title: Κινητική μελέτη της φωτοχημικής διάσπασης της φαρμακευτικής ουσίας fluoxetine σε υδατικά διαλύματα
title: Kinetic study of photochemical degradation of the pharmaceutical substance fluoxetine in aqueous solutions
Creators: name: Παπαδογιαννης Γεωργιος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία ασχολείται με την κινητική μελετη της φωτοδιάσπασης της χημικής ουσίας φλουοξετίνης (Fluoxetine) η οποία συναντάται σε πλήθος αντικαταθλιπτικών φαρμάκων και αποτελεί έναν εκλεκτικό αναστολέα της επαναπρόσληψης της σεροτονίνης. Η διάσπαση της ουσίας έγινε υπο ακτινοβολία UV-C με μήκος κύματος 254 nm. Επίσης μελετήθηκε και η διάσπαση της ουσίας υπό την παρουσία υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2) σε διάφορες συγκεντρώσεις.
Η πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκε σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (batch reactor) εργαστηριακού μεγέθους. Ο όγκος του αντιδραστήρα ανέρχεται στα 450 mL επίσης η θερμοκρασία του διαλύματος κατά τη διάρκεια των πειραμάτων προσέγγιζε θερμοκρασία δωματίου (περίπου 25οC) και η τιμή του pH παρέμενε σταθερή (7). Δείγματα λήφθησαν με στόχο τον προσδιορισμό της υπολειμματικής συγκέντρωσης της ουσίας φλουοξετίνη, του χημικού οξειδωτικού (Η2Ο2)  και του ολικού οργανικού άνθρακα για το εκάστοτε διάλυμα.
Αρχικά πραγματοποιήθηκε μία σειρά πειραμάτων άμεσης φωτόλυσης με υπεριώδη ακτινοβολία (λ=254nm) με σκοπό τον προσδιορισμό της επίδρασης της αρχικής συγκέντρωσης της ουσίας στην ταχύτητα της αντίδρασης. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στο εύρος συγκεντρώσεων από 2.87 μmol/L  έως 86.75 μmol/L. Τα αποτελέσματα των εν λόγω πειραμάτων έδειξαν πως η ταχύτητα της αντίδρασης δεν εξαρτάται από την αρχική συγκέντρωση της υπό μελέτη ουσίας για το δεδομένο εύρος τιμών και κατ’ επέκταση η φωτοχημική αντίδραση της διάσπασης φλουοξετίνης ακολουθεί  κινητική 1ης τάξης. Στη συνέχεια υπολογίστηκε η σταθερά ταχύτητας της αντίδρασης και η κβαντική απόδοση της άμεσης φωτόλυσης της φλουοξετίνης.
Από τα προαναφερθέντα πειράματα διαπιστώθηκε πως η ουσία φλουξετίνη διασπάται πλήρως υπό την επίδραση υπεριώδους ακτινοβολίας σε σχετικά μικρά χρονικά διαστήματα (5-6 λεπτά). Παράλληλα από τις μετρήσεις της συγκέντρωσης του ολικού οργανικού άνθρακα διαπιστώθηκε πως η συγκέντρωσή του παρέμεινε σχεδόν αμετάβλητη μετά  από παρατεταμένη έκθεση σε ακτινοβολία. 
Τέλος πραγματοποιήθηκαν πειράματα έμμεσης φωτόλυσης υπό την παρουσία οξειδωτικού μέσου και συγκεκριμένα υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2). Τα εν λόγω πειράματα έδειξαν πως η φωτόλυση της ουσίας φλουξετίνης υπό την επίδραση οξειδωτικού μέσου επηρεάζεται δραστικά καθώς η διάσπαση της ουσίας επιταχύνεται σημαντικά (1-4 λεπτά). Ωστόσο ούτε σε αυτή την περίπτωση επιτεύχθηκε πλήρης ανοργανοποίηση καθώς η συγκέντρωση του ολικού οργανικού άνθρακα μειώθηκε σε μικρό βαθμό.

description: The current thesis deals with the kinetic study of photochemical degradation of the pharmaceutical substance fluoxetine in aqueous solutions. Fluoxetine is an antidepressant and belongs in a class called selective serotonin reuptake inhibitors. The degradation of the substance occurred using direct UV-C photolysis with a wavelength of 254 nm. Furthermore the photochemical degradation of the substance using hydrogen peroxide as an oxidizing agent was also studied.
The laboratory experiments were conducted with an 11 W, low pressure mercury lamp emitting at 254 nm. UV-C irradiation experiments were carried out in a small scale batch reactor. The volume of the reactor was 450 mL. During the experiments, the aqueous mixture was at room temperature with constant pH (7). Samples were periodically collected from the reactor and the concentration of fluoxetine, oxidizing agent (H2O2) and total organic carbon were measured.
A series of direct photolysis experiments were conducted to investigate the effects of initial concentration of fluoxetine to the rate of the direct photolysis.. The range of initial concentrations that was studied was from 2.9 μmolL  to 86.8 μmolL. The results of these experiments show that the rate of the direct photolysis of fluoxetine remained practically constant by varying the initial concentration of fluoxetine.
These results indicate that, the photochemical degradation of fluoxetine is a first-order reaction. The reaction rate constant and the quantum yield were also calculated.
From the above mentioned experiments was also found that the complete degradation of fluoxetine using UV-C radiation is relatively fast (takes up to 5-6 minutes). Furthermore the total organic carbon measurements show minimum mineralization.
Finally a series of indirect photolysis experiments using hydrogen peroxide as an oxidizing agent were conducted. The above mentioned experiments showed that hydrogen peroxide drastically affects the degradation, notably the reaction time was even faster (1-4 minutes). However the total organic carbon measurements show that the mineralization was incomplete.