Tratamiento electroquímico de aguas que contienen antibióticos β-lactámicos. (Electrochemical Treatment of Water Polluted with β-Lactam Antibiotics.)

Contenido principal del artículo

Autores

A. L. Giraldo Aguirre
E. D. Erazo Erazo
O. A. Flórez Acosta
E. A. Serna Galvis
R. A. Torres Palma

Resumen

Resumen

Oxacilina (OXA), Cloxacilina (CLX) y Dicloxacilina (DCX) son antibióticos β-lactámicos usados para
tratar infecciones producidas por microorganismos grampositivos y gramnegativos, estas sustancias pueden alcanzar los sistemas acuáticos debido a su inadecuada disposición o a deficiencias de los sistemas de tratamiento de aguas, originando un serio riesgo de proliferación en el ambiente de bacterias resistentes a estos antibióticos. El presente trabajo investigó la degradación de OXA, CLX y DCX mediante oxidación anódica, empleando un ánodo de Ti/IrO2. Un diseño experimental, evaluando las variables ‘corriente aplicada’, ‘concentración de NaCl’ y ‘concentración de sustancia’, permitió determinar las condiciones más favorables para la degradación de los β-lactámicos ensayados. Las mejores eficiencias, en términos de la remoción del contaminante y su actividad antibiótica, fueron obtenidas a altos niveles de corriente aplicada (121 mA) y concentración media de NaCl (0,225 mol L−1) como electrolito soporte, mientras que la concentración del antibiótico no ejerció un efecto significativo sobre el desempeño del sistema. Los antibióticos OXA, CLX y DCX (203 μmol L−1) experimentaron, en forma independiente, una completa remoción a los 5 min de tratamiento, por una vía de degradación mediada por especies reactivas de cloro electrogeneradas en la superficie del ánodo. De manera interesante, se observó una pérdida completa de la actividad antimicrobiana tan pronto como desapareció el compuesto padre, indicando que los productos de degradación no presentan
potencia antibiótica, inclusive algunos de estos productos formados inicialmente son también degradados por el sistema electroquímico. Los resultados indicaron que la oxidación electroquímica tiene gran proyección para el tratamiento de aguas que contienen antibióticos β-lactámicos, debido a su alta eficiencia tanto para remover el contaminante como para eliminar la actividad antimicrobiana de estos compuestos en periodos cortos de tiempo.

 

Abstract

Oxacillin (OXA), cloxacillin (CLX) and Dicloxacillin (DCX) are β-lactam antibiotics, used to treat infections caused by gram-positive and gram-negative microorganisms, which can reach aquatic systems due to improper disposal or deficient water system treatments, thus representing a risk to the environment. With this work, the degradation of these -lactam antibiotics was investigated by anodic oxidation using a DSA anode Ti/IrO2. An experimental design with variables assessing current density, supporting electrolyte, and the concentration of substance, allowed to evaluate the most favorable conditions for the degradation of the β-lactams tested. The best eciencies in terms of pollutant and antibiotic activity removals, were obtained at high current level (121 mA) and average concentration of NaCl (0.225 mol L

Palabras clave:

Detalles del artículo

Referencias

[1] M. R. Periago, “La resistencia a los antimicrobianos: un factor de riesgo para las enfermedades infecciosas”, Revista Panamericana de
Salud Pública, vol. 30, pp. 507-509, 2011.

[2] A. Junza, N. Dorival-García, A. Zafra-Gómez, D. Barrón, O. Ballesteros, J. Barbosa et al., “Multiclass method for the determination of quinolones and -lactams, in raw cow milk using dispersive liquid–liquid microextraction and ultra high performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry”, Journal of Chromatography A, vol. 1356, pp. 10-22, 2014.

[3] F. García, “Resistencia bacteriana a antibióticos”, Acta Médica Costarricense, vol. 43, pp. 101-102, 2001.

[4] M. A. Guzmán M., J. Salinas L., P. Toche P., and A. Afani S, “Alergia a b-lactámicos”, Revista chilena de infectología, vol. 21, pp. 285-298,
2004.

[5] P. S. M. Dunlop, M. Ciavola, L. Rizzo, D. A. McDowell, and J. A. Byrne, “Eect of photocatalysis on the transfer of antibiotic resistance
genes in urban wastewater”. Catalysis Today.

[6] OMS, Resistencia a los antimicrobianos, 2013.

