Assessment of non-steroidal anti-inflammatory and analgesic pharmaceuticals in seawaters of North of Portugal: Occurrence and environmental risk

The occurrence of seven pharmaceuticals and two metabolites belonging to non-steroidal anti-inflammatory drugs and analgesics therapeutic classes was studied in seawaters. A total of 101 samples covering fourteen beaches and five cities were evaluated in order to assess the spatial distribution of pharmaceuticals among north Portuguese coast. Seawaters were selected in order to embrace different bathing water quality (excellent, good and sufficient). Acetaminophen, ketoprofen and the metabolite hydroxyibuprofen were detected in all the seawater samples at maximum concentrations of 584, 89.7 and 287 ng L− 1, respectively. Carboxyibuprofen had the highest seawater concentration (1227 ng L− 1). The temporal distribution of the selected pharmaceuticals during the bathing season showed that, in general, higher concentrations were detected in August and September. The environmental risk posed by the pharmaceuticals detected in seawaters towards different trophic levels (fish, daphnids and algae) was also assessed. Only diclofenac showed hazard quotients above one for fish, representing a potential risk for aquatic organisms. These results were observed in seawaters classified as excellent bathing water. Additional data is needed in order to support the identification and prioritization of risks posed by pharmaceuticals in marine environment.

Development of a SPE–UHPLC–MS/MS methodology for thedetermination of non-steroidal anti-inflammatory and analgesicpharmaceuticals in seawaterPaula

An analytical methodology for the simultaneous determination of seven pharmaceuticals and two metabolites belonging to the non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) and analgesics therapeutic groups was developed based on off-line solid-phase extraction and ultra-high performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (SPE–UHPLC–MS/MS). Extraction conditions were optimized taking into account parameters like sorbent material, sample volume and sample pH. Method detection limits (MDLs) ranging from 0.02 to 8.18 ng/L were obtained. This methodology was successfully applied to the determination of the selected pharmaceuticals in seawater samples of Atlantic Ocean in the Northern Portuguese coast. All the pharmaceuticals have been detected in the seawater samples, with pharmaceuticals like ibuprofen, acetaminophen, ketoprofen and the metabolite hydroxyibuprofen being the most frequently detected at concentrations that can reach some hundreds of ng/L.

Optimization of the Ion Source-Mass Spectrometry Parameters in Non-Steroidal Anti-Inflammatory and Analgesic Pharmaceuticals Analysis by a Design of Experiments Approach

The flow rates of drying and nebulizing gas, heat block and desolvation line temperatures and interface voltage are potential electrospray ionization parameters as they may enhance sensitivity of the mass spectrometer. The conditions that give higher sensitivity of 13 pharmaceuticals were explored. First, Plackett-Burman design was implemented to screen significant factors, and it was concluded that interface voltage and nebulizing gas flow were the only factors that influence the intensity signal for all pharmaceuticals. This fractionated factorial design was projected to set a full 2(2) factorial design with center points. The lack-of-fit test proved to be significant. Then, a central composite face-centered design was conducted. Finally, a stepwise multiple linear regression and subsequently an optimization problem solving were carried out. Two main drug clusters were found concerning the signal intensities of all runs of the augmented factorial design. p-Aminophenol, salicylic acid, and nimesulide constitute one cluster as a result of showing much higher sensitivity than the remaining drugs. The other cluster is more homogeneous with some sub-clusters comprising one pharmaceutical and its respective metabolite. It was observed that instrumental signal increased when both significant factors increased with maximum signal occurring when both codified factors are set at level +1. It was also found that, for most of the pharmaceuticals, interface voltage influences the intensity of the instrument more than the nebulizing gas flowrate. The only exceptions refer to nimesulide where the relative importance of the factors is reversed and still salicylic acid where both factors equally influence the instrumental signal. Graphical Abstract ᅟ.

Marine cyanobacteria compounds with anticancer properties: a review on the implication of apoptosis

Marine cyanobacteria have been considered a rich source of secondary metabolites with potential biotechnological applications, namely in the pharmacological field. Chemically diverse compounds were found to induce cytoxicity, anti-inflammatory and antibacterial activities. The potential of marine cyanobacteria as anticancer agents has however been the most explored and, besides cytotoxicity in tumor cell lines, several compounds have emerged as templates for the development of new anticancer drugs. The mechanisms implicated in the cytotoxicity of marine cyanobacteria compounds in tumor cell lines are still largely overlooked but several studies point to an implication in apoptosis. This association has been related to several apoptotic indicators such as cell cycle arrest, mitochondrial dysfunctions and oxidative damage, alterations in caspase cascade, alterations in specific proteins levels and alterations in the membrane sodium dynamics. In the present paper a compilation of the described marine cyanobacterial compounds with potential anticancer properties is presented and a review on the implication of apoptosis as the mechanism of cell death is discussed.

