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Máster Estudios Avanzados en Química




Determinación
simultánea de fármacos
hospitalarios en muestras
ambientales

Manuel Prada Fernández




     Directores:
     Esteban Alonso Álvarez
     Juan Luís Santos Morcillo
     Departamento de Química Analítica



                                         1
2
ÍNDICE

1. ANTECEDENTES                                                        5
 1.1. Introducción                                                     7
 1.2. Propiedades de los fármacos hospitalarios antineoplásicos        9
 1.4. Metodologías analíticas                                          12
 1.5. Objetivo                                                         14

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL                                          15
 2.1. Principios activos antineoplásicos                               17
 2.2. Toma de muestras                                                 17
 2.3. Tratamiento de muestras                                          17
 2.4. Análisis HPLC/MS/MS                                              18

3. OPTIMIZACIÓN DEL MÉTODO ANALÍTICO                                   25
 3.1. Optimización del método cromatográfico                           27
 3.1. Optimización del método de extracción                       27
     3.2.1. Optimización del cartucho de extracción               27
     3.2.2. Optimización del pH de la muestra                          28
     3.2.3. Optimización del disolvente de elución                     29

4. VALIDACIÓN DEL MÉTODO ANALÍTICO                                     31
 4.1. Linealidad                                                       33
 4.2. Recuperación                                                     34
 4.3. Límite de detección y cuantificación                             35
 4.4. Precisión                                                        36
 4.5. Efecto matriz                                                    37
 4.6. Aplicación a muestras medio ambientales                          38

5. CONCLUSIONES                                                        41

6. REFERENCIAS                                                         45




                                                                            3
4
1.Antecedentes




             5
6
1. ANTECEDENTES


   1.1. INTRODUCCIÓN

   Durante años el hombre ha contaminado el medio ambiente vertiendo numerosos
sustancias contaminantes utilizadas en el sector agrario, industrial y doméstico, por
desconocimiento y sin reparar en sus consecuencias a corto o largo plazo. La preocupación
por preservar el medio ambiente de las últimas décadas ha llevado poco a poco a tomar
medidas con legislaciones para las sustancias que se consideran contaminantes. (Mahnil et
al., 2004). De esta manera la comunidad científica ha centrado sus esfuerzos en el estudio y
determinación de los posibles contaminantes químicos y proceder después a su legislación.

   La mayoría de los estudios realizados hasta la fecha han sido dirigidos hacia los llamados
contaminantes prioritarios, sin embargo, existen otros contaminantes, a los que se les ha
llamado contaminantes emergentes que hasta la fecha han alcanzado poca atención.

   La lista de contaminantes emergentes incluyen una variedad de productos que van
desdeproductos de uso urbano comoprincipios activos farmacológicosy productos del
cuidado personalhasta productos industriales. (Castiglioni et al., 2005; Garcia-Ac et al.,
2009).

   Los principios activos farmacológicos han despertado un gran interés en los últimos
años, no sólo porque su consumo se cifra en cientos de toneladas por año (Zuccato et al.,
2000) sino porque además son sustancias diseñadas por su actividad biológica y sus efectos
en organismos son desconocidos. En la actualidad los principios activos farmacológicos
que se consideran más peligrosos e investigados son:

         - Los antibióticos, ya que las bacterias pueden hacerse inmunes a los antibióticos
      creándose cepas resistentes.

         - Los radiofármacos, tienen una legislación muy estricta en cuanto a su vertido a la
      red de saneamiento hospitalario pero que consiste en una dilución o en una
      contención del efluente hasta alcanzar el período de semidesintegración de los
      compuestos.

         - Los medios de contraste radiológicos para rayos X, son compuestos orgánicos
      iodados muy persistentes.



                                                                                           7
- Las hormonas, como los estrógenos que se emplean como anticonceptivos y en el
      tratamiento de desórdenes hormonales, que son capaces de afectar a organismo
      terrestres y acuáticos, como ciertas especies de peces que absorben estas sustancias
      afectando a su proceso reproductivo e incluso su comportamiento sexual.

   Muchos de estos principios activos sólo se administran en hospitales o en centros de
salud, bien por las condiciones especiales para su aplicación o por las necesidades de
control continuado de efectos y resultados.                                            La preinscripción, dispensación y
administración sólo se hace bajo la responsabilidad del hospital. Algunos ejemplos de estos
fármacos hospitalarios son: antirretrovirales, antiinfecciosos, calcitriol intravenoso,
antianémicos (eritropoyetina) y agentes antineoplásicos (Sacher et al., 2001).

   La principal vía de entrada de todos estos principios activos farmacológicos al medio
ambiente son las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs) ya que muchos de
estos fármacos se excretan fuera del organismo a través de la orina y de la heces sin
cambios o en forma de metabolitos activos que pasan a la red de alcantarillado municipal
(Kümmerer et al., 1997). El agua en las EDARsse trata y se vierte finalmente al cauce de
un río cercano.                 No obstante, las depuradoras de aguas basadas en tecnologías
convencionales no están preparadas para eliminar estos principios activos, que tanto estas
sustancias pueden alcanzar los cauces de los ríos, las aguas subterráneas y contaminar los
acuíferos, así como llegar al suelo a través de la aplicación de los lodos generados como
subproducto del tratamiento de depuración, afectando al ecosistema terrestre y a través de
la cadena trófica pasar el ser humano (Figura 1).


             Figura 1. Esquema de introducción de fármacos hospitalarios en el medio ambiente
                                                                   aplicación



                                     Lodos
                                                                  Ganadería                       Agricultura
                                           producción
                                                                                                        vertido
                                                                         vertido
  Hospital
               red alcantarillado                                                                   Agua
                   municipal        EDAR                            Ríos                                                       Agua potable
                                                     evacuación                    percolación   subterránea      filtración

  Hogares
                                          red de
                                          alcantarillado

                                    Industria


                                                                  distribución




                                                                                                                                          8
El interés por los productos farmacológicos en el medio ambiente comenzó en 1990
(Daughton et al., 1999) y desde entonces el número de publicaciones no han dejado de
crecer exponencialmente. Entre los principios activos farmacológicos más estudiados, se
encuentran     antiinflamatorios,   antibióticos   o     reguladores    lipídicos,   debido
fundamentalmente a su amplio consumo, sin embargo otros como los principios activos
antineoplásicos usados en la lucha contra el cáncer, pueden presentar mayor toxicidad, pese
a encontrarse a concentraciones de nanogramos por litro (ng L-1).

Existen más de 50principios activos antineoplásicosempleados en hospitales de países
desarrollados de manera rutinaria, a éstos se le suman unos 15 más en fase de ensayo
clínico (Johnson et al., 2008), si bien su consumo actual es bajo en comparación con los
otros principios activos farmacológicos, su demanda anual aumenta un 10 %.

   Los principios activos antineoplásicos están diseñados para dañar el DNA, inhibir su
síntesis y la replicación celular. Esto hace que tengan efectos citotóxicos, mutagénicos y/o
teratogénicos (Mahnik et al., 2004). Además no actúan de manera selectiva, afectando a
todas las células en crecimiento.

   La mayoría de los principios activos antineoplásicos se administran por vía intravenosa
en una clínica o un hospital, pero también hay otras formas de administración como la oral,
la tópica o la inyección intramuscular o intraósea. A nivel mundial, los principios activos
antineoplásicos más administrados son 5-fluorouracilo, seguido de gemcitabina, ifosfamida,
ciclofosfamida y metotrexato (Kovalova et al., 2009).         La tendencia actual es a su
administración oral en hospitales o centros de salud y a un aumento de la dosis (para un
tratamiento más eficaz) pues cada vez se controlan mejor los efectos secundarios. Por
tanto, los hospitales, pueden actúan como fuente de entrada de estos principios activos al
medio amiente.



1.2. PROPIEDADES DE LOS FÁRMACOS HOSPITALARIOS
ANTINEOPLÁSICOS

   Las propiedades físico-químicas de los principios activos antineoplásicos determinan su
comportamiento y su destino medio ambiental. Además tienen una gran importancia en el
diseño del método analítico. Las principales propiedades físico-químicas de los principios
activos antineoplásicos seleccionados vienen dadas en la Tabla 1.          A continuación
describiremos algunas de las propiedades de estos fármacos.

                                                                                          9
Tabla 1. Propiedades físicas y químicas de los principios activos antineoplásicos




                                      CICLOFOSFAMIDA           CITARABINA                  DOCETAXEL

CAS                                        50-18-0                147-94-4                  114977-28-5
Fórmula                                 C7H15Cl2N2O 2P           C9H13N3O 5                 C43H53NO 14
Peso molecular (g mol -1)                  261.09                  243.22                     807.88
Solubilidad (g L-1)[1]                       40.0                   43.80                      0.025
KH (atm m3/mol)[2]                        1.40·10 -11             1.57·10 -19                    -
pKa [1]                                        -                    13.93                      12.02
Kow[2]                                      - 2.46                    -                          -
Log P[2]                                     0.80                   -2.80                      2.40
Presión vapor (mm Hg) [2]                 4.45·10 -05             8.74·10 -12                    -
Fármacocinética (h, vida media) [2]         3 - 12                   1-3                        86




                                      DOXORUBICINA            EPIRUBICINA                 ETOPÓSIDO

CAS                                     23214-92-B              56420-45-2                 334419-42-0
Fórmula                                 C27H29NO11              C27H29NO 11                 C29H32O 13
Peso molecular (g mol -1)                 543.52                  543.52                     588.56
Solubilidad (g L-1)[1]                      1.18                    1.18                       58.7
KH (atm m3/mol)[2]                       2.23·10 -23             2.20·10 -23                1.75·10 -30
pKa [1]                                    11.02                   11.02                      12.28
Kow[2]                                      1.27                      -                        0.60
Log P[2]                                   -0.50                   - 0.50                      1.00
Presión vapor (mm Hg) [2]                8.99·10 -25             2.50·10 -23                5.40·10 -23
Fármacocinética (h, vida media) [2]      12 – 18.5                    -                         6




                                      5-FLUOROURACILO         GEMCITABINA                  IFOSFAMIDA

CAS                                         51-21-8              95058-81-4                  3778-73-2
Fórmula                                   C4H3FN2O2             C9H11F2N3O4                C7H15Cl2N2O2P
Peso molecular (g mol -1)                   130.08                  263.20                     261.10
Solubilidad (g L-1)[1]                         <1                     22.3                       3.78
KH (atm m3/mol)[2]                         1.66·10 -10            1.70·10 -17                 1.36·10-11
pKa [1]                                       8.02                    3.60                         -
Kow[2]                                       - 0.89                  - 2.01                      0.86
Log P[2]                                     - 0.80                  - 1.40                      0.80
Presión vapor (mm Hg) [2]                  2.68·10 -06             1.7·10 -09                 2.98·10-05
Fármacocinética (h, vida media) [2]           0.25                1.5 – 10.6                 70% en 72h




[1] IPCS (www.inchem.org), [2] HSDB, Hazardous Substances Data Bank                                        10
IRINOTECAN     MITOMICINA            METOTREXATO

 CAS                                       100286-90-6       50-07-7               59-05-2
 Fórmula                                   C33H38N4O 6     C15H18N4O 5           C20H22N8O5
 Peso molecular (g mol -1)                   586.68          334.33                454.44
 Solubilidad (g L-1)[1]                        0.11            8.43                  2.60
 KH (atm m3/mol)[2]                              -             10.9                  4.70
 pKa [1]                                         -            - 0.40                - 1.85
 Kow[2]                                          -               -                1.54·10 -31
 Log P[2]                                      3.20           - 1.60                - 2.20
 Presión vapor (mm Hg) [2]                       -               -                2.09·10 -19
 Fármacocinética (h, vida media) [2]          6 – 12          8 – 48                3 – 15




                                       PACLITAXEL        VINORELBINA

 CAS                                    33069-62-4        71486-22-1
 Fórmula                                C47H51NO14        C45H54N4O8
 Peso molecular (g mol -1)                853.91            778.93
 Solubilidad (g L-1)[1]                    0.006             0.012
 KH (atm m3/mol)[2]                          -                  -
 pKa [1]                                   11.99             15.05
 Kow[2]                                      -                4.84
 Log P[2]                                  3.00               4.00
 Presión vapor (mm Hg) [2]                   -                  -
 Fármacocinética (h, vida media) [2]       5–8              27 – 44



[1] IPCS (www.inchem.org), [2] HSDB, Hazardous Substances Data Bank


    Los fármacos hospitalarios objeto de estudio son compuestos polares (pKa), con un
coeficiente de partición octanol-agua (Kow) y coeficiente de reparto (LogP) de entre – 2.8 y
4, poco volátiles y neutros (a excepción del metotrexato).

    La constante de disociación, pKa es la constante de equilibrio que describe el grado de
disociación de un compuesto a un pH determinado.                   Si tenemos en cuenta que el pH
promedio de las aguas de un río común es aproximadamente 7, de acuerdo con los valores
de pKa de los compuestos dados en la Tabla 1, sólo el metotrexato tiene carácter anfótero y
podrá disociarse, el resto de compuestos son neutros a este pH. La disociación del
metotrexato aumentará su movilidad acuosa y en última instancia afectar a su destino


                                                                                                11
ambiental. Todos los compuestos son muy solubles (salvo doxetacel y paclitaxel) como
indican los valores de solubilidad dados en la Tabla 1.

   Para determinar la absorción y la afinidad de una sustancia por las partículas de suelo,
sedimentos o lodos, se emplea el coeficiente de partición octanol-agua (Kow).           Este
coeficiente deriva del coeficiente de distribución octanol-agua (Dow) y depende del pH,
pues en función de él, se ionizan los grupos funcionales de los compuestos. El valor de
Dow se corrige según la ionización de los compuestos de manera que sólo se considera la
concentración de especie no ionizada (Kow).

