RAPORT ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC ÎN EXTENSO

PROIECT nr.110/2014

Cod proiect: PN-II-PT-PCCA-2013-4-0612

Denumirea proiectului: Recuperarea avansată a produselor utile din deşeurile de

catalizatori uzaţi

(Acronim: REMACAT)

Rezumatul etapei:

Obiectivele etapei 3 a proiectului se refera/sunt la optimizarea metodei de purificare a

toluenului, obţinerea coagulantului complex performant în epurarea apelor uzate şi realizarea

de studii toxicologice în vederea evaluarii mediului de lucru. În această etapă s-au realizat:

- STABILIREA metodei de purificare avansata a toluenului si elaborarea schemei

tehnologice aferente procesului.

- Investigarea performanţelor coagulantului complex denumit FERALCOSORB obţinut

din faza anorganică II în epurarea apelor uzate. Astfel, s-a demonstrat că produsul

FERALCOSORB se comportă ca un agent de coagulare eficient, chiar comparativ cu

un coagulant clasic cum este clorura ferică. Poate fi utilizat pe o gama larga de ape

reziduale (din punct de vedere al provenienţei lor) şi îşi dovedeşte eficienţa în

domenii largi de încărcare poluantă a acestor ape. Nu în ultimul rând, este un produs

sensibil mai ieftin decât coagulanţii clasici fiind obţinut din procesul de valorificare a

unor deşeuri industriale.

- Studii toxicologice în vederea evaluarii mediului de lucru şi întocmirea fişelor de

securitate aferente etapei 3. Rezultatele obținute contribuie la îmbogățirea bazei de

date toxicologice cu informații noi și originale referitoare la factorii agresogeni și a

efectului acestora asupra sănătății organului cutanat, fiind deosebit de relevante în

ceea ce privește siguranţa personalului implicat în procesul COSORB. Datorită

reproductibilității demonstrate a modelelor murinice utilizate, se conturează

posibilitatea valorificării acestora și în studii ulterioare, pentru evaluarea și

cuantificarea efectelor/ toxicității locale și sistemice induse de alți factori agresogeni.

Rezultatele obținute au fost diseminate astfel: 1 patent, 2 lucrari in reviste cu factor de

impact, 1 lucrare – Short communication in revista indexata BDI, 1 rezumat in revista cu FI,

3 comunicări orale la conferinţe si simpozione internaţionale, 2 comunicări orale la conferinţe

si workshopuri naţionale si 4 lucrări prezentate sub forma de postere si publicate sub formă

de rezumat la manifestări științifice internaționale.

Activitatea 3.1 Stabilirea şi optimizarea metodei de purificare a toluenului din faza organică

Analiza metodei din punct de vedere al calităţii toluenului recuperat şi optimizarea acesteia.

Din faza organică s-a separat toluenul prin distilare, proces realizat în laborator şi

descris în activitatea 2.11 din anul 2015. Toluenul obtinut a avut puritatea 98.5-99 %, cu

urme de apa 0.0035 % si aciditate: 0.6 mg NaOH/100 mL toluen.

În etapa 3 din 2016 s-a optimizat metoda de purificare a toluenului. Astfel toluneul se trece

printr-o coloana umpluta cu NaOH si Na2SO4 anhidru in scopul eliminarii aciditatii si

respectiv a urmelor de apa.

Reziduu de

blaz

Reziduu de

blaz

1

3

4

5

2 6

7

8

9

10

11

Fază organică

Toluen Toluen

Activitatea 3.2 Analiza toluenului

Datele pentru doua probe obţinute din doua distilări separate sunt prezentate în Tabelul 1.

Tabelul 1. Caracteristicile toluenului neutralizat şi purificat prin dublă distilare.

Nr.

Crt. Puritate [%] Continut de

apa

Compusi

cu sulf

Aciditate Interval de

distilare

Toluen Altele

1 99.335 0.665 0.014 fără fără 109.2-110.0 oC

2 99.549 0.451 0.010 fără fără 109.1-109.8 oC

Activitatea 3.3 Schema tehnologică pentru purificarea toluenului

Având în vedere experimentele realizate la nivel de laborator, se propune următoarea schemă

tehnologică pentru metoda optimizată de purificare a toluenului (Fig. 1).

Legenda:

1. Vas de colectare a fazei organice cu umplutură de hidroxid de sodiu fulgi şi sulfat de sodiu

anhidru;

2, 7. Pompe de umplere a vaselor de alimentare a blazurilor de distilare;

3, 8. Vase de alimentare a blazelor de distilare;

4, 9. Coloane de distilare;

5, 10. Schimbătoare de căldură;

6. Vas de colectare a toluenului cu umplutură de hidroxid de sodiu fulgi şi sulfat de sodiu

anhidru;

11. Vas de colectare a toluenului purificat şi neutralizat.

Activitatea 3.4 Realizarea schemei tehnologice de obţinere a coagulantului complex cu

descrierea operaţiilor şi bilanţul de materiale.

Cele 2 etape majore de obtinere a fazei anorganice care poate fi utilizata ca si

coagulant anorganic sunt:

- separarea fazei organice de cea anorganica din deseul COSORB;

- eliminarea cuprului din faza anorganica utilizand pentru aceasta fier. Procesul de

eliminare a cuprului prin reducere la cupru metallic cu ajutorul fierului conduce

practic la inlocuirea in faza anorganica a ionilor de cupru cu ioni de fier, cu eficienta

ridicata la utilizarea lor in procese de coagulare.

In tabelul de mai jos este prezentata caracterizarea fazei anorganice, dupa eliminarea

cuprului. Au fost supuse analizelor de laborator doua probe provenite din doua serii de

tratare a catalizatorului uzat. In functie de parametrii proceselor tehnologice aplicate, rezulta

faze anorganice in care continutul de metale utile (fier si aluminiu) se situeaza in anumite

domenii de concentratii.

Pentru caracterizarea fazei anorganice se analizeaza urmatorii indicatori:

- pH-ul – este esential in procesele de coagulare si in stabilitatea agentuuli de

coagulare;

- continutul de fier si aluminiu – sunt cele 2 specii utile, care au proprietati coagulante;

- metalele grele – prezenta lor poate imprima un caracter toxic apei epurate sau

namolului de coagulare.

In functie de procesele anterioare (separarea fazei organice, eliminarea cuprului) se obtin faze

anorganice in care ionii utili (fier si aluminiu) variaza intre anumite limite

Probele analizate de faza anorganica au simbolurile: FA1 si FA2.

Testele de coagulare s-au efectuat cu coagulantul obtinut din faza anorganica FA1.

Tabelul 2. Caracterizarea fazelor anorganice (FA1 si FA2) dupa inlocuirea cuprului cu fier

Nr.

crt.

Încercare

executată UM

FA1

Valori

determinate

FA2

Valori

determinate

Metoda de

Incercare

1 pH 2,18 1-2

2 Cupru mg/l 712,2 1,0 SR ISO 8288-01

3 Cadmiu mg/l <0,02 <0,04 SR ISO 8288-01

4 Crom total mg/l 1,24 23,4 SR EN 1233-03

5 Nichel mg/l 1,13 5,8 SR ISO 8288-01

6 Zinc mg/l 1,16 8,9 SR ISO 8288-01

7 Plumb mg/l 0,24 1,0 SR ISO 8288-01

8 Mangan mg/l 64,6 40,3 SR 8662/2-96

9 Aluminiu g/l 17,5 16,0 SR EN ISO 11885:09

10 Fier g/l 28 24,8 SR 13315-96/C91:2008

Observatii:

concentratiile ionilor de Al3+

si Fe3+

se situeaza intre 16 – 17,5 g/l, respectiv 25 – 28

g/l; aceste concentratii sunt suficient de mari ca sa permita utilizarea fazei anorganice

ca agent de coagulare;

mediul puternic acid (pH = 1 – 2) pastreaza ionii metalici in forma solubila, utilizabila

direct in procesele de coagulare;

continutul de metale grele este relativ redus, comparativ cu ionii de fier si aluminiu; in

aceste conditii aportul de metale grele introdus in apa reziduala cu coagulantul este

nesemnificativ

Testele de coagulare prezentate in continuare au fost realizate cu faza anorganica

FA1.

