Noszticzius
Zoltán–Rosivall László–Wittmann Mariann
Univerzális fegyver a mikrobák ellen? Közhely, hogy mindenütt mikroorganizmusok, azaz mikrobák vesznek körül bennünket. Közülük a legismertebbek a baktériumok, a gombák és a vírusok. A mikrobák között vannak az ember szempontjából hasznosak, sőt létfontosságúak, vannak közömbösek, de akadnak olyanok is, amelyek betegséget okozhatnak. Ezen patogén mikrobák ellen védekeznünk kell. Az egészséges szervezet immunrendszere legtöbbször magától is képes erre, de előfordul, hogy különböző okokból segítségre szorul. Általában úgy gondoljuk, hogy a modern világban fertőtlenítéssel akár meg is előzhető, hogy a patogén mikrobák (például a szalmonellabaktérium) a közelünkbe kerüljenek, és hogy a már bekövetkezett fertőzés mindig gyógyítható antibiotikumokkal. Ez az idilli kép azonban sajnos hamis. „A szuperbaktérium lecsap a városra!” Mintha egy horrorfilm címét hallanánk, pedig ez a New York Post 2007. október 16-i számának egyik főcíme volt. A hír egy 12 éves brooklyni fiú, Omar Rivera haláláról szólt, akin nem tudtak segíteni, miután az a seb, amit egy kosárlabdapályán szerzett, megfertőződött a meticillin-rezisztens Staphylococcus aureusszal (rövidítve MRSA-val.) A meticillin egy penicillinszármazék, melyet ma már nem is igen használnak, de a kifejezés, hogy „meticillinrezisztens”, megmaradt, és azt jelzi, hogy a baktérium az összes penicillinszármazéknak ellenáll.) Az a lehetőség, hogy egészséges
emberek gyógyíthatatlan bakteriális fertőzést kaphatnak, nagyon távolinak
tűnhetett akár még egy évtizeddel ezelőtt is. Mára azonban ez a valóság.
2007-ben az amerikai „Centers for Disease Control and Prevention” intézet
munkatársa, Monina Klevens arról számolt be, hogy az MRSA-fertőzés évente
19 000 halálesetet okoz az Egyesült Államokban, ami több annál, mint amennyi
az AIDS-nek tulajdonítható. Ez a szám azért olyan riasztó, mert az MRSA-val
fertőzötteknek közel 20 százaléka meghal, és az áldozatok egyre növekvő
számban fiatal, egészséges emberek, akik mindennapi tevékenységük közben
fertőződnek meg. Jelen pillanatban az MRSA-fertőzés szinte egyedüli ellenszere
egy vankomicin nevű antibiotikum. Azonban 2002-ben az Egyesült Államok
egyes kórházaiban már megjelent a VRSA is – a Staphylococcus aureus olyan
mutánsa, amely a vankomicinnel szemben is ellenálló.
A Scientific American 2009.
júliusi számában olvasható, hogy az a kiadás, amit az MRSA-fertőzések kezelésére
fordítanak az amerikai kórházakban egy év alatt, 3 és 4 milliárd dollár
közötti elképesztő összeg. (Magyarországon a makacs kórházi fertőzések
kezelésére 2008-ban 9,5 milliárd forintot költött egészségügyünk.) Ráadásul
az MRSA csak egyike azon patogén mikrobáknak, amelyeket egyre nehezebb
és nehezebb legyőzni. A cikk szerint a modern gyógyászat jelenleg vesztésre
áll a patogén mikrobák ellen vívott háborúban, pedig egykor azt hihettük,
hogy ezeket már legyőztük. Új stratégia szükséges ahhoz, hogy megfordítsuk
e háború kimenetelét.
Ismerkedjünk meg ezek után elsőként magával a klór-dioxiddal, majd azon különleges tulajdonságaival, amelyek rendkívül alkalmassá teszik a mikrobák elleni harcra. A klór-dioxid (ClO2)
A klór-dioxid A klór-dioxid zöldessárga, vízben és vizes oldatokban jól oldódó gáz. Régóta ismert vegyület. Elsőként Sir Humphrey Davy állította elő 1811-ben, jelentőségére azonban csak a XX. században tett szert. Legnagyobb mennyiségben a papíriparban használják a cellulóz fehérítésére. Itt a klórt szorította ki, mert a klórt alkalmazó technológia veszélyes mennyiségű karcinogén dioxin képződésével járt.