[7] Y. Ishii, C. Ueda, Y. Kouyama, K. Tateda, and K. Yamaguchi, “Evaluation of antimicrobial susceptibility for -lactams against clinical isolates from 51 medical centers in Japan (2008)”, Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, vol. 69, pp. 443-448, 2011.

[8] J. M. Cha, S. Yang, and K. H. Carlson, “Trace determination of -lactam antibiotics in surface water and urban wastewater using liquid
chromatography combined with electrospray tandem mass spectrometry”, Journal of Chromatography A, vol. 1115, pp. 46-57, 2006.

[9] M. E. Epstein, M. Amodio-Groton, and N. S. Sadick, “Antimicrobial agents for the dermatologist. I. -Lactam antibiotics and related compounds”, Journal of the American Academy of Dermatology, vol. 37, pp. 149-165, 1997.

[10] Today’s Drugs: Penicillins And Cephalosporins, Today’s Drugs: Penicillins And Cephalosporins, The British Medical Journal, vol. 2,
no. 5604, pp. 542-545, 1968. Retrieved from http://www.jstor.org/stable/20392812

[11] M. A. Oturan and E. Brillas, “Electrochemical Advanced Oxidation Processes (EAOPs) for Environmental Applications”, Portugaliae Electrochimica Acta, vol. 25, pp. 1-18, 2007.

[12] M. Panizza, A. Barbucci, R. Ricotti, and G. Cerisola, “Electrochemical degradation of methylene blue”, Separation and Purification Technology, vol. 54, pp. 382-387, 2007.

[13] M. Panizza and C. A. Martinez-Huitle, “Role of electrode materials for the anodic oxidation of a real landfill leachate – Comparison between Ti–Ru–Sn ternary oxide, PbO2 and boron-doped diamond anode”, Chemosphere, vol. 90, pp. 1455-1460, 2013.

[14] R. E. Palma-Goyes, F. L. Guzmán-Duque, G. Peñuela, I. González, J. L. Nava, and R. A. Torres-Palma, “Electrochemical degradation of crystal violet with BDD electrodes: Effect of
electrochemical parameters and identification of organic by-products”, Chemosphere, vol. 81, pp. 26-32, 2010.

[15] R. A. Torres, W. Torres, P. Peringer, and C. Pulgarin, “Electrochemical degradation of psubstituted phenols of industrial interest on Pt electrodes: Attempt of a structure–reactivity relationship assessment”, Chemosphere, vol. 50, pp. 97-104, 2003.

[16] R. A. Torres, V. Sarria, W. Torres, P. Peringer, and C. Pulgarin, “Electrochemical treatment of industrial wastewater containing 5-
amino-6-methyl-2-benzimidazolone: toward an electrochemical–biological coupling”, Water Research, vol. 37, pp. 3118-3124, 2003.

[17] U. S. Pharmacopeial, “USP 35/NF 30 The United States Pharmacopeia”, p. 4141, 2012.

[18] D. C. Montgomery and G. C. Runger, “Applied Statics and Probability for Engineer. Design and Analysis of Experiments”, 3 ed., John Willey & Sons, INC., 2003.

[19] R.A. Torres, R. Mosteo, C. Pétrier, C. Pulgarín. “Experimental design approach to the optimization of ultrasonic degradation of alachlor and enhancement of treated water biodegradability”.
Ultrasonics Sonochemistry, vol. 16, no. 3, 425-430, 2009.

[20] T. González, J. R. Domínguez, P. Palo, J. Sánchez-Martín, and E. M. Cuerda-Correa, “Development and optimization of the BDDelectrochemical oxidation of the antibiotic trimethoprim in aqueous solution”, Desalination, vol. 280, pp. 197-202, 2011.

[21] P. D. Philip C. Singer and P. D. David A. Reckhow, “Chemical Oxidation”, in Water quality and treatment: a handbook of community water supplies, McGraw-Hill, Fifth Ed., p. 1248, 1999.

[22] M. Deborde and U. von Gunten, “Reactions of chlorine with inorganic and organic compounds during water treatment–Kinetics and
mechanisms: A critical review”, Water Research, vol. 42, pp. 13-51, 2008.

[23] C. Reyes, J. Fernández, J. Freer, M. A. Mondaca, C. Zaror, S. Malato, et al., “Degradation and inactivation of tetracycline by TiO2 photocatalysis”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, vol. 184, pp. 141-146, 2006.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.