Din analizele privind caracterizarea fazei anorganice efectuate in cadrul acestui

proiect prezentate mai sus, rezulta ca aceasta intruneste conditiile de concentratie ale speciilor

utile si de stabilitate chimica necesare in cazul unui coagulant. Nu se impun elemente de

conditionare ale produsului.

Singurele masuri care trebuie luate la producerea coagulantului constau in analiza

chimica si etichetarea corespunzatoare a fiecarui lot. Acest lucru este necesar intrucat deseul

COSORB nu are omogenitatea unei materii prime obisnuite iar coagulantul anorganic

complex poate avea compozitii diferite la fiecare sarja de productie.

Activitatea 3.5 Stabilirea performanţelor coagulantului în eliminarea încărcării organice şi

a turbidităţii la tratarea prin coagulare a unor ape uzate industriale.

Proiectul si-a propus stabilirea performantelor coagulantului prin efectuarea de teste pe

ape uzate reale provenite din diferite sectoare industriale. De aceea s-au ales ca parametrii de

control ai procesului indicatori globali cum sunt CCOCr, TOC, turbiditate, suspensii si HTP

(produse petroliere). Testele au fost impartite in doua etape:

in prima etapa, in anul 2015 s-a urmarit eficienta proceselor prin indicatorul

“turbidititate”;

in a doua etapa, din anul 2016, s-au urmarit indicatorii CCOCr, suspensii si produse

petroliere

Testele s-au realizat pe aceleasi ape reziduale in ambele etape. S-a ales ca mod de prezentare

a rezultatelor, in anul 2016, includerea tuturor indicatorilor, urmariti in ambele etape, in

aceleasi tabele. Acest lucru permite o mai buna vizualizare a rezultatelor si interpretarea lor,

cu emiterea concluziilor bazate pe respectivele rezultate.

Ceea ce isi propun partenerii in proiectul REMACAT, este de a demonstra ca faza

anorganica reziduala a catalizatorului COSORB are proprietati de coagulant la nivelul

sarurilor de fier si aluminiu, in conditiile in care materialul testat provine din valorificarea

unui deseu industrial deci are un pret de cost sensibil mai mic.

Caracteristicile coagulantului FERALCOSORB utilizat in testele de coagulare sunt

prezentate in Tabelul 3.

Tabelul 3. Caracterizarea coagulantului FERALCOSORB

Nr.

crt.

Încercare

executatã UM

FA1

Valori

determinate

Metoda de

Incercare

1 pH 2,18

2 Cupru mg/l 712,2 SR ISO 8288-01

3 Cadmiu mg/l <0,02 SR ISO 8288-01

4 Crom total mg/l 1,24 SR EN 1233-03

5 Nichel mg/l 1,13 SR ISO 8288-01

6 Zinc mg/l 1,16 SR ISO 8288-01

7 Plumb mg/l 0,24 SR ISO 8288-01

8 Mangan mg/l 64,6 SR 8662/2-96

9 Aluminiu g/l 17 SR EN ISO 11885:09

10 Fier g/l 28 SR 13315-96/C91:2008

Observatii:

concentratiile ionilor de Al3+

si Fe3+

sunt de 17,5 g/l, respectiv 28 g/l; aceste

concentratii sunt suficient de mari ca sa permita utilizarea fazei anorganice ca agent

de coagulare;

mediul puternic acid (pH = 2,1) pastreaza ionii metalici in forma solubila, utilizabila

direct in procesele de coagulare;

continutul de metale grele este relativ redus, comparativ cu ionii de fier si aluminiu; in

aceste conditii aportul de metale grele introdus in apa reziduala cu coagulantul este

nesemnificativ

Caracteristicile initiale ale apelor reziduale studiate

Pentru efectuarea testelor s-au folosit 3 tipuri de ape uzate: ape uzate industriale cu

continut de hidrocarburi (A1 si A2); ape reziduale de la o unitate industriala de imprimerie;

ape reziduale de la o unitate de industrie alimentara (bauturi racoritoare). În tabelele 4, 5 si 6

sunt prezentate caracteristicile initiale ale apelor respective.

Tabelul 4. Caracteristicile iniţiale ale apelor uzate cu continut de hidrocarburi

Nr.

crt.

Parametru Apele uzate industriale cu conþinut de hidrocarburi

Apa uzatã A1 Apa uzatã A2

1 Culoare aparentã bruna bruna

2 Culoare realã slab galbuie slab galbuie

3 Miros produse petroliere produse petroliere

4 Aspect tulbure, cu pelicula,

picãturi emulsionate

de produse petroliere

tulbure, cu pelicula, picãturi

emulsionate de produse

petroliere

Caracteristicile apelor uzate dupa separarea gravitaþionalã

5 pH 7,16 7,91

6 Turbiditate,[°NTU] 33,5 72,5

7 CCO-Cr, [mgO2/l] 161,3 515,35

8 Produse petroliere[mg/l] 95,9 526,0

9 TOC, [mg C/l] 32,76 99,34

10 *Absorbanta la ë=254nm,

A254,[cm-1

]

0,639 2,230

* Probe filtrate prin hârtie de filtru.

Tabelul 5. Caracteristicile apei uzate provenite dintr-o unitate de imprimerie

Nr. crt. Parametru Valoare

1 Culoare aparentã neagra

2 Culoare realã neagra

3 Miros Dulceag

4 Aspect dispersie fina de agent de imprimare,

care trece partial prin hartia de filtru

5 pH 7,,05

6 Turbiditate,[°NTU] Nu se poate determina

7 CCO-Cr, [mgO2/l] 25000

8 Suspensii [ g /l] 10,45

9 TOC, [mg C/l] 3600

10 *Absorbanta la ë=254nm, A254,[cm-1

] Nu se poate determina

11 *Absorbanta la ë=436nm, A436,[cm-1

] Nu se poate determina

* Probe filtrate prin hârtie de filtru.

Tabelul 6. Caracteristicile unei ape uzate provenite din industria alimentara (bauturi

racoritoare)

Nr. crt. Parametru Valoare

1 Culoare aparentã Galben-brunã

2 Culoare realã incolora

3 Miros Produse organice

4 Aspect tulbure, sistem stabil de suspensii fine

5 pH 7,11

6 Turbiditate,[°NTU] 52,5

7 CCO-Cr, [mgO2/l] 671,5

8 Suspensii [ g /l] 1,94

9 TOC, [mg C/l] 173,7

10 *Absorbanta la ë=254nm, A254,[cm-1

] 0,49

11 *Absorbanta la ë=436nm, A436,[cm-1

] 0,02

* Probe filtrate prin hârtie de filtru.

Determinarea eficientei la coagulare a FERALCOSORB pe ape uzate, comparativ

cu coagulantul clasic pe baza de clorura ferica

S-a utilizat FERALCOSORB in dilutie 1:10, cu un continut de metale de Fe 2,8

mg/ml si Al 1,7 mg/ml.

Concluzii privind testarea agentului de coagulare FERALCOSORB

In tabelul nr.7 sunt prezentate comparativ rezultatele obținute la tratarea apelor reziduale

cu doze optime de agenti de coagulare clorură ferică și FERALCOSORB.

Tabelul 7. Analiza comparativa privind rezultatele testelor de coagulare cu clorura ferica si

cu FERALCOSORB

Nr.