   Como una primera aproximación estos fármacos se esperan que se encuentren en los
ecosistemas acuáticos principalmente y no en los lodos (ya que al ser poco lipofílicos, serán
poco adsorbidos por las partículas sólidas del lodo).

   La mayoría de los principios activos antineoplasicos tienen baja biodegradabilidad,
muchos de estos productos farmacéuticos son hidrofílicos y no se absorben fácilmente en
los lodos; algunos de los compuestos contienen átomos de halógeno (de los 14 compuestos
de este estudio, 6 son halogenados) y muchos pueden ser tóxicos para las propias bacterias.

   Estos fármacos hospitalarios por efecto de la luz pueden foto-descomponerse, pero lo
hacen principalmente aquellos que poseen transición        -electrón de las estructuras con
dobles enlaces, los grupos donadores de electrones (NH2 y OH) y los grupos aceptores de
electrones (COOH, NO2, C-halógeno).

   La presión de vapor y el coeficiente de Henry (KH) dan una idea de la volatilidad de los
compuestos, estos valores vienen dados en la Tabla 1, y podemos deducir que la fracción
eliminada por volatilización se considera insignificante, pues tanto la presión de vapor,
como el coeficiente de Henry son muy bajos.



   1.3. METODOLOGÍAS ANALÍTICAS

   No existe una metodología para la determinación simultánea de fármacos hospitalarios
en matrices medio ambientales tales como influentes o efluentes de EDARs, aguas
superficiales, aguas potables olodos. En la Tabla 2se muestran algunos de los métodos
analíticos aplicados en la determinación de fármacos hospitalarios antineoplásicos en
algunas muestras medio ambientales, así como los métodos de extracción de los analitos,




                                                                                          12
técnicas de la determinación analítica, las recuperaciones y concentraciones encontradas en
muestras medio ambientales.




      Tabla 2. Métodos analíticos en la determinación de principios activos antineoplásicos en muestras
                                                               medioambientales


                                                  Método de         Determinación   Recuperación   Concentración
Compuesto        Muestra                          extracción          analítica          (%)          (ng L-1)                  Referencias
Ciclofosfamida                                 SPE (C18) + SPE                           30               6           T. Steger-Hartmann et
Ifosfamida       Efluente de hospital              (SiOH)              GC-MS             39               7                         al., 1996
Ifosfamida       Efluente de hospital            SPE (RP-18)           GC/MS             39               7        K. Kümmerer et al., 1997
Ciclofosfamida   Efluente de hospital, agua                                              57           50 - 250
Ifosfamida       potable                          SPE (C18)          LC/MS-MS            51           50 - 100       T.A. Ternes et al., 1998
Ciclofosfamida   Agua superficial              SPE (Oasis MCX)       LC/MS-MS            70             0.02          E. Zuccato et al., 2000
Ciclofosfamida   Agua superficial y agua                                              71 - 102           10
Ifosfamida       potable                      SPE (PPL Bond-Elut)   HPLC/MS-MS         73 - 87           4.2            F. Sacher et al., 2001
Fluorouracilo    Efluente de hospital             SPE ENV+           HPLC/CE             88            1700*           S. Mahnik et al., 2004
Ciclofosfamida                                 SPE (Lichrolut EN)                       106            1.90*
Metotrexato      Efluente                       SPE (Oasis MCX)      LC/MS-MS            76            0.83*        S. Castiglioni et al., 2005
Doxorubicina                                                                             85              50
Epirubina        Efluente de hospital          SPE (C8 columns)       HPLC/FL            86              60            S. Mahnik et al., 2006
Ciclofosfamida   Influente, efluente, agua                                             74 - 94        0.02 - 1
                 superficial, agua
Ifosfamida       subterránea                  SPE (Bio-Beads SM)     LC/MS-MS         75 - 102        0.02 - 2          I. Buerge et al., 2006
Ciclofosfamida   Influente, efluente, agua      SPE (Strata X)                           80          5.0 - 6.0
Metotrexato      potable                        SPE (Strata C8)      LC/MS-MS            69          11.0 - 16     A. Garcia-Ac et al., 2009
Fluorouracilo                                                                            46            <5.0
Citarabina
Gemcitabina      Efluente de hospital         SPE (Isolute ENV+)     LC/MS-MS            79              0.9        L. Kovalova et al., 2009
Ciclofosfamida
Doxorubicina
Etopósido
Ifosfamida
Metotrexato      Influente, efluente          SPE (HLB + WAX)       UPLC/MS-MS        45 - 109        0.5 - 7.0             J. Yin et al., 2010
Ciclofosfamida                                                                          104              2.0
Ifosfamida       Influente de hospital         SPE (Oasis HLB)       LC/MS-MS            95                                C. Ort et al., 2010


* límites de cuantificación del método

    La determinación simultánea de fármacos hospitalarios antineoplásicos requiere de un
método analítico multiresiduo capaz de analizar distintos grupos de compuestos muy
diferentes entre sí. Además requiere de una situación de compromiso en la selección de las
condiciones experimentales, aunque para algunos analitos no sean las más satisfactorias.
Para la determinación de los principios activos antineoplásicos se necesitan de herramientas
con gran sensibilidad y especificidad capaz de medir a niveles de los ng L-1.

    La electroforesis capilar/espectrometría de masas (CZE/MS) se empleó en la
determinación de estos principios activos farmacológicos (Macià et al., 2004), no obstante,
es una técnica poco sensible y quedó limitada en la determinación de estos
compuestos(Maijó et al., 2011).



                                                                                                                                           13
El desarrollo de nuevas técnicas como cromatografía de gases/espectrometría de masas
(GC/MS) y cromatografía de líquidos/espectrometría de masa (LC/MS) han supuesto un
avance en la determinaciónde fármacos hospitalarios antineoplásicos con buena
sensibilidad.

   Las nuevas técnicas como los tándem LC/MS/MS acoplan un equipo de HPLC
(cromatografía líquida de alta resolución) y dos analizadores de espectrometría de masas
(MS), este acople permite eliminar otros iones o fragmentos que pueden interferir en el
análisis. Los analizadores más extendido en la determinación de fármacos hospitalarios
antineoplásicosen muestras medio ambientales son los analizadores de triple cuadrupolo
(QqQ) y tiempo de vuelo (TOF) (Garcia-Ac et al., 2009; Lavén et al., 2009; Ort et al.,
2010).

   Las posibles interferencias de la matriz de las muestras medio ambientales hace
necesario aplicar un método de extracción que permita separar los analitos de la matriz
interferente.

   Entre los métodos de extracción utilizados se encuentra la micro extracción en fase
sólida (SPME) o la “Stir Bar Sortive Extraction” (SBSE), aunque estas técnicas quedan
limitadas a la determinación de compuestos que posean similar polaridad.

   La SPE es, sin embargo, el método de extracción más extendido en la determinación de
fármacos hospitalarios. Este método de extracción presenta la ventaja de además de ser
más económico, permite la extracción de una amplia variedad de analitos.

   Los principios activos antineoplásicos empezaron a extraerse con los cartuchos C18 de
base de sílice (T. Steger-Hartmann et al., 1996, K. Kümmerer et al., 1997, T.A. Ternes et
al., 1998) pero posteriormente aparecieron nuevos cartuchos (Oasis HLB, MCX, WAX,
WCX, …) que aumentaban entre 2 y 3 veces más el área superficial respecto a los
anteriores, presentando un claro aumento la capacidad de retención y los valores de
recuperación (Ort., et al 2010; Yin., et al 2010; Castiglioni et al., 2005; Zuccato et al., 2000).


   1.4. OBJETIVO

   El objetivo de este trabajo es proponer un método analítico de rutina para la
determinación simultánea de 14 fármacos hospitalarios antineoplásicos en aguas residuales
(influentes y efluentes de EDARs y en aguas superficiales. El método se basa en la


                                                                                                14
extracción y concentración de los analitos empleando la SPE y posterior determinación por
cromatografía líquida de alta resolución acoplada a un detector de masas de triple
cuadrupolo (HPLC/MS/MS).




                                                                                      15
2.Procedimiento
   experimental




              16
17
2. PROCEDIMIENTO EXPRERIMENTAL

   2.1. PRINCIPIOS ACTIVOS ANTINEOPLÁSICOS

   Los principios activos antineoplásicos estudiados fueron metotrexato, citarabina, 5-
flourouracilo, ifosfamida y mitomicina C de Streptomyces caespitosus(Sigma-Aldrich; Steinheim,
Alemania), ciclofosfamida (Fluka; Steinheim, Alemania), docetaxel, doxorubicina,
epirubicina, etopósido, gemcitabina, paclitaxel y vinorelbina (European Pharmacopoeia
Reference Standards; Strasbourg, Francia), irinotecan (Tokio Chemical Industry; Tokio,
Japón).


   2.2. TOMA DE MUESTRAS

   Las muestras de aguas residuales fueron tomadas de cuatro EDARs situadas en la
provincia de Sevilla en enero de 2011. Las cuatro EDARs trabajan con dos líneas de
tratamientos. La línea de aguas consta de un pretratamiento, un tratamiento primario
mediante sedimentación y un tratamiento secundario basado en lodos activados. La línea
de lodos se basa en el espesado de los lodos generados y en su posterior digestión en
condiciones anaerobias. Se tomaron muestras de aguas influentes y efluentes durante un
periodo de tiempo de 24 horas. Las muestras integradas fueron almacenadas en botes de
vidrios color ámbar y transportadas al laboratorio para su análisis.

   Las muestras de agua superficialesfueron tomadas del Río Guadalquivir, al que se vierte
las aguas las EDARs, empleando un toma muestras manual en enero de 2011. Las
muestras fueron almacenadas también en botes de vidrio y tratadas in situ en el laboratorio.



   2.3. TRATAMIENTO DE LA MUESTRAS
   Una alícuota de muestra de 250 mL fue filtrada empleando filtros de fibra de vidrio
(Whatman, Mainstone, Reino Unido) con un tamaño de poro de 1.2 µm para eliminar los
sólidos en suspensión.     Una vez filtrada se añadieron 100 µL de una disolución de
fenacetina (Cambridge Isotope Laboratories; Andover, MA, USA) hasta una concentración
de 50 µg L-1.

   Los cartuchos para la SPE, Oasis HLB 3cc (60 mg) (Water,Milford, MA; USA),
fueronacondicionados con 3 mL de metanol y 3 mL de agua desionizada a un flujo de 3
mL min-1. A continuación se pasóla muestra de agua empleando el equipo de extracción en


                                                                                           18
fase sólida conectado a una bomba de vacío Manifold, a un flujo aproximado de 15 mL
min-1 con ayuda de tubos de teflón.

   Posteriormente los cartuchos se limpiaron con 3 mL de agua desionizada a un flujo de 3
mL min-1. La elución de los analitos se realizó tomando cuatro alícuotas de 1 mL de
metanol, a un flujo de 1 mL min-1. El extracto se sometió a una corriente suave de
nitrógeno hasta sequedad. Finalmente el residuo obtenido se reconstituyó con 1 mL de
metanol, se filtró con un filtro de nylon de 0.45 µm y se inyectaron 20 µL en el
LC/MS/MS.




   2.4. ANÁLISIS HPLC/MS/MS

   El análisis cromatográfico se llevó a cabo en un HPLC Agilent de la serie 1200(Agilent,
USA)    equipado    con:   desgasificador,   bomba      binaria,     muestreador   automático,
compartimento termostatizado de la columna. La detección se llevó a cabo empleando
como detector un espectrómetrode masas de triple cuadrupolo 6410 QqQ (Agilent, USA)
con ionización por electrospray (ESI).

   La separación cromatográfica se realizó empleando una columna Zorbax Eclipse XDB-
C18 Rapid Resolution HT (4.6x50 mm d.i.; 1.8 m) (Agilent, USA). Los analitos fueron
separados por elución en gradiente empleando una disolución 15 mM de formiato amónico
y acetonitrilo. El gradiente de elución empleado se muestra en la Tabla 3.


                                  Tabla 3. Gradiente de elución

                           Tiempo (min)          %A                %B
                               0.00              95.0               5.0
                               7.00              40.0              60.0
                               8.00              10.0              90.0
                               9.00              10.0              90.0
                               9.10              95.0               5.0
                               12.00             95.0               5.0

   En la Figura 2 se muestra un cromatograma de una disolución patrón de una
concentración de 1 ppm de los principios activos antineoplásicos obtenido con el software
del equipo HPLC/MS/MS.




                                                                                           19
Figura 2. Cromatrograma de una disolución patrón de 1 ppm de principios activos antineoplásicos




   Para la identificación de los analitos se usaron las dos transiciones más intensas de cada
compuesto, salvo en el caso de los principios activos antineoplásicos citarabina, epirubicina
y fluorouracilo, que sólo tuvieron una única transición (debido a su poca fragmentación).
   Para obtener las mayores señales,las transiciones en MRM se midieron en cinco
segmentos de tiempos. En el período 1 (0 - 2.5 min) se midieron citarabina, fluorouracilo y
gemcitabina con un tiempo de barrido de 100 ms. En el período 2 (2.5 – 5.5 min)
metotrexato y mitomicina se midieron con un tiempo de barrido de 140 ms. En el período
de tres (5.5 – 7.2 min) se midieron ciclofosfamida, doxorubicina, epirubicina, etopósido,
ifosfamida, irinotecan y el patrón interno (fenacetina) con un tiempo de barrido de 100 ms,
a excepción de ciclofosfamida y ifosfamida (con tiempo de barrido de 200 ms con el fin de
mejorar la sensibilidad). En el período 4 (7.2 - 8.7 min) se midió vinolrebina con un tiempo
de barrido de 180 ms. En el último período, el 5, (8.7 –10.5 min) se midieron docetaxel y
paclitaxel con un tiempo de barrido de 180 ms.

