Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Ứng dụng HPLC để đánh giá hiệu quả xử lý Amoxicillin và Norfloxacin bằng vật liệu TiO2/SBA-15 trong nước thải bệnh viện

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:123

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là đưa ra quy trình phân tích Norfloxacin và Amoxicillin bằng HPLC; trên cơ sở kết quả phân tích thu được, đánh giá hiệu quả xử lý Norfloxacin và Amoxicillin bằng vật liệu TiO2/SBA-15. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Ứng dụng HPLC để đánh giá hiệu quả xử lý Amoxicillin và Norfloxacin bằng vật liệu TiO2/SBA-15 trong nước thải bệnh viện

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Sao Mai ỨNG DỤNG HPLC ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ AMOXICILLIN VÀ NORFLOXACIN BẰNG VẬT LIỆU TiO2/SBA-15 TRONG NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào và hoàn toàn không có sự sao chép hoặc sử dụng kết quả của đề tài nghiên cứu nào tương tự. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố. Tôi xin chịu trách nhiệm với công trình nghiên cứu này. Hà Nội, tháng 06 năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Sao Mai
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc đối với TS. Nguyễn Thành Đồng và TS. Nguyễn Thị Thu Trang đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi để có cơ hội được tiếp cận với nghiên cứu khoa học và nhiệt tình định hướng cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, đặc biệt là các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy các chuyên đề của toàn khóa học đã tạo điều kiện, đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ khoa học và công nghệ (Nhiệm vụ khoa học và công nghệ theo nghị định thư, mã số NĐT.59.GER/19) đã hỗ trợ kinh phí cho tôi trong việc thực hiện luận văn. Có được công trình nghiên cứu này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể những người bạn, những người anh và chị là đồng nghiệp phòng Giải pháp công nghệ cải thiện môi trường – Viện công nghệ môi trường đã hết lòng giúp đỡ, đóng góp và chỉ bảo tôi những kiến thức chuyên môn vô cùng quý báu. Bên cạnh đó, công lao không thể thiếu khi kể đến góp phần không nhỏ trong quá trình tôi thực hiện luận văn thạc sỹ đó chính là nguồn năng lượng sống từ gia đình và bạn bè tôi. Tôi muốn nói lời cảm ơn tới gia đình vì đã chăm sóc, động viên tôi cả về thể chất lẫn tinh thần, luôn mang cho tôi những động lực cố gắng.
i MỤC LỤC MỤC LỤC ......................................................................................................... i DANH MỤC BẢNG ....................................................................................... iv DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... vii MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 4 1.1.TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH ......................................................... 4 1.1.1. Khái niệm về kháng sinh ................................................................. 4 1.1.2. Tình hình sử dụng kháng sinh ở Việt Nam ..................................... 5 1.1.3. Tổng quan về kháng sinh Norfloxacin ............................................ 7 1.1.4. Tổng quan về kháng sinh Amoxicillin .......................................... 10 1.2.TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ................................... 13 1.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NORFLOXACIN VÀ AMOXICILLIN .......................................................................................... 16 1.3.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ........................ 16 1.3.2. Phương pháp điện hóa ................................................................... 17 1.3.3. Phương pháp điện di mao quản ..................................................... 18 1.4.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG CAO... ......................................................................................................... 21 1.4.1. Cơ sở lý thuyết và khái niệm ........................................................ 21 1.4.2. Nguyên tắc của quá trình sắc ký ................................................... 22 1.4.3. Cấu tạo của hệ thống HPLC .......................................................... 22 1.4.4. Các đại lượng đặc trưng của HPLC .............................................. 25 1.5.TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TiO2/SBA-15 ...................................... 30
