Hochauflösendes Ion-Trap-Massenspektrometer mit Flüssigchromatographieanlage (HR ion trap LC)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Arzneimittel und andere Stoffe werden direkt ins Abwasser ausgeschieden und gelangen z. T. über Kläranlagen in Oberflächengewässer. Sowohl durch biologische und abiotische Vorgänge und/oder technische Vorgänge können aus den Muttersubstanzen infolge unvollständigen Abbaus sogenannte Transformationsprodukte entstehen. Insbesondere bei technischer Behandlung, beispielsweise durch UV-Licht oder oxidative Methoden (advanced oxidation z.B. Mittels Ozon oder Wasserstoffperoxid) in der Abwasser- und Trinkwasseraufbereitung kann eine Vielzahl solcher Transformationsprodukte entstehen. Diese Stoffe sind in aller Regel nicht käuflich erwerbbar und können daher nicht einfach durch Vergleichsmessungen über Massenspektren mit niedriger Auflösung eindeutig identifiziert werden. Durch Kenntnisse über die Ausgangssubstanz, mögliche Reaktionen, die zu Transformationsprodukten führen, kann hier insbesondere die hochauflösende Massenspektrometrie, wie sie durch die beschaffte Orbitrap möglich ist, einerseits die Aussagesicherheit und andererseits die Nachweisgrenzen erheblich verbessern. Damit wird auch eine mögliche Bewertung solcher Transformationsprodukte deutlich verbessert. Dementsprechend wurde das beschaffte Gerät in mehreren nationalen und internationalen Forschungskooperationen sowie im Rahmen von Master- und Promotionsarbeiten eingesetzt. Dadurch ergaben sich auch neue Erkenntnisse und methodische Fortschritte. So wird es hierdurch z. B. möglich, unbekannten Transformationsprodukten relativ sicher eine Struktur zuzuordnen und diese dann mit computerbasierten Methoden hinsichtlich ihrer Umwelt- und toxischen Eigenschaften zu bewerten, was sonst nicht oder nur mit erheblicher Unsicherheit möglich ist. Somit ergibt sich die Möglichkeit, Neuland zu betreten, indem Transformationsprodukte in ihrer Bedeutung und Eigenschaften besser verstanden werden können. Darüber hinaus werden diese Kenntnisse genutzt, um in einem neuen und wichtigen Ansatz der grünen und nachhaltigen Chemie Arzneimittel und Chemikalien so zu planen, dass sie nach ihrem Eintrag in die aquatische Umwelt schnell und vollständig abgebaut werden (Benign by Design, ein Konzept der nachhaltigen Chemie).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Characterization of photo-transformation products of the antibiotic drug Ciprofloxacin with liquid chromatography-tandem mass spectrometry in combination with accurate mass determination using an LTQ-Orbitrap. Chemosphere 115, 40-46, 2014
Haddad, T., Kümmerer, K.
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Identification of phototransformation products of the antiepileptic drug gabapentin: Biodegradability and initial assessment of toxicity. Water Research 85, 11-21, 2015
Herrmann, M., Menz, J., Olsson, O., Kümmerer, K.
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„Degradation of 5-FU by means of advanced (photo)oxidation processes: UV/H2O2, UV/Fe2+/H2O2 and UV/TiO2 — Comparison of transformation products, ready biodegradability and toxicity." Science of the Total Environment 527-528, 232-245, 2015
Carlos Alexandre Lutterbeck Wilde, M.L., Baginska, E., Leder, C., Machado, Ê.L., Kümmerer, K.
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"Degradation of cyclophosphamide and 5-fluorouracil by UV and simulated sunlight treatments: Assessment of the enhancement of the biodegradability and toxicity" Environmental Pollution 208, 467-476, 2016
Carlos Alexandre Lutterbeck Wilde, M.L., Baginska, E., Leder, C., Machado, E.L., Kümmerer, K.
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Environmental fate and effect assessment of thioridazine and its transformation products formed by photodegradation. Environmental Pollution 213,658-670, 2016
Marcelo Wilde et al.
