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1
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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2
INTRODUÇÃO
Oceanos e mares - 97%
Geleiras inacessíveis - 2%
Rios, lagos e fontes subterrâneas - 1%
Industrial e uso
doméstico
agricultura
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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
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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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5
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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6
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
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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
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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
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9
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10
Contaminação da água por fármacos
ÁGUAS SUPERFICIAIS
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
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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.
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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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14
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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15
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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16
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
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Cromatograma da separação no modo MRM dos compostos contendo as transições empregadas para a quantificação.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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)
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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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25
REFERÊNCIAS
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[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.
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AGRADECIMENTOS
26