Triagem de microrganismos isolados do Riacho Arroio Dourado frente a diferentes fármacos e avaliação da biodegradação do ibuprofeno e de sua fitotoxicidade em lactuca sativa
Carregando...
Data
2026-04-07
Autores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Resumo
O crescimento populacional, aliado à intensificação do consumo de bens de saúde, especialmente de produtos farmacêuticos, tem contribuído para o agravamento de desequilíbrios ambientais, impondo riscos crescentes à integridade dos ecossistemas. Nesse cenário, os contaminantes emergentes, especialmente fármacos detectados em águas superficiais, solos e sedimentos, configuram um dos principais desafios ambientais contemporâneos devido à sua persistência, ampla distribuição e efeitos adversos mesmo em concentrações de traço. A limitada eficiência dos sistemas convencionais de tratamento, aliada à ausência de regulamentação específica, reforça a necessidade de soluções inovadoras alinhadas aos princípios da Agenda 2030 da Organização das Nações Unidas e aos preceitos da Química Verde. Considerando esse contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial de microrganismos isolados de sedimentos de um riacho em Foz do Iguaçu (PR) para a tolerância a fármacos e biodegradação do ibuprofeno, bem como investigar seus efeitos fitotóxicos por meio de bioensaios com Lactuca sativa, contribuindo para o desenvolvimento de estratégias biotecnológicas aplicáveis ao tratamento de poluentes em sistemas ambientais. Foram isolados 70 microrganismos de dois pontos de coleta, dos quais cinco fungos foram selecionados após triagem de tolerância a compostos de diferentes classes terapêuticas (antitérmicos, anti-inflamatórios, antimicrobianos, antidepressivos e hormônios). As linhagens foram identificadas por sequenciamento da região ITS rRNA, resultando em três isolados de Ascomycota e dois de Mucoromycota. A triagem enzimática revelou um perfil diversificado entre os isolados, com destaque para atividades hidrolíticas e oxidativas. As respostas mais expressivas foram observadas para lipase, com atividade lipolítica superior a 60%, e lignina peroxidase, ultrapassando 250 U·L⁻¹ nos melhores desempenhos. Destacaram-se os isolados Mucor sp. FAR014, Talaromyces sp. FAR012 e Geotrichum sp. FAR003. Nos ensaios de biodegradação do ibuprofeno, embora nenhum isolado tenha promovido degradação completa da molécula, observou-se que Talaromyces sp. FAR012 e Geotrichum sp. FAR003 foram capazes de oxidar o fármaco e converter a molécula nos isômeros 1-, 2- e 3-hidroxi-ibuprofeno ao longo de 15 dias, demonstrando expressiva capacidade de biotransformação estrutural. Complementarmente, bioensaios ecotoxicológicos com Lactuca sativa evidenciaram efeitos fitotóxicos dose-dependentes, sendo o comprimento de raiz e o Índice de Toxicidade (IT) os endpoints mais sensíveis, indicando fitotoxicidade a partir de 0,3 mg·L⁻¹. Esses resultados reforçam a relevância do ibuprofeno como contaminante emergente e fornecem base científica para o desenvolvimento de estratégias biotecnológicas voltadas à mitigação de fármacos em matrizes ambientais, à preservação da qualidade hídrica e ao fortalecimento de ecossistemas mais equilibrados e resilientes.
Resumen
El crecimiento poblacional, junto con la intensificación del consumo de bienes de salud, especialmente de productos farmacéuticos, ha contribuido al agravamiento de los desequilibrios ambientales, imponiendo riesgos crecientes a la integridad de los ecosistemas. En este contexto, los contaminantes emergentes, especialmente los fármacos detectados en aguas superficiales, suelos y sedimentos, constituyen uno de los principales desafíos ambientales contemporáneos debido a su persistencia, amplia distribución y efectos adversos incluso a concentraciones de traza. La limitada eficiencia de los sistemas convencionales de tratamiento, sumada a la ausencia de regulación específica, refuerza la necesidad de soluciones innovadoras alineadas con los principios de la Agenda 2030 de la Organización de las Naciones Unidas y con los preceptos de la Química Verde. En este marco, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial de microorganismos aislados de sedimentos de un arroyo en Foz do Iguaçu (PR) para la tolerancia a fármacos y la biodegradación del ibuprofeno, así como investigar sus efectos fitotóxicos mediante bioensayos con Lactuca sativa, contribuyendo al desarrollo de estrategias biotecnológicas aplicables al tratamiento de contaminantes en sistemas ambientales. Se aislaron 70 microorganismos a partir de dos puntos de muestreo, de los cuales cinco hongos fueron seleccionados tras ensayos de tolerancia a compuestos de diferentes clases terapéuticas (antitérmicos, antiinflamatorios, antimicrobianos, antidepresivos y hormonas). Las cepas fueron identificadas mediante secuenciación de la región ITS del rRNA, resultando en tres aislados pertenecientes a Ascomycota y dos a Mucoromycota. La caracterización enzimática reveló un perfil diversificado entre los aislados, con predominio de actividades hidrolíticas y oxidativas. Las respuestas más destacadas se observaron para la lipasa, con actividad lipolítica superior al 60%, y la lignina peroxidasa, superando las 250 U·L⁻¹ en los mejores rendimientos. Se destacaron los aislados Mucor sp. FAR014, Talaromyces sp. FAR012 y Geotrichum sp. FAR003. En los ensayos de biodegradación del ibuprofeno, aunque ningún aislado promovió la degradación completa de la molécula, se observó que Talaromyces sp. FAR012 y Geotrichum sp. FAR003 fueron capaces de oxidar el fármaco y transformar la molécula en los isómeros 1-, 2- y 3-hidroxi-ibuprofeno a lo largo de 15 días, evidenciando una notable capacidad de biotransformación. De forma complementaria, los bioensayos ecotoxicológicos con Lactuca sativa mostraron efectos fitotóxicos dependientes de la dosis, siendo la longitud de la raíz y el Índice de Toxicidad (IT) los parámetros más sensibles, con indicios de fitotoxicidad a partir de 0,3 mg·L⁻¹. Estos resultados refuerzan la relevancia del ibuprofeno como contaminante emergente y proporcionan una base científica para el desarrollo de estrategias biotecnológicas orientadas a la mitigación de fármacos en matrices ambientales, la preservación de la calidad del agua y el fortalecimiento de ecosistemas más equilibrados y resilientes.
Abstract
Population growth, combined with the intensification of healthcare-related consumption, particularly pharmaceutical products, has contributed to increasing environmental imbalances, posing growing risks to ecosystem integrity. In this context, emerging contaminants, especially pharmaceuticals detected in surface waters, soils, and sediments, represent one of the major contemporary environmental challenges due to their persistence, widespread distribution, and adverse effects even at trace concentrations. The limited efficiency of conventional treatment systems, coupled with the lack of specific regulatory frameworks, highlights the need for innovative solutions aligned with the principles of the United Nations Agenda 2030 and the precepts of Green Chemistry. Within this framework, the present study aimed to evaluate the potential of microorganisms isolated from sediments of a stream located in Foz do Iguaçu (PR, Brazil) regarding their tolerance to pharmaceuticals and their ability to biodegrade ibuprofen, as well as to investigate its phytotoxic effects through bioassays using Lactuca sativa, contributing to the development of sustainable biotechnological strategies applicable to pollutant mitigation in environmental systems. A total of 70 microorganisms were isolated from two sampling sites, from which five fungal strains were selected following tolerance screening against compounds from different therapeutic classes (antipyretics, anti-inflammatory drugs, antimicrobials, antidepressants, and hormones). Molecular identification based on ITS rRNA region sequencing revealed three isolates belonging to Ascomycota and two to Mucoromycota. Enzymatic screening indicated a diversified metabolic profile among the isolates, with notable hydrolitic and oxidative activities. The most expressive responses were observed for lipase, showing lipolytic activity exceeding 60%, and lignin peroxidase, surpassing 250 U·L⁻¹ in the best-performing strains. The isolates Mucor sp. FAR014, Talaromyces sp. FAR012, and Geotrichum sp. FAR003 demonstrated the most relevant enzymatic potential. In the ibuprofen biodegradation assays, although complete molecular degradation was not achieved by any isolate, Talaromyces sp. FAR012 and Geotrichum sp. FAR003 were capable of oxidizing the compound and converting it into 1-, 2-, and 3-hydroxy-ibuprofen isomers over a 15- day period, demonstrating a significant capacity for structural biotransformation. Complementary ecotoxicological bioassays with Lactuca sativa revealed dosedependent phytotoxic effects, with root length and the Toxicity Index (TI) identified as the most sensitive endpoints, indicating phytotoxicity from concentrations as low as 0.3 mg·L⁻¹. These findings reinforce the environmental relevance of ibuprofen as an emerging contaminant and provide a scientific basis for the development of sustainable biotechnological strategies aimed at mitigating pharmaceutical pollutants in environmental matrices, preserving water quality, and promoting more balanced and resilient ecosystems.
Descrição
Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Doutor em Energia e Sustentabilidade.
Palavras-chave
contaminantes , fármacos, biodegradação, ibuprofeno