Degradação do antibiótico bacitracina zíncica em meio aquoso através de processos oxidativos avançados
[thesis]
Patrícia Metolina
AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus, minha fonte de fé, por me ajudar a concretizar mais uma fase de aprendizado, logo após o segundo título de bacharel. Agradeço por dar-me forças para superar todas as dificuldades. Ao meu orientador Prof. Dr. Antonio Carlos Silva Costa Teixeira, pela oportunidade da pesquisa, orientação e ensinamentos. A dedicação, a competência e a qualidade em que exerce suas atividades acadêmicas e de pesquisa revela uma vocação extremamente admirável e inspiradora. Ao Prof.
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... Felipe Lourenço Rebello por me receber em seu laboratório na Faculdade de Ciências Farmacêuticas -USP. Agradeço pelo apoio, ensinamentos e amizade para a condução dos ensaios biológicos. A Profa. Dra. Sueli Ivone Borrely do IPEN -USP pelas importantes instruções nos ensaios de toxicidade. Aos professores Dr. Roberto Guardani e Dr. Reinaldo Giudici, pelas valiosas contribuições ao meu trabalho. As sugestões e discussões realizadas durante a qualificação melhoraram consideravelmente a qualidade dos meus resultados. A todos os professores do Departamento de Engenharia Química da Poli -USP, que contribuíram com conhecimentos importantes para o meu aprendizado na pós-graduação, os quais também foram utilizados na minha pesquisa. , pela ajuda no laboratório, nos manuseios de equipamentos, na troca de ideias e, enfim, na amizade de todos. Agradeço especialmente a Arlen, Adriana e Priscila, por compartilharmos as emoções e as inteligências múltiplas que necessitamos desenvolver no laboratório; e ao Bruno e Leandro, pelos apoios e incentivos. Todos colaboraram muito para as minhas atividades do mestrado. Aos funcionários técnicos Joel, Paulo e Rodrigo, pela assistência nas pesquisas no laboratório e amizade. E aos funcionários administrativos Alexandre, Elisete e Graça, pelos auxílios nas questões burocráticas. Aos meus humildes pais e aos meus quatro irmãos, pelo amor incondicional e, especialmente, minha irmã médica Dra. Cristiane. Apesar de eu não seguir muito os seus passos de destaque em excelência acadêmica e profissional, sempre me incentivou a estudar muito. Ao grande amor da minha vida Alexandre, por poder compartilhar todos os momentos. Agradeço imensamente por estar sempre ao meu lado e me iluminar nas horas mais difíceis. Aos meus sogros e aos meus cunhados pelo carinho e compreensão, apesar de acharem que eu vivo em outro mundo ao cursar essa pós-graduação. Aos meus amigos que adquiri ao longo da vida, pelo apoio moral e aos quais eu devo muitos encontros por conta do tempo só dedicado ao mestrado. À indústria farmacêutica Takeda que motivou o tema da minha pesquisa. Agradeço pelo apoio técnico, pela atenção e valorização do meu trabalho. Ao suporte financeiro proporcionado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pela Coordenadoria de Pessoal de Nível Superior (CAPES) durante o período do mestrado. Palavras-chave: Peptídeos não ribossomais (NRP). Antibiótico bacitracina zíncica. Processos oxidativos avançados (POA). Fotólise direta. Processo UV/H2O2. Tratamento de efluentes. Resistência bacteriana. Atividade antimicrobiana. Modelagem Cinética. ABSTRACT The presence of antibiotics in ecosystems represents a serious risk to human and animal health, caused by the increase in bacterial resistance. Since most antibiotics resist to biological degradation, advanced oxidation processes are pointed out as the most effective technologies for degrading these compounds in wastewater. Zinc bacitracin (Bc-Zn) is a potent antibiotic with a complex mixture of non-biodegradable peptides conjugated to zinc. Despite being a widely used antibiotic in human and animal medicine, the scarcity of studies dealing with its degradation and environmental fate is a matter of concern. In this work, Bc-Zn degradation by direct photolysis and the UV/H2O2 process was investigated for different UVC radiation conditions and initial H2O2 concentrations. Kinetic parameters, namely the photolysis quantum yield, pseudo-first order kinetic constants and second-order kinetic constants, were satisfactorily estimated from experimental data by modeling the photochemical system. The results showed that all the congeners of the Bc-Zn mixture were photolyzed at the highest UVC doses applied, while no TOC removal was observed after 120 minutes of irradiation. The addition of H2O2 substantially accelerated Bc-Zn photodegradation, with pseudo-first order kinetic constants of one order of magnitude higher than those observed under direct photolysis. In addition, a remarkable removal of up to 71% of TOC was achieved. Statistical analyses showed that UV radiation had a much more important effect on Bc-Zn photodegradation in comparison with initial H2O2 concentration, with the best process conditions achieved for the highest specific photon emission rate (1.11×10 -5 Einstein L -1 s -1 ). Biological assays carried out with the solutions treated by direct photolysis and UV/H2O2 revealed no residual antimicrobial activity, though photodegradation products remained non-biodegradable. In addition, toxicity analyses indicated that the zinc metal present in the antibiotic is responsible for the toxic effect on the test microorganism Vibrio fischeri. Finally, further studies should be performed to identify the by-products formed and to investigate Bc-Zn degradation in real industrial wastewater.
doi:10.11606/d.3.2018.tde-24092018-082606
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