Sir Humphry Davy (1778–1829),
Második legfontosabb alkalmazási területe az ivóvíz fertőtlenítése. Ilyen célra elsőként a Niagara-vízesés melletti Niagara Falls városkában alkalmazták 1944-ben a klór helyett. A klór-dioxidnak ugyanis több előnyös tulajdonsága van a klórral szemben. Miközben fertőtlenítő hatása a legtöbb alkalmazásban felülmúlja a klórét, attól eltérően nem klórozza a szerves vegyületeket. Niagara Fallsban a vízben jelen lévő fenol okozta a gondot, a klór ugyanis azt klórfenollá alakította, amely nagyon kellemetlen ízt adott. Az ivóvíz klórozása során képződő termékek közül egyébként az úgynevezett trihalometánokat (THM-eket) tekintik az egészségre leginkább károsnak, mivel ezek rákkeltő vegyületek. Ezért azokon a helyeken, ahol nagy a víz szervesanyag-tartalma, célszerű áttérni az olcsóbb klórról a drágább, de egészségesebb klór-dioxidra. A nagyvárosok közül elsőnek ez Brüsszelben történt meg 1956-ban. A klór-dioxid jelenlegi
alkalmazásai
A ClO2 hagyományos
előállítása
A magyar találmány
Miért ideális biocid a
ClO2?
Az első, hogy a ClO2 valamennyi mikroba – tehát a baktériumok, gombák, vírusok és protozoonok – ellen bevethető, és általában jóval hatékonyabb, mint más fertőtlenítőszerek. A táblázat [2] néhány gyakran használt fertőtlenítőszerre azokat a minimális fertőtlenítőszer-koncentrációkat adja meg ppm (azaz mg/kg) mértékegységben, amely ahhoz szükséges, hogy 2,5 perc alatt megfelelő fertőtlenítő hatás mutatkozzon. A táblázat 5 különböző mikroorganizmusra hasonlítja össze a különféle fertőtlenítőszerek hatásosságát. A táblázat jól mutatja, hogy míg a klór-dioxidból gyakran 1 ppm-es koncentráció is elegendő, addig más fertőtlenítőszerekből ennél nagyságrendekkel többre van szükség ugyanolyan hatás eléréséhez. Vagyis a táblázatban felsorolt, leggyakrabban használt fertőtlenítőszerek közül a klór-dioxid a leghatékonyabb.
Néhány gyakran használt fertőtlenítőszer és azok a minimális fertőtlenítőszer-koncentrációk ppm (azaz mg/kg) mértékegységben, amely ahhoz szükséges, hogy 2,5 perc alatt megfelelő fertőtlenítő hatás mutatkozzon A ClO2 második rendkívül előnyös tulajdonsága az, hogy az emberre nem, vagy csak kevéssé veszélyes. Először állat- (elsősorban patkány-) kísérletekben igazolták, hogy a ClO2 emlősökre relatíve veszélytelen. Például az egyik kísérletben patkányokat 90 napon keresztül itattak klór-dioxidos vízzel, és ez még akkor sem okozott kimutatható elváltozást az állatokban, ha az ivóvizük ClO2-tartalma 200 ppm volt. Amikor az Egyesült Államokban egyre több helyen álltak át a víz ClO2-os fertőtlenítésére, akkor a ’80-as évek elején az Ohioi Állami Egyetemen humán kísérleteket is végeztek 60 önkéntes 21 és 35 év közötti fiatalemberen [3]. Velük egy liter klór-dioxidos vizet itattak meg két félliteres adagban 3 óra eltéréssel, majd utána 4 napig mindenre kiterjedő klinikai vizsgálatnak vetették alá őket. Miután senkinél sem tapasztaltak semminemű elváltozást, ismét egy liter, de magasabb ClO2-tartalmú vizet kaptak inni. Így fokozatosan emelve a bevitt ClO2 meny- nyiségét, megállapították, hogy napi 24 mg ClO2 elfogyasztása egy egészséges felnőtt esetében még semmilyen mérhető változást nem okoz. E dózis fölé csak azért nem mentek, mert ivóvízből ilyen sok ClO2 biztosan nem kerülhet az ember szervezetébe, a kísérletek célja éppen az volt, hogy a ClO2 veszélytelenségét igazolja az ivóvíz-fertőtlenítésben. Az Atlantai Toxikológiai Központ jelentése [4] szerint a klór-dioxid nem rákkeltő, és allergiát sem okoz. Ezzel szemben például a táblázatban is szereplő nátrium-hipoklorit, amellett, hogy toxikus, allergiás tüneteket is okozhat; a Povidon-jódkomplex használatánál pedig a jódallergia jelenthet gondot. A klór-dioxid esetében ettől nem kell tartani. A ClO2 harmadik előnyös tulajdonsága, hogy egyaránt jól oldódik az erősen poláros vízben, valamint az apoláros szerves fázisokban is, mint amilyen a hexán, a ciklohexán, a benzol, a szilikongumi [1]. Ebből következően jól oldódik a sejtmembránok apoláris lipidfázisában is. Vagyis a ClO2 bőrön, nyálkahártyán át való behatolásának (penetrációjának) a sejtmembránok nem jelenthetnek akadályt. Ennek tulajdonítható, hogy a ClO2 nemcsak a bőr vagy a nyálkahártya felszínén fertőtlenít, hanem az alkalmazott ClO2 koncentrációtól és fertőtlenítési időtől függően néhány tized mm-re, vagy még mélyebbre behatolva mélységi fertőtlenítést is végez. Ez különösen az úgynevezett biofilmek esetében fontos. Például az ózon szabad vizes oldatban az elismerten legerősebb fertőtlenítőszer, a biofilmek esetében szinte hatástalan, mivel az ózon oldhatósága kicsi, és ezért nem képes behatolni a biofilmbe. A klór-dioxidot viszont kiválóan lehet alkalmazni a biofilmek eltávolítására is. A negyedik előnyős tulajdonság, hogy a ClO2 csak nagyon kevés anyaggal reagál. Oxidálja ugyan a Fe(II)-t Fe(III)-má, valamint a Mn(II)-t Mn(IV)-gyé, de nem reagál (pontosabban csak igen-igen lassan reagál) az alkoholokkal, az aldehidekkel, az egyszeresen telítetlen szénhidrogénekkel, a DNS-sel, és a felsorolást még hosszan lehetne folytatni. A élőlényekben előforduló 20 aminosav közül is csak néggyel lép reakcióba, azokkal viszont igen gyorsan. Ez a négy a cisztein, a metionin, a tirozin és a triptofán. Fertőtlenítő hatása is e reakcióknak tulajdonítható, bár a pontos hatásmechanizmus egyelőre nem ismeretes. Megjegyzendő továbbá, hogy a ClO2 az említett négy reaktív aminosavval elsősorban szabad formájukban reagál gyorsan, a reakció a peptidekben kötött aminosavakkal általában lassabban zajlik. Ez a szelektív reakciókészség a klór-dioxidnak igen nagy előnye. Ez teszi lehetővé, hogy a szövetekbe anélkül hatoljon be, hogy különösebben roncsolná azokat. Az ötödik, de nagyon hangsúlyozandó előnyös tulajdonság az, hogy a klór-dioxiddal szemben a mikrobák nem képesek rezisztenciát kifejleszteni. Ezt a már említett toxikológiai jelentés [4] kísérletekre hivatkozva állapítja meg, de elvileg is ez várható, hiszen valamennyi élőlény, így a mikrobák is ugyanabból a 20 aminosavból épülnek fel, így a ciszteint, a metionint, a tirozint és a triptofánt egyik sem nélkülözheti. Tehát az antibiotikumokkal kapcsolatos, és a bevezetésben már említett rezisztencia-problémákkal a klór-dioxid esetében nem kell számolni, a mikrobák ilyen rezisztenciát elvileg sem képesek kialakítani. A rezisztencia kérdéskörével kapcsolatban, itt egy érdekes párhuzamot említhetünk: a hipoklórossav ellen sem tudtak az évmilliók során rezisztenciát kifejleszteni a baktériumok, noha a vérünkben lévő fehérvérsejtek