ii 1.5.1. Giới thiệu chung về vật liệu TiO2/SBA-15 ................................... 30 1.5.2. Ứng dụng của TiO2/SBA-15 trong xử lý môi trường ................... 32 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................................................................... 33 2.1.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.................................................................. 33 2.2.ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................... 33 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 33 2.2.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................... 33 2.3.THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT .............................................. 33 2.3.1. Thiết bị .......................................................................................... 33 2.3.2. Dụng cụ ......................................................................................... 35 2.3.3. Hóa chất, chất chuẩn ..................................................................... 36 2.4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................... 38 2.4.1. Chuẩn bị mẫu ................................................................................ 38 2.4.2. Khảo sát bước sóng phát hiện chất ............................................... 38 2.4.3. Qui trình vận hành hệ thống HPLC .............................................. 38 2.4.1. Khảo sát điều kiện tối ưu hóa hệ thống sắc ký ............................. 39 2.4.2. Thẩm định phương pháp ............................................................... 41 2.4.3. Khảo sát quy trình xử lý Norfloxacin và Amoxicillin bằng vật liệu TiO2/SBA-15 ........................................................................................... 46 2.4.4. Ứng dụng vật liệu TiO2/SBA-15 để xử xý kháng sinh Norfloxacin và Amoxicillin trong nước thải bệnh viện .............................................. 47 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 50 3.1.KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH SẮC KÝ ...................... 50 3.1.1. Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại của các chất nghiên cứu ...... 50
iii 3.1.2. Pha tĩnh và thể tích vòng mẫu ....................................................... 51 3.1.3. Khảo sát thành phần pha động ...................................................... 51 3.1.4. Khảo sát tỷ lệ pha động ................................................................. 55 3.1.5. Khảo sát tốc độ dòng ..................................................................... 57 3.2. THẨM ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ................................... 59 3.2.1. Độ đặc hiệu ( Tính chọn lọc ) ....................................................... 59 3.2.2. Tính thích hợp của hệ thống.......................................................... 60 3.2.3. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng..................... 61 3.2.4. Khoảng tuyến tính ......................................................................... 62 3.2.5. Độ chụm ........................................................................................ 65 3.2.6. Độ đúng ......................................................................................... 70 3.3. KHẢO SÁT QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÁNG SINH NORFLOXACIN VÀ AMOXICILLIN BẰNG VẬT LIỆU TIO2/SBA-15................................ ................................................................................................................. 72 3.3.1. Khảo sát hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15 ................................... 72 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất tham gia phản ứng .................. 75 3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng .................................. 76 3.3.4. Độ ổn định của chất xúc tác .......................................................... 78 3.4. ỨNG DỤNG VẬT LIỆU VẬT LIỆU TiO2/SBA-15 ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN CHỨA KHÁNG SINH NORFLOXACIN VÀ AMOXICILLIN .......................................................................................... 79 3.4.1. Quy trình hệ thí nghiệm ................................................................ 79 3.4.2. Xác nhận giá trị sử dụng ............................................................... 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 86
iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng phân loại kháng sinh theo cấu trúc hóa học [2] ....................... 4 Bảng 1.2 Đặc tính chung của nước thải bệnh viện ......................................... 14 Bảng 2.1 Sự khác nhau giữa độ lặp lại, độ chụm trung gian và độ tái lặp ..... 44 Bảng 3.1 Kết quả khảo sát 6 hệ pha động ....................................................... 55 Bảng 3.2 Các tỷ lệ khảo sát pha động ............................................................. 56 Bảng 3.3 Tính thích hợp của hệ thống đối với Norfloxacin và Amoxicillin .. 60 Bảng 3.4 Cách pha loãng dung dịch mẫu chuẩn hỗn hợp NOR và AMOX trước khi tiêm vào hệ thống HPLC ................................................................. 62 Bảng 3.5 Chiều cao peak tương ứng với nồng độ của Norfloxacin và Amoxicillin trong dãy chuẩn ........................................................................... 63 Bảng 3.6 Phương trình hồi quy của Norfloxacin và Amoxicillin ................... 65 Bảng 3.7 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với các mẫu lặp Norfloxacin ................................................................................. 66 Bảng 3.8 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với các mẫu lặp Amoxicillin ................................................................................. 67 Bảng 3.9 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với các mẫu tái lặp Norfloxacin ............................................................................ 68 Bảng 3.10 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với các mẫu tái lặp Amoxicillin ............................................................................ 69 Bảng 3.11 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp với Norfloxacin ....... 71 Bảng 3.12 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp với Amoxicillin ....... 71 Bảng 3.13 Kết quả phân tích độ lặp lại đối với mẫu nước thải bệnh viện chứa kháng sinh Norfloxacin và Amoxicillin trước và sau khi xử lý bằng vật liệu TiO2/SBA-15 ................................................................................................... 82
v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Công thức cấu tạo của Norfloxacin.................................................... 8 Hình 1.2 Công thức cấu tạo của Amoxicillin.................................................. 11 Hình 1.3 Hệ thống cấu tạo HPLC ................................................................... 22 Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống HPLC và sắc đồ tách............................................... 26 Hình 1.5 Giản đồ vè sự tách của hai pic sắc ký A và B .................................. 29 Hình 1.6 Sự cân đối của pic HPLC ................................................................. 30 Hình 3.1 Phổ hấp thụ cực đại của Norfloxacin và Amoxicillin ...................... 50 Hình 3.2 Sắc ký đồ hệ PD1 ............................................................................. 52 Hình 3.3 Sắc ký đồ hệ PD2 ............................................................................. 52 Hình 3.4 Sắc ký đồ hệ PD3 ............................................................................. 53 Hình 3.5 Săc ký đồ hệ PD4 ............................................................................. 53 Hình 3.6 Sắc ký đồ hệ PD5 ............................................................................. 54 Hình 3.7 Sắc ký đồ hệ PD6 ............................................................................. 