Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ struktury leków sulfonamidowych na mechanizm inicjacji ich fotokatalitycznej degradacji

Baran Wojciech, Adamek Ewa, Cholewiński Mateusz, Krumpholz Laura, Kulej Barbara, Łazarczyk Antoni, Ledwoń Szymon

Proceedings of ECOpole

|

2020

|

Vol. 14, No. 1

69--87

PL

Sulfonamidy, pochodne sulfanilamidu, stanowią dużą grupę leków o właściwościach bakteriostatycznych. Część z nich jest powszechnie wykorzystywana w hodowli zwierząt w celach profilaktycznych i leczniczych. Następnie ich pozostałości trafiają do środowiska, gdzie stanowią uciążliwe i trwałe zanieczyszczenie. Leki te znacznie różnią się podatnością na fotokatalityczną degradację. Prowadzone badania pozwoliły na wyznaczenie związku pomiędzy strukturą sulfonamidów a drogą inicjacji ich rozkładu podczas naświetlania w obecności TiO2. Pozwoliły również na prognozowanie zastosowania procesu fotokatalitycznego do usuwania farmaceutyków z odpadów pohodowlanych.

EN

Sulfonamides, sulfanilamide derivatives, are a large group of drugs with bacteriostatic properties. Some of them are widely used in breeding for prophylactic and therapeutic purposes. Their residues get into the environment (soil, surface waters, and ground waters) where they are regarded as persistent organic pollutant. These drugs differ significantly in susceptibility to photocatalytic degradation. Sulfonamides differ significantly in susceptibility to the photocatalytic degradation. The study allowed to determine the relationship between the sulfonamides structure and the mechanism of initiation of their degradation during UV-A irradiation in the presence of TiO2 as a photocatalyst. Additionally, the results allowed us to develop a project involving the application of the photocatalytic process to the removal of pharmaceuticals from post-culture waste.

2

Ozonowanie leków sulfonamidowych w środowisku wodnym

Baran W., Adamek E., Szymkiewicz A., Wilk J., Cholewiński M., Madej D.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 1

131--138

PL

Leki z grupy sulfonamidów są obecnie wykorzystywane głównie w weterynarii. Ich pozostałości trafiają do środowiska w formie niezmienionej lub jako nietrwałe chemicznie N-podstawione metabolity. Jedną z potencjalnych metod ich usuwania może być proces ozonowania. W trakcie tego procesu sulfonamidy mogą ulegać mineralizacji lub jedynie częściowej transformacji do półproduktów organicznych. Celem pracy było wyznaczenie różnic w podatności wybranych leków sulfonamidowych na ozonowanie w roztworach wodnych oraz w ściekach syntetycznych przygotowanych wg normy ISO 9887:1992(E). W badaniach uwzględniono sulfanilamid i siedem jego pochodnych, w których wodór amidowy został podstawiony przez pięcio- lub sześcioczłonowy układ heterocykliczny. Badane próbki były ozonowane za pomocą generatora ozonu DST-15 (Blue Planet) zasilanego wyłącznie tlenem medycznym. Wyniki oceniano na podstawie analiz wykonanych techniką HPLC oraz zmian wartości OWO oznaczanej metodą Langego. Stwierdzono, że wybrane do badań sulfonamidy uległy niemal całkowitej degradacji, choć jednocześnie stopień ich mineralizacji wynosił zaledwie od 3 do 20 %. Ponadto, szybkości degradacji poszczególnych sulfonamidów różniły się nawet dwukrotnie, a zakwaszenie środowiska reakcji miało pozytywne skutki dla jej przebiegu. Inne, poza sulfonamidami, substancje obecne w roztworze (tzn. składniki ścieków syntetycznych) w trakcie ozonowania zmniejszyły efektywność degradacji badanych leków tylko w niewielkim stopniu.

EN

At present, the sulfonamide class of drugs are used predominantly in veterinary medicine. They get into the environment unchanged or as chemically unstable N-substituted metabolites. One of the potential methods to remove the sulfonamides residues may be an ozonation. During this process the sulfonamides may undergo mineralization or only degradation to a simpler organic intermediates. The aim of the study was to determine differences in the susceptibility of sulfonamide drugs to ozonation in the aqueous solutions and in the synthetic wastewater prepared according to ISO 9887:1992 (E) procedure. Sulfanilamide and seven its derivatives in which the amide hydrogen was substituted by five- or six-membered heterocyclic system were used in the experiment. The tested samples were ozonated using the ozone generator DS-15 (Blue Planet) supplied only with medical oxygen. The results were evaluated based on the analysis performed by HPLC method and changes of the TOC value (determined by Lange method). It was found that sulfonamides selected to the experiment undergo complete degradation but the mineralization degree was only from 3 to 20 %. Additionally, the differences in degradation rate of some sulfonamides can be more than 2. An acidification of the reaction medium may have positive effects on the degradation. Substances present in the solution but other than sulfonamides (i.e. wastewaters ingredients) decrease the degradation efficiency of the used drugs to a small extent.