   La Tabla 4 muestra, el tiempo de retención, el ión precursor, las transiciones, el
fragmentor y la energía de colisiónde los principios activos antineoplásicos estudiados. La
mayoría de los compuestos se ionizaron positivamente, a excepción del fluorouracilo y
epirubición, cuya ionización fue negativa.




                                                                                                     20
Tabla 4. Optimización de los parámetros de MRM en la determinación de QqQ-MS

Principio              Tiempo        Ión precursor     MRM 1           MRM 2         Fragmentor     Energía
activo             retención (min)      (m/z)      (cuantificación) (confirmación)       (V)      colisión (V)

Citarabina              0.85          266 [M+Na]+        266>134            -           180            12
Fluorouracilo           1.25           129 [M-H]-        129>42.1           -           100            15
Gemcitabina             1.45          264   [M+H]+       264>112        264>95.0        180            12

Metotrexato             4.40          455 [M+H]+         455>308        455>175         140            16
Mitomicina              4.85          357   [M+Na]+      357>242        357>274         140            24

Irinotecan              6.06          587 [M+H]+         587>124        587>167         180            36
Ifosfamida              6.26          261 [M+H]+         261>92         261>154         138            24
Doxorubicina            6.29          544   [M+H]+       544>397        544>379         135            10
Epirubicina             6.43           542 [M-H]-        542>395            -           145            8
Ciclofosfamida          6.48          261   [M+H]+       261>140        261>106         131            20
Fenacetina, P.I.        6.66          180 [M+H]+         180>110        180>163          89            16
Etopósido               6.79         606 [M+NH4     ]+   606>229        606>185         114            16

Vinorelbina             7.36          779 [M+H]+         779>658        779>323         175            20

Docetaxel               9.58          830 [M+Na]+        830>549        830>304         135            20
Paclitaxel              9.64          876   [M+Na]+      876>308        876>474         180            24


   El control y la adquisición de los datos se realizaron con software MassHunter (Agilent,
EE.UU.). Los analitos se identificaron comparando los tiempos de retención y los
espectros de masas para cada uno de los principios activos antineoplásicos estudiados.

   En la Figura 3se muestrael cromatograma de las transiciones MRM 1 y MRM 2y el
espectro de masas para cada principio activo antineoplásico.                         A excepción de los
compuestos citarabina, epirubicina y fluorouracilo que sólo poseen una transición MRM 1.


                   Figura 3. Cromatogramas y espectros de masas de los fármacos hospitalarios

Ciclofosfamida                                                 Citarabina




                                                                                                            21
Docetaxel




                Ifosfamida
Doxorubicina




Epirubicina     Irinotecan




Etopósido       Mitomicina




                Metotrexato




Fluorouracilo


Gemcitabina


                              22
Paclitaxel




Vinorelbina




              23
En la Figura 4 se muestran el cromatogramaobtenido para una disolución patrón de 50
µg L-1entodos los principios activos antineoplásicos y en el patrón interno.

                                       Figura 4. Cromatograma de un patrón de 50 µgL-1
                             400
             Intensidad
                                                                                                Citarabina

                               0
                              80 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                         5-Fluorouracilo
             Intensidad




                                                             Time (min)


                              40
                             400 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                           Gemcitabina
             Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                            4000 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                            Metotrexato
              Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                             600 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                            Mitomicina
             Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                            4000 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                                Irinotecan
              Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                            11000 0       1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                             Time (min)                         Ifosfamida
              Intensidad




                               0
                            1000 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                          Doxorubicina
              Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                             150 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                            Epirubicina
              Intensidad




                                                             Time (min)


                              30
                            10000 0       1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11
                                                                                         Ciclofosfamida
                                                                                                             12
               Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                            1000 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                             Time (min)                 Fenacetina (P.I.)
              Intensidad




                               0
                            1500 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                                Etopósido
              Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                            1500 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                            Vinorelbina
              Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                            1500 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10       11       12
                                                                                                Docetaxel
              Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                            3000 0        1    2    3    4      5       6   7   8   9      10
                                                                                                 Paclitaxel 12
                                                                                                    11
               Intensidad




                                                             Time (min)


                               0
                                   0      1    2    3    4      5      6    7   8   9      10       11       12
                                                             Tiempo (min)




                                                                                                                  24
25
3.Optimización del
   método analítico




                  26
27
3. OPTIMIZACIÓN DE PROCEDIMIENTO ANALÍTICO


   3.1. OPTIMIZACIÓN DEL MÉTODO CROMATOGRÁFICO


   La columna cromatrográfica permitió separar los 14 principios activos antineoplásicos
en 10 minutos, además de obtener una separación satisfactoria de cada uno de ellos,
reduciendo el tiempo de análisis y por tanto el consumo de disolventes de las fases móviles.


   3.2. OPTIMIZACIÓN DEL MÉTODO DE EXTRACCIÓN

   La extracción en fase sólida fue optimizada mediante el dopaje de alícuotas de 250 mL
de agua potable a 4 µg L-1 en los fármacos hospitalarios antineoplásicos a estudiar, por
triplicado. Se probaron diferentes tipos de rellenos de cartucho (Oasis HLB, Oasis MCX y
Cromabond tetraciclina), diferentes disolventes (acetona, metanol y metil tert-butil éter) en
la fase de elución, así como, diferentes pH de la muestra (ácido, neutro y básico).


   3.2.1. Optimización del cartucho de extracción

   Se procede a evaluar varios tipos de cartuchos en la extracción. En el mercado existen
números tipos de cartuchos, con diferentes características físico-químicas para poder
retener todo tipo de analitos. Según la bibliografía consultada, los cartuchos más usuales
para este tipo de compuestos son los Oasis HLB, Oasis MCXy Cromabond tetraciclina.

   Los cartuchos Oasis HLB tienen un relleno con balance hidrofílico-lipofílico, de fase
reversa, humectable en agua, adecuados para la SPE de todo tipo de compuestos. Están
fabricados a partir de un monómero de N-vinilpirrolidona (hidrofílica) y un monómero de
divilbenceno (lipofílica). Es capaz de proporcionar una retención superior en fase reversa,
y con una capacidad especial para retener los analitos polares.

   Los cartuchos Oasis MCX tienen un relleno de retención mixta porque están elaborados
como los HLB (poli-divinilbenceno-co-N-vinilpirrolidona, DVD/NP) con grupos
sulfonatos que permite trabajar en modo mixto, como intercambiador iónico y en fase
reversa. Están diseñados para satisfacer las necesidades de la SPE moderna permitiendo
una elevada selectividad y sensibilidad en la extracción de moléculas básicas, ácidas y
neutras de matrices biológicas. Poseen alta selectividad especialmente para compuestos
básicos.



                                                                                          28
Los cartuchos Cromabond Tetraciclina están constituidos de sílice con octadecil
modificado y trabajan en fase reversa.

    En la optimización del cartucho en la SPE se usaron tres tipos cartuchos empleando
metanol y a continuación agua desionizada en el acondicionamiento de los cartuchos. Se
pasó la muestra por los cartuchos a pH neutro y se eluyeron los analitos empleando
metanol como disolvente.

    En la Figura 5 se muestran los valores de recuperaciones obtenidos para cada uno de los
compuestos en los cartuchos estudiados.

  Figura 5. Valores de recuperaciones para los distintos compuestos en función del tipo de cartucho (n=3)

                     150

                     125
   Recuperación(%)




                     100                                                                                     Oasis HLB

                     75                                                                                      Oasis MCX

                     50
                                                                                                             Chromabond

                     25

                      0

                                                                         Oasis HLB

                                                 Oasis HLB               Oasis MCX

                                 Oasis HLB       Oasis MCX               Chromabond

                                 Oasis MCX       Chromabond
    Las mayores recuperaciones se obtuvieron en el caso del cartucho Oasis HLB (104.8 –
                     Chromabond
68.8 %), recuperamos todos los compuestos y obtenemos una recuperación media del 90%.
Los cartuchos Oasis MCX (120.3 – 0.1 %) y el Chromabond (140.7 – 0.6 %) no recuperan
a cuatro compuestos (doxorubicina, fenacetina, irinotecan y paclitacel), entre ellos se
encuentra el patrón interno.


    3.2.2. Optimización del pH de la muestra

    Se prueban tres valores de pH en las muestras, ácido (pH 2), neutro (pH 7) y básico (pH
8.5).                La SPE se llevó a cabo en cartuchos Oasis HLB, empleando metanol como
disolvente de acondicionamiento y elución.

    El pH 2 (132.8 – 5.4 %) presentó bajas recuperaciones para fenacetina, mitomicina y
vinorelbina. Las muestras a pH 8.5 (136.6 – 0.6 %)mostraron bajas recuperaciones para

                                                                                                        29
doxorubicin, metotrexato, paclitacel y vinorelvina. Las muestras a pH 7 (104.8 – 68.8 %)
mostraron recuperaciones medias del 90%. Así que elegimos como pH óptimo, el pH 7.

   La Figura 6 muestra los valores de recuperación de los principios activos antineoplásicos
para cada uno de los valores de pH.

   Figura 6. Valores de recuperaciones para los distintos compuestos en función del valor del pH (n=3)


                     150

                     125
   Recuperación(%)




                                                                                                              pH 2
                     100

                      75                                                                                      pH 7


                      50                                                                                      pH 8.5

                      25

                       0

                                                                        pH 2

                                                         pH 2           pH 7

                                            pH 2         pH 7           pH 8.5

                                            pH 7         pH 8.5
   3.2.3. Optimización del disolvente de elución
                                            pH 8.5

   La optimización del disolvente empleado en la elución se realizó con tres disolventes,
acetona, metanol y metil tert-butil éter (MTBE) elegidos de acuerdo con el protocolo del
fabricante según el tipo de relleno del cartucho. La optimización se realizó empleando
cartuchos de extracción Oasis HLB y con un pH de la muestra de 7.

   El acondicionamiento de los cartuchos se llevó a cabo de la siguiente manera:

                    Disolvente acetona: 3 mL acetona + 3 mL MeOH + 3 ml H2O, elución 4 ml acetona

                    Disolvente MeOH: 3 mL MeOH + 3 mL MeOH + 3 ml H2O, elución 4 ml MeOH

                    Disolvente MTBE: 3 mL MTBE + 3 mL MeOH + 3 ml H2O, elución 4 ml MTBE

   Las recuperaciones obtenidas para cada uno de los disolventes estudiados se muestran
en la Figura 7.

 Figura 7. Valores de recuperaciones para los distintos compuestos en función del tipo de disolvente (n=3)



                                                                                                         30
150

                    125

                                                                                                     Metanol
  Recuperación(%)


                    100

                    75                                                                               Acetona

                    50                                                                               Metil tert-butil
                                                                                                     éter
                    25

                     0


                                                                             Metanol
                                                            Metanol
                                                                             Acetona
                                         Metanol            Acetona
                                                                             Metil tert-butil
                          Metanol        Acetona            Metil tert-butil éter
                                                            éter
                          Acetona        Metil tert-butil
                                         éter
   El metanol (104.8 – tert-butil es el disolvente con mayores valores de recuperación, con
                   Metil 68.8 %)
                          éter
un valor medio del 90%.             La acetona (106.9 – 34.8%) mostró un valor medio de
recuperación del 81.1% y el metil tert-butil éter (100.8 – 0.0 %) del 52.7%. Destacan los
valores muy bajos de doxorubicin y epirubicina tanto para acetona como el MTBE.
Optamos por el metanol para eluir en la SPE.




                                                                                                31
4.Validación
del método analítico




                   32
33
4. VALIDACIÓN DEL MÉTODO ANALÍTICO

   La validación del método analítico se realizó en forma de linealidad, recuperación,
precisión,límite de detección, límite de cuantificación y efecto matriz.


   4.1. LINEALIDAD

   Las disoluciones de calibración seprepararon por dilución de las madres con metanol, en
el rango de 0.05 ng L-1 a 100ng L-1, para la evaluación de la linealidad se inyectaron los
patrones de calibración de 0.05, 0.07, 0.10, 0.50, 1.00, 10.0, 20.0, 50.0, 70.0 y 100 ng L-1.

   Las rectas de calibrado miden la relación de respuesta del patrón interno (área de los
analitos dividida por el área del patrón interno) frente a las concentraciones de cada uno de
los patrones. La linealidad se evaluó por el coeficiente de correlación (r2) de la recta
obtenida.


        Tabla 5. Rango lineal y valores del coeficiente de correlación para los distintos compuestos


                      Compuesto                 Rango lineal (ng L-1)        r2
                      Citarabina                     5.52 - 80             0.9999
                      Ciclofosfamida                4.80 - 200             0.9981
                      Docetaxel                     5.03 - 200             0.9989
                      Doxorubicina                  13.8 - 400             0.9999
                      Epirubicina                   2.35 - 200             0.9981
                      Etopósido                     7.16 - 200             0.9995
                      Fluorouracilo                 70.4 - 4000            0.9914
                      Gemcitabina                   3.29 - 200             0.9982
                      Ifosfamida                    3.78 - 400             0.9984
                      Irinotecan                     2.98 - 80             1.0000
                      Metotrexato                    0.27 - 40             0.9988
                      Mitomicina                    5.54 - 200             0.9999
                      Paclitaxel                     0.81 - 80             0.9989
                      Vinorelbina                   13.3 - 200             0.9998


   Todos los compuestos poseen un coeficiente de correlación mayor de 0.998, salvo el
fluorouracilo cuyo valor es un poco menor, 0.991.




                                                                                                       34
4.2. RECUPERACIÓN

   Los estudios de recuperación se llevaron a cabo mediante el cálculo de las
recuperaciones de cada principio activo antineoplásico en tres tipos diferentes de muestras
de aguas residuales influentes y efluentes y aguas superficiales.

