Die Oder, Blick Richtung Polen
Quelle: BAM
Für den Menschen sehr wichtige Pharmazeutika, wie etwas das Breitband-Antibiotikum Amoxicillin (AMX), gelangen über unsere Ausscheidungen als unerwünschte Rückstände ins Abwasser und damit in den Wasserkreislauf, was auch im Hinblick auf die mögliche Entwicklung antimikrobieller Resistenzen von Bedeutung sein könnte. Eine korrekte Bilanzierung der Rückstände ist für den langfristigen Gesundheitsschutz notwendig. Amoxicillin ist verwandt mit den Penicillinen und neigt als β-Laktam-Antibiotikum zur Hydrolyse. Die Hydrolyseprodukte sind in ihrer Entstehung und Wirkung noch nicht umfassend bewertet, insbesondere fehlte eine Langzeitstudie über ihr Auftreten und ihre Stabilität in realen Wasserproben, welche beispielsweise die analytische Erfassung beeinflusst.
In dieser Arbeit untersuchten wir die Hydrolyse von Amoxicillin bei zwei Konzentrationen in vier verschiedenen Wassertypen (Oberflächenwasser (OW), Mineralwasser (MW), Trinkwasser (TW), Reinstwasser (MQ)) unter drei verschiedenen Lagerungsbedingungen über zwei Monate. Die Konzentrationen von AMX und vier relevanten Hydrolyseprodukten wurden mit einer LC-MS/MS-Analysenmethode (Flüssigchromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie) ermittelt.
Das Auftreten, die relative Intensität und die Stabilität bestimmter Hydrolyseprodukte hingen stärker von der Art der Wasserprobe als von den Lagerungsbedingungen ab. Es ergaben sich deutliche Unterschiede in der Hydrolysegeschwindigkeit von AMX. In Reinstwasser verlief die Hydrolyse sehr langsam, in Oberflächenwasser langsam, wobei hier die Temperatur (20°C gegenüber 4°C) einen Einfluss hatte, jedoch nicht die Einwirkung von Sonnenlicht. In Mineralwasser und Trinkwasser verlief die Hydrolyse schnell bis sehr schnell. Wie Untersuchungen mittels ICP-MS (Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) ergaben, bestand der Hauptunterschied darin, dass Leitungswasser und Mineralwasser in gelöster Form die Metalle Kupfer (Cu2+) und Zink (Zn2+) enthielten, die offenbar die AMX-Hydrolyse katalysieren. Weiterhin konnten wir einen neuen Abbaupfad zu einem relativ stabilen Endprodukt der Amoxicillin-Hydrolyse vorschlagen. Die Katalyse des AMX-Abbaus durch Kupfer und Zink verweist gleichzeitig auf eine effektive Methode zum Abbau von AMX unter Umgebungsbedingungen, was im Kontext der Novellierung der EU-Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser von Bedeutung sein könnte.
Factors affecting the hydrolysis of the antibiotic amoxicillin in the aquatic environment
Alexander Ecke, Tanja Westphalen, Anika Retzmann, Rudolf Schneider
Chemosphere, Band 311, Seite 136921ff., 2023.
BAM Analytische Chemie; Referenzmaterialien
BAM Anorganische Spurenanalytik
BAM Umweltanalytik