3

Kinetyka biodegradacji sulfatiazolu i charakterystyka produktów tego procesu

Baran W., Adamek E., Szymkiewicz A., Wilk J.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

393--399

PL

Pochodne sulfanilamidu to leki bakteriostatyczne bardzo często stosowane w hodowli zwierząt. Z tego powodu trafiają do środowiska w bardzo dużych stężeniach. Efektem tego mogą być występujące lokalnie poważne zaburzenia w biocenozach bakteryjnych. Celem pracy było badanie biodegradacji występującej w dużych stężeniach jednej z pochodnych sulfanilamidu - sulfatiazolu. Proces biodegradacji prowadzono w warunkach laboratoryjnych w odcieku z pola uprawianego z użyciem nawozów naturalnych oraz w osadzie czynnym z mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków komunalnych. Ocenie poddano kinetykę tego procesu, metodą UPLC-QTOF zidentyfikowano jego produkty oraz oceniono ich sumaryczną toksyczność chroniczną za pomocą testu MARA®. Stwierdzono, że w obu matrycach sulfatiazol ulegał całkowitemu rozkładowi. Jego czas półtrwania wynosił od 12 do 20 dni. Stwierdzono również, że biodegradacji badanego leku towarzyszyło obniżenie toksyczności chronicznej próbek.

EN

Most of sulfanilamide derivatives belong to the group of bacteriostatic agents and they are often used in animal breeding. Therefore, their residues enter the environment in very high level. This may result in a local occurrence of serious disturbances in bacterial biocenosis. The aim of the study was to assess a biodegradation of sulfathiazole, one of the sulfanilamide derivatives, occurring in the environment in high concentration. Biodegradation process was conducted under laboratory conditions in a leachate from a cultivated field using natural fertilizers (fresh manure) and in activated sludge from a mechanical-biological wastewater treatment plant. After ending the experiment the biodegradation kinetics was assessed. The resulting products were identified using UPLC-QTOF method and their total chronic toxicity was determined using MARA® bioassay. Sulfathiazole underwent the complete degradation in both environmental matrices. The half-life was from 12 to 20 days. Additionally, the decrease in chronic toxicity of the studied samples occurred during sulfonamide biodegradation.

4

Badanie mechanizmów inicjacji procesu fotokatalitycznej degradacji leków sulfonamidowych w układzie TiO2/FeCl3

Baran W., Adamek E., Wiśniewska K., Cholewiński M.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

401--407

PL

Proces fotokatalityczny prowadzony w obecności mieszaniny TiO2/FeCl3 jest jedną z bardziej skutecznych metod degradacyjnego usuwania farmaceutyków (zwłaszcza sulfonamidów) ze środowiska wodnego. Kinetyka tego procesu zależy jednak w dużym stopniu od rodzaju degradowanego substratu. Celem pracy była ocena wpływu pH, warunków tlenowych i selektywnych inhibitorów procesu fotokatalitycznego na kinetykę fotodegradacji wybranych sulfonamidów (sulfanilamidu, sulfatiazolu, sulfafurazolu i sulfadiazyny). Proces fotokatalityczny inicjowano promieniowaniem UVA w obecności układu katalitycznego zawierającego suspensję TiO2-P25 (Aeroxide®) i roztwór FeCl3. W warunkach anaerobowych doświadczenie prowadzono w atmosferze argonu, a jako selektywnych inhibitorów użyto metanolu i t-butanolu. Stwierdzono, że fotodegradacja sulfafurazolu ma odmienny mechanizm niż w przypadku trzech pozostałych sulfonamidów. Lek ten ulega rozkładowi głównie w efekcie reakcji z rodnikami O2·-. Rozkład sulfanilamidu, sulfatiazolu i sulfadiazyny jest limitowany przede wszystkim przez dostępność dziur elektronowych katalizatora. W każdym przypadku dla degradacji sulfonamidów istotna była obecność jonu Fe(OH)2+.

EN

A photocatalytic process conducted in the presence of TiO2/FeCl3 mixture is one of the most effective methods to degrade of pharmaceuticals, including sulfonamides, from an aquatic environment. However, its kinetics depends largely on the type of degraded substrate. The objective of the study was to assess the effect of pH, aerobic conditions and selective inhibitors of the photocatalytic process on the kinetics of degradation of the selected sulfonamides (sulfanilamide, sulfathiazole, sulfafurazole and sulfadiazine). The photocatalytic process was initiated by UVA irradiation in the presence of catalytic system composed of TiO2-P25 (Aeroxide®) suspension and a FeCl3 solution. Under anaerobic conditions, the experiment was conducted in an argon atmosphere and methanol and t-butanole was used as selective inhibitors. It was stated that photocatalytic degradation of sulfafurazole proceeded according to the different mechanism than in other three sulfonamides. Sulfafurazole was degraded mainly by HO2· radicals. Contrary, sulfanilamide, sulfathiazole and sulfadiazine degradation was limited mainly by availability of photogenerated holes on the catalyst surface. Additionally, in each case, the presence of Fe(OH)2+ ions was important for the degradation of sulfonamides.

5

Multiresidue determination of antibiotics in preserved eggs using a QuEChERS-based procedure by ultrahigh-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry

Li Y., Chen Z., Wen S., Hou X., Zhang R., Ma M.

Acta Chromatographica

|

2018

|

Vol. 30, no. 1

9--16

EN

A modified QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe) method and ultrahigh-performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (UHPLC–MS/MS) were optimized and validated for 16 antibiotics belonging to three families (macrolides, quinolones, and sulfonamides) that were found in preserved eggs. Samples were extracted in 4 mL water and 10 mL acetonitrile with 1% acetic acid and subjected to a cleanup procedure using dispersive solid-phase extraction with C18 and primary secondary amine sorbents, prior to detection by UHPLC–MS/MS. Matrix-matched calibration was used for quantification to reduce the matrix effect with limits of quantification in the range of 0.3–3.0 μg/kg. Validation of the method was conducted by recovery and precision experiments. Recoveries of the spiked samples ranged from 73.8% to 127.4%, and the intra- and inter-day relative standard deviations were lower than 21.2% and 22.3%, respectively. This method was successfully applied to the analysis of antibiotics in preserved egg samples.

