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Universidade Federal do Rio Grande – FURGEscola de Química e Alimentos - EQA

Laboratório de Análises de Compostos Orgânicos e Metais – LACOM

1ª Fórum acadêmico integrado de Química da Furg

Desenvolvimento de um método analítico multiresíduo

empregando SPE e LC-MS/ MS para determinação de fármacos

em água para consumo

Liziane Cardoso, Maicon Sampaio, Débora Tomasini, Natiele Kleemann , Sergiane Caldas.Orientador: Prof. Dr. Fábio F. Gonçalves

Rio Grande, 04 de novembro de 2010.

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INTRODUÇÃO

Oceanos e mares - 97%

Geleiras inacessíveis - 2%

Rios, lagos e fontes subterrâneas - 1%

Industrial e uso

doméstico

agricultura

3

INTRODUÇÃO

Há 2000 anos a população era apenas 3%

da atual; a partir de 1950 o consumo

mundial triplicou mas a quantidade de

água disponível é a mesma.

Há alguns anos a água abrangia apenas

duas formas de contaminação: a

microbiológica e os dejetos industriais1.

Nações industrializadas se deparam com a

contaminação das águas com produtos

farmacêuticos, cosméticos e produtos de higiene

pessoal (PPCPs).

1ONESIOS K.M. et al. Biodegradation and removal of pharmaceuticals and personal care products in treatment systems: a

review. Biodegradation, v. 20, p. 441–466, 2009

INTRODUÇÃO

4

Em 2000, 67% da população brasileira não tinha acesso à rede coletora deesgotos e apenas 20% do esgoto gerado no País recebia algum tipo detratamento1.

O Rio Grande do Sul, está no ranking dos 10 estados brasileiros com pior

tratamento de esgoto nos municípios. Apenas 15,1% das cidades gaúchas

contavam com o serviço em 20081.

Em Rio Grande apenas 13.610 residências tem esgoto em casa2.

1 http://www.ibge.gov.br2 Assessoria de comunicação da CORSAN

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INTRODUÇÃO

Toda substância contida em um produto farmacêutico empregado para

modificar ou explorar sistemas fisiológicos ou estados patológicos em

benefício da pessoa a que se administra. (Organização Mundial da Saúde).

Os produtos farmacêuticos representam mais de 4.000 moléculas em 10.000 especialidades diferentes.

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Os fármacos são considerados contaminantes ambientais devido a estas moléculas serem biologicamente ativas.

Os fármacos são desenvolvidos para serem persistentes, mantendo suas propriedades químicas o bastante para servir a um propósito terapêutico2

Alguns fármacos possui características lipofílicas e freqüentementeapresentam baixa biodegrabilidade no ambiente. Estas propriedadesintrínsecas apresentam um grande potencial para bioacumulação epersistência no ambiente3.

2RICHARDSOM, S.D. et al., Water Analysis: Emerging Contaminants and Current Issues. Analytical Chemistry, v. 81, n. 12, p. 4845-4877, 2009.3ONESIOS K.M. et al. Biodegradation and removal of pharmaceuticals and personal care products in treatment systems: a review. Biodegradation, v. 20, p. 441–466, 2009

7

Otimizar um método empregando Extração em Fase Sólida (SPE) e

LC-ESI-MS/MS para determinação de fármacos em amostras de água

tratadas destinadas ao consumo humano no município de Rio Grande no

Estado do Rio Grande do Sul.

Objetivo Geral

8

JUSTIFICATIVA

1 Zuccato et al, 2006. Pharmaceuticals in the Environment in Italy

2 Khetan et al. 2007. chem.rev.2007, 107, 2319 - 2364

Excretados na forma original ou metabolitos 1

podem causar variedades de

problemas ambientais

Contribuir para portaria 518

Estação de tratamento não remove os fármacos 2

9

10

Contaminação da água por fármacos

ÁGUAS SUPERFICIAIS

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

trabalhos publicados na literatura envolvendo a ocorrência de resíduos de fármacos no meio

ambiente

Nebot et al1, 2007. Escócia. Determinaram paracetamol, trimetoprim,

sulfametoxazol, propranolol, diclofenaco,ibuprofeno não foram detectados na

água da torneira, mas sim em água residual.

Vulliet et al2, 2008. França. Detectaram atenolol, fluoxetina,

sulfametoxazol, diclofenaco, triclosan, testosterona numa faixa de 0,008 –

0,019 μg/L-1 na água da torneira.

