Preskočite na glavni sadržaj

Pharma-Eco

Farmaceutsko-biokemijski fakultet Hrvatska zaklada za znanost

Logotip projekta Pharma-Eco

Kemijska sudbina zabrinjavajućih farmaceutika u okolišu: eksperimentalno i računalno istraživanje produkata razgradnje i njihovih ekotoksikoloških svojstava

Naslov na engleskom jeziku:
The environmental fate of pharmaceuticals of concern: experimental and computational study of degradation products and their ecotoxicological properties

Voditelj projekta:
Valerije Vrček

Suradnici:
Davor Šakić, FBF
Erim Bešić, FBF
Anton Radman, IRB
Dean Marković, UNIRI
Lea Ulm, NZJZ Štampar
Arturo Santaballa, Uni A Coruna
Moises Canle, Uni A Coruna
Maria Kolympadi Marković, UNIRI
Irena Žuntar, FBF
Antonio Ljulj, FBF

Trajanje projekta:
29. 12. 2023. – 28. 12. 2027.

Sažetak

Kemijska sudbina lijekova je važna znanstvena, okolišna i javnozdravstvena tema. Prihvaćeni termin "farmakoekologija" uključuje razumijevanje kemijskih transformacija lijeka induciranih okolišnim uvjetima i određivanje ekotoksikoloških svojstava nastalih razgradnih produkata. Među brojnim čimbenicima koji određuju kemijsku sudbinu nekog lijeka posebno se izdvajaju kloriranje voda i utjecaj sunčevog svjetla. U ovom se projektu istražuju mehanizmi oksidacijskih reakcija (kloriranje) odabranih lijekova i njihove fotokemijski inducirane reakcije.

Izbor male biblioteke lijekova (npr. gemfibrozil, metformin ili 5-fluorouracil) temelji se na stupovima informacija kojima se definiraju prioritetni kandidati za Četvrti popis praćenja tvari, a u skladu s Okvirnom direktivom o vodama. Istraživanje kemijskog i ekološkog profila lijekova pretpostavlja interdisciplinaran pristup, institucionalnu suradnju i metodološku sinergiju.

U okviru projekta suradnici s pet različitih znanstvenih institucija (8 zavoda, 2 države) koristit će napredne spektroskopske tehnike (NMR/EPR) za in situ praćenje kemijskih reakcija, preparativne alate (LC-MS) za izolaciju produkata, te ekotoksikološka ispitivanja na testnim organizmima normiranim i akreditiranim metodama. Eksperimentalni dio istraživanja bit će podržan intenzivnim korištenjem računalnih tehnika (ab initio, DFT teorijske razine) koje omogućuju predviđanje i tumačenje izmjerenih podataka.

Ovakvo integriranje različitih pristupa može poslužiti drugim istraživačima kao orijentacija za redizajn ili implementaciju novih koncepata ispitivanja kemijske sudbine lijekova u okolišu. Dobiveni rezultati o kemijskoj sudbini odabranih kandidata (kemijski sadržaj reakcijske smjese i ekotoksikološki status pojedinih produkata) bit će doprinos stalnom nastojanju mjerodavnih institucija da nadopune službene baze podataka informacijama koje nedostaju.

Abstract

The chemical fate of pharmaceuticals is an important scientific, environmental and public health topic. The accepted term “pharmaecology" includes the knowledge of the chemical transformations of the drug induced by environmental conditions and the determination of the ecotoxicological properties of the degradation products. Among the many factors that determine the chemical fate of a drug, water chlorination and the sunlight irradiation are of special importance. In this project, the mechanisms of chlorination and photochemically induced reactions of selected drugs are investigated.

The selection of a small library of drugs (eg. gemfibrozil, metformin or fluorouracil) is based on the pillars defining priority candidates for the 4th Watch List, which is in accordance with the Water Framework Directive. Research into the chemical and ecological profile of drugs includes an interdisciplinary approach, institutional cooperation and methodological synergy.

