Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας της κας Ευφροσύνης Κοσσυβάκη

«Φωτοχημική διάσπαση του αντιβιοτικού meropenem σε υδατικά διαλύματα»

με θέμα «Φωτοχημική διάσπαση του αντιβιοτικού meropenem σε υδατικά διαλύματα»

Παρασκευή  4 Οκτωβρίου 2019, Ώρα: 10:30 Αίθουσα: Κ2.Α3

Εξεταστική Επιτροπή

  • Επίκουρος Καθηγητής Νικόλαος Ξεκουκουλωτάκης (Επιβλέπων)
  • Επ.καθ. Παναγιωτοπούλου Παρασκευή
  • Δρ. Τυροβολά Κωνσταντίνα

Περίληψη:

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη φωτοχημική διάσπαση σε υδατικά διαλύματα του αντιβιοτικού meropenem, που ανήκει στην κατηγορία των carbapenem, υπό την επίδραση υπεριώδους ακτινοβολίας με μήκος κύματος 254 nm (UV-C ακτινοβολία), απουσία και παρουσία του χημικού οξειδωτικού αντιδραστηρίου υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2) .

Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (batch reactor), εργαστηριακής κλίμακας και χωρητικότητας 450 mL, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος (23-25 °C) και το διάλυμα βρισκόταν σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Δείγματα λαμβάνονταν για τον προσδιορισμό της υπολειμματικής συγκέντρωσης του meropenem.

Αρχικά πραγματοποιήθηκαν πειράματα συνεχούς ανάδευσης στο σκοτάδι για την πιθανή υδρόλυση του meropenem σε διαφορετικές τιμές pH, εντός του εύρους τιμών από 6 έως 9. Παρατηρήθηκε ότι η υδρόλυση του αντιβιοτικού μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα στην κλίμακα χρόνου των πειραμάτων ,αφού διαρκούσαν μόλις μερικά λεπτά ενώ η υδρόλυση ξεκινούσε μετά από περίπου μία ώρα. Επιπρόσθετα έλαβαν χώρα πειράματα για των υπολογισμό του φάσματος απορρόφησης του αντιβιοτικού σε διάφορες τιμές pH, συγκεκριμένα σε pH =6, 7 και 8, και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η τιμή του μοριακού συντελεστή απορρόφησης του meropenem είναι σχετικά υψηλή. Συγκεκριμένα, ο συντελεστής ε254nm για pH = 6.0 ήταν 3.4×103 L·mol–1·cm–1,για pH = 7.0 ήταν 3.2×103 L·mol-1·cm–1 και για pH=8.0 ήταν 2.9×103 L·mol–1·cm–1. Εξετάστηκε, επίσης, η επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης του meropenem στην ταχύτητα της αντίδρασης πραγματοποιώντας πειράματα σε διαφορετικές αρχικές συγκεντρώσεις, από 1 μmol/L-50 μmol/L. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι η ταχύτητα της αντίδρασης άμεσης φωτόλυσης της ουσίας δεν εξαρτάται από την αρχική της συγκέντρωση μέσα στο παραπάνω εύρος τιμών που εξετάστηκαν, δηλαδή η φωτοχημική της διάσπαση φαίνεται να ακολουθεί κινητική 1ης τάξης. Από τις σταθερές ταχύτητας της αντίδρασης πρώτης τάξης υπολογίστηκε η κβαντική απόδοση της άμεσης φωτόλυσης του αντιβιοτικού meropenem. Επίσης μελετήθηκε η επίδραση του pH του διαλύματος στην άμεση φωτόλυση του meropenem και βρέθηκε ότι pH δεν επηρεάζει σημαντικά την άμεση φωτόλυση της ουσίας, εντός του εύρους των τιμών από 4,5,6,7 και 8. Εξετάστηκε και η επίδραση της υδατικής μήτρας (φρέσκα συνθετικά ούρα και συνθετικά λύματα ), όπου διαπιστώθηκε ότι η διάσπαση του αντιβιοτικού δεν επηρεάστηκε σημαντικά από την υδατική μήτρα. Από το σύνολο των πειραμάτων άμεσης φωτόλυσης που πραγματοποιήθηκαν έγινε φανερό ότι η διαδικασία ήταν αποδοτική, αφού μετά από ακτινοβόληση λίγων λεπτών το ποσοστό διάσπασης του meropenem ήταν υψηλότερο από περίπου 95%.

Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν αντίστοιχα πειράματα ακτινοβόλησης παρουσία του οξειδωτικού μέσου, δηλαδή του υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2), με εύρος συγκεντρώσεων οξειδωτικού από 0,1 mmol/L έως 2,0 mmol/L. Διαπιστώθηκε ότι, η φωτοχημική διάσπαση του meropenem κατά την έμμεση φωτόλυσή του ήταν καλύτερη και ταχύτερη, σε σύγκριση με την άμεση φωτόλυση, και ότι η βέλτιστη συγκέντρωση οξειδωτικού ήταν 1,25 mmol/L. Βρέθηκε επίσης ότι η συγκέντρωση του meropenem μειώνεται εκθετικά οπότε η φωτοχημική διάσπαση φαίνεται να ακολουθεί κινητική ψευδο-πρώτης τάξης. Επιπλέον, βρέθηκε ότι τα διαφορετικά pH των διαλυμάτων δεν επηρεάζουν σε σημαντικό βαθμό την έμμεση φωτόλυση της ουσίας, σε αντίθεση με τις υδατικές μήτρες οι οποίες επιβράδυναν τη διαδικασία επειδή τα διάφορα οργανικά και ανόργανα συστατικά τους κατανάλωσαν μέρος των φωτοδημιουργούμενων υδροξυλικών ριζών.

Τέλος υπολογίστηκε η ηλεκτρική ενέργεια EEO για τα πειράματα της επίδρασης του pH και της υδατικής μήτρας στην άμεση και στην έμμεση φωτόλυση, αλλά και στα πειράματα της επίδρασης της συγκέντρωσης του οξειδωτικού μέσου. Βρέθηκε ότι στην άμεση φωτόλυση οι τιμές της ενέργειας ήταν σχετικά υψηλές ,ενώ στην έμμεση σχετικά χαμηλές.