mintegy kétharmadát képező neutrofil granulociták főként hipoklórossavat használnak az általuk bekebelezett kórokozó baktériumok elpusztításához. A neutrofil granulociták pedig már a halak vérében is megtalálhatóak. A szervetlen oxidálószer (mint amilyen a hipoklórossav vagy a klór-dioxid) által körbevett baktérium reduktív kapacitása előbb-utóbb kimerül, és ezután elpusztul, ez ellen nincsen ellenszer. A hatodik gyakorlati szempontból fontos előny a klór-dioxid illékonysága. Ugyanis a fertőtlenítőszerre csak addig van szükség, amíg az a kórokozó mikrobákat el nem pusztítja. Ha ez megtörtént, utána a fertőtlenítő anyagra már nemcsak, hogy nincs szükség, hanem káros is lehet, például gátolhatja a gyorsabb gyógyulást. Amennyiben hipertiszta klór-dioxid-oldatot alkalmazunk, akkor a víz és a klór-dioxid-oldat elpárolgása után semmilyen anyag sem marad vissza, és így a fertőtlenítőszer minden külső beavatkozás nélkül távozhat. A hetedik, szubjektív, de nagyon fontos szempont embereknél, állatoknál egyaránt, hogy a hipertiszta klór-dioxid-oldat nem roncsolja a szöveteket, ezért nem is csíp, miközben a bőrrel vagy a nyálkahártyával érintkezik. Közismert, hogy például a fogászati kezeléseknél alkalmazott nátrium-hipokloritról ez nem mondható el, sőt ez az anyag súlyos balesetet is okozhat [5]. Miért nem alkalmazták
eddig a ClO2-ot a gyógyászatban?
2. Feltételezték, hogy a klór-dioxid vizes oldata aránylag gyorsan bomlik, ezért a vizes oldat nem tárolható. Ez szerencsére nincs így: a tiszta oldat szobahőmérsékleten akár évekig is eltartható. (A tárolásnál egyébként nem a bomlás, hanem sokkal inkább a ClO2 illékonysága jelenti a fő problémát, de ez megoldható.) 3. A klór-dioxidnak azok az előnyös tulajdonságai, amelyeket az előző fejezetben ismertettünk, így összefoglalóan nem voltak köztudottak. 4. A ClO2 veszélyességének a foka is okozhatott félreértéseket. Ugyanis nagy koncentrációban és huzamosan belélegezve a ClO2 tüdővizenyőt okozhat, sőt, még nagyobb koncentrációban fel is robbanhat (bár ez utóbbit inkább puffanásnak nevezik, ugyanis nagyon erőtlen). A nemzetközi szabványok szerint azonban a 3000 ppm alatti ClO2-oldatok nem minősülnek veszélyes anyagnak, mert az említett veszélyekkel csak az ezt a határt többszörösen meghaladó koncentrációknál kell számolni. 5. Végül megjegyezzük, hogy a ClO2 gyógyászati alkalmazását hátráltatta, hogy a nagy gyógyszergyárak ismert molekulákkal nem szívesen foglalkoznak (márpedig a ClO2 majd két évszázada ismert), mivel ezek a molekulák nem szabadalmaztathatók, és ennek következtében a várható profit kisebb, így nem érdekeltek abban, hogy a klór-dioxid alkalmazásait kutassák. Alkalmazási lehetőségei
Véleményünk szerint a közeljövőben
a hipertiszta klór-dioxidnak a fogászaton kívül még számos más alkalmazási
lehetősége kínálkozik orvosi, kórházi és ipari fertőtlenítőszerként egyaránt.
Úgy gondoljuk azonban, hogy e lehetőségek részletes felsorolása könnyen
a fantázia birodalmába is elvezethet bennünket, amit mindenképpen szeretnénk
elkerülni. Ezért befejezésül csak annyit, hogy másokkal együtt mi magunk
is kutatjuk az ígéretes lehetőségeket, és reméljük, hogy egyszer majd újra
jelentkezhetünk e lap oldalain, hogy ismertessük kutatásaink újabb eredményeit.
IRODALOM
|
||||