Magnér et al3, 2010. Suécia. Detectaram cafeína, atenolol,

metoprolol,oxazepam,carbamazepina,ibuprofeno, diclofenaco e gimfibrozil

numa faixa de 0,007 – 1,16 μg/L-1 em água do mar.

11

1Nebot, C. Quantification of human pharmaceuticals in water samples by high performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry. Analytica Chimica Acta, V. 598, p. 87–94,

2007

2Vulliet, E. et.al. Occurrence of pharmaceuticals and hormones in drinking water treated from surface Waters. Environ Chem Lett, 2009

3 Magnér, J. et. al. Application of a novel solid-phase-extraction sampler and ultra-performance liquid chromatography quadrupole-time-of-flight mass spectrometry for determination of

pharmaceutical residues in surface sea water. Chemosphere, V. , p. 1 -6, 2010.

12

Ternes et al4, 1999,Brasil. Detectaram 17β-estradiol e estrona sintéticos na ETE da

Penha/RJ foram detectados nas concentrações de 0,021 e 0,040 μg L-1,

respectivamente.

Sodré et al5, 2010, Brasil. Detectaram Estigmasterol, colesterol, bisfenol A,

cafeína, estrona e 17β-estradiol em amostra de água potável na Cidade de Campina no

Estado de São Paulo o composto bisfenol foi detectado na concentração de 0,16µg L-1

e a cafeína 0,22 µg L-1. Esse mesmo grupo determinou os diferentes antibióticos e

foram detectados numa faixa de 0,00045 - 0,484 µg L-1 .

4 Sodré, F.F. et al. Occurrence of Emerging Contaminants in Brazilian Drinking Waters: A Sewage-To-Tap Issue. Water Air Soil Pollut, V. 206, p. 57–67, 2010.5 TERNES, T.A. et al. Behavior and occurrence of estrogens in municipal sewage treatment plants I. Investigations in Germany, Canada and Brazil. The Science of the Total

Environment, v. 225, p. 81-90, 1999

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Escolha fármacos analisados

fluoxetina sulfametoxazol

cafeínadiclofenaco

atenolol

ÁGUA

fármacos mais prescritos no

município de Rio Grande

RENAME e ANVISA

Técnica de extraçãoe Análise

Disponibilidade de padrões

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Estrutura dos Compostos em estudo para análise em água

Atenolol

classe: β-bloqueador

Log Kow: 0,16

pKA: 9,6

CAS: 29122-68-7

Fluoxetina

classe: antidepressivo

Log Kow: 3,82

pKA: 8,7

CAS: 54910-89-3

diclofenacoSulfametoxazol

classe: antibiótico

Log Kow: 0,89

pKA: 1,85 - 5,60

CAS: 723-46-6

cafeína

classe: estimulante

Log Kow: 0,01

pKA: 10,0

CAS: 58-08-2

classe: antiinflamatório

Log Kow: 4,51

pKA: 4,14

CAS: 15307-86-5

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Coluna Analítica: Waters XTerra® 50 x 3,O mm 3,5 μm - C18

Fase Móvel Água ultrapura (Milli-Q) acidificada com 0,1% de

ácido fórmico;

Metanol grau HPLC;

Condições do sistema cromatográfico para determinação dos compostos

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Otimização dos parâmetros para fragmentação dos compostos no MS

Fármaco Transições (m/z) EC

(eV)

VC

(V)

tR

(min)

Cafeína195,1> 110,0

195,1>136,0

60

60

25

251,57

Sulfametoxazol254,4>107,9

254,4>91,7

15

15

25

301,49

Atenolol267,3>145,0

267,3>190,2

27

25

35

251,00

Diclofenaco297,1>214,1

297,1>250,1

30

15

30

304,98

Fluoxetina310,2>43,1

310,2>145,1

9,0

10

30

201,14

17

Cromatograma da separação no modo MRM dos compostos contendo as transições empregadas para a quantificação.

18

SPE – Extração em fase sólida

É uma técnica de separação líquido-sólido, onde os analitos a serem extraídos

são particionados entre uma fase sólida e uma fase líquida. (Lanças, 2004a)

Figura 1: Representação esquemática de um procedimento para SPE.

19

Vantagens da SPE

Extração de várias amostras simultaneamente;

mesmos volume de solvente orgânico quando comparada

com LLE;

altas recuperações;

fácil operação e a possibilidade de automação

Excelente para extração,limpeza e concentração dos

analitos.