6

Wpływ właściwości inokulum na ocenę podatności leków przeciwbakteryjnych na biodegradację

Baran W., Adamek E., Lipska I., Sobczak A.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 1

111-118

PL

Celem pracy było określenie, jaki wpływ na wynik testu biodegradowalności czterech wybranych sulfonamidów (wykonanego zgodnie z normą ISO 9887:1992(E)) mają termin i miejsce pobrania inokulum. Dodatkowo porównano wyniki uzyskane zgodnie z ww. normą z rezultatami otrzymnymi podczas rozkładu tych sulfonamidów w warunkach aerobowych w rzeczywistych próbkach środowiskowych (tożsamych z próbkami służącymi do przygotowania inokulum). Próbki środowiskowe pobierano z nurtu Brynicy oraz Czarnej Przemszy co miesiąc, rozpoczynając od 29.02.2012 roku. W pobranych próbkach oznaczano ChZT, Abs254nm, pH, mętność oraz przewodnictwo. Próbki w dniu pobrania aplikowano wybranymi sulfonamidami lub przygotowywano z nich inokulum. Czas trwania testu wynosił każdorazowo 28 dni. Stwierdzono, że istnieje dodatnia korelacja pomiędzy szybkością biodegradacji sulfonamidów a średnią temperaturą miesiąca poprzedzającego pobór próbki. Istotny wpływ na biodegradację sulfonamidów ma również ich rodzaj oraz incydentalne zanieczyszczenie środowiska, z którego pobierano próbki. Wyniki uzyskane w znormalizowanym teście biodegradowalności w niektórych przypadkach znacznie różniły się od otrzymanych w rzeczywistych próbkach środowiskowych.

EN

The aim of this study was to determine the effect of date (meteorological conditions) and sampling of inoculum on biodegradability of the selected sulfonamides (test was made according to the ISO 9887:1992 (E) procedure) and to compare the results obtained according to the abovementioned procedure with the results of sulfonamides decomposition under aerobic conditions in the real environmental samples (consistent with the samples used to prepare the inoculum). Environmental samples (as well the inoculum) were obtained from the mainstream of Brynica and Czarna Przemsza rivers from 29/02/2012 once a month. In these samples COD, Abs254nm, pH, turbidity and conductivity were measured in the sampling day. The duration of the tests was 28 days. It was found a positive correlation between the biodegradation rate of sulfonamides and the average temperature for the month preceding sampling. In addition, a type of sulfonamides used and an incidental pollution of the environment, from which samples were taken, had a significant effect on the biodegradation. However, in some cases the results obtained in the biodegradability test differed significantly from those obtained in the real environmental samples.

7

Assessment of susceptibility of sulfonamide drugs to biodegradation in environmental samples

Baran W., Adamek E., Ziemiańska J., Makowski A., Sobczak A.

Proceedings of ECOpole

|

2013

|

Vol. 7, No. 1

13--21

PL

Leki sulfonamidowe, trafiając do środowiska, powodują ryzyko polegające na generowaniu lekooporności drobnoustrojów. Ryzyko to wzrasta w przypadku odporności tych leków na rozkład i pozostawania w środowisku przez dłuższy czas. Z tego powodu szczególnie ważne jest poznanie ich podatności na biodegradację, a dane zawarte w literaturze są rozbieżne. W trakcie badań dokonano oceny podatności na biodegradację 4 sulfonamidów (sulfanilamidu, sulfadiazyny, sulfatiazolu i sulfametoksazolu). Mieszaninę tych sulfonamidów wprowadzano bezpośrednio do próbek środowiskowych lub naturalnych ścieków pochodzących ze zróżnicowanych źródeł i do ścieków syntetycznych zawierających inokulum przygotowane z naturalnych źródeł. Określono, jaki wpływ na przebieg biodegradacji mają warunki tlenowe prowadzenia procesu, dostępność światła (l > 400 nm), stężenie degradowanej substancji, pH roztworu, pora roku, w jakiej pobierano inokulum, oraz wcześniejsza 40-dniowa adaptacja inokulum w obecności sulfanilamidu. Stopień degradacji sulfonamidów oceniano na podstawie obniżenia ich stężenia oznaczanego metodą HPLC w ciągu 28 dni. Stwierdzono, że na 86 badanych próbek efektywną biodegradację sulfonamidów (T1/2 < 21 dni) obserwowano odpowiednio: sulfanilamid - 3 próbki, sulfadiazyna - 25 próbek, sulfatiazol - 29 próbek i sulfametoksazol - 1 próbka. Stwierdzono również, że przebieg biodegradacji sulfonamidów znacznie różni się od wyników opisywanych w literaturze, a jego dynamika zależy głównie od rodzaju sulfonamidu, pochodzenia inokulum i pory roku jego pozyskania.

