Identificação e avaliação da toxicidade de subprodutos do fármaco cimetidina formados após tratamento de água por cloração e ozonólise.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Sousa, B.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO) ; Quaresma, A.V. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO) ; Afonso, R.J.C.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO)

Resumo

A presença de microcontaminantes de preocupação emergente, tais como fármacos, tem atraído atenção da comunidade científica devido ao seu potencial impacto sobre o meio ambiente, à saúde humana e animal. Estações de tratamento de água e esgoto não visam a remoção de microcontaminantes, por isso, tecnologias para tal objetivo estão sendo avaliadas. Neste contexto, o presente trabalho avaliou, em escala de bancada, o comportamento do fármaco cimetidina em tratamentos de água por cloração e ozonólise, investigando a eficiência de degradação dos tratamentos, a formação de subprodutos e a citotoxicidade pré e pós tratamentos.

Palavras chaves

cimetidina; subprodutos; toxicidade

Introdução

A ocorrência de microcontaminantes de preocupação emergente (MPE) no meio ambiente, tais como fármacos, vem aumentando nos últimos anos. Simultaneamente, cresce a preocupação com efeitos prejudiciais que a presença desses MPE pode causar à saúde humana e animal, já que fármacos são moléculas biologicamente ativas. A principal fonte de entrada de fármacos no meio ambiente ocorre através de esgotos domésticos (FEDOROVA, G. et al., p. 724, 2016). Os tratamentos convencionais utilizados nas estações de tratamento de água e esgoto não são projetados para a remoção de MPE. Por isto, várias tecnologias visando remoção dos mesmos estão sendo avaliadas, como a cloração, já utilizada na etapa de desinfecção, e a ozonólise. Ambas demonstraram ser eficientes na remoção de alguns fármacos, mas subprodutos formados da degradação incompleta podem formar compostos ainda mais tóxicos (CHENG, H. et al., p. 283, 2015; REAL, F. J. et al., p. 1400, 2015). Pesquisas apontaram que a toxicidade de efluentes tratados pode ser superior à de afluentes não tratados (MATAMOROS, V.; SALVADÓ, V., p. 96, 2013). Muitos estudos quantificam a ocorrência de fármacos em águas superficiais e as taxas de degradação dos mesmos frente aos diversos tratamentos de água, mas poucos trabalhos avaliam a formação de subprodutos e a toxicidade dos mesmos em águas. O fármaco cimetidina é um dos fármacos mais detectados em águas superficiais em vários países. (CHOI, M. et al, p. 234, 2014; HOPPE, P. D.; ROSI-MARSHALL, E. J.; BEACHTOLD, H. A., p. 380, 2012; QUARESMA, p. 125, 2014). Diante disso, este estudo avaliou a eficiência de mineralização e degradação dos tratamentos de cloração e ozonólise aplicados à cimetidina, identificou subprodutos formados e realizou teste biológico com as amostras pré e pós tratamentos.

Material e métodos

Os ensaios de tratamento foram realizados em frascos âmbar com capacidade para 20mL, cada frasco representa uma amostra do tempo de tratamento. A concentração inicial do fármaco nos frascos foi igual a 10mg/L. As soluções foram mantidas sob agitação, utilizando barra magnética, durante tempos determinados (0, 5, 10, 20 e 30 minutos), porém no tempo 0 não houve contato entre o fármaco e o agente oxidante. No tratamento por cloração utilizou-se hipoclorito de sódio (NaOCl) a 10mg/L e para ozonólise, solução saturada de ozônio (O3) a 8mg/L. Os experimentos foram realizados em solução com água ultrapura e em triplicata. A eficácia de mineralização foi avaliada por Carbono Orgânico Total (TOC-L SHIMADZU®), a identificação dos subprodutos de degradação foi realizada por espectrometria de massa de baixa resolução (LCMS-8040 SHIMADZU®) e a toxicidade aguda pré e pós tratamentos foi avaliada por ensaio colorimétrico utilizando MTT (brometo de 3-(4,5- dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio) com células do hepatocarcinona humano (HepG2).