Crt

Parametrii Probe optime

Apa A1 cu

produse petroliere

Apa reziduala de la

imprimerie

Apa reziduala de la

Unitate de bauturi

racoritoare

Doza optima Doza optima Doza optima

FeCl3

[mgFe

/L]

Cosorb

[mg Me

/L]

FeCl3

[mgFe

/L]

Cosorb

[mg Me

/L]

FeCl3

[mgFe

/L]

Cosorb

[mg Me

/L]

1 Doza 9,2 15,9 113,6 77,4 25,3 20,5

2 Turbiditate NTU] 12,0 12,5 13,0 20,9 15,0 15,4

3 Eficienta reducere [%] 64,1 62,7 - - 71,4 71,0

4 Suspensii [g/l] - - 1,55 1,68 0,75 1,04

5 Eficienta reducere [%] - - 85,5 83,9 61,3 48,4

6 CCO Cr [mgO2/l] 139,5 149,0 7900 5490 363,9 470,4

7 Eficienta reducere [%] 13,5 7,5 68,4 78,0 45,8 29,9

8 TOC [mgC/l] 21,33 22,6 930,5 790 112,5 118,9

9 Eficienta reducere

TOC [%]

34,8 30,8 74,4 76,9 32,2 31,5

10 Produse petroliere

[mg/l]

31,3 27,9 - - - -

11 Eficienta reducere [%] 67,1 70,8 - - - --

12 Conținut rezidual de

Al [mg Al/l]

- 0,6 - 1,75 - 0,7

Pe baza rezultatelor testelor prezentate mai sus se pot formula urmatoarele concluzii:

Coagulantul FERALCOSORB poate fi utilizat pentru etapa de coagulare a unor ape

uzate provenite din diferite tipuri de industrie si cu un domeniu larg si divers al

compozitiilor acestor ape: incarcare organica, suspensii, chiar sisteme coloidale;

Eficiențele de reducere a turbiditătii sunt similare pentru probele de apă tratate cu doze

optime de agent de coagulare FERALCOSORB si clorură ferică: 62 – 64% pentru apele

cu produse petroliere si 71 – 71,4% pentru apele provenite din industria bauturilor

racoritoare

Eficiențele de reducere a cantităților de suspensii sunt foarte apropiate in cazul apelor de

la imprimerie, respectiv 83,9 – 85,5 %

Pentru apele din industria bauturilor racoritoare randamentele difera: 61,3% in cazul

utilizarii clorurii ferice si 48,4 % in cazul utilizarii agentului de coagulare

FERALCOSORB.

Eficientele de reducere a incarcarii organice difera foarte mult in functie de

caracteristicile apei reziduale, indicatorul CCOCr variind intre 7,5 – 78 %. Randamente

mici se obtin in cazul apelor cu produse petroliere, pentru ambii coagulanti folositi. Cele

mai bune randamente se obtin la apele de la imprimerie, mai mari chiar in cazul utilizarii

FERALCOSORB (78,0%) decat la utilizarea clorurii ferice (68,4%). Pentru apele

provenite din industria bauturilor racoritoare randamentele se situeaza intre celelalte 2

categorii de ape uzate, fiind de 45,8% la utilizarea clorurii ferice si 29,9 % la utilizarea

FERALCOSORB.

Un alt parametru global prin care s-au urmarit procesele de coagulare este TOC (carbon

organic total). Evolutia acestuia este similara evolutiei CCOCr si asemanatoare variatiei

parametrului „materii in suspensie”. Este logic acest lucru deoarece toti acesti parametrii

oglinesc continutul de substante organice ale apelor analizate.

Indicatorul HTP s-a determinat doar la apa care contine produse petroliere. Oarecum

surprinzator randamentele de eliminare au fost relativ mari, respectiv 67,1 – 70,8 %, deci

putin mai mari in cazul utilizarii FERALCOSORB.

Dozele optime de coagulant sunt mai mari pentru FERALCOSORB fata de clorura

ferica in cazul apei contaminate cu produse petroliere, dar mai mici in cazul celorlalte

doua ape uzate. Se dovedeste astfel efectul sinergic in cazul prezentei ambelor specii (Fe

si Al) in compozitia agentului de coagulare FERALCOSORB

La utilizarea dozei optime stabilite in conformitate cu turbiditatea reziduală minimă,

dorită, cantitatea de aluminiu rezidual a fost cuprins între 0,6-1,75 mg/l

Activitatea 3.6 Măsurarea mediului de lucru din punct de vedere toxicologic cu întocmirea

fişelor de securitate aferente etapei 3.

Considerații generale -Este bine cunoscut faptul că expunerea acută sau cronică la solvenți

organici aromatici cum ar fi toluenul și/sau compușii săi de oxidare - xilenii și benzenul- pot

afecta sănătatea oamenilor şi a animalelor, precum şi cea a mediului. Organul ţintă principal

al toluenului (precum și a xilenilor și benzenului) este sistemul nervos central, a cărui

disfuncţie şi narcoza au fost observate atât în cazul expunerii acute cât și a celei cronice.

Printre simptomele asociate acestui tip de intoxicații, s-ar mai putea enumera și somnolenţa,

durerile de cap, oboseala, ameţelile şi greaţa [1,2]. Alte efecte induse de expunerea la acești

agenți agresogeni includ cardiotoxicitatea, nefrotoxicitatea, hepatotoxicitatea, iritaţii ale

ochilor şi ale tractului respirator superior, dureri în gât, daune musculare scheletice [3-

6]. Mecanismul prin care toluenul induce toxicitatea sistemică nu este încă pe deplin elucidat.

Această toxicitate ar putea fi datorată liposulibilității toluenului în membranele neuronale,

interacției acestuia cu proteinele neuronale sau metaboliților acestuia.

Modelele murinice reprezintă instrumente extrem de valoaroase pentru investigaţii

experimentale conduse în domeniile de cercetare biomedical şi toxicologic datorită faptului

că şoarecii prezintă un număr însemnat de similitudini fiziologice și patologice cu subiecții

umani [7-12]. Printre rasele de șoareci care prezintă interes în domeniul de cercetare

biomedical și farmaceutic se numără și șoarecii CD1 Nu/Nu, Balb/c, C57BL/6 şi SKH1

[3,4,7-12]. Șoarecii din rasele Balb/c și C57BL/6 provin din încrucișări selective și sunt

considerați printre cele mai valoroase modele multifuncţionale, fiind utilizați în diverse

domenii de cercetare, cele mai relevante fiind fiziologia, testarea siguranței și eficacității

agenților terapeutici, testarea efectelor agresogene a substanțelor chimice, genetică, etc.

[8,12,13,14]. În ceea ce privește șoarecii fără păr SKH1, aceștia sunt indicați pentru aplicaţii

multiple, inclusiv pentru evaluări toxicologice privind efectele acute după administrarea

externă a unor formulări cu conținut ridicat de toluen [15,16]. Comparativ cu alte specii,

șoarecii SKH1 prezintă o sensibilitate mult mai crescută în ceea ce privește agresiunea

factorilor exogeni la nivelul organului cutanat. Acest aspect este deosebit de relevant la nivel

experimental, cu precădere în situațiile în care se urmărește evaluarea și cuantificarea

impactului unor factori agresogeni prin intermediul tehnicilor neinvazive (Mexametrie,

Corneometrie, Tewametrie).

Prezentul studiu a fost realizat în vederea verificării efectelelor la nivel cutanat a fazei

anorganice și a celei organice rezultate din procesului Cosorb șoareci din rasa C57BL/6. Cel

de-al doilea aspect investigat a urmărit evaluarea efectelor acute locale și sistemice induse la

șoareci SKH1, C57BL/6 și Balb/c expuși la faza organică rezultată din același proces.

Materiale și metode

Experiențele s-au realizat pe șoareci din rasele Balb/c, C57BL/6, respectiv de tip

SKH1- fără păr, masculi, cu vârsta de 18-20 săptămâni. Șoarecii au fost achiziționați de la

Charles River Laboratories, Budapesta, Ungaria.

Toate procedurile experimentale privind testele in vivo au fost realizate în

conformitate cu prevederile Directivei 2010/63/EU referitoare la protecția animalelor folosite

în scop științific. Protocoalele experimentale utilizate în cadrul prezentului studiu au obținut

aprobarea Comisiei de etică a Universității de Medicină și Farmacie ”Victor Babeș„

Timișoara. Astfel, animalele au fost adăpostite în cuști, conform condițiilor standard asigurate

de Biobaza Universității de Medicină și Farmacie “Victor Babeș’’ din Timișoara, în speță pe

cicluri a câte 12 ore de lumină-12 ore de întuneric, hrană și apă ad libidum, temperatura de

22,5± 2 oC, umiditatea în jur de 55± 5%.

Soluțiile de faza anorganică și organică au fost aplicate topic la animalele de

experiență (șoareci C57BL/6), iar cea organică a fost folosită și prin eliberare în aerul din

mediul ambiant, durata de expunere fiind de 30 minute/zi, pe o perioada de 5 zile. Aceste

experimente au avut ca scop verificarea toxicității acute în urma administrării cutanate, dar și

efectele acestor soluții la nivel sistemic prin expunere pe o perioadă de 5 zile consecutive

(asimilată cu o săptămână de lucru).

