Resumen

En el agua existen diversos contaminantes emergentes entre ellos los fármacos, los cuales en algunos casos se excretan inalterados por la orina porque no son metabolizados totalmente existiendo casos de hasta el 50 %. Los analgésicos antiinflamatorios no esteroideos (AINES), son consumidos en todo el mundo debido a su eficacia. Los métodos de tratamiento de agua tradicionales no eliminan a los fármacos. Se plantea extraer peroxidasa de rábanos (Raphanus sativus) y con ella se pueda degradar de las aguas contaminadas fármacos como el paracetamol y el naproxeno, analgésicos altamente consumidos en México. La idea de este proyecto es extraer peroxidasa a partir de rábanos (Raphanus sativus).

Se pudo degradar en 40 minutos el 97.1 % de paracetamol a pH 2.0 y en 10 minutos el 28.9  % de naproxeno a pH de 4.5. Este método es eficaz, económico y amigable con el ambiente ya que emplea una materia prima de origen natural

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Una de las problemáticas que se presentan en el tratamiento de aguas residuales, es debido a que no se cuenta con la tecnología para remover contaminantes como los fármacos, por lo que es indispensable innovar dichos tratamientos para impedir que se afecten los diferentes niveles de las cadenas alimenticias de los ecosistemas, por lo cual se desea cuantificar mediante la extracción de la peroxidasa del rábano, la degradación de dos fármacos que tienen alto índice de demanda en el mercado (paracetamol y naproxeno).

Antecedentes

En un estudio realizado por Casado Merino (2010), realizó el proceso de degradación de los fármacos naproxeno (antiinflamatorio no esteroideo) y carbamazepina (anti convulsionante) mediante procesos microbianos (consorcio microbiano E2E5 y la Proteo bacteria C17), consiguiendo porcentajes de eliminación de un 77% para el naproxeno, y un 29% para la carbamazepina. A través de los experimentos del diseño factorial, conseguido altos porcentajes de eliminación tanto de la carbamazepina (65 %) como del naproxeno (100 %).

Silva Agredo, Javier, et. al. en su trabajo Degradación Sonoquímica de Naproxeno Modelo para el Tratamiento de Aguas que Contienen Productos Farmacéuticos. investigó la degradación de Naproxeno (NPX) mediante ultrasonido (630 kHz) bajo diferentes condiciones experimentales. El efecto de la concentración (3-65 μmol L-1) y la potencia del ultrasonido (20-60 W) fueron evaluados. Las mejores eficiencias fueron obtenidas a altas concentraciones de NPX y altas potencias ultra sonoras. Bajo estas condiciones, NPX (65 μmol L-1) fue eliminado (~120 min) por los radicales °OH provenientes de las disociaciones de agua y oxígeno. La degradación de NPX siguió un modelo cinético tipo Langmuir. Sin embargo, más del 80% del carbono orgánico total (TOC) permanece en solución incluso durante largos periodos de sonicación (4 h). La presencia de Fe2+ incrementó tanto la degradación como la mineralización del contaminante inicial. El efecto positivo de los iones hierro fue atribuido a la generación de radicales °OH adicionales vía la reacción entre estos iones y el peróxido de hidrogeno generado por el ultrasonido C. Marissa Aguilar et. at. En su artículo: Combinación de ozonación y un sistema biológico para el tratamiento de naproxeno en aguas, evaluó la degradación del fármaco antiinflamatorio no esteroideo: naproxeno, reportado ampliamente como un medicamento presente en aguas residuales, mediante la combinación de un proceso de ozonación y un tratamiento biológico aerobio. Los resultados de esta investigación (seguimiento por HPLC y UV-vis) demostraron que los microorganismos (previamente adaptados a la presencia de naproxeno) presentan una baja eficiencia de degradación del naproxeno después de 20 días de tratamiento del fármaco (20 ppm) sin un tratamiento químico previo (5 y 60 min), por otro lado, los subproductos resultantes de la ozonación presentan diferencias después de la biorremediación, por lo que, la combinación del proceso de ozonación y sistema biológico se presentan como una tecnología viable para la eliminación del naproxeno y sus subproductos con la posibilidad de disminuir desventajas de ambos tratamientos (tiempo y gasto energético).

Paredes Medina (2022) en su tesis de maestría titulada: Cinética de degradación de paracetamol e identificación de subproductos en medio acuoso mediante electro oxidación, concluyó que el porcentaje de degradación del paracetamol fue de 73.3 % mediante el proceso de electro

oxidación. En este trabajo se puede concluir que la degradación del paracetamol responde a una cinética de primer orden. Un alto porcentaje de recuperación indica que el método se puede utilizar con éxito.

Después de la revisión realizada de los antecedentes o estado del arte sobre métodos de tratamiento o degradación para naproxeno y paracetamol, observamos que no hay

Objetivo

l OBJETIVO GENERAL

Degradar paracetamol y naproxeno con peroxidasa extraída de rábano (Raphanus sativus)

ll OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Extraer peroxidasa de rábano (Raphanus sativus)
• Degradar con esta enzima a los fármacos paracetamol y naproxeno.
• Establecer el tiempo en que se degrada la máxima cantidad de cada uno de los fármacos referidos.
• Comparar los resultados obtenidos con los métodos reportados en la literatura

Justificación

Los antiinflamatorios no esteroideos (AINE), son uno de los grupos de fármacos más prescritos en México y a nivel mundial. Son útiles en el dolor reumático, tanto en enfermedades inflamatorias como degenerativas y por su poder analgésico, también se usan con frecuencia en enfermedades no reumáticas como la migraña, dolor dental y en general en cualquier proceso doloroso.

