Vodeni ekosustavi izloženi su rastućim pritiscima iz antropogenih izvora koji u njih ispuštaju velik broj različitih štetnih organskih zagađivala, uključujući i brojne farmaceutske spojeve. Većina studija farmaceutskih spojeva u okolišu usmjerena je na određivanje roditeljskih spojeva i uključuje samo jedan odjeljak okoliša. Takav pojednostavljeni pristup često podcjenjuje ekotoksikološku važnost neke farmaceutske skupine, bilo da se zanemaruje doprinos transformacijskih produkata (TP) ili tako da se previde neki kritični mehanizmi koji dovode do povećane opasnosti za okoliš i ljudsko zdravlje. Nasuprot tome, ovaj projekt ima za cilj ukazati na važnost sveobuhvatne evaluacije zagađivala voda na temelju istraživanja dviju skupina farmaceutskih spojeva, makrolidnih antibiotika (MA) i opioidnih analgetika (OA), pri čemu će biti uključeni njihovi glavni transformacijski produkti te će biti istražena uloga raspodjelnih procesa u procjeni izloženosti tim spojevima. Plan projekta predviđa razvoj visoko-specifičnih metoda za kvantitativno simultano određivanje ciljnih skupina spojeva i njihovih poznatih TP upotrebom tekućinske kromatografije povezane s tandemnom spektrometrijom masa(LC/MS/MS), dok će nepoznati TP biti identificirani upotrebom LC spregnute sa spektrometrijom masa visokog razlučivanja na temelju vremena leta (MS/TOF). Transformacijski procesi MA i OA bit će sustavno istraženi u kontroliranim laboratorijskim uvjetima, s posebnim naglaskom na biološku transformaciju i ozoniranje. Biotransformacija će biti provedena s dobro karakteriziranim mješovitim mikrobnim kulturama izoliranim iz uzoraka s kronično zagađenih staništa. Istraživanje transformacijskih procesa obuhvatit će određivanje kinetike roditeljskih spojeva kao i identifikaciju transformacijskih produkata. Ekotoksikološki značaj istraživanih transformacijskih procesa bit će procijenjen kombinacijom postupaka baziranih na određivanju intenziteta nastajanja TP i promjene bioloških učinaka u nastalim transformacijskim smjesama. Na kraju, projekt predviđa i verifikaciju relativne važnosti TP u realnim uvjetima, uključujući uređaje za pročišćavanje otpadnih voda i zagađene površinske vode.

GLAVNI REZULTATI PROJEKTA

• Multirezidualna analitička metode (LC/MS/MS) za kvantitativno određivanje tragova odabranih makrolidnih  antibiotika, njihovih intermedijera i transformacijskih proizvoda u otpadnoj i rječnoj vodi

• Analitička metoda (UPLC-QTOF) za pretražnu analizu okolišnih uzoraka na prisustvo odabranih makrolidnih antibiotika, njihovih intermedijera i transformacijskih proizvoda

• Obogaćene mješovite mikrobne kulture, porijeklom iz aktivnog mulja i zagađenog sedimenta, koje efikasno razgrađuju/transformiraju  makrolidne antibiotike (azitromicin, klaritromicin, eritromicin)

• Određena kinetika razgradnje odabranih makrolidnih antibiotika pomoću obogaćene mješovite mikrobne kulture

• Procjena ekotoksikoloških učinaka razgradnje/transformacije makrolidnih antibiotika na temelju praćenja promjena u antibiotičkoj aktivnosti I toksičnosti na alge

• Identifikacija glavnih biotransformacijskih proizvoda azitromicina, klaritromicina i eritromicina primjenom spregnutog sustava tekućinske kromatografije i spektrometrije masa

• Istražena pojavnost i sudbina makrolidnih antibiotika, njihovih metabolita i transformacijskih proizvoda u uređaju za pročišćavanje otpadnih voda te u rijeci Savi   

• Multirezidualna analitička metode (LC/MS/MS) za kvantitativno određivanje tragova većeg broja opioidnih analgetika i njihovih metabolita u otpadnoj i riječnoj vodi

• Obogaćene mješovite mikrobne kulture, porijeklom iz aktivnog mulja, koje efikasno razgrađuju/transformiraju  odabrane opioidne analgetike (tramadol, metadon)

• Određena kinetika razgradnje metadona i tramadola pomoću obogaćene mješovite mikrobne kulture

• Procjena ekotoksikoloških učinaka razgradnje/transformacije tramadola i metadona na temelju praćenja toksičnosti na alge

