monitoramento do fármaco nimesulida em ambientes aquáticos e

MONITORAMENTO DO FÁRMACO NIMESULIDA EM
AMBIENTES AQUÁTICOS E ESTUDOS DE
COMPORTAMENTO
Luciane Mirandaa, Vanessa P. Carvalhob, Vanessa E. dos Anjosc, Sueli P. Quináiad
a
Universidade Estadual do Centro-Oeste,e-mail: [email protected]; bUniversidade
Estadual do Centro-Oeste, e-mail: [email protected]; cUniversidade Estadual de Ponta
Grossa, e-mail: [email protected]; dUniversidade Estadual do Centro-Oeste, e-mail:
[email protected].
Palavras-chave: Contaminantes emergentes, águas naturais, fotodegradação
Introdução
Os fármacos de uso humano e veterinário são
considerados fontes de resíduos e metabólitos
excretados nos sistemas aquáticos.1,2 Devido ao aporte
desses compostos e seus resíduos no ambiente (águas
superficiais, solos e sedimentos) eles são considerados
uma classe de moléculas potencialmente tóxicas. Esses
compostos são denominados de contaminantes
emergentes pois seus efeitos no ambiente ainda não são
monitorados, ou pouco conhecidos. Alguns efeitos já
estão sendo associados à presença dos contaminantes
emergentes no ambiente, tais como, a toxicidade,
desenvolvimento de resistência em bactérias
patogênicas, genotoxicidade e distúrbios endócrinos.3,4
Uma das principais dificuldades de monitoramento
desses contaminantes aquáticos é a sua ocorrência em
baixas concentrações, que são suficientes para produzir
um impacto negativo nos ecossistemas. Assim, as
metodologias de análise devem ser capazes de detectar
e determinar tais contaminantes na ordem de até pg L1 2,5
. Os anti-inflamatórios não-esteroidais (diclofenaco,
ibuprofeno e nimesulida, etc) são fármacos de amplo
consumo e, estão entre os poluentes encontrados em
efluentes de estações de tratamento de esgoto e águas
superficiais que são aporte de efluentes, em
concentrações da ordem de µg L-1.6,7,8
Os contaminantes de interesse emergente, uma vez
presentes nos sistemas aquáticos podem sofrer uma
série de processos na coluna d´água, bem como nos
sedimentos. Pode-se citar os processos de volatilização,
procesos de sorção em material particulado e
sedimentos, dissolução, sedimentação, etc.9 A
solubilidade das moléculas em água é um dos fatores
que influenciam a permanência dos contaminantes na
coluna d´água, ou no sedimento, grupos polares (como
hidroxilas e aminas) aumentam a solubilidade de
compostos orgânicos em água, enquanto, outros pouco
solúveis tendem a se adsorver no sedimento.10
Processos de degradação dos contaminantes em
ambientes aquático podem ocorrer pela ação de agentes
abióticos e bióticos, outros compostos persistem no
ambiente podendo causar efeitos tóxicos aos
organismos em diferentes níveis tróficos da cadeia
alimentar.9,11 A luz, principalmente a radiação
ultravioleta e visível, é capaz de provocar a quebra de
ligações químicas e contribui significativamente para
degradar algumas substâncias em corpos d´água, por
processos de oxidação, hidroxilação, ciclização e
desalogenação. Assim, é necessário que a luz solar
penetre no ambiente aquático. No entanto, a matéria
orgânica dissolvida e particulada absorve parte da
radiação solar diminuindo a intensidade da luz nas
camadas de água mais profundas, dificultando os
processos de degradação.12
Nesse contexto, este trabalho descreve um método
voltamétrico otimizado e validado para a determinação
de concentrações traço de um fármaco anti-inflamatório
não-esteroidal a nimesulida (NIM) (N-(4-nitro-2fenoxifenil) metanossulfonamida),13 em efluente e
águas naturais, visando desta forma, o monitoramento
da qualidade de ambientes aquáticos. Além disso, NIM
é um anti-inflamatório de amplo consumo no Brasil e
também classificado como um poluente orgânico
emergente.14 O fármacio NIM é um composto pouco
solúvel em água, solubiliza-se em solventes
orgânicos.15
Também, um estudo de processos de fotodegradação de
NIM foi realizado para verificar sua persistência no
ambiente. Na literatura não foram encontrados estudos
de degradação de NIM e possíveis produtos resultantes
da fotodegradação em ambientes aquáticos. Carini et
al.16 realizaram um trabalho com cromatrografia
(HPLC/MS) para determinação quantitativa dos
principais metabólitos de NIM, livres e conjugados, em
amostras de urina após 96 hs da administração de uma
dose de NIM em voluntários saudáveis. Neste trabalho
são citados 5 metabólitos resultantes de diversas
reações na molécula de NIM, que denominaram de
metabóltos nominados de M1 até M5 (M1: hidroxilação
resultando na hidroxinimesulida; M2: reusultado da
redução no grupo NO2; M3: resultado de hidroxilação e
redução da NIM; M4: composto acetilado a partir de
M2; M5: um composto acetilado a partir de M3).
