Άψυχες επιφάνειες και μέθοδοι απολύμανσης

Περίληψη

Οι ιογενείς επιδημίες αναπτύσσονται λόγω της εμφάνισης νέων παραλλαγών μολυσματικών ιών. Η έλλειψη αποτελεσματικών αντιικών θεραπειών για νέες ιογενείς λοιμώξεις, σε συνδυασμό με την ταχεία εξάπλωση της λοίμωξης στην κοινότητα, συχνά οδηγεί σε τεράστιες ανθρώπινες και οικονομικές απώλειες. Η μετάδοση του ιού μπορεί να συμβεί μέσω στενής επαφής από άτομο σε άτομο ή επαφής με μολυσμένη επιφάνεια. Επομένως, η προσεκτική απολύμανση ή απολύμανση είναι απαραίτητη για τη μείωση της εξάπλωσης του ιού. Υπάρχουν πολλά απολυμαντικά/απολυμαντικά/βιοκτόνα που μπορούν να αδρανοποιήσουν τους ιούς, αλλά η αποτελεσματικότητά τους εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως η συγκέντρωση του παράγοντα, ο χρόνος αντίδρασης, η θερμοκρασία και το οργανικό φορτίο. Η πρόοδος της νανοτεχνολογίας έχει μεγάλη σημασία για την αδρανοποίηση των ιών και τον έλεγχο της επιδημίας COVID-19.

Λέξεις-κλειδιά: απολύμανση, νανοτεχνολογία, COVID-19

1. Εισαγωγή

Οι ιογενείς μεταδόσεις και οι λοιμώξεις αποτελούν ιστορικά σοβαρές απειλές για την ανθρώπινη υγεία και ευημερία και έχουν οδηγήσει σε εκτεταμένες κοινωνικοοικονομικές διαταραχές. Πριν από έναν αιώνα, το 1918, η πανδημία της «ισπανικής γρίπης» προκάλεσε μια παγκόσμια καταστροφή με περισσότερους από 50 εκατομμύρια θανάτους και 500 εκατομμύρια μολύνσεις [33]. Μία από τις χώρες που επλήγησαν περισσότερο από την επιδημία του Έμπολα στη Δυτική Αφρική το 2014, η αύξηση του ακαθάριστου εγχώριου προϊόντος (ΑΕΠ) της Λιβερίας μειώθηκε από 8,7% το 2013 σε 0,7% το 2014 [66]. Η απειλή μιας παγκόσμιας πανδημίας ιών θα μπορούσε να οδηγήσει σε μεγαλύτερες καταστροφές από οποιαδήποτε άλλη στιγμή στην ανθρώπινη ιστορία, καθώς οι ιοί μπορούν να εξαπλωθούν σε όλο τον κόσμο με πρωτοφανείς ρυθμούς λόγω των ευκολότερων παγκόσμιων συνδέσεων και μεταφοράς και της ευκολίας και της έντασης της ανθρώπινης κινητικότητας σήμερα. Σήμερα, ωστόσο, βλέπουμε ότι μια παρόμοια πανδημία έχει αναμφίβολα οδηγήσει σε πιο καταστροφικά αποτελέσματα [7]. Ο νέος κορωνοϊός, ο οποίος προκαλεί τη νόσο COVID-19 (SARS-CoV-2 ή πρώην HCoV-19), που αναφέρθηκε για πρώτη φορά από την Κίνα στα τέλη του 2019, έχει οδηγήσει σε περισσότερους από έξι εκατομμύρια θανάτους κατά τη στιγμή που γράφεται αυτό το άρθρο. Η πανδημία δεν έχει ακόμη τελειώσει και καθημερινά αναφέρονται νέα κρούσματα και νέοι θάνατοι. Ενώ οι κυβερνήσεις και οι πολιτείες μπορούν να επηρεάσουν τα ποσοστά και το εύρος των κρουσμάτων [2], τα άτομα μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικότερο ρόλο στον περιορισμό της εξάπλωσης των ιών σε δημόσιους χώρους και χώρους υγειονομικής περίθαλψης [47]. Η μετάδοση από άνθρωπο σε άνθρωπο κοινών ιών γρίπης και κοροναϊών μπορεί να συμβεί μέσω αυτοενοφθαλμισμού των βλεννογόνων στη μύτη, το στόμα ή τα μάτια αγγίζοντας μολυσμένες ξηρές επιφάνειες καθώς και σωματικά υγρά που είναι φορτωμένα με ιούς [37]. Ανάλογα με τον τύπο της επιφάνειας και τις περιβαλλοντικές συνθήκες, οι ιοί μπορούν να παραμείνουν σε άψυχες επιφάνειες για 5 λεπτά ή λιγότερο έως περισσότερες από 28 ημέρες [22]. Η χρήση απολυμαντικών παραγόντων για προσωπική φροντίδα και απολύμανση επιφανειών είναι μεγάλης σημασίας για τον περιορισμό της μετάδοσης των ιών με την απενεργοποίηση των ιών προτού έχουν την ευκαιρία να εισέλθουν στο ανθρώπινο σώμα.

