Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Ambiental
TÍTULO: DEGRADAÇÃO DO FÁRMACO NORFLOXACINO EMPREGANDO METODOLOGIAS FOTOASSISTIDAS
AUTORES: Rosa, M.F. (UNIOESTE) ; Pietrobom, M. (UNIOESTE) ; Lima, D.G. (UNIOESTE) ; Passos, L. (UNIOESTE)
RESUMO: Este trabalho relata a utilização de metodologias fotoassistidas (foto-Fenton) na degradação do fármaco cloridrato de norfloxacino (Nflox)empregando-se planejamento experimental. Foram estimadas as constantes de velocidade considerando-se uma cinética de (pseudo-)primeira ordem, e os resultados mostraram uma dependência da concentração de Fe(III) e do pH do meio.
PALAVRAS CHAVES: foto-Fenton; fotodegradação; fotocatálise
INTRODUÇÃO: Muitos antibióticos utilizados para prevenir ou combater doenças em seres humanos ou animais, assim como compostos utilizados para promover o crescimento acelerado de animais, são apenas parcialmente metabolizados, sendo, desta forma, excretados na rede de esgoto ou no ambiente.
Nas estações de tratamento de esgoto (ETE) os processos convencionais de tratamento, baseados em degradação biológica dos contaminantes, não são eficientes para a completa remoção dos fármacos residuais devido à ação biocida de algum destes ou devido a estruturas complexas não passíveis de biodegradação. Nas revisões de Halling-Sorensen et al. (1998) e Billa & Dezotti (2003) são apresentados alguns valores de fármacos residuais em efluentes de ETE ou de esgoto doméstico no Brasil e no exterior. São encontrados, dentre outros, analgésicos, antiinflamatórios, antibióticos, psicotrópicos, hormônios e beta-bloqueadores. (CALISTO e ESTEVES, 2009).
Isto significa que muitas vezes estamos recebendo em nossa casa água tratada livre de contaminação microbiológica, mas contendo quantidades residuais de fármacos que estão sendo ingeridos sem necessidade.
Os principais problemas associados com a presença de antibióticos e estrogênios em águas naturais estão, respectivamente, o surgimento de cepas de bactérias resistentes à ação destes antibióticos (MARTINEZ, 2009) e a feminilização de peixes machos (SOLÉ et al., 2003).
A presença de fármacos em ambientes aquáticos pode ainda comprometer a qualidade dos recursos hídricos, alterando a biodiversidade e o equilíbrio de ecossistemas aquáticos, fenômeno conhecido como ecotoxicologia (SANTOS et al., 2010).
O fármaco escolhido para este estudo, cloridrato de norfloxacino (Nflox), é um antibiótico da família das fluoroquinolode extensamente utilizado.
MATERIAL E MÉTODOS: O fármaco cloridrato de norfloxacino (Nflox)foi adquirido no comercio local. Para a degradação do fármaco foi utilizado o processo fotocalisado denominado foto-Fenton. Empregou-se um planejamento experimental de dois níveis considerando como variáveis as concentrações de peróxido de hidrogênio, cloreto férrico (FeCl3) e pH. A irradiação foi realizada em um reator home-made sendo utilizada uma lâmpada de vapor de mercúrio de 125W que teve seu bulbo externo retirado. Todos os experimentos foram realizados em triplicata. A amostra foi colocada em uma cubeta de quartzo com as quatro faces polidas e 10 mm de caminho óptico. O processo foi acompanhado pela obtenção dos espectros de absorção na região do ultravioleta-visível empregando-se um espectrofotômetro Shimadzu 1601PC. O tempo total de irradiação foi de 50 minutos e foram obtidos os espectros a cada 10 minutos. Para o preparo das soluções a serem irradiadas inicialmente foi preparada uma solução-mãe de Nflox de concentração 0,001 mol/L em 250 mL de água destilada. Foram também preparadas soluções de cloreto de ferro III com concentração de 0,001 mol/L e de peróxido de hidrogênio 10%. O ajuste do pH era feito com uma solução de ácido acético 2 mol/L. Para cada experimento foram colocados 2 mL da solução-mãe de Nflox em um balão volumétrico de 50 mL, variando-se os níveis de peróxido de hidrogênio e cloreto de ferro III conforme mostrado abaixo na Tabela 1 abaixo.
Tomou-se o cuidado para que em todos os experimentos os reagentes fossem adicionados na mesma ordem, ou seja, primeiro a solução de Nflox, em seguida o peróxido de hidrogênio e por último o cloreto de ferro III.
