Desarrollo de estrategias analíticas para la determinación de fármacos antirretrovirales presentes como contaminantes emergentes en muestras ambientales y la evaluación toxicológica en muestras biológicas

Abstract

Los antirretrovirales son fármacos empleados en el tratamiento del virus de la inmunodeficiencia humana, que constituyen una clase de contaminantes emergentes debido a su presencia y potenciales efectos negativos en el ambiente. Inicialmente, se realizó la caracterización fisicoquímica de las drogas antirretrovirales lamivudina, estavudina, zidovudina, abacavir, efavirenz y nevirapina. Posteriormente, se desarrolló un método de cuantificación simultánea de estas drogas en muestras ambientales de agua por FIA-DAD y empleando el algoritmo quimiométrico MCR-ALS, lográndose la cuantificación exacta de cada uno de los analitos, inclusive en presencia de interferencias desconocidas inherentes a estas matrices ambientales. Adicionalmente, se procedió al desarrollo de una metodología de cuantificación basada en espectroscopia de fluorescencia molecular y degradación del abacavir inducida por irradiación UV, a partir de la generación de datos de segundo y tercer orden y análisis de los datos por MCR-ALS y PARAFAC. Los resultados obtenidos mostraron habilidades predictivas semejantes para ambos algoritmos empleando ambos tipos de datos, y mejoras en las cifras de mérito analíticas para los datos de tercer orden con respecto a los de segundo orden. Posteriormente, se evaluó la posible bioacumulación y efectos toxicológicos de estos antirretrovirales en organismos acuáticos, a partir de un estudio de toxicidad aguda en renacuajos Rhinella arenarum expuestos a diferentes niveles de concentración (subletales y ambientales). Los resultados obtenidos mostraron bioacumulación potencial de estos contaminantes emergentes, siendo el efavirenz y la nevirapina los analitos mayormente absorbidos por los renacuajos y observándose efectos toxicológicos asociados a partir de incrementos de la actividad de la enzima GST.

Antiretrovirals are pharmaceuticals used in the treatment of human immunodeficiency virus, which constitute a class of emerging pollutants due to their occurrence and potential negative effects on the environment. Initially, a physicochemical characterization of the antiretroviral drugs lamivudine, stavudine, zidovudine, abacavir, efavirenz, and nevirapine was performed. Subsequently, a simultaneous quantitation method of these drugs was developed in water environmental samples using FIA-DAD and the chemometric algorithm MCR-ALS, achieving the accurate quantitation of each analyte, even in the presence of unknown interferences inherent to the environmental matrices. Additionally, the development of a quantitation methodology based on molecular fluorescence spectroscopy and abacavir degradation induced by UV irradiation was performed, from the generation of second and third-order data and subsequent data analysis by MCR-ALS and PARAFAC. The results obtained in this study showed similar predictive ability between both algorithms using both types of data, and improvements in the analytical figures of merit for third-order data with respect to second-order data. With the goal of evaluating the possible bioaccumulation and toxicological effects of these antiretrovirals in aquatic organisms, an acute toxicity study was carried out in Rhinella arenarum tadpoles to determine the possible bioaccumulation of these antiretrovirals in organisms exposed to different concentration levels (sublethal and environmental). The results obtained showed potential bioaccumulation of these emerging pollutants, being efavirenz and nevirapine the analytes mostly absorbed by tadpoles, and associated toxicological effects were observed from increases in the activity of the GST enzyme.