Resultado e discussão

O cálculo da porcentagem de matéria orgânica mineralizada foi baseado no tempo de 0 minutos, onde a cimetidina não teve contato com NaOCl ou com O3. Ambos os tratamentos não resultaram em total mineralização, a maior taxa obtida foi de 11,96% após 30 minutos na cloração. As taxas de degradação foram calculadas comparando as intensidades do íon de cimetidina protonado obtidas a partir dos espectros de massas, da injeção direta das soluções, nos tempos de 5, 10, 20 e 30 minutos em relação ao tempo 0. Verificou-se que a cimetidina foi totalmente degradada após 5 minutos em ambos os tratamentos avaliados. Diante dos resultados de baixa mineralização e alta degradação, pode-se afirmar que o carbono orgânico remanescente é atribuído a formação de subprodutos de degradação. A elucidação dos subprodutos formados foi realizada avaliando-se as razões m/z dos íons produzidos, no modo positivo de ionização, e possíveis mecanismos de reação. Sete subprodutos de degradação foram identificados durante os tratamentos. Em geral, os subprodutos dos dois tratamentos resultaram da oxidação no átomo de enxofre a sulfóxido. Outros subprodutos resultaram da perda de parte da cadeia carbônica. O ensaio de toxicidade aguda foi realizado nas amostras do tempo 0 para avaliação da toxicidade do fármaco sem tratamento e nas amostras após 30 minutos dos tratamentos. As amostras foram avaliadas em concentrações que variaram entre 0,01 e 1,00mg/L. Constatou-se que nenhuma amostra apresentou efeito citotóxico, uma vez que nenhuma amostra reduziu a viabilidade celular para abaixo do limite de 70%.

Taxa de mineralização e degradação do fármaco cimetidina em função do tempo de tratamento de água por cloração ou ozonólise.


Avaliação da toxicidade aguda do fármaco cimetidina e dos subprodutos de degradação.

Conclusões

É possível afirmar que os tratamentos de água por cloração e ozonólise são capazes de remover cimetidina, mas com baixa taxa de mineralização de matéria orgânica e a consequente formação de subprodutos de degradação em ambos tratamentos. Diante da análise de citotoxicidade aguda, nenhuma das soluções apresentou ser tóxica paras as células HepG2.

Agradecimentos

UFOP, CAPES, FAPEMIG, FINEP e CNPq

Referências

CHENG, H. et al. Chlorination of tramadol: Reaction kinetics, mechanism and genotoxicity evaluation. Chemosphere, v. 141, p. 282–289, 2015.

CHOI, M. et al. Cimetidine, Acetaminophen, and 1, 7-dimethylxanthine, as Indicators of Wastewater Pollution in Marine Sediments from Masan Bay , Korea. Ocean Sci. J., v. 49, p. 231–240, 2014.

FEDOROVA, G. et al. Fate of three anti-influenza drugs during ozonation of wastewater effluents e degradation and formation of transformation products. Chemosphere, v. 150, p. 723–730, 2016.

HOPPE, P. D.; ROSI-MARSHALL, E. J. .; BEACHTOLD, H. A. The antihistamine cimetidine alters invertebrate growth and population dynamics in artificial streams The antihistamine cimetidine alters invertebrate growth and population dynamics in artificial streams. Freshwater Science, v. 31, n. 2, p. 379–388, 2012.

MATAMOROS, V.; SALVADÓ, V. Evaluation of a coagulation/flocculation-lamellar clarifier and filtration-UV-chlorination reactor for removing emerging contaminants at full-scale wastewater treatment plants in Spain. Journal of environmental management, v. 117, p. 96–102, 2013.

QUARESMA, Amanda de Vasconcelos. Monitoramento de Microcontaminantes Orgânicos por Métodos Cromatográficos Acoplados à Espectrometria de Massa e Elementos Inorgânicos por Fluorescência de Raios – X por Reflexão Total nas Águas da Bacia do Rio Doce. 186 páginas. Dissertação de mestrado. Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto – MG, 2014.

REAL, F. J. et al. Comparison between chlorination and ozonation treatments for the elimination of the emerging contaminants amitriptyline hydrochloride, methyl salicylate and 2-phenoxyethanol in surface waters and secondary effluents.Journal of Chemical Technology and Biotechnology, v. 90, n. 8, p. 1400–1407, 2015.