Valorização de subprodutos da vinha e do vinho: impacto do tempo e métodos de preservação nas suas características

Os polifenóis constituem um grupo biologicamente relevante de compostos naturais, que têm gerado um crescente interesse por parte dos consumidores e das indústrias alimentar, farmacêutica e de cosméticos. Os compostos fenólicos exibem uma vasta gama de propriedades fisiológicas, tais como anti-alérgica, anti-aterogénica, anti-inflamatória, anti-microbiana, antioxidante, anti-trombótica, possuindo efeitos cardio-protetores e vasodilatadores. Por conseguinte, o interesse na obtenção deste compostos ativos de uma forma fácil, barata e rápida tem vindo a aumentar. Uma das fontes de polifenóis são os subprodutos agrícolas, tais como os produtos derivados do vinho e/ou processamento de uvas. As folhas, os caules e os resíduos obtidos durante o processo de produção do vinho têm sido subutilizados, apesar de representarem uma boa fonte de compostos antioxidantes e bioativos. Portugal é um dos mais importantes países produtores de vinho, onde todos os anos são geradas várias toneladas de subprodutos associados a esta indústria. A extração, caracterização, quantificação e avaliação da atividade antioxidante de compostos bioativos extraídos destes subprodutos são, pois, tarefas importantes a fim de avaliar o potencial de utilização destes produtos como novas fontes de compostos antioxidantes. O objetivo deste trabalho foi quantificar e avaliar os teores de polifenóis de extratos preparados a partir de folhas e caules de videira, e bagaço, engaço e grainha de uva. Os parâmetros experimentais da extração foram otimizados, incluindo a proporção de solvente de extração (água/etanol), a temperatura e o tempo de extração. A quantificação dos polifenóis (como fenóis totais e flavonoides) foi efetuada por espetrofotometria de UV/Vis. Verificou-se que a melhor razão de solventes extratores foi de 50/50 (v/v) em água/etanol para todos os subprodutos estudados. No caso dos subprodutos folhas e caules, as condições ideais de extração foram obtidas quando se usou uma temperatura de 40ºC e um tempo de extração de 30 min. Para o bagaço, a temperatura ideal foi de 55ºC durante 5 min. Para o engaço e grainha a utilização de uma temperatura de 40ºC durante 5 min e 30 min, respetivamente, revelou-se o ideal para se obter os compostos. Com este trabalho conclui-se que os subprodutos da vinha e do vinho efetivamente possuem compostos de elevado valor e com capacidade antioxidante.

Avaliação ecotoxicológica de solos contaminados por ibuprofeno

Os produtos farmacêuticos são substâncias químicas muito utilizados em medicina, veterinária e ainda na agricultura. Nos anos 90, foi descoberta a presença de fármacos em meio aquático, verificando-se que a sua remoção nas Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) não era completa. Durante as duas últimas décadas foi identificada a presença de mais de oitenta compostos no meio ambiente e actualmente são considerados poluentes emergentes. Podem contaminar solos e águas, depois de serem usados e excretados (inalterados ou metabolizados) por humanos e animais, ou quando são indevidamente lançados directamente no meio ambiente. Os estudos ecotoxicológicos efectuados com estes poluentes têm sido direccionados, sobretudo, para as águas, existindo uma ausência de trabalhos sobre solos. O Ibuprofeno (IB) é um anti-inflamatório não esteróide, utilizado também como analgésico e antipirético, sendo um dos produtos farmacêuticos mais vendidos em todo o mundo, o que justifica a sua forte presença no meio ambiente. Por isso, e dada a ausência de trabalhos ecotoxicológicos de solos contaminados por fármacos, o IB foi o produto farmacêutico selecionado para a realização deste trabalho. A ecotoxicidade pode ser avaliada através de bioensaios. Estes têm a capacidade de avaliar a toxicidade de uma determinada substância de forma global, usando organismos vivos que funcionam como bio-indicadores. O presente trabalho tem como objectivos avaliar o impacte causado nos solos pelo IB, testar a toxicidade de dois processos de descontaminação para remover o referido fármaco dos solos assim como avaliar a toxicidade provocada por águas residuais, de três unidades hospitalares e de uma indústria farmacêutica. Esta avaliação foi efectuada através de ensaios de toxicidade aguda de germinação e de alongamento de raiz de sementes de alface, variedade bola de manteiga (Lactuca sativa), em solo arenoso. Os ensaios de ecotoxicidade aguda em solos contaminados por IB foram realizados para uma gama de concentrações entre 0,1 e 1000 μg/L. Verificou-se uma redução do número de sementes germinadas e do comprimento médio da planta no solo contaminado com 0,5 e 20 μg/L de IB. No solo contaminado com 1000 μg/L de IB observou-se uma redução da germinação, acompanhada por uma indução de crescimento da raiz da espécie Lactuca sativa. Os dois tratamentos de descontaminação de solos, reagente de Fenton e Nanopartículas de ferro zero valente, revelaram toxicidade, tendo-se obtido uma percentagem de germinação entre 32,2 ± 3,5 e 48,5 ± 6,2 e inibição do crescimento da raiz do organismo teste em cerca de 85,0 %. Em relação às águas residuais hospitalares verificou-se uma redução da percentagem de germinação entre 31,1 ± 5,0 e 72,3 ± 12,4 e uma inibição do crescimento da raiz situada entre 13,0 ± 6,4 e 20,2 ± 10,0 %. Para a água residual industrial ocorreu uma inibição da percentagem de germinação de 60,5 ± 13,1, contudo nas plantas germinadas observou-se uma indução do crescimento da raiz de 14,9 ± 7,7 %.

