Vanliga läkemedel som passerat genom patienternas kroppar hamnar i miljön, men det hot som många av dem utgör mot vilda djur och människors hälsa måste fortfarande fastställas. Det kan till och med vara möjligt att återvinna några av dessa livräddande föreningar så att de kan återanvändas.

Under de senaste två decennierna, det har funnits en växande oro över antalet läkemedel som kommer in i avloppssystemet i avfallet som spolas ner i avloppet. De flesta kommer från urin och avföring från patienter som tagit medicin. Även efter att det har passerat genom deras kroppar och vattenreningsverk, dessa föreningar kan hittas i floder och sjöar, och potentiellt även i våra jordar. Läkemedel inklusive kolesterolmediciner, betablockerare, antiepileptika, antiinflammatoriska medel och antibiotika tillsammans med olagliga ämnen har alla hittats i avloppsuttag och närliggande vattendrag.

"Många människor tror att avloppsanläggningar rent vatten, men dessa anläggningar byggdes för att ta bort kväve och fosfater, inte läkemedel, sade professor Ad Ragas, en miljövetare vid Radboud University i Nederländerna och koordinator för PREMIER-projektet. "Dessa läkemedel hamnar i miljön, tillsammans med andra mikroföroreningar."

Mer än 600 läkemedelssubstanser har identifierats i vattenmiljöer runt om i världen. Andra letar sig in i terrestra ekosystem. Åtminstone några av dessa föreningar är kända för att orsaka oönskade effekter i levande organismer.

Ett ökänt exempel inträffade med gamar i Indien, i slutet av förra seklet. Fram till slutet av 1980-talet, tiotals miljoner fåglar cirklade runt himlen, tjära efter döda kadaver, men på 1990-talet Antalet gam rasade mystiskt, med en del populationer som minskar med mer än 99 %. Forskare var först mystifierade, men sedan upptäcktes det 2004 att fåglarna dödades av diklofenak, ett läkemedel som rutinmässigt matas till indiska boskap. Ett billigt antiinflammatoriskt medel hos kor, det orsakade njursvikt och död hos gamar.

"Denna händelse utlöste en hel del diskussion om drogernas inverkan på vilda djur och miljö, " sa Prof. Ragas. Veterinärmedicinsk användning av diklofenak förbjöds i Indien 2006. Men 15 år senare, Oron för att droger och deras biprodukter kommer ut i miljön tar fart över hela världen – och det av goda skäl.

Varje år, användningen av läkemedel ökar i både människor och djur, men det finns fortfarande många frågor om vilken inverkan den dokumenterade spridningen av läkemedel har på både människors hälsa och ekologin på vår planet.

Under 2013, Europaparlamentet och Europeiska unionens råd placerade ett antal läkemedel, inklusive vissa antibiotika, på en bevakningslista över ämnen som bör övervakas noggrant i EU:s vattenförekomster. Detta var det första dokumentet som inkluderade ämnen av obestridligt medicinskt värde som utgör ett potentiellt hot mot ömtåliga ekosystem.

Diagnostiska skanningar

Sjukhus är en viktig källa till aktiva farmaceutiska ingredienser, och studier har visat att många av de kemikalier som kommer från sjukhus inte helt avlägsnas av avloppsreningsverk. Särskilt oroande är joderade kontrastmedel (ICM) – de radiografiska färgämnen som ofta injiceras i en patients blodomlopp innan en diagnostisk skanning, som CT eller MRI, för att tillåta mjukvävnad att sticka ut från sin bakgrund.

ICM bryts inte ned i kroppen (de förblir över 95 % icke-metaboliserade), och istället spolas ut och in i avloppssystemet. Forskare tror att de är en stor bidragande orsak till bördan av långlivade kemikalier i avloppsvatten. ICM-biprodukter har hittats – ofta i förhöjda koncentrationer – i floder, sjöar, grundvatten och till och med dricksvatten. De finns också i jorden, utgör en potentiell risk både för människor, där jordbruksmark är förorenad, och vilda djur. Organiska halogener är en av biprodukterna av kontrastmedel. Dessa kemikalier kan ha toxiska effekter i mark och vatten om de får ansamlas i höga koncentrationer.

Professor Alberto Guadagnini från institutionen för civil- och miljöteknik vid Politecnico di Milano i Italien sa:"Vi vet fortfarande inte hur stor risken är att dessa ämnen samlas i höga koncentrationer i grundvattensystemet."

Data om förekomsten av ICM – och om vad som kan göras för att säkert ta bort dem – är ojämn. När befolkningen åldras, antalet kroniska och komplexa komorbiditeter förväntas öka, så antalet diagnostiska avbildningstester som utförs över hela världen kommer sannolikt att växa. Aktuella uppskattningar visar att antalet kliniska CT-skannrar som är verksamma över hela världen är mer än 45, 000. Bara på ett italienskt sjukhus – San Raffaele i Milano – 30, 000 sådana diagnostiska tester utförs varje år.

