Název projektu
Identifikace drog, farmak a dalších látek ve vodním ekosystému - DrugsLab
Operační program Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost 2014–2020
Program: Aplikace
Číslo výzvy: IV.
Hlavní řešitel: E&H services a.s., Žitná 1633/47, 110 00 Praha 1, laboratoře Dobrá u Frýdku-Místku 240, www.ehss.eu
Spoluřešitel: Národní ústav duševního zdraví, Topolová 748, 250 67 Klecany, http://www.nudz.cz/
Zpracovatel: Euroforum Group, a.s.
Odborný garant a hlavní řešitel projektu: Ing. Tomas Ocelka, Ph.D
Poskytovatel dotace: Ministerstvo průmyslu a obchodu.
O projektu
Projekt se zaměřuje na metodiky ověření využití pasivních vzorkovačů pro stanovení biologicky aktivních látek – návykové látky, farmaka a dalších jim podobných sloučenin ve vodních ekosystémech, na různých místech vodotečí. Součástí systému pasivních vzorkovačů budou i SPRi čipy, které umožní stanovení genotoxicity. Výsledné metodiky modifikace pasivních vzorkovačů, metodiky vzorkování, analytických technik a pokročilé informační analýzy využívající robustní metody vyhodnocování výsledků budou vyvinuty jak z hlediska ochrany životního prostředí, tak z hlediska problematiky zneužívání a nelegální spotřeby těchto látek. Výsledkem projektu je nejen funkční metodika detekce umožňující záchyt těchto látek, ale také testování možností a účinností technologie pro odstranění zájmových látek z různých matric, což je jedna z klíčových oblastí, kterou se autoři projektu dlouhodobě zabývají. Vyvíjené metodiky budou testovány ve vodotečích na místech s předpokládaným výskytem těchto látek, jako jsou například vybrané čistírny odpadních vod nebo nemocnice. Techniky budou připraveny pro okamžité použití při podezření na výskyt těchto látek v odpadních vodotečích, ať už bude zdrojový člen jakýkoliv. Dalším stupněm navazujícím na tento projekt je vývoj a distribuce personálních identifikátorů drog, který je již koncepčně připraven. Pro tyto identifikátory na bázi pasivních vzorkovačů budou vyvinuté metodiky klíčovým prvkem. Výsledky projektu přispějí k ochraně životního prostředí a zdraví obyvatelstva spojených s výrobou a konzumací nelegálních nebezpečných látek.
Cílová náplň projektu
Hlavní cíle je možné shrnout do následujících bodů:
- Návrh, vývoj a otestování komplexního systému a metodiky pro jednoduché, praktické použití zjištění zájmových látek ve vodním prostředí. Výsledný vzorkovací systém bude spojením pasivního vzorkovače a SPRi čipů.
- Vývoj a validaci metodiky pro odběr vzorků a příslušných analytických technik pro určení drog pomocí vyloučených metabolitů a zbytkových obsahů.
- Pomocí robustních, datově analytických metod (pokročilé informační analýzy, AIA) zpracování hodnotící metodiky, vedoucí ke spolehlivým závěrům.
Co se týká ochrany životního prostředí, budou výsledky výzkumu porovnány s dalšími výzkumy výskytu stopového množství nebezpečných látek v odpadních vodách a to jak u zdroje znečištění, tak na čistírnách odpadních vod. Integrální způsob měření jejich koncentrací bude nabídnut organizacím zabývajícím se ochranou ŽP.
Výsledek výzkumu zbytků nelegálních drog ve vodotečích a vodním prostředí je významný pro pochopení procesů při ochraně životního prostředí a živých organismů. Zde budou výsledky srovnány s působením dalších perzistentních látek a stanoven jejich význam.
Pro potřeby zjištění dané chemické látky-drogy je třeba znát analýzu a chování organických sloučenin v biologických matricích. Vyvíjené vzorkovače jsou modifikací identifikátorů perzistentních látek, které jsou často chemickým složením drogám obdobné, vyvíjených a používaných řešiteli pro ochranu životního prostředí.