EN

Sulfonamide drugs enter the environment in different ways, eg through wastewater, creating the potential risk of the generation of drug resistant strains of microorganisms. This risk increases when drugs are resistant to degradation and remain in the environment for a long time. Therefore, it is particularly important to know biodegradability of sulfa drugs since the literature data on this subject are often contradictory. In our study the estimation of susceptibility of four sulfonamides was carried out under aerobic and anaerobic conditions. The mixture of these compounds was added directly to environmental samples or natural wastewater samples (from different sources) or to synthetic wastewater containing inoculum from natural sources. The following effects were studied: aerobic/anaerobic conditions, the availability of light, initial concentrations, pH of the solution, sampling time of inoculum, earlier 40-days adaptation of inoculum to sulfanilamide. The effective biodegradation of sulfonamides was observed in 3 samples of sulfanilamide, 25 samples of sulfadiazine, 29 samples of sulfathiazole and 1 sample of sulfamethoxazole among the all investigated 86 samples. It was found that the biodegradation of sulfonamides differ significantly from the results presented in the literature. Moreover, the dynamics of this process depends mainly on the type of sulfonamide, the origin of inoculum and the sampling time.

8

Zmiany ekotoksyczności roztworów zawierających sulfonamidy w trakcie procesu zaawansowanego utleniania

Baran W., Adamek E., Ziemiańska J., Makowski A., Sobczak A.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

313--318

PL

Procesy zaawansowanego utleniania (AOP) są często wykorzystywane do degradacji zanieczyszczeń odpornych na biodegradację i silnie toksycznych. Przykładem takich substancji są sulfonamidy zaliczane do syntetycznych chemioterapeutyków o działaniu bakteriostatycznym. Aby zastosowanie procesów AOP było uzasadnione, ważne jest, by ich produkty charakteryzowały się niższą ekotoksycznością niż substraty. Celem pracy była ocena ekotoksyczności sulfanilamidu i sulfametoksazolu oraz produktów reakcji ich utleniania za pomocą rodników hydroksylowych (HO•). Źródłem rodników była reakcja fotokatalityczna prowadzona w obecności TiO2. Ocenę ekotoksyczności wykonywano, wykorzystując standaryzowany test MARA® i procedury jego producenta. Test ten wykorzystuje jako bioindykatory dziesięć wyizolowanych szczepów bakteryjnych i drożdże. Stwierdzono, że większość bioindykatorów była praktycznie niewrażliwa na badane sulfonamidy do stężenia 500 μmol dm–3. Mikroorganizmami wrażliwymi w znacznie większym stopniu od pozostałych były szczepy Microbacterium spp. oraz Citrobacter freudii. Minimalne stężenia hamujące wyznaczone względem tych szczepów dla sulfanilamidu i sulfametoksazolu wynosiły odpowiednio 15 μmol dm–3 (Microbacterium spp.) i 19 μmol dm–3 (C. freudii). Stwierdzono również, że wypadkowy efekt inhibicyjny badanych próbek malał w trakcie trwania AOP, jednak znacznie wolniej niż towarzysząca mu degradacja sulfonamidów. Najsilniej efekt ten obserwowany był u mikroorganizmów bardziej wrażliwych na sulfonamidy. Jednak w pojedynczych przypadkach w trakcie AOP obserwowano również wzrost inhibicji w badanych roztworach.

EN

Advanced oxidation processes (AOP) are often used to degrade of organic pollutants that are resistant to biodegradation and highly toxic. Examples of such substances are sulfonamides classified as synthetic chemotherapeutics agents having a bacteriostatic effect. However, the application of AOP is useful and proper only when the resulting products will be less ecotoxic than substrates. The purpose of our study was to compare the ecotoxicity of sulfanilamide and sulfamethoxazole and products of their oxidation by hydroxyl radicals (HO•). These radicals were generated during the photocatalytic reaction carried out in the presence of TiO2. Ecotoxicological assessment was determined using a standardized MARA® toxicity test kit and procedures recommended by the test manufacturer. In MARA® test, eleven genetically diverse microorganisms (ten strains of bacteria and one yeast) are used as bioindicators. It was found, that the most of bioindicators was practically insensitive to sulfonamides investigated at concentrations to 500 μmol dm–3. Microbacterium spp. and Citrobacter freudii were much more sensitive microorganisms than the others. The minimum inhibitory concentrations (MTC) determined against these strains to sulfanilamide and sulfamethoxazole were 15 μmol dm–3 (Microbacterium spp.) and 19 μmol dm–3 (C. freudii), respectively. Additionally, it was found that the resultant inhibitory effect on the growth of tested microorganisms decreased during the AOP, but it was much slower than accompanying degradation of sulfonamides. The strongest effect was observed with microorganisms more sensitive to sulfonamides. However, in a few cases it was observed the increase in the inhibition during the AOP.

9

Photocatalytic degradation of the selected sulfonamides in wastewater

Ziemiańska J., Adamek E., Baran W., Makowski A., Sobczak A.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

92--97

EN

Sulfonamides are antibacterial drugs, the most commonly used in veterinary prophylaxis. To the environment, these drugs are being introduced in several ways. Sulfonamides have the capacity to accumulate in various organisms, for which they may be toxic. Even low concentrations of these drugs may lead to the formation of microbial drug resistance. The aim of this study was to determine the applicability of the process of photocatalysis for the degradation of selected sulfonamides applied to real wastewater and optimization of this method. The process of photocatalytic degradation was studied in real municipal wastewater, synthetic sewage and in distilled water. The process was carried out in open reactors that were UV-A irradiated, with the participation of TiO2-P25, a mixture of FeCl3 and TiO2/FeCl3. It was found that use of the TiO2/FeCl3 mixture brings the best results in the removal of selected sulfonamides. Influence of selected wastewater treatment processes, pH and concentrations of reagents on the efficiency of degradation of sulfonamides from wastewater has been determined. In addition, orders were designated as well as kinetics of studied reaction.

