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1 TRABALHO, TIPOS DE ÁGUA UTILIZADAS EM LABORATÓRIOS E CRITÉRIOS PARA OBTÊ-LAS. JESSICA CRISTINA VARGAS PEDRONI LARA CAROLINA COSTA SCARFO FARMÁCIA – 1º Período São José do Rio Preto MAIO 2021 2 INTRODUÇÃO O presente trabalho vem relatar sobre os tipos de água utilizadas em laboratórios. A água é um reagente com presença na maioria dos testes laboratoriais, com isso é necessário que tenha um padrão de controle e qualidade específicas garantidas, por processos químicos, físicos e biológicos de purificação. Para os procedimentos laboratoriais, não é aceito a água natural, nem a potável tratada, visto que muitas partículas presentes nestes tipos de água, como cloro, sódio, chumbo, mercúrio, inseticidas e muitas outras, podem interferir nos procedimentos que se realizará. Segundo um material realizado por um professor da PUC de Goiás, A água da rede pública um composto de aproximadamente 800 diferentes substâncias químicas, a maioria nociva à saúde. Nos ambientes de laboratórios a água é de suma importância, tendo seu manuseio desde a higienização geral de todo o ambiente até a produção, principalmente nos preparos de soluções químicas (para diluir algum componente em pó e manter somente a composição química). Para que sejam atingidos os padrões de qualidade previstos em normas, é necessário a utilização de ao menos dois processos de purificação, que são eles, destilação, filtração, micro e ultrafiltração, osmose reversa, deionização, eletrodeionização, adsorção em carvão ativado e oxidação ultravioleta. Além também do manuseio correto de manutenção dos equipamentos de purificação e análises sistemáticas da água reagente. A destilação e a eletrodiálise são técnicas pouco utilizadas nos laboratórios, por serem processos demorados e devido ao seu custo benefício. Os tipos de água utilizadas são, água destilada, água bidestilada, água deionizada ou desmineralizada, água reagente, água ultrapura e água purificada. O processo de purificação da água é um processo essencial para o engajamento dos laboratórios para obter a qualidade dessa água, sendo possível realizar atividades de pesquisas, testes biológicos e produção de produtos médicos ou farmacêuticos. 3 OBJETIVO Expor a pesquisa feita pelas alunas da turma de farmácia do primeiro período, os tipos de água manuseadas em laboratórios, quais e como são os processos para obtê-las e ter um resultado aprovado. DESENVOLVIMENTO Para se tornar apta para a utilização no laboratório, a água deve passar por purificação para a eliminação dos contaminantes presentes nela, tornando-se água reagente. Existem vários métodos para a remoção de impurezas (destilação, filtração, micro e ultrafiltração, osmose reversa, deionização, eletrodeionização, adsorção em carvão ativado e oxidação ultravioleta), sendo assim é necessário recorrer a uma combinação de tecnologias, associando suas vantagens, a fim de se obter uma água de alta qualidade. Utilização e armazenamento da água reagente Tipo I Tipo II Tipo III Aplicação da água reagente Utilizada em teste que requer o máximo de precisão Uso geral em laboratório; Procedimentos em Bioquímica, Imunologia, Hematologia. Lavagem de vidraria. Preparo de meio de cultura. Armazenamento Deve ser produzida e utilizada imediatamente Não deve ser armazenada por um período superior a 1 semana. Não deve ser armazenadas por um período superior a 1 semana. Processos de purificação da água • Destilação É o método mais comum de purificação, é usada para separar misturas homogêneas do tipo sólido-líquido, com base na diferença do ponto de ebulição 4 entre elas. Um processo de purificação da água pela mudança dos seus estados físicos, a água em estado líquido é levada ao estado gasoso, o vapor da