În cazul șoarecilor C57BL/6, evaluarea toxicității acute la nivelul cutanat s-a realizat

după un protocol similar celui utilizat pentru șoarecii SKH1 [16]. Astfel, cantități de 100- 200

µl din soluțiile test (fază anorganică, respectiv organică) au fost aplicate la nivel cutanat, pe

tot spatele animalelor. La 4 ore de la aplicare, au fost măsurați parametrii fiziologici ai pielii

prin metode neinvazive.

Animalele supuse experimentului au fost împărțite în 5 grupuri de lucru (n=5

animale/grup): grupul 1 – grupul martor (la acest grup nu s-a realizat nicio intervenție);

grupul 2 – grupul animalelor cărora li s-a administrat topic un volum de 200 µl soluție de fază

anorganică – o singură aplicare; grupul 3 – grupul animalelor cărora li s-a administrat topic

un volum de 100 µl soluție de fază anorganică/ o dată pe zi timp de 5 zile consecutive; grupul

4 – grupul animalelor cărora li s-a administrat topic un volum de 100 µl soluție de fază

organică/ o dată pe zi timp de 5 zile consecutive și grupul 5 – grupul animalelor care au fost

expuși la soluție de fază organică/ o dată pe zi timp de 3 ore pe o perioadă de 5 zile

consecutive. Șoarecii au fost verificați zilnic în ceea ce privește apariția anumitor semne la

nivel cutanat, dar și din punct de vedere al modificărilor de comportament. Evaluarea

parametrilor fiziologici ai pielii a fost realizată cu ajutorul unor tehnici non-invazive,

măsurându-se conținutul de melanină, eritemul și gradul de hidratare.

Echipamentul utilizat pentru evaluarea condiției organului cutanat supus soluțiilor test

a fost ansamblul Multiprobe Adapter System (MPA5) de la Courage-Khazaka Electronics,

Germania, echipat cu o sondă Tewameter®TM300, o sondă Mexameter

®MX18 şi o sondă

Corneometer®CM825.

Datele experimentale (parametrii melanină, eritem, TEWL, gradul de hidratare) au fost

exprimate ca diferenţa între valorile dinainte, respectiv după tratament. Parametrii menționați

au fost măsurați de 3 ori, iar analiza și interpretarea datelor obținute s-a realizat condiderând

valorile medii aferente. În acest sens s-a făcut apel la formula: ∆p = [(p1-p2)+(p3-p4)]/3,

unde p reprezintă valoarea unui parametru măsurat. Datele obținute au fost analizate prin

metoda ANOVA, considerând că o valoare p<0.05 indică rezultate semnificative din punct de

vedere statistic.

În ceea ce privește evaluarea simultană a efectelor acute locale și sistemice induse la

șoareci SKH1 expuși la faza organică rezultată din procesul Cosorb, aceasta s-a realizat pe

șoareci masculi SKH1, care au fost împărțiți în două grupuri (n = 6 animale/grup), după cum

urmează: grupul 1 – grupul control (la acest grup nu s-a realizat nicio intervenție) și grupul 2

– grupul animalelor expuse la faza organică, timp de 30 minute/zi, pe parcursul a 5 zile

(interval de timp mai scurt decât cel sub-cronic). Evaluarea efectelor induse de expunerea la

faza organică s-a realizat prin măsurarea zilnică a greutății animalelor pe toată durata

studiului, observarea modificărilor apărute la nivelul organului cutanat și a performanțele

musculare. Parametrii fiziologici ai pielii au fost măsurați la intervale diferite de timp: 0, 1,

24, 48, 72, 96 și 120 ore, prin tehnici neinvazive, cu ajutorul echipamentelor firmei Courage-

Khazaka, Germany: un Skin Colorimetru CL 400 și Corneometrul®CM 825. Performanțele

musculare au fost evaluate cu ajutorul testului Kondziela’s inverted screen. Acest test a fost

utilizat pentru a verifica dacă expunerea animalelor la faza organică conduce la afectarea

forței musculare a acestora. S-a aplicat un protocol similar cu cel descris de Deacon [17].

Practic, animalele testate au fost plasate în centrul unui cadru (screen) și s-a pornit un

cronometru. Cadrul a fost rotit în poziție inversă, șoarecii căzând cu capul în jos. S-a

consemnat momentul în care şoareci au căzut şi pe baza datelor obţinute, s-au aplicat

următoarele scoruri (punctaje): scorul 1 = timpul de cădere între 1-10s; scorul 2 = timpul de

cădere între 11-25s; scorul 3 = timpul de cădere între 26-60s; scorul 4 = timpul de cădere

între 61-90s; scorul 5 = cădere după 90s [17]. Fiecare experiment a fost realizat de trei ori,

analiza și interpretarea datelor fiind realizată cu media rezultatelor obținute ± DS.

În prezentul studiu, s-au utilizat trei rase diferite de șoareci (SKH-1, Balb/c și

C57BL/6), masculi, pentru a observa sensibilitatea răspunsului inflamator în funcție de rasă.

S-a apelat la modelul murinic de inducere a inflamației acute a urechii, în prezența soluției în

acetonă a esterului de forbol 12-O-tetradecanoil-forbol-13-acetat (TPA). Șoarecii au fost

împărțiți în următoarele grupuri: Grupul martor – șoareci cu urechi sănătoase, nu s-a aplicat

nicio intervenţie; Grupul acetonă – șoareci cărora li s-a aplicat topic acetonă (20 µl

acetonă/ureche); Grupul TPA - şoarecii cărora li s-a aplicat topic soluții de TPA în acetonă

(2µg TPA/ 20 µl acetonă/ureche); Grupul 1 – şoarecii cărora li s-a aplicat topic 20 µl de fază

organică/ureche; Grupul 2 – şoarecii cărora li s-a aplicat topic 40 µl de fază organică/ureche

și Grupul 3 – şoarecii cărora li s-a aplicat topic 80 µl de fază organică/ureche. În timpul

procedurii (vezi Fig.1), animalele au fost anesteziate cu isofluran, după care li s-a aplicat local

(pe interior și pe părțile exterioare ale urechilor) volumele de soluții menţionate. Răspunsul

inflamator la acțiunea soluțiilor test aplicate a fost monitorizat prin fotografierea animalelor

implicate în experiment inițial (momentul zero), la 2 și 4 ore post- aplicare. Șoarecii au fost

apoi sacrificați, li s-au prelevat urechile, care au fost conservate în formalină pentru analize

histopatologice ulterioare.

Fig. 1 Evaluarea efectului pro-inflamator al fazei organice. Proiectarea experimentului.

Urechile au fost imediat cântărite (mUUm), fiind mai apoi uscate în etuvă timp de 24 ore și

cântărite din nou (mUUS). Conținutul de apă a fost calculat conform formulei de mai jos, fiind

exprimat ca și conținut de apă per mg de substrat uscat [18]:

UUm

UUsUUm2

m

mmmg/OH

Experimentele au fost efectuate în triplicat, rezultatele obținute au fost exprimate ca media

celor trei determinări și au fost analizate cu metoda ANOVA, considerând că o valoare

p<0.01 indică rezultate semnificative din punct de vedere statistic.

Rezultate și discuții

Primul obiectiv al prezentului studiu a fost investigarea efectului local al fazei anorganice și a

fazei organice rezultate din procesul Cosorb pe un model murinic constituit din șoareci din

rasa C57Bl/6. S-a optat pentru această rasă pentru a pune în evidență diferenţele între

modelul de piele pigmentată, față de cea a şoarecilor fără păr din rasa SKH1, studiați în etapa

anterioară (2015) [16]. În cadrul experimentului s-a urmărit punerea în evidență a aspectului

macroscopic al pielii în urma tratării cu soluții ale celor doi agenţi agresogeni investigați,

precum şi evaluarea prin mijloace neinvazive ale modificărilor survenite la nivelul

parametrilor fiziologici ai pielii. Evaluarea efectelor fazei anorganice asupra șoarecilor

C57Bl/6 s-a realizat prin aplicare topică. În cazul fazei organice, s-au investigat și efectele

induse la nivelul cutanat de expunerea animalelor în mediu de fază organică eliberată în

atmosfera ambientală. Prin aceste experimente s-a urmărit evaluarea toxicității acute în urma

administrării cutanate, dar și a efectelor acestor agenți agresogeni la nivel cutanat prin

expunere pe o perioadă de 5 zile consecutive.