PL

Sulfonamidy są lekami przeciwbakteryjnymi najczęściej używanymi w profilaktyce weterynaryjnej. Do środowiska leki te dostają się różnymi drogami. Sulfonamidy mają zdolność kumulowania się w różnorodnych organizmach, wobec których mogą okazać się toksyczne. Nawet małe stężenie tych leków może prowadzić do wytworzenia się lekooporności drobnoustrojów. Celem pracy było określenie możliwości zastosowania procesu fotokatalizy do degradacji wybranych sulfonamidów aplikowanych do rzeczywistych ścieków oraz optymalizacja tej metody. Proces fotokatalitycznej degradacji badany był w rzeczywistych ściekach komunalnych, w ściekach syntetycznych oraz w wodzie destylowanej. Proces prowadzony był w otwartych reaktorach, które były naświetlane promieniowaniem UV-A, przy udziale TiO2-P25, FeCl3 i mieszaniny TiO2/FeCl3. Stwierdzono, iż zastosowanie mieszaniny TiO2/FeCl3 przynosi najlepsze efekty w usunięciu wybranych sulfonamidów. Określono wpływ wybranych procesów oczyszczania ścieków, pH oraz stężeń reagentów na efektywność degradacji sulfonamidów ze ścieków. Zostały wyznaczone ponadto rzędy badanych reakcji oraz ich kinetyka.

10

Assessment of Sulfonamides Occurrence in the Biosphere

Baran W., Adamek E., Makowski A., Sobczak A.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2012

|

Vol. 19, nr 10

1153--1171

EN

Sulfonamides, derivatives of p-aminobenzenesulfonic acid, have been used in the treatment of patients with bacterial diseases since 1940s. According to the Anatomical Therapeutic Chemical Classification (ATC) they are included in a group of antibacterial agents, intended mainly for internal use, commonly known as antibiotics. Sulfonamides are also used as herbicides and feed additives in agriculture. It is estimated that their annual world consumption in veterinary medicine only can be up to 15 thousand Mg (tons). At present, sulfonamides are detected in almost 100 % of environmental samples which are checked from the point of view of antibiotics contents. Typically, the determined concentrations of sulfonamides are lower than g dm–3 but in liquid manure they were even detected at the 100 mg kg–1 level. An environmental risk caused by sulfonamides, estimated based on their ecotoxicity, is not great. However, there are evidences that they take part in generating drug resistance of microorganisms. Newly arisen drugresistance genes can be transferred between different strains of bacteria, eg by conjugation. As a result, these genes may occur in pathogenic bacteria present in the ecosystems that have not previously been exposed to antibiotics. The aim of this paper was to present the problems connected with the occurrence of sulfonamides in different ecosystems. Based on the available literature from 2004 to 2010 the characterization of the potential resistance of sulfonamides in the environment and their ecotoxicity was carried out. Moreover, the problems of drugresistance to sulfonamides and the risk assessment with allowing their antimicrobial activity were presented.

PL

Sulfonamidy, pochodne kwasu p-aminobenzenosulfonowego są znanymi od lat 30. XX w. lekami przeciwbakteryjnymi. Według klasyfikacji anatomiczno-terapeutyczno-chemicznej (ATC) zaliczane są do grupy leków przeciwbakteryjnych do stosowania wewnętrznego powszechnie nazywanych antybiotykami. Mają one również właściwości roślinobójcze oraz są wykorzystywane jako dodatki do pasz w rolnictwie. Szacuje się, że jedynie w weterynarii ich roczne światowe zużycie może wynosić nawet 15 tys. Mg (ton). Obecnie w niemal 100 % próbek środowiskowych badanych pod kontem zawartości antybiotyków wykrywane są sulfonamidy. Zazwyczaj ich oznaczane stężenia są niższe niż 1 g dm–3, niemniej w gnojowicy wykrywano sulfonamidy w ilościach przekraczających nawet 100 mg kg–1. Ryzyko środowiskowe powodowane przez sulfonamidy oceniane na podstawie ich ekotoksyczności nie jest wielkie. Jednak istnieją dowody na to, że biorą one udział w generowaniu lekooporności mikroorganizmów. Takie geny lekooporności mogą być przenoszone pomiędzy różnymi szczepami bakterii, np. na drodze koniugacji. W rezultacie geny te mogą się pojawić u bakterii chorobotwórczych obecnych w ekosystemach uprzednio nie narażonych na kontakt z antybiotykami. Celem pracy jest omówienie problematyki występowania sulfonamidów w poszczególnych ekosystemach. Na podstawie dostępnej literatury obejmującej ostatnią dekadę dokonano charakterystyki potencjalnej trwałości w środowisku i ekotoksyczności sulfonamidów. Omówiono również problematykę lekooporności na sulfonamidy i dokonano oceny ryzyka z uwzględnieniem ich działania przeciwbakteryjnego.

