Chloordioxide: Werking bij Virussen

Chloordioxide (ClO₂) is een krachtig biocide met bewezen werkzaamheid tegen een groot aantal micro-organismen, waaronder virussen. De virucide werking van chloordioxide en het mechanisme daarachter zijn wetenschappelijk onderzocht. Daarbij is vastgesteld dat chloordioxide virussen op verschillende manieren deactiveert. Zo wijzigt chloordioxide eiwitten en nucleïnezuren. Inzicht in de werking van chloordioxide draagt bij tot de verbetering van producten die worden gebruikt voor infectiepreventie.

Introductie

Virussen bevinden zich op de grens van wat als leven wordt beschouwd. Virussen bestaan uit genetisch materiaal. Ofwel  desoxyribonucleïnezuur (DNA) ofwel ribonucleïnezuur (RNA), omhuld door een laag eiwitten die de capside of eiwitmantel wordt genoemd. Bepaalde virussen zijn bedekt met een extra laag, een omhulling die uit lipiden en eiwitten bestaat. Van alle besmettelijke agentia zijn virussen de kleinste. Theoretisch zouden 500 miljoen rhinovirussen (die verkoudheden veroorzaken) op de kop van een speld passen.

Virussen kunnen zich alleen vermenigvuldigen binnen de cellen van andere levende organismen. Deze staan bekend als gastheercellen. Daarom worden ze aangeduid als obligate intracellulaire parasieten.

Virale infecties leiden tot een groot aantal ziekten, zoals Covid-19, ebola, mazelen, griep, hepatitis, polio en pokken. De pathogeniteit van een virus bij de mens wordt bepaald door virale affiniteit, de wijze van binnendringing in het menselijk lichaam, en de vermenigvuldiging in de gastheercellen. Het deactiveren en vernietigen van virussen in de directe omgeving is van vitaal belang om het risico op een virale infectie te verminderen. Dit wordt voornamelijk bereikt door desinfectie en het volgen van procedures voor infectiepreventie waar van toepassing.

Chloordioxide als desinfectans

Chloordioxide (ClO₂) wordt al een eeuw lang gebruikt voor de zuivering van water. De wereldgezondheidsorganisatie (WGO) staat achter het gebruik van ClO₂ voor het desinfecteren van drinkwater. De afgelopen decennia is gebleken dat ClO₂ zowel in oplossing als in gasvorm een werkzaam biocide is tegen bacteriën, virussen, protozoën, gisten, schimmels, mycobacteriën en bacteriesporen.

ClO₂ is een oxidatiemiddel. Dat heeft het te danken aan zijn vermogen om elektronen te onttrekken aan moleculen die zich in de buurt bevinden, zoals die van virussen. Dankzij de werking van chloordioxide, kan ClO₂ in totaal vijf elektronen verwerven uit omliggende moleculen, waardoor het een superieur biocide is in vergelijking met andere oxidatiemiddelen. Verdunde chloor, perazijnzuur en waterstofperoxide, kunnen slechts twee elektronen verwerven.

De virucide werking van chloordioxide

Virussen zijn ofwel omhuld ofwel niet-omhuld. Volgens de Centers for Disease Control and Prevention (in de VS) worden omhulde virussen door wetenschappers beschouwd als de groep micro-organismen die het meest gevoelig is voor deactivatie door desinfectantia. Van vegetatieve bacteriën, schimmels, niet-omhulde virussen, mycobacteriën en sporen van bacteriën wordt aangenomen dat ze moeilijker te
deactiveren zijn met behulp van desinfecterende middelen.

Tristels desinfectiemiddelen op basis van chloordioxide zijn getest in overeenstemming met de normen inzake virusbestrijding (EN 14476 en EN 14675). Dat zijn de normen van de Europese regulator inzake het gebruik van virucide desinfectantia op respectievelijk geneeskundig en diergeneeskundig gebied.

Bij de uitvoering van medische tests maken wetenschappers gebruik van knaagdiernorovirussen, het poliovirus type 1 en het adenovirus type 5. Dat komt omdat deze representatief zijn voor de meest resistente virussen. Als de werkzaamheid tegen deze virussen evenals de naleving van EN 14476 worden aangetoond, dan impliceert dit werkzaamheid tegen alle virussen (ongeacht of deze
omhuld of niet omhuld zijn).

Tristels chloordioxideproducten zijn het voorwerp geweest van studies inzake infectiepreventie die zich toespitsten op het humaan papillomavirus (HPV) en SARS-CoV-2 (het virus verantwoordelijk voor de COVID-19 pandemie). Meyers, et al., (2020) tonen aan dat Tristels ClO₂-gebaseerde producten, Tristel Duo en het Tristel Trio Wipes System, binnen een contacttijd van 30 seconden werkzaam zijn tegen het besmettelijke HPV type 16 en type 18 die op medische hulpmiddelen worden aangetroffen (endocavitaire ultrasoon probes en nasendoscopen).

In Jerry et al., (2020), werd Tristel Fuse for Surfaces (een product op basis van chloordioxide) gebruikt voor het decontamineren van de kamers van coronapatiënten, corona-afdelingen en verpleegposten. De studie toonde aan dat het gebruik van chloordioxide naast andere maatregelen doeltreffend de verspreiding van SARS-CoV-2 vanuit gecontamineerde patiëntenkamers en ziekenhuisafdelingen voorkomt.

Het mechanisme achter virale inactivering door chloordioxide

Chloordioxide reageert met virale componenten die uit eiwitten (ketens van aminozuurresiduen) en genetisch materiaal (nucleïnezuren) bestaan. Deze reacties tasten de virussen aan, waardoor ze op verschillende manieren worden gedeactiveerd. Het wetenschappelijke onderzoek naar de manier waarop chloordioxide virussen aanvalt en hoe deze actieve molecule specifiek met virale moleculen interageert, blijft verder evolueren.