Pavlovic´ et al. Trends in Analytical Chemistry, Vol. 26, No. 11, 2007

20

CONDICIONAMENTO DO CARTUCHO

-6 mL de metanol;- 6 mL de água deionizada 3

ADIÇÃO DA AMOSTRA

250 mL de amostras foram transferidas para o cartucho

3 Gros et al. Talanta 70 (2006) 678–690

Procedimento Experimental

21

Figura 12: Gráfico de recuperação para adsorvente Strata-X polimérico (500 mg/3 mL)

Figura 13: Gráfico de recuperação para adsorvente C18

Eluir com 4mL de metanol ELUIÇÃO DOS

ANALITOS

LC-ESI-MS/MScolocou-se 1mL do extrato em

vials

22

Composto Faixa Linear ( mg L-1) LOQi ( mg L-1) Equação da reta r

Cafeína 0,01 – 1,00 0,01 6615,73 x - 19,11 0,9983

Fluoxetina 0,01 - 1 ,00 0,01 3652,75 x + 42,53 0,9989

Diclofenaco 0,01 - 1 ,00 0,01 1639,65 x + 13,87 0,9989

Sulfametoxazol 0,005 - 1 ,00 0,005 6164,43 x- 10,48 0,9980

Atenolol 0,001 – 1,00 0,001 27965,9 x + 44,38 0,9989

Tabela 1– Resultados de linearidade e curva analítica de cada composto no instrumento

validação

23

Fármacos

0,016 0,08 0,16 0,8 1,6

R% RSD% R% RSD% R% RSD% R% RSD% R% RSD%

Cafeína < LOQ < LOQ < LOQ <LOQ 118,15 11,26 70,95 3,91 109,35 3,39

Sulfametoxazol < LOQ <LOQ 97,14 7,26 109, 91 10,97 111,17 8,37 101,85 13,69

Atenolol 87,81 4,95 91,02 3,76 106,26 3,96 96,24 6,56 89,93 6,25

Diclofenaco < LOQ < LOQ < LOQ < LOQ 72,18 14,20 89,19 5,86 100,19 4,21

Fluoxetina < LOQ < LOQ < LOQ < LOQ 83,79 6,15 104,75 9,89 99,43 9,50

Tabela 2 – Ensaios de recuperação (R%) e precisão (RSD%) do método em diferentes níveis de fortificação (µg L-1) nas

condições otimizadas (n=9)

CONCLUSÃO

24

O método otimizado foi adequado para a extração e pré-concentração dos

fármacos em água.

obtendo-se recuperações entre 70 a 118% e RSD<15%.

Portanto, pode ser empregado para análise de resíduos de fármacos de diferentes

classes em água potável.

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REFERÊNCIAS

[1]BAIRD, C. Química Ambiental. 2.ed. Porto Alegre: Bookman, 2002, 622p.

[2]CALDAS, S. S. Dissertação de mestrado, FURG- Rio Grande, Brasil, 2009; 145p.

COLLINS, C.H.et al. Fundamentos de cromatografia, Campinas, editora da UNICAMP, 2006, 456p

[3]Economou, A. et al. Determination of multi-class pesticides in wines by solid-phase extraction and liquid

chromatography-tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 1216 (2009) 5856–5867

[4]KHETAN, S. K ; Collins, T.J. Chemical Reviews. 2007, 107,2319.

[5]LANÇAS, Fernando M. Validação de métodos cromatográficos de análise/ Fernando M. Lanças – São Carlos: RiMa,

2004.62p.

[6]Lanças, F.M. Extração em Fase Sólida (SPE) / Fernando M. Lanças - São Carlos: RiMa, 2004 a.

Procedure: A Review.Chromatographia, 2009.

[7]Pavlović, D. M. et.al. Sample Preparation in analysis of pharmaceuticals.Trends in Analytical Chemistry, v. 26, p.1062-

1075, 2007.

[8]RIBANI, M. et al. Validation for chromatographic and electrophoretic methods, Química Nova, v. 27, p.771-780,

2004. ISSN 0100-4042.

[9]Tombosi,J.l;Yamanaka,L.Y;Humberto,J.J e Moreira, R.P.M. Quim.Nova.2010, 1, XY

[10] http://www.thomson.iqm.unicamp.br/.pdf. acessado em 30 de outubro de 2010.

AGRADECIMENTOS

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