11

Usuwanie sulfonamidów ze ścieków metodą elektrokoagulacji

Baran W., Zawora D., Adamek E., Makowski A., Sobczak A.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 2

479--485

PL

Celem pracy było zbadanie możliwości usuwania sulfonamidów ze ścieków za pomocą procesów koagulacji chemicznej i elektrochemicznej. Zamierzano również optymalizować proces elektrokoagulacji ze względu na usuwania sulfonamidów. W trakcie badań stosowano próbki rzeczywistych ścieków komunalnych aplikowanych mieszaniną sulfadiazyny, sulfanilamidu, sulfametoksazolu i sulfatiazolu o stężeniach od 1 do 10 mg/dm3. Jako koagulant chemiczny stosowano wyłącznie roztwór FeCl3. Skuteczności koagulacji wyznaczano na podstawie obniżenia mętności ścieków oraz stopnia usunięcia wybranych do badań sulfonamidów. Porównano efekty uzyskiwane metodą koagulacji chemicznej i elektrokoagulacji oraz określono w szerokim zakresie wpływ pH i zastosowanej dawki koagulantu. W przypadku elektrokoagulacji określono dodatkowo wpływ rodzaju zastosowanej anody, gęstości prądowej, czasu trwania elektrolizy, natężenia prądu oraz wyjściowego stężenia sulfonamidów. W trakcie badań określono również wydajność prądową procesu. Stwierdzono, że zarówno klasyczna koagulacja chemiczna, jak i elektrokoagulacja są mało efektywnymi metodami usuwania sulfonamidów ze ścieków. W przypadku elektrokoagulacji można uzyskać nieznaczne zwiększenie usunięcia sulfonamidów, obniżając natężenie prądu i przedłużając czas trwania elektrolizy. Stwierdzono również, że proces usuwania sulfonamidów ze ścieków zachodzi bardziej efektywnie z użyciem anody wykonanej z żelaza niż z glinu. Ponadto konieczne jest każdorazowe eksperymentalne ustalanie optymalnej wartości pH roztworu poddawanego elektrokoagulacji.

EN

The aim of this study was to evaluate the possibility of removal of sulfonamides from wastewater using chemical and electrochemical coagulation processes. It was also intended to optimize the process of electrocoagulation from the viewpoint of sulfonamides removal. In the experiments, mixtures of sulfadiazine, sulfanilamide, sulfamethoxazole and sulfathiazole at concentrations from 1 to 10 mg/dm3 were added to real wastewater. FeCl3 solution was used as a chemical coagulant. Effectiveness of coagulation was determined based on the reduction in turbidity of wastewater and the degree of removal of selected sulfonamides. Moreover, the effects obtained by chemical coagulation and electrocoagulation were compared and effect of a wide range of pH and applied coagulant dose were determined. In the case of electrocoagulation the specific additional effect, such as the type of anode used, current density and intensity, time of electrolysis, and the initial concentration of sulfonamide were determined. In these experiments, the current efficiency of the process was also estimated. It was found that both the classical, chemical coagulation and electrocoagulation are low effective methods for the removal of sulfonamides from wastewater. In the case of electrocoagulation, a slight increase in the removal of Usuwanie sulfonamidów ze ścieków metodą elektrokoagulacji 485 drugs can be obtained by reducing current intensity and prolonging the time of electrolysis. The sulfonamides removal from wastewater occurred more efficiently with the use of iron than aluminum anode. Moreover, the experimental determination of the optimal pH in solution before electrocoagulation process was necessary each time.

12

Retention mechanism of sulfonamides in micellar reversed phase liquid chromatography

Szymański A.

Ars Separatoria Acta

|

2011

|

No. 8

69-80

EN

A mechanism of retention of sulfonamides in the micellar liquid chromatography, based on similar models verified for other compounds, was proposed. The magnitudes of hydrophobic and electrostatic interactions of sulfonamides were estimated for different concentrations of surfactant in the mobile phase and at varied pH. With increasing SDS concentrations and at a constant pH, a decrease in the hydrophobic interaction intensity was noted. When pH is varied, the values of the constant, describing the hydrophobicity of the sulfonamides, remained at an approximately same level (taking into account the standard deviation values). Greater differences were observed in the constants related to the electrostatic interactions informing about the increase or decrease in retention, following from ionic interactions. For each sulfonamide, the molar fraction of the ionic fractions present in the mobile phase was calculated from the formula derived, which permitted determination of the type of electrostatic interactions, varying with the eluent’s changing pH. On the basis of the chromatographic data collected, it was established that retention of sulfonamides in the SDS micellar system depends on the hydrophobic and electrostatic interactions. For varied pH values, the hydrophobic interactions of sulfonamides did not change significantly, all changes in the retention of the sulfonamides were attributed to changes in the electrostatic interactions.

13

Relationship between micellar liquid chromatography retention of sulfonamides and the pH and concentration of surfactants and organic modifiers in the mobile phase

Szymański A.

Ars Separatoria Acta

|

2011

|

No. 8

51-67

EN

The paper presents an attempt to adapt a retention model suggested and verified by classic RP LC in micellar liquid chromatography, MLC. Instead of hydrophobic interactions with ODS groups and electrostatic interactions with silanol residues in C-18 packing, hydrophobic interactions with alkyl groups and ionic interactions with anionic moieties of the SDS-modified stationary phase were considered. Due to the different characteristics of the stationary phase in the MLC depending on the pH of the mobile phase, the equation used to determine the contribution of electrostatic interactions to retention was modified. Theoretical curves for the relationship between retention and SDS micelle concentration in the mobile phase, organic modifier concentration and eluent pH were determined. For comparison, curves based on data obtained in basic sulfonamide studies were plotted in the same coordinate systems and units. A complete qualitative similarity was noted between the theoretical curves predicting retention changes with changing micellar mobile phase parameters and the curves determined based on experimental results for the sulfonamides. The qualitative similarity involves a similar shape of the respective curves and identical tendencies. In general, a larger reduction of sulfonamide retention with respect to the predicted value is noted. The deviation results from changes in the sulfonamide property with changing pH of the mobile phase.

