El dióxido de cloro (ClO₂) es un biocida potente con eficacia comprobada contra una amplia variedad de microorganismos, incluidos los virus. Se han llevado a cabo investigaciones científicas para comprender la actividad virucida y el mecanismo de acción del dióxido de cloro. Se han identificado varias formas en que el ClO₂ inactiva los virus, incluidas la modificación de proteínas y ácidos nucleicos. Comprender su modo de acción contribuye al desarrollo de productos para el control de infecciones.
Introducción
Los virus se encuentran en los límites de lo que se considera vida. Están compuestos por material genético, ya sea ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN), envuelto por una capa proteica llamada cápside. Algunos virus tienen una envoltura adicional compuesta de lípidos y proteínas, conocida como envoltura viral. Los virus son los agentes infecciosos más pequeños. Teóricamente, 500 millones de rinovirus (causantes del resfriado común) podrían caber en la cabeza de un alfiler (Microbiology Society, 2020) (Figura 1). Los virus solo pueden multiplicarse dentro de las células de organismos vivos, denominadas células huésped, por lo que se consideran parásitos intracelulares obligados. Las infecciones virales pueden causar enfermedades como COVID-19, ébola, sarampión, influenza, hepatitis, polio y viruela. La patogenicidad de un virus en humanos está determinada por su afinidad, su capacidad de entrada y su replicación en las células huésped. Inactivar y eliminar virus en el entorno inmediato es fundamental para reducir el riesgo de infección, lo que se logra mediante desinfección y prácticas de control de infecciones.
Figura 1. Comparación de tamaño entre un glóbulo rojo humano y varios microorganismos. Imagen adaptada de la Royal Society of Biology. (https://www.rsb.org.uk/biologist-features/158-biologist/features/1490-larger-than-life).
El Dióxido de Cloro como Desinfectante
El dióxido de cloro (ClO₂) se ha utilizado en la industria del tratamiento de agua durante más de un siglo. La Organización Mundial de la Salud (OMS) aprueba el ClO₂ para la desinfección del agua potable. En las últimas décadas, se ha demostrado que el ClO₂ es un biocida eficaz en sus formas líquida y gaseosa contra bacterias, virus, protozoos, levaduras, hongos, micobacterias y esporas bacterianas.
El ClO₂ es un potente oxidante, capaz de captar electrones de moléculas cercanas, como los virus. A diferencia de otros desinfectantes oxidantes, como el cloro acuoso, el ácido peracético y el peróxido de hidrógeno, que solo pueden captar dos electrones, el ClO₂ puede obtener hasta cinco electrones, lo que lo convierte en un biocida superior (Fukayama et al., 1986; Miura y Shibata, 2010) (Figura 2).
Figura 2 Capacidad oxidante de varios agentes biocidas. La capacidad de oxidación de los compuestos químicos indica el número de electrones que una molécula puede aceptar de las moléculas circundantes, es decir, de los microorganismos, incluidas múltiples reducciones parciales.
Actividad Virucida del Dióxido de Cloro
Los virus pueden ser envueltos o no envueltos. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), los virus con envoltura son los microorganismos más fáciles de inactivar con desinfectantes, mientras que los virus no envueltos, micobacterias y esporas bacterianas son más resistentes (CDC, 2008) (Figura 3).
Figura 3. Resistencia de los microorganismos a los desinfectantes. Adaptado de CDC (2008).
Los desinfectantes a base de ClO₂ de Tristel han sido evaluados conforme a los estándares virucidas EN 14476 y EN 14675, que son las normativas regulatorias europeas para la actividad virucida de desinfectantes en el ámbito médico y veterinario, respectivamente. En el área médica, los científicos seleccionan el Norovirus Murino, el Poliovirus Tipo 1 y el Adenovirus Tipo 5 para las pruebas, ya que representan los virus más resistentes. La eficacia contra estos virus y el cumplimiento de la norma EN 14476 implican eficacia contra todos los virus (envueltos y no envueltos). En el área veterinaria, el Enterovirus Bovino Tipo 1 es el virus de prueba más resistente seleccionado para evaluar la eficacia contra todos los virus. Además, una gama de desinfectantes a base de ClO₂ de Tristel también cumple con las directrices de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) de acuerdo con el método ASTM E1053.
Los productos de dióxido de cloro de Tristel han sido incluidos en estudios de control de infecciones relacionados con el Virus del Papiloma Humano (VPH) y el SARS-CoV-2 (el virus responsable de la pandemia de COVID-19). Meyers et al. (2020) demostraron que los productos a base de ClO₂ de Tristel, Tristel Duo y el Tristel Trio Wipes System, son eficaces contra los tipos 16 y 18 del VPH en dispositivos médicos, como sondas de ultrasonido endocavitarias y nasoendoscopios, con un tiempo de contacto de 30 segundos. En el estudio de Jerry et al. (2020), Tristel Fuse for Surfaces (un producto a base de ClO₂) se utilizó en el proceso de descontaminación de habitaciones de pacientes con COVID-19, áreas de hospitalización y estaciones de enfermería. Este estudio demuestra que el uso de dióxido de cloro, junto con otras medidas, es eficaz para prevenir la propagación del SARS-CoV-2 desde habitaciones contaminadas y áreas generales de hospitalización.
Mecanismo de Inactivación Viral del Dióxido de Cloro
El dióxido de cloro (ClO₂) reacciona con los componentes virales compuestos por proteínas (cadenas de residuos de aminoácidos) y material genético (ácidos nucleicos). Estas reacciones afectan a los virus, lo que conduce a su inactivación de diversas formas. La investigación sobre el mecanismo de acción del ClO₂ en los virus y su interacción específica con las moléculas virales sigue avanzando dentro de la comunidad científica.