Application of green zero-valent iron nanoparticles to the remediation of soils contaminated with ibuprofen

Zero-valent iron nanoparticles (nZVIs) are often used in environmental remediation. Their high surface area that is associated with their high reactivity makes them an excellent agent capable of transforming/degrading contaminants in soils and waters. Due to the recent development of green methods for the production of nZVIs, the use of this material became even more attractive. However, the knowledge of its capacity to degrade distinct types of contaminants is still scarce. The present work describes the study of the application of green nZVIs to the remediation of soils contaminated with a common anti-inflammatory drug, ibuprofen. The main objectives of this work were to produce nZVIs using extracts of grape marc, black tea and vine leaves, to verify the degradation of ibuprofen in aqueous solutions by the nZVIs, to study the remediation process of a sandy soil contaminated with ibuprofen using the nZVIs, and to compare the experiments with other common chemical oxidants. The produced nZVIs had nanometric sizes and were able to degrade ibuprofen (54 to 66% of the initial amount) in aqueous solutions. Similar remediation efficiencies were obtained in sandy soils. In this case the remediation could be enhanced (achieving degradation efficiencies above 95%) through the complementation of the process with a catalyzed nZVI Fenton-like reaction. These results indicate that this remediation technology represents a good alternative to traditional and more aggressive technologies.

Multimedia fate modeling and comparative impact on freshwater ecosystems of pharmaceuticals from biosolids-amended soils

This study modeled the impact on freshwater ecosystems of pharmaceuticals detected in biosolids following application on agricultural soils. The detected sulfonamides and hydrochlorothiazide displayed comparatively moderate retention in solid matrices and, therefore, higher transfer fractions from biosolids to the freshwater compartment. However, the residence times of these pharmaceuticals in freshwater were estimated to be short due to abiotic degradation processes. The non-steroidal anti-inflammatory mefenamic acid had the highest environmental impact on aquatic ecosystems and warrants further investigation. The estimation of the solid-water partitioning coefficient was generally the most influential parameter of the probabilistic comparative impact assessment. These results and the modeling approach used in this study serve to prioritize pharmaceuticals in the research effort to assess the risks and the environmental impacts on aquatic biota of these emerging pollutants.

Ibuprofen-loaded poly(trimethylene carbonate-co-ϵ- caprolactone) electrospun fibres for nerve regeneration

The development of scaffolds that combine the delivery of drugs with the physical support provided by electrospun fibres holds great potential in the field of nerve regeneration. Here it is proposed the incorporation of ibuprofen, a well-known non-steroidal anti-inflammatory drug, in electrospun fibres of the statistical copolymer poly(trimethylene carbonate-co-ε-caprolactone) [P(TMC-CL)] to serve as a drug delivery system to enhance axonal regeneration in the context of a spinal cord lesion, by limiting the inflammatory response. P(TMC-CL) fibres were electrospun from mixtures of dichloromethane (DCM) and dimethylformamide (DMF). The solvent mixture applied influenced fibre morphology, as well as mean fibre diameter, which decreased as the DMF content in solution increased. Ibuprofen-loaded fibres were prepared from P(TMC-CL) solutions containing 5% ibuprofen (w/w of polymer). Increasing drug content to 10% led to jet instability, resulting in the formation of a less homogeneous fibrous mesh. Under the optimized conditions, drug-loading efficiency was above 80%. Confocal Raman mapping showed no preferential distribution of ibuprofen in P(TMC-CL) fibres. Under physiological conditions ibuprofen was released in 24h. The release process being diffusion-dependent for fibres prepared from DCM solutions, in contrast to fibres prepared from DCM-DMF mixtures where burst release occurred. The biological activity of the drug released was demonstrated using human-derived macrophages. The release of prostaglandin E2 to the cell culture medium was reduced when cells were incubated with ibuprofen-loaded P(TMC-CL) fibres, confirming the biological significance of the drug delivery strategy presented. Overall, this study constitutes an important contribution to the design of a P(TMC-CL)-based nerve conduit with anti-inflammatory properties.

