Estudo do potencial de biodegradação de 17 'alfa' -etinilestradiol, carbamazepina e ibuprofeno por fungos ligninolíticos e bactetérias

Autor(es)

Ivan José Santana Santos

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2012-06-06

Membros da banca

Lúcia Regina Durrant; Isis Serrano Silva; Rose Marry Araujo Gondim Tomaz

• Orientador: Lúcia Regina Durrant; Alexandre Nunes Ponezi

Resumo

17a-etinilestradiol (EE2), carbamazepina (CBZ) e ibuprofeno (IBU) são substâncias farmacêuticas muito utilizadas em todo o mundo e vêm sendo frequentemente detectadas em estações de tratamento de efluentes e em águas naturais em vários países, inclusive no Brasil. A grande preocupação da presença destes fármacos em quantidades residuais na água potável e nos ambientes aquáticos são os potenciais efeitos adversos para a saúde humana e animal. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o potencial de fungos ligninolíticos e bactérias para degradar esses três compostos, individualmente. Linhagens de bactérias e fungos ligninolíticos foram crescidas em meio mineral com os fármacos, na presença ou ausência de glicose. Primeiramente, foi realizada uma seleção com o objetivo de escolher linhagens bacterianas e fúngicas com maior capacidade de degradação dessas drogas, avaliando a necessidade da presença de glicose para que a degradação ocorresse. As linhagens que apresentaram maior capacidade de degradar tais compostos foram selecionadas e, em seguida, foram realizados ensaios com o intuito de se otimizar o período de incubação, visando-se uma maior porcentagem de degradação no menor período de incubação possível. Posteriormente, foram realizadas análises de atividade das enzimas lacase, lignina peroxidase (LiP) e manganês peroxidase (MnP) produzidas pelos fungos selecionados e foi avaliada a participação dessas na degradação dos fármacos. A atuação das enzimas do Citocromo P450 na degradação dos fármacos foi avaliada por meio da adição de piperonil butóxido (PB), o qual inibe esse complexo enzimático. A toxicidade dos fármacos e seus metabólitos para a bactéria Vibrio fischeri também foram avaliadas. A quantificação dos fármacos em todas as amostras foi realizada por meio de cromatografia líquida de alta eficiência. EE2 foi totalmente degradado por todos os fungos avaliados, sem a necessidade de glicose no meio de cultivo; no entanto, nenhuma das bactérias estudadas foi capaz de degradá-lo significativamente. Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm linhagem P1 foi selecionado para os ensaios subsequentes. Após 6 dias, foi encontrada atividade de MnP igual a 5122,11 U.L-1. A lacase teve como atividade 307,69 U.L-1, valor encontrado após 4 dias de incubação. Não foi detectada atividade da enzima LiP em nenhum dos tempos analisados. Apesar da detecção de atividade dessas enzimas, elas não foram capazes de degradar o EE2 na ausência do micélio fúngico. Nos ensaios de toxicidade foi encontrada uma CE50 igual a 76% para o EE2 e os metabólitos não apresentaram toxicidade. Trametes sp. linhagem BNI foi a selecionado para degradar CBZ, sendo a glicose necessária para o processo de biodegradação. Após 28 dias de incubação, houve 42% de degradação de CBZ. A atividade máxima de lacase foi de 1740,17 U.L-1, sendo encontrada após 21 dias de incubação. LiP teve como atividade máxima 663,08 U.L-1, valor encontrado após 14 dias de incubação. Não foi detectada atividade da enzima MnP em nenhum dos tempos analisados. Não houve a degradação de CBZ utilizando apenas o caldo enzimático. A presença de PB inibiu totalmente a degradação de CBZ. CBZ e seus metabólitos não apresentaram toxicidade. Nenhuma das bactérias foi capaz de degradar CBZ. IBU foi totalmente degradado por todos os fungos avaliados sem a necessidade de glicose no meio de cultivo, sendo Trametes sp. linhagem BNI selecionado para os ensaios posteriores. Após 2 dias de incubação, BNI foi capaz de degradar totalmente IBU. Lacase foi a única enzima que teve atividade detectada nesse ensaio, sendo a atividade máxima detectada igual a 478,18 U.L-1, no sexto dia de incubação. Não foi detectada degradação de IBU utilizando apenas o caldo enzimático e a presença de PB no meio não inibiu a degradação deste fármaco. Nos ensaios de toxicidade foi encontrada uma CE50 igual a 86% para o IBU e os metabólitos não apresentaram toxicidade. Staphylococcus arlettae e Bacillus megaterium foram capazes de degradar significativamente IBU na presença de glicose. B. megaterium foi selecionado para os ensaios subsequentes. Após 3 dias, essa linhagem foi capaz de degradar todo IBU disponível no meio. Nos ensaios de toxicidade para os metabólitos do processo de biodegradação por B. megaterium, o IBU apresentou uma CE50 inicial igual a 47% e os metabólitos não apresentaram toxicidade. Esses resultados comprovam que fungos ligninolíticos e bactérias são capazes de degradar fármacos encontrados em matrizes ambientais, sendo plausível a utilização destes micro-organismos, ou suas enzimas, em sistemas de tratamento de água e esgoto (AU)

• Processo FAPESP: 10/02947-7 - Estudo do potencial de biodegradação de 17±-etinilestradiol, Carbamazepina e Ibuprofeno por fungos lignolíticos e bactérias
• Beneficiário: Ivan José Santana Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado