För att studera läkemedel i avloppsvatten använder UB-forskare utrustningen och teknikerna som visas här för att isolera kemiska föreningar från vattenprover. Kredit:Meredith Forrest Kulwicki / University at Buffalo
I ett pilotprojekt som utforskade sätt att övervaka COVID-19, jagade forskare vid University at Buffalo efter läkemedel och viralt RNA samtidigt i avloppsvatten i västra New York.
Resultaten av deras studie, publicerade den 18 maj i tidskriften Environmental Science &Technology Letters , föreslår att mätning av koncentrationerna av läkemedel i avloppsvatten skulle kunna lägga ytterligare ett lager till sjukdomsövervakningsarbetet.
"Avloppsvattenbaserad sjukdomsövervakning görs över hela världen genom övervakning av viralt RNA", säger ledande forskare Diana Aga, Ph.D., chef för UB RENEW Institute och Henry M. Woodburn professor i kemi vid UB College of Arts and Sciences . "Möjligheten att komplettera befintliga insatser med detektion av läkemedel är spännande. Det finns många möjligheter här, även om mer forskning behövs."
En intressant upptäckt i den nya studien involverar acetaminophen, en smärtstillande och febernedsättande medel som fungerar som en aktiv ingrediens i receptfria läkemedel som Tylenol, Theraflu och andra märken.
Vid alla fyra avloppsreningsverk som ingår i projektet fann forskningen att acetaminofenkoncentrationerna i avloppsvatten ökade före andra åtgärder för covid-19 i samhället i början av 2021, inklusive koncentrationer av covid-19 viralt RNA i avloppsvatten och det uppskattade antalet bekräftade Covid-19 fall.
Till exempel, vid Bird Island Wastewater Treatment Plant, som betjänar Buffalo och några omgivande förorter, ökade paracetamolnivåerna i avloppsvattnet cirka två veckor tidigare än nivåerna av SARS-CoV-2 RNA i avloppsvatten. Piggen i viralt RNA föregick i sin tur ökningen av det uppskattade antalet bekräftade fall av covid-19 med ungefär en vecka, säger forskare.
"Vårt största fynd är att det finns en enorm ökning av koncentrationen av paracetamol, som används i receptfria läkemedel, som föregår toppen av viralt RNA i avloppsvatten och toppen av kliniska upptäckter i vårt område under studieperioden, " säger Aga.
"Detta var mycket intressant, eftersom det tyder på att upptäckt av läkemedel kan fungera som en tidig varning för ett potentiellt sjukdomsutbrott i ett samhälle", säger Aga. "Vår grupp är en av de första som kompletterar detektion av SARS-CoV-2 RNA i avloppsvatten med nivåerna av läkemedel."
Möjligheten att förbättra studier av avloppsvatten för folkhälsan
Avloppsvattendata blir en avgörande del av övervakningen av covid-19 eftersom tester i hemmet har blivit populärare, vilket leder till att många positiva fall inte rapporteras.
Under pandemin har UB-ingenjörsforskarna Ian M. Bradley och Yinyin Ye arbetat med partners inklusive Erie County för att övervaka COVID-19 viralt RNA i avloppsvatten.
Den nya studien i Environmental Science &Technology Letters är spännande eftersom det tyder på att upptäckt av läkemedel skulle kunna lägga till ytterligare ett lager till sådana ansträngningar, säger Bradley och Ye. Deras labb bidrog med data till forskningen och de är medförfattare.
Paracetamol är inte en perfekt proxy för covid-19:Människor tar läkemedlet för att behandla många typer av smärta, värk och feber, och vissa fluktuationer av medicinen i avloppsvatten under studieperioden korrelerade inte med viral RNA-data.
Piken i acetaminophen som verkade matcha den lokala covid-19-vågen var dock stor, och detta fynd pekar på användningen av receptfria läkemedel som en potentiell tidig signal om ett hotande utbrott, säger forskarna.
"Det som verkligen är spännande är att det finns så mycket information i avloppsvattnet. Hur kan vi använda detta för att spåra sjukdomar för folkhälsan? Alla dessa data är komplementära", säger Bradley, Ph.D., biträdande professor i civil-, byggnads- och miljöteknik i UB School of Engineering and Applied Sciences, och en kärnfakultetsmedlem i UB RENEW Institute.
"Vi fokuserar på folkhälsostudier i avloppsvatten, och vi vill se om vi kan integrera mer data för att få en uppfattning om vad som händer i samhället", säger Ye, Ph.D., biträdande professor i civila, strukturella och miljöteknik, och FÖRNYA fakultetsfilial. "Vi kan dra ut information från avloppsvatten, men det finns fortfarande en hel del okänt om hur man tolkar uppgifterna för folkhälsan. Vi vill testa inte bara biologiska markörer, utan även kemiska markörer och alla möjliga olika lager av information."
Förutom att identifiera spikarna i paracetamol fann studien rester av receptbelagda mediciner associerade med pandemin i avloppsvatten, inklusive läkemedel vars nödtillstånd för behandling av covid-19 har återkallats av U.S. Food and Drug Administration. + Utforska vidare
