20 Mar. 2018

Bioseguridad

Bioseguridad

interacción fármacos con biocidas

Interacciones de agentes antimicrobianos con higienizantes del agua


Escrito por: Joan Freixes

La administración de medicamentos en el agua de bebida es la forma más habitual de realizar tratamientos masivos en avicultura y ganadería y presenta ventajas respecto a la medicación a través del pienso:

  • Los animales enfermos comen menos pero normalmente siguen bebiendo.
  • Mayor rapidez y facilidad de intervención, de horas en agua versus días en el pienso (fabricación, transporte).
  • Mayor homogeneidad del medicamento en el agua de bebida que en el pienso.
  • Menor riesgo de contaminaciones cruzadas.
  • Posibilidad de modular la dosis de medicamento durante el tratamiento.
  • Mayor ahorro económico.

Existen gran cantidad de factores que condicionan la estabilidad de los medicamentos en el agua de bebida

higienizantes agua

Cuando el medicamento se administra en el agua a través de un dosificador, el recipiente de la solución madre o concentrado se comporta como un reactor químico, donde pueden tener lugar distintos procesos químicos

Esto explica que sea un buen disolvente de muchas sales y sustancias orgánicas utilizadas habitualmente en los tratamientos en avicultura y en ganadería.

 

La estabilidad de un medicamento en el agua vendrá determinada por factores como son las características fisicoquímicas y microbiológicas del agua, y las condiciones ambientales y de uso

Características fisicoquímicas y microbiológicas del agua:

Dureza Total (cantidad total de iones Ca2+ + Mg2+) (ppm CaCO3). Estos iones son los responsables de la formación de complejos de coordinación y sales insolubles de algunos fármacos.

pH = –log 1/[H3O]+ Según el pH del agua, puede inducirse la hidrólisis de algunos fármacos.

Contaminación Microbiana Formación de biofilm en las conducciones. Determinados microorganismos producen enzimas capaces de degradar algunos fármacos.

Condiciones ambientales y de uso del agua

  • Temperatura. Puede acelerar los procesos de degradación de ciertos fármacos. La velocidad de la reacción se duplica por cada 10º C de aumento de temperatura.
  • Oxígeno atmosférico. Es el causante de las reacciones de oxidación catalizadas por la luz, los metales pesados y el calor.
  • Interacciones con otros productos. Fármacos de características ácidas pueden interaccionar con fármacos de características básicas. También pueden producirse interacciones por efecto de contraión. En ambos casos generalmente precipitan los dos fármacos.
  • Interacciones con acidificantes. El pH ácido del agua puede inducir, por catálisis ácida, la hidrólisis de determinados fármacos.
  • Radiación lumínica. Es la responsable de ciertos procesos de fotodegradación.
  • Interacciones con agentes oxidantes de higienización del agua (cloro gas, hipocloritos, peróxidos).

Los biocidas que se utilizan para higienizar el agua de bebida son agentes oxidantes muy potentes, con altos valores de potencial de oxidación-reducción -Tabla 1-.

Tabla 1. Potencial de oxidación-reducción de biocidas

Su poder bactericida se expresa a través de un mecanismo de oxidación química, penetrando la pared celular y alterando su metabolismo, llegando a destruir la membrana citoplasmática, desnaturalizando las proteínas estructurales o enzimáticas, así como los ácidos nucleicos. Su actividad no es selectiva y depende, en algunos casos, del pH del agua. Por ejemplo, la acción bactericida del cloro se debe al ácido hipocloroso y esta especie está presente únicamente en un intervalo de pH de 5 a 7.5. Este estudio se centrará en tres de los higienizantes más usados en avicultura y ganadería:

  1. Cloro e hipocloritos
  2. Dióxido de cloro
  3. Peróxido de hidrógeno
biocidas biodegradables

Interacción de los fármacos con higienizantes del agua

Los fármacos son sustancias químicas que poseen diferentes grupos funcionales en el esqueleto de su estructura molecular y que pueden interaccionar con algunos elementos del medio que los rodea. Los higienizantes de agua son agentes oxidantes muy potentes y son capaces de reaccionar con la materia orgánica disuelta en el agua.

