La presencia de medicamentos en las fuentes de agua, un nuevo problema medioambiental

Los residuos de antibióticos y antiinflamatorios no esteroideos son los nuevos contaminantes de las aguas del planeta, lo que representa un gran desafío ambiental debido a sus efectos nocivos sobre la vida humana y acuática. Con el incremento de la población mundial, este tipo de analgésicos se han vuelto imprescindibles para reducir las infecciones y los síntomas de inflamación, dolor y la fiebre. Sin embargo, uno de los aspectos negativos que acarrea esta situación es el vertimiento de fármacos a las fuentes de agua limpia, pues las personas desechamos entre el 50% y el 90% de los medicamentos consumidos mediante la orina. 

Así, los suministros de agua están amenazados por el aumento de contaminantes farmacéuticos que se vierten sin tratamiento previo, residuos que terminan siendo consumidos por muchas especies marinas. Encontrar biopolímeros que sirvan como mecanismos de filtración efectivos es el objetivo de un estudio adelantado desde 2018 por los docentes Maximiliano Méndez López y Edgar Márquez Brazón, que se circunscribe a las líneas de acción desarrolladas por el Grupo de Investigaciones en Química y Biología. 

Uno de estos compuestos es el quitosano, un polímero natural derivado de la quitina, la cual es obtenida de los caparazones de crustáceos como el camarón, langosta y cangrejo. Algunas de las capacidades de este material biodegradable son que no es toxico, es antimicrobiano, biocompatible y se encuentra en auge debido a las propiedades biológicas y químicas que presenta. Pero, al usarlo por sí solo, se puede disolver en agua con pH acido, lo que no lo convierte en una opción adecuada para funcionar como membrana para limpiar el agua. Es por esto que los investigadores dedicieron mezclarlo con otro compuesto para mejorar sus propiedades mecánicas. 

Por su parte, el grafeno es una sustancia que está hecha de una capa de carbono de un solo átomo de espesor y tiene una gama de propiedades muy atractivas, como la alta resistencia, incluso superior al acero, y una gran conductividad térmica y eléctrica.

“Encontramos que las propiedades que tienen estos materiales se potencializan cuando están juntos. De manera teórica, hemos hecho algunos cálculos iniciales que demuestran que el quitosano es un excelente biopolímero que absorbe fármacos como antibióticos y antiinflamatorios no esteroideos, que se han convertido en contaminantes emergentes”, comenta el docente Maximiliano Méndez, doctor en Química. 

Estos resultados están compilados en un artículo de investigación publicado por los docentes en la revista Polymers. Titulado “Predicting the Adsorption of Amoxicillin and Ibuprofen on Chitosan and Graphene Oxide Materials: A Density Functional Theory Study”, este trabajo estudia las interacciones moleculares entre algunos productos farmacéuticos (amoxicilina, ibuprofeno y derivados de tetraciclina) con dos adsorbentes potenciales, modelos de quitosano y óxido de grafeno. 

Y sobre la pertinencia del artículo en el contexto actual, Méndez López expresa que “en medio de la pandemia se ha elevado el consumo de medicamentos, por lo tanto, gran cantidad de ellos son excretados por la orina y van directamente al mar. A pesar de ser cantidades pequeñas, son lo suficientemente dañiñas para causar un deterioro medioambiental”. 

Teóricamente se demostró que el quitosano con óxido de grafeno es una dupla excelente para adsorber fármacos como amoxicilina, ibuprofeno y derivados de tetraciclina, lo que lo convierte en un material efectivo para la biogeneración de agua. Los investigadores esperan publicar la parte experimental de su estudio más adelante. 

La finalidad de esta investigación es reducir el impacto global de los residuos de analgésicos sobre la biota, a través de métodos modernos de tratamiento de agua dulce que aumenten la efectividad de depuración de los biopolímeros. De esta forma, se contribuye no solo al mejoramiento de la calida de vida de la especie humana, sino también a la preservación de la fauna acuática. 

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Por María Fernanda Salgado.