Σε αυτήν την εκπαιδευτική μονάδα, παρέχουμε πληροφορίες για τους διάφορους τύπους απολυμαντικών παραγόντων που χρησιμοποιούνται σε εμπορικά διαθέσιμα σκευάσματα με επιστημονικά αποδεδειγμένες ιοκτόνες ιδιότητες για την αδρανοποίηση των ιών σε εναιώρημα και σε επιφάνειες. Παρέχουμε επίσης πληροφορίες σχετικά με τη χρήση αντιιικής απολύμανσης νανοτεχνολογικών υλικών, μια από τις πολλά υποσχόμενες νέες εξελίξεις που έχει αποδειχθεί ότι αδρανοποιεί τους ιούς, αλλά δεν έχει ακόμη φθάσει σε ευρεία εμπορική χρήση.

2. Απολυμαντικά κατά των ιών και γενικές αρχές λειτουργίας

2.1. Ιοί και μολυσματικότητα

Οι ιοί τυπικά αποτελούνται από ένα ιικό καψίδιο που περιέχει νουκλεϊκά οξέα (Εικ. 1). Το νουκλεϊκό οξύ χρησιμεύει ως πληροφορία μήτρας για την αντιγραφή, ενώ το καψίδιο και οι σχετικές πρωτεΐνες λειτουργούν τόσο για την προστασία του νουκλεϊκού οξέος όσο και για τη σύνδεση με τους υποδοχείς του κυττάρου ξενιστή [29].

Φιγούρα 1. Τύποι ιών.

Οι ιοί δεν μπορούν να αναπαραχθούν και να αυξηθούν σε αριθμό εκτός ενός κυττάρου ξενιστή. Ωστόσο, συχνά μπορούν να επιβιώσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε αυτή την κατάσταση [67]. Όταν συναντήσουν ένα κατάλληλο κύτταρο ξενιστή, θα μολύνουν και θα εισέλθουν στο κύτταρο ξενιστή και θα κατακτήσουν τον κυτταρικό μηχανισμό για τη δική τους αναπαραγωγή (Εικ. 2). Οι ιοί μπορούν να μολύνουν κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των βακτηριακών κυττάρων, και να προκαλέσουν μια σειρά κοινών ασθενειών. Αυτή η κατάσταση επιδεινώνεται από την έλλειψη αποτελεσματικής θεραπείας ενάντια σε πολλούς από τους ιούς.

Οι κορωνοϊοί, από την άλλη πλευρά, είναι ιοί με περίβλημα και μονόκλωνοι RNA, δηλαδή το γενετικό τους υλικό αποτελείται από έναν κλώνο RNA και κάθε ιικό σωματίδιο είναι τυλιγμένο σε έναν πρωτεϊνικό φάκελο (Εικ. 3). Όλοι οι ιοί βασικά ακολουθούν την ίδια διαδρομή στη μόλυνση των ξενιστών τους. Ένας ιός που εισβάλλει σε ένα κύτταρο αναπαράγεται χρησιμοποιώντας ορισμένα συστατικά αυτού του κυττάρου και στη συνέχεια τα αντίγραφά του μολύνουν άλλα κύτταρα. Ωστόσο, οι ιοί RNA έχουν διαφορετικό χαρακτηριστικό. Αυτοί οι ιοί δεν μπορούν να διορθώσουν σφάλματα που εμφανίζονται κατά την αντιγραφή του RNA επειδή δεν διαθέτουν τους μηχανισμούς διόρθωσης σφαλμάτων που χρησιμοποιούν συνήθως τα κύτταρα κατά την αντιγραφή του DNA.