No es de extrañar que los medicamentos administrados en el agua de bebida de los animales puedan reaccionar con agentes higienizantes del agua de bebida

El grado de interacción dependerá de cada fármaco en particular y también de unas determinadas condiciones, como el pH del agua, la temperatura, la concentración de higienizante, la presencia de metales en el medio que puedan catalizar la reacción, etc. En este artículo solo se consideran los aspectos propios de la interacción de los fármacos con los biocidas en el agua, sin considerar otros aspectos que los desestabilizan, que ya se han comentado anteriormente.

En la Tabla 2 se especifican las concentraciones estimadas en el agua de los fármacos más comúnmente utilizados en avicultura y ganadería, así como su expresión en concentración milimolar (mmol/l).

tratamiento pollos

Tabla 2. Concentración estimada en el agua de fármacos

En la Tabla 3 se detallan las concentraciones residuales de cloro, dióxido de cloro y peróxido de hidrógeno en mg/l, así como su equivalencia en concentración milimolar.

Tabla 3. Concentraciones residuales de cloro y peróxido

Interacción del fármaco

Desde un punto de vista cinético, se puede representar la interacción de un fármaco [A] con el cloro residual libre [FAC] de la siguiente manera:

biocidas y fármacos en agua

Oxidación del fármaco

La oxidación de un fármaco por medio del cloro residual se ajusta a una cinética de segundo orden, donde la velocidad vendrá dada por la siguiente expresión matemática:

biocidas agua de bebida

Tiempo de vida media

Se define el concepto de tiempo de vida media (t1/2) como el tiempo necesario para degradarse el 50% de la concentración inicial del fármaco A, expresada como [A]0. Matemáticamente se puede calcular con la siguiente expresión:

interacciones agua de bebida

Se ha realizado una búsqueda bibliográfica sobre la cinética y el mecanismo de degradación de algunos antimicrobianos provocada por los agentes oxidantes, tanto en plantas de depuración de aguas residuales como en aguas de consumo. En la Tabla 4 se detallan los parámetros cinéticos más relevantes (constantes de velocidad y los períodos de vida media) de estos procesos, que se ajustan a cinéticas de segundo orden.

La representación de los valores de concentración de fármaco y tiempo permite calcular la constante de velocidad kapp, a partir de la cual obtener el valor del período de vida media (T1/2). El valor del período de vida media T1/2 nos da una idea de la velocidad con que transcurre el proceso de degradación. Como podemos comprobar en la Tabla 4, los tiempos son muy cortos, del orden de minutos. A partir de estos resultados, se puede deducir el comportamiento de los medicamentos en nuestras instalaciones. Las reacciones transcurren mol a mol, es decir, un mol de fármaco A reacciona con un mol de FAC. La degradación de un antimicrobiano debido a la acción de los agentes oxidantes se calculará a partir de la expresión :

interacción fármacos
reacción fármacos con agua

Tabla 4. Interacción de los higienizantes del agua de bebida con los medicamentos

A partir de los resultados del período de vida media se puede deducir el comportamiento de los medicamentos en nuestras instalaciones

Los datos que aparecen en la Tabla 5, como conclusión del estudio, están en consonancia y son del mismo orden que los obtenidos experimentalmente por PÉREZ15.

interacciones biocidas con medicamentos

Tabla 5. Interacción de los higienizantes del agua de bebida con los medicamentos

instalaciones avícolas

Interacción de los fármacos con el agua de bebida

Se ha comprobado que los biocidas empleados comúnmente para higienizar el agua de bebida de los animales reaccionan con los fármacos disueltos en el agua debido a que son oxidantes muy fuertes y por consiguiente, son sustancias con una elevada reactividad.

La mayoría de las reacciones transcurren de forma muy rápida. La degradación de un fármaco dependerá de cada fármaco en particular y de la concentración de biocida en el agua. Estas interacciones, además de suponer una fuerte pérdida económica, representan un grave problema, puesto que se reducen en mayor o menor grado las dosis terapéuticas, provocando una disminución de la efectividad del tratamiento.

También es importante destacar que los subproductos generados en estas reacciones son más tóxicos que los fármacos de referencia. Debe evitarse que se produzcan estas reacciones.

Se recomienda no higienizar el agua durante los días de tratamiento o bien, efectuar un tratamiento con cloro o hipocloritos hasta el punto de ruptura, sin mantener un nivel de cloro residual libre que pueda reaccionar con los fármacos

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