As part of the project, collaborators from five different scientific institutions (8 departments, 2 countries) will use advanced spectroscopic techniques (NMR/EPR) for in situ monitoring of chemical reactions, preparative tools (LC-MS) for product isolation, and ecotoxicological assays on test organisms using standardized and accredited methods. The experimental part of the research will be supported by the intensive use of computational techniques (ab initio, DFT theoretical levels) that enable prediction and interpretation of measured data.

This integration of different approaches can serve other researchers as an orientation for the redesign or implementation of new concepts for testing the chemical fate of drugs in the environment. The results on the chemical fate of the selected candidates (chemical content of the reaction mixture and ecotoxicological status of individual products) will be a contribution to the constant effort of authority institutions to supplement official databases with missing information.

Aktivnosti

Video (YouTube)

Program Dana e-infrastrukture Srce – DEI 2025

Publikacije i priopćenja

  1. Zubčić, Gabrijel; You, Jiangyang; Zott, Fabian L.; Ashirbaev, Salavat S.; Kolympadi Marković, Maria; Bešić, Erim; Vrček, Valerije; Zipse, Hendrik; Šakić, Davor Regioselective Rearrangement of Nitrogen- and Carbon-Centered Radical Intermediates in the Hofmann–Löffler–Freytag Reaction // The journal of physical chemistry. A, 128 (2024), 13; 2574-2583. doi: 10.1021/acs.jpca.3c07892
  2. Zubčić, Gabrijel; Pavić, Kristina; Portada, Tomislav; You, Jiangyang; Bešić, Erim; Vrček, Valerije; Šakić, Davor From macrocyclic to bicyclic rings: harnessing light in Hoffman-Löffler-Freytag radical rearrangements // 7. Hrvatski kongres farmacije s međunarodnim sudjelovanjem: knjiga sažetaka / Zorc, Branka (ur.). Zagreb: Hrvatsko farmaceutsko društvo, 2024. str. 92-92
  3. Brajčić, Tonka NMR studija izotopnih H/D izmjena kod 1,1-dimetil-propargilnog alkohola / Vrček, Valerije (mentor); Kolympadi Marković, Maria (neposredni voditelj). Zagreb, Farmaceutsko-biokemijski fakultet, 2024
  4. Vrček, Valerije Surprise Chemistry: Pharmaceuticals in the Environment // Science, art and religion, 3 (2024), 3-4; 76-79. doi: 10.5005/jp-journals-11005-0083
  5. Celinić, Mateo NMR studija reakcije H/D izmjene kod 1,1-dimetil propargilnog alkohola. Učinak organskog otapala. / Vrček, Valerije (mentor); Marković, Dean (neposredni voditelj). Zagreb, Farmaceutsko-biokemijski fakultet, 2024
  6. Vrček, Valerije; Ljulj, Antonio CHEMICAL FATE OF PHARMACEUTICALS IN THE ENVIRONMENT: NMR AND QUANTUM-CHEMICAL STUDY // Humboldt Kolleg "Human and artificial intelligence in science and society" BOOK OF ABSTRACTS / Kalvachev, Yuri (ur.). Sofija: Humboldt Union Bulgarien, 2024. str. 45-45
  7. Vrček, Valerije; Ljulj, Antonio; Celinić, Mateo CHEMICAL FATE OF ANTICANCER DRUGS. 1H, 13C, AND 31P NMR STUDY OF CHLORINATION OF CYCLOPHOSPHAMIDE AND IFOSFAMIDE // Central European NMR Symposium & Bruker Users’ Meeting 2024 Rijeka, Hrvatska, 18.09.2024-19.09.2024
  8. Vrček, Valerije Lijekovi u okolišu // TELESKOP MEDIA / Ćurić, Dražen (ur.). Zagreb: TELESKOP MEDIA – UDRUGA ZA ZAŠTITU SLOBODE GOVORA I MIŠLJENJA, 2024. 1-2
