MONITORIZACIÓN DE DROGAS EN AGUAS RESIDUALES DE LA
REGIÓN DE MURCIA
L. Fernández11, J. Navarro-Zaragoza21, M. Falcón31, A. Luna41
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Área de Medicina Legal y Forense, Departamento de Ciencias Sociosanitarias, Facultad de Medicina, Campus de Espinardo, Murcia, lucia.fernandez2@um.es
1.- Introducción y objetivos.
El uso de sustancias de abuso se está incrementando en todo el mundo, afectando a la salud pública de la población y generando problemas a nivel social. [1,2]. Existen millones de personas que consumen habitualmente cocaína, heroína, anfetaminas y otras drogas [1]. Las estadísticas muestran que muere, al menos, un ciudadano cada hora por sobredosis [3]. La información acerca del tipo, escala y demografía en el uso de sustancias de abuso es esencial para alcanzar un mejor entendimiento sobre dicho uso de drogas y para desarrollar mejores métodos de acción con el fin de responder ante ellas [3]. El Centro Europeo de Monitorización de Drogas y Adicción (European Monitoring Center of Grug and Drug Addiction, EMCDDA) es el encargado de recolectar toda la información en Europa y aportar los datos necesarios a los gobernantes para que ellos diseñen las estrategias de dirección y las leyes apropiadas. Esta información es también de gran importancia para medir el éxito de las estrategias y leyes ya existentes [3].
Se han desarrollado muchos métodos para diagnosticar el consumo de estas sustancias de abuso. La extracción en fase solida ha sido uno de los métodos empleados para la obtención de metabolitos de estas sustancias de abuso a partir de pelo y fluidos biológicos como orina, sangre, saliva y sudor. La espectrometría de masas acoplada a cromatografía de gases (GC-MS) o la acoplada a cromatografía de líquidos (LC-MS), son las técnicas de elección para el análisis cuantitativo [1]. A pesar de la validez de estas herramientas analíticas, todavía existen dificultades a la hora de estimar la magnitud real del consumo de drogas de abuso por la población. El análisis específico de fluidos biológicos puede determinar el consumo aproximado de sujetos individuales pero las estimaciones de una población se basan en métodos indirectos, como encuestas a población, entrevistas a consumidores y análisis estadísticos, que quizás son poco fiables [1].
Muchos estudios han determinado que componentes activos o residuos metabólicos de sustancias de abuso ingeridas por la población, son excretados a través de la orina, alcanzando el medio acuoso que llega a las plantas de aguas residuales de cada zona [1]. La idea de monitorizar las drogas de las aguas residuales de las plantas de tratamiento de aguas como posible método para determinar el consumo de drogas colectivo fue propuesto por Daughton en 2001 [4,5].
Las principales ventajas del cálculo del consumo de sustancias de abuso basada en el análisis de las aguas residuales son que proporciona una estimación del consumo de toda la población que cubre la planta de tratamiento de aguas determinada, durante el periodo de tiempo de toma de muestras, que se trata de un método ético, no intrusivo, objetivo y que no presenta el problema de las encuestas, que pueden verse afectadas por el bajo
número de sujetos que participan. Además, los resultados se pueden obtener prácticamente a tiempo real, es decir, entre días o semanas, en comparación con las encuestas que llevan años antes de su publicación [3].
A partir de la propuesta de este método, se han llevado a cabo numeroso estudios, sin embargo aun no ha sido realizado ninguno en la Región de Murcia. Por ello, el objetivo del presente trabajo consiste en determinar las concentraciones de las drogas más comúnmente usadas por la población, en muestras de aguas residuales de una planta de tratamiento de aguas de la Región de Murcia, y usar estos datos para estimar los patrones de consumo de dichas drogas en esta población.
2.- Materiales y métodos
Las sustancias de abuso a analizar fueron: cocaína y sus metabolitos benzoilecgonina y cocaetileno, metanfetamina, morfina y morfina-3β-D-glucuronido, Δ9-tetrahidrocannabinol y 11-nor-9-carboxi-9-tetrahidrocannabinol y metadona. Como estándares internos empleamos las siguientes moléculas deuteradas: benzoilecgonina-d3, cocaetileno-d3,
metanfetamina-d9, morfina-d3 y morfina-3β-D-glucuronido-d3, 11-nor-9-carboxi-Δ
9-tetrahidrocannabinol-d3 y metadona-d3. Dichos estándares se encontraban en una
solución de acetonitrilo y se conservaron a -20ºC en oscuridad. Para el análisis de dichas sustancias se empleó el método descrito por Castiglioni et al, 2006.
Las muestras fueron tomadas de la planta de tratamiento de aguas residuales de la Región de Murcia, cuyo flujo de entrada de agua es de aproximadamente 108.000 m3/día. Decidimos tomar muestras del casco urbano de Murcia capital, en el que la población total se encuentra en torno a los 170.000 habitantes y el flujo de agua procedente de esta zona representa el 70% del caudal total de la planta.
Se tomó una muestra de aproximadamente 250 ml cada hora (24 muestras/día) durante seis días consecutivos en septiembre de 2014. Las muestras se conservaron a -20ºC en oscuridad, desde su recogida hasta el comienzo de su tratamiento, para prevenir la degradación de los metabolitos objeto de estudio.
Las muestras se filtraron empleando filtros de microfibra de cristal GF/A de 1,6µm (Whatman, UK). Tras esto se llevó a cabo una extracción en fase solida de los metabolitos empleando cartuchos Oasis MCX. Los cartuchos se preacondicionaron antes de su uso lavándolos con 6mL de metanol, 3mL de agua milli-Q y 3mL de agua acidificada a pH2. A continuación, se pasaron 60ml de muestra previamente acidificada a pH 2 por los cartuchos. Tras esto, se lavaron los cartuchos con 5mL de agua al 2% de amonio y se dejaron secar unos 5 minutos. Una vez pasado este tiempo, empleamos como eluyente 8mL de metanol al 2% en amonio y el eluido se llevó a sequedad.
Las muestras secas se disolvieron en 1mL de agua al 10% en metanol y se transfirieron a un vial de cristal para ser analizadas por espectrometría de masas acoplada a cromatografía de líquidos (HPLC). Cada compuesto se cuantificó por MRM usando los dos precursores o productos, de las transiciones iónicas, más abundantes. Los tiempos de retención se compararon con los estándares de referencia para identificar los compuestos.
3.- Resultados
Los resultados obtenidos hasta el momento del analisis de 29 muestras, enfocados a determinar la presencia o ausencia de cocaína, metanfetamina y cannabis, determinan la presencia de estas tres sustancias en las aguas residuales de la Región de Murcia, siendo el metabolito de la cocaina, benzoilecgonina, el que mayores picos de detección genera. Por ello, se han cuantificado en primer lugar, los metabolitos de la cocaína (cocaetileno y benzoilecgonina), cuyas concentraciones medias, clasificadas por fechas y en el total de los días, en las muestras en las que han sido analizadas hasta el momento, aparecen en las tablas 1 y 2.
Fecha [Benzoilecgonina] (ng/L) [Cocaetileno] (ng/L)
12/09/2014 3470,3775 -* 13/09/2014 5809,018 122,3075 14/09/2014 10804,794 94,454 15/09/2014 243,5305 33,0205 16/09/2014 4179,47 35,504 17/09/2014 -* 79,982
Tabla 1. Concentraciones medias de los metabolitos cuantificados, clasificados por fechas. (* No detectado)
Sustancia de abuso Metabolito Concentración media (ng/L) Cocaína Cocaetileno 79,639
Benzoilecgonina 6040,409
Tabla 2. Concentraciones medias de los metabolitos cuantificados, en el total de los días analizados.
Posteriormente pasaremos a cuantificar la metanfetamina y el cannabis ya detectados y continuaremos con el análisis y cuantificación de morfina y metadona.
4.- Discusión
Mediante la realización de este estudio estamos constatando la validez, mayor reproducibilidad y fácil realización de este tipo de análisis, puesto que el acceso a las muestras de la población objeto de estudio es más rápido y fiable. Los distintos pasos del estudio se están pudiendo realizar sin problemas puesto que tanto el filtrado como la extracción en fase sólida tienen bajo coste y se obtienen distintas alícuotas válidas para el uso del cromatógrafo.
Como citamos en los Resultados, el metabolito de la cocaína, benzoilecgonina, es el que aparece en mayores concentraciones (6040,4 ng/L), lo que coincide con los resultados obtenidos en estudios similares [1,3,5].
Otra cuestión interesante es que las concentraciones de estos dos metabolitos de la cocaina, son máximas en las fechas correspondientes al fín de semana (13/09/2014 y 14/09/2014), llegando a la conclusión de que el consumo de dicha sustancia aumentaría durante estos días de la semana.
