Окислительная деструкция как способ инактивации экополлютантов фармацевтического происхождения

• Автор: Устинова, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Обзор литературы
1.1 Фармацевтические препараты в окружающей среде и способы их 5 инактивации
1.2 Окисление органических веществ пероксидом водорода
2 Экспериментальная часть
2.1 Характеристики исходных веществ
2.2 Методика изучения окислительной деструкции
2.3 Методика флуориметрического определения концентрации 37 фенола
2.4 Методика спектрофотометрического определения концентрации 38 субстратов
2.5 Методика определения поверхностного натяжения растворов
2.6 Методика кондуктометрического исследования
2.7 Методика расчета начальных скоростей деструкции субстратов
2.8 Методика расчета химического потребления кислорода 44 субстратов
2.9 Методика оценки биологического действия продуктов деструкции
3 Результаты и обсуждение
3.1 Окислительная деструкция модельных соединений
3.2 Окислительная деструкция фармацевтических препаратов 55 реактивом Фентона
3.3 Окислительная деструкция смесей
3.4 Оценка воздействия продуктов окислительной деструкции на живые 94 организмы
Выводы
Список литературы
Приложение

Введение
Актуальность работы. В последнее десятилетие одной из серьезных экологических проблем стал рост содержания различных фармацевтических препаратов в подземных и поверхностных водах. Число сообщений о негативном воздействии медикаментов на гидробионтов и среду их обитания непрерывно возрастает, более того - некоторые персистирующие медикаменты способны перемещаться непосредственно через воду или по трофическим цепям к птицам, млекопитающим и человеку. При этом биологическое разложение фармацевтических продуктов часто затруднено их токсичностью по отношению к микроорганизмам, особенно в высоких концентрациях; лишь немногие лекарственные препараты в окружающей среде сравнительно легко подвергаются биодеградации. Альтернативой биодеградации может стать химическая деструкция, особенно ведущая к полной минерализации загрязнителей. В связи с этим значительное внимание уделяется так называемым Advanced Oxidative Processes (AOPs - передовым окислительным процессам), однако практическое применение окислительнодеструктивных процессов в водоочистке сдерживается эмпирическим характером существующих в этой области представлений. Определение параметров окисления отдельных классов и групп загрязнителей представляется своевременным и актуальным.
Работа выполнена при поддержке государственных контрактов № П397 и П153 в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Цель работы - определение параметров окисления фармацевтических препаратов пероксидом водорода в присутствии ионов переходных металлов и оценка потенциальной возможности применения этого способа для снижения содержания фармацевтических препаратов в местах их высокого скопления или в случаях их залповых выбросов при авариях.
В связи с поставленной целью в задачи работы входило:

- выбор наиболее эффективной окислительной системы;
- исследование кинетики окисления фармацевтических препаратов в гомогенных условиях и определение оптимальных соотношений концентраций реагентов для каждого препарата;
- установление взаимосвязи строения препаратов и их реакционной способности в процессе окислительной деструкции;
- выявление взаимного влияния субстратов при окислении их смеси;
- оценка влияния продуктов деструкции некоторых препаратов на гематологические показатели крыс.
Научная новизна. Впервые выполнено систематическое исследование кинетики разложения 12 фармацевтических препаратов реактивом Фентона в широком диапазоне варьирования соотношений концентраций реагентов и установлены оптимальные условия деструкции. Для фармацевтических препаратов - производных фенола с различной степенью замещения установлена взаимосвязь строения молекулы с реакционной способностью препарата. Выявлено взаимное влияние окисляемых субстратов в смесях в ходе окисления.
Практическая значимость. Доказана применимость окислительной деструкции реактивом Фентона для широкого круга фармацевтических препаратов. Данный подход может быть использован для очистки сточных вод медицинских учреждений и фармацевтических предприятий от медикаментов на локальных очистных сооружениях, инактивации просроченных препаратов и для других мероприятий, направленных на снижение загрязнения окружающей среды в местах высокого содержания фармацевтических препаратов и в случае их аварийных выбросов. Разработанная методика прошла испытание в ООО "ЛАБХИМ" (г. Белгород).
Вклад автора. Экспериментальные исследования, освоение методик и подбор оптимальных условий эксперимента проведены лично автором. Планирование эксперимента, обработка и обсуждение результатов
выполнены под руководством д.х.н., профессора Лебедевой O.E.

Карбамазепин, таблетки, 200мг; ОАО «Синтез»;
Метилурацил, таблетки,0,5г; ОАО «Биосинтез»;
Фурацилин, растворимые таблетки, 0,02г; ОАО «Татхимфармпрепараты»; Левомицетин, глазные капли, 2,5мг/мл; ОАО «Органика».
2.2 Методика изучения окислительной деструкции
Во всех экспериментах изучали протекание окисления субстратов реактивом Фентона при температуре 23°С в водных растворах объемом 25 мл.
Для приготовления реактива Фентона применяли пероксид водорода «медицинский» (-33%), точное значение концентрации которого определяли по плотности с помощью ареометра и методом окислительновосстановительного титрования перманганатом калия в кислой среде.
Источником ионов железа (II) в рективе Фентона служила соль Мора. Исходный раствор соли готовили в мерной колбе на 25 мл из навески массой 0,0245 г. Рабочие растворы готовили путем разбавления исходного раствора.
Рассчитанные количества раствора пероксида водорода и раствора соли Мора добавляли в исследуемые растворы субстратов. Концентрация пероксида водорода варьировалась от 1,0 до 16,0 ммоль/л, концентрация ионов железа 0,125 - 0,5 ммоль/л.
В зависимости от субстрата, менялась его исходная концентрация и метод наблюдения за деструкцией.
При изучении деструкции фенола использовали флуориметрический метод, исходная концентрация субстрата во всех экспериментах составляла 0,25 ммоль/л.
Деструкцию нитропроизводных фенола изучали с помощью спектрофотометрического метода, исходная концентрация субстрата во всех экспериментах составляла 0, 25 ммоль/л.
Для приготовления раствора твердой формы фармацевтического
препарата таблетку взвешивали, после чего тщательно растирали в