PPGMQ-MG - Doutorado (Teses)
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Resultados da Pesquisa
Item Desenvolvimento de métodos baseados na extração com partição à baixa temperatura para determinação simultânea de antibióticos em matrizes de estações de tratamento de esgoto por HPLC-MS/MS.(2021) Cunha, Camila Cristina Rodrigues Ferreira da; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Sanson, Ananda Lima; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Queiroz, Maria Eliana Lopes Ribeiro de; Brandt, Emanuel Manfred Freire; Faria, Adriana Ferreira; Aquino, Sergio Francisco de; Baeta, Bruno Eduardo LoboA ocorrência de antibióticos em matrizes ambientais constitui uma potencial ameaça à saúde pública, uma vez que contribui para a o desenvolvimento e disseminação da resistência bacteriana. Dessa forma, a determinação do nível de contaminação dos antibióticos e seu lançamento no meio ambiente, particularmente pelos sistemas de tratamento de esgotos, são de fundamental importância para apoiar estudos de investigação do perfil de resistência bacteriana. Neste trabalho, métodos analíticos foram desenvolvidos e validados baseados na extração por partição em baixa temperatura (LTPE) seguida por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (HPLC-MS/MS) para a determinação multiclasse de antibióticos em matrizes complexas de estação de tratamento de esgoto (ETE), o qual inclui o esgoto bruto, tratado e o lodo anaeróbio. Os antibióticos analisados no esgoto foram: amoxicilina, cefalexina, sulfametoxazol, sulfadiazina, trimetoprima, ciprofloxacina, norfloxacina, levofloxacina e eritromicina, enquanto que para a matriz de lodo de esgoto foram: sulfametoxazol, sulfadiazina e trimetoprima. A quantificação dos antibióticos foi realizada pelo método da dupla injeção consecutiva, sem o uso de calibração interna com compostos marcados, a fim de corrigir os efeitos de matriz. Para a matriz de esgoto, os parâmetros avaliados e otimizados na LTPE foram: pH da amostra, razão volumétrica entre amostra e o solvente extrator, tempo de extração em banho ultrassônico, material do tubo de extração, solvente e volume para reconstituir os extratos da amostra. Adicionalmente, a influência dos sólidos presentes na matriz de esgoto foi avaliada. Amostras de esgoto na sua forma integral, incluindo as frações líquidas e sólidas do esgoto foram analisadas. Os resultados revelaram que a etapa de filtração, usualmente utilizada em várias técnicas de extração de analitos em amostras ambientais complexas, pode subestimar a concentração total de antibióticos presentes, principalmente, para os compostos hidrofóbicos que possuem maior afinidade pelos sólidos. O limite de detecção do método variou de 18,54 ng L-1 (trimetoprima) à 78,49 ng L-1 (ciprofloxacina), exceto para a amoxicilina que apresentou um limite de detecção maior (235,80 ng L-1 ). Precisão intradia (coeficiente de variação) menor do que 12,3% foi alcançada. Os valores de recuperação variaram de 13,9 (sulfadiazina) à 48,9% (eritromicina) nas amostras de esgoto bruto e de 19,1% (sulfadiazina) a 57,2% (ciprofloxacina) nas amostras de esgoto tratado. Na matriz de lodo de esgoto, avaliou-se a influência das seguintes variáveis no procedimento de extração: massa seca (ms) de lodo de esgoto, tempo de extração em banho ultrassônico, pH da solução tampão e número de ciclos de extração. Os limites de detecção do método variaram de 3,66 ng g-1 ms (trimetoprima) à 11,37 ng g-1 ms (sulfametoxazol). A precisão intradia alcançada foi menor do que 18,9%. Os valores de recuperação variaram de 29,1% (sulfadiazina) à 70,6% (trimetoprima). Os métodos desenvolvidos e validados foram aplicados para a determinação multirresíduo de antibióticos em esgoto bruto, tratado e lodo de esgoto. Seis dos nove antibióticos investigados foram detectados no esgoto bruto e cinco foram encontrados no esgoto tratado. Já no lodo de esgoto, apenas a trimetoprima foi detectada. O trabalho fornece uma nova compreensão sobre a aplicabilidade de LTPE para extração de resíduos de antibióticos de esgoto e lodo de esgoto.Item Remoção de antibióticos em efluentes secundários utilizando fotobiorreatores microalgas-bactérias.