Bioanalitičke metode za detekciju i evaluaciju toksičnosti organo-tiofosfatnih insekticida i proizvoda njihove degradacije

Abstract

U ovoj tezi su ispitani toksični efekti organo-tiofosfatnih insekticida i proizvoda njihove degradacije primenom različitih metoda kojima se mere parametri toksičnosti. Degradacijom organo-tiofosfatnih insekticida, do koje dolazi tokom fizičko-hemijskih procesa za uklanjanje organskih zagađivača iz voda, delovanjem faktora životne sredine, tokom dužeg skladištenja preparata insekticida ili sterilizacijom hrane, nastaju različita jedinjenja koja često poseduju jači toksični potencijal od polaznih insekticida. Proizvodi degradacije nisu ciljani analiti tokom kontrole prisustva insekticida, a i njihova detekcija primenom klasičnih analitičkih metoda je skupa, komplikovana i dugotrojna i ne može da predvidi toksične efekte na osnovu identifikovanog sastava. Znatno pogodnija je primena bioeseja koji detektuju prisustvo toksičnih proizvoda degradacije na osnovu promene odgovarajućih parametara i istovremeno daju informaciju o njihovom toksičnom potencijalu.Za procenu neurotoksičnog potencijala ispitivanih organofosfatnih jedinjenja i njihovu detekciju modifikovan je standardni esej na bazi acetilholinesteraze, koji je unapredjen u cilju snižavanja limita detekcije organofosfata. Konstruisan je i protočni biosenzor sa imobilizovanom acetilholinesterazom koja se može koristiti više puta tokom nekoliko meseci, što ovaj sistem čini ekonomičnijim u odnosu na šaržni esej. U cilju povaćanja osetljivosti standardnog eseja i biosenzora na prisustvo organo-tiofosfata, korišćeno je oksidaciono sredstvo, N-bromo sukcinimid koji tio oblike prevodi u okso koji dovode do pada aktivnosti enzima pri znatno nižim koncentracijama. Testirano je i simultano dejstvo organo-tiofosfata i njihovih okso i izo analoga.U tezi su analizirani diazinon, malation, hlorpirifos, organo-tiofosfati koji se primenjuju kao preparati insekticida, i proizvodi njihove oksidacije, hidrolize i izomerizacije.Organo-tiofosfatni insekticid diazinon je tretiran UV svetlošću, koja se koristi za uklanjanje organskih zagađivača u procesima za prečišćavanje voda. Hromatografski je praćena razgradnja polaznog jedinjenja i nastajanje proizvoda hidrolize tokom 115minuta ozračivanja diazinona. Ispitano je neurotoksično, prooksidativno, genotoksično i citotoksično dejstvo ozračenih rastvora, kao i samog diazinona i identifikovanog proizvoda njegove fotohemijske degradacije...

Toxic effects of organo-thiophosphorous insecticides i their degradation products have been investigated in this dissertation using various methods for the determination of toxicity parameters. Organo-thiophosphorous insecticides can be degraded during physico-chemical processes for the removal of organic pollutants from wastewaters, insecticides storage, food sterilisation, as well as under the influence of environmental factors. The formed degradation products are not the aimed analytes during insecticides control, and their detection using analytical methods is expensive, complicated and longterm. Additionally, toxic effects of the identified compounds cannot be evaluated. Therefore, the application of bioassays, which detect the degradation products on the basis of the modification of appropriate parameters and give the information about their toxic potential, is considerably suitable.The standard acetylcholinesterase assay has been modified for the evaluation of neurotoxic potential of the investigated organophosphorous compounds and the reduction of their limit of detection. Besides, flow injection analysis biosensor based on immobilized acetylcholinesterase has been constructed. The immobilized enzyme can be used more times during several months, making the biosenzor more economical related to the batch system. In order to increase the sensitivity of the biosenzor, N-bromosuccinimide has been used. Actually, this oxidant transforms thio forms of organophosphates to oxo analogs causing the decrease of the enzyme activity at lower concentrations. The simultaneous influence of the organo-thiophosphates and their oxo and iso analogs has been investigated as well.In this thesis, diazinon, malathion, chlorpyrifos-organo-thiophosphates being applied as insecticides, and the products of their oxidation, hydrolysis and isomerisation have been tested.Organo-thiophosphorous insecticide diazinon has been treated with UV light that is applied in purification processes for the removal of organic pollutants from wastewaters. The decomposition of the parent organo-thiophosphate and forming the hydrolysis product during 115 minute irradiation has been monitored usingchromatographic methods. It has been investigated neurotoxic, prooxidative, genotoxic and citotoxic effects of the irradiated diazinon solutions, as well as various concentrations of diazinon and the identified product of diazinon photochemical degradation...