Σχήμα 2. Τα τέσσερα στάδια της ιογενούς μόλυνσης ενός κυττάρου στο μοντέλο.

Οι κοροναϊοί είναι η ομάδα των ιών με το μεγαλύτερο γονιδίωμα, με 30.000 βάσεις, μεταξύ των ιών RNA. Αυτά τα παθογόνα, τα οποία δεν έχουν την ικανότητα να διορθώνουν σφάλματα κατά την αναπαραγωγή, αυξάνουν την πιθανότητα να κάνουν λάθη καθώς αυξάνεται η ποσότητα της βάσης που αντιγράφουν. Επομένως, κάθε λάθος φέρνει μαζί του μια νέα μετάλλαξη. Ορισμένες από αυτές τις μεταλλάξεις μπορεί επίσης να προσδώσουν νέες ιδιότητες στον ιό, όπως την ικανότητα να μολύνει νέους τύπους κυττάρων ή ακόμα και νέα στελέχη. Ένας κορωνοϊός αποτελείται από τέσσερις δομικές πρωτεΐνες: νουκλεοκαψίδιο, περίβλημα, μεμβράνη και ραβδοειδείς προεξοχές (αγκάθια). Δεδομένου ότι αυτές οι προεξοχές ονομάζονται “corona”, που σημαίνει στέμμα στα λατινικά, αυτοί οι ιοί ονομάζονται κοροναϊός (κορωνοϊός). Το νουκλεοκαψίδιο περιέχει το γενετικό υλικό σε μια σφαιρική δομή που σχηματίζεται από πρωτεΐνες φακέλου και μεμβράνης. Οι ακανθώδεις προεξοχές προσδιορίζουν τα κύτταρα που μπορεί να μολύνει ο ιός και να προσκολληθούν στους υποδοχείς των κυττάρων.

Οι επιφάνειες, συμπεριλαμβανομένων των χεριών μας, παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξάπλωση των ιών. Οι ιοί όπως ο ιός της πολιομυελίτιδας και ο βακτηριοφάγος παρουσιάζουν πολύ μεγαλύτερη ικανότητα επιβίωσης όταν μεταφέρονται με άμεση επαφή με τις επιφάνειες, σε αντίθεση με ιούς που περιέχουν σταγονίδια αεροζόλ ή σκόνη. Μόλις 5 δευτερόλεπτα επαφής χεριού και προσώπου αρκούν για τη μεταφορά ενός σημαντικού μέρους του ιού και οι ιοί μπορούν στη συνέχεια να εξαπλωθούν αγγίζοντας τον ρινικό βλεννογόνο ή τον επιπεφυκότα του ματιού. Η πιθανότητα εξάπλωσης σχετίζεται άμεσα με τον χρόνο επιβίωσης του ιού στην επιφάνεια, ο οποίος διαφέρει σημαντικά μεταξύ διαφορετικών ιών. Μια πολύ πρόσφατη μελέτη ανέφερε ότι ο κορωνοϊός Covid-19 (SARS-CoV-2) μπορεί να επιμείνει περισσότερο σε πλαστικές επιφάνειες προπυλενίου και ανοξείδωτο χάλυβα, ενώ ζωντανοί ιοί υπάρχουν έως και 72 ώρες μετά την αρχική εφαρμογή, αν και με πολύ μειωμένο τίτλο ιού [60].