   Para ello se prepararon por triplicado muestras de aguas dopadasa una concentración de
4 g L-1 cada uno de los principios activos al principio del tratamiento. En paralelo se
trataron muestras de aguas residuales y superficiales sin dopar (blancos).

   Ambos tipos de muestras se trataron como se describe en el apartado 2.3. Los valores
de recuperación se calcularon de acuerdo con la expresión:

                          Recuperación (%) = [Adopada – Ablanco] / Apatrón

   En la Tabla 6 se muestran             los valores obtenidos para cada principio activo
antineoplásico, para cada tipo de muestra.

      Tabla 6. Valores de recuperaciones (%) para los distintos tipos de muestras de aguas (n=3)

                                        Agua
                  Compuesto           superficial     Aguainfluente   Aguaefluente

                  Citarabina              27               20              24
                  Fluorouracilo           46               28              50
                  Gemcitabina             77               64              77
                  Metotrexato             34               25              32
                  Mitomicina              80               72              61
                  Irinotecan              43               50              58
                  Ifosfamida              90               84              78
                  Doxorubicina            84               68              69
                  Epirubicina             73               67              57
                  Ciclofosfamida          91               85              84
                  Fenacetín (I.S.)       100              100              100
                  Etopósido               91              105              101
                  Vinorelbina             90               74              67
                  Docetaxel               21               20              11
                  Paclitaxel              66               61              41



   En las muestras de agua superficial el promedio de recuperaciones fue del 75.5%,
excluyendo a la citarabina, metotrexato y docetaxel que poseen valores más bajos (21 –
34%). En las muestras de agua influente el promedio de recuperaciones fue del 73.0%,

                                                                                                   35
excluyendo a la citarabina, fluorouracilo, metotrexato y docetaxel que poseen valores más
bajos (20 – 28%). Y en las muestras de efluente el promedio de recuperaciones fue del
67.5% (salvo citarabina, metotrexato y docetaxel, 11 – 32%).

   Así que los valores de recuperación oscilan entre el 41 – 99%.



   4.3. LÍMITE DE DETECCIÓN Y LÍMITE DE CUANTIFICACIÓN

   La sensibilidad del método se evaluó con los límites de detección (LD) y cuantificación
(LC). El límite de detección se define como la concentración o cantidad más pequeña de
analito que puede detectarse con una certeza razonable mediante un determinado
procedimiento analítico. Y el límite de cuantificación se define como la concentración o
cantidad más pequeña de analito que puede determinarse cuantitativamente mediante un
procedimiento analítico con una calidad metrológica preestablecida.

   El LD y el LC fueron calculados empleando la relación señal/ruido, obtenida en cada
tipo de muestra con el software del equipo HPLC/MS/MS y según el tratamiento de
muestras descrito en la sección 2.3.

   El límite de detección se determinó como la concentración de analito para la cual la
relación señal/ruido es igual a 3, aplicando el factor de dilución del método de extracción y
los valores de recuperaciones de la metodología. El límite de cuantificación se evaluó de
forma análoga considerándolo como la concentración de analito cuya relación señal/ruido
igual a 10.

   Los LD fueron de entre 0.08 y 38.4 ng L-1. Y los LC fueron de entre el 0.27 yel 128 ng
L-1. Destacan los altos valores de LD y LC para el fluorouracilo, y puede deberse a la poca
fragmentación del compuesto que disminuyen sus valores de sensibilidad.

   En la Tabla 7se muestran los LD y los LC para cada analito y para cada tipo de muestra.




                                                                                          36
Tabla 7. Límites de detección y cuantificación para los distintos tipos de muestras de aguas

                                 Agua superficial Agua influente   Agua efluente
                                LD(ngL- LC(ngL- LD(ngL- LC (ngL- LD(ngL- LC (ngL-
          Compuesto               1)         1)    1)        1)    1)         1)

          Ciclofosfamida          1.66       5.52       2.13       7.11       2.29      7.65
          Citarabina              1.44       4.80       1.47       4.89       1.47      4.89
          Docetaxel               1.51       5.03       1.89       6.30       1.65      5.49
          Doxorubicina            5.27       17.6       4.15       13.8       4.29      14.3
          Epirubicina             3.49       11.6       3.75       12.5       0.70      2.35
          Etopósido               2.15       7.16       3.38       11.3       2.95      9.82
          Fluorouracilo           34.1       114        38.4       128        21.1      70.4
          Gemcitabina             0.99       3.29       1.43       4.78       2.61      8.71
          Ifosfamida              1.31       4.38       1.72       5.75       1.14      3.78
          Irinotecan              0.89       2.98       1.12       3.74       1.04      3.45
          Metotrexato             0.10       0.32       0.10       0.32       0.08      0.27
          Mitomycin C             2.21       7.36       1.66       5.54       1.97      6.57
          Paclitaxel              0.25       0.83       0.26       0.85       0.24      0.81
          Vinorelbina             3.98       13.3       5.18       17.3       4.48      14.9




   4.4. PRECISIÓN

   La precisión es una medida de la variabilidad de los resultados, generalmente descriptos
por la desviación estándar relativa (DSR%), se relaciona con el error aleatorio. La precisión
puede ser evaluada en formas de precisión intradía o intraensayo y precisión interdía o
interensayo.   Ambas precisiones se evaluaron en los tres tipos de muestras de aguas
estudiadas mediante la medida de muestras dopadas con losprincipios activos
antineoplásicos y tratadas como se describe en la sección 2.3. En la Tabla 8se muestran los
resultados obtenidos.
   En los estudios de precisión intradía del porcentaje de desviación estándar relativa
fueron de 1-18%, 2-11% y 1-7% en agua superficial, agua influente y agua efluente,
respectivamente (como media para todos los compuestos). Sin contar los valores de
desviación para la gemcitabina, cuyo promedio, fue del 14% (el valor más alto de
desviación). En el caso de los estudios de precisión interdía los porcentajes de desviación
estándar relativa media de todos los compuestos fueron del 14% tanto para agua
superficial, influente y efluente, a excepción nuevamente de la gemcitabina cuyo valor de
recuperación fue del 19%.



                                                                                                      37
Tabla 8. Valores de desviación estándar relativa para los distintos tipos de muestras de aguas

                              Agua superficial               Agua influente                  Agua efluente
                                                                         DSR                            DSR
                   DSR(%)Intradí DSR(%)Interdí              DSR        (%)Interdí          DSR        (%)Interdí
Compuesto               a             a                  (%)Intradía       a            (%)Intradía        a
Ciclofosfamida            5                      9             4              9              4           10
Citarabina                2                      5             7              7              3            5
Docetaxel                 9                      8             9              10             3            8
Doxorubicina              7                  10                3              3              4            6
Epirubicina               4                      4             9              11             7            8
Etopósido                 8                  15                7              12             7           14
Fluorouracilo             8                  10               11              14             2            6
Gemcitabina               18                 20               19              22             5           16
Ifosfamida                5                      6             7              10             4            6
Irinotecan                2                      4             4              6              1            4
Metotrexato               5                      7             5              5              3            3
Mitomicina                5                      5             2              5              4            8
Paclitaxel                1                      3             5              10             2            5
Vinorelbina               6                      6             5              9              5            5



   Estos valores de DSR (%) son satisfactorios para el análisis de muestras de aguas en el
medio ambiente.


   4.5. EFECTO MATRIZ

   El efecto matriz es uno de los problemas más típicos cuando se trabaja con equipos
HPLC/MS/MS. Este efecto es un aumento o disminución de la repuesta de los analitos de
interés debido a la presencia de otros componentes de la propia matriz de la muestra. La
evaluación del efecto matriz se realizó mediante la comparación de las señales obtenidas
con disoluciones patrones, un extracto de muestra sin dopar y un extracto dopado. La
determinación se realizó empleando la siguiente expresión:

                       Efecto matriz (%) = {Aextracto con PI – Aextracto sin PI / Apatrón}·100

   Si el porcentaje se encuentra por debajo del 100 % se trata de supresión y si está por
encima se trata de exaltación.

   La mayoría de los principios activos antineoplásicos sufren el fenómeno de supresión
iónica, (citarabina, docetaxel, irinotecan, mitomicina y paclitaxel) como vemos en la Figura
8, mientras que el docetaxel es el único que sufre exaltación iónica en las tres tipos de


                                                                                                              38
muestras ambientales. El efecto para los compuestos etopósido, fluorouracilo y
gemcitabina depende del tipo de muestra, pues en algún caso es supresión y en otros
exaltación iónica.

   Hay cuatro principios activos antineoplásicos que apenas se afectaron por la matriz de la
muestra medio ambiental (ciclofosfamida, epirubicina, ifosfamide y vinorelbina).

                Figura 8. Efecto matriz de los fármacos hospitalarios antineoplásicos
   40



   20



    0



   -20



   -40



   -60



   -80



  -100




                                      Agua superficial   Efluente   Influente




   4.6. APLICACIÓN A MUESTRAS MEDIO AMBIENTALES

   El método descrito fue aplicado a la determinación de los 14 principios activos
antineoplásicos estudiados en muestras medio ambientales, aguas influentes y efluentes de
EDARs de la provincia de Sevilla y aguas superficiales.

   En la Tabla 9 se muestran los valores de concentraciónobtenidos.

   De todos los principios activos antineoplásicos estudiados sólo citarabina, doxetacel,
etopósido, gemcitabina, ifosfamida y vinorelbina presentaron concentraciones superiores al
límite de cuantificación de la metodología propuesta en las aguas residuales analizadas (3.5 -
15 ng L-1 en muestras de influente y 1.2 - 14 ng L-1 en muestras de efluentes). Las muestras
de agua superficial sólo se encontraron citarabina y gemcitabina en concentraciones de 13 y
2.4 ng L-1, respectivamente. El fármaco hospitalario antineoplásico que presentó mayores
concentraciones en muestras fue la citarabina.

                                                                                           39
40
Tabla9. Concentraciones de fármacos hospitalarios en muestras medio ambientales

                        Agua superficial    Agua efluente     Agua influente
Compuesto                  (ng L-1)           (ng L-1)           (ng L-1)
Ciclofosfamida              <LD                <LD                <LD
Citarabina                    13                 14                9.2
Docetaxel                   <LD                <LD                <LD
Doxorubicina                <LD                <LD                 4.5
Epirubicina                 <LD                <LD                <LD
Etopósido                   <LD                 3.4                15
Fluorouracilo               <LD                <LD                <LD
Gemcitabina                   2.4               7.0                9.3
Ifosfamida                  <LD                 1.2                3.5
Irinotecan                  <LD                <LD                <LD
Metotrexato                 <LD                <LD                <LD
Mitomicina                  <LD                <LD                <LD
Paclitaxel                  <LD                <LD                <LD
Vinorelbine                 <LD                 9.1               <LD




                                                                                  41
La Figura 9 muestra un cromatograma MRM de agua residual efluente de las EDARs
obtenida por HPLC/QqQ/MS.

                         Figura 9. Cromatograma MRM de una muestra de efluente de agua residual

                                    100
                                                                                              Citarabina
          Intensidad



                                     40
                                    100 0      1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
            Intensidad




                                                               Time (min)                 5-Fluorourailo

                                     40
                                    100 0      1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
              Intensidad




                                                               Time (min)                  Gemcitabina

                                     40
                                    1000 0     1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
                                                                                            Metotrexato
            Intensidad Intensidad




                                                               Time (min)


                                      0
                                    600 0      1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
                                                               Time (min)                   Mitomicina

                                      0
                                    1000 0     1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
              Intensidad




                                                               Time (min)                     Irinotecan

                                      0
                                    250 0      1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
            Intensidad




                                                               Time (min)                     Ifosfamida

                                     90
                                    500 0      1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
                                                                                          Doxorubicina
              Intensidad




                                                               Time (min)


                                      0
                                    150 0      1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
                                                                                            Epirubicina
            Intensidad




                                                               Time (min)


                                     30
                                    1000 0     1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
                                                                                          Ciclofosfamida
            Intensidad




                                                               Time (min)


                                      0
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                                                               Time (min)             Fenacetina (P.I.)
            Intensidad Intensidad




                                      0
                                    120 0      1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
                                                               Time (min)                     Etopósido

                                     30
                                    100 0      1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
                                                                                             Vinorelbina
          Intensidad




                                                               Time (min)


                                     40
                                    1000 0     1   2   3   4      5       6   7   8   9      10     11      12
                                                                                              Docetaxel
          Intensidad Intensidad




                                                               Time (min)

                                      0

                                    1000 0     1   2   3   4      5      6    7   8   9      10     11
                                                                                               Paclitaxel
                                                                                                            12
                                                               Tiempo (min)
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                                           0   1   2   3   4       5      6   7   8   9       10     11     12
                                                               Tiempo (min)




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5.Conclusiones




             43
44
5. CONCLUSIONES

     En el presente trabajo se propone un método analítico para la determinación simultánea
de    14   principios   activos   antineoplásicos   (ciclofosfamida,   citarabina,   docetaxel,
doxorubicina, epirubicina, etopósido, fluorouracilo, gemcitabina, ifosfamida, irinotecan,
metotrexato, mitomicina, paclitacel y vinorelbina) en muestras de aguas residuales
influentes y efluentes de EDARs y en aguas superficiales.

     La optimización del proceso se realizó actuando sobre el disolvente de extracción, la
limpieza y elución, así como el tipo de relleno del cartucho y del pH. Las mayores
recuperaciones se obtuvieron empleando cartuchos Oasis HLB, en muestras a pH 7 y
empleando metanol como disolvente de elución.

