Biodegradação/bioacumulação de fármacos pela cianobactéria Microcystis novacekii coletada no Parque Estadual do Rio Doce-MG 

O potencial de biodegradação e bioacumulação de fármacos de meio aquoso pela cianobactéria Microcystis novacekii foi investigado. Os ensaios foram feitos com o meio aquoso WC (water culture) e com um efluente farmacêutico real. Os fármacos estudados foram: etinilestradiol (hormônio sexual), diclofenaco e ibuprofeno (antiinflamatórios), tetraciclina (antibiótico), atenolol (betabloqueador), ácido clofíbrico e bezafibrato (antilipêmicos). Na primeira etapa deste trabalho, cada fármaco foi testado separadamente sendo incubados com a cianobactéria cultivada em meio WC. Para estimar a eficiência de remoção dos fármacos pela cianobactéria, as concentrações dos fármacos no meio extracelular foram monitoradas por um período de 7 dias. Verificou-se que a cianobactéria não apresentou capacidade para bioacumular/ biodegradar os seguintes fármacos: ibuprofeno, atenolol, ácido clofíbrico e bezafibrato. Por outro lado, a taxa de remoção do hormônio etinilestradiol do meio extracelular foi de 65 a 68% nas concentrações testadas. Para a tetraciclina foi de 60 a 100% e, para o diclofenaco, a redução variou de 70 a 96%. Adicionalmente foi feito um controle de degradação espontânea destes três fármacos, a qual não foi significativa. O crescimento da cianobactéria foi monitorado, o qual não foi afetado pela presença destes fármacos no meio. Possíveis produtos de biodegradação foram também pesquisados utilizando cromatografia acoplada à espectrometria de massas, os quais não foram detectados. Para avaliar o mecanismo de remoção, foi desenvolvido um procedimento de lise celular, inédito na literatura, com o objetivo de avaliar a bioacumulação destes fármacos no meio intracelular da cianobactéria. Para o etinilestradiol, aproximadamente 35% do hormônio adicionado foi bioacumulado enquanto que para a tetraciclina, aproximadamente 0,5%. O mecanismo de remoção proposto foi a bioacumulação conjugada com a mineralização. Para o diclofenaco, o qual não foi detectado no meio intracelular e cuja biodegradação não levou à formação de metabólitos, o mecanismo proposto foi a mineralização. Na segunda etapa deste trabalho, os fármacos que apresentaram degradação biológica (etinilestradiol, diclofenaco e tetraciclina) foram adicionados a um efluente farmacêutico, no qual estavam presentes, além dos fármacos adicionados, outros contaminantes orgânicos. Ao fim de 7 dias de tratamento, observou-se que a cianobactéria foi capaz de reduzir aproximadamente 50% do teor de matéria orgânica total, medida atravéfe de análises de demanda química (DQO) e bioquímica de oxigênio (DBO). Consistente com os resultados previamente descritos, apenas dois dos fármacos adicionados (etinilestradiol e tetraciclina) foram detectados no interior das células da cianobactéria. Estes resultados confirmam, portanto, que as cianobactérias apresentam potencial para uso em tratamento de efluentes contaminados com matéria orgânica.The potential for bioaccumulation/ biodegradation of drugs in aqueousmedium by the cyanobacterium Microcystis novacekii was investigated. The experiments were performed in a WC (water culture) medium and in a real pharmaceutical effluent. The drugs studied were: ethinylestradiol (sexual hormone), diclofenac and ibuprofen (anti-inflammatory), tetracycline (antibiotic), atenolol (beta blocker), clofibric acid and bezafibrate (antilipemics) In the first part of the present study, each drug was tested separately and incubated together with the cyanobacteria in a WC medium. To estimate the efficiency of drugs removal, the analyte concentrations in the extracellular medium were monitored for a period of 7 days. It was found that this cyanobacterium showed no ability to bioaccumulate / biodegrade the following drugs: ibuprofen,atenolol, clofibric acid and bezafibrate. On the other hand, the removal rate of ethinylestradiol reached 65-68% at the concentrations tested. For tetracycline removal rates varying from 60 to 100 % were observed, whereas for diclofenac a reduction rate ranging from 70 to 96 % was determined. Control experiments indicated that these three drugs underwent spontaneous degradation in an insignificant rate whereas their presence did not affect the cyanobacterium growth. Careful analysis by chromatography coupled to mass spectrometry indicated noformation of degradation products. To evaluate the removal mechanism and to determine the bioaccumulation rate of these drugs into the cyanobacterium intracellular medium, an unprecedentedprocedure for cell lysis was developed. For ethinylestradiol and tetracycline approximately 35 % and 0.5 % of the initial drugs were bioaccumulated, respectively. The removal mechanism was proposed to be bioaccumulation combined with mineralization. For diclofenac, which was not detected in the intracellular medium and whose biodegradation did not lead to the formation of metabolites, a mineralization mechanism was proposed. In the second part of the present study, the drugs that were biodegraded by the cyanobacterium (ethinylestradiol, tetracycline and diclofenac) were added to a pharmaceutical effluent that contained several other organic contaminants (including pharmaceutical compounds). After 7 days of treatment, the cyanobacterium was able to reduce approximately 50% of the total organic content, measured by analysis of chemical (COD) and biological (BOD) demand of oxygen.Consistent with the results previously described, only ethinylestradiol andtetracycline were detected inside the cells of the cyanobacteria. These results therefore confirm that the cyanobacterium Microcystis novacekii has potential to be used in the treatment of wastewater contaminated with large amounts of organic matter