Desenvolvimento de Têxteis com Capacidade de Libertação de Agentes Funcionais

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental

Comparação dos Perfis Lipídicos de Plasma de uma População da Região Norte

Os ácidos gordos desempenham um papel fisiológico importante como componentes indispensáveis na estrutura celular, bem como fontes de energia. Nas últimas décadas, tem havido um aumento notável do interesse público nos ácidos gordos polinsaturados ómegas 3 e 6 e no seu impacto sobre a saúde humana, especialmente em doenças metabólicas e cardiovasculares. Estes ácidos gordos específicos podem prevenir e/ou tratar várias patologias metabólicas, atuando nomeadamente como compostos anti-inflamatórios. A menopausa é um fator de risco para doença cardiovascular, a diminuição de estrogénio, que ocorre neste estado fisiológico, provoca disfunção endotelial e stresse oxidativo. Consequentemente há uma redução dos níveis de ácidos gordos polinsaturados ómegas 3, o que contribui para o aparecimento de aterosclerose e doença cardiovascular. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar e caracterizar o perfil lipídico de ácidos gordos de uma amostra de mulheres pós-menopausa e com este, estudar as associações entre o perfil lipídico determinado e parâmetros metabólicos de risco (parâmetros clínicos e bioquímicos). Inicialmente, os ácidos gordos foram extraídos da matriz plasmática através da derivatização destes e a sua composição percentual no plasma foi determinada com recurso a cromatografia gasosa com deteção de ionização de chama. De seguida, através do software IBM SPSS Statistics 21, foram estabelecidas associações entre os parâmetros clínicos e bioquímicos e o perfil lipídico determinado. A população em estudo foi divida em dois grupos consoante o período de entrada na menopausa (há menos de 7 anos e há 7 anos ou mais). Não há conhecimento de estudos semelhantes ao apresentado, que relacionem todo o perfil de ácidos gordos com parâmetros metabólicos de risco considerando o estado menopausal. Os resultados obtidos mostram que o perfil lipídico influencia vários marcadores metabólicos / endócrinos com relevância clínica que devem ser explorados em futuros ensaios clínicos. Para as mulheres na menopausa há menos de 7 anos foram estabelecidas as seguintes relações: i) entre os ácidos gordos saturados e insaturados cis e os níveis de ALP; ii) entre os ácidos gordos mono e polinsaturados cis e os níveis de GGT, IL10 e estradiol; iii) entre os ácidos gordos polinsaturados trans e o IMC e os níveis de IL6; iv) entre os ómegas 3 e os níveis de IL10 e ácido úrico; v) entre os ómegas 6 e os níveis de estradiol, ALP e GGT; vi) entre os ómegas 9 e os níveis de estradiol e GGT; vi) entre os ácidos gordos de curta cadeia e os níveis de colesterol total, LDL, triglicerídeos e IL10; vii) entre os ácidos gordos saturados de cadeia longa e o ΣÁcido láurico, mirístico, palmítico e esteárico e os níveis de triglicerídeos, ALP e GGT; viii) os níveis de IL10 podem ser simultaneamente associados com os ácidos gordos de curta cadeia e os ómegas 3. Para as mulheres na menopausa há 7 anos ou mais foram estabelecidas relações: i) entre os ómegas 3 e o IMC e os níveis de triglicerídeos; ii) entre os ácidos gordos monoinsaturados cis e os ómegas 9 com os níveis de ALT. Relações independentes do estado menopausal também foram estabelecidas, nomeadamente: i) entre os ácidos gordos polinsaturados cis e ómegas 6 e os níveis de ALT, triglicerídeos e AST; ii) entre os níveis de ácidos gordos monoinsaturados cis e ómegas 9 e os níveis de AST e triglicerídeos. O perfil lipídico de ácidos gordos pode ser considerado um biomarcador para a condição de saúde da mulher na menopausa.