СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ ФТОРУРАЦИЛА

УДК 615.21/.26:544.42
DOI: https://doi.org/10.52540/2074-9457.2025.4.66
Скачать статью

А. С. Мельников, Р. И. Лукашов, Н. И. Михайлова

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ ФТОРУРАЦИЛА

Белорусский государственный медицинский университет, г. Минск, Республика Беларусь

В статье рассматривается проблема обезвреживания отходов цитостатических лекарственных средств. Для обезвреживания таких соединений предлагается использование химической деструкции. Объектом исследования выбран широко применяемый в онкологии фторурацил.

Цель работы – на основании хроматографического анализа сравнить методы окислительной деструкции фторурацила.

В качестве основных методов деструкции применяли окисление калия перманганатом и реактивом Фентона. Процесс деструкции контролировали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Полная деструкция фторурацила достигается при окислении калия перманганатом при нагревании. Фторурацил полностью разрушается при окислении 1% раствором калия перманганата в кислой среде при нагревании до 80 °C в течение 1, 2 и 3 ч после смешивания. При использовании калия перманганата сохраняются два хроматографически детектируемых продукта деструкции.

Окисление фторурацила реактивом Фентона при комнатной температуре и нагревании до 65 °C в течение 1 и 3 ч значительно снижает содержание действующего вещества. Полное разрушение фторурацила происходит в течение одной недели без нагревания и в течение одного месяца при нагревании. Продукты окисления фторурацила реактивом Фентона хроматографически не обнаруживаются.

Ключевые слова: цитостатические лекарственные средства, фторурацил, химическая деструкция, высокоэффективная жидкостная хроматография, окисление, калия перманганат, реактив Фентона.

SUMMARY

S. Melnikov, R. I. Lukashou, N. I. Mikhailava

COMPARATIVE ANALYSIS OF FLUORURACIL OXIDATIVE DESTRUCTION METHODS

This study considers the issue of decontaminating wastes of cytostatic pharmaceuticals. The use of chemical destruction is proposed for decontamination of such compounds. Fluorouracil, widely used in oncology, is chosen as the object of the research.

The aim of the research was to compare fluorouracil oxidative destruction methods based on chromatographic analysis.

Potassium permanganate oxidation and Fenton’s reagent were used as the main destruction methods. The destruction process was controlled by high-performance liquid chromatography.

Complete fluorouracil destruction is achieved by potassium permanganate oxidation under heated conditions. Fluorouracil is fully destroyed during oxidation with a 1% potassium permanganate solution in acidic medium while heating up to 80 °C for 1, 2 and 3 h after mixing. With the use of potassium permanganate two chromatographically detectable destruction products are remained.

Fluorouracil oxidation with Fenton’s reagent at room temperature and at heating up to 65 °C for 1 and 3 h resulted reduces greatly the content of the active substance. Complete fluorouracil destruction occurs within one week without heating and within one month under heating. No oxidation products of fluorouracil formed after treatment with the Fenton’s reagent are detected.

Keywords: cytostatic drugs, fluorouracil, chemical destruction, high-performance liquid chromatography, oxidation, potassium permanganate, Fenton's reagent.