54 Hình 3.8 Kết quả khảo sát các tỷ lệ pha động ................................................. 56 Hình 3.9 Sắc ký đồ thể hiện tín hiệu chất AMOX và NOR với tốc độ dòng thay đổi ............................................................................................................ 58 Hình 3.10 Sắc ký đồ nền mẫu trắng (không chứa chất phân tích) .................. 59 Hình 3.11 Sắc ký đồ mẫu trắng (chứa chất phân tích) .................................... 59 Hình 3.12 Sắc ký đồ giới hạn phát hiện của Amoxicillin và Norfloxacin ...... 61 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc chiều cao peak vào nồng độ của Norfloxacin...................................................................................................... 64 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc chiều cao peak vào nồng độ của Amoxicillin...................................................................................................... 64 Hình 3.15 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15 đến hiệu quả xử lý Amoxicillin ................................................................................................. 73
vi Hình 3.16 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15 đến hiệu quả xử lý Norfloxacin ................................................................................................. 74 Hình 3.17 Ảnh hưởng của hàm lượng Norfloxacin đến hiệu quả xử lý của vật liệu xúc tác TiO2/SBA-15 ............................................................................... 75 Hình 3.18 Ảnh hưởng của hàm lượng Amoxicillin đến hiệu quả xử lý của vật liệu xúc tác TiO2/SBA-15 ............................................................................... 76 Hình 3.19 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu quả xử lý Norfloxacin ......................................................................................................................... 77 Hình 3.20 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu quả xử lý Amoxicillin ......................................................................................................................... 77 Hình 3.21 Độ ổn định của chất xúc tác TiO2/SBA-15 trong hiệu quả xử lý Norfloxacin và Amoxicillin ............................................................................ 78 Hình 3.22 Quy trình xử lý kháng sinh NOR và AMOX trên nền mẫu thực bằng vật liệu TiO2/SBA-15 ............................................................................. 80 Hình 3.23 Sắc ký đồ mẫu nước thải thêm chuẩn NOR và AMOX (10 mg/L) trước khi xử lý bằng vật liệu TiO2/SBA-15 .................................................... 81 Hình 3.24 Sắc ký đồ mẫu nước thải thêm chuẩn NOR và AMOX sau khi xử lý bằng vật liệu TiO2/SBA-15 ............................................................................. 81
vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ Tên tiếng Anh hoặc viết tắt Tên tiếng Việt tên khoa học AAO Kỵ khí – Thiếu khí – Hiếu khí Anerobic – Anoxic – Oxic ACN Acetonitril Acetonitrile Hiệp hội các nhà hóa phân tích Association of Official AOAC chính thống Analytical Chemists AMOX Amoxicillin Amoxicillin BOD Lượng oxy hòa tan Biochemical Oxygen Demand C Nồng độ Concentration CIP Ciprofloxacin Ciprofloxacin COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical Oxygen Demand CV Hệ số biến thiên Coefficient of Variation Liều trung bình duy trì hằng DDD ngày với chỉ định chính của một Defined Daily Dose thuốc HCl Axit Clohydric Hydrochloric Acid Hpeak Chiều cao peak sắc kí Height H3PO4 Axit Phosphoric Phosphoric Acid Sắc ký lỏng hiệu năng cao High Performance Liquid HPLC Chromatography
viii Chữ Tên tiếng Anh hoặc viết tắt Tên tiếng Việt tên khoa học Danh pháp hóa học theo liên minh Quốc tế về Hóa học International Union of Pure and IUPAC thuần túy và Hóa học ứng Applied Chemistry dụng KCl Kali clorua Potassium Chloride Potassium KH2PO4 Dikali photphat Dihydrogenphosphate LOD Giới hạn phát hiện Limit of Detection LOQ Limit of Quantitation Giới hạn định lượng mAU Milli-Absorbance units Đơn vị độ hấp thụ NaOH Natri hiđroxit Sodium hydroxide NOR Norfloxacin Norfloxacin Dược phẩm và các sản phẩm Pharmaceuticals and personal PPCPs chăm sóc cá nhân care products ppm Phần triệu Part per million Rs Độ phân giải Resolution R% Độ thu hồi Recovery RSD Độ lệch chuẩn tương đối Relative standard deviation SD Độ lệch chuẩn Standard Deviation T Thời gian Time
