Entfernung von Ampicillin durch fortschrittliches Nanomaterial: Was bedeutet das für Entwicklungsländer?

Ein kostengünstiges, neuartiges Nanomaterial zur Entfernung von Antibiotika: eine Lösung für Entwicklungsländer

Umweltverschmutzung ist heute eines der drängendsten Probleme; sie bedroht die Artenvielfalt, verändert das Klima und hat viele weitere Folgen, die der Mensch tragen muss. Die junge Generation über Umweltschutz aufzuklären, ist eine Lösung, um die Umwelt für die Zukunft zu schützen. Umweltverschmutzung ist nicht nur in einer Region ein Problem, sondern überall, in ländlichen, städtischen, gebirgigen und küstennahen Gebieten, insbesondere bei den Wasserquellen. Die Beseitigung von Antibiotika in Böden und Oberflächengewässern der natürlichen Umwelt ist eines der aufkommenden Themen. Zudem wurde ein Anstieg des tierischen Proteins in Entwicklungsländern nachgewiesen, der zu Antibiotikaresistenzen und Antibiotikarückständen in Lebensmitteln führte. Diese Arbeit berichtet über eine einfache Untersuchung der physikalisch-chemischen Eigenschaften des magnetischen Fe/NH2/SiO2-Nanomaterials (FNS), das durch das Fällungsverfahren und einfaches Aufpfropfen mit Aminosilica hergestellt wurde, sowie über seine Anwendung zur Entfernung des β-Lactam-Antibiotikums Ampicillin (AMP) in Lösung. Um die Oberflächenchemie und die physikalisch-chemischen Eigenschaften von FNS zu beobachten, wurde eine Kombination verschiedener Techniken eingesetzt, etwa Rasterelektronenmikroskopie (SEM-EDX), TEM, XRD und der Wert der Sättigungsmagnetisierung (Ms). Die Ergebnisse der UV-Vis-Absorptionsmethode und der Berechnung des Zetapotenzials zeigten, dass die AMP-Adsorptionseffizienzen durch FNS in sauren pH-Lösungen und bei einer optimalen Temperatur von 30 °C stabil und wunschgemäß waren.

Diese Arbeit wurde an der VNU University of Education (UEd), Hanoi, Vietnam, in der Forschungsgruppe der korrespondierenden Autoren Professor Eldon R. Rene4,* und Dr. Hoang Thu Ha1,*, Tran Dinh Minh1,* durchgeführt und geprüft, mit weiteren Koautoren: Ta Minh Trang2, Vu Dang Hoang Hiep2, Tran Long Vu2, Le Anh Duc3, Kim Thang Long5. 1,*VNU University of Education (UEd), Hanoi, Vietnam; 2High School for Gifted Students (HSGS), VNU University of Science; 3Cau Giay High School, Hanoi, Vietnam; 4,*UNESCO-IHE, Institute for Water Education, Delft, Niederlande; 5Hanoi-Amsterdam High School for the Gifted, Hanoi, Vietnam. Die Autoren synthetisierten das FNS ausgehend von Eisensalzen wie Fe3+ und Fe2+. Danach wurde Ammoniakwasser in das System gegeben und der pH-Wert auf bis zu 11 erhöht. Dann wurde das Polymer APTMS mithilfe eines Ultraschallgeräts mit Eisenoxid zu Fe/NH2 verbunden. Anschließend wurde das Eisenoxid-Amin mit SiO2 verbunden, um das Endprodukt zu bilden: FNS. AMP ist ein Beta-Lactam der Penicillin-A-Gruppe. In seiner Struktur befinden sich mehrere Stickstoffatome in Amingruppen wie NH2.

Wie in der Abbildung zu sehen ist, zeigt (a) die prozentuale Entfernung von AMP bei verschiedenen Verhältnissen (w/w %) des synthetisierten FNS (Bedingungen: C0: 20 ppm, m FNS: 20 mg, Zeit: 20–45 °C, pH = 4 und V: 20 mL), und (b) die Langmuir-Modellkurve der AMP-Adsorptionsisotherme (Konzentrationsbereich 20–150 mg/L, Zeit = 140 min bei Raumtemperatur). Die optimale Temperatur lag bei 30 °C, und die Adsorption folgte gut der Langmuir-Gleichung. In dieser Arbeit wurde die AMP-Adsorption an FNS aus wässriger Umgebung mit unterschiedlichen Verhältnissen von Eisenoxid und aminmodifiziertem SiO2 untersucht. FNS könnte aufgrund der maximalen Adsorptionseffizienz und der einfachen Herstellung als wirksames Material zur Entfernung von Antibiotika aus Lösungen vorgeschlagen werden.

Autor: Tran Dinh Minh, Ph.D.

Deputy Head of Political-Students Affairs Department;

Department of Educational Technology;

Secretary of Ho Chi Minh Communist Youth Union; High School of Education Sciences (HES);