Criado um material poroso que captura fármacos da água

Cientistas em Portugal desenvolveram um material reutilizável que consegue absorver dois anti-inflamatórios da água. Ainda só se testou em laboratório, mas a ideia é que “cace” fármacos nas ETAR.

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ETAR Enric Vives-Rubio/Arquivo

Capturar fármacos da água. Era este o objectivo de Laura Salonen e da restante equipa do Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia (INL), em Braga. “Hoje em dia, há cada vez mais gente no mundo, o que significa que há mais pessoas a usarem medicamentos”, conta a cientista. Como o nosso organismo não metaboliza todo o fármaco, acabamos por expulsar através da urina ou das fezes uma parte, que pode ir parar às águas residuais. “As técnicas que existem não são capazes de capturar todos os contaminantes que ficam nessas águas”, adianta Laura Salonen. Por isso, juntamente com outras instituições internacionais, a sua equipa criou um material poroso que – em laboratório – conseguiu absorver os anti-inflamatórios ibuprofeno e diclofenaco da água.

A estrutura do novo material assemelha-se à de um favo de mel. Afinal, a equipa desenvolveu uma rede orgânica co-valente (um tipo de ligação química) e uma das suas características é a cristalinidade, que permite que o material seja uniforme, ou seja, que todos os poros sejam iguais. Como este material é constituído por moléculas orgânicas que contêm flúor, é hidrofóbico – não absorve nem retém água.

Apesar de cada poro ter só um nanómetro de diâmetro (um milhão de vezes mais pequeno que um milímetro), este material pode ser uma grande superfície. Como? No interior tem poros que também formam parte dessa superfície.

Em laboratório, suspendeu-se a estrutura na água, que tinha contaminantes. O que aconteceu? “Vimos que o material que desenvolvemos é capaz de capturar muitas quantidades de ibuprofeno da água”, recorda Laura Salonen. Conseguiu-se absorver 120 miligramas de ibuprofeno por cada grama desse material. Depois, experimentou-se absorver diclofenaco (um outro anti-inflamatório com acção analgésica muito usado para sintomas de reumatismo, por exemplo). “Também é lipofílico [ou seja, dissolve-se em gorduras ou óleos vegetais] e tem um tamanho [da molécula] parecido [com o do ibuprofeno].” Contudo, o diclofenaco teve uma absorção mais baixa: 18 miligramas por cada grama do material.

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Ilustração do novo material Laura Salonen

Quando fizeram o teste com o paracetamol, a captura também foi mais baixa: houve uma absorção cerca de dez vezes menor do que a do ibuprofeno. “Ficámos satisfeitos porque queremos ter um material capaz de capturar um grupo de moléculas específicas e com características específicas como a lipofilicidade e o tamanho”, refere Laura Salonen, acrescentando que pode haver diferentes eficiências na utilização do material – como aconteceu com o ibuprofeno e o diclofenaco – dependendo das características de cada um.

Próximo passo: absorver pesticidas e Valium

“Anunciamos que, pela primeira vez, uma rede orgânica co-valente pode ser usada para absorver poluentes farmacêuticos da água”, lê-se num artigo científico na revista Chemistry no qual a equipa – também formada por instituições de Espanha, Alemanha e da Argélia – apresenta o seu trabalho.

Laura Salonen aponta que algumas das vantagens desta estrutura são o tamanho e a uniformidade dos poros, que permitem capturar um certo tipo de fármacos. Além disso, refere que é reutilizável. Ao se remover o ibuprofeno absorvido do material com um solvente orgânico, verificou-se que esse mesmo material se poderia utilizar outra vez. “Significa que podemos reutilizar o material e assim baixar os seus custos”, indica a cientista, adiantando que a sua equipa está a trabalhar em diferentes formas de o usar em larga escala.

A ideia é fazer nanopartículas cobertas por esta estrutura ou fibras que possam ser usadas, por exemplo, nas estações de tratamento de águas residuais (ETAR). “Também podemos imaginar este material como um tipo de filtro.” Contudo, Laura Salonen frisa que ainda é muito cedo para se pensar na sua comercialização. “É difícil de estimar [quando poderá estar disponível no mercado]. Pode levar alguns anos.” Também refere que é muito cedo para se falar em preços, mas espera que tenha um custo acessível.

Por agora, a equipa vai desenvolver outras redes orgânicas co-valentes, para que seja possível capturar pesticidas e outros fármacos na água, como o diazepam, o composto activo do ansiolítico conhecido comercialmente como Valium.

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A investigadora Laura Salonen DR

Afinal, os poluentes orgânicos persistentes (POP), como os fármacos – quando lançados nas águas residuais –, podem ter consequências ambientais. “Podem bioacumular-se, ou seja, concentrar-se no interior de um organismo, o que conduz a uma presença gradual dos mesmos na cadeia alimentar resultando em efeitos tóxicos”, explica Laura Salonen. Isto pode conduzir a problemas como o desenvolvimento de doenças crónicas e efeitos negativos nos sistemas reprodutivos de um ecossistema.

Para Vanessa Fonseca, do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE) da Universidade de Lisboa, esta é a grande questão. “Há muito pouca informação disponível sobre os possíveis efeitos [da presença de fármacos no meio marinho]”, refere. “Já há algumas indicações de efeitos comportamentais, alterações na fisiologia, na reprodução e no crescimento dos peixes expostos a concentrações relativamente baixas. Mas, de momento, não conseguimos dizer, com certeza, que estes compostos terão efeitos tóxicos para os organismos.”

Este é o trabalho que está a realizar agora no projecto Biopharma, que pretende identificar e avaliar os efeitos da exposição a fármacos em organismos dos estuários, sobretudo dos peixes. Quanto à saúde humana, querem perceber se há acumulação desses fármacos no organismo. “À partida, tendo em conta os valores das concentrações, não me parece que seja um risco real, mas vamos testá-lo.”

Medicamentos no Tejo

Por agora, detectaram-se 32 fármacos usados em medicina humana e veterinária nas águas do Tejo. As recolhas das amostras para este trabalho foram feitas desde a zona de Vila Franca de Xira até Alcochete e das baías do Sul até à desembocadura do estuário.

Como os medicamentos não são todos metabolizados tanto por nós como pelos animais, uma parte acaba por ser deitada fora. “Acabam por ir parar às estações de tratamento de águas residuais, que não conseguem remover tudo, até porque não foram desenhadas para isso. Naturalmente, a descarga acaba por ser feita no maior receptor que, neste caso, é o estuário”, explica Vanessa Fonseca.

Ao todo, procuraram-se 66 fármacos em Setembro de 2016. “Mesmo a nível mundial, é dos trabalhos mais extensos em zonas costeiras”, indica a cientista. A equipa de Vanessa Fonseca – que publicará este trabalho na revista científica Marine Pollution Bulletin em Outubro – verificou que o sulfatiazol (antibiótico) e o bisoprolol (betabloqueador) foram detectados em todos os locais onde se recolheram amostras.

Quanto aos valores das concentrações dos fármacos, estiveram entre os cerca de três e os 304 nanogramas por litro de água. “São valores baixos comparados com os de outros estuários como na China e alguns no Reino Unido, que chegam a ter valores perto das 700 e dos mil nanogramas. Mas, nos fármacos, é o suficiente para haver efeitos ecotoxicológicos”, indica Vanessa Fonseca. As maiores concentrações pertencem ao antidepressivo sertralina (304 nanogramas por litro de água), aos anti-hipertensivos irbesartan (161,9) e losartan (64,7) e ao anti-inflamatório diclofenaco (51,8). O ibuprofeno também foi detectado mas com valores mais baixos.

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Amostragem para o trabalho sobre fármacos no estuário do Tejo DR

No artigo científico, surgem alguns avisos. Destaca-se que, em algumas áreas do Tejo, há níveis de contaminação acima dos dez nanogramas por litro de água em certos fármacos. Ora, de acordo com as orientações da Agência Europeia do Medicamento, para licenciar novos compostos é exigida uma avaliação dos riscos ecotoxicológicos dos organismos com esses valores. E alerta-se que a influência das marés e das ETAR na descarga de fármacos deve ser estudada para que se conheça a origem do problema.

Por exemplo, num estudo desenvolvido pela Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra (em que o alvo não foram fármacos) concluiu-se que os métodos usados nas ETAR não são eficazes na remoção de vírus resistentes. Nesse mesmo estudo, recolheram-se amostras de 15 ETAR em Portugal e detectou-se a presença de quantidades elevadas de material genético de vírus como o poliomavírus JC e o norovírus.

Vanessa Fonseca refere ainda que nenhuma ETAR foi desenhada para capturar fármacos. Mesmo assim, alguns compostos (como os analgésicos) têm taxas de remoção de cerca de 90% lá. “Mas a libertação é contínua e diária. Mesmo com essas taxas de eficiência, conseguimos detectar os fármacos no ambiente”, diz. “Agora, há novos compostos para os quais ainda não se tem a informação de como se degradam e comportam no ambiente. É natural que, passando para as ETAR, não consigam ser retidos por elas.”

Como tal, a cientista refere que estão a ser desenvolvidos novos mecanismos para capturar os fármacos, como nanossensores com membranas. A estes sensores junta-se agora o material poroso desenvolvido no INL. Ou seja, um conjunto de novas armadilhas para capturar os esquivos fármacos das nossas águas e, assim, minimizar o provável impacto na saúde e ambiente.