Popis projektu
Jedním z témat, které bude řešit náš výzkum, je velký počet zkoumaných biologicky aktivních látek, které mají značně odlišné chemické vlastnosti, a tudíž je třeba optimalizovat způsob analytické metody stanovení. V zaintegrování různých nelegálních drog do jednoho vzorkovače je síla našeho projektu. Další řešenou oblastí bude reprezentativní umístění vzorkovače ve vodoteči tak, aby zachytil zkoumané látky po celou dobu odběru, např. 30 dní. Podstata pasivního vzorkování je založena na akumulaci analytů ve vhodném médiu (sorbentu) prostřednictvím pasivní difuze. Délka vzorkování se řídí podle doby, která je nutná pro ustavení rovnovážného stavu čili nasycení sorpční kapacity. Po této době jsou pasivní vzorkovače odebrány a následně se v laboratoři provede jejich chemická (popř. toxikologická) analýza. Velmi cenné je spojení dat z chemické a genotoxicitké analýzy u reálných vzorků životního prostředí. Tyto výsledky budou sloužit jako pilotní projekt při výzkumu analytických možností a z toho plynoucích aplikací pro dané zájmové látky.
Inovativnost připravovaného řešení
Problém identifikace stopového množství nelegálních drog ve vodním prostředí není celosvětově uspokojivě vyřešen. Používá se měření na základě bodových odběrů, které nejsou schopny rozlišit časové a prostorové rozložení těchto látek. Podle našich znalostí jsou současná řešení pouze částečná s omezeným rozsahem měřených látek a nedostačující pro vzrůstající potřeby jak z hlediska ochrany životního prostředí, tak z hlediska represivních složek, které se snaží chránit před zneuživateli drog. Co se týká stanovení nelegálních drog ve vodním prostředí, bylo zkoumáno výzkumným týmem v Norsku, s kterým naše společnost dlouhodobě spolupracuje, a jedním z cílů projektu je využít zde nabyté zkušenosti a přenést je do praxe v ČR.
Mezi uživatele budou ty subjekty, které se potýkají s problematikou drogově závislých a s tím spojenou kriminalitou, např. u mladistvých zneuživatelů drog. Vzhledem ke kontaktům konsorcia na zahraniční partnery očekáváme následně i vývoz těchto vzorkovačů do zahraničí, zejména v rámci Evropy. Co se týká ochrany životního prostředí, budou výsledky výzkumu porovnány s dalšími výzkumy výskytu stopového množství nebezpečných látek v odpadních vodách a to jak u zdroje znečištění, tak na čistírnách odpadních vod. Integrální způsob měření jejich koncentrací bude nabídnut organizacím zabývajícím se ochranou ŽP.
Cíle a výsledky zadané do RIV
Dosažené výsledky projektu jsou popsány v následujích odstavcích. Z hlediska závazných indikátorů projektu se jedná o tři Ověřené technologie. Ověření je popsáno v technických zprávách, které jsou přístupny v odkazech způsobu plnění.
Cíl č. 1: Ověřená technologie využití systému pasivních vzorkovačů k záchytu zkoumaných látek
Pro cíl 1 byly vyvinuty a odzkoušeny vzorkovače do pisoárů a záchodů, které umožňují okamžité odhalení osoby zneužívající psychoaktivní látky. Produkt vychází z technologie pasivního vzorkování DGT využívající sorbent s označením XAD18. Tato metoda byla modifikována do speciální geometrie s využitím 3D tisku jako moderní technologie, která je v dnešní době finančně dostupná i pro výrobu v šaržích o větším počtu kusů.
