Naslov
Primjena TiO2 fotokatalizatora za uklanjanje citostatika iz vode
(Application of TiO2 for the removal of cytostatic drugs from water)

Autori
Tolić Čop, Kristina

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Mjesto
Zagreb

Datum
06.04

Godina
2023

Stranica
152

Mentor
Mutavdžić Pavlović, Dragana

Ključne riječi
citostatici, imatinib, krizotinib, titanijev (IV) oksid (TiO2), sorpcija, fotokataliza, razgradni produkti, toksičnost
(cytostatics, imatinib, crizotinib, titanium (IV) oxide, sorption, photocatalysis, degradation products, toxicity)

Sažetak
Zaštita i očuvanje vodenih resursa izazov je na globalnoj razini s kojim se današnjica susreće. Uz konvencionalne postupke obrade voda razvijaju se i napredni oksidacijski procesi koji su se zbog svog neselektivnog ponašanja pokazali učinkovitijim za uklanjanje malih organskih molekula poput farmaceutika čija prisutnost u okolišu više ne iznenađuje. Među raznim vrstama lijekova, svoj put u okolišu, ponajviše kroz otpadne vode pronašli su i lijekovi protiv raka (citostatici) koji zahtijevaju pažnju zbog povećane potrošnje i bioloških učinaka na organizme, već pri niskim koncentracijama. U ovome radu izabrana su dva citostatika, imatinib i krizotinib čija se mogućnost uklanjanja iz vode ispitala kroz sorpcijsku i fotokatalitičku aktivnost primjenom TiO2 fotokatalizatora. Prema mehanizmu fotokatalitičkog procesa, ispitivana komponenta podlijegat će razgradnji ako se prethodno sorbira na katalizator pa se sukladno tome, u prvom nizu eksperimenata proučavao sorpcijski afinitet citostatika prema različitim oblicima TiO2 fotokatalizatora, koristeći nekoliko modela sorpcijskih izotermi. Općenito se, na temelju određene količine sorbirane tvari, ispitala i primjenjivost sorpcije kao jednostavnije i jeftinije metode za uklanjanje imatiniba i krizotiniba iz vode ili kao preteča neke druge oksidacijske metode. Priroda procesa sorpcije, provedenog pri tri različite temperature opisana je promjenom početne koncentracije analita, pH- vrijednosti i ionske jakosti otopine te promjenom mase sorbensa. Visoke vrijednosti regresijskog koeficijenta, R2 upućuju na prikladnost linearne, Freundlichove i Langmuirove izoterme za opisivanje sorpcije citostatika na suspendirani i imobilizirani oblik TiO2. Oba analita pokazuju rastući trend koeficijenta sorpcije s porastom vrijednosti pH u rasponu od 5 do 9 s naglaskom na veću mobilnost imatiniba u slučaju imobiliziranog TiO2. Pozitivna korelacija određena je i između temperature, mase sorbensa i koeficijenta sorpcije, dok je porastom ionske jakosti otopine krizotinib pokazao suprotan trend. Termodinamika sorpcije opisana je kao spontan proces fizikalne prirode koji slijedi kinetiku pseudo-drugog reda. Što se tiče eksperimenata fotokatalize, prvo su se odredile vrijednosti početne koncentracije analita i pH otopine pri kojoj citostatici postižu optimalnu razgradnju, primjenom modeliranja odzivnih površina (RSM). Pri dobivenim uvjetima (pH 5 i 5 mg/L) ispitan je mehanizam fotokatalitičke reakcije, određivanjem radikalskih vrsta odgovornih za razgradnju. Vodeću ulogu u razgradnji imatiniba i krizotiniba pokazali su hidroksilni radikali i singletni kisik. U sljedećim eksperimentima pokazana je važnost provođenja fotokatalize u prisustvu raznih anorganskih i organskih tvari kao sastavnica matice vode koji su većinski usporili razgradnju. Kao i svaki drugi proces razgradnje, fotokataliza imatiniba i krizotiniba također je bila popraćena stvaranjem nusprodukata čije su strukture i putevi razgradnje predloženi korištenjem spektrometrije masa visokog razlučivanja. Potencijalna opasnost razgradnih produkata procijenjena je testom akutne toksičnosti prema morskoj bakteriji Vibrio fischeri, pri čemu je postignuta značajna inhibicija luminiscencije tijekom fotokatalitičke razgradnje krizotiniba u razdoblju od 90. do 180. minute. Kao fotokatalizator koristio se TiO2 imobiliziran na staklene mrežice koji je olakšao samu provedbu eksperimenata pritom misleći na filtriranje uzoraka.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemija

POVEZANOST RADA