Återvinna

Prof. Guadagnini hoppas kunna fylla några av kunskapsluckorna genom det nyligen lanserade fyraåriga REMEDI-projektet, som går ut på att studera nya tekniker för att fånga och ta bort röntgenkontrastmedel från vatten och jord.

"Att ta bort dem är bara en del av utmaningen - vi vill också återvinna dem, ", sade Prof. Guadagnini. "Jod och barium (som används i kontrastmedel) är värdefulla föreningar. Det skulle vara mycket bättre för dem att användas igen av industrin än att ackumuleras i miljön."

Prof. Guadagnis team fokuserar på järnoxider, som har en bevisad förmåga att binda till kontrastmedel. Dock, järnoxider kan inte tillsättas direkt till sjöar och floder för att fungera som ICM-fällor, eftersom de ökar vattnets surhet. Istället, forskarna kommer att försöka använda dessa föreningar för att fånga upp ICM innan de når naturliga vattendrag.

"En nyckelidé är att fånga kontrasterande mediamedel genom att konstruera något poröst material som efterliknar sedimentet på botten av floden, som är en del av systemet som filtrerar flodvatten för att göra det drickbart, " sade han. "En sådan solid matris kommer att utformas för att fånga de kontrasterande mediaagenterna. När de väl är instängda, vi kan återställa dem och utforska potentialen för att dessa kontrastmedel kan återanvändas."

Även med dessa åtgärder, en procentandel av ICM kommer fortfarande att fly ut i vattendrag och därför grundvatten. Hur allvarligt problem denna oundvikliga urlakning kommer att innebära för naturliga vattendrag är något REMEDI-forskarna gärna vill kvantifiera. En parallell ström av projektet försöker bedöma och kvantifiera de associerade riskerna.

Även om projektet fortfarande är i början, Prof. Guadagnini uppmuntras av det växande offentliga samtalet om läkemedelsföroreningar. "Folk börjar se det här som ett problem som måste åtgärdas, " sade han. "De är oroliga eftersom kunskapen om miljörisker fortfarande är ofullständig, och frågan tar fart även inom industrin, eftersom det finns ekonomiska konsekvenser för att återvinna några av dessa föreningar och använda dem igen."

Risk

Sedan 2006, ett nytt läkemedel godkänns endast i EU om det kommer med en miljöriskbedömning – en dokumentation som kvantifierar den potentiella miljörisken med en förening. Dessa kan utgöra en viktig drivkraft för sjukhus att avgöra hur man bäst kan minska riskerna med de läkemedel och andra föreningar de ger till patienter. Det kan avgöras, till exempel, att samla upp patientens urin istället för att spola ner den i toaletten.

Men dessa riskbedömningar är dyra att skapa (kostar cirka 500 €, 000 för en), och även om detta bara är en liten bråkdel av den totala kostnaden för att få ut ett nytt läkemedel på marknaden, det ökar de totala kostnaderna för att producera nya behandlingar. Lagstiftningen är också endast tillämplig på nya läkemedel.

"Vi uppskattar att mellan 1, 000 och 1, 800 läkemedel fanns redan på marknaden före 2006, ", sa Prof. Ragas. "Läkemedel som paracetamol (varav européer konsumerade 48, 400 ton 2016) har aldrig fått sin miljöpåverkan systematiskt utvärderad."

Att skapa retrospektiva riskbedömningsunderlag är det primära målet med PREMIER. Projektets forskare använder datormodeller för att göra smarta och prisvärda förutsägelser om både ett läkemedels toxicitet och sannolikheten för att exponering kan orsaka negativa effekter i akvatiska ekosystem.

"Genom att utveckla smarta procedurer, vi vill undvika att behöva testa alla droger, ", sade prof. Ragas. "Om vi ​​känner till en molekyl och dess egenskaper - t.ex. hur väl det bryts ned och löser sig i vatten – vi kan skapa modeller för att förutsäga hur snabbt det kommer att försvinna (från miljön).

"Från våra modeller, hoppas vi kunna säga, "dessa 50 kemikalier är troligen de mest riskfyllda." Vi kan då göra dyrare tester på dessa kemikalier och dra slutsatser."

Prof. Ragas och hans team hoppas kunna fastställa hur ett givet läkemedel påverkar arter på olika sätt. "Ta fisk, ", sa Prof. Ragas. "Om ett läkemedel är känt för att rikta sig mot neuronmolekyler i människokroppen, vi ska titta på om detta mål också finns i fisk, med hjälp av en genetisk databank. Om genen som kodar för målmolekylen hos människor också finns i fisk, vi vet att fiskar sannolikt är känsliga för samma kemikalie."

Prof. Ragas hoppas att denna information kan göra det lättare att bedöma de risker som både gamla och nya läkemedel utgör för miljön så att åtgärder kan vidtas för att kontrollera de som är mest skadliga.

"Vi måste hitta en balans mellan hälsofördelarna med läkemedel för människor och konsekvenserna för miljön, ", sa han. "Min största förhoppning är att vi kan driva hela området för droganvändning och läkemedelsutveckling i en riktning där människor kan dra nytta av de positiva hälsoeffekterna av droger utan att orsaka någon miljöskada."