     Las recuperaciones obtenidas fueron de entre el 105 y el 20 %. Los límites de detección
fueron inferiores a 17.6 ngL-1 (obviando al fluorouracilo).

     La aplicabilidad del método fue evaluada mediante los análisis de muestras de aguas
residuales influentes y efluentes de EDARs y aguas superficiales.




                                                                                            45
46
6.Referencias




            47
48
6. REFERENCIAS

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                                                                                        49
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                                                                                            50

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Determinación simultánea de fármacos hospitalarios en muestras ambientales

  • 1. Máster Estudios Avanzados en Química Determinación simultánea de fármacos hospitalarios en muestras ambientales Manuel Prada Fernández Directores: Esteban Alonso Álvarez Juan Luís Santos Morcillo Departamento de Química Analítica 1
  • 2. 2
  • 3. ÍNDICE 1. ANTECEDENTES 5 1.1. Introducción 7 1.2. Propiedades de los fármacos hospitalarios antineoplásicos 9 1.4. Metodologías analíticas 12 1.5. Objetivo 14 2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 15 2.1. Principios activos antineoplásicos 17 2.2. Toma de muestras 17 2.3. Tratamiento de muestras 17 2.4. Análisis HPLC/MS/MS 18 3. OPTIMIZACIÓN DEL MÉTODO ANALÍTICO 25 3.1. Optimización del método cromatográfico 27 3.1. Optimización del método de extracción 27 3.2.1. Optimización del cartucho de extracción 27 3.2.2. Optimización del pH de la muestra 28 3.2.3. Optimización del disolvente de elución 29 4. VALIDACIÓN DEL MÉTODO ANALÍTICO 31 4.1. Linealidad 33 4.2. Recuperación 34 4.3. Límite de detección y cuantificación 35 4.4. Precisión 36 4.5. Efecto matriz 37 4.6. Aplicación a muestras medio ambientales 38 5. CONCLUSIONES 41 6. REFERENCIAS 45 3
  • 4. 4
  • 6. 6
  • 7. 1. ANTECEDENTES 1.1. INTRODUCCIÓN Durante años el hombre ha contaminado el medio ambiente vertiendo numerosos sustancias contaminantes utilizadas en el sector agrario, industrial y doméstico, por desconocimiento y sin reparar en sus consecuencias a corto o largo plazo. La preocupación por preservar el medio ambiente de las últimas décadas ha llevado poco a poco a tomar medidas con legislaciones para las sustancias que se consideran contaminantes. (Mahnil et al., 2004). De esta manera la comunidad científica ha centrado sus esfuerzos en el estudio y determinación de los posibles contaminantes químicos y proceder después a su legislación. La mayoría de los estudios realizados hasta la fecha han sido dirigidos hacia los llamados contaminantes prioritarios, sin embargo, existen otros contaminantes, a los que se les ha llamado contaminantes emergentes que hasta la fecha han alcanzado poca atención. La lista de contaminantes emergentes incluyen una variedad de productos que van desdeproductos de uso urbano comoprincipios activos farmacológicosy productos del cuidado personalhasta productos industriales. (Castiglioni et al., 2005; Garcia-Ac et al., 2009). Los principios activos farmacológicos han despertado un gran interés en los últimos años, no sólo porque su consumo se cifra en cientos de toneladas por año (Zuccato et al., 2000) sino porque además son sustancias diseñadas por su actividad biológica y sus efectos en organismos son desconocidos. En la actualidad los principios activos farmacológicos que se consideran más peligrosos e investigados son: - Los antibióticos, ya que las bacterias pueden hacerse inmunes a los antibióticos creándose cepas resistentes. - Los radiofármacos, tienen una legislación muy estricta en cuanto a su vertido a la red de saneamiento hospitalario pero que consiste en una dilución o en una contención del efluente hasta alcanzar el período de semidesintegración de los compuestos. - Los medios de contraste radiológicos para rayos X, son compuestos orgánicos iodados muy persistentes. 7
  • 8. - Las hormonas, como los estrógenos que se emplean como anticonceptivos y en el tratamiento de desórdenes hormonales, que son capaces de afectar a organismo terrestres y acuáticos, como ciertas especies de peces que absorben estas sustancias afectando a su proceso reproductivo e incluso su comportamiento sexual. Muchos de estos principios activos sólo se administran en hospitales o en centros de salud, bien por las condiciones especiales para su aplicación o por las necesidades de control continuado de efectos y resultados. La preinscripción, dispensación y administración sólo se hace bajo la responsabilidad del hospital. Algunos ejemplos de estos fármacos hospitalarios son: antirretrovirales, antiinfecciosos, calcitriol intravenoso, antianémicos (eritropoyetina) y agentes antineoplásicos (Sacher et al., 2001). La principal vía de entrada de todos estos principios activos farmacológicos al medio ambiente son las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs) ya que muchos de estos fármacos se excretan fuera del organismo a través de la orina y de la heces sin cambios o en forma de metabolitos activos que pasan a la red de alcantarillado municipal (Kümmerer et al., 1997). El agua en las EDARsse trata y se vierte finalmente al cauce de un río cercano. No obstante, las depuradoras de aguas basadas en tecnologías convencionales no están preparadas para eliminar estos principios activos, que tanto estas sustancias pueden alcanzar los cauces de los ríos, las aguas subterráneas y contaminar los acuíferos, así como llegar al suelo a través de la aplicación de los lodos generados como subproducto del tratamiento de depuración, afectando al ecosistema terrestre y a través de la cadena trófica pasar el ser humano (Figura 1). Figura 1. Esquema de introducción de fármacos hospitalarios en el medio ambiente aplicación Lodos Ganadería Agricultura producción vertido vertido Hospital red alcantarillado Agua municipal EDAR Ríos Agua potable evacuación percolación subterránea filtración Hogares red de alcantarillado Industria distribución 8
  • 9. El interés por los productos farmacológicos en el medio ambiente comenzó en 1990 (Daughton et al., 1999) y desde entonces el número de publicaciones no han dejado de crecer exponencialmente. Entre los principios activos farmacológicos más estudiados, se encuentran antiinflamatorios, antibióticos o reguladores lipídicos, debido fundamentalmente a su amplio consumo, sin embargo otros como los principios activos antineoplásicos usados en la lucha contra el cáncer, pueden presentar mayor toxicidad, pese a encontrarse a concentraciones de nanogramos por litro (ng L-1). Existen más de 50principios activos antineoplásicosempleados en hospitales de países desarrollados de manera rutinaria, a éstos se le suman unos 15 más en fase de ensayo clínico (Johnson et al., 2008), si bien su consumo actual es bajo en comparación con los otros principios activos farmacológicos, su demanda anual aumenta un 10 %. Los principios activos antineoplásicos están diseñados para dañar el DNA, inhibir su síntesis y la replicación celular. Esto hace que tengan efectos citotóxicos, mutagénicos y/o teratogénicos (Mahnik et al., 2004). Además no actúan de manera selectiva, afectando a todas las células en crecimiento. La mayoría de los principios activos antineoplásicos se administran por vía intravenosa en una clínica o un hospital, pero también hay otras formas de administración como la oral, la tópica o la inyección intramuscular o intraósea. A nivel mundial, los principios activos antineoplásicos más administrados son 5-fluorouracilo, seguido de gemcitabina, ifosfamida, ciclofosfamida y metotrexato (Kovalova et al., 2009). La tendencia actual es a su administración oral en hospitales o centros de salud y a un aumento de la dosis (para un tratamiento más eficaz) pues cada vez se controlan mejor los efectos secundarios. Por tanto, los hospitales, pueden actúan como fuente de entrada de estos principios activos al medio amiente. 1.2. PROPIEDADES DE LOS FÁRMACOS HOSPITALARIOS ANTINEOPLÁSICOS Las propiedades físico-químicas de los principios activos antineoplásicos determinan su comportamiento y su destino medio ambiental. Además tienen una gran importancia en el diseño del método analítico. Las principales propiedades físico-químicas de los principios activos antineoplásicos seleccionados vienen dadas en la Tabla 1. A continuación describiremos algunas de las propiedades de estos fármacos. 9
  • 10. Tabla 1. Propiedades físicas y químicas de los principios activos antineoplásicos CICLOFOSFAMIDA CITARABINA DOCETAXEL CAS 50-18-0 147-94-4 114977-28-5 Fórmula C7H15Cl2N2O 2P C9H13N3O 5 C43H53NO 14 Peso molecular (g mol -1) 261.09 243.22 807.88 Solubilidad (g L-1)[1] 40.0 43.80 0.025 KH (atm m3/mol)[2] 1.40·10 -11 1.57·10 -19 - pKa [1] - 13.93 12.02 Kow[2] - 2.46 - - Log P[2] 0.80 -2.80 2.40 Presión vapor (mm Hg) [2] 4.45·10 -05 8.74·10 -12 - Fármacocinética (h, vida media) [2] 3 - 12 1-3 86 DOXORUBICINA EPIRUBICINA ETOPÓSIDO CAS 23214-92-B 56420-45-2 334419-42-0 Fórmula C27H29NO11 C27H29NO 11 C29H32O 13 Peso molecular (g mol -1) 543.52 543.52 588.56 Solubilidad (g L-1)[1] 1.18 1.18 58.7 KH (atm m3/mol)[2] 2.23·10 -23 2.20·10 -23 1.75·10 -30 pKa [1] 11.02 11.02 12.28 Kow[2] 1.27 - 0.60 Log P[2] -0.50 - 0.50 1.00 Presión vapor (mm Hg) [2] 8.99·10 -25 2.50·10 -23 5.40·10 -23 Fármacocinética (h, vida media) [2] 12 – 18.5 - 6 5-FLUOROURACILO GEMCITABINA IFOSFAMIDA CAS 51-21-8 95058-81-4 3778-73-2 Fórmula C4H3FN2O2 C9H11F2N3O4 C7H15Cl2N2O2P Peso molecular (g mol -1) 130.08 263.20 261.10 Solubilidad (g L-1)[1] <1 22.3 3.78 KH (atm m3/mol)[2] 1.66·10 -10 1.70·10 -17 1.36·10-11 pKa [1] 8.02 3.60 - Kow[2] - 0.89 - 2.01 0.86 Log P[2] - 0.80 - 1.40 0.80 Presión vapor (mm Hg) [2] 2.68·10 -06 1.7·10 -09 2.98·10-05 Fármacocinética (h, vida media) [2] 0.25 1.5 – 10.6 70% en 72h [1] IPCS (www.inchem.org), [2] HSDB, Hazardous Substances Data Bank 10
  • 11. IRINOTECAN MITOMICINA METOTREXATO CAS 100286-90-6 50-07-7 59-05-2 Fórmula C33H38N4O 6 C15H18N4O 5 C20H22N8O5 Peso molecular (g mol -1) 586.68 334.33 454.44 Solubilidad (g L-1)[1] 0.11 8.43 2.60 KH (atm m3/mol)[2] - 10.9 4.70 pKa [1] - - 0.40 - 1.85 Kow[2] - - 1.54·10 -31 Log P[2] 3.20 - 1.60 - 2.20 Presión vapor (mm Hg) [2] - - 2.09·10 -19 Fármacocinética (h, vida media) [2] 6 – 12 8 – 48 3 – 15 PACLITAXEL VINORELBINA CAS 33069-62-4 71486-22-1 Fórmula C47H51NO14 C45H54N4O8 Peso molecular (g mol -1) 853.91 778.93 Solubilidad (g L-1)[1] 0.006 0.012 KH (atm m3/mol)[2] - - pKa [1] 11.99 15.05 Kow[2] - 4.84 Log P[2] 3.00 4.00 Presión vapor (mm Hg) [2] - - Fármacocinética (h, vida media) [2] 5–8 27 – 44 [1] IPCS (www.inchem.org), [2] HSDB, Hazardous Substances Data Bank Los fármacos hospitalarios objeto de estudio son compuestos polares (pKa), con un coeficiente de partición octanol-agua (Kow) y coeficiente de reparto (LogP) de entre – 2.8 y 4, poco volátiles y neutros (a excepción del metotrexato). La constante de disociación, pKa es la constante de equilibrio que describe el grado de disociación de un compuesto a un pH determinado. Si tenemos en cuenta que el pH promedio de las aguas de un río común es aproximadamente 7, de acuerdo con los valores de pKa de los compuestos dados en la Tabla 1, sólo el metotrexato tiene carácter anfótero y podrá disociarse, el resto de compuestos son neutros a este pH. La disociación del metotrexato aumentará su movilidad acuosa y en última instancia afectar a su destino 11