Material e Métodos
As medidas voltamétricas foram executadas em um
analisador voltamétrico Metrohm 757 VA Computrace,
acoplado por uma interface a um micromputador,
operando com o software VA Computrace para
obtenção, armazenamento e tratamento dos dados
obtidos. Uma célula eletroquímica de 100 mL, com três
eletrodos foi empregada para este estudo, sendo o
eletrodo de trabalho o de gota pendente de mercúrioHMDE (0,30 mm2), eletrodo de platina como contra
eletrodo, um eletrodo de referência Ag/AgCl (KCl 3,0
mol L-1) e sistema de purga com gás N2 (99,999 %)
acoplado para remoção de O2.
Solução padrão estoque de 3,09×10 5 µL-1 do antiinflamatório NIM (Pharmanostra) foi solubilizado em
etanol e mantido sob refrigeração. Como eletrólito
suporte utilizou-se solução de KCl 1,0 mol L-1, em pH
ajustado para 7,0 com solução NaOH. A voltametria
adsortiva de redissolução catódica, no modo pulso
diferencial (VAdsRC-PD), foi empregada para estudos
quantitativos. O eletrólito e o pH do meio foram
escolhidos e utilizados nos ensaios dos parâmetros da
VAdsRC-PD visando quantificar o fármaco NIM em
baixas concentrações. Com os parâmetros otimizados o
método foi validado pela avaliação da faixa linear,
precisão e exatidão. O NIM foi quantificado em
amostras de água coletadas em seis pontos do lago de
Itaipu que abrange o rio Paraná, em uma área com
barragens para a geração de energia (no Estado do
Paraná, Brasil). Foi incluido na amostragem efluentes
de uma ETE, do município de Santa Helena-PR, que
abrange a região do lago.
Estudos de degradação de NIM foram efetuados
através da radiação UV. Recipientes retangulares de
vidro, contendo 250 mL de água ultrapura fortificada
com 151,13 µg L-1 de NIM foi irradiado com lâmpada
UV (vapor de mercúrio) em um ambiente isento de
iluminação solar. Um frasco controle, protegido da
radiação com papel alumínio, também foi preparado
para comparação. Alíquotas de 2,0 mL das soluções
irradiadas foram coletadas em intervalos de 4, 6, 8 e 12
hs e quantificadas por voltametria.
Resultados e Discussão
A metodologia para a determinação de NIM em águas
naturais por VAdsRC-PD foi otimizada e os parâmetros
analíticos encontram-se na Tabela 1. O perfil dos
voltamogramas e a resposta de corrente de pico de
NIM foram os critérios utilizados na escolha desses
parâmetros.
Tabela 1. Parâmetros voltamétricos otimizados para
a determinação do NIM em águas superficiais.
Parâmetros Otimizados Parâmetros escolhidos
Modo
VAdsRC-PD
Potencia de acumulação
- 0,4 V
(Eac)
Tempo Acumulação (Tac)
60 s
Faixa de varredura de
- 0,35 a – 0,7 V
potencial (E)
Velocidade de Varredura
25 mV s-1
Faixa de trabalho
0,50 a 130,11 µgNIM L-1
Limite de detecção (LD)
0,3 e 0,9 µgNIM L-1
e quantificação (LQ),
Uma análise de regressão linear foi aplicada aos dados
da curva no nível de 95 % de confiança, na faixa de
0,50 a 50 µg L-1 de NIM. Os dados mostram que a
regressão linear foi significativa (Fcalculado (9595,7) >>
Ftabelado (5,63); e não há evidências de falta de ajuste do
modelo linear (Ffaj calculado (0,17) < Ffaj (tabelado) (2,96)).
