The increasing prescription and use of pharmaceuticals and their subsequent release into the environment has raised concerns about the fate of the parent compounds as well as potential residues in the environment since the last decade. Although pharmaca have become an indispensable part of our daily life in health and disease, their uncontrolled occurrence in the environment let them become a very important issue for human health and the integrity of ecosystems. A crucial fact in this respect is the incomplete removal of many pharmaceuticals in traditional wastewater treatment plants (WWTPs), causing their widespread detectability in WWTP effluents and natural water bodies. It is ever so important to prevent that pharmaceuticals and their transformation products become major threats to aquatic ecosystems or even to drinking water quality. In this study, we have investigated the uptake, translocation and transformation of metformin and iopromide in common cattail (Typha latifolia L.). Both polar pharmaceuticals are widely used human medicines. The plants were grown in modified Hoagland nutrient solution under greenhouse conditions. Hydroponic experiments were established to assess the fate of both compounds in T. latifolia over a period of 28 days. After treatment with metformin (50, 150 and 250 μmol·L-1) and iopromide (20 μmol·L-1), nutrient solution and plant samples were collected after 1, 3, 7, 14 and 28 days. Liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was used to detected metformin, iopromide and their transformation products in plant tissues. We demonstrated that metformin can be taken up by T. latifolia roots, and the uptake processes were independent of initial concentrations. Inhibitors of organic cation transporters (e.g. quinidine) can significantly affect uptake of metformin by T. latifolia roots. This indicates that organic cation transporters could be one of the important pathways for metformin uptake into the plant. The bioaccumulation level of metformin in roots was much higher than in leaves and rhizomes. Methylbiguanide has been detected as the only transformation product of metformin in plants with a concentration level of nmol·g-1. Iopromide can be removed by T. latifolia and the removal processes followed first order kinetics with a linear regression R2 value of 0.983. The iopromide concentration in roots and rhizomes was higher than in leaves. A total of 8 transformation products (23 isomers) of iopromide have been detected in T. latifolia, especially four of them (13 isomers) were identified for the first time. Four different kinds of transformation products have been shown in plants and could be classified by the type of reaction: 1) aldehyde and ketone transformation products; 2) carboxylic transformation products; 3) decarboxylated transformation products; 4) deiodinated transformation products. All the transformation products in plants have been investigated with the purpose of prediction of the possible transformation pathway in planta at different time periods. The findings of the present study provide a better understanding of the fate of polar pharmaceuticals in plants and will be useful to improve phytoremediation technologies of such kind of compounds.     «

The increasing prescription and use of pharmaceuticals and their subsequent release into the environment has raised concerns about the fate of the parent compounds as well as potential residues in the environment since the last decade. Although pharmaca have become an indispensable part of our daily life in health and disease, their uncontrolled occurrence in the environment let them become a very important issue for human health and the integrity of ecosystems. A crucial fact in this respect is...     »

Im vergangenen Jahrzehnt ließen die zunehmende Verschreibung und der Gebrauch von Arzneimitteln und deren darauffolgende Freisetzung in die Umwelt Bedenken hinsichtlich des Schicksals der Ausgangsstoffe wie auch potentieller Rückstände aufkommen. Obwohl Pharmaka aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken sind, ist deren unkontrolliertes Vorkommen in der Umwelt zu einer ernstzunehmenden Bedrohung für die menschliche Gesundheit und auch für die Integrität von Ökosystemen geworden. Einen entscheidenden Aspekt in diesem Zusammenhang stellt die unvollständige Entfernung vieler Arzneistoffe durch traditionelle Kläranlagen dar, die deswegen sehr häufig im aufbereiteten Wasser und auch in natürlichen Gewässern nachweisbar sind. Es ist heute wichtiger denn je, den Gefahren einer Freisetzung von Arzneimitteln, inkl. deren Abbauprodukte, für aquatische Ökosysteme und ebenso für die Qualität unseres Trinkwassers zuvorzukommen. In dieser Studie untersuchten wir die Aufnahme, Translokation und Transformation von Metformin und Iopromid im Breitblättrigen Rohrkolben (Typha latifolia L.). Beide dieser polaren Arzneistoffe sind weitverbreitete Präparate in der menschlichen Medizin. Die Pflanzen wurden in einer modifizierten Nährstofflösung nach Hoagland unter Gewächshausbedingungen kultiviert. Nach einer Etablierung hydroponischer Experimente wurde jeweils das Schicksal beider Verbindungen in T. latifolia über einen Zeitraum von 28 Tagen hinweg analysiert. Dazu wurden nach der Behandlung mit Metformin (50, 150 und 250 μmol·L-1) bzw. Iopromid (20 μmol·L-1) sowohl die Nährstofflösung als auch das Pflanzenmaterial nach 1, 3, 7, 14 und 28 Tagen beprobt. Hochdruck-Flüssigchromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) diente zur Detektion von Metformin, Iopromid und deren Transformationsprodukten im Pflanzengewebe. Wir wiesen nach, dass Metformin durch die Wurzeln von T. latifolia aufgenommen werden kann. Dies geschah unabhängig von der Ausgangskonzentration. Quinidine, ein Inhibitor für Transporter organischer Kationen, kann die Aufnahme von Metformin durch T. latifolia maßgeblich inhibieren. Dies weist auf die hohe Bedeutung dieser Transporter hin, die sie bei der Aufnahme von Metformin in die Pflanze haben. Insgesamt war das Maß der Bioakkumulation von Metformin in Wurzeln viel höher verglichen mit Blättern und Rhizomen. Methylbiguanidin wurde in den Pflanzen als einziges Abbauprodukt von Metformin mit einem Konzentrationsniveau im Bereich von nmol·g-1 nachgewiesen. Auch Iopromid kann durch T. latifolia aus der Lösung entfernt werden. Dieser Prozess folgt einer Kinetik erster Ordnung mit einem Bestimmtheitsmaß von R² = 0,983. Die Konzentration von Iopromid war in Wurzeln und Rhizomen höher als in Blättern. In T. latifolia konnte eine Gesamtzahl von acht Abbauprodukten (23 Isomere) von Iopromid nachgewiesen werden, von denen vier (13 Isomere) hier zum ersten Mal identifiziert wurden. Vier verschiedene Klassen von Abbauprodukten wurden in den Pflanzen gefunden und nach dem Reaktionstyp des Abbaus klassifiziert: 1) Abbau zu Aldehyden und Ketonen, 2) Abbau zu Carbonsäuren, 3) Abbau durch Decarboxylierung, 4) Abbau durch Entfernung von Iod. Alle Transformationsprodukte in den Pflanzen wurden zum Zwecke einer Vorhersage der möglichen Stoffwechselwege in planta zu verschiedenen Zeitpunkten untersucht. Die Ergebnisse vorliegender Studie tragen zu einem besseren Verständnis des Schicksals polarer Pharmaka in Pflanzen bei und werden bei der Verbesserung von Technologien für die Phytoremediation solcher Verbindungen von Nutzen sein.     «

Im vergangenen Jahrzehnt ließen die zunehmende Verschreibung und der Gebrauch von Arzneimitteln und deren darauffolgende Freisetzung in die Umwelt Bedenken hinsichtlich des Schicksals der Ausgangsstoffe wie auch potentieller Rückstände aufkommen. Obwohl Pharmaka aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken sind, ist deren unkontrolliertes Vorkommen in der Umwelt zu einer ernstzunehmenden Bedrohung für die menschliche Gesundheit und auch für die Integrität von Ökosystemen geworden. Einen en...     »