El consumo de drogas de abuso es un problema que afecta prácticamente a todas las ciudades alrededor del mundo y se está incrementando progresivamente. Por esto, es vital el establecimiento y validación de un método que permita aportar datos fiables del consumo de estas sustancias a tiempo real [1]. El método empleado en este estudio es de gran utilidad para estimar el consumo de sustancias de abuso de una población determinada, puesto que permite medir simultáneamente dichas drogas ilícitas y sus metabolitos en las aguas residuales de una zona concreta, obteniendo datos de las drogas más empleadas y las tendencias de consumo de la población a tiempo real [1]. Además, nos permite evitar el problema de la falta de participantes, puesto que cubre a toda la población de la zona donde se encuentre la planta de aguas, y por otro lado, la falta de veracidad sobre los datos que aportan los entrevistados, que suele ocurrir debido a la mala reputación de una actividad como el consumo de drogas [3]. Estudios han demostrado la diferencia entre los resultados obtenidos al realizar encuestas a la población y los que resultan de analizar las muestras de aguas, obteniendo un consumo mucho mayor en el segundo caso [4].
Por otro lado, el método necesita ser adaptado a otras drogas de abuso antes de que pueda convertirse en una herramienta general de monitorización de abuso. El principal aspecto que debe validarse es la estabilidad química y biológica de los principales productos metabólicos de las drogas en las aguas residuales [4]. También debe tenerse en cuenta que dicho método no puede determinar frecuencias de uso (consumidores habituales u ocasionales) o el poli-consumo de diferentes sustancias a la vez, puesto que se realiza una medida colectiva de los productos metabólicos de las distintas drogas. Además, esto significa que no podemos determinar la dosis consumida por individuo, el número de personas que consumen o la pureza de la droga [6,7].
6.- Conclusiones
Los resultados obtenidos hasta el momento determinan que la sustancia de abuso que presenta una mayor concentración en las aguas residuales procedentes del casco urbano de la Región de Murcia, es la cocaína. La monitorización continua del consumo de estas sustancias de abuso es muy importante para evaluar la extensión actual de este fenómeno y detectar los cambios en las tendencias. El método que empleamos en este estudio puede ser reevaluado y convertirse en un método más rápido y general, que ayude a estimar el abuso de drogas a nivel local. Además, debido a la ventaja que presenta de aportar datos de cambios de tendencias a tiempo real, puede ser muy útil para científicos y autoridades, a la hora de actualizar continuamente la información sobre el abuso de drogas.
7.- Referencias
[1] Castiglioni S, Zuccato E, Crisci E, Chiabrando C, Fanelli R, Bagnati R. Identification and Measurement of Illicit Drugs and Their Metabolites in Urban Wastewater by Liquid Chromatography−Tandem Mass Spectrometry. Anal. Chem., 2006, 78 (24), pp 8421– 8429. DOI:10.1021/ac061095b
[2] Damien DA, Thomas N, Hélène P, Sara K, Yves L. First evaluation of illicit and licit drugs consumption based on wastewater analysis in Fort de France urban area (Martinique, Caribbean), a transit area for drug smuggling. Science of The Total Environment. 2014, 490, 970-978
[3] Thomas KV et al. Comparing illicit drug use in 19 European cities through sewage analysis. Sci Total Environ. 2012 Aug 15;432:432-9. doi: 10.1016/j.scitotenv.2012.06.069. [4] Zuccato E,Chiabrando C, Castiglioni S, Calamari D, BagnatiR,Schiarea S, FanelliR. Cocaine in surface waters: a new evidence-based tool to monitor community drug abuse. Environ Health. 2005; 4: 14. doi: 10.1186/1476-069X-4-14
[5] Zuccato E,Chiabrando C, Castiglioni S, BagnatiR,Fanelli R. Estimating Community Drug Abuse by Wastewater Analysis. Environ Health Perspect. Aug 2008; 116(8): 1027– 1032. doi: 10.1289/ehp.11022
[6] Lai FY, Ort C, Gartner C, et al. Refining the estimation of illicit drug consumptions from wastewater analysis: co-analysis of prescription pharmaceuticals and uncertainty assessment. Water Res. 2011; 45: 4437-48.
[7] Zuccato E, Castiglioni S, Tettamanti M et al. Changes in illicit drug consumption patterns in 2009 detected by wastewater analysis. Drug Alcohol Depend. 2011; 118:464-9.