A precisão do método foi avaliada pelas estimativas de
repetitividade e precisão intermediária e os desvios
padrões entre as médias das recuperações foram 8,96 e
10,25. A exatidão foi calculada pela recuperação de
NIM em eletrólito puro e em amostra real, na
proporção de 1,0 mL de amostra filtrada para 9,0 mL
de eletrólito puro, fortificadas com 2,0 e 2,52 µg L-1,
com recuperações de 111,4 e 119,8 %,
respectivamente. Os resultados de exatidão e precisão
foram adequados para o analito em nível de ppb.
O método desenvolvido foi aplicado na quantificação
de NIM em amostras aquosas coletadas em diversos
pontos do lago de Itaipu. Das amostras avaliadas,
quantificou-seo 1.191,5 µgNIM L-1 em efluente coletado
na primeira lagoa de tratamento do esgoto e, 230,9
µgNIM L-1 na última lagoa de decantação (ETE, Santa
Helena, Paraná, Brasil), após está última lagoa, o
esgoto tratado é lançado nas águas do lago de Itaipu.
Nas demais amostras não foi detectado NIM. Os teores
de NIM detectados em amostras de efluente podem ser
considerados elevados em relação aos valores relatados
na literatura para águas naturais (0,05 a 30 µgNIM L1 7,8
). No entanto, para efluentes não foram encontrados
dados para comparação. Silveira et al.7 determinaram
0,05 µgNIM L-1 em amostras de água de abastecimento
no Rio Grande do Sul, Brasil. Lolic et al.,17 estudaram
diversos fármacos em amostras de água do mar em
Portugal e determinaram teores na ordem de 0,26 a
5,24 ng L-1. Gaffney et al.,8 monitoraram os fármacos
ibuprofeno, diclofenaco e nimesulida em amostras de
água bruta e tratada para abastecimento, determinando
concentrações abaixo de 30 ngNIM L-1. As
concentrações de NIM determinadas nas amostras
coletadas no Lago de Itaipu sugerem que este fármaco
está chegando às estações de tratamento de esgoto, uma
análise cromatográfica poderia confirmar que os altos
teores encontrados referem-se apenas ao composto de
interesse. Isto indica que as estações de tratamento
convencionais não removem completamente compostos
farmacêuticos, pois são projetadas com o objetivo de
remover compostos biodegradáveis, ou parcialmente
biodegradáveis.18 Como NIM é uma molécula insolúvel
em água tende a ter maior interação com o sedimento,
diminuindo sua concentração na coluna d´água,
verificando-se a diminuição da concentração ao longo
do processo de tratamento.
Estudos de fotodegradação do NIM foram realizados a
fim de observar a sua persistência no ambiente. Após 8
h de radiação UV a concentração de NIM na solução,
diminuiu de 30,23 para 16,67 µgNIM L-1, e com 12 hs de
irradiação, observou-se a completa degradação do
fármaco, caracterizada pela ausência do pico
voltamétrico. Também foi avaliado a influência da
temperatura (ambiente e a 40º C) na degradação de
NIM por um período de 6 hs. No entanto, não foi
observado degradação do fármaco através da variação
da temperatura no meio.
Considerações Finais
O presente trabalho apresenta um método otimizado e
validado com respostas analíticas com precisão e
exatidão satisfatórias para a quantificação de traços de
NIM em águas naturais e efluente. NIM é um composto
pouco solúvel em água e foi detectado em níveis
elevados nas amostras de efluente da ETE. Este fato
destaca a importância de monitoramento através de
técnicas analíticas sensíveis e de menor custo. Através
dos estudos de fotodegradação observou-se que a NIM
sofreu decomposição após 12 hs de irradiação UV,
enquanto que a variação de temperatura não afetou na
degradação do fármaco.
Agradecimentos
A Fundação Araucária e Fundação Parque Tecnológico
Itaipu (FA/ FPTI) pela bolsa concedida, FINEP, CNPQ
e UNICENTRO pela infraestrutura.
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