Modo de Acción sobre las Proteínas Virales
A diferencia de otras químicas oxidantes, el ClO₂ es altamente selectivo y reacciona muy lentamente (o no reacciona en absoluto) con la mayoría de los compuestos orgánicos, como los tejidos vivos, que suelen ser inactivados por otros desinfectantes oxidantes como el cloro acuoso. Sin embargo, el ClO₂ reacciona específicamente con los aminoácidos cisteína, metionina, tirosina y triptófano, modificándolos mediante oxidación (Noszticzius et al., 2013).
Ogata & Shibata (2008) demostraron que el tratamiento con ClO₂ provoca la desnaturalización de la hemaglutinina (HA) y la neuraminidasa (NA) en el virus de la influenza A. Se trataron con ClO₂ cuatro péptidos modelo (HA1, HA2, NA1 y NA2) y se analizaron mediante cromatografía líquida de alta resolución en fase inversa (HPLC). Se encontraron varios picos peptídicos nuevos en los cromatogramas que diferían completamente de los originales, lo que indicaba que los péptidos habían sido modificados covalentemente por reacción con ClO₂. La modificación covalente de los residuos de triptófano y tirosina por ClO₂ fue confirmada por espectrometría de masas (MS). Estas modificaciones provocaron la desnaturalización de las proteínas HA y NA del virus de la influenza A, inactivándolo.
Figura 4. Estructura de un virus con envoltura – Virus de la Influenza.
También se encontró que otros péptidos habían sido modificados en los residuos de triptófano y tirosina, lo que sugiere que el ClO₂ también afectó a proteínas esenciales como la proteína Matriz-2 (M2) en la envoltura viral. La proteína M2 del virus de la influenza A es un canal de protones que equilibra el pH a través de la membrana viral durante la entrada a la célula huésped, lo que desencadena la liberación del genoma viral en la célula y permite la replicación del virus (Cady et al., 2009). Un residuo de triptófano sobresale en el canal de la proteína M2 y actúa como una compuerta para el transporte de protones. Dado que el ClO₂ reacciona con el triptófano en varios péptidos, es probable que también haya modificado este residuo en la proteína M2, interrumpiendo su funcionalidad (Figura 5).
Figura 5. El dióxido de cloro desnaturalizando la proteína Matriz-2 (M2). La proteína M2 es una viroporina selectiva de protones (canal) en la envoltura viral del virus de la Influenza A. Un residuo de triptófano (Trp) actúa como una compuerta para mediar el transporte de protones.
Modo de Acción sobre el Genoma Viral
Álvarez y O’Brien (1982) concluyeron que el ClO₂ inactiva los poliovirus (virus no envueltos) al dirigirse específicamente al ARN viral, lo que impide que el genoma actúe como plantilla para la replicación del virus. El análisis de sedimentación de extractos de células HeLa infectadas con poliovirus inactivados por ClO₂ mostró una reducción en la incorporación de uridina (uno de los cuatro nucleótidos que componen el ARN) en el nuevo ARN viral. Este estudio identificó que el objetivo crítico del ClO₂ era el ARN viral, lo que resultó en la incapacidad del virus para replicarse (Figura 6).
Figura 6. Moléculas de dióxido de cloro infiltrándose en un virus no envuelto (poliovirus) y reaccionando con el ARN. Imagen adaptada de Thurman y Gerba (1988).
El dióxido de cloro también ha demostrado ser eficaz contra otro virus no envuelto, el virus de la hepatitis A (VHA), al destruir simultáneamente su antigenicidad y dañar su genoma viral. La antigenicidad es la capacidad de un antígeno (ubicado en la cápside del VHA) para unirse específicamente a una proteína complementaria, como los receptores de células huésped. En el estudio de Li et al. (2004), la antigenicidad se midió mediante ELISA (ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas) y el genoma viral se analizó mediante RT-PCR (reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa), mostrando que la región 5′ no traducida había sido dañada por el ClO₂.El estudio concluyó que el ClO₂ reaccionó tanto con el ARN viral como con la proteína de la cápside, inhibiendo así la capacidad del VHA para adherirse, penetrar y replicarse en las células huésped (Figura 7).
Figura 7. Moléculas de dióxido de cloro reaccionando con los antígenos y el ARN del VHA, resultando en modificaciones que reducen su infectividad. Imagen adaptada de Thurman y Gerba (1988).
Dado que los poliovirus y el VHA son virus no envueltos, que son los más resistentes a los desinfectantes, la eficacia del ClO₂ contra ellos sugiere una eficacia generalizada contra otros virus de estructura similar y los virus envueltos, que son menos resistentes.
Conclusión
La actividad virucida del dióxido de cloro ha sido ampliamente demostrada por los estudios mencionados y las pruebas de eficacia bajo normativas europeas y estadounidenses. Con este conocimiento, la industria dispone de desinfectantes diseñados específicamente para el control de infecciones virales.El ingrediente activo de muchos productos de Tristel es una formulación patentada de dióxido de cloro. Estos productos forman parte del portafolio de Tristel para la descontaminación de instrumentos médicos, incluyendo el Tristel Trio Wipes System, Tristel Duo OPH y Tristel Duo ULT, así como los limpiadores y desinfectantes de superficies, incluyendo JET y Tristel Fuse para Superficies. Diversos estudios han demostrado que el dióxido de cloro reacciona con los virus en función de su composición molecular y estructura. A medida que la investigación avanza, se seguirán esclareciendo más detalles sobre su mecanismo de acción y su potencial en la prevención de infecciones.
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