Drogen biologisch abbaubarer machen, um Wasserressourcen zu schützen

Ein Team von Wissenschaftlern arbeitet daran, die Menge an pharmazeutischer Verschmutzung in unseren Wassersystemen zu reduzieren, indem gängige Medikamente biologisch abbaubar gemacht werden, ohne ihre Wirksamkeit als Arzneimittel zu beeinträchtigen.
Die Forscher glauben, dass ihre Idee, Pharmazeutika so umzugestalten, dass sie besser biologisch abbaubar sind, dazu beitragen könnten, Wasserressourcen auf nachhaltige Weise zu schützen.

Weltweit zeigen Wassersysteme eine zunehmende Kontamination durch Mikroschadstoffe - einschließlich Pharmazeutika -, die potenziell Fisch und andere Wasserlebewesen schädigen können.

Während die Konzentrationen solcher Schadstoffe ziemlich niedrig sind, sind sie hoch genug, um Besorgnis hervorzurufen, und neuere Untersuchungen zeigen, dass eine fortgeschrittene Abwasserbehandlung nicht weit genug gehen kann, um das Problem nachhaltig zu lösen.

Aus diesen Gründen entschied sich ein Team um Klaus Kümmerer von der Leuphana Universität Lüneburg, das Problem von der anderen Seite anzugehen - Redesign häufig verwendeter Medikamente so, dass sie biologisch abbaubar sind, sobald sie die Umwelt erreichen.

In einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Umweltwissenschaft & Technologiebeschreiben die Forscher eine auf ultraviolettem Licht basierende Methode, die sie mit Propranolol - einem Betablocker zur Behandlung von Bluthochdruck - getestet haben.

Methode basierend auf UV-Licht

Die Idee dazu hatten die Forscher mit einer Methode, mit der Schadstoffe aus dem Abwasser entfernt werden. Ultraviolettes Licht kann einige Verbindungen in biologisch abbaubarere Produkte zerlegen. Vielleicht könnte der gleiche Ansatz verwendet werden, um Verbindungen in erster Linie biologisch abbaubar zu machen.

Das Team entschied sich, die Methode mit Propranolol zu testen, da es ein häufig verwendetes Medikament ist, das im Abwasser nicht biologisch abgebaut wird. In den dort gefundenen Konzentrationen ist es toxisch für einige aquatische Spezies, wenn sie ständig damit in Kontakt kommen.

In ihrer Arbeit beschreiben die Forscher, wie sie das Medikament in reinem Wasser auflösten und es für etwa 4 Stunden ultraviolettem Licht aussetzten. Dies ergab 16 Abbauprodukte, die dann mit Abwasser aus einer Abwasserbehandlungsanlage inkubiert wurden, um ihre biologische Abbaubarkeit zu testen, was durch Messen der Menge an Sauerstoff und organischem Kohlenstoff, die die Mikroben im Laufe der Zeit verbrauchen, erfolgte.

Sie stellten fest, dass die biologisch am besten abbaubaren Derivate diejenigen waren, die Veränderungen unterzogen, die ihre ringartige Struktur öffneten, was den Mikroben einen besseren Zugang zu ihrer Verdauung ermöglichte.

Mindestens eines der Derivate - eine Verbindung, die 4-Hydroxypropanolol genannt wird - wurde innerhalb eines Monats zu 23% in anorganische Moleküle wie Kohlendioxid und Wasser biologisch abgebaut.

Und fast die Hälfte der Derivate wurde zumindest teilweise biologisch in andere anorganische Verbindungen zerlegt, von denen vorhergesagt wurde, dass sie eine geringe Toxizität aufweisen, so die Forscher.

Mit einer Reihe von Techniken fanden die Forscher, dass 4-Hydroxypropanolol ähnliche Eigenschaften wie Propranolol haben könnte - etwas, das bereits in einer Tierstudie vorgeschlagen wurde, die die beiden Medikamente vergleicht.

Ein "wirklich nachhaltiger" Weg zum Schutz der Wasserressourcen

Während sich die Arbeit noch in der Phase des Machbarkeitsnachweises befindet, glaubt das Team, dass die Methode erweitert werden könnte, um nach biologisch abbaubaren Alternativen für eine Reihe von pharmazeutischen Produkten zu suchen, einschließlich solchen, die in Kosmetika und Körperpflegeprodukten verwendet werden. Sie folgern:

"Die Anwendung solcher Ansätze könnte wiederum zu einem wirklich nachhaltigen Schutz der Wasserressourcen beitragen."

Susan D. Richardson, Umweltchemikerin an der University of South Carolina, die nicht an der Arbeit beteiligt war, sagt, dass das Team nun mit einer Reihe von Hürden konfrontiert ist. Dazu gehört das Testen, ob die Derivate für lebende Organismen toxisch sind und ob eine Wasserbehandlung wie Chlorierung die Verbindungen verändert.

Aber, wenn die Forscher diese Hürden beseitigen, sagt sie, dass ihre Technik "eine revolutionäre Weise sein könnte, unsere Last der Drogen zur Umwelt zu senken."

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