Gyógyszermaradványok eltávolításának vizsgálata egy mobil szennyvíztisztítóban. Miskolci Egyetem Kémiai Intézet, 2

Átírás

1 Gyógyszermaradványok eltávolításának vizsgálata egy mobil szennyvíztisztítóban Emmer János 1, Lovrity Zita 1, Kovács Kálmán 2, Kovács Kálmánné 2, Szabó Szilvia 2, Leskó Gábor 3, Veres András 3 1 Miskolci Egyetem Kémiai Intézet, 2 KIS ANALITIKA Laboratóriumi Szolgáltató Kft. Laboratórium, 3 ÉMK Észak-Magyarországi Környezetvédelmi Kft.

2 A környezetben leggyakrabban a humán és állatgyógyászatban széles körben használt gyógyszerek és metabolitjaik fordulnak elő, elsősorban vizekben. Nem szteroid gyulladáscsökkentő gyógyszerek (NSAID) Karbonsavak Szalicilátok: Acetil-szalicilsav Propionátok (profenek): Ibuprofen, Naproxen Ecetsavak: Diklofenak Anilidek: Paracetamol, Fenacetin Zsíranyagcsere szabályozók Fibrátok: bezafibrát, clofibrát, etofibrát, fenofibrát, gemfibrozil Statinok: Atorvastatin, Lovastatin, Prevastatin, Simvastatin, Mevastatin Antibiotikumok Penicilinek, tetraciklinek, szulfonamidok és macrolid antibiotikumok Bétablokkolók Szteroidok Koffein, szalicilsav

3 Kiválasztott tesztvegyületek Koffein Nem szteroid típusú gyulladáscsökkentő gyógyszerek (NSAID): acetil-szalicilsav, szalicilsav, naproxen, diklofenak, ibuprofen. Zsíranyagcsere szabályozók: Szimvasztatin Vizsgálati módszerek A nemzetközi irodalom tanulmányozása után megállapítható, hogy a vizekben található gyógyszermaradványok és metabolitok kromatográfiás módszerekkel azonosíthatók és mennyiségileg meghatározhatók dúsítás és tisztítás után.

4 KÉSZÜLÉKEK Agilent 7890A/5975C GC/MSD Restek 5MS, max. hőmérésklet: 350 C, 60 m x 250 µm x 0,1 µm 5% diphenyl/95% dimethyl polysiloxane. HP 1050 HPLC/VWD Spherisorb ODS2, 125 x 4,0 mm, 5 µm Waters Acquity UPLC/PDAD/SQD ACQUITY UPLC BEH C18, 2,1 x 50 mm, 1,7 µm

5 Minta-előkészítés Első lépés az előszűrés üvegszálas szűrőn (< 1 µm) a szuszpendált szilárd anyag eltávolítására. Savas jellegű gyógyszerek esetén a szűrt mintát savazással ph = 2-3 értékre állítják, sósavval, foszforsavval vagy hangyasavval. Ezzel a kinyerés hatásfoka növelhető. Savazás hatására egyes vegyületek átalakulhatnak. Diclofenac Statinok

6 Az oxidáció megelőzésére aszkorbinsavat, nátrium-tioszulfátot adagolnak a mintához. A Ca 2+ és Mg 2+ ionnal történő komplexképzést az erre hajlamos vegyületeknél, pl. tetraciklin, Na 4 -EDTA adagolásával lehet megelőzni. A kinyerés extrakcióval történik. A ma korszerű, gyors, környezetkímélő extrakciós eljárások: SPE - szilárd fázisú extrakció SPME - szilárd fázisú mikroextrakció LPME - folyadék fázisú mikroextrakció Ezek előnye a hagyományos Soxhlet és folyadék-folyadék extrakcióval szemben a kisebb oldószerigény és a gyorsaság. A gázkromatográfiás vizsgálatokhoz az erősen poláros pl. savas jellegű gyógyszereknél vagy a hő hatására bomló komponenseknél származék képzésre van szükség, hogy a vegyületeket illékonnyá és hőstabillá alakítsuk. A leggyakrabban alkalmazott reagensek: sav-anhidridek, benzil-halogenidek, alkil-kloroformátok, diazometán, szililező reagensek.

7 Kinyerés Szilárd-folyadék extrakció Az extrakciót C18-as SPE oszlopon végeztük el. Az oszlop kondicionálása metanollal 10 percig Az oszlop kondicionálása desztillált vízzel 20 percig 10 ml minta átengedése Az oszlop N 2 -es beszárítása A célvegyület leoldása 2 x 1ml metanollal, 2 x 1ml diklór-metán/hexán 1:1 arányú keverékével, 1ml hexánnal A leoldás után a célvegyületet felfogtuk egy edényben és elvégeztük a származékképzést. Bepárlás A bepárlást 10 ml mintából végeztük el, 50 C-on, levegőáramban. A mintához 1 csepp 0,01 M NaOH-ot adtunk, a jobb visszanyerés érdekében. A szárazra párolt mintát származékképzéssel vittük újra oldatba.

