masterThesis
Degradação dos fármacos Zidovudina e Lamivudina utilizando fotólise, foto-fenton e processo UV/H₂O₂
Autor
LUCENA, Alex Leandro Andrade de
Institución
Resumen
A existência de contaminantes farmacêuticos no meio ambiente vem sendo destacada como um problema ambiental em todo o mundo, sendo este um campo de pesquisa em crescimento constante, uma vez que o uso dos fármacos é crescente, estando diretamente ligado ao crescimento populacional. Neste cenário, faz-se necessário propor tratamentos eficientes na degradação destas substâncias. Os processos oxidativos avançados (POA) são uma tecnologia capaz de degradar tais contaminantes antes de serem descartados na natureza. O presente trabalho teve por objetivo propor tratamento via POA para uma mistura dos fármacos lamivudina e zidovudina em solução aquosa. Os dois fármacos em estudo foram identificados via cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e espectrofotometria de ultravioleta/visível (UV/Vis), em seus comprimentos de onda característicos. Foram aplicados aos fármacos os POA, fotólise, processo UV/H₂O₂ e foto-Fenton, utilizando dois reatores de bancada (radiação sunlight e UV-C). Os fármacos não sofreram degradação por nenhum dos POA testados no reator sunlight. Já ao empregar radiação UV-C, verificou-se que o processo de fotólise foi incapaz de degradar os fármacos, enquanto que dentre os processos foto-Fenton e UV/H₂O₂, o segundo apresentou os melhores resultados, tendo sido observadas degradações média de 90,49% para lamivudina e 89,23% para zidovudina, após submissão a 3h de tratamento, para uma concentração inicial de cada um dos fármacos de 5 mg.L⁻¹ e [H₂O₂] de 600 mg.L⁻¹. Nesta condição foram realizados estudos cinéticos, um acompanhando o decaimento da concentração dos fármacos e o outro a conversão da matéria orgânica através da evolução da concentração da demanda química de oxigênio (DQO). Foi observado um ajuste ao modelo de pseudo-primeira ordem em ambos os estudos, com constantes de velocidade e coeficientes de regressão linear de 0,081 min⁻¹ e 0,9980 para lamivudina, 0,067 min⁻¹ e 0,9978 para zidovudina e 0,0105 min⁻¹ e 0,9705 para a DQO. Verificou-se após análise de CLAE empregando extração sólido liquido (ESL) que houve uma degradação de 93,90 ± 0,33% da zidovudina e 97,33 ± 0,14% da lamivudina. Ensaios de toxicidade, envolvendo a diluição das soluções pós tratamento e avaliando o crescimento das espécies de sementes Lactuta sativa (alface) e Portulaca grandiflora (flor onze horas) num período de 72 horas foram realizadas, a fim de avaliar os intermediários e subprodutos formados durante a degradação. Estes ensaios constataram que as soluções anteriores ao tratamento inibem o crescimento de ambas as sementes e a pós-tratamento inibe o crescimento da Lactuta sativa, podendo-se afirmar que há toxicidade. A partir da análise do crescimento radicular verificou-se que este diminui a medida em que se aumenta a concentração das soluções pós tratamento, em especial a 100%. Ambos os efeitos citados são amenizados pelo poder de depuração dos corpos receptores, de forma que em concentrações inferiores a 70% das soluções pós tratamento o crescimento radicular e a germinação apresentam valores próximos ao controle negativo. Diante do exposto, o processo UV-C/H₂O₂ apresentou potencial técnico para a degradação da mistura dos fármacos lamivudina e zidovudina. CAPES The existence of pharmaceutical contaminants in the environment has been emphasized as an environmental problem throughout the world, being a research field is in constant growth, mainly because the pharmaceutical use is increasing, being directly linked to population growth. In this scenario it is necessary to propose efficient treatments to degrade these substances. The Advanced Oxidative Processes (AOPs) have emerged as a technology capable of degrading such contaminants before being released into nature. This study aimed to propose a AOP treatment of a mixture of the pharmaceuticals lamivudine and zidovudine, in aqueous solution. The drugs under study were identified by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and ultraviolet-visible (UV) spectrophotometry at their characteristic wavelengths. The AOP treatments applied to the drugs were photolysis, UV/H₂O₂ and photo-Fenton, using two bench reactors (Sunlight and UV-C radiation). The drugs were not degraded by any of the AOPs tested in the sunlight reactor. However, when using UV-C radiation, it was found that the photolysis process was unable to degrade the drugs, while between the photo-Fenton and UV/H₂O₂ process, the second presented the best results, with an average degradation of 90.49% for the lamivudine and 89.23% for the zidovudine, after 3 hours of treatment, for an initial drug and H₂O₂ concentrations of 5 mg.L⁻¹ and 600 mg.L⁻¹, respectively. In these conditions, kinetic studies were carried out, one following the decrease in drug concentration and the other the conversion of organic matter through the evolution of the concentration of the chemical oxygen demand (COD). An adjustment to the pseudo first order model was observed in both studies, with velocity constants and regression coefficients of 0.081 min⁻¹ and 0.9980 for lamivudine, 0.067 min⁻¹ and 0.9978 for zidovudine and 0,0105 min⁻¹ and 0.9705 for COD. It was verified after HPLC analysis using solid phase extraction (SPE) that there was a degradation of 93.90 ± 0.33% of zidovudine and 97.33 ± 0.14% of lamivudine. Toxicity assays involving the dilution of post-treatment solution and evaluating the growth of the species Lactuta sativa (lettuce) and Portulaca grandiflora (eleven hour flower) in a period of 72 hours were carried out in order to evaluate the intermediate and by-products formed during the degradation. These tests revealed that the solutions prior to treatment inhibit the growth of both seeds, while the post-treatment one only inhibited the growth of the Lactuta sativa, and it can be said that there is toxicity. The root growth analysis indicated that it decreases in the extent to which the concentrations of post-treatment solutions are increased, to 100%. Both effects are attenuated by the purification power of the receptor bodies, so that in concentrations below 70% of the post treatment solutions, root growth and germination present values close to the negative control. Given the above, the UV-C/H₂O₂ process presented technical potential for the degradation of the mixture of lamivudine and zidovudine pharmaceuticals.