14

The study of photocatalytic degradation of sulfonamides applied to municipal wastewater

Ziemiańska J., Adamek E., Sobczak A., Lipska L., Makowski A., Baran W.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2010

|

Vol. 45

127-140

EN

A photocatalytic process of degradation of the selected sulfonamides (sulfathiazole, sulfamethoxazole and sulfadiazine) added to real wastewater was studied in this work. The process was initiated by UV-a irradiation and TiO2-P25, FeCl3 and mixtures of TiO2-P25 with FeCl3 were used as photocatalysts. The effect of pre-treatment of wastewater and the influence of process parameters on the efficiency of sulfonamides removal were also determined. It was found that the highest efficiency of degradation was achieved in the process carried out in the presence of TiO2-P25/FeCl3 mixture, in full scale effluent wastewater treatment plant..

15

Changes of Toxicity and Biodegrability of Sulfonamides Solutions during Their Photocatalytic Degradation

Baran W., Adamek E., Makowski A., Sochacka J., Sobczak A.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2009

|

Vol. 16, nr 4

327-336

EN

The aim of this study was to estimate the applicability of the photocatalytic process to: (1) sulfa-drugs degradation in aqueous solutions, (2) a decrease in their toxicity and (3) an increase in the biodegradability. Photocatalytic process initiated by UV-A radiation was carried out in open reactors containing a catalyst (TiO2 suspension) and solutions of five sulfonamides. After a definite irradiation time the change of sulfa-drugs concentration in solutions was estimated using HPLC method. Moreover, changes of total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD5) as well as changes of sulfonamides toxicity relative to Chlorella vulgaris were examined. The biodegradability investigated sulfonamides and their photocatalytic degradation products was determined based on BOD5/COD ratio. It was found that under experimental conditions all investigated sulfonamides underwent the photocatalytic degradation and the decrease in TOC and COD of sulfa-drugs solutions was observed. Simultaneously, products of this process were less toxic and more biodegradable than initial sulfonamides.

PL

Celem badań było określenie możliwości wykorzystania procesu fotokatalitycznego do degradacji leków sulfonamidowych w roztworach wodnych oraz do zmniejszenia ich toksyczności i zwiększenia podatności na biodegradację. Proces fotokatalityczny inicjowany za pomocą promieniowania UV-A oraz światła słonecznego prowadzono w otwartych reaktorach zawierających katalizator (zawiesinę TiO2) oraz roztwory pięciu wybranych sulfonamidów. W roztworach uzyskanych po fotokatalitycznej degradacji oznaczano: stężenie sulfonamidów (metodą HPLC), stężenie ogólnego węgla organicznego (OWO) oraz zmiany chemicznego (ChZT) i 5-dobowego biochemicznego (BZT5) zapotrzebowania na tlen. Ponadto, sulfonamidy i produkty ich fotokatalitycznej degradacji oceniano pod względem ich toksyczności wobec Chlorella vulgaris oraz podatności na biodegradację (BZT5/ChZT). Stwierdzono, że w stosowanych warunkach wszystkie badane sulfonamidy ulegały fotokatalitycznej degradacji ze zmniejszeniem OWO i ChZT roztworów. Jednocześnie produkty tego procesu okazały się mniej toksyczne i bardziej podatne na biodegradację niż wyjściowe sulfonamidy.

16

Synthesis of (3-Amino-7-chloro-8-methyl-1,1-dioxo-4H-1,5,2-benzo[f]dithiazepin-4-ylidene)acetic Acid De rivatives as Potential Antitumor Agents

Brzozowski Z., Sączewski F., Sławiński J.

Polish Journal of Chemistry

|

2007

|

Vol. 81, nr 12

2133-2142

EN

Several 3-amino-7-chloro-8-methyl-1,1-dioxo-4H-1,5,2- benzo[f]dithiazepin- 4-yli - dene)acetic acid derivatives (2, 4-15) have been syn the sized. The in vi tro antitumor activity of the compounds 8, 10-12 and 14-15 have been evaluated in the US National Cancer Institute. Screening data indicated that compounds 10, 11 and 14 exhibited high activity against 1-28 human tumor cell lines (GI50 < 0.01 to 3.0 mM). [3-(Benzo-2,1,3-thiadiazol-4-ylamino)-7-chloro-8-methyl-1,1-dioxo-4H-1,5,2-benzo[f]dithiazepin-4--ylidene]acetic acid 11 is the prominent one due to remark able activity and selectivity toward CNS cancer SF-295 cell line of (GI50 < 0.01 mM; TGI = 0.05 mM) and BT-549 cell line of breast cancer (GI50 < 0.01 mM; TGI = 0.09 mM).

17

Właściwości spektralne i biologiczne sulfonamidów podstawionych układem chinolinowym i izochinolinowym

Chrząstek L., Dondela B., Peszke J.

Prace Naukowe. Chemia i Ochrona Środowiska / Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie

|

2005

|

Vol. 9

125-136

PL

W artykule podano ogólny przebieg syntezy sulfonamidów oraz scharakteryzowano ich działanie biologiczne. Dla modelowych sulfonamidów podstawionych układem chinolinowym 1 i izochinolinowym 2 obliczono długości i rzędy wiązań, rozkład ładunków efektywnych oraz wartości energii całkowitej i momentów dipolowych metodą AM1 i PM3. Wykonano również obliczenia widm elektronowych rozważanych związków metodą ZINDO Ponadto metodą MM plus sporządzono model położenia cząsteczek sulfonamidów 1 i 2 w układzie syntetazy dihydropterynianowej.