Εικόνα 3: Απεικόνιση του ιού SARS-CoV-2

2.2. Παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα του απολυμαντικού

Ο κύριος δείκτης μέτρησης της αποτελεσματικότητας του απολυμαντικού είναι η μείωση της μολυσματικότητας του ιού. Η μέτρηση της μολυσματικότητας του ιού πραγματοποιείται συνήθως με δοκιμές φορέα και δοκιμές εναιώρησης. Οι κύριες παράμετροι που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα των απολυμαντικών έναντι των ιών περιλαμβάνουν τον χρόνο επαφής, τη συγκέντρωση του απολυμαντικού και τον σχετικό ιό.

Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα της απολύμανσης μπορεί επίσης να επηρεαστεί από περιβαλλοντικούς παράγοντες. Εάν η απολύμανση απαιτεί χημικές αντιδράσεις, όπως η φορμαλδεΰδη, ο ρυθμός απολύμανσης θα είναι υψηλότερος σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Σε κρύο καιρό, ορισμένα απολυμαντικά μπορεί να είναι αναποτελεσματικά καθώς το ποσοστό απολύμανσης θα είναι εξαιρετικά χαμηλό. Η υγρασία είναι ένας άλλος παράγοντας που μπορεί να επηρεάσει τη διείσδυση του απολυμαντικού στον ιό. Για αντιδράσεις όπως τα απολυμαντικά αλδεΰδης, μια αλλαγή στο pH θα επηρεάσει επίσης την αποτελεσματικότητα του απολυμαντικού.

2.3. Παράγοντες που επηρεάζουν την ευαισθησία στον ιό

Οι ιοί που επηρεάζουν την αδρανοποίηση με απολύμανση έχουν ορισμένες μοναδικές ιδιότητες. Εδώ υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι ιών με διαφορετικές δομές, που ταξινομούνται ανάλογα με την αυξανόμενη δυσκολία της αδρανοποίησης των χημικών απολυμαντικών: ιοί με περίβλημα, μεγάλοι ιοί χωρίς περίβλημα και μικροί ιοί χωρίς περίβλημα. Αν και υπάρχουν εξαιρέσεις, οι μεγαλύτεροι ιοί είναι γενικά πιο ευαίσθητοι στα απολυμαντικά [32]. Όλα τα λίγα απολυμαντικά διαλύματα που δοκιμάστηκαν είναι αποτελεσματικά έναντι των ιών με περίβλημα του ιού του απλού έρπητα και του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV) τύπου 1, αλλά λιγότερο αποτελεσματικά έναντι του μικρού ανθρώπινου ιού coxsackie χωρίς περίβλημα. Οι ιοί με περίβλημα περιέχουν ένα λιπιδικό περίβλημα που είναι απαραίτητο για τη μόλυνση και επομένως η παρέμβαση στο φάκελο μπορεί ενδεχομένως να μειώσει τη μετάδοση του ιού. Τα λιπόφιλα απολυμαντικά μπορούν συχνά να χρησιμοποιηθούν για την αδρανοποίηση ιών με περίβλημα. Αντίθετα, οι ιοί χωρίς περίβλημα χρησιμοποιούν μια πρωτεϊνική επικάλυψη για μόλυνση και έτσι η αδρανοποίηση απαιτεί συχνά τη μετουσίωση περιττών ιικών πρωτεϊνών καψιδίου ή απαραίτητων αναδιπλασιαζόμενων πρωτεϊνών [36]. Τα απολυμαντικά που αποικοδομούν πρωτεΐνες, όπως η γλουταραλδεΰδη ή το υποχλωριώδες νάτριο, μπορούν να είναι αποτελεσματικά στην αδρανοποίηση ιών χωρίς περίβλημα [32]. Μελέτες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας δείχνουν εκτεταμένη δομική βλάβη στον φάγο, συμπεριλαμβανομένου του βακτηριοφάγου PAO1 που απενεργοποιεί το υποχλωριώδες νάτριο και βλάβης στις πρωτεΐνες καψιδίου. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι ιοί όπως η πολιομυελίτιδα διατηρούν τη μολυσματικότητα μόνο με RNA, το απολυμαντικό μπορεί να χρειαστεί να διεισδύσει για να καταστρέψει τα νουκλεϊκά οξέα [32]. Ενώ ο ιός γρίπης H1N1 με περίβλημα μπορεί να αδρανοποιηθεί από όλα τα απολυμαντικά που έχουν δοκιμαστεί [16], οι μικροί νοροϊοί χωρίς περίβλημα είναι πολύ πιο δύσκολο να απενεργοποιηθούν και λίγα κοινά διαθέσιμα απολυμαντικά δεν μπορούν να μειώσουν επαρκώς τη μόλυνση [56].

