Estudio de absorción de antiinflamatorios no esteroidales en plantas de trigo y adsorción en suelos de la Región Metropolitana

Abstract

En la actualidad, existen diversas plantas de tratamiento de aguas servidas, cuyos residuos, los biosólidos, pueden ser usados como fertilizantes complementarios y/o remediadores de suelos. Sin embargo, éstos pueden contener diversos tipos de contaminantes como metales traza, compuestos orgánicos e inorgánicos y compuestos de origen farmacéuticos. Aunque el organismo es capaz de metabolizar un porcentaje importante de los fármacos ingeridos, un porcentaje de estos se excreta junto con los metabolitos resultantes de la digestión del fármaco a las aguas. Este hecho, puede afectar al medio ambiente, debido al fenómeno de bioacumulación y toxicidad del fármaco, convirtiéndolo en un contaminante emergente. El creciente uso de los antiinflamatorios no esteroidales (AINEs), se debe a sus efectos antiinflamatorios, analgésicos y antipiréticos, razón por la cual su incidencia en el medio ambiente es cada vez mayor. El objetivo de este estudio es determinar el comportamiento de los AINEs (Naproxeno, Ketoprofeno, Ibuprofeno y Diclofenaco), a través de la estimación de la capacidad de absorción en plantas de trigo en sistema hidropónico, junto con determinar la capacidad de adsorción de los AINEs en distintos sistemas suelo-biosólido. El sistema hidropónico de raíz flotante, consistió en una serie de recipientes plásticos, sobre los cuales se colocaron placas de plumavit, donde se dispusieron las plantas, quedando de esta manera la raíz flotando en solución nutritiva. Además, se determinó la capacidad de adsorción en suelos por medio de isotermas de adsorción, para conocer el tipo de interacción que existe en la interfase suelo-solución; además se estudió el efecto sobre la adsorción, de la incorporación de biosólidos no esterilizado y esterilizado sobre suelos sin esterilizar y esterilizado. La presencia de antiinflamatorios en las muestras se determinó mediante HPLC con detector de arreglo de diodos, trabajando con una columna C18 (5 μm; 250 mm x 4,6 mm), utilizando como fase móvil una mezcla de acetonitrilo con fosfato diácido de potasio 50 mM a pH 4,2-4,5 a un flujo de 1 mL/min. La baja absorción de los antiinflamatorios no esteroidales (AINEs), en plantas de trigo encontradas en este estudio, se pueden deber principalmente a fenómenos de fotodegradación y degradación enzimática. Todas las isotermas de adsorción se ajustaron a la ecuación de Freundlich y se determinó su coeficiente de partición o de reparto Kd, el cual nos indica la mayor o menos capacidad de un compuesto químico a ser adsorbido por la fracción solida del suelo. Dado que para el caso de estas isotermas de adsorción, Kd (L/g) varía con la concentración inicial de AINEs agregada, su valor fue estimado calculando el promedio de todos los puntos de cada isoterma, para así tener una estimación global del proceso de adsorción con todas las concentraciones usadas en el estudio. En general, se determinó que la adsorción de Ibuprofeno fue menor en todos los sistemas suelo-biosólidos en estudio, en comparación con los otros tres antiinflamatorios no esteroidales (AINEs). Si bien, la degradación microbiana tiene un papel fundamental en la degradación de los de los AINEs en estudio, existen otros tipos de degradaciones involucradas, como lo son la degradación oxidativa, fotodegradación, entre otras. En este estudio, solo se evaluó la degradación microbiana, al esterilizar tanto el suelo como el biosólido. A partir de esto, se determinó que para el caso del Diclofenaco y Ketoprofeno este tipo de degradación juega un rol importante, ya que al suprimir la actividad microbiana esterilizando el suelo, la adsorción de estos antiinflamatorios aumentó con la incorporación de biosólido estéril, en comparación con el suelo sin esterilizar. En cambio en el caso de Naproxeno e Ibuprofeno, se encontró que la adsorción no aumentó al inhibir la actividad microbiana, por ende se puede concluir que este tipo de degradación no es preponderante

At the present time, there are several treatment plants wastewater whose residues, biosolids, can be used as fertilizer complementary and / or remedial soil. However, they may contain various types of pollutants such as trace metals, organic and inorganic compounds and compounds of pharmaceutical origin. Although the body can metabolize a significant percentage of ingested drugs, a percentage of these are excreted with the metabolites resulting from digestion of the drug into the water. This fact can affect the environment, due to bioaccumulation and toxicity of the drug, making it an emerging contaminant. The increasing use of nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs), is due to its anti-inflammatory, analgesic and antipyretic, so its impact on the environment is growing. The objective of this study is to determine the behavior of NSAIDs (Naproxen, Ketoprofen, Ibuprofen and Diclofenac), through the estimate of the absorption capacity in wheat plants in hydroponic system, along with to determine the adsorption capacity of NSAIDs in different soil-biosolid systems. The floating root hydroponic system consisted of a series of plastic containers which were placed on Styrofoam plates, where plants are arranged, being in this way the root floating in nutrient solution. In addition, we investigated the adsorption capacity in soils through adsorption isotherms, to know the type of interaction that exists in the soil-solution interface; also studied the effect on the adsorption of the incorporation of non-sterile and sterile biosolids on unsterilized and sterilized soils. The presence of anti-inflammatory in the samples was determined by HPLC with diode array detector, working with a C18 column (5 um, 250 mm x 4.6 mm), mobile phase was a mixture of acetonitrile with potassium dihydrogen phosphate 50 mM at pH 4.2 to 4.5 at a flow rate of 1 mL / min. The low absorption of nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs), found in wheat plants in this study may be due mainly to photodegradation phenomena and enzymatic degradation. All adsorption isotherms were fitted to the Freundlich equation and determined its partition coefficient or distribution Kd, which indicates the greater or lesser capacity of a chemical compound to be adsorbed by the solid fraction of the soil. As in the case of these adsorption isotherms, Kd (L / g) varied with the initial concentration of NSAIDs added, its value was estimated by averaging all points of each isotherm, thereby having an overall estimation of the process of adsorption at all concentrations used in the study. In general, it was found that adsorption of ibuprofen was lower in all systems studied soil-biosolids, compared with the three other non-steroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs). Although microbial degradation plays a fundamental role in the degradation of NSAIDs under study, other types of degradation involved, such as oxidative degradation, photodegradation, among others. In this study only evaluated the microbial degradation, to sterilize both soil and biosolids. Based on this, we determined that for the case of Diclofenac and Ketoprofen this type of degradation plays an important role, that by removing microbial activity sterilizing the soil, the adsorption of these inflammatory increased with the addition of sterile biosolids, compared with non-sterile soil. In contrast, in the case of naproxen and ibuprofen was found that the adsorption do not increased when was inhibited microbial activity, hence can be concluded that this type of degradation is not predominant