Evaluarea toxicității acute s-a realizat la nivel cutanat, prin aplicarea pe spatele

animalelor (epilat în prealabil) a unui volum de 200 µl soluție de fază anorganică și

măsurarea parametrilor fiziologici ai pielii la un interval de 4 ore de la aplicare. Examenul

macroscopic al pielii șoarecilor tratați cu faza anorganică a relevat o ușoară pigmentare a

zonelor expuse, în comparație cu grupul martor. Diferențele de colorație puse în evidență

macroscopic au fost confirmate și de măsurătorile parametrului melanină, valorile

conținutului de melanină al șoarecilor tratați cu soluția de faza anorganică fiind semnificativ

mai mari în comparație cu cele înregistrate pentru grupul martor. Valorile experimentale ale

parametrului melanină măsurate pe toată durată experimentului au arătat că aplicarea topică a

soluțiilor test nu a condus la modificări semnificative ale nivelului de melanină a organului

cutanat, rezultate care concordă și cu cele obținute în cazul studiilor derulate pe șoarecii din

rasa SKH1, cu mențiunea că efectul soluțiilor test asupra șoarecilor fără păr a fost mai

important [16]. Valorile măsurate ale parametrului eritem au indicat ușoare leziuni ale pielii

în cazul animalelor tratate cu soluția de fază anorganică față de grupul martor. Comparativ cu

studiile precedente [16], lezarea organului cutanat a fost mult mai redusă, înregistrându-se

valori medii de circa 46 unități eritem. Măsurătorile mexametrice au confirmat lejere

diferențe privind pigmentul melanic, dar mai pronunțate în cazul eritemului local și a

hemoglobinei. Influenţa factorilor de agresiune externi este vizibilă, iar corelarea acestor doi

factori potenţează în mare măsură patologia cutanată, având ca rezultat apariţia unor zone

lezionare întinse şi supurative. Valorile obținute în studiul corneometric au indicat o

dimnuare destul de semnificativă a acestui parametru în cazul grupului tratat cu soluția de

fază anorganică. Conform teoriei, se asociază valorile reduse ale acestui parametru cu apariția

unor leziuni la nivelul pielii.

În cadrul experimentelor de evaluare a toxicității acute, s-au testat și efectele

administrării topice a fazei anorganice pe o perioadă de 5 zile consecutive, volumul de soluție

utilizat fiind de 100 µl/ aplicare/zi. Examenul macroscopic realizat la finele testului a relevat

modificări sensibile ale colorației pielii, care a devenit mai închisă la culoare (gălbui-

maroniu). Evaluarea instrumentală a parametrilor fiziologici ai pielii prin metode neinvazive

(parametrii: melanină, eritem, grad de hidratare a pielii) a fost realizată la 24 ore post-

aplicare. S-a observat că în cazul animalelor din grupul test valorile parametrului melanină au

prezentat modificări sensibile în comparație cu grupul martor. Astfel, după primele 24 ore

post-aplicare valorile parametrului melanină au fost relativ similare cu cele prezentate de

grupul martor. La 48 ore post-aplicare, s-a înregistrat o diminuare însemnată a valorilor

parametrului melanină față de cele măsurate pentru grupul martor. În continuare, pentru

animalele din grupul test s-a înregistrat o revenire lentă a valorilor de melanină, astfel încât,

la sfârșitul experimentului nu s-au mai înregistrat diferențe semnificative între valorile acestui

parametru între cele două grupuri de animale: grup test versus grup martor. Această evoluție

a valorilor parametrului melanină a fost găsită foarte similară cu cea înregistrată în cazul

șoarecilor SKH1, deși aceștia au prezentat o sensibilitate mai crescută la acțiunea la nivel

cutanat a fazei anorganice [16,19,20]. În ceea ce privește evoluția valorilor parametrului

eritem, s-a observat că animalele cărora li s-a aplicat soluția de fază anorganică au prezentat o

creștere a acestor valori după primele 24 de ore comparativ cu grupul martor, urmată de o

diminuare sensibilă după 48 ore post-aplicare și până la finele experimentului [19,20].

Valorile măsurate ale gradului de hidratare al pielii au indicat o dimuare consistentă a acestui

parametru fiziologic în cazul animalelor cărora li s-a aplicat topic soluția de fază anorganică

[19,20]. Diminuarea gradului de hidratare a fost pronunțată deja după primele 24 ore post-

aplicare, și deși s-a înregistrat o ușoară revenire după 48 ore post-aplicare, valorile măsurate

ale acestui parametru s-au menținut scăzute pe tot parcursul desfășurări experimentului.

Șoarecii C57Bl/6 au evaluați și din punct de vedere al reacțiilor la nivelul organului

cutanat prezentate față de acțiunea soluției de fază organică, prin expunerea acestora timp de

3 ore/zi/timp de 5 zile într-un mediu de faza organică. Examinarea macroscopică nu a pus în

evidență modificări însemnate la nivelul pielii în cazul animalelor testate în comparație cu

grupul martor, cu excepția unei ușoare îngălbeniri a zonelor dorsale. Evaluarea instrumentală

a stării organului cutanat a implicat și pentru acest experiment măsurarea paramentrilor

melanină, eritem și a gradului de hidratare [19,20]. Valorile parametrului melanină au fost

relativ ridicate în cazul grupului de șoareci expuși în mediul de fază organică în comparație

cu grupul martor. În ceea ce privește evoluția valorilor parametrului eritem, s-a constatat că,

pe toată durata experimentului, acestea au fost inferioare în cazul șoarecilor expuși în

comparație cu cele ale animalelor din grupul martor. Valorile măsurate ale gradului de

hidratare au înregistrat o diminuare în cazul grupului test față de grupul martor după primele

24 ore post-expunere. În continuare, și până la finele exprimentului, valorile măsurate ale

acestui parametru au fost relativ apropiate de cele înregistrate pentru grupul martor. Efectul

fazei organice la nivelul organului cutanat a fost investigat și prin intermediul parametrului

TEWL, care cuantifică procentul de eliminare a apei transepidermice. Experimentul s-a

derulat prin expunerea șoarecilor C57Bl/6 în atmosferă de fază organică timp de 3 ore/zi, pe

parcursul a 10 zile consecutive [19,20]. Rezultatele obținute au indicat fără echivoc faptul că

deteriorarea funcțiunii de barieră a pielii se manifestă deja după un timp relativ scurt de

expunere la acțiunea fazei organice. Se poate lua în considerare că această evoluție ar putea fi

încetinită printr-un tratament aplicat în această fază.

Un alt obiectiv al prezentului studiu a fost caracterizarea din punct de vedere

toxicologic a efectelor asociate expunerii în mediu de fază organică (inhalare) a șoarecilor din

rasa SKH1. În acest sens, s-a urmărit colectarea de date experimentale privind potențiala

toxicitate indusă de compușii organici volatili din faza organică după expunerea repetată a

animalelor din grupul test pentru o perioadă scurtă de timp (zilnic, timp de 5 zile, care pot fi

considerate echivalente cu o săptămână de lucru), adică perioada acută. Timpul de expunere

(30 minute) a fost ales conform datelor din literatura de specialitate [21,22]. Parametrii

evaluați au fost: greutatea șoarecilor, parametrii fiziologici ai pielii, precum și performanțele

musculare ale acestora.

Influența expunerii în mediu de fază organică asupra greutății a fost monitorizată prin

cântărirea zilnică a animalelor (atât din grupul martor, cât și din grupul test), rezultatele

obținute fiind ilustrate în Fig.2. Așa cum se poate observa, în cazul grupului martor nu s-au

înregistrat modificări semnificative, în timp ce în cazul grupului test, greutățile corporale ale

animalelor au început să scadă deja după cea de-a doua zi de expunere. Rezultatele obținute

indică faptul că inhalarea amestecului de solvenți organici prezenți în faza organică poate fi

asociată cu o tendință de scădere în greutate [23-26]. Această tendință este confirmată de o

serie de studii publicate în literatura de specialitate, dar este infirmată de altele. Astfel, s-a

stipulat că expunerea unor șoareci de sex feminin şi masculin la toluen pentru 6,5 ore/zi timp

de 14 săptămâni (concentraţii ≥ 100 ppm şi 2500 ppm) a condus la o scădere a greutăţii

corporale [26]. Alte date similare au fost obținute pe șobolani expuși în atmosferă de toluen

pur 4 ore/zi, timp de 7 sau 20 zile [27,28]. Pe de altă parte, studii realizate pe șoareci și

șobolani expuși în mediu de toluen pur (6 ore/zi, 5 zile pe săptămână, timp de 20, 28, 42 sau

90 zile) au arătat că scăderile în greutate au fost nesemnificative [29,30].