água aquecida é condensado, coletado e armazenado, removendo grande parte dos contaminantes. Descrevendo um pouco mais a água é aquecida até o seu ponto de ebulição, o vapor resultante é direcionado para um recipiente, onde fica armazenado após a condensação, assim, gases dissolvidos que apresentem um ponto de ebulição maior do que o da água e partículas ficarão retidos no recipiente inicial, não sendo transportados com o vapor, da mesma forma que gases que apresentem ponto de ebulição inferior ao da água podem ser eliminados antes que a água atinja seu ponto de ebulição. (Figura 1 e 2 - ) Apenas cerca de 5% de toda a água utilizada no processo é convertida em água reagente. O produto dessa destilação, a água destilada, é usado em baterias de carros e na fabricação de remédios e outros produtos. Não serve para beber, já que não possui os sais minerais necessários ao nosso organismo. Figura 1- Figura 2- 5 • Filtração É um procedimento mecânico simples de remoção física de partículas, incluindo microorganismos presentes na água, por meio da utilização de um material poroso, como filtros de carvão ativado ou de celulose. Neste método a água passa pelo material poroso de forma que as partículas fiquem retidas (Figura 3- ). Costuma ser utilizada em diversos pontos do sistema de purificação de água de maneira a proteger e prolongar a vida útil dos equipamentos seguintes, porém não remove material dissolvido. A técnica de filtração determina o tamanho das partículas que serão removidas, conforme o diâmetro dos poros dos filtros utilizados. Os filtros de celulose, muito comuns em sistemas de purificação, removem partículas suspensas (insolúveis) e microrganismos. Figura 3- 6 • Micro e Ultrafiltração são procedimentos de remoção física de partículas, porém agem no final do sistema de purificação, onde um filtro retém partículas superiores a determinado tamanho, sendo que na ultrafiltração são removidos ainda os sais dissolvidos. No caso da microfiltração são retidas partículas com tamanho entre 0,1 e 10 μm (partículas suspensas, bactérias, algas, turbidez), sendo 0,22 μm um tamanho bastante comum entre os filtros comercializados. Na ultrafiltração as partículas retidas têm entre 0,1 e 0,01 μm (vírus, coloides, macromoléculas). A ultrafiltração é um processo mecânico ou auto-mecânico, e que depende do tamanho, forma e carga elétrica. Mais recentemente, a ultrafiltração foi proposta como uma forma de eliminar outros contaminantes não eliminados pela microfiltração, pois os poros do filtro são menores. • Osmose Reversa A osmose reversa é a técnica de passagem da água por membrana semipermeável com o uso de bomba de alta pressão, retendo impurezas e fornecendo água de excelente qualidade, química e microbiológica. O processo remove material orgânico dissolvido, material inorgânico, bactérias e endotoxinas. A desvantagem é o alto custo do equipamento Osmose é um processo no qual um solvente passa por uma membra semipermeável, na direção do meio de menor pressão osmótica (com menor concentração de soluto, portanto hipertônica) para o meio de maior pressão osmótica (com maior concentração de soluto, hipertônica) de modo a equalizar a concentração, tendendo à isotonia. Tal processo ocorre de forma natural e sem a necessidade de pressões externas. Isso ocorre porque, com as diferenças de concentração, ocorre uma diferença nas pressões de cada lado .No caso da osmose reversa ocorre o processo inverso, no qual pressão externa é utilizada de modo a forçar o fluxo do solvente no sentido do meio de maior pressão osmótica para o de menor pressão osmótica. A osmose reversa visa a remoção de substâncias como compostos orgânicos e inorgânicos, bactérias e pirogênios, com tamanho inferior a 0,001 μm (e.g. íons univalentes), portanto