• Identifikacija glavnih biotransformacijskhi proizvoda tramadola i metadona primjenom spregnutog sustava tekućinske kromatografije i spektrometrije masa

• Istražena pojavnost i sudbina makrolidnih antibiotika, njihovih metabolita i transformacijskih proizvoda u uređaju za pročišćavanje otpadnih voda te u rijeci Savi   
•  

DISEMINACIJA REZULTATA

1)   Senta, Ivan et al. Development of a LC/MS/MS method for the comprehensive assessment of macrolide antibiotics in the aquatic environment. 26th Annual Meeting of the Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC)., Nantes, Francuska, 22-26. svibnja 2016. (poster)

2)   Terzić, Senka. Ciljane  i pretražne analize organskih spojeva u vodenom okolišu upotrebom vezanih sustava tekućinska kromatografija-spektrometrija masa. 2. sastanak Sekcije za analitičku kemiju i spektroskopiju Hrvatskog kemijskog društva, Zagreb, 11.svibnja 2016. (pozvano predavanje)

3)   Senka Terzić et al. "Assessment of biotransformation of macrolide antibiotics using target and non-target analyses by ultraperformance liquid chromatography/quadrupole-time-of-flight mass spectrometry and antibiotic bioassay;  253rd ACS National Meeting and Exposition, San Francisco, SAD.

4)   Ivona Krizman et al. “Determination of opioid analgesics and their metabolites in municipal wastewaters by liquid chromatography-tandem mass spectrometry; SETAC Europe 27th Annual Meeting, Brusseles, Belgija.

5)    Petra Kostanjevecki et al. Evaluation of macrolide antibiotic transformation in model biodegradation and ozonation experiments using target and
non-target analyses and ecotoxicological bioassays"; SETAC Europe 28th Annual Meeting in Rome, Italy on 13-17 May 2018.

6)   Senka Terzic et al. Elimination of tramadol and methadone in model ozonation experiments: removal kinetics and identification of transformation products
;SETAC Europe 28th Annual Meeting in Rome, Italy on 13-17 May 2018.
 

7)   Ivan Senta et al. Importance of metabolites, synthesis intermediates and transformation products of macrolide antibiotics in urban wastewater – a case study at the wastewater treatment plant of the city of Zagreb, Xenowac, listopad 2018., Limassol, Cipar

8)   Senka Terzić, Petra Kostanjevečki, Ines Sviličić Petrić, Josip Ćurko, Marin Matošić, Marijan Ahel. Degradation of methadone in model biodegradation and ozonation experiments: Elimination kinetics and transformation products, 15th International symposium on persistent toxic substances, studeni 2018., Basel, Švicarska

PUBLIKACIJE

1)   Krizman Ivona, Senta Iva, Ahel Marijan, Terzic Senka, Wastewater-based assessment of regional and temporal consumption patterns of illicit drugs and therapeutic opioids in Croatia, Science of the Total Environment, 566-567 (2016) 454-462.

2)   Senta, Ivan; Krizman, Ivona; Terzić, Senka; Ahel, Marijan. Comprehensive determination of macrolide antibiotics, their synthesis intermediates and transformation products in wastewater effluents and ambient waters by liquid chromatography- tandem mass spectrometry.Journal of Chromatography A.1509 (2017) 60-68.

3)   S. Terzic, N. Udikovic-Kolic, T. Jurina, I. Krizman-Matasic, I. Senta, I. Mihaljevic, J. Loncar, T. Smital, M. Ahela, Biotransformation of macrolide antibiotics using enriched activated sludge culture: Kinetics, transformation routes and ecotoxicological evaluation, J. Hazard. Mater. 349 (2018) 143-152.

4)   I. Krizman-Matasic, P. Kostanjevecki, M. Ahel, S. Terzic, Simultaneous analysis of opioid analgesics and their metabolites in municipal wastewaters and river water by liquid chromatography–tandem mass spectrometry, J. Chromatogr. A, 1533 (2018) 102-111.

5)   I. Krizman-Matasic, I. Senta, P. Kostanjevecki, M. Ahel, S. Terzic, Long-term monitoring of drug consumption patterns in a large-sized European city using wastewater-based epidemiology: Comparison of two sampling schemes for the assessment of multiannual trends. Sci Tot Environ. 2019, 647: 474-485.

6)   Petra Kostanjevečki, Ines Petrić, Jovica Lončar, Tvrtko Smital, Marijan Ahel, Senka Terzić. Biodegradation study of methadone by adapted activated sludge: elimination kinetics, transformation products and ecotoxicological evaluation. Chemosphere 214 (2019) 719-728.