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Previous issue date: 2016-11-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Corantes sintéticos do tipo azo têm sido um assunto de grande preocupação ambiental devido ao potencial genotóxico e mutagênico dos produtos de biotransformação. Deste modo, nos últimos anos a consequência da ingestão destes corantes presentes na agua potável servida à população é discutida por diversos autores. Este estudo avalia a ação de microssomas de fígado de rato, enzimas redutoras produzidas pela bactéria Escherichia coli (E. coli) e nitroredutase imobilizada na biotransformação de três corantes dispersos que possuem grupos azo, Disperse Red 73 (DR 73), Disperse Red 78 (DR 78) e Disperse Red 167 (DR 167). A técnica de Espectrofotometria de absorção molecular na região do Uv- visível, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detector de arranjo de diodos (CLAE-DAD) e Cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS) foram técnicas usadas para identificar os principais produtos gerados após os processos de degradação dos corantes. Polímeros de impressão molecular magnéticos (MMIPs) foram investigados usando reações de polimerização por precipitação para pré-concentração do corante DR 73, juntamente com a degradação por fotoeletrocatálise e subsequente análise dos produtos por LC-MS/MS. Os estudos in vitro do metabolismo de biotransformação dos corantes têxteis com microssoma de fígado de rato mostraram que as reações ocorreram preferencialmente no grupo azo e nitro dos corantes, indicando a redução destes grupos pelas enzimas do citocromo P-450. Foram obtidos dois produtos de degradação para cada corante após reação com a bactéria E. coli; o corante DR 73 originou os produtos 3-((4-aminofenil)(etil)amino)propanitrila e 4-nitroanilina, os produtos 3-((4-aminofenil)(etil)amino)propanitrila e 2-cloro-4-nitroanilina foram obtidos após reação com o corante DR78 e o DR 167 originou dimetil 3,3`-((3-acetamido-4aminofenil)azanediyl)dipropanoato e 2-cloro-4-nitroanilina, indicando a clivagem do grupo azo, possivelmente, pela enzima azoredutase, produzida pela bacteria. A enzima nitroredutase, imobilizada em partículas magnéticas modificadas com tosil, mostrou que a redução dos corantes ocorreu preferencialmente no grupo nitro, enquanto que a enzima livre no meio reacional resultou em mais de um produto de biotransformação para cada corante, atuando em mais de um sítio da molécula, comprovando a eficácia da imobilização enzimática para estudos de biotransformação e formação de produtos majoritários. A mutagenicidade dos corantes foi avaliado pelo ensaio de Salmonella/microssoma realizado nas estirpes TA 98 e TA 100, com e sem S9. De acordo com este ensaio, DR 73 foi o mais mutagênico. O MMIP para o corante DR 73 apresentou excelentes valores de religação (16 mg g−1 e 6 mg g−1, para MMIP e MNIP, respectivamente) indicando que o polímero molecularmente impresso formou cavidades específicas para retenção do corante. Através dos resultados obtidos por LCMS/MS, observou-se 100% de degradação do corante em apenas 60 min de tratamento via fotoeletrocatálise para soluções mais diluidas do mesmo, comprovando a eficiência da técnica na degradação de poluentes. Sendo assim, estes resultados sugerem que o MMIP mostrou uma excelente especificidade e seletividade para o corante DR 73 e uma técnica promissora na captação de corantes mutagênicos de águas superficiais, com grande potencial de aplicação e exploração na pré-concentração antes do tratamento. Além disso, a redução destes corantes por sistemas biológicos representa uma grande preocupação ambiental devido ao aumento da genotoxicidade para os seres vivos, em especial a seres humanos, produzindo compostos nocivos, tais como aminas condenadas pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer. / Synthetic azo dyes have been a matter of great concern due to the genotoxic and mutagenic potential of the products originating from azo dye biotransformation. Thus, in recent years the result of the intake of these dyes present in drinking water supplied to a population is discussed by several authors. This work evaluates the action of rat liver microsomes, reducing enzymes produced by the Escherichia coli (E. coli) and nitroreductase immobilized on biotransformation of three disperse dyes bearing azo groups, namely Disperse Red 73 (DR 73), Disperse Red 78 (DR 78), and Disperse Red 167 (DR 167). UV-Vis spectrophotometry, high-performance liquid chromatography with diode array detector (HPLC-DAD), and liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS/MS) were techniques used to identify the main products generated after the process degradation of dyes. Magnetic molecularly imprinted polymers (MMIPs) were investigated using precipitation polymerization reactions for preconcentration of the dye DR 73, together with the photoelectrocatalysis degradation and subsequent analysis of the products by LC-MS/MS. In vitro studies of biotransformation metabolism of textile dyes with rat liver microsome showed that the reactions occur preferentially in the group of azo and nitro dyes, indicating the reduction of these groups by enzymes of the cytochrome P-450. There were obtained two degradation products for each dye after reaction with E. coli; the dye DR 73 gave the product 3 - ((4-aminophenyl) (ethyl) amino) propanitrila and 4-nitroaniline, the product 3 - ((4-aminophenyl) (ethyl) amino) propanitrila and 2-chloro-4-nitroaniline were obtained after reaction with the dye DR78 and DR 167 gave 3,3`-dimethyl-((3-acetamido-4-aminophenyl) azanediyl) dipropanoato and 2chloro-4-nitroaniline; indicating cleavage of the azo group, possibly by azoredutase enzyme produced by bacteria. The nitroreductase enzyme immobilized on modified magnetic particles Tosyl showed that the reduction of dyes occurred preferentially in the nitro group, while the free enzyme in the reaction medium resulted in more than a product of biotransformation for each dye, acting in more than one site of the molecule, proving the efficacy of enzyme immobilization for biotransformation studies and formation of major products. The mutagenicity of the dyes was evaluated by the Salmonella/microsome assay performed on strains TA 98 and TA 100, with and without S9. According to this assay, DR 73 was the most mutagenic. The MMIP to the dye DR 73 showed excellent rebinding values (16 mg g−1 and 6 mg g−1, for MMIP and MNIP, respectively) indicating that the molecularly imprinted polymer formed cavities for specific dye retention. Through the results obtained by LC-MS/MS, it was observed 100% dye degradation in 60 min treatment for more dilute solutions thereof, proving the efficiency of technique in pollutant degradation. Thus, these results suggest that MMIP showed excellent specificity and selectivity for the dye DR 73 and a promising technique in capturing mutagenic dyes of surface water, with great potential for application and operation in the pre-concentration before treatment. Moreover, the reduction of these dyes by biological systems is a major environmental concern due to increased of genotoxicity for living beings, especially humans, producing harmful compounds, such as condemned amines by the International Agency for Research on Cancer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unesp.br:11449/144994 |
| Date | 21 November 2016 |
| Creators | Franco, Jefferson Honorio [UNESP] |
| Contributors | Universidade Estadual Paulista (UNESP), Zanoni, Maria Valnice Boldrin [UNESP], Silva, Bianca Ferreira da |
| Publisher | Universidade Estadual Paulista (UNESP) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNESP, instname:Universidade Estadual Paulista, instacron:UNESP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 600, 600, 600 |
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