ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ THỊ HẢI YẾN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY MỘT SỐ HỢP CHẤT THUỐC KHÁNG SINH BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG HÓA UV/HOCl/ClO- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ THỊ HẢI YẾN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY MỘT SỐ HỢP CHẤT THUỐC KHÁNG SINH BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG HÓA UV/HOCl/ClOChuyên nghành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Đào Hải Yến Hà Nội - 2016 MỞ ĐẦU Các chất ô nhiễm môi trường nước gần quan tâm nghiên cứu tồn dư chất kháng sinh mỹ phẩm sau sử dụng bị thải loại vào môi trường Những chất ô nhiễm định nghĩa hợp chất chưa bao gồm tiêu chuẩn chất lượng nước, chưa nghiên cứu trước đây, có khả ảnh hưởng đến môi trường sinh thái sức khỏe người Các hợp chất kháng sinh tồn nước phần lớn tác động người liên tục đươc thải vào môi trường, chúng tác động đến vi sinh vật, gây nên kháng thuốc, sản phẩm chuyển hóa chúng hợp chất có độc tính cao Các hợp chất kháng sinh thường không xử lý phương pháp xử lý nước truyền thống tồn nước sinh hoạt dẫn đến nguy tích lũy thể người Tại Việt Nam, việc nghiên cứu dư lượng hợp chất kháng sinh nước tự nhiên nước sinh hoạt chưa ý, việc ứng dụng Clo để khử trùng sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khử trùng nước, phun diệt trùng môi trường, phòng chống dịch bệnh, nhiên không nhiều nghiên cứu phân hủy sản phẩm phụ trình tiệt trùng nước có chứa chất ô nhiễm hữu Ciprofloxacin (CIP), Fluoroquinolone (FQ) hệ thứ hai loại thuốc kê đơn nhiều giới Nó dùng thời gian bùng phát bệnh than vào năm 2001 sử dụng để nhắm mục tiêu tác nhân sinh học bệnh Legionnaire thương hàn CIP loại FQs mạnh có liên quan đến tác dụng phụ nghiêm trọng bao gồm gân vỡ tổn thương thần kinh co giật Do tác dụng bất lợi mà CIP gây nên quan tâm nghiên cứu thời gian gần tìm thấy thường xuyên nguồn nước mặt, nước thải mức gây kháng thuốc nhiều loại vi khuẩn Nhiều nghiên cứu trình oxy hóa tiên tiến (AOPs) ứng dụng hấp phụ phương pháp xử lý hữu hiệu cho việc làm giảm loại bỏ CIP nước nước thải hoàn toàn Nhiều nghiên cứu cho thấy CIP nhạy cảm với biến đổi quang hóa trực tiếp tiếp xúc trực tiếp với UV cách thêm chất xúc tác quang hóa hydrogen peroxide (H2O2), titanium dioxide (TiO2) vào dung dịch [5] Nghiên cứu hấp phụ CIP lên trầm tích nước, đất bùn tiến hành nhóm nghiên cứu Carmosini et al., 2009 Nhìn chung, việc nghiên cứu sâu trình clo hóa kết hợp với chiếu xạ UV chưa nhiều đặc biệt với đối tượng ô nhiễm hợp chất kháng sinh Các sản phẩm phụ trình chuyển hóa hợp chất tự nhiên trình xử lý chưa nghiên cứu sâu Vì đề xuất đề tài ―Nghiên cứu trình phân hủy số hợp chất thuốc kháng sinh phương pháp quang hóa UV/HOCl/ClO-‖ nhằm góp phần hiểu sâu chất trình tự nhiên trình xử lý nước CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái quát kháng sinh Lịch sử hình thành Năm 1929, Alexander Fleming phát khả kháng khuẩn nấm Penicillium notatum, mở đầu cho nghiên cứu sử dụng kháng sinh, sau