ix Chữ Tên tiếng Anh hoặc viết tắt Tên tiếng Việt tên khoa học Tf Hệ số kéo đuôi Tailing Factor TSS Tổng chất rắn lơ lửng Turbidity & Suspendid Solids UV Tia cực tím hay tia tử ngoại Ultraviolet UV-Vis Phổ tử ngoại và khả kiến Ultraviolet-Visible V Thể tích Volume Xtb Gía trị trung bình The average value
1 MỞ ĐẦU Trong các loại dược phẩm, kháng sinh là loại thuốc phổ biến không những được sử dụng rộng rãi trong các ngành trồng trọt, chăn nuôi gia súc, gia cầm và thủy sản mà còn để điều trị các loại bệnh nhiễm khuẩn ở con người như nhiễm khuẩn đường tiêu hóa, nhiễm khuẩn đường hô hấp và các bệnh lây truyền qua đường tình dục. Đó là những loại bệnh phổ biến ở con người, là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến tỉ lệ mắc và tử vong cao ở các nước đang phát triển. Việc kiểm soát những loại bệnh này đã và đang chịu sự tác động bất lợi của sự phát triển và lan truyền tình trạng kháng sinh của vi khuẩn dẫn đến việc sử dụng các loại thuốc kháng sinh ngày càng gia tăng, đặc biệt là tại các cơ sở bệnh viện. Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm, lo ngại sâu sắc đối với các nhà quản lý môi trường và xã hội vì chúng có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và nguy hiểm đến đời sống của con người. Hầu hết các loại kháng sinh được sử dụng ở người và thải ra môi trường bằng nhiều hình thức khác nhau như bài tiết, tồn đọng hàm lượng kháng sinh trong các dụng cụ, bông, băng y tế… điều này đã góp phần không nhỏ vào sự tồn dư trong nước thải. Các thuốc điều trị bệnh sau khi có tác dụng trong cơ thể sẽ bài tiết ra khỏi cơ thể qua phân hoặc nước tiểu dưới dạng hỗn hợp của những chất chưa bị chuyển hóa. Trong môi trường tự nhiên, chúng có thể bị phân hủy sinh học, bị khoáng hóa, hấp phụ vào bùn hoặc vẫn tồn tại trong nước thải và cuối cùng đi vào nguồn nước tiếp nhận. Mặt khác, trên thị trường có một số loại thuốc kháng sinh khá bền, khó phân hủy nên sự tồn dư, có mặt lâu dài của nó trong môi trường nước sẽ ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật và những vấn đề khác. Vì vậy, việc kiểm soát tồn dư kháng sinh trong nước thải tại các cơ sở bệnh viện là hoàn toàn thiết yếu đối với Việt Nam nói riêng và toàn cầu nói chung. Norfloxacin và Amoxicillin là hai loại kháng sinh được sử dụng phổ biến tại Việt Nam. Norfloxacin thuộc nhóm kháng sinh Fluoroquinolone, có tác dụng chủ yếu điều trị các bệnh nhiễm trùng đường tiết niệu và viêm tuyến tiền liệt. Ở dạng dung dịch tra mắt, Norfloxacin được dùng trong điều trị viêm
2 kết mạc, viêm mi mắt, viêm sụn mi nhiễm khuẩn… Nghiên cứu của Dương Hồng Anh và cộng sự đã phát hiện kháng sinh Ciprofloxacin (CIP) và Norfloxacin (NOR) trong nước thải tại 6 bệnh viện lớn của Hà Nội với nồng độ từ 900 – 17,000 ng/L, đây cũng là loại kháng sinh được sử dụng nhiều ở các đầm nuôi tôm. Amoxicilin thuộc nhóm Beta lactam, là kháng sinh hữu ích trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn đường hô hấp, nhiễm trùng da, nhiễm trùng đường tiết niệu và một số loại bệnh khác. Amoxicilin được phát hiện vào năm 1958, được sử dụng vào năm 1972 và nằm trong danh sách các loại thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới, hay nhóm các loại thuốc hiệu quả và an toàn nhất cần thiết trong một hệ thống y tế. Đây là một trong những loại kháng sinh được kê toa phổ biến ở trẻ em. Do tốc độ trao đổi chất thấp và khả năng phân hủy sinh học kém nên nó thường được phát hiện không chỉ trong nước thải mà còn trong nước mặt và các môi trường khác, có thể dẫn đến tình trạng kháng kháng sinh. Từ đó, mầm bệnh ngày càng kháng thuốc, gây ra mối đe dọa lớn đối với các sinh vật và sức khỏe của con người thông qua nước uống hoặc chuỗi thức ăn. Các hệ thống phân hủy kháng sinh bằng quang xúc tác dưới tia cực tím, sắt hóa trị không có kích thước nano với H2O2, xử lý bằng Fenton điện hóa, lưu huỳnh hoạt hóa nhiệt và chiếu xạ tia gamma đã được triển khai để loại bỏ Norfloxacin và Amoxicilin. Tuy