ЛИТЕРАТУРА

Besse, J. P. Anticancer drugs in surface waters: what can we say about the occurrence and environmental significance of cytotoxic, cytostatic and endocrine therapy drugs? / J. P. Besse, J. F. Latour, J. Garric // Environment international. – 2012. – Vol. 39, N 1. – P. 73–86. – DOI: 10.1016/j.envint.2011.10.002.
Prioritising anticancer drugs for environmental monitoring and risk assessment purposes / V. Booker, C. Halsall, N. Llewellyn [et al.] // The Science of the total environment. – 2014. – Vol. 473/474. – P. 159–170. – Doi: 10.1016/j.scitotenv.2013.11.145.
Antineoplastic compounds in the environment-substances of special concern / K. Kümmerer, A. Haiß, A. Schuster [et al.] // Environmental science and pollution research international. – 2014. – Vol. 23, N 15. – P. 1–14. – DOI: 10.1007/s11356-014-3902-8.
A preliminary study on the occurrence of cytostatic drugs in hospital effluents in Beijing, China / J. Yin, B. Shao, J. Zhang, K. Li // Bulletin of environmental contamination and toxicology. – 2010. – Vol. 84, N 1. – P. 39–45. – DOI: 10.1007/s00128-009-9884-4.
Negreira, N. Cytostatic drugs and metabolites in municipal and hospital wastewaters in Spain: filtration, occurrence, and environmental risk / N. Negreira, M. L. D. Alda, D. Barceló // The Science of the total environment. – 2014. – Vol. 497/498. – P. 68–77. – DOI: 10.1016/j.scitotenv.2014.07.101.
Ferrando-Climent, L. Incidence of anticancer drugs in an aquatic urban system: from hospital effluents through urban wastewater to natural environment / L. Ferrando-Climent, S. Rodriguez-Mozaz, D. Barceló // Environmental pollution. – 2014. – Vol. 193. – P. 216–223. – DOI: 10.1016/j.envpol.2014.07.002.
Occurrence and fate of the cytostatic drugs cyclophosphamide and ifosfamide in wastewater and surface waters / I. Buerge, H. Buser, T. Poiger, M. D. Müller // Environmental science & technology. – 2006. – Vol. 40, N 23. – P. 7242–7250. – DOI: 10.1021/es0609405.
Predicting concentrations of cytostatic drugs in sewage effluents and surface waters of Catalonia (NE Spain) / H. Franquet-Griell, C. Gómez-Canela, F. Ventura, S. Lacorte // Environmental research. – 2015. – Vol. 138. – P. 161–172. – DOI: 10.1016/j.envres.2015.02.015.
Об утверждении клинического протокола «Алгоритмы диагностики и лечения злокачественных новообразований» : постановление М-ва здравоохранения Респ. Беларусь от 6 июля 2018 г. № 60 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. – URL: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=W21833500p (дата обращения: 12.12.2025).
Фармацевтический информационно-производственный портал РУП «Белмедпрепараты» / Республиканское унитарное производственное предприятие «Белмедпрепараты». – URL: https://belmedpreparaty.com/produktsiya/all/?PAGEN_1=29 (дата обращения: 11.12.2025).
Fate of 5-fluorouracil, doxorubicin, epirubicin, and daunorubicin in hospital wastewater and their elimination by activated sludge and treatment in a membrane-bio-reactor system / S. Mahnik, K. Lenz, N. Weissenbache [et al.] // Chemosphere. – 2007. – Vol. 66, N 1. – P. 30–37. – DOI: 10.1016/j.chemosphere.2006.05.051.
Occurrence and ecotoxicological risk assessment of 14 cytostatic drugs in wastewater / J. Martín, D. Camacho-Muñoz, J. Luis Santos [et al.] // Water, air and soil pollution. – 2014. – Vol. 225, N 3. – P. 1896. – DOI: 10.1007/s11270-014-1896-y.
Kosjek, T. Occurrence, fate and determination of cytostatic pharmaceuticals in the environment / T. Kosjek, E. Heath // Trends in analytical chemistry : TRAC. – 2011. – Vol. 30, N 7. – P. 1065–1087. – DOI: 10.1016/j.trac.2011.04.007.
Ecotoxicity and genotoxicity assessment of cytotoxic antineoplastic drugs and their metabolites / R. Zounkova, L. Kovalova, L. Blaha, W. Dott // Chemosphere. – 2010. – Vol. 81, N 2. – P. 253–260. – DOI: 10.1016/j.chemosphere.2010.06.029.
О порядке обращения с медицинскими отходами : постановление М-ва здравоохранения Респ. Беларусь и М-ва природных ресурсов и охраны окружающей среды Респ. Беларусь от 2 сент. 2024 г. № 137/44 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. – URL: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=W22442235 (дата обращения: 12.12.2025).
Соленова, Л. Г. Химиотерапия: возможные риски при обращении с противоопухолевыми препаратами / Л. Г. Соленова, М. Г. Якубовская // Успехи молекулярной онкологии. – 2017. – Т. 4, № 3. – С. 10–20. – DOI: 10.17650/2313-805X-2017-4-3-10-20.
Oxidative degradation of the antineoplastic drugs 5-fluorouracil and cytarabine in aqueous solution by potassium permanganate / P. Cheng, F. Sun, W. Wang [et al.] // Desalination and water treatment. – 2017. – Vol. 70. – P. 339–346. – DOI: 10.5004/dwt.2017.20240.
Degradation of the cytostatic 5-Fluorouracil in water by Fenton and photo-assisted oxidation processes / M. Governo, M. S. F. Santos, A. Alves, L. M. Madeira // Environmental science and pollution research international. – 2016. – Vol. 24, N 1. – P. 844–854. – DOI: 10.1007/s11356-016-7827-2.
Изучение депротонирования 5-фторурацила / С. П. Иванов, Г. С. Абдрахимова, И. Ф. Даутова [и др.] // Башкирский химический журнал. – 2010. – Т. 17, № 1. – С. 42–45.

REFERENCES

Besse JP, Latour JF, Garric J. Anticancer drugs in surface waters: what can we say about the occurrence and environmental significance of cytotoxic, cytostatic and endocrine therapy drugs? Environ Int. 2012;39(1):73–86. doi: 10.1016/j.envint.2011.10.002
Booker V, Halsall C, Llewellyn N, Johnson A, Williams R. Prioritising anticancer drugs for environmental monitoring and risk assessment purposes. Sci Total Environ. 2014;473–474:159–70. doi: 10.1016/j.scitotenv.2013.11.145
Kümmerer K, Haiß A, Schuster A, Hein A, Ebert I. Antineoplastic compounds in the environment-substances of special concern. Environ Sci Pollut Res Int. 2014;23(15):1–14. doi: 10.1007/s11356-014-3902-8
Yin J, Shao B, Zhang J, Li K. A preliminary study on the occurrence of cytostatic drugs in hospital effluents in Beijing, China. Bull Environ Contam Toxicol. 2010;84(1):39–45. doi: 10.1007/s00128-009-9884-4
Negreira N, Alda MLD, Barceló D. Cytostatic drugs and metabolites in municipal and hospital wastewaters in Spain: filtration, occurrence, and environmental risk. Sci Total Environ. 2014;497–498:68–77. doi: 10.1016/j.scitotenv.2014.07.101
Ferrando-Climent L, Rodriguez-Mozaz S, Barceló D. Incidence of anticancer drugs in an aquatic urban system: from hospital effluents through urban wastewater to natural environment. Environ Pollut. 2014;193:216–23. doi: 10.1016/j.envpol.2014.07.002
Buerge I, Buser H, Poiger T, Müller MD. Occurrence and fate of the cytostatic drugs cyclophosphamide and ifosfamide in wastewater and surface waters. Environ Sci Technol. 2006;40(23):7242–50. doi: 10.1021/es0609405
Franquet-Griell H, Gómez-Canela C, Ventura F, Lacorte S. Predicting concentrations of cytostatic drugs in sewage effluents and surface waters of Catalonia (NE Spain). Environ Res. 2015;138:161–72. doi: 10.1016/j.envres.2015.02.015
On approval of the clinical protocol "Algorithms for the diagnosis and treatment of malignant neoplasms": postanovlenie M-va zdravookhraneniia Resp Belarus' ot 6 iiulia 2018 g № 60. Natsional'nyi pravovoi Internet-portal Respubliki Belarus'. URL: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=W21833500p (data obrashcheniia: 12.12.2025). (In Russ.)
Respublikanskoe unitarnoe proizvodstvennoe predpriiatie «Belmedpreparaty». Pharmaceutical information and production portal of the RUE "Belmedpreparaty". URL: https://belmedpreparaty.com/produktsiya/all/?PAGEN_1=29 (data obrashcheniia: 11.12.2025). (In Russ.)
Mahnik S, Lenz K, Weissenbache N, Mader RM, Fuerhacker M. Fate of 5-fluorouracil, doxorubicin, epirubicin, and daunorubicin in hospital wastewater and their elimination by activated sludge and treatment in a membrane-bio-reactor system. Chemosphere. 2007;66(1):30–7. doi: 10.1016/j.chemosphere.2006.05.051
Martín J, Camacho-Muñoz D, Luis Santos J, Aparicio I, Alonso E. Occurrence and ecotoxicological risk assessment of 14 cytostatic drugs in wastewater. Water Air Soil Pollut. 2014;225(3):1896. doi: 10.1007/s11270-014-1896-y
Kosjek T, Heath E. Occurrence, fate and determination of cytostatic pharmaceuticals in the environment. Trends Analyt Chem. 2011;30(7):1065–87. doi: 10.1016/j.trac.2011.04.007
Zounkova R, Kovalova L, Blaha L, Dott W. Ecotoxicity and genotoxicity assessment of cytotoxic antineoplastic drugs and their metabolites. Chemosphere. 2010;81(2):253–60. doi: 10.1016/j.chemosphere.2010.06.029
On the procedure for handling medical waste: postanovlenie M-va zdravookhraneniia Resp. Belarus' i M-va prirodnykh resursov i okhrany okruzhaiushchei sredy Resp Belarus' ot 2 sent 2024 g. № 137/44. Natsional'nyi pravovoi Internet-portal Respubliki Belarus'. URL: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=W22442235 (data obrashcheniia: 12.12.2025). (In Russ.)
Solenova LG, Iakubovskaia MG. Chemotherapy: Potential Risks of Using Anticancer Drugs. Uspekhi molekuliarnoi onkologii. 2017;4(3):10–20. doi: 10.17650/2313-805X-2017-4-3-10-20. (In Russ.)
Cheng P, Sun F, Wang W, Feng J, Hu ZH, Yuan S, et al. Oxidative degradation of the antineoplastic drugs 5-fluorouracil and cytarabine in aqueous solution by potassium permanganate. Desalination Water Treat. 2017;70:339–46. doi: 10.5004/dwt.2017.20240
Governo M, Santos MSF, Alves A, Madeira LM. Degradation of the cytostatic 5-Fluorouracil in water by Fenton and photo-assisted oxidation processes. Environ Sci Pollut Res Int. 2016;24(1):844–54. doi: 10.1007/s11356-016-7827-2
Ivanov SP, Abdrakhimova GS, Dautova IF, Spirikhin LV, Khursan SL, Murinov IuI. Study of deprotonation of 5-fluorouracil. Bashkirskii khimicheskii zhurnal. 2010;17(1):42–5. (In Russ.)