8 Származékképzés A meghatározandó komponenst a mátrixból való kinyerése után származékoltuk. Először a víznyomok eltávolítása miatt 100 µl dimetoxi-propánt adtunk az előkészített mintához. Ezután 2 ml BCl 3 -Metanol-t adtunk származékképzőként, majd 60 C-on tartottuk 10 percig a reakció lejátszódása érdekében. Ezután hozzáadtunk 1 ml hexánt és a származékolt komponenst extraháltuk, majd a keverékhez 1-2 ml tömény NaCl sóoldatot adtunk, hogy megállítsuk a reakciót. Végül 1 ml extraktumot leválasztottunk az oldat tetejéről és ezt injektáltuk a GC-MS készülékbe.

9 SPE

10 Szimvasztatin Koffein Ibuprofen Acetil-szalicilsav Szalicilsav Naproxen Diklofenak mau 175 VWD1 A, Wavelength=275 nm (G:\GYGYSZ~1\GYOGYM\NSAID_15.D) *VWD1 A, Wavelength=275 nm (G:\GYGYSZ~1\GYOGYM\NSAID_16.D) SPE Octadecyl (C18) 150 SPE Oasis HLB min HPLC Spherisorb ODS2, 125 x 4,0 mm, 5 µm mau VWD1 A, Wavelength=238 nm (G:\GYGYSZ~1\GYOGYM\SIMV_002.D) min

11 Diclofenac GC-MSD

12 Diclofenac UPLC-PDAD-SQD

13 Diclofenac tartalom 1,000 0,800 mg/dm 3 0,600 0,400 0,200 0,000 Ülepítő Nyersvíz 0,884 Ülepítés után 0,820 Iszap ózonizált < 0,

14 Mintavétel

15 Diclofenac eloszlása 1,0000 0,9000 0,8000 0,7000 0,6000 mg/dm 3 0,5000 0,4000 0,3000 0,2000 0,1000 0,0000 Puffer Ülepítő után Anox tér Aerob tér Tisztított víz Anox iszap Aerob iszap K 0,9372 0,3323 0,0425 0,0048 0,0040 0,0045 0, ,4773 0,5572 0,2078 0,0965 0,0930 0,0038 0, ,2516 0,4809 0,2475 0,1605 0,1346 0,0064 0,1503

16 A kísérletek eredményeiből megállapítható, hogy a koagulációt követő ülepítés során a diklofenak eltávolítás 7 %-os volt laboratóriumi berendezésben, míg az üzemi technológiánál 18 %. Ez nem azt jelenti, hogy a gyógyszer lebomlik, hanem azt, hogy az elválasztott iszap víztartalmában oldva marad. Az iszapban lévő maradékot valamilyen módon le kell bontani. Erre az ózonizátoros kezelések jó eredményt mutattak, mert a kezelt mintánból diklofenak maradványt nem lehetett kimutatni. A mobil szennyvíztisztító biológiai rendszere mutatkozott a leghatékonyabbnak a kísérlet során. Itt a diklofenak eltávolítás 67 %-os volt. A membránszűrés 16 %-os diklofenak eltávolítást okozott. Az eredményekből látható, hogy a tisztított vízben marad még diklofenak, a teljes rendszerre nézve az eltávolítás 76 %-os

17 AU diclofenac Intensity diclofenac Intensity diclofenac ODF1+60 m/z: Minutes ODF1+60 m/z: Minutes ODF1+60 PDA 275 nm Minutes

18 Ózonizálás 1 0,75 0,5 0, min Az ábrán látható, hogy a tisztított vízben marad még diklofenak, az eltávolítás 82 %-os.

19 DICLOFENAC LEBOMLÁSA

20 Intensity DP2 m/z: Minutes

21 Intensity Intensity Intensity Intensity ODF1+60 mintákban MS ES- m/z 311 DP4 6x x10 6 ODF1+120 MS ES- m/z 311 DP4 4x x10 6 2x x x Minutes Minutes 3.5x Peak 1 - SQ 2: MS Scan 2: ES-, Centroid, CV=30 (Uncalibrated is outside the calibration range of Peak Da/sec) 1 - SQ 2: MS Scan 2: ES-, Centroid, CV=30 (Uncalibrated is outside the calibrat x x x x x x x x x x x x x x x x x x m/z m/z

22 Köszönöm a figyelmet!