Методы биотестирования для обнаружения лекарственных средств в водной среде

Обложка
  • Авторы: Кряжевских А.А.1,2, Бардина В.И.3, Склярова Н.А.2
  • Учреждения:
    1. Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины Министерства обороны Российской Федерации
    2. Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет Министерства здравоохранения Российской Федерации
    3. Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности (НИЦЭБ)
  • Выпуск: Том 4, № 1 (2022)
  • Страницы: 61-69
  • Раздел: Биологические науки
  • URL: https://journals.rcsi.science/PharmForm/article/view/108995
  • DOI: https://doi.org/10.17816/phf108995
  • ID: 108995

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье приведены экспериментальные данные по использованию метода биотестирования для токсикологической оценки водопроводной воды с содержанием раствора антибиотика амоксициллина и раствора гормона 17β-эстрадиола. Различные тест-организмы отличаются по своей чувствительности к токсикантам. Поэтому для повышения точности оценки токсичности растворов была применена серия биотестов с использованием разных тест-организмов из различных систематических групп: дафний (Daphnia magna Straus), инфузорий (Paramecium caudatum), водорослей (Chlorella vulgaris Beijer). Установлено, что из выбранных тест-культур наиболее чувствительной к раствору с антибиотиком и гормоном оказались инфузории. Влияние амоксициллина в диапазоне доз от 0,000078 мг/л до 0,000000078 мг/л способствовало развитию токсического эффекта у тест-культур в следующей последовательности в порядке убывания: инфузории>дафнии=хлорелла. При изучении токсичности воды с содержанием гормона 17β-эстрадиола в диапазоне доз от 0,00001 мг/л до 0,00000001 мг/л чувствительность тест-объектов сложилась в следующей хронологии: инфузории>хлорелла. Дафнии (Daphnia magna Straus) были вовсе не восприимчивы к данному классу лекарственных средств. В связи с чем предложенные методы биотестирования для обнаружения лекарственных средств в водной среде являются перспективным направлением в оценке токсичности фармполлютантов в сточных водах.

Об авторах

Анастасия Альбертовна Кряжевских

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины Министерства обороны Российской Федерации;Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: gniiivm_15@mil.ru

лаборант-исследователь научно-исследовательского отдела, магистрант 

Россия, Санкт-Петербург

Виктория Ивановна Бардина

Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности (НИЦЭБ)

Email: vicula128@mail.ru

научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Наталия Анатольевна Склярова

Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: natalia.sklyarova@pharminnotech.com
SPIN-код: 9473-6506

