Estudo de adsorção de antibióticos Fluoroquinolônicos em sedimento de rio da ilha do Maranhão

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Neves, M. (UFMA) ; Silva, L. (IFMA) ; Silva, G. (IFMA) ; Araujo, K. (IFMA) ; Brito, N. (IFMA)

Resumo

É crescente a utilização de fármacos ao redor do mundo. Contudo, tais compostos podem causar grande impacto negativo no ambiente quando descarregados nos cursos d’água através de efluentes sem tratamento adequado, contaminando assim matrizes ambientais, uma vez que os fármacos são desenvolvidos para apresentarem propriedades persistentes, como é o caso dos antibióticos. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade de adsorção de antibióticos fluoroquinolônicos no sedimento de rio Tibiri localizado na ilha do Maranhão utilizando a técnica cromatográfica CLAE/FL para a determinação do potencial de adsorção. Segundo o estudo, este sedimento apresentou alto teor de adsorção para as fluoroquinolonas indicando que o mesmo possui grande capacidade de acumular- se em tal matriz

Palavras chaves

fluoroquinolonas; adsorção; sedimento

Introdução

Substâncias farmacêuticas são amplamente produzidas e utilizadas pela sociedade. Contudo, a grande desvantagem de tal produção e consumo está na geração de resíduos para o ambiente. (SILVA, COLLINS, 2011). Uma classe de fármacos que têm atraído cada vez mais atenção devido aos seus efeitos indesejáveis sobre os variados ecossistemas são os antibióticos (YANG et al, 2010). Após a administração, uma fração significativa dos antibióticos são excretadas na sua forma inalterada ativa, metabólitos ou sob a forma de conjugado através da urina e/ou fezes para o esgoto alcançando assim o ambiente aquático (HIRSCH et al, 1999; KUMAR et al, 2005). Além disso, antibióticos associados ao uso veterinário também podem entrar no ambiente aquático através do escoamento superficial do solo (DAVIS et al., 2006). Embora muitas publicações reúnam dados sobre a ocorrência de resíduos de fármacos em matrizes ambientais aquosas, poucas dizem respeito à ocorrência deles em matrizes sólidas. É relatado que alguns antibióticos como fluoroquinolonas e tetraciclinas apresentam forte sorção em sedimentos devido à sua elevada lipofilicidade (KUMMERER, 2009). Uma vez adsorvido, os antibióticos podem interagir fortemente com argila, matéria orgânica e óxidos metálicos e assim acumularem-se nesta matriz podendo persistir nela por vários anos (VASUDEVAN et al., 2009; ZHOU et al., 2011). Até agora, poucos estudos têm sido realizados sobre a ocorrência e o comportamento de antibióticos em sedimentos de rios, principalmente em rios brasileiros. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo avaliar o potencial de sorção de antibióticos fluoroquinolônicos no sedimento do rio Tibiri, localizado na ilha do Maranhão, uma vez que tais antibióticos estão entre os mais prescritos no mundo (PICÓ, ANDREU, 2007).

Material e métodos

Os padrões analíticos ciprofloxacino, levofloxacino e norfloxacino foram adquiridos da Sigma Aldrich® com pureza de 98%. Os estudos de adsorção foram realizados conforme as diretrizes normativas estabelecidas pela OECD 106 (OECD, 2000). Segundo este guia foram realizadas os testes de otimização da razão sedimento/solução, tempo de equilíbrio de adsorção e determinação do melhor pH de adsorção das fluoroquinolonas no sedimento estuarino. Todos os estudos foram realizados em tubos Falcon protegidos contra luminosidade em uma mesa agitadora horizontal. As condições avaliadas para a razão sedimento/solução foram 0,5; 1,0 e 2,0 g de sedimento para 15 mL de solução dos fármacos em concentração única de 5 mg L-1 preparada em tampão Britton-Robson (BR) 40 mmol L-1, ajustada com solução de NaOH 0,1 mol.L-1 a pH 5,5 e acrescida de 1,5 mmol de azida de sódio. A quantificação dos fármacos foi feita segundo o método cromatográfico proposto por Araujo (2013). O estudo cinético de adsorção foi realizado de acordo com o procedimento adotado para a otimização da razão sedimento/solução. Contudo, neste estudo foram utilizadas massas de sedimento de 0,5 g e concentração de fortificação de 5,0 mg L-1. A agitação das misturas fortificadas com as fluoroquinolonas foi realizada por 6, 12, 24, 48 e 72 horas. O teste de determinação do melhor do pH de adsorção das fluoroquinolonas foi avaliado em pH 3,0; 4,0; 5,5; 6,0; 7,0 e 8,0. As análises foram realizados em triplicata para cada valor de pH. A isoterma linear de adsorção foi construída após a determinação do melhor pH de adsorção, empregado o procedimento descrito na otimização da razão sedimento/solução. Este teste foi realizado em triplicata e a agitação das misturas, fortificadas com 10;12,5; 15; 17,5 e 20 mg L-1, foi realizada por 24 h.