posterior aos processos de micro, ultra e nanofiltração, mas não é eficiente na remoção de gases dissolvidos. Para tanto, a água é forçada,sob pressão, contra uma 7 membrana semipermeável, por onde a água passa e as substâncias em questão ficam retidas (Figura 4- ). Tal método apresenta considerável geração de rejeitos, uma vez que há a retenção de compostos. Entretanto, considerando que a água que chega ao equipamento de osmose reversa no laboratório já passou por outros processos de purificação, estudos indicam que esta água pode ser reaproveitada, seja para a limpeza externa, seja com sua diluição para eventuais usos mais nobres. Figura 4- • Deionização Utiliza colunas com resinas sintéticas, catiônicas e aniônicas, realizando a troca seletiva das impurezas ionizadas contidas na água pelos íons H+ ou OH- presentes nas resinas (Figura 5- ). A remoção é apenas para compostos inorgânicos e não remove compostos orgânicos dissolvidos. Ainda, não ocorre a remoção de materiais particulados e nem de bactérias presentes na água. No entanto, uma grande vantagem está no baixo custo e na facilidade de operação. É comumente utilizada nos laboratórios para produzir água purificada de consumo rotineiro. Figura 5- 8 • Eletrodeionização É um processo de remoção de íons presentes na água que combina a deionização à eletrodiálise – correntes elétricas atraem os íons através de membranas seletivas (folhas com propriedades semelhantes às esferas de resina da troca iônica) (Figura 6- ). Possui a vantagem, sobre a deionização, de que as membranas seletivas são continuamente regeneradas. A eletrodiálise, apenas, é um processo mais utilizado para a remoção de sais de água salobra a fim de torná-la potável – para o uso em laboratório, tal método se mostra menos eficiente e mais custoso, além de exigir manutenções mais frequentes e pessoal especializado. Para evitar a precipitação de carbonato de cálcio ou magnésio, existem partículas de carvão ativado entre as resinas de troca iônica que são continuamente regeneradas pela corrente elétrica Figura 6- 9 • Adsorção em Carvão ativado É um processo de remoção de cloro e substâncias orgânicas porquimisorção e fisissorção, respectivamente, baseado na passagem da água por carvão ativado ou carvão sinterizado. Tem a capacidade de retirar odores e sabores desagradáveis da água e, principalmente, o cloro. Na adsorção, moléculas de líquido ou gás se ligam à superfície de um sólido ou líquido (Figura 7- ). O processo tem suas limitações sendo que, o carvão é mecanicamente degradado e produz pó que deve ser retido à frente, solta resíduos minerais na água obtida e realiza somente pequena adsorção de contaminantes, em função do tempo de contato. Normalmente este procedimento é realizado antes dos sistemas de osmose reversa e deionização, uma vez que elementos destes sistemas são sensíveis ao cloro e podem ter sua vida útil reduzida. Tal método não é capaz de remover íons e partículas. Figura 7- 10 • Oxidação Ultravioleta É um processo que visa inviabilizar microrganismos presentes na água por meio da radiação ultravioleta com frequência de 254 nm. É também utilizada, nas frequências de 185 e 254 nm, para oxidar moléculas orgânicas presentes. Por não ser um processo de remoção, mas de inativação, este método deve ser utilizado antes dos processos de remoção de partículas da água. • UV a 185 nm oxidam orgânicos e matam os microorganismos. • UV a 254 nm pode ser usado em reservatórios para impedir o desenvolvimento de bactérias. • A luz UV (185 e 254 nm) mata micróbios destruindo o seu metabolismo. A água reagente deve obedecer a um padrão de controle de qualidade rigoroso. A determinação de resistividade e condutividade: são úteis para mensurar a quantidade de contaminantes iônicos