The search result changed since you submitted your search request. Documents might be displayed in a different sort order.
  • search hit 8 of 26
Back to Result List

Environmental fate of selected anticancer drugs : photodegradation, biodegradation and toxicity of Cyclophosphamide, 5-Fluorouracil, Methotrexate and Imatinib

Umweltverhalten von ausgewählten Medikamenten gegen Krebs : Fotoabbau, Bioabbau und Giftigkeit von Cyclophosphamide, 5-Fluorouracil, Methotrexate and Imatinib

  • In the discourse on pharmaceuticals in the environment, hardly any attention has been paid to anticancer drugs. Because of their none-selective modes of action, that is, because they affect both cancerous and healthy cells, these drugs are regarded as potentially carcinogenic, genotoxic, mutagenic, and teratogenic substances. It is, however, not known how and to what extent these substances affect organisms and the environment in the long run. For this reason, this dissertation evaluated, addressing several endpoints and using organisms from different trophic levels and in silico predictions, the fate (bio- and photo degradation) and ecotoxicity of these substances. Four anticancer drugs (cyclophosphamide (CP), 5-fluorouracil (5-FU), methotrexate (MTX), and imatinib (IM) were selected. None of these anticancer compounds can be classified as ´readily biodegradable,´ a classification that indicates that biodegradation will only play a minor role in the elimination of these compounds and that they cannot be removed by the conventional processes used in sewage treatment plants and will most likely remain in the water cycle. Despite the high degrees of mineralization achieved in advanced (photo)oxidation processes, it was not possible to fully mineralize the compounds, a result that indicates that transformation products were created during these reactions. The ecotoxicity assays performed with V. fischeri indicated that 5-FU was, of all the substances tested, likely to be the most toxic (very toxic), followed by MTX (toxic) and IM (toxic/harmful), whereas CP was nontoxic. MTX presented the highest phytoxicity activity in the Lactuca sativa assay, followed by 5-FU, IM, and CP. The results of the tests performed with A. cepa showed cytotoxic (5-FU, MTX, and CP) and genotoxic effects (5-FU, CP, and IM) and mutagenic activity (5-FU, MTX, CP, and IM) of the compounds. Photo transformation products (PTPs) of CP, MTX, and 5-FU were nontoxic towards V. fischeri. However, some PTPs formed during the photodegradation of 5-FU led to positive mutagenic and genotoxic alerts in several in silico models. Not one of the compounds examined in this dissertation is likely to be fully eliminated from the water cycle by (natural) photolysis and/or advanced oxidation. Moreover, some of the treatments resulted in the formation of stable intermediates that were even less biodegradable than parent compounds. This finding shows that it is not enough to focus on primary elimination because TPs are not necessarily better biodegradable than their respective parent compounds. As indicated by the genotoxic and mutagenic positive alerts presented by different in silico models, the PTPs observed here are likely to require, despite their lower toxicity in comparison to the parent compounds, screening after treatments.
  • Innerhalb des Themas "Arzneimittel in der Umwelt" haben die sogenannten Zytostatika-Medikamente bis jetzt nur wenig Aufmerksamkeit erhalten. Aufgrund ihrer fehlenden oder aufgrund der nicht vorhandenen selektiven Wirkungsweisen, die nicht nur Krebszellen, sondern auch gesunde Zellen betreffen, sind Zytostatikamedikamente als potenziell carcinogene, genotoxische, mutagene und teratogene Substanzen bekannt. Daher basiert die vorliegende Dissertation auf der Bewertung derDestination(Bio-und Foto-Abbau) und der Ökotoxizität bei Organismen verschiedener trophischer Ebenen anhand der Messung mehrerer Endpunkte, um gezielte in silicoVorhersagen vornehmen zu können.Vier Zytostatika-Medikamente (cyclophosphamide (CP), 5-fluorouracil (5-FU), methotrexate (MTX) and imatinib (IM)) wurden ausgewählt.Keiner der untersuchten Zytostatika-Substanzen konnte als "leicht biologisch abbaubar" klassifiziert werden; dies zeigt, dass die biologische Abbaubarkeit nur eine kleine Rolle bei der Elimination diesen Substanzen spielen wird, und dass sie nicht durch konventionelle Kläranlagen entfernt werden und somit wahrscheinlich im Wasserkreislauf bleiben werden. Trotz der hohen Mineralisierungsgrade, die in den fortgeschrittenen (Foto) Oxidationsprozessen erreicht wurden, hat keine der Behandlungen dazu geführt oder geholfen, die Medikamente vollständig zu mineralisieren, was auf die Erzeugung von Transformationsprodukten während der Reaktionen hindeutet.Die mit V. fischeridurchgeführten Ökotoxizitätsversuche ergaben, dass 5-FU das giftigste Medikament (sehr giftig) war, gefolgt von MTX (giftig)und IM (giftig / gesundheitsschädlich), während CP ungiftig war. MTX zeigte die höchste Phytotoxizität-Aktivität in den Lactuca sativaVersuchen, gefolgt von 5-FU, IM und CP. Die Ergebnisse der Untersuchungen, die mit A. cepadurchgeführt wurden, zeigten zytotoxische (5-FU, MTX und CP) und gentoxische Wirkungen (5-FU, CP und IM) und mutagene Aktivität (5-FU, MTX, CP und IM) der untersuchten Medikamente. Fotoabbauprodukte (FAPs) von CP, MTX und 5-FU waren im V. fischeri-Test ungiftig gegen V. fischeri. Jedoch zeigten einige FAPs, die während des Fotoabbaus von 5-FU gebildet wurden, in mehreren in-silicoModellen mutagene und genotoxisch positive Ergebnisse. Daher ist nicht davon auszugehen, dass die untersuchten Medikamente umfassend vom Wasserkreislauf durch (Natur-)Photolyse und/oder fortgeschrittene Oxidation beseitigt werden. Darüber hinaus haben einige der verwendeten Behandlungen zur Bildung von stabilen Nebenprodukten geführt, die noch weniger bioabbaubar und toxischer als die Muttersubstanz waren. Dies zeigt, dass die bloße Kenntnis über primäre Eliminationen nicht ausreichend ist, um eine geeignete Behandlungsmethode auszuwählen und dass die FAPs generell nicht besser biologisch abbaubar sind als die Muttersubstanz. Außerdem zeigen die positivengentoxischen und mutagenen Ergebnisse/Warnungen einiger der in silicoModellen erzeugten FAPs, dass trotz der geringeren Toxizität im Vergleich zu den Muttersubstanzen Überprüfungen nach den Behandlungen empfehlenswert sind.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Metadaten
Author:Carlos Alexandre Lutterbeck
URN:urn:nbn:de:gbv:luen4-opus-143775
URL: https://pub-data.leuphana.de/frontdoor/index/index/docId/742
Advisor:Klaus Kümmerer (Prof. Dr.)
Referee:Ênio Leandro Machado (Prof. Dr.), Martin Scheringer (Prof. Dr.)GND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2015
Date of Publication (online):2015/12/03
Publishing Institution:Leuphana Universität Lüneburg, Universitätsbibliothek der Leuphana Universität Lüneburg
Granting Institution:Leuphana Universität Lüneburg
Date of final exam:2015/10/22
Release Date:2015/12/03
Tag:Anticancer Drug; Biodegradation; Photodegradation; Toxicity
GND Keyword:Cytostatikum; Biologischer Abbau; Toxizität
Institutes:Fakultät Nachhaltigkeit / Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie (INUC)
Dewey Decimal Classification:3 Sozialwissenschaften / 33 Wirtschaft / 333.7 Natürliche Ressourcen, Energie und Umwelt
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht