Nowa zielona metoda UPLC z oceną cyklu życia do oznaczania leków favipirawiru i molnupirawiru oraz próbek wód środowiskowych

Dlaczego leki, które zażywamy, trafiają do naszej wody

Leki przeciwwirusowe, takie jak favipirawir i molnupirawir, pomagały lekarzom w walce z COVID-19, ale po spełnieniu swojej roli w organizmie nie znikają po prostu bez śladu. Mogą przechodzić przez organizmy ludzi i zakłady przemysłowe do rzek, wody z kranu i ścieków. W tym badaniu opisano, jak naukowcy opracowali szybki, czuły i bardziej przyjazny środowisku sposób śledzenia tych dwóch leków w produktach farmaceutycznych i w rzeczywistych próbkach wody, jednocześnie dokładnie oceniając ślad środowiskowy samej metody.

Leki, które utrzymują się poza leczeniem

Favipirawir i molnupirawir działają przez zakłócanie sposobu, w jaki wirusy kopiują swój materiał genetyczny, i są często stosowane razem w leczeniu COVID-19 oraz innych chorób wirusowych. Ponieważ nie są całkowicie rozkładane w organizmie, śladowe ilości tych leków mogą przedostawać się z toalet i odpływów zakładów do szerszego systemu wodnego. Nawet na niskich poziomach takie pozostałości mogą szkodzić życiu wodnemu, ponownie trafiać do wody pitnej lub sprzyjać ewolucji oporności wirusów. Tymczasem niewiele technik analitycznych pozwala mierzyć oba leki jednocześnie w złożonych próbkach wodnych, a jeszcze mniej jest zaprojektowanych z myślą o środowisku.

Szybszy test z mniejszym śladem

Naukowcy opracowali procedurę laboratoryjną łączącą ekstrakcję do fazy stałej — metodę wyciągania docelowych cząsteczek z zanieczyszczonej wody — z ultra-wydajną chromatografią cieczową (UPLC), techniką szybkiego rozdziału. Dopracowali proces tak, aby oba leki dawały ostre, rozdzielone sygnały w czasie krótszym niż pięć minut, przy użyciu niewielkich ilości rozpuszczalników i energii. Mieszaniny zawierające głównie bufor fosforanowy z umiarkowanymi dodatkami metanolu zastąpiły bardziej niebezpieczne rozpuszczalniki, takie jak acetonitryl. Efektem jest kompaktowy test zdolny wykrywać favipirawir i molnupirawir w bardzo niskich stężeniach, z doskonałą dokładnością i powtarzalnością zarówno w produktach farmaceutycznych, jak i w doprowadzonych próbkach wody z kranu, rzeki i ścieków farmaceutycznych.

Uczynienie samej metody laboratoryjnej bardziej zrównoważoną

Zamiast zakładać, że metoda niskorozpuszczalnikowa jest automatycznie „zielona”, zespół poddał cały proces szczegółowej ocenie środowiskowej. Optymalizowali etap ekstrakcji, aby stosować mniejsze objętości rozpuszczalników, badali bardziej ekologiczne rozpuszczalniki, takie jak etanol i woda, oceniali możliwość ponownego użycia wkładek i fiolek oraz skracali czasy analiz, aby zmniejszyć zużycie energii. Następnie ocenili metodę za pomocą kilku narzędzi zielonej chemii, które punktują takie aspekty jak zagrożenia chemiczne, generowanie odpadów, praktyczność i innowacyjność. Te oceny przyniosły wysokie wyniki: silne oceny „zieloności”, bardzo dobrą ogólną „biel” (równowaga między wydajnością a zrównoważeniem) oraz potwierdzenie, że główne słabości wiążą się z pozostałym użyciem rozpuszczalników i wytwarzaniem odpadów.

Śledzenie metody od kołyski aż po grób

Aby wyjść poza listy kontrolne, naukowcy przeprowadzili pełną ocenę cyklu życia, śledząc wpływy środowiskowe od produkcji rozpuszczalników i materiałów eksploatacyjnych, przez zużycie energii przez instrumenty, po utylizację zużytych wkładek i odpadów chemicznych. Korzystając z ustalonych wskaźników środowiskowych, stwierdzili, że nowa metoda znacząco zmniejsza zapotrzebowanie na energię, objętość odpadów niebezpiecznych oraz wpływy związane z produkcją rozpuszczalników w porównaniu z bardziej tradycyjną konfiguracją HPLC opartą na acetonitrylu. Największymi pozostającymi źródłami wpływu były toksyczność dla ludzi i emisje sprzyjające powstawaniu smogu związane z metanolem i octanem etylu używanymi w etapie ekstrakcji, co wskazuje kierunki przyszłych ulepszeń poprzez bardziej zielone ekstrakcje i recykling rozpuszczalników.

Co to znaczy dla wód i zdrowia publicznego

Gdy zespół przebadał rzeczywiste próbki wód z kranów, z rzeki Nil oraz ze źródła ścieków farmaceutycznych, poziomy favipirawiru i molnupirawiru były poniżej granic wykrywalności, co sugeruje brak bezpośredniego zagrożenia w tych lokalizacjach. Jednak metoda okazała się wysoce wiarygodna, gdy te same wody zostały dospawane znanymi ilościami leków, co pokazuje, że nadaje się do rutynowego monitoringu w pobliżu zakładów lub punktów zrzutu, gdzie zanieczyszczenie jest bardziej prawdopodobne. Mówiąc krótko, badanie dostarcza czuły test „wczesnego ostrzegania” dla pozostałości przeciwwirusowych, jednocześnie pokazując, jak uczynić ten test bardziej przyjaznym dla środowiska. Oferuje praktyczny wzorzec dla laboratoriów i organów regulacyjnych, które chcą monitorować pojawiające się zanieczyszczenia lekami, nie zwiększając niepotrzebnie obciążenia chemicznego i energetycznego planety.

Cytowanie: Kelani, K.M., Elsherbiny, M.S., Eid, S.M. et al. Novel green UPLC method with life cycle assessment for determination of favipiravir and molnupiravir drugs and environmental water samples. Sci Rep 16, 11110 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41131-z

Słowa kluczowe: pozostałości przeciwwirusowe, monitoring wód, zielona chemia analityczna, UPLC ekstrakcja do fazy stałej, ocena cyklu życia