(2020) Rodrigues, Daniel Aparecido da Silva; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Santiago, Aníbal da Fonseca; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Santiago, Aníbal da Fonseca; Reis, Alberto José Delgado dos; Augusti, Rodinei; Brandt, Emanuel Manfred Freire; Silva, Silvana de QueirozO uso indiscriminado e a disposição inadequada de antibióticos são responsáveis por aumentar o processo de resistência bacteriana. Esse fato tem gerado preocupações nas comunidades científicas e governamentais em todo o mundo. Portanto, é necessário o desenvolvimento de tecnologias terciárias de tratamento de esgoto que sejam eficazes na remoção dos antibióticos. Sendo assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a eficiência de remoção dos antibióticos sulfametoxazol (SMX), trimetoprima (TMP), cefalexina (CEF) e eritromicina (ERI) em efluentes secundários de uma ETE, utilizando fotobiorreatores de bancada contendo um consórcio microalgas-bactérias. Além disso, objetivou-se determinar o comportamento dos genes de resistência aos antibióticos (GRAs) sul1, blaTEM e ermB associados aos antibióticos SMX, CEF e ERI, respectivamente. Os cultivos foram fortificados com 50 µg L-1 de cada antibiótico selecionado de forma isolada, e também com 50 µg L-1 da mistura formada entre SMX e TMP, pois esses antibióticos são frequentemente coadministrados. Os cultivos foram incubados em shaker à 150 rpm e 22 ºC por sete dias. Os experimentos foram realizados em fotobiorreatores iluminados com luz artificial de LED de baixa intensidade, na qual a iluminação foi feita em ciclos de forma alternada (16:8 horas, luz/escuro). O crescimento da biomassa do consórcio microalgas-bactérias foi determinado pelas análises de sólidos suspensos totais (SST) e clorofila a, sendo os parâmetros oxigênio dissolvido e pH monitorados diariamente. A remoção dos antibióticos foi considerada pelos seguintes mecanismos: biodegradação, bioadsorção e bioacumulação, e também pelos fatores abióticos. Os parâmetros cinéticos de remoção foram determinados por um modelo de primeira ordem. A quantificação dos antibióticos foi determinada por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas sequencial com ionização por eletronebulização (HPLC-ESIMS/MS), sendo as amostras previamente preparadas pela extração com partição em baixa temperatura (LTPE). As concentrações adicionadas dos antibióticos selecionados não inibiram o crescimento da biomassa do consórcio microalgas-bactérias. As remoções para os experimentos realizados com o consórcio cultivado no efluente real sob iluminação foram iguais a 54,34% (SMX), 18,34% (TMP), 96,54% (CEF) e 92,38% (ERI). Para os experimentos fortificados com a mistura TMP/SMX a remoção foi de 24,58% (SMX) e 48,34% (TMP). Os valores da constante cinética de remoção (k) variaram entre 0,018 e 1,10 d -1 e os tempos de meia-vida variaram entre 0,63 e 38,72 dias. A biodegradação foi o principal mecanismo de remoção dos antibióticos, enquanto a bioadsorção e a bioacumulação foram insignificantes. A TMP foi o antibiótico mais recalcitrante dentre os analisados. A remoção dos antibióticos selecionados em água ultrapura foi desprezível. No entanto, no efluente esterilizado a remoção foi considerável para os antibióticos SMX, TMP e ERI, possivelmente, devido à presença de fotossensibilizadores de ocorrência natural no próprio efluente secundário. As abundâncias absolutas e relativas associadas ao gene de resistência sul1 aumentou para os cultivos fortificados com SMX e com a mistura TMP/SMX. Para os cultivos fortificados com a CEF houve uma diminuição na abundância absoluta do gene blaTEM, no entanto a abundância relativa aumentou ligeiramente. As abundâncias absolutas e relativas associadas ao gene ermB diminuíram significativamente, após o período de cultivo. Sendo assim, as concentrações residuais dos diferentes antibióticos estudados, presentes no meio, influenciaram na disseminação dos GRAs. O consórcio natural microalgas-bactérias utilizado no presente estudo demonstra ser uma alternativa promissora na biorremediação dos antibióticos selecionados, com potencial para remoção de outros MPEs. No entanto, estudos adicionais são necessários para compreender o papel dos principais microrganismos identificados no consórcio, bem como investigar a remoção de GRAs nos efluentes secundários.