Inwerking op viruseiwitten

In tegenstelling tot andere oxiderende stoffen is ClO₂ erg selectief en reageert het extreem langzaam (of helemaal niet) met de meeste organische verbindingen (zoals levend weefsel). Deze staan ervoor bekend dat ze andere oxiderende chemische stoffen, zoals verdunde chloor, deactiveren. ClO₂ reageert echter specifiek met de aminozuren cysteïne, methionine, tyrosine en tryptofaan, en wijzigt deze oxidatief (Noszticzius et al., 2013).

Ogata & Shibata (2008), toonden aan dat een behandeling met ClO₂ leidt tot de denaturering van hemagglutinine (HA) en neuraminidase (NA) bij het influenzavirus type A. Vier modelpeptiden (HA1, HA2, NA1 en NA2) werden behandeld met ClO₂ en werden vervolgens geanalyseerd door middel van HPLC-chromatografie met omgekeerde fase. In de chromatogrammen werden verschillende nieuwe peptidepieken gevonden die volledig verschilden van de oorspronkelijke peptidepieken. Dit gaf aan dat de oorspronkelijke peptiden covalent waren gewijzigd door een reactie met ClO₂. De covalente modificatie van de aminozuurresiduen van tryptofaan en tyrosine door ClO₂ werd bevestigd met massaspectrometrie (MS). Dergelijke modificaties van aminozuurresiduen leiden kennelijk tot een denaturering van de HA- en NA-eiwitten van het influenzavirus type A. Deze eiwitten zijn essentieel voor het infectievermogen van het virus. Denaturering zorgt bijgevolg voor een deactivatie van het virus.

Het M2-eiwit van influenza A is een protonkanaal dat de pH-waarde in heel het virale membraan in evenwicht houdt wanneer het virus de cel binnendringt. Het eiwit zorgt ervoor dat het virale genoom in de gastheercel vrijkomt zodat het virus zich kan gaan vermenigvuldigen (Cady et al., 2009). Een tryptofaanresidu reikt tot in het M2-eiwitkanaal en fungeert als een poort voor protonen. Aangezien ClO₂ reageert met tryptofaan bij verschillende peptiden, is het waarschijnlijk dat het tryptofaanresidu in het M2-eiwitkanaal eveneens werd gewijzigd door de chloordioxide, waardoor de belangrijkste functies stilvallen.

Inwerking op het virale genoom

Alvarez en O’Brien (1982) concludeerden dat ClO₂ poliovirussen (deze zijn nietomhuld) deactiveert door zich te richten op het virale RNA. Hierdoor kan het virale genoom niet langer dienen als sjabloon voor virale replicatie. Sedimentatieanalyse van extracten van HeLa-cellen die geïnfecteerd werden met ClO₂-gedeactiveerde virussen wees op een verminderde incorporatie van uridine in nieuw viraal RNA. Bij deze studie was het kritische doel van ClO₂ het RNA van het virus. Hierdoor kon het virus zich niet langer vermenigvuldigen.

Bij chloordioxide is ook vastgesteld dat het hepatitis A deactiveert door tegelijk de antigeniciteit te vernietigen en het virale genoom te beschadigen. Antigeniciteit is het vermogen van een antigeen (op de eiwitmantel van het HAV) om zich specifiek te binden aan een complementair eiwit.

Li e.a. (2004) maten deze antigeniciteit met behulp van ELISA(een enzymgekoppelde immuunadsorbent-techniek). Ze analyseerden het virale genoom met behulp van een sterk overlappende polymerasekettingreactie met omgekeerde transcriptie (RT-PCR). Daaruit bleek dat het het 5’-nietgetranslateerde gebied beschadigd was door chloordioxide. De studie concludeerde dat chloordioxide zowel met het virale RNA als met het virale manteleiwit reageerde. Daardoor kon het HAV zich niet langer hechten aan gastheercellen. Het kon niet langer penetreren, en kon zich daar niet langer vermenigvuldigen.

Het poliovirus en het HAV zijn beide niet-omhulde virussen, die het meest resistent zijn tegen desinfectantia. Is een stof werkzaam tegen deze virussen, dan betekent dit ook dat ze ook doeltreffend inwerkt op andere virussen. Dit met een vergelijkbare structuur en op de minder resistente omhulde virussen.

Conclusie

De virucide werking van chloordioxide wordt bij de bovengenoemde studies duidelijk aangetoond. Dankzij deze inzichten kan de sector worden voorzien van desinfectantia die afgestemd zijn op de preventie van virale infecties.

Het werkzame bestanddeel van veel Tristel-producten is een eigen chloordioxideformulering. Deze producten maken deel uit van het Tristel-assortiment voor de decontaminatie van medische instrumenten (Tristel Trio en Tristel Duo ULT).  Tot dat aanbod behoort ook The Cache Collection, die uit milieuvriendelijke oppervlakreinigers en desinfectantia bestaat, waaronder JET en FUSE.

Verschillende studies toonden aan dat chloordioxide reageert met virussen, afhankelijk van hun moleculaire samenstelling en structuur. Deze nuances zullen verder worden opgehelderd naarmate het onderzoek vordert.

 

Deel dit artikel:

Marketing-team

Dit bericht is geschreven op 27 oktober 2020 door Marketing-team.

Over Marketing-team

Overzicht artikelen geschreven door Marketing-team

©2020 tristel.com - Ontwikkeld door RobONTWERPT in samenwerking met Joyce Wever