Doxycycline degradation by advanced oxidation processes

Orientador: José Roberto GuimarãesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Contaminantes emergentes, como fármacos de uso veterinário, são considerados compostos persistentes e sua presença no meio ambiente podem causar reações aos seres humanos e também contribuir para o desenvolvimento de bactérias resistentes, causando entre outros problemas, o desequilíbrio do meio em que se encontra. Neste estudo foi avaliada a degradação da doxiciclina (DOX), antimicrobiano pertencente à família das tetraciclinas, pelos processos de fotólise (UV ¿ ?máx = 254 nm), peroxidação (H2O2), peroxidação assistida por radiação ultravioleta (UV/H2O2) e ozonização em diferentes valores de pH. O processo combinado UV/H2O2 e ozonização em meio básico são considerados processos oxidativos avançados (POA). Para detectar e quantificar os níveis do fármaco durantes a degradação, foi determinado um método analítico utilizando a cromatografia líquida de alta eficiência associada ao detector de arranjo de diodos (HPLC/DAD) e espectrometria de massas (SPE-UHPLC-MS/MS), podendo assim quantificar a DOX em níveis de 2 ?g L-1, após concentração da amostra por extração em fase sólida (SPE off-line), utilizando o HPLC, e níveis a partir de 1 ?g L-1 utilizando o SPE-UHPLC-MS/MS. Os resultados obtidos indicaram uma alta eficiência na degradação do fármaco quando utilizado os processos oxidativos avançados; porém, além de avaliar a degradação, foi necessário avaliar se o fármaco perdeu sua capacidade de inibir o crescimento de bactérias. Para isso, foram realizados ensaios de atividade antimicrobiana utilizando as bactérias Escherichia coli (Gram negativa) e Bacillus subtillis (Gram positiva), ambas inclusas dentro do espectro de atuação da DOX. Outro importante parâmetro avaliado, para concluir se a degradação da doxiciclina por esses processos foi ou não eficiente, foi a toxicidade aguda das amostras, uma vez que não é desejável que a toxicidade após a degradação seja maior que a toxicidade inicial do antimicrobiano. O teste foi realizado por meio de ensaios Microtox®, utilizando a bactéria marinha luminescente Vibrio fischeriAbstract: Emerging contaminants, such as antimicrobial for veterinary use, are persistent compounds and their presence in the environment may cause adverse reactions to human beings and contribute to development of resistant bacteria, causing an imbalance in aquatic life. This work evaluated the efficiency of photolysis (UV), peroxidation (H2O2), peroxidation assisted by ultraviolet radiation (UV/H2O2) and ozonation in different values of pH to degrade doxycycline in aqueous solution. UV/H2O2 and ozonation in basic medium are considered advanced oxidation processes (AOPs). An analytical method for doxycycline detection and quantification was studied using high-performance liquid chromatography associated with diode array detector (HPLC/DAD) and mass spectrometry (SPE-UHPLC-MS/MS). The developed method was able to quantify DOX in 2 µg L-1 levels, after sample concentration by SPE off-line, using HPLC and levels as low as 1 ?g L-1 when applied UHPLC-MS/MS. Results showed that high rates of DOX degradation were achieved when the combined process (UV/H2O2) and ozonation were used. In addition, to evaluate the degradation, it was assessed the drug¿s ability to inhibit the growth of bacteria along the degradation time. Antimicrobial activity assays were conducted using Escherichia coli (Gram negative) and Bacillus subtilis (Gram positive); both bacteria belongs to DOX spectrum of uses. Acute toxicity test using the luminescent marine bacteria Vibrio fischeri (Microtox®) was also carried outMestradoSaneamento e AmbienteMestra em Engenharia Civil01p03428/14CNP