Οι ιοί αντιστέκονται επίσης στην απολύμανση λόγω των κυτταρικών υλικών με τα οποία συνδέονται οι ιοί. Οι ιοί εξαρτώνται κανονικά από τα κύτταρα ξενιστές για αντιγραφή, έτσι συχνά βρίσκονται σε συνδυασμό με υλικά όπως κυτταρικά υπολείμματα, χώμα και σταγονίδια αεροζόλ. Αυτοί ονομάζονται προστατευτικοί παράγοντες συσσωμάτωσης ιών και μπορούν να μειώσουν τη διείσδυση του απολυμαντικού στον ιό και να μειώσουν την αλληλεπίδραση και τη δραστηριότητα των απολυμαντικών παραγόντων. Αυτό έχει μεγάλη επίδραση στα απολυμαντικά και απαιτεί πολύ μεγαλύτερη συγκέντρωση για αποτελεσματική απολύμανση. Η απολύμανση συχνά συνδέεται και εξαρτάται από τις διαδικασίες καθαρισμού, καθώς η αφαίρεση ακαθαρσιών οργανικών υλικών μπορεί να επιτρέψει μια καλύτερη διαδικασία απολύμανσης [14]. Επιπλέον, οι ιοί μπορούν να συσσωρευτούν στο περιβάλλον όταν εκτεθούν σε απολυμαντικά, καθιστώντας δύσκολη τη διείσδυση και την πρόσβαση των απολυμαντικών στους ιούς [15].

Ο COVID-19 είναι γνωστό ότι είναι πολύ μεταδοτικός και υπάρχουν πολλοί τρόποι μετάδοσης. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι ο SARS-CoV-2 εξαπλώνεται κυρίως μέσω μικροσταγονιδίων που μεταδίδονται από άτομο σε άτομο ή αγγίζοντας μολυσμένες επιφάνειες (Εικ. 4) [58]. Ο SARS-CoV-2 είναι γνωστό ότι έχει την ικανότητα να παραμένει σε μορφή αερολύματος για περισσότερες από 3 ώρες. Αναφέρεται επίσης ότι ανάλογα με την επιφάνεια, ο ανθρώπινος κορωνοϊός μπορεί να επιμείνει έως και 9 ημέρες και σε θερμοκρασίες άνω των 30 °C. Στο πλαίσιο αυτό, η χρήση ατομικού προστατευτικού εξοπλισμού (ΜΑΠ), απολυμαντικού και απολυμαντικού είναι εξαιρετικά σημαντική. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) συνιστά τη χρήση φυσικών και χημικών παραγόντων για τη μείωση της μόλυνσης μέσω απολύμανσης επιφανειών, ειδικά σε επιφάνειες που αγγίζονται συχνά, όπως πόμολα πορτών, Πίνακαςα, καρέκλες, κάγκελα και κλειδιά, καθώς και χρήση μάσκας και διαδικασίες προσωπικής υγιεινής . Στη βιβλιογραφία έχουν περιγραφεί διάφοροι απολυμαντικοί παράγοντες, όπως υποχλωριώδες νάτριο, υπεροξείδιο του υδρογόνου, αλκοόλες, σαπούνια/επιφανειοδραστικά κ.λπ. [31].

Εικόνα 4. Παραδείγματα σημείων εξάπλωσης του ιού.