Grupul martor Grupul test

Timp [ore]

Gre

uta

te [

g]

Fig. 2 Evoluția greutate/grup pe parcursul celor cinci zile de expunere. Grupul test a arătat o

tendinţă de scădere în greutate, în timp ce grupul martor nu a prezentat nicio schimbare.

În ceea ce privește impactul asociat inhalării vaporilor de fază organică la nivelul

pielii, s-a monitorizat evoluția următorilor parametri fiziologici: gradul de hidratare a pielii

(prin Corneometrie), melanina și eritemul (prin colorimetrie tristimulus și colorimetrul CL

400). Parametrii menționați au fost măsurați înainte de fiecare expunere, la diferite intervale

de timp: 1h, 24h, 48h, 72h, 96 și 120 h. Hidratarea pielii, hidratare, deasemenea cunoscută

sub denumirea de hidratare a stratum corneum, reprezintă un marker foarte important în

evaluarea integrităţii pielii, precum şi în diagnosticul diverselor afecţiuni cutanate.

Rezultatele obținute au arătat că expunerea la amestecul de solvenți organici volatili din faza

organică a condus la o scădere semnificativă a gradului de hidratare a pielii încă din prima

oră post-expunere (vezi Fig. 3) comparativ cu lotul martor. În plus, măsurătorile înregistrate

după 24h post-expunere au relevat faptul că gradul de hidratare al pielii înregistrat în cazul

grupului test a fost relativ apropiat ca valoare de cel al grupului martor, ceea ce ar putea

ilustra capacitatea pielii de recuperare după ce agentul toxice a fost îndepărtat. A fost

interesant de observat că după cea de-a doua expunere și până la sfârşitul experimentului,

valorile gradului de hidratare a pielii măsurate pentru grupul test au înregistrat o scădere

semnificativă în comparaţie cu lotul martor, valorile fiind apropiate de cele înregistrate la 1 h

post-expunere [23-25].

Timp [ore]

Grupul control

Gra

d d

e h

idra

tare

[unitatI a

rbitra

re]

Grupul test

Timp [ore]

Grupul martor

Grupul test G

rad

de

hid

rata

re

[unitati a

rbitra

re]

Fig. 3 Evoluția gradului de hidratare a pielii.

Analiza datelor obținute cu ajutorul skin colorimetrului CL 400 a furnizat informații

referitoare la modificările de colorație ale pielii ca urmare a expunerii animalelor în

atmosferă de vapori ai fazei organice. Modificările de culoare au fost caracterizate prin

intermediul coordonatelor numerice L*, a* și b* înregistrate (exprimate în unități arbitrare).

Astfel, coordonatele L* cuantizează gradul de reflexie sau luminozitatea pielii, având valori

întotdeauna pozitive, cuprinse pe intervalul 0-100, în timp ce parametrii b* (gradul de galben)

măsoară saturarea culorii de la galben la albastru, prezentând valori pe intervalul de la +60 la

- 60. În plus, atât parametrii L* cât și cei b* sunt asociați conținutului de melanină și a

gradului de bronzare [31]. Rezultatele obținute în urma acestui studiu sunt prezentate în Fig.

4, unde conținutul de melanină a fost exprimat în ΔL* şi Δb*, Δ – reprezentând diferenţa

dintre valorilor medii ale grupului test obținute pentru L* b*, şi valorile medii ale acestor

coordonate înregistrate pentru grupul martor (în cazul intervalelor de timp specificate).

ΔL

* (

Gru

p t

est-

gru

p m

arto

r)

unit

ati

arbit

rare

Δb *

(G

rup t

est-

gru

p m

arto

r)

unit

ati

arbit

rare

Fig. 4 Valorile rezultate în urma măsurării parametrului melanină.

Analiza rezultatelor obținute arată că măsurătorile realizate după o oră de post-expunere

indică o scădere a valorii L* în cazul grupului test, în comparaţie cu grupul martor, ceea ce

poate fi interpretat ca o luminozitate mai mică a pielii (vezi Fig. 4). Valorile obținute pentru

parametrul L* la alte intervale de timp indică în mod clar o creștere a acestui indice în

comparaţie cu valorile înregistrate pentru grupul martor, creșteri care nu sunt totuși

semnificative din punct de vedere statistic. În cazul parametrului b*, valorile înregistrate

pentru grupul test indică o creştere a acestora la 1 h și 24 de ore post-expunere şi o scădere

pentru alte intervale de timp în comparaţie cu valorile obținute pentru grupul martor. În

genere, o scădere a valorii parametrului L* şi o creștere a valorii parametrului b* se asociază

cu o piele mai închisă la culoare [32]. Considerând aceste rezultate, se poate observa că

expunerea la faza organică a avut drept efect pigmentarea pielii doar în primele 24 de ore

post-expunere, expunerile următoare neavând un efect vizibil asupra valorilor parametrului

melanină. O altă coordonată numerică obținută cu ajutorul skin-colorimetrului a fost

parametrul a*, care măsoară saturarea culorii de la roșu la verde (pe o scală de la +60 la -60)

[31], fiind frecvent utilizat pentru cuantificarea gradului de eritem indus de diverși agenţi

fizici sau chimici [33]. Cu cât acest parametru prezintă o valoare mai mare, cu atât gradul de

roșeață este mai pregnant, deci și eritemul [31,32]. Rezultatele obținute au arătat valori

crescute ale parametrului a* în cazul grupului test în comparaţie cu valorile obținute pentru

grupul martor, începând de la prima oră post-expunere, valori din ce în ce mai mari după 24

de ore şi menţinerea apoi a acestora la o valoare aproape constantă până la sfârşitul

experimentului. Valorile au fost exprimate ca Δa*, unde Δ reprezintă diferenţa dintre valorile

medii a parametrului a* în cazul grupului test (la diverșii timpi de lucru) și valorile medii ale

acestuia obținute în cazul grupului martor [26-28].

Conform literaturii consultate, la ora actuală există foarte puţine date referitoare la

efectele nocive induse la nivel dermic de inhalarea de toluen, astfel încât apreciem că ar fi

necesare studii ulterioare pentru a obține noi informații referitoare la acest subiect. În schimb,

este bine-cunoscut faptul că toluen nediluat aplicat local induce iritaţii şi umflături la nivelul

organului cutanat [34]. În plus, în studiile noastre anterioare, am demonstrat că aplicarea

topică de faza organică induce toxicitate la nivelul pielii [16].

În ceea ce privește efectele induse de inhalarea de amestecuri de solvenți organici,

asupra performanțelor musculare, este bine cunoscut faptul că inhalarea de toluen induce

simptome neurologice reversibile în cazuri de expunere acută, care variază de la oboseală şi

dexteritate manuală scăzută, până la narcoza, iar expunerea cronică a fost asociată cu

modificări ale funcţiei cognitive şi a performanţelor neuromusculare, de scăderi ale auzului și

a acuității vizuale [35].

Toxicitatea indusă la nivelul sistemului nervos central de diverși agenţi agresogeni

este de obicei asociată și cu un deficit al forței musculaturii scheletice (slăbiciune musculară).

Testul ecranului inversat este utilizat pentru a măsura schimbările forței musculare a

şoarecilor, ca urmare a unor tulburări motorii care ar putea avea originea la nivelul sistemului

nervos central [17,36]. Având în vedere că sistemul nervos central este considerat principala

țintă în ceea ce privește efectele toxice induse de toluen, în prezentul studiu s-a utilizat testul

ecranului inversat pentru evaluarea forței musculare a șoarecilor SKH1. Latenţa de cădere a

animalelor care au făcut parte din grupul test a fost înregistrată până la 120 de secunde, după

care, şoareci au fost scoși din dispozitivul de testare și plasați în cuștile lor. S-au realizat trei

măsurători independente, cu o perioadă de pauză de 2-3 minute între teste. Toxicitate

sistemică potențială a fost apreciată din punct de vedere a forței musculare a animalelor

testate. Rezultatele au fost exprimate ca medie/grup de şoareci, fiind prezentate în Tabelul 8,

ca scoruri caracteristice ale testului ecranului inversat Kondziela. Scorurile prezentate în

Tabelul 8 au fost aplicate conform protocolului descris de Deacon [17].