Resultado e discussão

A otimização da razão sedimento/solução foi realizada em 3 proporções, sendo a razão 1:30 (m/v) escolhida para a continuidade dos estudos. A cinética de sorção do LEVO, NORF e CIPRO no sedimento foi avaliada por 3 dias, período no qual não foi observada degradação dos fármacos. Foi constatado que o período de 1 dia foi suficiente para que o equilíbrio de adsorção aparente dos fármacos fosse atingido satisfatoriamente. Na determinação do melhor pH de adsorção observou-se que houve uma diminuição geral na adsorção do LEVO, NORF e CIPRO com o aumento do pH e um maior grau de adsorção a pH baixo (pH 3,0-5,5), com pico de adsorção a pH 5,5. Com relação ao estudo de adsorção dos fármacos no sedimento, gráficos da concentração adsorvida no sedimento (Cs) em função da concentração em equilíbrio na fase aquosa (Caq) (Gráfico 1) foram plotados segundo o modelo de distribuição linear, que é definido por Cs = Kd.Caq, a fim de se obter o coeficiente de distribuição (Kd). De acordo com resultados, pode-se verificar que o ajuste ao modelo linear de adsorção foi adequado e que os três antibióticos avaliados apresentaram um alto potencial de adsorção no sedimento do rio Tibiri, em especial o ciprofloxacino (Tabela 1). Para tanto, vários mecanismos podem estar envolvidos: adsorção à superfície de constituintes minerais, troca iônica, adsorção à matéria orgânica ou formação de complexos com íons metálicos (Ca2+, Mg2+, Fe3+ ou Al3+) presentes no sedimento (VASUDEVAN et al., 2009; PEREIRA, 2012). Esta classe de antibióticos ainda possui um agravante para explicar o alto teor de adsorção no sedimento, pois como são moléculas anfóteras estes compostos são passíveis de interação com sítios negativos e positivos do sedimento devido à presença de diversos grupos ionizáveis presentes nesta matriz

Gráfico da concentração adsorvida no sedimento (Cs) em função da concentração em equilíbrio na fase aquosa (Caq)


Parâmetros calculados para as isotermas de adsorção do CIPRO, LEVO e NORF em sedimento do rio Tibiri, São Luís/MA

Conclusões

Através deste estudo pode-se observar que o sedimento do rio Tibiri localizado na ilha do Maranhão apresentou um alto teor de adsorção para os três fármacos a pH baixo (3-5,5), com pico de adsorção máximo a pH 5,5. Alem disso, apresentou também alto coeficiente de sorção (Kd), em especial para o ciprofloxacino, mostrando assim que tal sedimento apresenta grande tendencia de acumular tais fármacos fluoroquinolônicos caso haja contaminação pelo despejo de efluentes domésticos sem tratamento adequado no curso d'água deste rio.

Agradecimentos

Ao CNPq, Instituto Federal do Maranhão e a Universidade Federal do Maranhão

Referências

ARAUJO, K. C. M. Otimização e aplicação de metodologia analítica utilizando CLAE/FL para monitoramento de fármacos antibacterianos fluoroquinolônicos em águas do Rio Anil localizado na cidade de São Luís – MA. São Luís, MA, 2013. 77p. Dissertação (Mestrado em Química). Universidade Federal do Maranhão, UFMA, 2013.
Davis, J.G., Truman, C.C., Kim, S.C., Ascough, J.C., Carlson, K. Antibiotic transport via runoff and soil loss. Journal of Environmental Quality, v.35, p.2250-2260, 2006.
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