3. Εμπορικά διαθέσιμα ιοκτόνα απολυμαντικά μέσα

3.1. Αλκοόλ

Οι αλκοόλες, ιδιαίτερα η ισοπροπυλική αλκοόλη (επίσης γνωστή ως ισοπροπανόλη και προπαν-2-όλη) και η αιθυλική αλκοόλη (αιθανόλη), μπορούν να αδρανοποιήσουν ένα ευρύ φάσμα βακτηριακής, μυκητιακής και ιικής δραστηριότητας (Εικ. 5-6). Αυτά τα ενεργά συστατικά παίζουν σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία υγειονομικής περίθαλψης για την αντισηψία του δέρματος και την απολύμανση μικρών ιατρικών οργάνων. Αν και έχει αποδειχθεί ότι είναι αποτελεσματικό στην καταστροφή μολυσματικών μικροοργανισμών, οι αλκοόλες δεν είναι σποριοκτόνες [44] και συχνά συνδυάζονται με άλλα κύρια βιοκτόνα δραστικά για να αυξήσουν την αποτελεσματικότητα της απολύμανσης.

Ισχυροί βιοκτόνοι παράγοντες καταστρέφουν ιούς και βακτήρια με διάφορους μηχανισμούς, όπως διαταραχή της κυτταρικής δομής και πήξη ή/και μετουσίωση πρωτεϊνών σε μικροοργανισμούς. Αν και λίγες μελέτες έχουν διεξαχθεί για την πλήρη κατανόηση της βιοκτόνου δράσης του αλκοόλ, γενικά πιστεύεται ότι οι αλκοόλες διαταράσσουν τις κυτταρικές μεμβράνες και γενικά μετουσιώνουν τις πρωτεΐνες [4]. Οι ιοί και πολλοί άλλοι μικροοργανισμοί είναι γενικά ευαίσθητοι σε αυτόν τον τρόπο δράσης. Προηγούμενες μελέτες έχουν αναφέρει ότι η ενσωμάτωση νερού στο βιοκτόνο σύστημα αυξάνει την αποτελεσματικότητα του αλκοόλ, καθώς το νερό διευκολύνει την ταχύτερη μετουσίωση των πρωτεϊνών [44]. Επιπλέον, η προσθήκη νερού αυξάνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα των αλκοολών καθώς καθυστερεί την εξάτμιση του αλκοόλ και αυξάνει την έκθεσή του σε ιούς και βακτήρια.

Ωστόσο, η ιοκτόνος δράση του αλκοόλ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συγκέντρωση των δραστικών ουσιών και τον τύπο των δοκιμαστικών ιών. Η αποτελεσματικότητα των αλκοολών στην αδρανοποίηση των ιών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις επιφανειακές ιδιότητες του μικροοργανισμού. Οι ιοί χωρίς περίβλημα είναι γενικά γνωστό ότι είναι πιο ανθεκτικοί στα απολυμαντικά από τους ιούς με περίβλημα, συμπεριλαμβανομένων των αλκοολών.

Ενώ οι αλκοόλες ήταν αποτελεσματικές στην καταστροφή ορισμένων τύπων ιών, άλλα απολυμαντικά όπως οι ενώσεις τεταρτοταγούς αμμωνίου (QAC), η γλουταραλδεΰδη και το υπεροξείδιο του υδρογόνου επισκίασαν γρήγορα την απόδοσή τους [44]. Επομένως, τα απολυμαντικά των οποίων τα κύρια δραστικά συστατικά είναι το αλκοόλ δεν χρησιμοποιούνται γενικά για την απολύμανση κρίσιμου εξοπλισμού ή περιβάλλοντος σε χώρους υγειονομικής περίθαλψης [44]. Η χρήση της ισοπροπυλικής αλκοόλης είναι επίσης περιορισμένη, καθώς απενεργοποιεί μόνο τους ιούς των λιπιδίων. Αυτό μειώνει σημαντικά τις ικανότητες του αλκοόλ ως απολυμαντικού ευρύτερης χρήσης. Επειδή οι αλκοόλες είναι εύφλεκτα υγρά, οι μεγάλες ποσότητες αλκοόλ θα αυξήσουν τους κινδύνους και τους κινδύνους ως απολυμαντικό. Το σημείο ανάφλεξης του διαλύματος αλκοόλης υψηλότερης συγκέντρωσης είναι χαμηλότερο από αυτό της χαμηλότερης συγκέντρωσης [4]. Επιπλέον, η παρατεταμένη και επαναλαμβανόμενη χρήση αλκοόλ θέτει σε κίνδυνο την ακεραιότητα υλικών όπως τα πλαστικά και τα χρώματα. Υλικά που εκτίθενται συνεχώς σε αλκοόλ μπορεί να εμφανίσουν αλλαγή χρώματος, σκάσιμο και πρήξιμο λόγω της επίδρασης του αλκοόλ. Μια άλλη πρόκληση με τη χρήση αλκοόλ είναι ότι εξατμίζεται γρήγορα όταν εκτίθεται στον αέρα, μειώνοντας έτσι τον χρόνο επαφής με τον ιό. Η μέγιστη απολύμανση είναι δύσκολο να επιτευχθεί εκτός εάν τα εργαλεία έχουν βυθιστεί στο λουτρό για κάποιο χρονικό διάστημα.

