Сибирские ученые предложили простой и недорогой метод выявления антибиотиков в воде
Ученые Института цветных металлов Сибирского федерального университета (СФУ) предложили выявлять антибиотик цефотаксим в водных растворах (в том числе, в питьевых водах) люминесцентным методом с помощью простого и недорогого сорбента из диоксида кремния (кремнезема). Технология позволит контролировать уровень антибиотиков в промышленных сточных водах и питьевых источниках и тем самым снижать риск развития антибиотикорезистентности у населения.
Цефотаксим — известный антибиотик цефалоспоринового ряда третьего поколения, вводимый с помощью инъекций. Он обладает бактерицидной активностью, нарушает синтез клеточной стенки микроорганизмов. Это препарат широкого спектра действия, он применяется для терапии инфекционно-воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей, кожи и мягких тканей, мочевыводящей и половой систем, менингитов, инфекций костей и суставов.
Из-за широкого и подчас бесконтрольного применения антибиотики цефалоспориновой группы попадают в естественные водоемы через канализацию, а также из сельскохозяйственных и промышленных стоков.
«К сожалению, антибиотики продолжают использоваться широко и не всегда этот процесс можно проконтролировать. Их применяют для лечения человека, сельскохозяйственных животных, вводят в корм кур на птицефабрике для профилактики бактериальной инфекции, чтобы не нести экономические потери. Растения также могут обрабатывать различными медикаментами для защиты культур от патогенов, а стоки использованной воды, естественно, попадают в почву и водоемы», — рассказала один из авторов исследования, профессор кафедры физической и неорганической химии СФУ Светлана Дидух-Шадрина.
Основные методы определения антибиотиков на сегодняшний день — фотометрический и высокоэффективная жидкостная хроматография. Ученые СФУ впервые предложили использовать для этой цели сорбционно-люминесцентную методику с использованием кремнеземов, модифицированных полиаминами, основанную на механизме свечения, как достаточно чувствительную и эффективную.
«Мы использовали хорошо зарекомендовавший себя сорбент из кремнезема, модифицированного полиаминами. Это недорогой и безвредный для окружающей среды и человека сорбент, многократно испытанный в лаборатории. Дело в том, что цефотаксим люминесцирует — испускает желто-зеленое свечение при облучении ультрафиолетом, и с увеличением концентрации антибиотика на поверхности сорбента увеличивается интенсивность люминесцентного сигнала», — отметила ученый.
По оценкам авторов, новую методику можно применять на фармацевтических предприятиях, производящих антибактериальные препараты, где требуется строгий контроль за их содержанием, а также в питьевых источниках и подземных водах. Доработав же методику, можно определять антибиотики в более сложных природных источниках — реках, озерах и морях, которые становятся конечной точкой «круговорота» антибактериальных препаратов в природе. Методика уже апробирована для определения цефотаксима в фармацевтическом препарате и модельном растворе на основе минеральной воды.
В дальнейшем ученые планируют адаптировать методику для анализа природных вод, содержащих гуминовые и фульвокислоты, которые также содержатся в реках и других водоемах. Эти природные высокомолекулярные органические соединения образуются в процессе разложения растительных и животных остатков под действием микроорганизмов, воды и кислорода. Они могут взаимодействовать с антибиотиками, поэтому для повышения эффективности сорбционно-люминесцентного анализа предстоит разработать способы их нейтрализации или учета влияния.