Además, son útiles como antitérmicos y en los últimos años se ha demostrado un efecto de prevención del cáncer de colon. Su uso en la población general está muy extendido, incluso como automedicación, dado que con frecuencia se consigue sin receta ni control médico, con el consiguiente riesgo potencial de aparición de efectos secundarios. En España, según datos de la base ALHAQUEM del Ministerio de Sanidad y Consumo, que contiene el número de envases que las oficinas de farmacia facturaron con cargo al Sistema Nacional de Salud, en la última década, se ha duplicado el consumo de AINE (de 24 se ha pasado a 46 dosis/1000 habitantes/día) y triplicado su coste (de 117 millones de euros pasó a 329 millones de euros). Por las indicaciones de uso, su consumo es casi 4 veces mayor en personas mayores que en los jóvenes (Gómez J.)

Es por ello que se desea innovar las técnicas de degradación de fármacos de esta categoría usando la peroxidasa obtenida de verduras ya que es una alternativa viable y amigable para el medio ambiente.

Hipótesis

Si se extrae peroxidasa de rábanos y degrada a los fármacos paracetamol y naproxeno, entonces se habrá desarrollado un nuevo método para tratar aguas contaminadas con estos fármacos.

Método (materiales y procedimiento)

MATERIALES

vaso de precipitado de 250 ml

pipetas graduadas de 10ml

probeta de 50ml

matraz de aforo de 50 ml

matraz de aforo de 1000ml

perilla

celdas de cuarzo

espátula

embudos

EQUIPO

espectrofotómetro

centrifuga

PROCEDIMIENTO

Lavar los rábanos

pelar los rábanos

picar los rábanos

Licuar los rábanos con  una solución de HNaPO4

Dejar la solución reposar 24 horas en refrigeración

 filtrar la peroxidasa   

Centrifugación de peroxidasa

poner la peroxidasa  con la solución de los fármaco

leer las soluciones en el espectrofotómetro

Galería Método

Resultados

Tabla 1. Resultados de la degradación de paracetamol con 4ml de extracto de peroxidasa a pH 2.0

En la Tabla 1, se muestran los resultados obtenidos de la degradación de paracetamol (PCT) con peroxidasa extraída de rábano como se puede apreciar en la misma, en 40 minutos se ha degradado el 97.1 % con 4 ml del extracto de peroxidasa a pH 2.0

Tabla 2. Resultados de la degradación de naproxeno con 2 ml de extracto de peroxidasa a pH 4.5

En la tabla 2 se muestran los resultados obtenidos de la degradación de naproxeno (NPX) con peroxidasa extraída de rábano como se puede apreciar en la misma, en 10 minutos se ha degradado el 28.87 % con 2 ml del extracto de peroxidasa a pH 2de 4.5

Tabla 3. Comparativo de degradación de PCT con otros autores

En la tabla 3 se presenta un comparativo de degradación de paracetamol con otros autores, como se puede apreciar la degradación con peroxidasa de rábano es mejor en tiempo, ya que en 40 min se degrada el 97.1 %

Tabla 4. Comparativo de degradación de NPX.

En la tabla 4 se presenta un comparativo de degradación de naproxeno con otros autores y métodos, como se pude apreciar la degradación de NPX es 28.9 % en 10 minutos, mientras que con el método de fotodegradación con reactivo Fenton y TiO2 es de 60.91 % (Sánchez J, et, al. 2015) y de 77.0 % con un Consorcio microbiano E2E5 y la Proteo bacteria C17 (Casado Merino (2010). Ver tabla 4.

Galería Resultados

Discusión

Si se extrae peroxidasa de rábanos y degrada a los fármacos paracetamol y naproxeno, entonces se habrá desarrollado un nuevo método para tratar aguas contaminadas con estos fármacos.

se presenta un comparativo de degradación de paracetamol con otros autores, y al igual que naproxeno

Conclusiones

Con base a los objetivos planteados al inicio de esta investigación se concluye lo siguiente:

1.- Se pudo extraer peroxidasa de rábano por el método propuesto.

2.- Se degradó el 97.1 % de paracetamol en 40 minutos con el extracto de peroxidasa

3.- Se degradó el 28.9 % de naproxeno en 10 minutos con el extracto de peroxidasa

4.- Se comparó los resultados obtenidos de degradación de paracetamol y naproxeno con los reportados en la literatura como se muestra en las tablas 3 y 4

Bibliografía

1. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1.- Paredes Medina. M (2022) Cinética De Degradación De Paracetamol E Identificación De Subproductos En Medio Acuoso Mediante Electro Oxidación. Tesis de maestría. Universidad Autónoma del Estado de Morelos. México.

2.- Casado Merino, C. (2010) Degradación de naproxeno y carbamazepina por tratamientos microbiológicos. Tesis de Ingeniería Química.  Universidad Rey Juan Carlos. España

3.- Silva Agredo, J et. al. (2013) Degradación sonoquímica de naproxeno modelo para el tratamiento de aguas que contienen productos farmacéuticos. Rev. Invest. Univ. Quindío. (Col.), 24(1): 153-160; 2013.

4.- Marissa Aguilar, C. (2017) Combinación de ozonación y un sistema biológico para el tratamiento de naproxeno en aguas. 52° Congreso mexicano de química y 36° congreso nacional de educación química.  Química Ambiental(QAMB)

5.- Marotta, R., Spasiano, D., Di Somma, I. y Andreozzi, R. “Photodegradation of naproxen and its photoproducts in aqueous solution at 254 nm: A kinetic investigation”. En Water Research, 2013; (47), 373-383

6.- Miège, C., Choubert, J.M., Ribeiro, L., Eusèbe, M., Coquery, M. “Fate of pharmaceuticals and personal care products in wastewater treatment plants – Conception of a database and first results. En Environmental Pollution 2009; (157) 1721-1726.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography