Ταυτόχρονος προσδιορισμός και μελέτη της αποδόμησης των αντιβιοτικών οξυτετρακυκλίνη, οξολινικό οξύ, τριμεθοπρίμη και σουλφαδιαζίνη σε επιφανειακά νερά

Abstract

The development of an analytical method for the simultaneous determination of oxytetracycline, oxolinic acid, trimethoprim and sulfadiazine in water samples by using solid phase extraction and high performance liquid chromatography with UV-Vis detection and the study of the photochemical behavior of the target antibiotics. The chromatographic separation of the analyzed compounds was performed on a Lichrospher RP8 column, using a mixture of acetonitrile:tetrahydrofuran:H3PO4 0.018 M (pH=2.5) in a proportion of 20:20:60 v/v, as the mobile phase. The isolation of antibiotics from the water samples was carried out by means of solid phase extraction (SPE), using SDB-L extraction cartridges. The average recoveries from SDB-L cartridges for 150 mL double distilled water spiked at a concentration range of 1.0 to 33.0 μg/l for sulfadiazine and oxolinic acid were 79±11 and 108±0.6, respectively while for trimethoprim and oxytetracycline spiked at 6.6 to 133.0 μg/l were 96±0.05 and 97±1 respectively. Limits of quantification (LOQs) were 0.6, 0.3, 10.0 and 10.0 μg/l, sulfadiazine, oxolinic acid, trimethoprim and oxytetracycline. The aquatic photochemical behavior of the antibiotics has been studied under natural sunlight conditions in double distilled and river water. Rate constants of photo-degradation were 0.0002 min-1, 0.0070 min-1, 1x10-9 mol·l-1·min-1 and 0.0062 min-1 for double distilled water, and 0.0003 min-1, 0.0058 min-1, 0.0003 min-1 and 0.0394 min-1 in river water for sulfadiazine, oxolinic acid, trimethoprim and oxytetracycline, respectively. The disappearance of oxytetracycline in double distilled water in natural light and in the dark was evidenced together with the formation of detectable metabolites. The effect of initial concentration of antibiotics on the reaction rate was also studied. In the case of oxytetracycline, a self-quenching effect was observed. Oxolinic acid also showed enhanced photolysis with increasing concentration from 1 to 5 mg/l. Trimethoprim presented a strong self-sensitization effect. Photolysis rate was found to be independent of the initial sulfadiazine concentration.

Στόχος της παρούσης διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας αναλυτικής μεθόδου ταυτόχρονου προσδιορισμού των αντιβιοτικών οξυτετρακυκλίνη, οξολινικό οξύ, τριμεθοπρίμη και σουλφαδιαζίνη σε επιφανειακά νερά με τη χρήση εκχύλισης στερεάς φάσης (SPE) και υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης αντίστροφης φάσης με ανιχνευτή υπεριώδους ορατού καθώς και η μελέτη του ρυθμού αποδόμησης αυτών σε επιφανειακά νερά. Ο χρωματογραφικός διαχωρισμός των προσδιοριζόμενων ουσιών επετεύχθη με τη στήλη Lichrospher RP18, ισοκρατικά με κινητή φάση μίγμα CH3CN:THF:H3PO4 0.018 M σε αναλογία 20:20:60 v/v. Η επιλεγόμενη διαχωριστική μικροστήλη για την SPE είναι η πολυμερική SDB-L και το βέλτιστο pH του δείγματος 2.5. Για όγκο δείγματος 150 ml, οι μέσες εκατοστιαίες ανακτήσεις υδατικών διαλυμάτων σουλφαδιαζίνης και οξολινικού οξέος, για επίπεδο συγκέντρωσης 1.0 έως 33.0 μg·l-1, είναι 79±11 και 108.0±0.6, αντίστοιχα, ενώ της τριμεθοπρίμης και της οξυτετρακυκλίνης, που εμβολιάζονται σε επίπεδα συγκεντρώσεων από 6.6 έως 133.0 μg·l-1, είναι 96.00±0.05 και 97±1, αντίστοιχα. Οι ανακτήσεις για νερό ποταμού και νερό θάλασσας κυμαίνονται μεταξύ 72 και 111% με τιμές RSD όχι μεγαλύτερες από 9%. Τα όρια ποσοτικοποίησης υπολογίστηκαν ίσα με 0.6, 0.3, 10.0 και 10.0 μg·l-1, για τη σουλφαδιαζίνη, το οξολινικό οξύ, την τριμεθοπρίμη και την οξυτετρακυκλίνη, αντίστοιχα. Η φωτοχημική συμπεριφορά των διαλυμάτων των μελετώμενων αντιβιοτικών μελετήθηκε σε συνθήκες φυσικής ηλιακής ακτινοβολίας σε δις αποσταγμένο ύδωρ και σε νερό ποταμού. Οι σταθερές ταχύτητας φωτοχημικής αποδόμησης είναι 0.0002 min-1, 0.0070 min-1, 1x10-9 mol·l-1·min-1 και 0.0062 min-1 σε δις αποσταγμένο νερό ενώ για το νερό ποταμού 0.0003 min-1, 0.0058 min-1, 0.0003 min-1 και 0.0394 min-1 για τη σουλφαδιαζίνη, το οξολινικό οξύ, την τριμεθοπρίμη και την οξυτετρακυκλίνη, αντίστοιχα. Η φωτοαποδόμηση της οξυτετρακυκλίνης και η αποδόμηση στο σκοτάδι συνοδεύεται από την παραγωγή μεταβολιτών.