Bioaktív gyógyszerszennyezők bontása

Pannon Egyetem

TET_15_IN-1-2016-0094

2019. június

Dr. Somogyi Viola és Dr Meiczinger Mónika két előadás keretében bemutatta a 3rd ANQUE-ICCE International Congress of Chemical Engineering konferencián a projekt során elért eredményeket.

Immobilization of Laccase Inside a Microfiltration Membrane for Removal of Diclofenac
Szerzők: Varga Béla, Lana Wolmarans, Meiczinger Mónika és Somogyi Viola
 
Abstract:
Biocatalytic processes in different fields of industry are well recognized nowadays. Similarly, integrated membrane separation has become common, since it can decrease the complexity of the downstream processes and also increase the viability of certain treatment methods. The removal of different micropollutants from wastewater by conventional biological wastewater treatment is not efficient, therefore polishing processes are required. Elimination of these contaminants from the effluent can be achieved by membrane separation processes such as anofiltration or reverse osmosis, although the integration of those is complicated. Similarly, the different organic micropollutants can be transformed using oxidoreductase enzymes as biocatalysts, for example laccase. However, the separation of the reaction products is just as important as the conversion. In this study a method is described that was developed for the immobilization of laccase inside the pores of a microfiltration membrane by producing cross-linked enzyme aggregates (CLEAs). Using glutaraldehyde as a cross-linker, intermolecular bonds were produced between the laccase molecules. These connections produce a network of enzymes inside the porous structure of the membrane, which allows the retention of the catalysts and the separation of reaction products. First, the catalytic membrane was tested in an enzymatic membrane reactor by a well-known substrate of laccase, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS), then the conversion of a broadly prescribed pharmaceutical, diclofenac was investigated. The membranes were successfully used for several cycles without major decrease of enzyme activity and separation of certain diclofenac products was achieved.

Laccase Immobilization by Different Techniques in Biocatalytic Membrane Reactor
Szerzők: Meiczinger Mónika, Varga Béla, Nagy Endre, Somogyi Viola
 
Abstract:
The problem of micropollutants appearing in our wastewater and subsequently in our water resources, thus risking the contamination of drinking water is as real as climate change. These pollutants originating from agricultural, pharmaceutical industry as well as households have proven harmful effects on living organisms despite their concentration being between ng/L- µg/L. The use of micro- and ultrafiltration membranes in wastewater treatment is a well- known and accepted method but it is not suitable for filtering micropollutants. Certain enzymes, such as laccase from Trametes versicolor, can remove these impurities via biochemical reactions, but their activity is very sensible to environmental conditions. Immobilizing enzymes to membranes may be a possible solution for removing these contaminants without having to use nanofiltration and may improve their stability and longtime activity. Other options would be to immobilize the enzymes to biodegradable nanoparticles or the combination of these methods. In this study the efficiency of the different immobilization techniques and conditions were examined. On one hand, β -cyclodextrin was used to prepare a biocatalyst nanocomposite which was immobilized later to the support layer of an asymmetric flat - sheet ultrafiltration membrane by applying pressure. On the other hand, free enzyme in itself was also immobilized to the same type of membrane. The change of enzyme concentration was measured in each case with Bradford method. The effect of different pressure values on the process was also investigated.

2019. április

Dr. Meiczinger Mónika. Dr. Somogyi Viola, Varga Béla és Bui Pál kiutazása alatt bemutatták a membránreaktoros kísérletek eredményeit, és átadták az immobilizáláshoz használt protokoll végső változatát. A közös cikkhez elkészítették a vázlatot, rögzítették a még szükséges méréseket, és megnézték, milyen készülékkel, módszerekkel végzik az indiai kollégák a kísérleteket. Az összehasonlíthatóság érdekében pár paramétert módosítani szükséges.

