Avaliação ecotoxicológica do entecavir em Aliivibrio fischeri, Microcystis novacekii, Artemia salina, Biomphalaria glabrata e seu tratamento por processo oxidativo avançado e microbiológico.
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Ecotoxicological evaluation of entecavir in Aliivibrio fischeri, Microcystis novacekii, Artemia salina, Biomphalaria glabrata and its treatment. by advanced oxidative and microbiological processes
Primeiro orientador
Membros da banca
Raquel Sampaio Jacob
Gilcinea de Cassia Santana
Antônio Sousa Santos
Jorgino Julio Cesar
Gilcinea de Cassia Santana
Antônio Sousa Santos
Jorgino Julio Cesar
Resumo
A presença de fármacos lançados rotineiramente no meio ambiente, provenientes de atividades produtivas, de serviços ou mesmo do uso terapêutico, é um potencial poluente de ecossistemas, em especial os aquáticos. O impacto dos medicamentos no meio ambiente, além da possibilidade de desfechos de alterações de comportamento ou morte, pode levar a alterações gênicas, enzimáticas ou ambas simultaneamente. O entecavir (ETV) é um antiviral utilizado para o tratamento da infecção pelo vírus da hepatite B (VHB) disponibilizado pelo Sistema Único de Saúde (SUS). Cerca de 68 a 73% do fármaco é eliminado na forma inalterada pelos rins. Os possíveis impactos ambientais do ETV foram avaliados por meio de estudos ecotoxicológicos utilizando Aliivibrio fischeri, Microcystis novacekii, Artemia salina e Biomphalaria glabrata como modelos biológicos. Além disso, possíveis propostas de remoção em fase aquosa foram propostas por meio da reação de Fenton-like e da biodegradação utilizando a M. novacekii. Revisões da literatura referente as estimativas de fármacos no meio ambiente, com foco nos antirretrovirais e nas alterações genotóxicas em A. salina na presença de diversos poluente também foi elaborada conforme as diretrizes PRISMA. Foi estimado que, aproximadamente 112 toneladas de antirretrovirais (ARV) são lançados no meio ambiente por meio da excreção humana, além dos descartes inadequados e falhas nos tratamentos de efluentes farmacêuticos. Para os estudos ecotoxicológicos com ETV, os modelos biológicos foram expostos a um gradiente de concentração do fármaco, por períodos definidos, e avaliado como desfecho a bioluminescência (A. fischeri), crescimento celular (M. novacekii), imobilidade (A. salina), comportamento e morte (B. glabrata). Os resultados ecotoxicológicos do ETV não apresentaram toxicidade aguda em concentrações inferiores a 100 mg/L nos modelos aquáticos estudados. No entanto, a não confirmação de toxicidade aguda nos modelos biológicos expostos ao ETV não pode ser vista como ausência de toxicidade desse fármaco, devendo estudos de toxicidade crônica serem realizados de forma a complementar os resultados. A aplicação da reação de Fenton-like para remoção do ETV mostrou-se eficaz e promissora. Após 90 segundos de reação a concentração de 300 mg/L alcançou nível indetectável. No entanto, a biodegradação por meio da M. novacekii apresentou baixa taxa de remoção do ETV (máximo de 28,9%) para sua utilização direta na remediação de ambientes aquáticos. O compilado de todos esses estudos demostra as pressões sobre o meio ambiente proveniente dos fármacos antivirais. Mesmo não sendo verificada toxicidade aguda para alguns modelos biológicos, como no caso do ETV, existe um potencial para o desenvolvimento de mecanismos de resistência em vírus, bactérias e até em outros organismos superiores. Nesses casos, a Artemia se mostrou um modelo promissor para avaliar a ecotoxicidade de diferentes tipos de substâncias químicas por meio de testes de genotoxicidade. A possibilidade de monitorar organismos de níveis tróficos inferiores por meio de metabólitos e atividades enzimáticas pode ampliar a avaliação de impactos ambientais, principalmente em ecossistemas costeiros.
Abstract
The presence of drugs routinely released into the environment, from production activities, services or even therapeutic use, is a potential pollutant of ecosystems, especially aquatic ones. The impact of drugs on the environment, in addition to the possibility of behavioral changes or death, can lead to gene or enzyme alterations, or both at the same time. Entecavir (ETV) is an antiviral used to treat hepatitis B virus (HBV) infection and is available from the Unified Health System (SUS). Around 68 to 73% of the drug is eliminated in unchanged form by the kidneys. The possible environmental impacts of ETV were assessed through ecotoxicological studies using Aliivibrio fischeri, Microcystis novacekii, Artemia salina and Biomphalaria glabrata as biological models. In addition, possible proposals for aqueous phase removal were proposed by means of the Fenton-like reaction and biodegradation using M. novacekii. A review of the literature regarding estimates of pharmaceuticals in the environment, with a focus on antiretrovirals and genotoxic alterations in A. salina in the presence of various pollutants, was also carried out in accordance with the PRISMA guidelines. It has been estimated that approximately 112 tons of antiretrovirals (ARVs) are released into the environment through human excretion, as well as inadequate disposal and failures in pharmaceutical effluent treatment. For the ecotoxicological studies with ETV, the biological models were exposed to a concentration gradient of the drug, for defined periods, and bioluminescence (A. fischeri), cell growth (M. novacekii), immobility (A. salina), behavior and death (B. glabrata) were evaluated as outcomes. The ecotoxicological results of ETV showed no acute toxicity at concentrations below 100 mg/L in the aquatic models studied. However, the failure to confirm acute toxicity in the biological models exposed to ETV cannot be seen as an absence of toxicity of this drug, and chronic toxicity studies should be carried out to complement the results. The application of the Fenton-like reaction to remove ETV proved to be effective and promising. After 90 seconds of reaction, the concentration of 300 mg/L reached an undetectable level. However, biodegradation by M. novacekii showed a low rate of ETV removal (maximum 28.9%) for direct use in the remediation of aquatic environments. The compilation of all these studies shows the pressures on the environment from antiviral drugs. Even though acute toxicity has not been verified for some biological models, as in the case of ETV, there is a potential for the development of resistance mechanisms in viruses, bacteria and even other higher organisms. In these cases, Artemia has proved to be a promising model for assessing the ecotoxicity of different types of chemical substances through genotoxicity tests. The possibility of monitoring organisms at lower trophic levels through metabolites and enzymatic activities can broaden the assessment of environmental impacts, especially in coastal ecosystems.
Assunto
Palavras-chave
Entecavir, Ecotoxicologia, Fenton, Biodegradação, Genotoxicidade, Artemia, Fármaco, Meio ambiente
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