presentes na água, porque determinam indiretamente os sólidos totais dissolvidos. As medidas da resistividade e a condutividade de uma amostra de água reagente devem ser feitas diariamente. Determinação de TOC: o carbono total (CT) é definido pela quantidade de gás carbônico (CO2) produzido, quando uma amostra é oxidada por completo, e 11 inclui a matéria orgânica dissolvida e o carbono inorgânico (CI). O aumento do TOC inativa reagentes por ação enzimática, promovendo bloqueios dos filtros e restrição do fluxo e proporcionando paradas para a manutenção. A análise do TOC deve ser realizada mensalmente para garantir a ausência de moléculas orgânicas. Controle microbiológico: a água de alimentação pode formar biofilmes, que interferem nos resultados de exames laboratoriais e degradam equipamentos pela biocorrosão. O biofilme é fonte de endotoxinas e polissacarídeos, gerando a contaminação e a perda da pressão da água. São realizados por meio da técnica de contagem de bactérias heterotróficas (THPC), em que o valor obtido é uma aproximação do número de microrganismos viáveis presente no sistema de purificação. As metodologias utilizadas são as técnicas de espalhamento em placa, de membrana filtrante e por microscopia de epifluorescência. O controle microbiológico deve ser feito semanalmente. Endotoxinas: constituem o maior componente lipídico da membrana externa de bactérias Gram-negativas, que as liberam em seu meio circundante durante sua multiplicação ou quando morrem. As endotoxinas adsorvem-se de modo variado à maioria das superfícies, incluindo o carvão ativado e as resinas. A detecção e/ou a quantificação dos níveis de endotoxinas pode ser feita por teste do coágulo, turbidimetria ou técnica cromogênica. No laboratório clínico, as análises são realizadas com cada vez um menor volume de amostras e isso exige uma pureza cada vez maior dos reagentes, inclusive a água. REFERÊNCIAS CRUZ, Nathan. R.N; HANNA, Marília.V; ANDRADE, Mateus.Y; LUDUVÉRIO, Douglas. J; SANTANA, Aureo. E. CLASSIFICAÇÃO, PADRONIZAÇÃO E CONTROLE DA ÁGUA DEIONIZADA UTILIZADA NA ROTINA LABORATORIAL. Revista Investigação. Publicado em: 05/09/2016. Disponível em: <CLASSIFICAÇÃO, PADRONIZAÇÃO E CONTROLE DA ÁGUA DEIONIZADA UTILIZADA NA ROTINA LABORATORIAL | INVESTIGAÇÃO (unifran.br)>. Acesso em: 24 mai. 2021. https://publicacoes.unifran.br/index.php/investigacao/article/view/1412 https://publicacoes.unifran.br/index.php/investigacao/article/view/1412 https://publicacoes.unifran.br/index.php/investigacao/article/view/1412 12 FREITAS, Eduardo. A. O. AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DE USO FARMACÊUTICO SOBRE A CONSIDERAÇÃO DA CARGA MICROBIOLÓGICA. Arca.Fiocruz. Rio de Janeiro, 2013. Disponível em: <15.pdf (fiocruz.br)>. Acesso em: 24 mai.2021. LORENZO, Caio. P.B; RAIMUNDO, Daniele. C; ROCHA, Arnaldo; MENÃO, Márcia. C. MENDES, Maria. E; FAGUNDES, Carla. C; PORTO, Cláudio. C; BENTO, Laiz. C; COSTA, Thiago, G. R; SANTOS, Ricardo. A; SUMITA, Nairo. M. A importância da qualidade da água reagente no laboratório clínico. Scielo. Publicado em: 20/06/2011. Disponível em: <v47n3a04.pdf (scielo.br)>. Acesso em: 24 mai. 2021. MESQUITA, Edson. Importância da agua no laboratório.pdf. IF. Rio Grande do Norte, 18/07/2013. Disponível em: <Tipos de água em laboratório — Edson Mesquita (ifrn.edu.br)>. Acesso em: 24 mai. 2021. MÉTODOS DE PURIFICAÇÃO DA ÁGUA PARA LABORATÓRIOS. Enciclopédia Biosfera, Centro Científico Conhecer. Goiânia, 03/12/2018. Disponível em: <metodos2.pdf (conhecer.org.br)>. Acesso em: 24 mai. 2021. PUC, Goiás. ÁGUA REAGENTE NO LABORATÓRIO CLÍNICO. Disponível em: <ÁGUA REAGENTE NO LABORATÓRIO CLÍNICO (pucgoias.edu.br)>. Acesso em: 24 mai. 2021. SIQUEIRA, Gilson. 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