Tabelul 8. Rezultatele testului ecranului inversat după 5 zile de expunere în mediu de fază

organică.

TIMP [ORE] GRUPE

Martor Test

Secunde cădere/ Scor Secunde cădere/ Scor

0 63,33 / 4 36,33 / 3

1 71,50 / 4 13 / 2

24 71,67 / 4 10,33 / 1

48 72,33 / 4 9,67 / 1

72 >90 / 5 7,75 / 1

96 >90 / 5 6,67 / 1

120 >90 / 5 4,67/ 1

Rezultatele obținute au arătat că şoarecii aparținând grupului martor au prezentat un răspuns

locomotoriu mai mare (forță musculară) în cazul fiecărui test la care au fost supuși, latența de

a cădea devenind mai lungă. În schimb, şoarecii expuşi la amestecul de faza organică au

prezentat o latenţă mai mică de a cădea, ceea ce ar putea indica faptul că performanța

neuromusculară a acestora a fost afectată, şoarecii prezentând slăbiciune musculară de origine

neurologică [23-25].

Un alt obiectiv al prezentului studiu a constat în evaluarea comparativă, pe diferite

rase de șoareci a efectului pro-inflamator al fazei organice [23-25]. În acest sens, s-au utilizat

rasele SKH-1, Balb/c și C57BL/6, cărora li s-a aplicat topic pe urechi, diferite volume de fază

organică și de ester de forbol 12-O-tetradecanoil-forbol-13-acetat (TPA), un agent pro-

inflamator standard. Conform unor studii din literatura de specialitate, aplicarea topică de

soluții de TPA poate induce în doar câteva ore, un proces inflamator prin creşterea

permeabilităţii vasculare, producând edeme şi umflături la nivelul interior al dermului [37]. În

același timp, aplicarea topică a soluțiilor de TPA favorizează stresulul oxidativ, care poate

accelera evoluția leziunilor locale [18, 38].

Rezultatele obținute în cadrul acestui studiu sunt ilustrate în Tabelul 9 pentru cele trei

rase de șoareci luate în studiu, iar imaginile rezultate în urma examenului macroscopic sunt

prezentate în fig 5. După cum se poate observa, aplicarea unor volume diferite de fază

organică (20, 40 și 80 ul) pe urechile șoarecilor SKH1 a provocat o oarecare inflamație a

acestora, dar într-o manieră mai puțin evidentă în comparaţie cu situația în care s-au aplicat

soluții de TPA. Cea mai mare valoare a greutății urechii s-a înregistrat în cazul animalelor

aparținând grupului 3, cărora li s-a aplicat cel mai mare volum de fază organică (în

comparaţie cu grupurile 1 şi 2). Intensitatea edemului a fost evaluată prin considerarea

diferențelor obținute în ceea ce privește greutatea urechilor animalelor supuse acestui

experiment [23-25].

Tabelul 9. Efectele fazei organice aplicate topic pe urechile șoarecilor SKH1, Balb/c și

C57Bl/6.

Șoareci SKH1

Martor Acetonă TPA Grup 1 Grup 2 Grup 3

Greutatea urechii [g] 0,10 0,12 0,30 0,18 0,15 0,22

Intensitatea edemului 0,02 0,20 0,08 0,05 0,12

Șoareci Balb/c

Greutatea urechii [g] 0,08 0,14 0,20 0,18 0,12 0,12

Intensitatea edemului 0,06 0,12 0,10 0,04 0,04

Șoareci C57Bl/6

Greutatea urechii [g] 0,10 0,12 0,16 0,13 0,12 0,13

Intensitatea edemului 0,02 0,06 0,03 0,02 0,03

a b

c

Fig. 5 Efectul aplicării topice a fazei organice pe urechile șoarecilor SKH-1 (a), Balb/c (b) și

C57Bl/6(c) la 4 ore post-aplicare.

În cazul șoarecilor din rasa Balb/c, cea mai mare valoare a greutății urechii a fost

înregistrată pentrul Grupul 1, adică cel al șoarecilor care au fost tratați cu cel mai mic volum

de fază organică (20 l). Aceste rezultate pot fi asociate cu diferențele interspecii în ceea ce

privește evoluția procesului inflamator și arată că tratamentul cu orice volum (concentrație)

superior suprimă procesul de inflamaţie [23-25].

Analiza datelor din tabelul 2 arată că rasa C57Bl/6 pare a fi cel mai puțin afectată

după aplicarea topică a soluțiilor test [23-25]. Deși s-a declanșat un răspuns inflamator după

aplicarea TPA și a soluțiilor de fază organică, în comparatie cu celelalte două rase de şoareci

studiați, răspunsul la agenții agresogeni investigați a fost destul de redus, așa cum se poate

observa și din imaginile macroscopice ilustrate în Figura 5 (c).

Analiza rezultatelor obținute a arătat că șoareci din rasa SKH-1 au prezentat cea mai

mare sensibilitate la acțiunea inflamatorie exercitată de TPA și de faza organică. Șoarecii

Balb/c au prezentat o reacţie inflamatorie după aplicarea topică a ambilor agenți, dar nu la fel

de intensă ca cea observată în cazul şoarecilor SKH-1. În cazul șoarecilor C57Bl/6 s-a

înregistrat răspunsul cel mai mic la efectele pro-inflamatori ale TPA şi a fazei organice, în

comparaţie cu celelalte două rase de șoareci studiate.

Concluzii

Rezultatele obținute în urma testelor efectuate au indicat faptul că acțiunea fazei

anorganice asupra organului cutanat se manifestă printr-o creștere sensibilă a parametrilor

eritem și TEWL, valori care pot fi corelate cu semne certe ale acțiunii toxice ale acesteia la

nivelul organului cutanat.

Rezultatele obținute în urma testelor efectuate la nivelul pielii cu soluții provenind din

faza organică rezultată din procesul Cosorb au relevat efectul toxic al acesteia, prin

modificarea parametrului eritem, a gradului de hidratare a pielii și a parametrului TEWL.

Modificarea acestor parametri semnalează primele semne ale unei patologii care apare la

Grup

martor

Grup

acetonă

Grup TPA

Grup 1

Grup 2

Grup 3

r

p 3

Grup martor

Healthy

Grup acetonă Grup TPA

Grup 1 Grup 2

Grup 3

Grup martor Grup acetonă Grup TPA

Grup 1 Grup 2 Grup 3

termen scurt la nivelul organului cutanat. Aceste date experimentale relevă necesitatea

continuării acestei investigații pe o durată mai îndelungată, în vederea evaluării acestor agenți

agresogeni și pe termen mediu, respectiv lung.

Evaluarea impactului fazei organice rezultate din procesul de COSORB asupra

organismului animal a condus la următoarele rezultate: inhalarea de toluen și compuși înrudiți

determină pierderea în greutate în cazul grupului expus; afectează rolul de barieră a pielii

(scăderea valorilor de hidratare a pielii, o uşoară pigmentare şi eritem), perturbând totodată și

performanţa musculară.

Rezultatele originale obținute în prezentul studiu vor îmbogăți baza de date

toxicologice cu noi informații referitoare la efectul local și sistemic al factorilor agresogeni,

fiind deosebit de relevante și în ceea ce privește siguranţa personalului implicat în procesul

COSORB.

Datorită reproductibilității demonstrate a modelelor murinice utilizate, se conturează

posibilitatea valorificării acestora și în studii ulterioare, pentru evaluarea și cuantificarea

efectelor/ toxicității locale și sistemice induse de alți factori agresogeni.

Activitatea 3.7 Diseminarea pe scară largă prin comunicarea şi publicarea naţională sau

internaţională a rezultatelor

Rezultatele obținu au fost diseminate astfel: 1 patent, 2 lucrari in reviste cu factor de impact,

1 lucrare – Short communication in revista indexata BDI, 1 rezumat in revista cu FI, 3

comunicări orale la conferinţe si simpozione internaţionale, 2 comunicări orale la conferinţe

si workshopuri naţionale si 4 lucrări prezentate sub forma de postere si publicate sub formă

de rezumat la manifestări științifice internaționale. Lista detaliata a lucrarilor si manifestarilor

stiintifice nationale si internationale se gaseste in fisa RST a platformei on-line.