  9. Zubčić, Gabrijel; Pavić, Kristina; You, Jiangyang; Vrček, Valerije; Portada, Tomislav; Bešić, Erim; Šakić, Davor Light-induced rearrangement from macrocyclic to bicyclic lactam: A case study of N-chlorinated laurolactam // Acta pharmaceutica, 74 (2024), 4; 2024-0035, 13. doi: 10.2478/acph-2024-0035
  10. Vuljanković, Edi NMR studija utjecaja UV svjetla na reakciju kloriranja ifosfamida / Vrček, Valerije (mentor); Ljulj, Antonio (neposredni voditelj). Zagreb, Farmaceutsko-biokemijski fakultet, 2025
  11. Ljulj, Antonio; Lovrić, Ivana; Malezan, Lea; Škibola, Petra; Turkalj, Darija; Vrček, Valerije Kemijska sudbina lijekova in silico // Srce novosti, 101, 1, 2025. str. 14-14
  12. Zubčić, Gabrijel; Andrijanić, Luka; Džeba, Iva; You, Jiangyang; Friganović, Tomislav; Portada, Tomislav; Pavić, Kristina; Bešić, Erim; Vrček, Valerije; Šakić, Davor Mechanistic Insights into the Propagation Cycle of the Hofmann–Löffler–Freytag Reaction: Halogen vs Hydrogen Atom Transfer // Journal of organic chemistry, 90 (2025), 4873-4887. doi: 10.1021/acs.joc.4c02997
  13. Vrček, Valerije Pharmaceuticals in the environment as a bioethical issue // 27th Days of bioethics. Language of medicine: new challenges in research, ethics, and intercultural communication Rijeka, Hrvatska, 15.05.2025-16.05.2025
  14. Lovrić, Ivana; Ljulj, Antonio; Vrček, Valerije Reakcije pregrađivanja ciklofosfamida i ifosfamida u vodi // 11. simpozij studenata farmacije i medicinske biokemije, FARMEBS 2025: knjiga sažetaka / Pavić, Kristina; Keser, Toma (ur.). Zagreb: Farmaceutsko-biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, 2025. str. 55-55
  15. Škibola, Petra; Turkalj, Dora; Ljulj, Antonio; Vrček, Valerije Kako se klorira sulfametoksazol? Računalni odgovor na ekološko pitanje. // 11. simpozij studenata farmacije i medicinske biokemije, FARMEBS 2025: knjiga sažetaka / Pavić, Kristina; Keser, Toma (ur.). Zagreb: Farmaceutsko-biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, 2025. str. 67-67
  16. Ljulj, Antonio; Malezan, Lea; Kolympadi Marković, Maria; Marković, Dean; Šakić, Davor; Vrček, Valerije Computational methods for predicting the pKa of terminal alkynes // Computational Chemistry Day 2025 Zagreb, Hrvatska, 07.06.2025-07.06.2025
  17. Vrček, Valerije; Ljulj, Antonio; Lovrić, Ivana; Lončarić, Martin The effect of light on the N-chlorination of anticancer drugs // ESOR2025, 20th European Symposium on Organic Reactivity: Book of Abstracts / Mancin, Fabrizio; Prins, Leonard (ur.). Padova: University of Padova, 2025. str. 147-147
  18. Ljulj, Antonio; Vrček, Valerije; Lovrić, Ivana Environmentally relevant hydrolysis of anticancer drugs explored by DFT calculations // ESOR2025, 20th European Symposium on Organic Reactivity: Book of Abstracts / Mancin, Fabrizio; Prins, Leonard (ur.). Padova: University of Padova, 2025. str. 67-67
  19. Ljulj, Antonio Environmentally relevant hydrolysis of anticancer drugs explored by DFT calculations // ESOR2025, 20th European Symposium on Organic Reactivity: Book of Abstracts / Mancin, Fabrizio; Prins, Leonard (ur.). Padova: University of Padova, 2025. str. 67-67
  20. Ljulj, Antonio; Lovrić, Ivana; Vujević, Jerko; Vuljanković, Edi; Lončarić, Martin; Vrček, Valerije Hydrolysis of environmentally relevant anticancer drugs monitored by NMR spectroscopy // Adriatic NMR conference 2025: book of abstracts / Bregović, Nikola; Namjesnik, Danijel; Novak, Predrag et al. (ur.). Croatian Chemical Society, 2025. str. 46-46