Foram traçados gráficos de ln(A0/A) vs tempo para se estimar as constantes de velocidade, acompanhando-se a banda em 276 nm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O espectro de absorção do Nflox se caracteriza pela presença de uma banda intensa de pouca largura centrada em 276 nm. Apresenta ainda uma segunda banda de intensidade bem menor em torno de 320 nm.
Sob irradiação o que se observa é o decréscimo de intensidade da banda em 276 nm e o crescimento de uma banda em aproximadamente 248 nm. Os experimentos mostraram que a amostra foi mais rapidamente degradada na condição em que se utilizou o volumes mais elevados de cloreto férrico e o volume mais baixo de peróxido de hidrogênio e o pH mais alto(experimentos 5). O segundo experimento que apresentou bons resultados foi o experimento 7. Neste empregou-se os valores mais altos tanto de cloreto férrico quanto de peróxido e o pH, mas também pH 5,0. Podemos concluir que estes dois parâmetros (cloreto férrico e pH) são importantes para a mais rápida degradação do fármaco.
Estimando-se os valores das constantes cinéticas, considerando-se um processo de (pseudo -)primeira ordem, o experimento 3 apresentou um ajuste dos pontos perfeitamente linear (R2 = 0,9973) e a constante de velocidade, obtida pelo coeficiente angular da reta, foi de 0,0137 min-1. O experimento 7 também apresentou um excelente ajuste dos pontos (R2 = 0,999), porém não mais linear, mas sim segundo uma função quadrática.
Podemos supor, portanto, que uma exposição mais prolongada do fármaco as condições empregadas no experimento 7 poderia levar a uma degradação mais efetiva deste contaminante.
Tabela 1
Planejamento experimental realizado
Figura 1
Gráficos de ln(A0/A) vs tempo para todos os experimentos
CONCLUSÕES: A metodologia foto-Fenton mostrou-se bastante eficiente na degradação do fármaco cloridrato de norfloxacino em solução aquosa. Ensaios utilizando-se planejamento experimental mostraram que as melhores condições para a degradação do fármaco em 50 minutos foram: de nível alto de Fe(II), nível baixo de H2O2 e nível alto de pH. Entretanto resultados de outros ensaios faz-nos supor que em tempos mais prolongados de exposição à luz ultravioleta tendo níveis altos de todos os parâmetros pode-se levar a uma maior taxa de degradação.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao MEC/Sesu pela cessão da bolsa PET a Maristela Pietrobom e a Fundação Araucária pelo auxílio Finaceiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BILA, D.M.; DEZOTTI, M. Fármacos no ambiente. Quim. Nova, vol. 26, n. 4, pp. 523-530, 2003.
CALISTO, V.; ESTEVES, V.I. Psychiatric pharmaceuticals in the environment. Chemosphere, vol. 77, pp. 1257-1274, 2009.
HALLING-SORENSEN, B.; NIELSEN, S. N.; LANZKY, P. F.; INGERSLEV, F.; LÜTZHOFT, H. C. H.; JORGENSEN, S. E. Ocurrence, fate and effects of pharmaceutical substances in the environment – a review. Chemosphere, vol. 36, n. 2, p. 357-393, 1998.
KLAVARIOTI, M.; MANTZAVINOS, D.; KASSINOS, D. Removal of residual pharmaceuticals from aqueous systems by advanced oxidation processes. Environ. Int., vol. 35, pp. 402-417, 2009.
MARTINEZ, J.L. Environmental pollution by antibiotics and by antibiotic resistance determinants. Environ. Pollut., vol. 157, pp. 2893-2902, 2009.
MELO, S.A.S.; TROVÓ, A.G.; BAUTITZ, I.R.; NOGUEIRA, R.F.P. Degradação de fármacos residuais por processos oxidativos avançados. Quim. Nova, vol. 32, n. 1, pp. 188-197, 2009.
SANTOS, L.H.M.L.M.; ARAUJO, A. N.; FACHINI, A.; PENA, A.; DELERUE-MATOS, C.; MONTENEGRO, M.C.B.S.M. Ecotoxicological aspects related to the presence of pharmaceuticals in the aquatic environment. J. Hazard. Mat., vol. 175, pp. 45-95, 2010.
SOLÉ, M.; RALDUA, D.; PIFERRER, F.; BARCELÓ, D.; PORTE, C. Feminization of wild carpa, Cyprinus carpio, in a polluted environment: plasma steroids hormones, gonodal morphology and xenobiotic metabolizing system. Comparative Biochem. Physiol. C, vol. 136, pp. 145-156, 2003.