2018. november

Dr. Nagy Endre és Dr. Hegedüs Imre indiai látogatásuk során beszámoltak a kutatás addig elért eredményeiről. A magyar fél által kifejlesztett membrán bioreaktor terveiről egyeztettek, pontosították a kialakítás módját és elvégeztek a helyszínen néhány szükséges korrekciót. Az integrált membrán bioreaktor működéséhez szükséges kísérleti protokollról is egyeztettek a felek egymással.

2018. augusztus

Az indiai kutatók magyarországi látogatásuk során beszámoltak az addigi eredményeikről: ciprofloxacin és amoxillin eltávolítása lakkázzal és kórházi szennyvízből izolált baktériumokból kinyert lizátummal. Az eredmények azt mutatják, az antibiotikum rezisztens baktériumok rendelkeznek olyan enzimekkel, mellyel a gyógyszermaradványok eltávolíthatók. A partnerek tisztázták a további lépéseket, és az utazások ütemezését. Az indiai vendégek meglátogatták a nagykanizsai Hidrofilt Kft telephelyét.

2018. július

Dr. Somogyi Viola egy poszterelőadás keretében bemutatta a 3rd South East European Conference on Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems konferencián a diklofenak bonthatóságának vizsgálatát különböző közegekben. SDEWES Centre

A poszter címe: Investigation of Diclofenac Degradation in Different Matrices
szerzők: Varga Béla, Somogyi Viola, Meiczinger Mónika, Endre Nagy, Domokos Endre.
Abstract: Biologically active anti-inflammatory pharmaceuticals like diclofenac are frequently detected in surface water and wastewater. Conventional wastewater treatment is usually not able to eliminate diclofenac. Enzymatic transformation by oxidoreductases could decrease its adverse ecological effects, although there are some limitations to their use.
The objective of this research was to compare the efficiency of diclofenac transformation by laccase enzyme in four different matrices: buffer solution, tap water, surface water and wastewater effluent. After evaluated the effects of the matrices on laccase activity removal efficiency was investigated by treating spiked diclofenac samples with free laccase in the matrices and measuring the concentration change with HPLC-UV/Vis.
Kinetic measurements proved that alkalinity plays a key role in the process, since acidic pH significantly increases the activity of laccase. In case of using buffered water and free laccase, 70% removal efficiency can be achieved within 72 hours. Nevertheless rate of reaction decreases in the matrices.

A konferencián a poszter a 2. legjobb poszter díjat kapta.

2018. május

Varga Béla a diklofenák alginát gyöngyökben immobilizált lakkáz enzimmel törénő lebontásáról tartott előadást az IWA 10th Eastern European Young Water Professionals Conference néven 2018 május 7-12 között megrendezett nemzetközi konferencián Zágrábban.

Előadás címe: Degradation of diclofenac with laccase enzyme immobilized in alginate beads
B. Varga, M. Meiczinger, V. Somogyi, K. Nathnakumar, E. Nagy, E. Domokos and B. Lal

2017. november

A Pannon Egyetem kutatói látogatást tettek a TERI központjában.

A látogatás célja a közös kutatás eredményeiről előadás tartása és tapasztalatcsere, valamint a partnernál folytatott kutatások megismerése. A megbeszélések során megegyeztünk, hogy az alacsony koncentrációban történő analitikai mérések és mintaelőkészítések protokollját megosztjuk egymással.

2017. június

A TERI két vezető kutatója ellátogatot a Pannon Egyetemre.

A kutatásban részt vevő indiai kutatóintézet, az „Environmental and Industrial Biotechnology Division The Energy and Resources Institute” (TERI) két kutatója Dr. Banwari Lal és Dr. Kuppanan Nanthakumar 5 napos látogatást tett Magyarországon. Az indai partner a projektindító megbeszélés keretében bemutatta az indiai vízminőség állapotokat és hangsúlyozta a kutatás jelentőségét. Ezt követően a felek bemutatták az eddig elvégzett kutatások eredményeit, valamint véglegesítették a kutatási ütemtervet.