Concluzii generale ale etapei 3

În etapa 3 s-a realizat optimizarea metodei de purificare a toluenului recuperat din

faza organică, cu o puritate de 99,5 % si schema tehnologică aferenta procesului.

Coagulantul anorganic complex (denumit FERALCOSORB) a fost testat pe ape

reziduale rezultate din diferite tipuri de industrie sau activităţi economice. Produsul

FERALCOSORB se comporta ca un agent de coagulare eficient, chiar comparativ cu un

coagulant clasic cum este clorura ferica. Poate fi utilizat pe o gama larga de ape reziduale

(din punct de vedere al provenientei lor) si isi dovedeste eficienta in domenii largi de

incarcare poluanta a acestor ape. Nu in ultimul rand, este un produs sensibil mai ieftin decat

coagulantii clasici, fiind obtinut din procesul de valorificare a unor deseuri industriale.

Rezultatele obținute în urma testelor efectuate au indicat faptul că acțiunea fazei

anorganice asupra organului cutanat se manifestă printr-o creștere sensibilă a parametrilor

eritem și TEWL, valori care pot fi corelate cu semne certe ale acțiunii toxice ale acesteia la

nivelul organului cutanat. Aceste rezultate vor îmbogăți baza de date toxicologice cu noi

informații referitoare la efectul local și sistemic al factorilor agresogeni, fiind deosebit de

relevante și în ceea ce privește siguranţa personalului implicat în procesul COSORB.

Rezultatele etapei au fost diseminate sub forma de patent, lucrări publicate, rezumate,

comunicări şi postere la conferinţe naţionale şi internaţionale şi workshop-uri.

Toate activităţile propuse pentru această etapă au fost realizate integral.

Bibliografie selectivă

1. Faust A.R., Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tenessee, 1994.

2. McKeown N.J. Available at http://emedicine. medscaoe.com/article 818939-

overview.

3. Apawu A.K., Mathewe T.A., Bowen S.E., Psychopharmacology, 2015; 232:173-184.

4. Ayan M., Tas U., Sogut E., Kuloglu T., Cayli S., Kocaman N., Karaca Z.I., Toxicol

Ind Health, 2012; 29:728-736.

5. Cammara-Leroy C.R., Rodriguez-Gutierez R., Monreal-Robles R., BMC Emergency

Medicine, 2015; 15:19.

6. Tas U., Ekiei F., Koc F., Anadolu Kardiyoloji Dergisi, 2013; 13:3-8.

7. Bryant C.D., Zhang N.N., Sokoloff G., Fanselow M.S., Ennes H.S., Palmer A.A.,

McRoberts J.A., J Neurogen, 2008; 22(4):315-331.

8. Freeman H., Hugill A., Dear N., Ashcroft F., Cox R., Diabetes, 2006; 55:2153-2156.

9. Louveau A., Smirnov I., Keyes T.J., Eccles J.D., Rouhani S.J., Peske J.D., Derecki

N.C., Castle D., Mandell J.W., Lee K.S., Harris T.H., Kipnis J., Nature, 2015;

523(7560): 337-341.

10. Pettitt S.J., Liang Q., Rairdan X.Y., Moran J.L., Prosser H.M., Beier D.R., Lloyd

K.C., Bradley A., Skarnes W.C., Nature Methods, 2009; 6(7):493-495.

11. Skarnes W.C., Rosen B., West A.P., Koutsourakis M., Bushell W., Iyer V., Mujica

A.O., Thomas M., Harrow J., Cox T., Jackson D., Severin J., Biggs P., Fu J., Nefedov

M., de Jong P.J., Stewart A.F., Bradley A., Nature, 2011; 474(7351):337-342.

12. Zurita E., Chagoyen M., Marta Cantero M., Alonso R., Gonzalez-Neira A., Lopez-

Jimenez A., Lopez-Moreno J.A., Landel C.P., Benitez J., Pazos F., Montoliu L.,

Transgenic Res, 2011; 20(3):481-489.

13. Rogner U. C., Avner P., Nature Rev-Immunol, 2003; 3(3): 243-252.

14. Watkins-Chow, D.E., Pavan, W.J., Gen Res, 2008, 18(1): 60-66.

15. Coricovac D., Dehelean C., Pînzaru I., Ionescu D., Soica C., Simu G., Toxicol Let,

2015; 238(2S):S264.

16. Simu G.M., Coricovac D., Cseh L., Soica C., Borcan F., Ionescu D., Andoni M.,

Dragos D., Dehelean C., Rev Chim (Bucharest), 2016; 62(2):291-296.

17. Deacon R.M.J., JVE, 2013; 76:e2610.

18. Al-Reza S.M., Yoon J.I., Kim H.J., Kim J.S., Kang S.C., Food Chem Toxicol, 2010,

48:639–643.

19. Simu G., Coricovac D., Cseh L., Soica C., Borcan F., Ionescu D., Dragos D., Andoni

M., Dehelean C., Macedon Pharm Bull, 2016, 62(suppl), 273-274.

20. Simu G., Coricovac D., Cseh L., Șoica C., Trandafirescu C., Dehelean C., Book of

abstracts of the 7th International Pharmaceutical Conference : Science and Practice

2016, October 20-21, 2016, Kaunas, Lithuania, pg. 44.

21. Bowen S.E., Kimar S., Irtenkauf S., Pharm Biochem Beh, 2010; 95(2):249-257.

22. Conti A.C., Lowing J.L., Susick L.L., Bowen S.E., Neurotox Terat, 2012; 34(5):481-

488.

23. Dehelean C.A., Coricovac D., Pînzaru I., Ionescu D., Șoica C., Simu G., Toxicol Lett,

2015, 258(2S), p. S191.

24. Dehelean C., Soica C., Simu G., Pinzaru I., Coricovac D., Macedo Pharm Bull, 2016,

62(suppl), 259-260.

25. Dehelean C., Coricovac D., Cseh L., Șoica C., Trandafirescu C., Dragomirescu A.,

Simu G., Book of abstracts of the 7th International Pharmaceutical Conference :

Science and Practice 2016, October 20-21, 2016, Kaunas, Lithuania, pg. 13.

26. NTP, Research Triangle Park, NC: U.S. Environmental Protection Agency,

Department of Health and Human Services. No. 371. PB90256371, 1990.

27. Gotohda T., Tokunaga I., Kubo S., Life Sci, 2005; 76(17):1929-1937.

28. Ishigami A., Tokunaga I., Kubo S., Gotohda T., Legal Med, 2005; 7(1):42-46.

29. Beasley T.E., Evansky P.A., Gilbert M.E., Bushnell P.J., NeurotoxTerat, 2010;

32(6):611-619.

30. Beasley T.E., Evansky P.A., Bushnell P.J., Neurotox Terat, 2012; 34(1):83-89.

31. Alaluf S., Atkins D., Barrett K., Blount M., Carter N., Heath A., Pigm Cell Res,

2002a; 15(2):119-126.

32. Alaluf A., Atkins D., Barrett K., Blount M., Carter N., Heath A., Pigm Cell Res,

2002b;15(2):112-118.

33. Takiwaki H., Miyaoka Y., Kohno H., Arase S., Skin Res Technol, 2002; 8(2):78-83.

34. Saito A., Tanaka H., Usuda H., Shibata T., Higashi S., yamashita T., Inagaki N.,

Nagai H., Environ Tox, 2011; 26(3):224-232.

35. U.S. Department of Health and Human Services Public Health Service Agency for

Toxic Substances and Disease Registry. „Draft Toxicological Profile for Toluene”,

sept. 2015.

36. Frederick A.L., Saborido T.P., Stanwood G.D., Front Beh Neurosci, 2012; 19 (6):29.

37. Bralley E.E., Greenspan P., Hargrove J.L., Wicker L., Hartle D.K., J Inflamm, 2008,

5:1–8.

38. Dehelean C. Şoica C., Ledeţi I., Aluaş M., Zupko I., Cinta-Pinzaru S., Munteanu M.,

Chem Cent J 2012, 6:137