канд. техн. наук, доцент кафедры промышленной экологии

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Баренбойм Г. М. Загрязнение природных вод лекарствами / Г. М. Баренбойм, М. А. Чиганова. – Москва: Наука, 2015. – 283 с.
  2. Patel М., Kumar R., Kishor K., et al. Pharmaceuticals of emerging concern in aquatic systems: Chemistry, occurrence, effects, and removal methods // Chemical Reviews. 2019. Vol. 119, no.6. P. 3510-3673. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00299.
  3. Gutierrez-Macias T., Mijaylova Nacheva P., Esquivel-Sotelo A., et al. Batch Kinetic Studies of Pharmaceutical Compounds Removal Using Activated Sludge Obtained from a Membrane Bioreactor // Water Air Soil Pollut. 2022. Vol. 233, no. 36. https://doi.org/10.1007/s11270-022-05508-w.
  4. Чиганова М. А. Нормативно-правовое регулирование лекарственного загрязнения окружающей среды / М. А. Чиганова // Контроль качества продукции. – 2017. – № 1. – С. 56-63.
  5. Эльхам Э. А. Влияние фармацевтических отходов на окружающую среду и проблемы обращения с ними / Э. А. Эльхам, Т. А. Романова // Международный научно-исследовательский журнал. – 2021. – Т. 108. – № 6. Часть 2. – С. 15-17. https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.108.6.034.
  6. Ting Y. F., Praveena S. M. Sources, mechanisms, and fate of steroid estrogens in wastewater treatment plants: a mini review // Environ Monit Assess. 2017. Vol. 189, no. 4. Р. 178. https://doi.org/10.1007/s10661-017-5890-x.
  7. Zhang Q. Q., Ying G. G., Pan С.G., et al. Comprehensive evaluation of antibiotics emission and fate in the river basins of China: source analysis, multimedia modeling, and linkage to bacterial resistance // Environ Sci Technol. 2015. Vol. 49. P. 6772–6782.
  8. Карноух К. И. Анализ потребления антибактериальных средств на фоне пандемии COVID-19: уровень стационара / К. И. Карноух, Н. Б. Лазарева // Медицинский совет. – 2021. – № 16. – С.118-128. https://doi.org/10.21518/2079-701X-2021-16-118-128.
  9. Wang L., Chen Y., Zhao Y., et al. Toxicity of two tetracycline antibiotics on Stentor coeruleus and Stylonychia lemnae: potential use as toxicity indicator // Chemosphere. 2020. Vol. 255. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127011.
  10. Qiulian Y., Yuan G., Jian K., et al. Antibiotics: an overview on the environmental occurrence, toxicity, degradation, and removal methods // Bioengineered. 2021. Vol.12, no. 1. P. 7376-7416. https://doi.org/10.1080/21655979.2021.1974657.
  11. Scaria J., Anupama K. V., Nidheesh P. V. Tetracyclines in the environment: an overview on the occurrence, fate, toxicity, detection, removal methods, and sludge management // Sci Total Environ. 2021. Vol. 771. P. 145291. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145291.
  12. Касимов А. О. Система мониторинга для определения лекарственных препаратов в сточных водах / А. О. Касимов, А. Ж. Есиркепова, М. А. Хизирова [и др.] // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии. – 2017. – № 1. – С. 688-693.
  13. Sanderson H., Laird B., Pope L., et al. Assessment of the environmental fate and effects of ivermectin in aquatic mesocosms // Aquat. Toxicol. 2007. Vol. 85. P. 229-240.
  14. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28 января 2021 г. N 2 "Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания".
  15. Bilal M., Barcelo D., Iqbal H. M. Occurrence, environmental fate, ecological issues, and redefining of endocrine disruptive estrogens in water resources // Sci Total Environ. 2021. Vol. 800. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149635.
  16. Мащенко З. Е. Исследование токсичности ампициллина для рачков Daphnia magna и сообщество активного ила / З. Е. Мащенко, Е. В. Маслова, П. Г. Мизина [и др.] // Токсикологический вестник. – 2018. – № 1 (148). – С. 30-34. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2018-1-30-34.
  17. Зарицкая Е. В. Современные альтернативные токсикологические методы исследования и перспективы их использования в практической деятельности / Е. В. Зарицкая, Е. В. Полозова, А. С. Богачева // Гигиена и санитария. – 2017. – Т. 96. – № 7. – С. 671-674. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-7-671-674.
  18. Terekhova V. A., Kirit W., Fedoseeva E. V., et al. Bioassay standardization issues in freshwater ecosystem assessment:test cultures and test conditions // Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, EDP Sciences (France). 2018. No. 419 (32). P. 14. https://doi.org/10.1051/kmae/2018015.
  19. Bardina T. V., Chugunova M. V., Kulibaba V. V., et al.Applying Bioassay Methods for Ecological Assessment of the Soils from the Brownfield Sites // Water, Air, & Soil Pollution. 2017. P. 228-351. https://doi.org/10.1007/s11270-017-3521-3.
  20. Pukalchik М. А., Terekhova V. А., Karpukhin М. М., et al. Comparison of Eluate and Direct Soil Bioassay Methods of Soil Assessment in the Case of Contamination with Heavy Metals // Eurasian soil science. 2019. Vol. 52, no. 4. P. 464-470. https://doi.org/10.1134/S1064229319040112.
  21. Чеснокова С. М. Оценка устойчивости антибиотиков различных групп в водной среде методом биотестирования / С. М. Чеснокова, О. В. Савельев // Международный научно-исследовательский журнал. – 2020. – Т. 99. – № 9. Часть 1. – С. 101-109. https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.99.9.018.
  22. Guler U. A., Solmaz B. Biosorption of Tetracycline and Cephalexin onto Surfactant-Modified Waste Biomass Using Response Surface Methodology and Ecotoxicological Assessment: Phytotoxicity and Biotoxicity Studies // Water Air Soil Pollut. 2022. Vol. 233, no. 4. P. 117. https://doi.org/10.1007/s11270-022-05590-0.
  23. ПНД ФТ 14.1:2:3:4.12-06 Т 16.1:2:2.3:3.9-06. Методика измерений количества Daphnia magna Straus для определения токсичности питьевых, пресных, природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления методом прямого счета. – Москва, 2014. – 39 с.
  24. Зарицкая Е. В. Альтернативные методы исследования при токсиколого-гигиенической оценке объектов производственной и окружающей среды / Е. В. Зарицкая, В. В. Шилов, Е. В. Полозова // Медицина труда и промышленная экология. – 2016. – № 6. – С. 17-19.
  25. ПНД ФТ 14.:2:3:4.2-98 ФР 1.39.2015.19242. Определение токсичности проб природных, питьевых, хозяйственно-питьевых, хозяйственно-бытовых сточных, очищенных сточных, сточных, талых, технологических вод экспресс-методом с применением прибора серии «Биотестер». – Санкт-Петербург, 2015. – 21 с.
  26. Wang W., Freemark K. The use of plants for environmental monitoring and assessment // Ecotoxicology and Environmental Safety. 1995. No. 30. https://doi.org/10.1006/eesa.1995.1033.
  27. ПНД ФТ 14.1:2:3:4.10-04 Т.16,1:2:2.3:3.7-04 ФР.1.39.2015.20001. Методика измерений оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Bеijer) для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления. – Москва, 2014. – 38 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты изменения плотности инфузорий Paramecium caudatum в растворах амоксициллина в диапазоне доз от 0,000078 мг/л до 0,000000078 мг/л и 17β-эстрадиола в диапазоне доз от 0,00001мг/л до 0,00000001 мг/л. Примечание: *значимые отличия от фоновых значений, при p<0,05

Скачать (80KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Процентное изменение оптической плотности тест-объекта Chlorella vulgaris Beijer в растворах амоксициллина в диапазоне доз от 0,000078 мг/л до 0,000000078 мг/л (сверху) и 17β-эстрадиола в диапазоне доз от 0,00001мг/л до 0,00000001 мг/л (снизу) по отношению к контролю. Примечание: *значимые отличия от фоновых значений, при p<0,05

Скачать (119KB)
Метаданные

© Кряжевских А.А., Бардина В.И., Склярова Н.А., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).