-gátlási teszt Szignifikáns különbség a két megközelítés között! A biológiai megközelítés segíti a tudományos értékelést! H 2 O 2 [ 10-4 mol dm - 3 ] Gátlás/Mortalitás [%] A H 2 O 2 keletkezésének dózisfüggése Elnyelt dózis [kgy] Daphnia magna P. subcapitata Vibrio fischeri H 2 O 2 [ 10-4 mol dm - 3 ] Sági et al., Radiat. Phys. Chem. 144, Kovács et al., Radiat. Phys. Chem. 139, Illés et al., Radiat. Phys. Chem. 134, /15

14 Köszönetnyilvánítás A munkám során nyújtott segítségért és hasznos tanácsokért köszönettel tartozom Takács Erzsébetnek, Homonnay Zoltánnak, Wojnárovits Lászlónak és Csay Tamásnak. A mérések kivitelezésében és a dolgozat elkészítésben nyújtott segítségért köszönetemet fejezném ki Pap Zoltánnak (Izotóp Intézet Kft.), Bezsenyi Anikónak (FCSM), Kovács-Széles Évának (MTA EK), Fél Kornélnak (MTA EK), Pátzay Györgynek (BME), Csonka Emilnek (BME), Székács Andrásnak (AIK), Darvas Bélának (AIK), Klátyik Szandrának (AIK), Mohácsi-Farkas Csillának (SZIE), Szabacsi Károlynak (SZIE), Szabó Lászlónak (MTA EK), Kovács Krisztinának (MTA EK) és az MTA EK Sugárkémiai Laboratórium összes kollégájának. 14/15

15 Köszönöm a figyelmet! 15/15

Hasonló dokumentumok

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása Doktori beszámoló 5. félév Készítette: Tegze Anna Témavezető: Dr. Takács Erzsébet ÓBUDAI EGYETEM ANYAGTUDOMÁNYOK ÉS TECHNOLÓGIÁK