Desenvolvimento de métodos rápidos para deteção de drogas no meio aquático

A vasta aplicação de antibióticos em sistemas de aquacultura tem conduzido ao aparecimento de espécies microbianas resistentes, devendo ser evitada ou, se possível, minimizada. A minimização implica um controlo muito rigoroso das doses aplicadas, algo que só pode ser realizado se todo o processo analítico for simples, barato e puder ser implementado no local. O presente trabalho descreve para este efeito um sistema sensor constituído por papel quimicamente modificado, cujo procedimento analítico foi semelhante à monitorização de pH através das conhecidas tiras indicadoras de pH universal. O papel foi modificado com base em reacções de monocamadas e assumiu uma coloração típica após contacto com o antibiótico. A intensidade da coloração estava também relacionada com a concentração desse antibiótico. Como prova deste conceito, o sensor proposto foi desenhado tendo em vista a monitorização de oxitetraciclina, um dos antibióticos utilizados neste contexto com elevada frequência. A modificação do papel foi baseada na alteração química das unidades de glucose na matriz sólida por reacção covalente com reagentes apropriados. Foram utilizadas duas estratégias diferentes para este efeito: uma foi baseada em reacções de tipo sol-gel e a outra em reacção de adição nucleófila. Posteriormente, o papel foi modificado com espécies metálicas capazes de mudar de cor na presença da oxitetraciclina. Estas modificações químicas foram avaliadas e optimizadas relativamente a vários parâmetros, no sentido de promover uma variação de cor intensa face à concentração de antibiótico. Procedeu-se ainda ao controlo desta modificação por técnicas de espectroscopia de infravermelho. A variação de cor foi avaliada por comparação visual, mas registada por imagem digital. Os materiais sensores preparados foram ainda caracterizados do ponto de vista do seu desempenho analítico. Incluíram-se aqui a identificação de uma relação linear entre coordenadas de cor e concentração, a atribuição de uma gama de concentrações capaz de fornecer uma resposta previsível e resposta cruzada face a outros antibióticos. Procedeu-se ainda à aplicação dos sensores numa amostra de água ambiental dopada com antibiótico. De uma forma geral, foi possível estabelecer um processo simples de modificação de papel capaz de aferir a presença e a quantidade de tetraciclinas, mais concretamente a oxitetraciclina. O processo aqui estabelecido é promissor, antevendo a concretização de uma metodologia simples, barata e local para a monitorização de anitbióticos em águas.

The wide use of antibiotics in aquaculture has led to the emergence of resistant microbial species. It should be avoided or else minimized. This minimization requires a rigorous control of the amount of drug applied, which can be only done by means of a simple, inexpensive and on-site analytical process. For this purpose, the present work describes a sensory system made with chemically modified paper, based in an analytical procedure that was close to pH monitoring by universal pH paper. The cellulose paper was modified by self-assembling monolayer technique, gaining a typical colour after contacting with the antibiotic. The colour intensity was also linked to its concentration. As prove of concept, this new concept was applied to oxytetracycline, one of the antibiotics used frequently in aquaculture activities. The paper modification was based on the chemical change of the glucose units among the paper material by covalent bonding to specific reagents. Two different approaches were taken for this purpose: one used sol-gel based reactions while the other relied on a nucleophilic addition mechanism. The paper was after modified with metallic species ensuring a colour change after contacting with oxytetracycline. These chemical changes were evaluated and optimized in order to provide an intense colour change against the concentration of antibiotic. These changes were also followed by infrared spectroscopy. The colour changes were evaluated by visual comparison and also recorded by a digital camera. The sensory materials prepared were also characterized with regard to their analytical features, namely the identification of the colour coordinates providing a linear correlation to concentration, the linear concentration range and the cross-response against other antibiotics. These materials were also applied to the analysis of a spiked environmental water. In general, this work provided a simple way to paper modification, capable of identifying and quantifying tetracycline drugs, more precisely oxytetracycline. This was a promising process for local, quick and cheap monitoring of antibiotic drugs.