【微光譜應用】基於光譜學方法處理醫療廢棄物
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【微光譜應用】基於光譜學方法處理醫療廢棄物

資料來源:http://www.oceanoptics.cn/applications/2717

隨著人們對醫療廢棄物危害意識的越來越強,研究人員正研究一種新的處理醫療廢物的方法,該方法通過降解可能對環境產生不利影響的化合物來處理醫療廢物。

纈沙坦是一種用於治療高血壓和心力衰竭的藥物,通常不會被患者完全代謝。在這個應用案例中,來自印度的研究人員使用光譜學技術測試表徵基於等離子體的降解技術在纈沙坦分解過程中的效率。

 

實驗原理及配置

實驗主要探究在不同條件下使用非平衡大氣壓等離子體射流(NEAPP)降解纈沙坦的效率,包括在單獨等離子體射流、等離子體射流與ZnO納米顆粒組合以及各種環境(空氣、O2和‍H2O2),固定等離子在固定等離子體工作電位和處理時。

採用光學發射光譜(OES)表徵各種活性物質在降解過程中的分佈和發射強度,採用光譜法監測等離子體射流處理纈沙坦在不同條件下的降解效率。

 

NEAPP反應器

通過HR4000CG-UV-NIR高分辨率光譜儀檢測纈沙坦降解過程等離子體射流中活性物質的信息。使用QP400-2-SR-BX光纖收集光信號並連接到74-UV准直鏡以限制收光角,提高收光效率和光譜儀的空間分辨率。通過OceanView軟件獲取光譜並記錄分析。

數據及分析

 

圖1. 等離子體射流在不同環境下的發射光譜。

在空氣、O2和H2O2等不同環境條件下,氬等離子體對纈沙坦水溶液進行降解,觀察到降解過程中當氬等離子體與ZnO納米顆粒結合時,OES光譜顯示出各種新光譜線,形成原因可能是由於等離子體與ZnO的相互作用在纈沙坦的降解過程中激發Zn,在降解過程中起重要的催化作用並刺激氧化反應。

此外,與在不同條件下進行的降解過程相比,OH·、O和N2-SPS引起的譜線強度顯著增加,因為與其他處理條件相比,形成了更高濃度的活性物質。

 

圖2.(a)等離子體處理的纈沙坦藥物的紫外-可見光譜和(b)在不同環境條件條件下的降解率。

圖2為對應於未處理的纈沙坦水溶液,不同環境降解的纈沙坦水溶液的紫外-可見吸收光譜及降解率。纈沙坦水溶液在260nm處表現出主要的吸收特徵峰,單獨進行等離子體處理後,發現吸收峰強度顯著降低。

在不同環境下進行等離子降解後吸收峰強度按P>P+Air>P+O2>P+H2O2的順序降低,表明纈沙坦水溶液的降解率增加。上述變化可能與纈沙坦分子的氧化降解有關。

最後,與其他處理條件相比,等離子體處理與ZnO相結合,獲得了較低強度的吸收峰,最大降解百分比為49%,這主要是由於在該協同過程中形成了較高濃度的各種活性物質。

實驗結論

相比於單獨的等離子體、空氣、O2和H2O2等不同環境條件,光譜分析證實等離子體與ZnO形成了更高濃度的活性物質,含有ZnO納米顆粒的纈沙坦水溶液表現出更高的降解率。

最後得出結論,相比於其他處理條件,等離子體與催化劑組合的處理條件對纈沙坦降解表現出顯著功效。

參考文獻

1. Raji, A., Pandiyaraj, K. Navaneetha, Vasu, D., Ramkumar, MC, Deshmukh, RR, and Kandavelu, V. Non-equilibrium atmospheric pressure plasma assisted degradation of the pharmaceutical drug valsartan: influence of catalyst and degradation environment, RSC Advances, Issue 59, 29 Sep 2020.

結語

2018年,僅抗高血壓藥物(包括纈沙坦)的市場估計為250億美元。此外,在佛羅里達國際大學最近進行的一項研究中,在三年內發現了93個骨魚樣品中近60種不同藥物的證據2。處理來自其他藥物的有害化合物進入環境的潛在影響將需要製造商、醫療保健行業、政府機構和公眾之間的合作。這項工作使用模塊化光譜儀等簡單、強大和靈活的工具,幫助研究人員、監管機構和行業工程師快速評估不同處理藥物廢物的效果。