  21. Vrček, Valerije; Ljulj, Antonio; Lovrić, Ivana; Vujević, Jerko; Vuljanković, Edi; Lončarić, Martin Environmentally relevant transformations of pharmaceuticals followed by NMR spectroscopy // Adriatic NMR conference 2025: book of abstracts / Bregović, Nikola; Namjesnik, Danijel; Novak, Predrag et al. (ur.). Croatian Chemical Society, 2025. str. 25-25
  22. Ljulj, Antonio; Škibola, Petra; Turkalj, Dora; Vrček, Valerije N-Chlorination of Sulfonamides: DFT Study of the Reaction Mechanism // The journal of physical chemistry. A, 129 (2025), 50; 11495-11501. doi: 10.1021/acs.jpca.5c05059
  23. Šakić, Davor; Ljulj, Antonio; Ulm, Lea; Vrček, Valerije Chlorinated nucleobases: an unexpected (eco)toxicological profile // Arhiv za higijenu rada i toksikologiju, 76, 1, 2025. str. 35-36
  24. Vrček, Valerije Kemijska sudbina lijekova in silico // Dani e-infrastrukture Srce DEI 2025 Zagreb, Hrvatska, 26.03.2025-27.03.2025
  25. Ljulj, Antonio; Erlić, Elena; Jurjević, Anamarija; Vrček, Valerije DFT Study of Cyclophosphamide/Ifosfamide Chlorination: Effects of Speciation, Conformation, and Explicit Solvation // Computational Chemistry Day 2026: Book of Abstracts / Babić, Darko (ur.). Zagreb: Institut Ruđer Bošković, 2026. str. 42-42
  26. Džajić, Ivan; Trunkelj, Natalija; Repas, Jernej; Kandušer, Maša; Smrdel, Lara; Pajk, Stane; Žiberna, Lovro; Mlinarič‐Raščan, Irena; Markelc, Bostjan; Bozic, Tim et al. Mitochondria‐Targeting Moieties Based on N‐Tethered Pyridinium Cations // Angewandte Chemie. International edition, 65 (2026), 29; e7158257, 13. doi: 10.1002/anie.7158257
  27. Šakić, Davor Pozicije, rasvjeta, akcija: svjetlom katalizirane reakcije u sintezi farmakofora // Organska kemija u Hrvatskoj 2026 Zagreb, Hrvatska, 22.05.2026-22.05.2026
  28. Ljulj, Antonio; Erlić, Elena; Jurjević, Anamarija; Vrček, Valerije NMR STUDY OF CHLORINATION OF OXAZAPHOSPHORINE ANTICANCER AGENTS // Adriatic NMR conference 2026: Book of Abstracts / Bregović, Nikola; Namjesnik, Danijel; Novak, Predrag et al. (ur.). Zagreb: Croatian Chemical Society, 2026. str. 33-33
  29. Vrček, Valerije; Lončarić, Martin; Ljulj, Antonio Photo-NMR Platform // Adriatic NMR conference 2026: Book of Abstracts / Bregović, Nikola; Namjesnik, Danijel; Novak, Predrag et al. (ur.). Zagreb: Croatian Chemical Society, 2026. str. P18-P18
  30. Vrček, Valerije; Ljulj, Antonio; Šakić, Davor Light as an NMR Variable: Coaxial Photo-NMR for Clean In Situ Mechanistic Studies // Solutions in Chemistry 2026 × RICHEM 2026: Book of Abstracts / Rezić Meštrović, Iva; Šekutor, Marina; Usenik, Andrea et al. (ur.). Zagreb: Hrvatsko kemijsko društvo, 2026. str. 52-52
  31. Ljulj, Antonio; Jurjević, Anamarija; Erlić, Elena; Vrček, Valerije EXPLICIT WATER MOLECULES IN THE CHLORINATION TRANSITION STATES OF OXAZAPHOSPHORINE DRUGS // Solutions in Chemistry 2026 × RICHEM 2026: Book of Abstracts / Rezić Meštrović, Iva; Šekutor, Marina; Usenik, Andrea et al. (ur.). Zagreb: Hrvatsko kemijsko društvo, 2026. str. 119-119

Poveznice

CroRIS – projekt Kemijska sudbina farmaceutika u okolišu

Projekt financira Hrvatska zaklada za znanost (HRZZ).

Ispiši stranicu

Znanost

Pretraživanje

Vrh