Egyetem

Gyógyszermaradványok a vizekben

2009. augusztus 25., kedd

A gyógyszernek, funkcióját tekintve nem az az elsődleges feladata, hogy ne legyen a környezet számára mérgező, azaz toxikus, és ne maradjon fent a természetben tartósan. Pedig a mai magyar népesség évente több száz tonna gyógyszert fogyaszt el, melyek hatóanyagainak jelentős része az emésztőrendszeren keresztül távozik, és a szennyvízbe kerül. Döntően mesterséges anyagokról van szó, amelyeknek lebontására a biológiai szennyvíztisztítóban lévő mikroorganizmusok genetikailag sincsenek felkészülve, arról nem is beszélve, hogy a tisztító baktériumokat bizonyos hatóanyagok el is pusztíthatják. Így fordulhat elő az is, hogy esetenként a hormonok, gyógyszermaradványok 60-70%-a is megmaradhat a már megtisztított szennyvízben. Igaz, ezek viszonylag csekély, általában literenként csak nanogramm (ng, a gramm 10^-9 része) mérhető koncentrációt képviselnek, de ez a mennyiség is felhalmozódhat a növényekben, állatokban, beépülhet az élő szervezetekbe, akárcsak a fertőtlenítésre alkalmazott klórozás melléktermékei az ivóvíz esetében – sokszor épp ezeknek köszönhetően drasztikusan megnőhet az ilyen vizet fogyasztók körében a különféle, például rákos megbetegedések száma. A szennyvizekbe – majd azokon keresztül a természetes vizekbe – kerülő gyógyszermaradványok problémája hívta életre az igényt, hogy a hatóanyagokat lebontó más, például kémiai módszereket kutassanak. Az oxidációs eljárások mellett felmerül még az úgynevezett adszorpció lehetősége is, mikor valamely anyag felületén megkötődnek a nemkívánatos molekulák, amik így eltávolíthatók a szennyvízből. Ez is egy működőképes, de nem túl hatékony megoldás. A Szegedi Tudományegyetem laborjaiban is folynak olyan kutatások, amelyek eredményeit bevezető jelleggel már kisebb szennyvíztisztítóknál sikerrel alkalmazták is. A vizsgálatok jelenleg a nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokat részesítik előnyben – tudjuk meg Dombi Andrástól, a Szegedi Tudományegyetem Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszékének docensétől képünkön. Egyik ilyen eljáráscsoport az ózonon alapuló módszerek, melyek esetében ózont és hidrogén-peroxidot, valamint ózont és mesterségesen előállított UV-sugárzást alkalmaznak a gyógyszermaradványok eltávolítására. „A cél természetesen a teljes mineralizáció, vagyis a szerves anyagok tökéletes lebontása” – mondja Dombi András. Végtermékként többnyire víz és szén-dioxid keletkezik. Az elbomló anyagok esetében az a cél, hogy valamilyen stabilis, a környezet számára nem idegen anyag maradjon vissza a folyamatok végén.

Mesterségesen előállított UV-fénnyel, vákuum-UV-fénnyel, ózonnal és kombinált módszerekkel próbálják ártalmatlanná tenni a gyógyszernyomokat. Nemrég kezdték vizsgálni, hogy a kiinduló vegyületek és a bomlástermékek hogyan hatnak a természet különböző, úgynevezett trofikus szintjeit (táplálékláncban résztvevő szervezetek csoportosítása, leegyszerűsítve: termelőkre, fogyasztókra és lebontókra) képviselő szervezetekre: zöldalgáknál a növekedésgátlást figyelték meg, illetve az apró édesvízi rák, a Daphnia magna halálozási arányát is vizsgálták. Következő lépésként a lebontók vizsgálatát tervezik. Mivel szabványos módszerekkel dolgoznak, eredményeik összehasonlíthatók lesznek más kutatócsoportokéval – tudjuk meg Gajdáné Schrantz Krisztinától. „Szegeden sok klinika és kórház működik, így a gyógyszermaradványok mellett nagyon sok fertőtlenítő szer is kerül a szennyvízbe – vagyis valójában nem egy vegyületben kell gondolkodnunk, hanem azt is vizsgálni kell, hogy miként hatnak egymásra a különböző gyógyszer- és egyéb molekulák” – fejtegeti a szakember.

A hormonok, az antibiotikumok, a gyulladásgátlól és fájdalomcsillapítók, a sejtek osztódását gátló, úgynevezett citosztatikumok – ezek a leggyakrabban előforduló és legproblémásabb gyógyszermaradványok – magyarázza Gajdáné Schrantz Krisztina, a Szervetlen és Analitikai Kémai Tanszék adjunktusa. Ők a laborban úgynevezett nem-szteroid típusú gyulladásgátlókkal dolgoznak, nevezetesen az ibuprofennel és a ketoprofennel, illetve a naproxennel és diclofenac-kal – ezek a Magyarországon is leggyakrabban használt gyulladásgátlók, és csak körülbelül 60-70%-ban bomlanak le a biológiai szennyvíztisztítás során. (Tájékozódásként: Magyarországon például gyulladáscsökkentők közül a diclofenac koncentrációját 6400, az ibuprofenét 8400, a roxitromicin nevű antibiotikumét pedig 320 ng/L-re becsülik a tisztítatlan szennyvizekben.) Egy másik eljárástípus az úgynevezett heterogén fotokatalízis – magyarázza tovább Dombi András. Ebben az esetben olyan anyagot használnak, amely fénnyel megvilágítva beindítja az elbomlási folyamatokat. Ilyen fényre aktivizálódó, úgynevezett fotokatalizátorként alkalmazzák például a titán-dioxidot, amely egy ártalmatlan molekula, töltő- és fehérítőanyagként alkalmazzák a festékekben, de a fogkrémben is ilyet találunk – másik előnye, hogy olcsó anyag. Egyetlen problémája van, hogy napsugárzással viszonylag kis hatásfokkal működtethető. „A kutatásaink alapvetően két fő irányban folynak. Egyrészt azt szeretnénk megtudni, hogy a gyógyszermaradványok átalakulása során milyen kémiai folyamatok játszódnak le, keletkeznek-e olyan köztes termékek, amelyek akár a kiindulási anyagnál veszélyesebbek lehetnek. Vizsgáljuk továbbá a folyamatok időbeli lefolyását. A másik kutatási irány pedig próbálja a fotokatalizátorokat úgy alakítani, módosítani, hogy a napsugárzással nagyobb hatékonysággal legyenek gerjeszthetők” – összegez a docens. A gyógyszernyomok eltávolítására irányuló vizsgálatokat OTKA-pályázatból finanszírozzák, a nem gyógyszertípusú, de szerves anyagok eltávolításának kutatását pedig a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal, valamint a Nemzeti Technológiai Program támogatja – ez utóbbi szintén lényeges, hiszen az alföldi források nagy része szerves anyagokkal terhelt.

Szervetlen és Analitikai Kémai Tanszék