  • 12. ambiental. Todos los compuestos son muy solubles (salvo doxetacel y paclitaxel) como indican los valores de solubilidad dados en la Tabla 1. Para determinar la absorción y la afinidad de una sustancia por las partículas de suelo, sedimentos o lodos, se emplea el coeficiente de partición octanol-agua (Kow). Este coeficiente deriva del coeficiente de distribución octanol-agua (Dow) y depende del pH, pues en función de él, se ionizan los grupos funcionales de los compuestos. El valor de Dow se corrige según la ionización de los compuestos de manera que sólo se considera la concentración de especie no ionizada (Kow). Como una primera aproximación estos fármacos se esperan que se encuentren en los ecosistemas acuáticos principalmente y no en los lodos (ya que al ser poco lipofílicos, serán poco adsorbidos por las partículas sólidas del lodo). La mayoría de los principios activos antineoplasicos tienen baja biodegradabilidad, muchos de estos productos farmacéuticos son hidrofílicos y no se absorben fácilmente en los lodos; algunos de los compuestos contienen átomos de halógeno (de los 14 compuestos de este estudio, 6 son halogenados) y muchos pueden ser tóxicos para las propias bacterias. Estos fármacos hospitalarios por efecto de la luz pueden foto-descomponerse, pero lo hacen principalmente aquellos que poseen transición -electrón de las estructuras con dobles enlaces, los grupos donadores de electrones (NH2 y OH) y los grupos aceptores de electrones (COOH, NO2, C-halógeno). La presión de vapor y el coeficiente de Henry (KH) dan una idea de la volatilidad de los compuestos, estos valores vienen dados en la Tabla 1, y podemos deducir que la fracción eliminada por volatilización se considera insignificante, pues tanto la presión de vapor, como el coeficiente de Henry son muy bajos. 1.3. METODOLOGÍAS ANALÍTICAS No existe una metodología para la determinación simultánea de fármacos hospitalarios en matrices medio ambientales tales como influentes o efluentes de EDARs, aguas superficiales, aguas potables olodos. En la Tabla 2se muestran algunos de los métodos analíticos aplicados en la determinación de fármacos hospitalarios antineoplásicos en algunas muestras medio ambientales, así como los métodos de extracción de los analitos, 12
  • 13. técnicas de la determinación analítica, las recuperaciones y concentraciones encontradas en muestras medio ambientales. Tabla 2. Métodos analíticos en la determinación de principios activos antineoplásicos en muestras medioambientales Método de Determinación Recuperación Concentración Compuesto Muestra extracción analítica (%) (ng L-1) Referencias Ciclofosfamida SPE (C18) + SPE 30 6 T. Steger-Hartmann et Ifosfamida Efluente de hospital (SiOH) GC-MS 39 7 al., 1996 Ifosfamida Efluente de hospital SPE (RP-18) GC/MS 39 7 K. Kümmerer et al., 1997 Ciclofosfamida Efluente de hospital, agua 57 50 - 250 Ifosfamida potable SPE (C18) LC/MS-MS 51 50 - 100 T.A. Ternes et al., 1998 Ciclofosfamida Agua superficial SPE (Oasis MCX) LC/MS-MS 70 0.02 E. Zuccato et al., 2000 Ciclofosfamida Agua superficial y agua 71 - 102 10 Ifosfamida potable SPE (PPL Bond-Elut) HPLC/MS-MS 73 - 87 4.2 F. Sacher et al., 2001 Fluorouracilo Efluente de hospital SPE ENV+ HPLC/CE 88 1700* S. Mahnik et al., 2004 Ciclofosfamida SPE (Lichrolut EN) 106 1.90* Metotrexato Efluente SPE (Oasis MCX) LC/MS-MS 76 0.83* S. Castiglioni et al., 2005 Doxorubicina 85 50 Epirubina Efluente de hospital SPE (C8 columns) HPLC/FL 86 60 S. Mahnik et al., 2006 Ciclofosfamida Influente, efluente, agua 74 - 94 0.02 - 1 superficial, agua Ifosfamida subterránea SPE (Bio-Beads SM) LC/MS-MS 75 - 102 0.02 - 2 I. Buerge et al., 2006 Ciclofosfamida Influente, efluente, agua SPE (Strata X) 80 5.0 - 6.0 Metotrexato potable SPE (Strata C8) LC/MS-MS 69 11.0 - 16 A. Garcia-Ac et al., 2009 Fluorouracilo 46 <5.0 Citarabina Gemcitabina Efluente de hospital SPE (Isolute ENV+) LC/MS-MS 79 0.9 L. Kovalova et al., 2009 Ciclofosfamida Doxorubicina Etopósido Ifosfamida Metotrexato Influente, efluente SPE (HLB + WAX) UPLC/MS-MS 45 - 109 0.5 - 7.0 J. Yin et al., 2010 Ciclofosfamida 104 2.0 Ifosfamida Influente de hospital SPE (Oasis HLB) LC/MS-MS 95 C. Ort et al., 2010 * límites de cuantificación del método La determinación simultánea de fármacos hospitalarios antineoplásicos requiere de un método analítico multiresiduo capaz de analizar distintos grupos de compuestos muy diferentes entre sí. Además requiere de una situación de compromiso en la selección de las condiciones experimentales, aunque para algunos analitos no sean las más satisfactorias. Para la determinación de los principios activos antineoplásicos se necesitan de herramientas con gran sensibilidad y especificidad capaz de medir a niveles de los ng L-1. La electroforesis capilar/espectrometría de masas (CZE/MS) se empleó en la determinación de estos principios activos farmacológicos (Macià et al., 2004), no obstante, es una técnica poco sensible y quedó limitada en la determinación de estos compuestos(Maijó et al., 2011). 13
  • 14. El desarrollo de nuevas técnicas como cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC/MS) y cromatografía de líquidos/espectrometría de masa (LC/MS) han supuesto un avance en la determinaciónde fármacos hospitalarios antineoplásicos con buena sensibilidad. Las nuevas técnicas como los tándem LC/MS/MS acoplan un equipo de HPLC (cromatografía líquida de alta resolución) y dos analizadores de espectrometría de masas (MS), este acople permite eliminar otros iones o fragmentos que pueden interferir en el análisis. Los analizadores más extendido en la determinación de fármacos hospitalarios antineoplásicosen muestras medio ambientales son los analizadores de triple cuadrupolo (QqQ) y tiempo de vuelo (TOF) (Garcia-Ac et al., 2009; Lavén et al., 2009; Ort et al., 2010). Las posibles interferencias de la matriz de las muestras medio ambientales hace necesario aplicar un método de extracción que permita separar los analitos de la matriz interferente. Entre los métodos de extracción utilizados se encuentra la micro extracción en fase sólida (SPME) o la “Stir Bar Sortive Extraction” (SBSE), aunque estas técnicas quedan limitadas a la determinación de compuestos que posean similar polaridad. La SPE es, sin embargo, el método de extracción más extendido en la determinación de fármacos hospitalarios. Este método de extracción presenta la ventaja de además de ser más económico, permite la extracción de una amplia variedad de analitos. Los principios activos antineoplásicos empezaron a extraerse con los cartuchos C18 de base de sílice (T. Steger-Hartmann et al., 1996, K. Kümmerer et al., 1997, T.A. Ternes et al., 1998) pero posteriormente aparecieron nuevos cartuchos (Oasis HLB, MCX, WAX, WCX, …) que aumentaban entre 2 y 3 veces más el área superficial respecto a los anteriores, presentando un claro aumento la capacidad de retención y los valores de recuperación (Ort., et al 2010; Yin., et al 2010; Castiglioni et al., 2005; Zuccato et al., 2000). 1.4. OBJETIVO El objetivo de este trabajo es proponer un método analítico de rutina para la determinación simultánea de 14 fármacos hospitalarios antineoplásicos en aguas residuales (influentes y efluentes de EDARs y en aguas superficiales. El método se basa en la 14
  • 15. extracción y concentración de los analitos empleando la SPE y posterior determinación por cromatografía líquida de alta resolución acoplada a un detector de masas de triple cuadrupolo (HPLC/MS/MS). 15
  • 16. 2.Procedimiento experimental 16
  • 17. 17
  • 18. 2. PROCEDIMIENTO EXPRERIMENTAL 2.1. PRINCIPIOS ACTIVOS ANTINEOPLÁSICOS Los principios activos antineoplásicos estudiados fueron metotrexato, citarabina, 5- flourouracilo, ifosfamida y mitomicina C de Streptomyces caespitosus(Sigma-Aldrich; Steinheim, Alemania), ciclofosfamida (Fluka; Steinheim, Alemania), docetaxel, doxorubicina, epirubicina, etopósido, gemcitabina, paclitaxel y vinorelbina (European Pharmacopoeia Reference Standards; Strasbourg, Francia), irinotecan (Tokio Chemical Industry; Tokio, Japón). 2.2. TOMA DE MUESTRAS Las muestras de aguas residuales fueron tomadas de cuatro EDARs situadas en la provincia de Sevilla en enero de 2011. Las cuatro EDARs trabajan con dos líneas de tratamientos. La línea de aguas consta de un pretratamiento, un tratamiento primario mediante sedimentación y un tratamiento secundario basado en lodos activados. La línea de lodos se basa en el espesado de los lodos generados y en su posterior digestión en condiciones anaerobias. Se tomaron muestras de aguas influentes y efluentes durante un periodo de tiempo de 24 horas. Las muestras integradas fueron almacenadas en botes de vidrios color ámbar y transportadas al laboratorio para su análisis. Las muestras de agua superficialesfueron tomadas del Río Guadalquivir, al que se vierte las aguas las EDARs, empleando un toma muestras manual en enero de 2011. Las muestras fueron almacenadas también en botes de vidrio y tratadas in situ en el laboratorio. 2.3. TRATAMIENTO DE LA MUESTRAS Una alícuota de muestra de 250 mL fue filtrada empleando filtros de fibra de vidrio (Whatman, Mainstone, Reino Unido) con un tamaño de poro de 1.2 µm para eliminar los sólidos en suspensión. Una vez filtrada se añadieron 100 µL de una disolución de fenacetina (Cambridge Isotope Laboratories; Andover, MA, USA) hasta una concentración de 50 µg L-1. Los cartuchos para la SPE, Oasis HLB 3cc (60 mg) (Water,Milford, MA; USA), fueronacondicionados con 3 mL de metanol y 3 mL de agua desionizada a un flujo de 3 mL min-1. A continuación se pasóla muestra de agua empleando el equipo de extracción en 18
  • 19. fase sólida conectado a una bomba de vacío Manifold, a un flujo aproximado de 15 mL min-1 con ayuda de tubos de teflón. Posteriormente los cartuchos se limpiaron con 3 mL de agua desionizada a un flujo de 3 mL min-1. La elución de los analitos se realizó tomando cuatro alícuotas de 1 mL de metanol, a un flujo de 1 mL min-1. El extracto se sometió a una corriente suave de nitrógeno hasta sequedad. Finalmente el residuo obtenido se reconstituyó con 1 mL de metanol, se filtró con un filtro de nylon de 0.45 µm y se inyectaron 20 µL en el LC/MS/MS. 2.4. ANÁLISIS HPLC/MS/MS El análisis cromatográfico se llevó a cabo en un HPLC Agilent de la serie 1200(Agilent, USA) equipado con: desgasificador, bomba binaria, muestreador automático, compartimento termostatizado de la columna. La detección se llevó a cabo empleando como detector un espectrómetrode masas de triple cuadrupolo 6410 QqQ (Agilent, USA) con ionización por electrospray (ESI). La separación cromatográfica se realizó empleando una columna Zorbax Eclipse XDB- C18 Rapid Resolution HT (4.6x50 mm d.i.; 1.8 m) (Agilent, USA). Los analitos fueron separados por elución en gradiente empleando una disolución 15 mM de formiato amónico y acetonitrilo. El gradiente de elución empleado se muestra en la Tabla 3. Tabla 3. Gradiente de elución Tiempo (min) %A %B 0.00 95.0 5.0 7.00 40.0 60.0 8.00 10.0 90.0 9.00 10.0 90.0 9.10 95.0 5.0 12.00 95.0 5.0 En la Figura 2 se muestra un cromatograma de una disolución patrón de una concentración de 1 ppm de los principios activos antineoplásicos obtenido con el software del equipo HPLC/MS/MS. 19
  • 20. Figura 2. Cromatrograma de una disolución patrón de 1 ppm de principios activos antineoplásicos Para la identificación de los analitos se usaron las dos transiciones más intensas de cada compuesto, salvo en el caso de los principios activos antineoplásicos citarabina, epirubicina y fluorouracilo, que sólo tuvieron una única transición (debido a su poca fragmentación). Para obtener las mayores señales,las transiciones en MRM se midieron en cinco segmentos de tiempos. En el período 1 (0 - 2.5 min) se midieron citarabina, fluorouracilo y gemcitabina con un tiempo de barrido de 100 ms. En el período 2 (2.5 – 5.5 min) metotrexato y mitomicina se midieron con un tiempo de barrido de 140 ms. En el período de tres (5.5 – 7.2 min) se midieron ciclofosfamida, doxorubicina, epirubicina, etopósido, ifosfamida, irinotecan y el patrón interno (fenacetina) con un tiempo de barrido de 100 ms, a excepción de ciclofosfamida y ifosfamida (con tiempo de barrido de 200 ms con el fin de mejorar la sensibilidad). En el período 4 (7.2 - 8.7 min) se midió vinolrebina con un tiempo de barrido de 180 ms. En el último período, el 5, (8.7 –10.5 min) se midieron docetaxel y paclitaxel con un tiempo de barrido de 180 ms. La Tabla 4 muestra, el tiempo de retención, el ión precursor, las transiciones, el fragmentor y la energía de colisiónde los principios activos antineoplásicos estudiados. La mayoría de los compuestos se ionizaron positivamente, a excepción del fluorouracilo y epirubición, cuya ionización fue negativa. 20
  • 21. Tabla 4. Optimización de los parámetros de MRM en la determinación de QqQ-MS Principio Tiempo Ión precursor MRM 1 MRM 2 Fragmentor Energía activo retención (min) (m/z) (cuantificación) (confirmación) (V) colisión (V) Citarabina 0.85 266 [M+Na]+ 266>134 - 180 12 Fluorouracilo 1.25 129 [M-H]- 129>42.1 - 100 15 Gemcitabina 1.45 264 [M+H]+ 264>112 264>95.0 180 12 Metotrexato 4.40 455 [M+H]+ 455>308 455>175 140 16 Mitomicina 4.85 357 [M+Na]+ 357>242 357>274 140 24 Irinotecan 6.06 587 [M+H]+ 587>124 587>167 180 36 Ifosfamida 6.26 261 [M+H]+ 261>92 261>154 138 24 Doxorubicina 6.29 544 [M+H]+ 544>397 544>379 135 10 Epirubicina 6.43 542 [M-H]- 542>395 - 145 8 Ciclofosfamida 6.48 261 [M+H]+ 261>140 261>106 131 20 Fenacetina, P.I. 6.66 180 [M+H]+ 180>110 180>163 89 16 Etopósido 6.79 606 [M+NH4 ]+ 606>229 606>185 114 16 Vinorelbina 7.36 779 [M+H]+ 779>658 779>323 175 20 Docetaxel 9.58 830 [M+Na]+ 830>549 830>304 135 20 Paclitaxel 9.64 876 [M+Na]+ 876>308 876>474 180 24 El control y la adquisición de los datos se realizaron con software MassHunter (Agilent, EE.UU.). Los analitos se identificaron comparando los tiempos de retención y los espectros de masas para cada uno de los principios activos antineoplásicos estudiados. En la Figura 3se muestrael cromatograma de las transiciones MRM 1 y MRM 2y el espectro de masas para cada principio activo antineoplásico. A excepción de los compuestos citarabina, epirubicina y fluorouracilo que sólo poseen una transición MRM 1. Figura 3. Cromatogramas y espectros de masas de los fármacos hospitalarios Ciclofosfamida Citarabina 21