nhiên, những phương pháp này còn tồn tại những nhược điểm như tiêu thụ năng lượng cao, hiệu quả xử lý thấp và không thân thiện với môi trường. Bên cạnh đó, các phương pháp để phân tích đồng thời Amoxicillin và Norfloxacin còn rất ít. Trong thập kỷ qua, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu được thực hiện để loại bỏ Norfloxacin và Amoxicillin trong nước thải. Tại Việt Nam, một số nghiên cứu loại bỏ Amoxicillin và Norfloxacin bằng các vật liệu oxy hóa tiên tiến đã được thực hiện trong nước thải, tuy nhiên các nghiên cứu đa số đều thực hiện ở các nhóm kháng sinh cùng họ hoặc các loại kháng sinh riêng biệt. Vì vậy, việc phát triển các vật liệu xúc tác để nghiên cứu loại bỏ kháng sinh đa dạng nhóm và ứng dụng các phương pháp phân tích hiện đại nhằm phát hiện lượng tồn dư còn lại trong nước thải là điều thực sự cần thiết, đóng góp không nhỏ trong việc định hướng phát triển và bảo vệ môi trường một cách bền vững.
3 Xuất phát từ những lý do trên và dựa vào tình hình thực tế thông qua cơ sở các nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước được công bố, tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: ‘‘Ứng dụng HPLC để đánh giá hiệu quả xử lý Amoxicilin và Norfloxacin bằng vật liệu TiO2/SBA-15 trong nước thải bệnh viện’’ với mục tiêu: - Đưa ra quy trình phân tích Norfloxacin và Amoxicillin bằng HPLC; - Trên cơ sở kết quả phân tích thu được, đánh giá hiệu quả xử lý Norfloxacin và Amoxicillin bằng vật liệu TiO2/SBA-15. Bố cục luận văn bao gồm: - Mở đấu (3 trang) - Chương 1: Tổng quan tài liệu (29 trang) - Chương 2: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu (17 trang) - Chương 3: Kết quả và thảo luận (34 trang) - Kết luận và kiến nghị (2 trang) - Tài liệu tham khảo (3 trang)
4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH 1.1.1. Khái niệm về kháng sinh Từ khi phát hiện ra kháng sinh Penicilline đến nay, hàng trăm loại kháng sinh và các thuốc tương tự đã được phát minh và đưa vào sử dụng. Sự ra đời của kháng sinh đã đánh dấu kỷ nguyên phát triển mới của y học về điều trị các bệnh nhiễm khuẩn [1]. Kháng sinh (Antibiotics) là những chất kháng khuẩn (Antibacterial substances) được tạo ra bởi các chủng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, Actinomycetes), có tác dụng ức chế sự phát triển của các vi sinh vật khác [2]. Hiện nay từ “kháng sinh” được mở rộng đến cả những chất kháng khuẩn có nguồn gốc tổng hợp như các Sulfonamide và Quinolone. Có rất nhiều loại kháng sinh và nhiều cách phân loại kháng sinh khác nhau. Tuy nhiên các kháng sinh thường được phân loại theo cấu trúc hóa học, từ đó chúng có chung một cơ chế tác dụng và phổ kháng khuẩn tương tự nhau. Mặt khác, trong cùng một nhóm kháng sinh, tính chất dược động học và sự dung nạp cũng như phổ kháng khuẩn thường khác nhau, vì vậy cũng cần phân biệt các kháng sinh trong cùng một nhóm. Bảng 1.1 thể hiện cách phân loại kháng sinh phổ biến nhất: Bảng 1.1 Bảng phân loại kháng sinh theo cấu trúc hóa học [2] STT Tên nhóm Phân nhóm 1 Beta-lactam Các Penicillin Các Cephalosporin Các Beta-lactam khác Carbapenem Monobactam Các chất ức chế Beta-lactamase 2 Aminoglycosid
5 STT Tên nhóm Phân nhóm 3 Macrolid 4 Lincosamid 5 Phenicol Thế hệ 1 6 Tetracylin Thế hệ 2 7 Peptid Glycopeptid Polypetid Lipopeptid 8 Quinolon Thế hệ 1 Các Fluoroquinolon: Thế hệ 2, 3, 4 9 Các nhóm kháng sinh khác Sulfonamid Oxazolidinon 5-nitroimidazol 1.1.2. Tình hình sử dụng kháng sinh ở Việt Nam Thuốc kháng sinh có lẽ là những họ thuốc thành công nhất của dược phẩm. Cho đến nay, thuốc kháng sinh đã được nghiên cứu phát triển vô cùng mạnh mẽ để phục vụ cải thiện sức khỏe con người. Bên cạnh ứng dụng trong việc chữa trị và phòng bệnh cho con người, thuốc kháng sinh cũng đã được sử dụng để ngăn ngừa và điều trị cho động vật, thực vật cũng như đối với việc thúc đẩy tăng trưởng trong chăn nuôi gia súc. Tất cả các hoạt động trên sẽ phát thải số lượng lớn dư lượng chất kháng sinh vào hệ sinh thái. Cũng giống như kim loại nặng, thuốc kháng sinh là những hợp chất tự nhiên có trong các hệ sinh thái khác nhau. Tuy nhiên, con người khi sử dụng thuốc kháng sinh đã làm tăng khả dụng sinh học của chúng, dẫn đến những thay đổi lớn trong hệ sinh thái, làm hệ sinh thái bị ô nhiễm. Khác với các kim loại nặng, hậu quả của ô nhiễm kháng sinh đối với hệ sinh thái còn chưa được chú ý tới [3].