hàng loạt nghiên cứu, sản xuất sử dụng kháng sinh phát triển mạnh tác dụng hẳn điều trị bệnh nhiễm khuẩn so với thuốc kháng sinh khác Giới y học định nghĩa : Kháng sinh chất tạo thành chuyển hoá sinh học, có tác dụng ngăn cản tồn phát triển vi khuẩn nồng độ thấp, sản xuất sinh tổng hợp tổng hợp theo mẫu kháng sinh tự nhiên Phân loại Kháng sinh phân chia thành loại sau: + Nhóm Beta lactam: Penicilin, Cephalosporin, Carbapenem, Monobactam, chất ức chế Beta lactam + Nhóm Aminosid: Streptomicin, Dihydrostreptomycin, Kanamycin, Neomycin, Paromomycin + Nhóm Chloramphenicol (hay Phenicol): Chloramphenicol, Thiamphenicol… + Nhóm Tetracyclin + Nhóm Amynoglycosid + Nhóm Lincosamid: Clindamycin, Lincomycin… + Nhóm Marcrolid: Erythromycin, spiramycin, Azithromycin,… + Nhóm Quinolone: ciprofloxacin, ciprofloxacin-d8, oxolinic acid, danofloxacin, enrofloxacin, difloxacin, sarafloxacin, ofloxacin, norfloxacin + Nhóm kháng sinh tổng hợp khác: Fosfomycin … Kháng sinh họ Quinolone Quinolone kháng sinh sử dụng rộng rãi việc điều trị nhiễm trùng người động vật Mục tiêu chúng vi khuẩn bacterial enzyme DNA gyrase hay topoisomerase II Quinolone có thành phần hóa học dẫn suất axit nalidixic Dựa phổ kháng khuẩn nó, quinolone chia thành nhiều hệ như: - Quinolone hệ thứ nhất: cinoxacin, flumequine, axit nalidixic, oxilinic, - Quinolone hệ thứ hai: ciprofloxacin, enoxacin, fleroxacin,… - Quinolone hệ thứ ba: balofloxacin, gatifloxacin, grepafloxacin… - Quinolone hệ thứ tư: garenoxacin, clinafloxacin, gemifloxacin… Công thức cấu tạo chung nhóm quinolone hợp chất vòng thơm có chứa N, vị trí thứ có gắn nhóm ketone, vị trí thứ có gắn nhóm carboxylic Các dẫn suất quinolone gồm hợp chất mà: Vị trí 1: gắn thêm nhóm alkyl aryl; Vị trí 6: gắn thêm F; Vị trí 2, 6, gắn thêm nguyên tử N Hình 1.1 Cấu trúc nhóm quinolone Tính chất acid - base nhóm quinolone: Quinolone có nhóm carboxylic vị trí số nên hợp chất có tính acid Một số quinolone có chứa thêm nhóm amine khác nên có thêm tính base Dựa vào pKa chia nhóm quinolone thành hai loại: Acidic quinolone (AQ) Piperazinyl quinolone (PQ) - Acidic quinolone (AQ): có giá trị pKa thuộc khoảng 6,0 đến 6,9 Trong nước chúng tồn dạng trung hòa dạng anion Thường AQ gồm quinolone thuộc hệ thứ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Minh Đức (2006), Sắc ký lỏng hiệu cao số ứng dụng vào nghiên cứu, dược phẩm hợp chất thiên nhiên, NXB y học chi nhánh thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Văn Ri (2007), Các phương pháp tách sắc ký, chuyên đề cao học trường ĐH KHTN – ĐHQG Hà Nội Danh mục hóa chất, kháng sinh hạn chế sử dụng sản xuất kinh doanh thủy sản, ban hành kèm theo định số 07/2005/QĐ-BTS ngày 24/2/2005 Tiếng Anh A.Garces, A.Zerzanova, R.Kucera, D.Barron, J.Barbosa (2006), ―Determination of a series of quinolones in pig plasma using solid-phase extraction and liquid chromatography coupled with mass spectrometric detection: Application to pharmacokinetic studies", Journal of Chromatography A, 1137, pp 22 – 29 Avisar D, Lester Y, Mamane H (2010), pH induced polychromatic UV treatment for the removal of a mixture of SMX, OTC and CIP from water J Hazard Mater, 175(1–3), pp 1068–1074 Benedek Gy Plo´ sz, Christian Vogelsang, Kenneth Macrae, Harald H Heiaas, Antonio Lopez, Helge Liltved and Katherine H Langford (2010), The BIOZO process – a biofilm system combined with ozonation: occurrence of xenobiotic organic micro-pollutants in and removal of polycyclic aromatic hydrocarbons and nitrogen from landfill leachate, Water Science & Technology—WST, pp 61-62 B.Toussaint, M.Chedin, G.Bordin, A.R.Rodriguez (2005), Journal of Chromatography A,1088, pp 32-39 Bhandari et al (2008), Anticovulsant activities of some novel 3-[5-substituted 1, 3, 4- thiadiazole-YL]-2-styryl quinazoline-4(3H)- ones, 98, pp 45-65 9 Commission of the Eurobean Communities (1996), Off J.Eur.Commun, L125, Beijing 10 Ding Wang (2015), Application of the UV/Chlorine Advanced Oxidation Process for Drinking Water Treatment, Doctor of Philosophy, Graduate Department of Civil Engineering University of Toronto 11 Fasani E, Rampi M, Albini A (1999), Photochemistry of some fluoroquinolones: effect of pH and chloride ion J Chem Soc Perk, T 2(9), pp 1901–1907 12 F.Salehzadeh, A.Salehzadeh, N.Rokini, R.Madani, and F.Golchinefar (2007), Pakistan Journal of Nutrition 6, 409-413 13 Gad-Allah TA, Ali MEM, Badawy MI (2011), Photocatalytic oxidation of ciprofloxacin under simulated sunlight J Hazard Mater, 186 (1), pp 751–755 14 H Sun , F-X.Qiao (2008), ―Recognition mechanism of water-compatible molecularly imprinted solid-phase extraction and determination of nine quinolones in urine by high performance liquid chromatography‖, Journal of Chromatography A ,1212, pp 1-9 15 H.Ovando, N Gorla, Dr Cs Biol.(2004) A weyers, M Sc., L.ugnia, m.v.,a Magnoli M.V Arch Med Vet XXXVI N0 16 Jerker Fick (2009), Contamination of surface, ground, and drinking water from pharmaceutical production, Environmental Toxicology and Chemistry, Vol 28, No 12, pp 2522–2527 17 Kolpin, Dana; Furlong, Edward; Meyer, Michael; Thurman, E Michael; Zaugg, Steven; Pharmaceuticals, Barber, Larry; Hormones, and and Buxton, Other Herbert Organic (2002), Wastewater Contaminants in U.S Streams, 1999-2000: A National Reconnaissance, USGS Staff Published Research, pp 68 18 Mella M, Fasani E, Albini A (2001), Photochemistry of 1-cyclopropyl-6fluoro-1,4-dihydro-4-oxo-7-(piperazin-1-yl)quinoline-3-car-boxylic acid (0 ciprofloxacin) in aqueous solutions, Helv Chim Acta, 84(9), pp 2508– 2519 19 M.A.Garcia, C Solans, A.Calvo, E.Hernandez, R Rey, M.A.Bregante, M.Puig (2004), Biomedical Chromatography volume 19, pp 27-31 20 Paul T, Dodd MC, Strathmann TJ (2010), Photolytic and photocatalytic decomposition of aqueous ciprofloxacin: transformation products and residual antibacterial activity, Water Res, 44(10), pp.3121–3132 21 P-S Chu, R-C Wang, and H.V Chu (2002), J.Agric.Food Chem, 50, pp 4425-4455 22 S.Mostafa, M.EI- Sadek and E.A.Alla (2001), Journal of pharmaceutical and Biomedical Analysis volume 27, pp 133-142