EN

In the paper the synthesis of sulfonamides is presented and their biological activities characterized. For model sulfonamides substituted by quinoline and isoquinoline moieties 1 and 2, respectively, bond lenghts and bond orders, effective charge, total energy and dipole moment values were calculated by AM1 and PM3 methods. Moreover ZINDO calculations of electron spectra of 1 and 2 were performed. The model of localization of 1 and 2 molecules in the system of dihydropterinianic synthetase bas been made by MM plus method.

18

Synthesis and Determination of Alkali Metal Binding Selectivities of Chiral Macrocyclic Bissulfonamides Derived from D-Mannitol and L-Threitol

Gruza M., Pokrop A., Jurczak J.

Polish Journal of Chemistry

|

2005

|

Vol. 79 / nr 2

223-230

EN

Four chiral macrocyclic bissulfonamides derived from D-mannitol and L-threitol, possessing C2 symmetry, were obtained by a macrocyclization reaction under high-dilution conditions. Their applications for alkali metal binding processes were studied using ESI-MS technique.

19

Simultaneous determination of sulf amethazine and sulfadimethoxine in meat, milk and egg by liquid-liquid. Extraction and micellar liquid chromatography

Szymański A.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2004

|

Vol. 11, nr 11

1259-1265

EN

The method of high-pressure liquid chromatography with micellar mobile phase has been applied for simultaneous determination of sulfamethazine and sulfadimethoxine in food products of animal origin. Preliminary extraction and concentration of analyte have prepared samples for analyses by the liquid-liquid extraction. The linear range of the calibration curves for sulfamethazine and sulfadimethoxine was determined as from 50 to 500 [mu]g/kg (dm3) of the concentrations of the products analysed. The detection limit of both sulfonamides was 25 [mu]g per 1 kg of meat and eggs (1 dm3 milk). The method proposed is characterised by good precision and accuracy. The accuracy of measurements in meat was 3.0 to 12.8%, in milk 2.0 to 4.0%, in eggs 2.0 to 3.3%. The precision did not exceed 6.0% for meat, 4.1% for milk and 5.7% for eggs. The recovery of sulfonamides introduced into the food products studied was determined to vary in the range 87.2% for sulfadimethoxine to 104% for sulfadimethoxine in milk.

PL

Technikę wysokociśnieniowej chromatografii cieczowej z micelarną fazą ruchomą wykorzystano do jednoczesnego oznaczania sulfametazyny i sulfadimetoksyny w środkach spożywczych pochodzenia zwierzęcego. Próbki do analizy przygotowywano, wykorzystując metodę wstępnego wydzielania i zatężania analitu za pomocą ekstrakcji ciecz-ciecz. Zbadano prostoliniowy przebieg krzywych wzorcowych dla sulfametazyny i sulfadimetoksyny w przedziale stężeń od 50 do 500 [mu]g/kg (dm3) analizowanych produktów. Limit detekcji dla obu sulfonamidów wynosił 25 [mu]g na 1 kg mięsa i jaj (l dm3 mleka). Proponowana metoda charakteryzuje się dobrą precyzją i dokładnością. Dokładność dla badanych leków w mięsie przyjmowała wartości od -3.0 do 12.8%, w mleku od -2.0 do 4.0%, natomiast dla jaj wynosiła od -2.0 do 3.3%. Precyzja nie przekraczała 6.0% dla mięsa oraz 4.1% i 5.7% odpowiednio dla mleka i jaj. Wyznaczono również odzysk sulfonamidów wprowadzonych do badanych środków spożywczych. Mieścił się on w przedziale od 87.2% dla sulfadimetoksyny w mięsie do 104% dla sulfadimetoksyny w mleku.

20

Voltammetric determination of sulfonamides in milk

Ren M.

Chemia Analityczna

|

2004

|

Vol. 49, No. 1

59-70

EN

A voltammetric method for determination of selected sulfonamides in milk has been proposed. Fundamental measurements were expected to provide information on the voltammetric behaviour of sulfonamides and the conditions required for their determination have been established. The effect of pH on the position and height of the sulfonamide reduction peak recorded in Britton-Robinson buffer has been studied. Reduction peaks were observed at the following potentials: -0.65 V, -0.72 V, -0.87 V for sulfadiazine (SDZ), sulfamerazine (SMR) and sulfamethazine (SMT), respectively and -0.66 V, -0.79 V, -0.91 V [pH = 3] for sulfachloropyridazine (SCP). The investigated sulfonamides were determined using differential pulse voltammetry at the 10-7 mol L-1 concentration level (SDZ,SMR,SMT), and 10-8 mol L-1 for SCP. A procedure for determination of sulfonamides in the milk samples spiked with their known amounts has been also proposed.

PL

W pracy zaproponowano woltamperometryczną metodę oznaczania wybranych sulfonamidów w mleku. Przeprowadzono podstawowe badania dotyczące redukcji tych związków i warunków ich oznaczania. Zbadano wpływ pH na położenie i wysokość piku redukcji sulfonamidów w buforze Brittona Robinsona. Zaobserwowano piki redukcji przy potencjałach: -0.65 V, -0.72,V, -0.87 V odpowiednio dla sulfadiazyny, sulfamerazyny i sulfametazyny, oraz -0.66 V, -0.79 V, -0.91 V [pH = 3] dla sulfachloropirydazyny. Badane sulfonamidy można oznaczać metodą różnicowej woltamperometrii pulsowej na poziomie stężeń lO(-8) mol L(-1) w przypadku SDZ, SMR, SMT i 10(-7)s mol L(-1) w przypadku SCP. Opracowano metodykę oznaczenia sulfonamidów w próbkach mleka dotowanych znaną ilością sulfonamidów.