6 Theo kết quả khảo sát về việc bán thuốc kháng sinh ở các hiệu thuốc vùng nông thôn và thành thị các tỉnh phía Bắc cho thấy nhận thức về kháng sinh và kháng kháng sinh của người bán thuốc và người dân còn thấp đặc biệt là ở vùng nông thôn. Trong tổng số 2953 nhà thuốc được điều tra: Có 499/2083 hiệu thuốc ở thành thị (chiếm tỷ lệ 24%) và 257/870 hiệu thuốc ở nông thôn (chiếm tỷ lệ 29,5%) có bán đơn thuốc kê kháng sinh. Kháng sinh đóng góp 13,4% (ở thành thị) và 18,7% (ở nông thôn) trong tổng doanh thu của hiệu thuốc. Phần lớn kháng sinh được bán mà không có đơn chiếm 88% ở thành thị và 91% ở nông thôn. Mua kháng sinh để điều trị ho chiếm 31,6% ở thành thị và sốt chiếm 21,7% ở nông thôn. Ba loại kháng sinh được bán nhiều nhất là Ampicillin/Amoxicillin (29.1%), Cephalexin (12.2%) và Azithromycin (7.3%). Người dân thường yêu cầu được bán kháng sinh mà không có đơn là 49,7% (thành thị) và 28,2% (nông thôn) [1]. Số liệu thống kê trong báo cáo sử dụng kháng sinh và kháng kháng sinh tại 15 bệnh viện ở Việt Nam của Bộ Y tế (Bao gồm các bệnh viện đa khoa tuyến tỉnh và tuyến trung ương tại các tỉnh như: Hà Nội, Quảng Ninh, Bình Định, Đà Nẵng, Huế, Đồng Tháp, T.p Hồ Chí Minh) cho thấy mức độ tiêu thụ kháng sinh trung bình là 274,7 DDD/100 ngày/giường. Tỷ lệ này cao hơn đáng kể so với báo cáo của Hà Lan cùng kỳ là 58,1 DDD/100 ngày/giường và báo cáo từ 139 bệnh viện của 30 nước châu Âu năm 2001 là 49,6 DDD/100 ngày/giường. Đối với bệnh viện nhi khoa, mức độ sử dụng kháng sinh trung bình là 65 DDD trên 100 ngày/giường. Kháng sinh nhóm Cephalosporin thế hệ 2 và 3 được sử dụng phổ biến nhất ở tất cả các bệnh viện, sau đó là các kháng sinh thuộc nhóm Penicillin phổ rộng, Fluoroquinolone và macrolides. Tương ứng với mức độ sử dụng kháng sinh tương đối cao so với các nước khác trên thế giới, tình trạng kháng kháng sinh ở Việt Nam đã cho thấy mức độ đáng báo động tại tất cả các bệnh viện. Trong số các nước thuộc mạng lưới giám sát các căn nguyên kháng thuốc Châu Á (ANSORP), Việt Nam có mức độ kháng Penicillin cao nhất (71,4%) và kháng Erythromycin (92,1%) [4]. Theo TS.BS Phạm Hùng Vân [5] cho biết, đã có 235 chủng vi khuẩn Staphylococus aureus từ 7 phòng thí nghiệm vi sinh của 7 bệnh viện tại Đà
7 Nẵng, Cần Thơ và Tp Hồ Chí Minh được gửi về trung tâm nghiên cứu. Kết quả ghi nhận được 47% Staphylococus aureus kháng Methicillin; 42% với Gentamicin, 63% với Erythromycin, 68% với Azithromycin, 39% với Ciprofloxacin, 38% với Cefuroxime, 30% với Amoxicillin và chỉ 8% với Rifampicine. Qua thống kê tại khoa Dị ứng - Miễn dịch lâm sàng Bệnh viện Bạch Mai cho thấy, hơn 70% bệnh nhân dị ứng do dùng kháng sinh, trong đó có không ít trẻ em. Sốc phản vệ do dùng kháng sinh là tai biến nghiêm trọng nhất, dễ gây tử vong. Nhiều trường hợp dị ứng thuốc gây giảm hồng cầu, bạch cầu, thiếu máu huyết tán, xuất huyết giảm tiểu cầu, tổn thương tế bào gan. Phó giám đốc Bệnh viện Nhi Trung ương – Nguyễn Văn Lộc thừa nhận, tiền mua kháng sinh đang chiếm tới 60% tổng kinh phí mua thuốc của bệnh viện. Nhiều loại kháng sinh gần như đã bị kháng hoàn toàn. Đối với vi khuẩn E.coli (gây bệnh tiêu chảy, viêm phổi, nhiễm trùng huyết), tỉ lệ kháng thuốc ở Ampicillin là 88%, Amoxicillin là 38,9%. Đối với vi khuẩn Klebsiella (gây bệnh nhiễm trùng huyết và viêm phổi), tỉ lệ kháng thuốc của Ampicilline gần 97% và Amoxicilline là 42% [6]. Có thể thấy rằng, thuốc kháng sinh đang ngày càng được lạm dụng một cách không hợp lí và hệ quả của việc này đã gây ra tình trạng kháng kháng sinh và thải ra một lượng không nhỏ hàm lượng kháng sinh dư thừa ra môi trường mà chưa qua xử lý. 1.1.3. Tổng quan về kháng sinh Norfloxacin 1.1.3.1. Đặc điểm và tính chất của Norfloxacin Norfloxacin là kháng sinh thuộc loại 1- thế hệ thứ 2 của nhóm Quinolone, một loại biệt dược Fluoroquinolone tổng hợp có tác dụng diệt khuẩn với cả vi khuẩn ưa khí Gram dương và Gram âm [2]. Norfloxacin có dạng bột kết tinh màu trắng hoặc màu vàng nhạt, nhạy cảm với ánh sang, rất khó tan trong nước, khó tan trong aceton và ethanol 96% [7].