Badacze z projektu HKUST zidentyfikowali 2,6-DCQ jako wysoce skuteczną i bezpieczniejszą dla środowiska alternatywę dla chloroksylenolu, oferującą potencjał do powszechnego stosowania w środkach dezynfekcyjnych i innych produktach, przy jednoczesnym promowaniu zrównoważonego rozwoju.
Chloroksylenol, powszechny środek dezynfekujący, stwarza ryzyko ekologiczne w środowiskach wodnych ze względu na jego wysoką stabilność chemiczną i szerokie zastosowanie. Jednakże naukowcy z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Naukowo-Technologicznego w Hongkongu (HKUST) zidentyfikowali obiecującą alternatywę zwaną 2,6-dichlorobenzochinonem (2,6-DCQ). Ten nowy środek dezynfekujący jest skuteczniejszy wobec szeregu bakterii, grzybów i wirusów, a także szybko i bezpiecznie rozkłada się w wodzie.
To przełomowe badanie prowadzi prof. Xiangru Zhang z Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska HKUST, który od wielu lat bada produkty uboczne dezynfekcji (DBP). Podczas wybuchu pandemii profesor Zhang zauważył, że chloroksylenol jest strukturalnie podobny do niektórych halofenolowych DBP odkrytych wcześniej przez jego zespół, które, jak wykazano, szybko ulegają degradacji w wyniku fotolizy słonecznej.
Skuteczność i wpływ na środowisko 2,6-DCQ
Zainspirowany właściwościami strukturalnymi i możliwością rozkładu niektórych halofenolowych DBP, zespołowi badawczemu udało się wybrać spośród DBP skuteczny środek dezynfekujący o szerokim spektrum działania, który może szybko ulec degradacji i detoksykacji w odbieranych wodach. Zespół badawczy przetestował skuteczność 10 różnych DBP w inaktywacji różnych patogenów, w tym E. coli (rodzaj bakterii wywołującej raka jelita grubego), Staphylococcus aureus (bakterie), Candida albicans (grzyby) i bakteriofaga MS2 (wirusy). Odkryli, że 2,6-DCQ był od 9 do 22 razy skuteczniejszy niż chloroksylenol w inaktywacji tych bakterii, grzybów i wirusów.
Co więcej, odkryli, że toksyczność rozwojowa 2,6-DCQ w stosunku do zarodków wieloszczetów morskich szybko spada z powodu jego szybkiej degradacji w drodze hydrolizy w wodzie morskiej, nawet przy braku światła słonecznego. Dwa dni po uwolnieniu do wody morskiej 2,6-DCQ wykazywał 31 razy niższą toksyczność rozwojową w porównaniu z chloroksylenolem.
„Odkryliśmy, że wybrany DBP wykazywał znacznie silniejszą skuteczność przeciwdrobnoustrojową niż chloroksylenol oraz że jego stężenie i związana z nim toksyczność rozwojowa w wodzie morskiej szybko spadały, nawet w ciemności” – powiedział prof. Zhang.
Kwestie środowiskowe i nowe zastosowania środków dezynfekcyjnych
Podkreślił pilną potrzebę opracowania bardziej skutecznych i przyjaznych dla środowiska środków dezynfekcyjnych, szczególnie w następstwie kryzysu gospodarczego COVID 19 pandemia. „Chloroksylenol był często wykrywany w środowiskach wodnych; na przykład jego stężenie osiągnęło 10,6 μg / l w wodzie rzecznej w Hongkongu. Badania toksykologiczne wykazały niekorzystny wpływ chloroksylenolu na organizmy wodne, w tym zaburzenia endokrynologiczne, śmiertelność zarodków i wady rozwojowe. Przewlekłe narażenie na chloroksylenol w stężeniach środowiskowych (~4,2 μg/l) może powodować regulację genów i zmiany morfologiczne u pstrąga tęczowego.
Odkrycie przez zespół 2,6-DCQ jako obiecującej alternatywy jest ważnym krokiem w kierunku zaspokojenia tej globalnej potrzeby. Wyniki sugerują, że 2,6-DCQ może być stosowany jako środek dezynfekujący przy wielu różnych okazjach, w tym w produktach higieny osobistej (takich jak środki do mycia rąk, detergenty i mydło), farbach, tekstyliach, płynach do obróbki metali, peelingach medycznych, jak również a także urządzenia sanitarne w gospodarstwach domowych, sprzęcie do przetwarzania żywności, narzędziach chirurgicznych i miejscach publicznych.
„To innowacyjne badanie nie tylko zapewnia potencjalne rozwiązanie umożliwiające lepsze wspieranie bezpieczeństwa biologicznego człowieka przy jednoczesnym priorytetowym traktowaniu zrównoważenia środowiskowego, ale także niesie ze sobą znaczące implikacje dla rozwoju ekologicznych środków dezynfekcyjnych i innych ekologicznych produktów przemysłowych poprzez wykorzystanie lekko zasadowego charakteru wody morskiej. Naukowcy mogą na przykład projektować i opracowywać inne produkty przemysłowe, takie jak pestycydy, farmaceutyki i produkty higieny osobistej, które mogą szybko ulec rozkładowi w wyniku hydrolizy w odbieranej wodzie morskiej” – wyjaśnił prof. Zhang.
Patrząc w przyszłość, prof. Zhang planuje zbadać zależności między skutecznością dezynfekcji a zdolnością do degradacji halofenoli wraz z ich molekularnymi odciskami palców poprzez uczenie maszynowe. Ma nadzieję, że przyszłe badania rzucą światło na dalszy rozwój optymalnych środków dezynfekcyjnych.
Odniesienie: „Skuteczny i szybko rozkładający się środek dezynfekcyjny z produktów ubocznych dezynfekcji”, Jiarui Han, Wanxin Li i Xiangru Zhang, 7 czerwca 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-48752-w
