W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

REKLAMA

Biocydy – najnowsze rozwiązania

2025-03-07 / Autor: Katarzyna Kiedos, zastępca kierownika laboratorium R&D, e-mail: katarzyna.kiedos@mexeo.pl, MEXEO Wiesław Hreczuch

Mikroorganizmy występujące wszechobecnie w środowisku naturalnym oprócz pozytywnego znaczenia i wykorzystania mogą być przyczyną licznych zakażeń i strat w obszarach medycznych, w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i rolnictwie. Do walki z tymi problemami niezbędne są biocydy, definiowane, zgodnie z zaleceniami Komisji Europejskiej, jako środki „do zwalczania organizmów, które są szkodliwe dla zdrowia ludzi lub zwierząt lub dla środowiska, lub które powodują szkody w działalności człowieka”. Wśród biocydów wyróżnić możemy m.in. insektycydy, środki dezynfekcyjne i środki konserwujące (Jones i Joshi, 2021).

Intensywny rozwój w technologii wytwarzania oraz zastosowania biocydów przyczynia się do wzrastającej oporności mikroorganizmów, co stanowi ogromne wyzwanie w zwalczaniu zakażeń (Jones i Joshi, 2021). Obecnie na rynku znajduje się wiele biocydów. Najbardziej popularne to biguanidy, podchloryn sodu, kwas podchlorawy, nadtlenek wodoru, ozon, czwartorzędowe sole amoniowe oraz ditlenek chloru (Jones i Joshi, 2021). Podejmowane są również badania nad pozyskiwaniem substancji biobójczych pochodzenia naturalnego, np. olejki eteryczne z takich roślin, jak Origanum vulgare L., Thymus vulgaris L. oraz Calamintha nepeta (L.) (Genova i in., 2023).

Wśród biguanidów najpopularniejszą substancją jest chlorheksydyna, stosowana na szeroką skalę w medycynie. Substancje z tej grupy wykazują właściwości adherentne do błony komórkowej, powodują spadek jej płynności, prowadząc do obniżenia aktywności metabolicznej błony cytoplazmatycznej. Podchloryn sodu, kwas podchlorawy, nadtlenek wodoru oraz ozon wykazują silne właściwości utleniające, powodują powstawanie wolnych rodników, reagują z błonami komórkowymi bakterii, przyczyniają się do ich perforacji, co powoduje lizę kolejnych organelli i utlenienie DNA, prowadząc do śmierci komórki. Dodatkowo nadtlenek wodoru może wnikać do wnętrza komórek przez ścianę i błonę komórkową bez niszczenia tych struktur, oddziałując wewnątrzkomórkowo (Augustyn i in., 2022, Jones i Joshi, 2021).

W zabiegach dezynfekcji zinstytucjonalizowanej, jak i stosowanej w gospodarstwach domowych wykorzystywane są często czwartorzędowe sole amoniowe. Dzięki swej specyficznej budowie i właściwościom oddziałują z błoną komórkową mikroorganizmów, powodując jej destabilizację. Ponadto prowadzą do inaktywacji enzymów, zaburzając procesy metaboliczne komórki (Jones i Joshi, 2021). Ubocznym efektem intensyfikacji zastosowania tej grupy związków jest naturalna ewolucja mikroorganizmów, prowadząca do wzrostu ich oporności. Znane są np. przypadki bakterii, które wykształciły zdolność produkcji enzymów rozkładających czwartorzędowe sole amoniowe oraz zmodyfikowały skład i strukturę błony komórkowej (Brayton i in., 2023).

Alternatywę dla czwartorzędowych soli amoniowych mogą stanowić dwukationowe czwartorzędowe związki fosfoniowe (bis-QPCs). Związki te wykazują wysoką skuteczność w hamowaniu wzrostu mikroorganizmów patogennych, w tym Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa oraz wysoce opornych szczepów Staphylococcus aureus MSSA, CA-MRSA oraz HA-MRSA, przy zachowaniu satysfakcjonującej biodegradowalności. Bis-QPCs wykazują się nawet 16-krotnie większą skutecznością w hamowaniu wzrostu bakterii w porównaniu z komercyjnie stosowanymi czwartorzędowymi solami amoniowymi, jak chlorek benzalkonium (BAC), czy chlorek didecylodimetyloamoniowy (DDAC). Otrzymane związki wykazały się również większą skutecznością w usuwaniu biofilmu w porównaniu z DDAC (Brayton i in., 2023).

Inną alternatywą dla czwartorzędowych związków powierzchniowo czynnych mogą być oktakationowe czwartorzędowe pochodne amoniowe na bazie rezorcyno(4)arenów. Związki te wykazały się znacznie większą skutecznością w zahamowaniu wzrostu bakterii S. aureus i E. coli niż próby kontrolne. Minimalne stężenie hamujące wzrost (MIC) tych bakterii zaobserwowane po ich zastosowaniu było mniejsze o 84-99% w porównaniu z próbami kontrolnymi. Ponadto w badaniach przeprowadzonych na ludzkich keratynocytach związki te wykazały niską toksyczność w stężeniach kilkukrotnie wyższych niż MIC dla S. aureus i E. coli (Ferrara i in., 2024).

Oprócz związków powierzchniowo czynnych jako biocydy mogą być wykorzystywane pochodne substancji naturalnych, między innymi witaminy grupy B i guanidyny: pochodne chlorowodorku poliheksametylenu guanidyny. Jest to substancja bezpieczna dla środowiska ludzi i zwierząt z neutralnym pH o wysokiej stabilności. Svetlov i in., 2021 w przeprowadzonych badaniach wykazali właściwości przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze testowanego preparatu opartego na pochodnych guanidyny. Formy wegetatywne takich bakterii, jak E. coli, S. aureus, P. aeruginosa i Bacillus subtilis zostały zredukowane sześciokrotnie po 60 min. kontakcie z biocydem. Wzrost i rozwój Candida albicans i Aspergillus niger również został zahamowany. Dodatkowo wykazano skuteczność sporobójczą preparatu po 30 min. kontakcie testowanego środka ze sporami Bacillus cereus (Svetlov et al 2021).