Způsob plnění:
· Ověření technologie pro identifikaci drog ve vodoteči pro dvě vzorkovací místa (Příloha č. 5 ZZ)
· Technická dokumentace systému vzorkovačů pro umístění v pisoárech a toaletách (Příloha č. 1 ZZ)
· Laboratorní testy a expoziční testy v reálných podmínkách – popis a výsledky (Příloha č. 2 ZZ)
· Kalibrace reálných koncentrací ve vodním prostředí provedená předním expertem na pasivní vzorkování Dr. Kees Booijem – firma PaSOC (Příloha č. 4 ZZ)
Cíl č. 2: Ověřená technologie analytického zpracování vzorků vodního prostředí
Plněním tohoto cíle je otestovaná technika stopové analýzy využívající metodu kapalinové chromatografie v kombinaci s hmotnostním detektorem s vysokým rozlišením pro čtyři skupiny nelegálních drog: opiáty, kokain a jeho metabolity, vybrané benzodiazepiny a amfetaminy, a to pro eluáty z pasivních vzorkovačů. Součástí technologie je i stanovení metodického postupu testování vhodného sorbentu pro optimalizaci řešení v konkrétní situaci a laboratorního testu vyvíjených vzorkovačů. Technika byla ověřena na vzorcích vodního prostředí na místech s předpokládaným výskytem těchto látek (odpadní vody z areálů, zdravotnická zařízení). Techniky jsou připraveny pro okamžité použití při podezření na výskyt těchto látek v odpadních vodotečích pro jakýkoliv zdrojový člen znečištění.
Způsob plnění:
· Využité vyvinuté analytické techniky partnerem projektu NUDZ pro 4 skupiny nelegálních drog (Příloha č. 6 ZZ)
· Protokoly o ověření (reporty) analytického vyhodnocení těchto experimentů (Příloha č. 3 ZZ)
Cíl č. 3: Ověřená technologie robustní analýzy zpracování výsledků měření založená na pokročilé informační analýze.
Tento cíl navazuje na předchozí dvě ověřené technologie a zajišťuje vyhodnocení výsledků měření prostřednictvím robustní datové analýzy s porovnáním se standardní statistickou analýzou. Použitá metoda pokročilé informační analýzy (Advanced Information Analysis) byla vyvinuta českým vědcem Ing. Pavel Kovanic, DrSc, s kterým Příjemce dlouhodobě spolupracuje. Technika
je koncepčně novátorská a poskytuje informace o datových souborech ve větší šíři než standardně zavedené statistické metody. Ověření technologie je demonstrováno na třech
případových studiích z řešeného projektu.
Způsob plnění:
· Ověřená technologie robustní analýzy zpracování výsledků měření založená na pokročilé informační analýze, která vhodně navazuje na předchozí dvě ověřené technologie, a v případových studiích v projektu naměřených dat využívá novátorské metody pokročilé informační analýzy (Advanced Information Analysis – AIA) k co nejrozsáhlejší a nejvěrohodnější interpretaci výsledků (Příloha č. 10 ZZ)
V projektu provedeny další činnosti, které projekt rozšířily tak, aby komerční přínos projektu byl maximální, jednalo se zejména o:
· Destrukční testy zájmových látek ověřenou technologií CDC, kterou má Příjemce patentovanou, a kterou provozuje. Destrukce zvyšuje komerční hodnotu projektu tím, že zákazníkům dokáže nabídnout nejen identifikace těchto biologicky aktivních látek, ale také jejich odstranění unikátní nespalovací technologií (Příloha č. 7 ZZ)
· Necílená analýza biologicky aktivních látek v prostředí ČOV, které vesměs současné technologie čištění vody neumí zachytit. Zde je využití pasivních vzorkovačů výhodné jak k zjištění
přítomnosti nejnebezpečnějších kontaminantů, tak k optimalizaci účinnosti nových technologií a postupů, které se na ČOV za tímto účelem plánují či instalují (Příloha č. 8 ZZ)
· Pokročilé genotoxikologické vyhodnocení vybraných vzorků testů (Příloha č. 9)
Všechny přílohy jsou ke stažení v komprimovaném formátu zde