Fotodegradação do antibiótico levofloxacino promovida por catalisadores porfirínicos
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Renata Pereira Lopes Moreira
Maria Helena de Araújo
Maria Helena de Araújo
Resumo
A ocorrência de poluentes emergentes no ambiente, com atenção especial ao meio aquático, tem sido relatada por pesquisadores nos últimos anos. Essa atenção se dá por causa da crescente preocupação com a disponibilidade e qualidade da água, visto que o crescimento populacional mundial e a atividade antropogênica têm se intensificado. Dentre os diversos grupos que compõem essa classe de poluentes, há uma preocupação em especial com a classe dos antibióticos, devido a sua presença no ambiente poder causar um aumento da resistência bacteriana aos tratamentos já utilizados na clínica médica e, consequentemente, levar ao surgimento de superbactérias. Deste modo, este trabalho apresenta um estudo da fotodegradação do antibiótico levofloxacino (LEV) promovida por catalisadores porfirínicos em sistemas homogêneos e heterogeneizados em suporte de TiO2. As reações de fotodegradação do levofloxacino foram realizadas em meio aquoso, utilizando-se diferentes tipos e proporções de oxidantes [PhI(OAc)2, H2O2 e Oxone®], sob irradiação de luz de LED (branca na região do visível com faixa de comprimento de onda entre 380 e 750 nm). Apesar de ambientalmente amigável, os sistemas na presença do oxidante peróxido de hidrogênio resultaram em baixo grau de degradação do LEV (0 a 36% de degradação). Na presença das porfirinas imobilizadas em dióxido de titânio, os sistemas que levaram aos melhores graus de degradação foram com catalisador:Oxone® na relação de quantidade de substância de 1:100 e catalisador:iodobenzeno diacetato na relação de quantidade de substância de 1:200, com 67% e 68% de degradação do LEV, respectivamente. Os produtos de degradação foram analisados por espectrometria de massas, sendo observados produtos já descritos na literatura e, também, foram propostos produtos ainda não relatados previamente. Além disso, a toxicidade de alguns produtos foi avaliada em células embrionárias de rim humano (HEK-293); por meio desses experimentos não foi observada toxicidade significativa para os sistemas analisados, indicando a potencialidade de aplicação desses sistemas fotocatalíticos mediados por catalisadores porfirínicos para a degradação do LEV e de outros contaminantes ambientais.
Abstract
The environmental occurrence of emerging pollutants, especially in the aquatic environment, has been reported by researchers in recent years. Due to the world population growth and the intensification of anthropogenic activity, the availability and quality of water have become important to be monitored and evaluated. Among the emerging pollutants, the antibiotic class represents a particular concern, as their presence in the environment can cause an increase in bacterial resistance to treatments already used in clinical medicine and, consequently, lead to the appearance of superbacterias. Thus, this work presents a photocatalytic degradation study of the levofloxacin, an antibiotic, promoted by porphyrinic catalysts in homogeneous and heterogeneous on TiO2 support systems. The levofloxacin photodegradation experiments were performed using a LED lamp (white light, wavelength range 380 and 750 nm). Different types and amount-of-substance of oxidants [PhI(OAc)2, H2O2 and Oxone®] were carried out in aqueous medium systems. Despite being environmentally friendly, systems in the presence of hydrogen peroxide resulted in a low degree of LEV degradation (up to 36% of degradation). In the presence of porphyrins immobilized in titanium dioxide, the best degree for LEV degradation were obtained for catalyst: Oxone® in the molar proportion 1:100 and catalyst:iodobenzene diacetate in the molar proportion 1:200, with 67% and 68% of LEV degradation, respectively. The degradation products were analyzed by mass spectrometry, being observed some products already described in the literature and products that had not been previously reported, and for which structures were proposed. In addition, the toxicity of some products was evaluated using human embryonic kidney (HEK-293) cells; through these experiments, no significant toxicity was observed for the analyzed systems, indicating the potential application of these photocatalytic systems mediated by porphyrinic catalysts for the degradation of LEV and other environmental contaminants.
Assunto
Química inorgânica, Poluentes, Antibióticos, Porfirina e compostos de porfirina, Fotocatálise, Catalisadores, Espectrometria de massa, Toxicidade, Testes, Dióxido de titânio, Água oxigenada, Água, Purificação, Oxidação
Palavras-chave
Fotocatálise, Poluentes emergentes, Fluoroquinolonas, Modelos biomiméticos, Porfirinas base livre, Photocatalysis, Fluoroquinolones, Biomimetic models, Free base porphyrins
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