  • 22. Docetaxel Ifosfamida Doxorubicina Epirubicina Irinotecan Etopósido Mitomicina Metotrexato Fluorouracilo Gemcitabina 22
  • 24. En la Figura 4 se muestran el cromatogramaobtenido para una disolución patrón de 50 µg L-1entodos los principios activos antineoplásicos y en el patrón interno. Figura 4. Cromatograma de un patrón de 50 µgL-1 400 Intensidad Citarabina 0 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5-Fluorouracilo Intensidad Time (min) 40 400 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gemcitabina Intensidad Time (min) 0 4000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Metotrexato Intensidad Time (min) 0 600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Mitomicina Intensidad Time (min) 0 4000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Irinotecan Intensidad Time (min) 0 11000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Time (min) Ifosfamida Intensidad 0 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Doxorubicina Intensidad Time (min) 0 150 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Epirubicina Intensidad Time (min) 30 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ciclofosfamida 12 Intensidad Time (min) 0 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Time (min) Fenacetina (P.I.) Intensidad 0 1500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Etopósido Intensidad Time (min) 0 1500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vinorelbina Intensidad Time (min) 0 1500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Docetaxel Intensidad Time (min) 0 3000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Paclitaxel 12 11 Intensidad Time (min) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tiempo (min) 24
  • 25. 25
  • 26. 3.Optimización del método analítico 26
  • 27. 27
  • 28. 3. OPTIMIZACIÓN DE PROCEDIMIENTO ANALÍTICO 3.1. OPTIMIZACIÓN DEL MÉTODO CROMATOGRÁFICO La columna cromatrográfica permitió separar los 14 principios activos antineoplásicos en 10 minutos, además de obtener una separación satisfactoria de cada uno de ellos, reduciendo el tiempo de análisis y por tanto el consumo de disolventes de las fases móviles. 3.2. OPTIMIZACIÓN DEL MÉTODO DE EXTRACCIÓN La extracción en fase sólida fue optimizada mediante el dopaje de alícuotas de 250 mL de agua potable a 4 µg L-1 en los fármacos hospitalarios antineoplásicos a estudiar, por triplicado. Se probaron diferentes tipos de rellenos de cartucho (Oasis HLB, Oasis MCX y Cromabond tetraciclina), diferentes disolventes (acetona, metanol y metil tert-butil éter) en la fase de elución, así como, diferentes pH de la muestra (ácido, neutro y básico). 3.2.1. Optimización del cartucho de extracción Se procede a evaluar varios tipos de cartuchos en la extracción. En el mercado existen números tipos de cartuchos, con diferentes características físico-químicas para poder retener todo tipo de analitos. Según la bibliografía consultada, los cartuchos más usuales para este tipo de compuestos son los Oasis HLB, Oasis MCXy Cromabond tetraciclina. Los cartuchos Oasis HLB tienen un relleno con balance hidrofílico-lipofílico, de fase reversa, humectable en agua, adecuados para la SPE de todo tipo de compuestos. Están fabricados a partir de un monómero de N-vinilpirrolidona (hidrofílica) y un monómero de divilbenceno (lipofílica). Es capaz de proporcionar una retención superior en fase reversa, y con una capacidad especial para retener los analitos polares. Los cartuchos Oasis MCX tienen un relleno de retención mixta porque están elaborados como los HLB (poli-divinilbenceno-co-N-vinilpirrolidona, DVD/NP) con grupos sulfonatos que permite trabajar en modo mixto, como intercambiador iónico y en fase reversa. Están diseñados para satisfacer las necesidades de la SPE moderna permitiendo una elevada selectividad y sensibilidad en la extracción de moléculas básicas, ácidas y neutras de matrices biológicas. Poseen alta selectividad especialmente para compuestos básicos. 28
  • 29. Los cartuchos Cromabond Tetraciclina están constituidos de sílice con octadecil modificado y trabajan en fase reversa. En la optimización del cartucho en la SPE se usaron tres tipos cartuchos empleando metanol y a continuación agua desionizada en el acondicionamiento de los cartuchos. Se pasó la muestra por los cartuchos a pH neutro y se eluyeron los analitos empleando metanol como disolvente. En la Figura 5 se muestran los valores de recuperaciones obtenidos para cada uno de los compuestos en los cartuchos estudiados. Figura 5. Valores de recuperaciones para los distintos compuestos en función del tipo de cartucho (n=3) 150 125 Recuperación(%) 100 Oasis HLB 75 Oasis MCX 50 Chromabond 25 0 Oasis HLB Oasis HLB Oasis MCX Oasis HLB Oasis MCX Chromabond Oasis MCX Chromabond Las mayores recuperaciones se obtuvieron en el caso del cartucho Oasis HLB (104.8 – Chromabond 68.8 %), recuperamos todos los compuestos y obtenemos una recuperación media del 90%. Los cartuchos Oasis MCX (120.3 – 0.1 %) y el Chromabond (140.7 – 0.6 %) no recuperan a cuatro compuestos (doxorubicina, fenacetina, irinotecan y paclitacel), entre ellos se encuentra el patrón interno. 3.2.2. Optimización del pH de la muestra Se prueban tres valores de pH en las muestras, ácido (pH 2), neutro (pH 7) y básico (pH 8.5). La SPE se llevó a cabo en cartuchos Oasis HLB, empleando metanol como disolvente de acondicionamiento y elución. El pH 2 (132.8 – 5.4 %) presentó bajas recuperaciones para fenacetina, mitomicina y vinorelbina. Las muestras a pH 8.5 (136.6 – 0.6 %)mostraron bajas recuperaciones para 29
  • 30. doxorubicin, metotrexato, paclitacel y vinorelvina. Las muestras a pH 7 (104.8 – 68.8 %) mostraron recuperaciones medias del 90%. Así que elegimos como pH óptimo, el pH 7. La Figura 6 muestra los valores de recuperación de los principios activos antineoplásicos para cada uno de los valores de pH. Figura 6. Valores de recuperaciones para los distintos compuestos en función del valor del pH (n=3) 150 125 Recuperación(%) pH 2 100 75 pH 7 50 pH 8.5 25 0 pH 2 pH 2 pH 7 pH 2 pH 7 pH 8.5 pH 7 pH 8.5 3.2.3. Optimización del disolvente de elución pH 8.5 La optimización del disolvente empleado en la elución se realizó con tres disolventes, acetona, metanol y metil tert-butil éter (MTBE) elegidos de acuerdo con el protocolo del fabricante según el tipo de relleno del cartucho. La optimización se realizó empleando cartuchos de extracción Oasis HLB y con un pH de la muestra de 7. El acondicionamiento de los cartuchos se llevó a cabo de la siguiente manera:  Disolvente acetona: 3 mL acetona + 3 mL MeOH + 3 ml H2O, elución 4 ml acetona  Disolvente MeOH: 3 mL MeOH + 3 mL MeOH + 3 ml H2O, elución 4 ml MeOH  Disolvente MTBE: 3 mL MTBE + 3 mL MeOH + 3 ml H2O, elución 4 ml MTBE Las recuperaciones obtenidas para cada uno de los disolventes estudiados se muestran en la Figura 7. Figura 7. Valores de recuperaciones para los distintos compuestos en función del tipo de disolvente (n=3) 30
  • 31. 150 125 Metanol Recuperación(%) 100 75 Acetona 50 Metil tert-butil éter 25 0 Metanol Metanol Acetona Metanol Acetona Metil tert-butil Metanol Acetona Metil tert-butil éter éter Acetona Metil tert-butil éter El metanol (104.8 – tert-butil es el disolvente con mayores valores de recuperación, con Metil 68.8 %) éter un valor medio del 90%. La acetona (106.9 – 34.8%) mostró un valor medio de recuperación del 81.1% y el metil tert-butil éter (100.8 – 0.0 %) del 52.7%. Destacan los valores muy bajos de doxorubicin y epirubicina tanto para acetona como el MTBE. Optamos por el metanol para eluir en la SPE. 31
  • 33. 33
  • 34. 4. VALIDACIÓN DEL MÉTODO ANALÍTICO La validación del método analítico se realizó en forma de linealidad, recuperación, precisión,límite de detección, límite de cuantificación y efecto matriz. 4.1. LINEALIDAD Las disoluciones de calibración seprepararon por dilución de las madres con metanol, en el rango de 0.05 ng L-1 a 100ng L-1, para la evaluación de la linealidad se inyectaron los patrones de calibración de 0.05, 0.07, 0.10, 0.50, 1.00, 10.0, 20.0, 50.0, 70.0 y 100 ng L-1. Las rectas de calibrado miden la relación de respuesta del patrón interno (área de los analitos dividida por el área del patrón interno) frente a las concentraciones de cada uno de los patrones. La linealidad se evaluó por el coeficiente de correlación (r2) de la recta obtenida. Tabla 5. Rango lineal y valores del coeficiente de correlación para los distintos compuestos Compuesto Rango lineal (ng L-1) r2 Citarabina 5.52 - 80 0.9999 Ciclofosfamida 4.80 - 200 0.9981 Docetaxel 5.03 - 200 0.9989 Doxorubicina 13.8 - 400 0.9999 Epirubicina 2.35 - 200 0.9981 Etopósido 7.16 - 200 0.9995 Fluorouracilo 70.4 - 4000 0.9914 Gemcitabina 3.29 - 200 0.9982 Ifosfamida 3.78 - 400 0.9984 Irinotecan 2.98 - 80 1.0000 Metotrexato 0.27 - 40 0.9988 Mitomicina 5.54 - 200 0.9999 Paclitaxel 0.81 - 80 0.9989 Vinorelbina 13.3 - 200 0.9998 Todos los compuestos poseen un coeficiente de correlación mayor de 0.998, salvo el fluorouracilo cuyo valor es un poco menor, 0.991. 34
  • 35. 4.2. RECUPERACIÓN Los estudios de recuperación se llevaron a cabo mediante el cálculo de las recuperaciones de cada principio activo antineoplásico en tres tipos diferentes de muestras de aguas residuales influentes y efluentes y aguas superficiales. Para ello se prepararon por triplicado muestras de aguas dopadasa una concentración de 4 g L-1 cada uno de los principios activos al principio del tratamiento. En paralelo se trataron muestras de aguas residuales y superficiales sin dopar (blancos). Ambos tipos de muestras se trataron como se describe en el apartado 2.3. Los valores de recuperación se calcularon de acuerdo con la expresión: Recuperación (%) = [Adopada – Ablanco] / Apatrón En la Tabla 6 se muestran los valores obtenidos para cada principio activo antineoplásico, para cada tipo de muestra. Tabla 6. Valores de recuperaciones (%) para los distintos tipos de muestras de aguas (n=3) Agua Compuesto superficial Aguainfluente Aguaefluente Citarabina 27 20 24 Fluorouracilo 46 28 50 Gemcitabina 77 64 77 Metotrexato 34 25 32 Mitomicina 80 72 61 Irinotecan 43 50 58 Ifosfamida 90 84 78 Doxorubicina 84 68 69 Epirubicina 73 67 57 Ciclofosfamida 91 85 84 Fenacetín (I.S.) 100 100 100 Etopósido 91 105 101 Vinorelbina 90 74 67 Docetaxel 21 20 11 Paclitaxel 66 61 41 En las muestras de agua superficial el promedio de recuperaciones fue del 75.5%, excluyendo a la citarabina, metotrexato y docetaxel que poseen valores más bajos (21 – 34%). En las muestras de agua influente el promedio de recuperaciones fue del 73.0%, 35
  • 36. excluyendo a la citarabina, fluorouracilo, metotrexato y docetaxel que poseen valores más bajos (20 – 28%). Y en las muestras de efluente el promedio de recuperaciones fue del 67.5% (salvo citarabina, metotrexato y docetaxel, 11 – 32%). Así que los valores de recuperación oscilan entre el 41 – 99%. 4.3. LÍMITE DE DETECCIÓN Y LÍMITE DE CUANTIFICACIÓN La sensibilidad del método se evaluó con los límites de detección (LD) y cuantificación (LC). El límite de detección se define como la concentración o cantidad más pequeña de analito que puede detectarse con una certeza razonable mediante un determinado procedimiento analítico. Y el límite de cuantificación se define como la concentración o cantidad más pequeña de analito que puede determinarse cuantitativamente mediante un procedimiento analítico con una calidad metrológica preestablecida. El LD y el LC fueron calculados empleando la relación señal/ruido, obtenida en cada tipo de muestra con el software del equipo HPLC/MS/MS y según el tratamiento de muestras descrito en la sección 2.3. El límite de detección se determinó como la concentración de analito para la cual la relación señal/ruido es igual a 3, aplicando el factor de dilución del método de extracción y los valores de recuperaciones de la metodología. El límite de cuantificación se evaluó de forma análoga considerándolo como la concentración de analito cuya relación señal/ruido igual a 10. Los LD fueron de entre 0.08 y 38.4 ng L-1. Y los LC fueron de entre el 0.27 yel 128 ng L-1. Destacan los altos valores de LD y LC para el fluorouracilo, y puede deberse a la poca fragmentación del compuesto que disminuyen sus valores de sensibilidad. En la Tabla 7se muestran los LD y los LC para cada analito y para cada tipo de muestra. 36
