Atık sudan alkol tüketiminin hesaplanmasında etil sülfat (EtS) biyobelirteci kullanarak sıvı kromatografisi-ardışık kütle spektrometresi ile yöntem geliştirilmesi
Method development by liquid chromatography-seque mass spectrometry using ethyl sulphate (EtS) biobelector for calculation of alcohol consumption in wastewater
Yazar: DUYGU NUR MERT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELDA MERCAN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa /  Adli Tıp ve Adli Bilimler Enstitüsü / Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Adli Tıp = Forensic Medicine

Özet:
Toplum sağlığını gerçek zamanlı izlemek amacıyla ortaya çıkan atık su bazlı epidemiyoloji (WBE), yasa dışı maddeler, yasal ilaçlar ve maruz kalınan deterjan, tarım ilacı gibi kimyasalların analizine dayanan, nüfus düzeyi tahminine de olanak sağlayan bilimsel bir disiplindir. Yasa dışı madde analizleriyle başlayan WBE çalışmaları, alkol gibi kullanımının kişiye ve trafik kazası başta olmak üzere birçok suçta azmettirici olarak rol üstlenerek topluma zarar veren, yasal maddeler için de yaygınlaşmaktadır. Üretim istatistikleri, satış bilgileri gibi kaydedilen tüketime ek yasadışı üretim, stoklama, kaçakçılık durumlarıyla oluşan kayıt dışı tüketimi gözlemlemek adına yararlanılan anket verileri, nüfus kayıtları, tedavi başvuruları gibi yöntemlere alternatif olarak geliştirilen bir yaklaşımdır. Atık suda alkol çalışmalarıyla bir bölgedeki veya bir ülkedeki alkol kullanım eğilimlerini gözlemlemek, geri hesaplamalarla tüketim miktarını tahmin etmek, satış istatistikleriyle karşılaştırarak kayıt dışı üretimi tespit etmek ve toplum sağlığı adına alkol kullanımıyla mücadelede planlamalar yapmak mümkün hale gelmektedir. 
Bu çalışmanın amacı, atık suda EtS biyobelirteciden yararlanarak LC-MS/MS sistemi ile yöntem geliştirmektir. Yöntemde validasyonun sağlanması amacıyla çeşme suyuna ve atık suya EtS ilave edilerek hazırlanan çözeltilerde; seçicilik, tespit ve tayin limiti, doğrusallık, doğruluk ve stabilite gibi geçerli kılma parametreleri çalışılmıştır. Çalışmada, EtS'nin doğrusal aralığı 1-50 ng/mL olarak belirlenip, bu aralıktaki korelasyon katsayısı r2= 0,9992 olarak bulunmuştur. Tespit limit (LOD) 0,2 ng/mL, tayin limiti (LOQ) 0,5 ng/mL olarak hesaplanmıştır. Kesinlik için yapılan tekraredilebilirlik çalışmalarında seçilen 2, 10 ve 25 ng/mL konsantrasyon numunelerinin % RSD değerleri sırasıyla 11,856, 4,967 ve 5,675 olarak bulunmuştur. Gerçeklik çalışması için çeşme suyuna ve atık suya EtS ve IS ilavesiyle hazırlanan çözeltilerden çeşme suyu için 2, 10 ve 25 ng/mL'luk numunelerin geri kazanım değerleri sırasıyla %85,4-92,8 olarak hesaplanmıştır. Atık suya EtS ve IS ilavesiyle hazırlanan 2, 5, 10 ve 25 ng/mL'lik numunelerinin geri kazanımları ise %80,4 ile %115,5 aralığında bulunmuştur. Stabilite çalışması için 1 hafta oda sıcaklığında bekletildikten sonra tekrar analiz edilen çeşme suyu spike örneklerindeki değişim 2 ng/mL için %0,00102, 10 ng/mL için %0,00457 ve 25 ng/mL için %0,01034 olarak hesaplanmıştır. Değişim değerlerinin %1'in altında olması geliştirilen yöntemin stabilitesi ve sağlamlığı için uygunluğunun göstergesi kabul edilmiştir.
Ülkemizde atık suda yasa dışı madde analizine dair çalışmalar bulunmasına rağmen alkol analizine ait çalışma yapılmamış olması, bu çalışmanın belirlenen bölgelerde alkol tüketim eğilimini izlemek ve gereken durumlarda tüketim tahmini yapmak için literatüre katkı sağladığı düşünülmektedir. İleri dönem çalışmalarında alkol tüketim tahmini için hesaplamaların standartlaştırılması ve WBE'nin destekleyici yaklaşım olmaktan çok veri kaynağı olarak kullanılması hedeflenmektedir. Geliştirilen farklı madde analizleri hastalık, salgın gibi halk sağlığı çalışmalarında büyük rol üstlenecektir.

Abstract:
Wastewater-based epidemiology (WBE) is a scientific discipline, which emerged to monitor public health in real-time. It allows real-time population census by depending on the analysis of narcotic substances, legal drugs, and chemicals such as detergents or pesticides. Starting with analysis on an illegal substance, WBE studies become increasingly prevalent for legal drugs (e.g. alcohol) which their usage may harm one's self or society in the case of leading crime (e.g. traffic accidents). This approach has developed an alternative to methods to observe unregistered consumption resulting from illegal production, stocking, and smuggling besides recorded consumption (e.g. production statistics and sales information) which already measured by survey studies, registers of persons, treatment applications. With wastewater-based alcohol studies, it becomes possible to observe the pattern of alcohol use in a region or a country, to estimate the amount of consumption by back calculations, to identify informal production by comparing it with sales statistics, and to make plans to deal with alcohol abuse in the favor of public health.
This study aims to develop a new method with the LC-MS/MS system, using EtS as biomarkers in wastewater. To ensure the method validation, in the solutions which prepared by adding EtS to tap water and wastewater; specific validation parameters (i.e. selectivity, the limit of detection and quantitation, linearity, accuracy, and stability) were analyzed. In the study, the linear range of EtS was specified as 1-50 ng/mL and the correlation coefficient was found as r2 = 0,9992 in this range. The limit of detection (LOD) was calculated by 0,2 ng/mL and the limit of quantification (LOQ) was measured by 0,5 ng/mL. For the repeatability parameter which is used for precision, 2, 10, and 25 ng/mL concentration samples selected and their RSD%  values were found to be 11,856, 4,967, and 5,675 respectively.  For trueness of method, the recovery values of samples from tap water were calculated as 85,4% and 92,8%, the recovery values of those from wastewater were in the range of 80,4% and 115,5%.  After standing at room temperature for 1 week, the samples reanalyzed for stability, and the change was 0,00102% for 2 ng/mL, 0,00457% for 10 ng/mL, and 0,01034% for 25 ng/mL. The exchange value below 1% was accepted as an indicator of the stability and robustness of the method. Although studies are analyzing illegal substances in wastewater in our country, there is no direct wastewater analysis for alcohol. Thus, this study contributes to the literature, enabling us to monitor the alcohol consumption pattern in particular areas and make estimations when necessary.  In further studies, it is aimed to standardize the calculations for estimation of alcohol consumption and to use WBE as a data source rather than a supportive analysis. Moreover, the development of analysis of different substances may play a major role in public health research, especially in diseases and epidemics.