  • 37. Tabla 7. Límites de detección y cuantificación para los distintos tipos de muestras de aguas Agua superficial Agua influente Agua efluente LD(ngL- LC(ngL- LD(ngL- LC (ngL- LD(ngL- LC (ngL- Compuesto 1) 1) 1) 1) 1) 1) Ciclofosfamida 1.66 5.52 2.13 7.11 2.29 7.65 Citarabina 1.44 4.80 1.47 4.89 1.47 4.89 Docetaxel 1.51 5.03 1.89 6.30 1.65 5.49 Doxorubicina 5.27 17.6 4.15 13.8 4.29 14.3 Epirubicina 3.49 11.6 3.75 12.5 0.70 2.35 Etopósido 2.15 7.16 3.38 11.3 2.95 9.82 Fluorouracilo 34.1 114 38.4 128 21.1 70.4 Gemcitabina 0.99 3.29 1.43 4.78 2.61 8.71 Ifosfamida 1.31 4.38 1.72 5.75 1.14 3.78 Irinotecan 0.89 2.98 1.12 3.74 1.04 3.45 Metotrexato 0.10 0.32 0.10 0.32 0.08 0.27 Mitomycin C 2.21 7.36 1.66 5.54 1.97 6.57 Paclitaxel 0.25 0.83 0.26 0.85 0.24 0.81 Vinorelbina 3.98 13.3 5.18 17.3 4.48 14.9 4.4. PRECISIÓN La precisión es una medida de la variabilidad de los resultados, generalmente descriptos por la desviación estándar relativa (DSR%), se relaciona con el error aleatorio. La precisión puede ser evaluada en formas de precisión intradía o intraensayo y precisión interdía o interensayo. Ambas precisiones se evaluaron en los tres tipos de muestras de aguas estudiadas mediante la medida de muestras dopadas con losprincipios activos antineoplásicos y tratadas como se describe en la sección 2.3. En la Tabla 8se muestran los resultados obtenidos. En los estudios de precisión intradía del porcentaje de desviación estándar relativa fueron de 1-18%, 2-11% y 1-7% en agua superficial, agua influente y agua efluente, respectivamente (como media para todos los compuestos). Sin contar los valores de desviación para la gemcitabina, cuyo promedio, fue del 14% (el valor más alto de desviación). En el caso de los estudios de precisión interdía los porcentajes de desviación estándar relativa media de todos los compuestos fueron del 14% tanto para agua superficial, influente y efluente, a excepción nuevamente de la gemcitabina cuyo valor de recuperación fue del 19%. 37
  • 38. Tabla 8. Valores de desviación estándar relativa para los distintos tipos de muestras de aguas Agua superficial Agua influente Agua efluente DSR DSR DSR(%)Intradí DSR(%)Interdí DSR (%)Interdí DSR (%)Interdí Compuesto a a (%)Intradía a (%)Intradía a Ciclofosfamida 5 9 4 9 4 10 Citarabina 2 5 7 7 3 5 Docetaxel 9 8 9 10 3 8 Doxorubicina 7 10 3 3 4 6 Epirubicina 4 4 9 11 7 8 Etopósido 8 15 7 12 7 14 Fluorouracilo 8 10 11 14 2 6 Gemcitabina 18 20 19 22 5 16 Ifosfamida 5 6 7 10 4 6 Irinotecan 2 4 4 6 1 4 Metotrexato 5 7 5 5 3 3 Mitomicina 5 5 2 5 4 8 Paclitaxel 1 3 5 10 2 5 Vinorelbina 6 6 5 9 5 5 Estos valores de DSR (%) son satisfactorios para el análisis de muestras de aguas en el medio ambiente. 4.5. EFECTO MATRIZ El efecto matriz es uno de los problemas más típicos cuando se trabaja con equipos HPLC/MS/MS. Este efecto es un aumento o disminución de la repuesta de los analitos de interés debido a la presencia de otros componentes de la propia matriz de la muestra. La evaluación del efecto matriz se realizó mediante la comparación de las señales obtenidas con disoluciones patrones, un extracto de muestra sin dopar y un extracto dopado. La determinación se realizó empleando la siguiente expresión: Efecto matriz (%) = {Aextracto con PI – Aextracto sin PI / Apatrón}·100 Si el porcentaje se encuentra por debajo del 100 % se trata de supresión y si está por encima se trata de exaltación. La mayoría de los principios activos antineoplásicos sufren el fenómeno de supresión iónica, (citarabina, docetaxel, irinotecan, mitomicina y paclitaxel) como vemos en la Figura 8, mientras que el docetaxel es el único que sufre exaltación iónica en las tres tipos de 38
  • 39. muestras ambientales. El efecto para los compuestos etopósido, fluorouracilo y gemcitabina depende del tipo de muestra, pues en algún caso es supresión y en otros exaltación iónica. Hay cuatro principios activos antineoplásicos que apenas se afectaron por la matriz de la muestra medio ambiental (ciclofosfamida, epirubicina, ifosfamide y vinorelbina). Figura 8. Efecto matriz de los fármacos hospitalarios antineoplásicos 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 Agua superficial Efluente Influente 4.6. APLICACIÓN A MUESTRAS MEDIO AMBIENTALES El método descrito fue aplicado a la determinación de los 14 principios activos antineoplásicos estudiados en muestras medio ambientales, aguas influentes y efluentes de EDARs de la provincia de Sevilla y aguas superficiales. En la Tabla 9 se muestran los valores de concentraciónobtenidos. De todos los principios activos antineoplásicos estudiados sólo citarabina, doxetacel, etopósido, gemcitabina, ifosfamida y vinorelbina presentaron concentraciones superiores al límite de cuantificación de la metodología propuesta en las aguas residuales analizadas (3.5 - 15 ng L-1 en muestras de influente y 1.2 - 14 ng L-1 en muestras de efluentes). Las muestras de agua superficial sólo se encontraron citarabina y gemcitabina en concentraciones de 13 y 2.4 ng L-1, respectivamente. El fármaco hospitalario antineoplásico que presentó mayores concentraciones en muestras fue la citarabina. 39
  • 40. 40
  • 41. Tabla9. Concentraciones de fármacos hospitalarios en muestras medio ambientales Agua superficial Agua efluente Agua influente Compuesto (ng L-1) (ng L-1) (ng L-1) Ciclofosfamida <LD <LD <LD Citarabina 13 14 9.2 Docetaxel <LD <LD <LD Doxorubicina <LD <LD 4.5 Epirubicina <LD <LD <LD Etopósido <LD 3.4 15 Fluorouracilo <LD <LD <LD Gemcitabina 2.4 7.0 9.3 Ifosfamida <LD 1.2 3.5 Irinotecan <LD <LD <LD Metotrexato <LD <LD <LD Mitomicina <LD <LD <LD Paclitaxel <LD <LD <LD Vinorelbine <LD 9.1 <LD 41
  • 42. La Figura 9 muestra un cromatograma MRM de agua residual efluente de las EDARs obtenida por HPLC/QqQ/MS. Figura 9. Cromatograma MRM de una muestra de efluente de agua residual 100 Citarabina Intensidad 40 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Intensidad Time (min) 5-Fluorourailo 40 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Intensidad Time (min) Gemcitabina 40 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Metotrexato Intensidad Intensidad Time (min) 0 600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Time (min) Mitomicina 0 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Intensidad Time (min) Irinotecan 0 250 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Intensidad Time (min) Ifosfamida 90 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Doxorubicina Intensidad Time (min) 0 150 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Epirubicina Intensidad Time (min) 30 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ciclofosfamida Intensidad Time (min) 0 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Time (min) Fenacetina (P.I.) Intensidad Intensidad 0 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Time (min) Etopósido 30 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vinorelbina Intensidad Time (min) 40 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Docetaxel Intensidad Intensidad Time (min) 0 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Paclitaxel 12 Tiempo (min) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tiempo (min) 42
  • 44. 44
  • 45. 5. CONCLUSIONES En el presente trabajo se propone un método analítico para la determinación simultánea de 14 principios activos antineoplásicos (ciclofosfamida, citarabina, docetaxel, doxorubicina, epirubicina, etopósido, fluorouracilo, gemcitabina, ifosfamida, irinotecan, metotrexato, mitomicina, paclitacel y vinorelbina) en muestras de aguas residuales influentes y efluentes de EDARs y en aguas superficiales. La optimización del proceso se realizó actuando sobre el disolvente de extracción, la limpieza y elución, así como el tipo de relleno del cartucho y del pH. Las mayores recuperaciones se obtuvieron empleando cartuchos Oasis HLB, en muestras a pH 7 y empleando metanol como disolvente de elución. Las recuperaciones obtenidas fueron de entre el 105 y el 20 %. Los límites de detección fueron inferiores a 17.6 ngL-1 (obviando al fluorouracilo). La aplicabilidad del método fue evaluada mediante los análisis de muestras de aguas residuales influentes y efluentes de EDARs y aguas superficiales. 45
  • 46. 46
  • 48. 48
  • 49. 6. REFERENCIAS BuergeI.J, BuserH-R,Poiger T, Müller M.D; 2006. Occurrence and fate of the cytostatic drugs cyclophosphamide and ifosfamide in wastewater and surface waters. Environmental Science and Technology. 40, 7242-7250. CastiglioniS, Bagnati R, Calamari D, Fanelli R, Zuccato E; 2005. A multiresidue analytical method using solid-phase extraction and high-pressure liquid chromatography tandem mass spectrometry to measure pharmaceuticals of different therapeutic classes in urban wastewaters.Journal of Chromatography A. 1092, 206-215. Daughton C.G, Ternes T.A; 1999. Pharmaceuticals and Personal Care Products in the Environment: Agentsof Subtle Change? Environmental Health Perspectives. 107, 907-938. Garcia-Ac A, Segura P.A, Viglino L, Fürtös A, Gagnon C, Prévost M, Sauvé S; 2009. On-line solid-phase of large-volume injections coupled to liquid chromatography-tandem mass spectrometry for quantitation and confirmation of 14 selected trace organic contaminants in drinking and surface water.,1216, 8518-8527. JohnsonA.C, JürgensM.D, WilliamsR.J, KümmererK, KortenkampA, SumpterJ.P; 2008. Do cytostatic chemotherapy drugs discharged into rivers pose a risk to the environment and human health? An overview and UK case study. Journal of Hydrology. 348, 167-175. Kosjel T, Heath E; 2011. Occurrence, fate and determinaction of cytostatic pharmaceuticals in the environment. Trends in Analytical Chemistry. In press, doi: 10.1016/j.trac.2011.04.007 KovalovaL, McArdellC.S, HollenderJ; 2009.Challenge of high polarity and low concentrations in analysis of cytostatics and metabolites in wastewater by hydrophilic interaction chromatography/tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 1216, 1100-1108. KümmererK; 2001. Drugs in the environment: emission of drugs, diagnostic aids and disinfectants into wastewater by hospitals in relation to other sources - a review. Chemosphere 45, 957-969. Kümmerer K, Steger-Hartmann; 1996. The analysis of the antineoplastics ifosfamide and cyclophosphamide in sewage wáter by two-step solid-phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 726, 179-184. 49
  • 50. Kümmerer K, Steger-Hartmann T, Meyer M; 1997. Biodegradability of the anti-tumour agent ifosfamide and its occurrence in hospital effluents and communal sewage.Water Research. 31, 2705-2710. MahnikS.N. RizovskiB,FuerhackerM, MaderR.M; 2006. Development of an analytical method for the determination of anthracyclines in hospital effluents. Chemosphere 65, 1419- 1425. MahnikS.N, RizovskiB, FuerhackerM, MaderR.M; 2004. Determination of 5-fluorouracil in hospital effluents.Analytical and Bioanalytical Chemistry. 380, 31-35. Ort C, LawrenceM.G, ReungoatJ, EagleshamG, CarterS, KellerJ;2010. Determination the fraction of pharmaceutical residues in wastewater originating from a hospital. Water Research. 44, 605-615. SacherF, LangeF.T. BrauchH-J, BlankenhornI, 2001. Pharmaceuticals in groundwaters analytical methods and results of a monitoring program in Baden-Württemberg, Germany.Journal of Chromatography A. 938, 199-210. Steger-HartmannT, KümmererK, HartmannA; 1997. Biological degradation of cyclophosphamide and its occurrence in sewage water. Ecotoxicology and Environmental Safety. 36, 174-179. TernesT.A, HirschR, MuellerJ, HabererK; 1998. Methods for the determination of neutral drugs as well as betablockers and β2-sympathomimetics in aqueous matrices using GC/MS and LC/MS/MS. Fresenius Journal of Analytical Chemistry. 362, 329-340. Yin J, Shao B, Zhang J, Li K; 2010. A preliminary study on the occurrence of cytostatic drugs in hospital effluents in Beijing, China. Bull Environmental Contamination and Toxicology. 84, 39-45. Zounkova R, Kovalova L, Blaha L, Dott W; 2010. Ecotoxicity and genotoxicity assessment of cytostatic antineoplastic drugs and their metabolites. Chemosphere. 81, 253- 260. Zuccato E. Calamari D, Natangelo M, Fanelli R; 2000. Precence of therapeutic drugs in the environment. The Lancet. 355, 1789-1790. 50