Εικόνα 5. Παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα των απολυμαντικών χεριών με βάση το αλκοόλ κατά του SARS-CoV-2.

Αν και οι δυνατότητες του αλκοόλ είναι περιορισμένες, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως σε μια ποικιλία ενεργών απολυμαντικών διαδικασιών. Είναι επιτακτική ανάγκη να σημειωθεί ότι ο ρόλος του αλκοόλ ως απολυμαντικού μαζί με τις υπόλοιπες ιδιότητές του είναι ακόμα αναντικατάστατος. Οι αλκοόλες χρησιμοποιούνται συχνά στο νοσοκομείο ως αποτελεσματικό απολυμαντικό για θερμόμετρα, μη κρίσιμα όργανα και μη επεμβατικούς ανιχνευτές [44]. Οι μη κρίσιμες επιφάνειες των επαναχρησιμοποιήσιμων ιατρικών εργαλείων απολυμαίνονται επίσης με οινόπνευμα. Ένα άλλο πλεονέκτημα της χρήσης αλκοόλης ως απολυμαντικού είναι ότι είναι φιλικό προς το χρήστη. Τα διαλύματα οινοπνεύματος δεν λερώνουν, εξατμίζονται γρήγορα, έχουν χαμηλή τοξικότητα σε σύγκριση με άλλες μορφές απολυμαντικού και έχουν ήπια, αποδεκτή οσμή. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι κρίσιμα σε περιβάλλοντα υγειονομικής περίθαλψης καθώς συμβάλλουν στην αποτελεσματικότητα και την απαραίτητη εξυγίανση του συστήματος.

Εικόνα 6. Ο αντιϊκός μηχανισμός δράσης του αλκοόλ κατά των ιών με περίβλημα.

3.2. Τασιενεργά

Τα επιφανειοδραστικά είναι αμφίφιλα τμήματα που έχουν τόσο υδρόφιλα όσο και λιπόφιλα τμήματα, ταξινομημένα περαιτέρω ως κατιονικά, ανιονικά, μη ιονικά και αμφιτεριονικά τασιενεργά. Είναι ενεργά συστατικά που βρίσκονται συχνά σε οικιακά απολυμαντικά και απορρυπαντικά και έχει αποδειχθεί ότι μπορούν να αδρανοποιούν τους ιούς. Οι ιοί με περίβλημα όπως η οικογένεια των κοροναϊών, η οποία περιλαμβάνει τους SARS-CoV-1, MERS και τους νέους ιούς SARS-CoV-2, είναι επομένως ευαίσθητοι σε αυτά τα επιφανειοδραστικά. Ωστόσο, ορισμένα επιφανειοδραστικά δεν βασίζονται στη διάλυση του περιβλήματος των λιπιδίων τους για την αδρανοποίηση των ιών.

3.2.1. Κατιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες (ενώσεις τεταρτοταγούς αμμωνίου)

Οι ενώσεις τεταρτοταγούς αμμωνίου (QACs) σχηματίζουν την κύρια μάζα κατιονικών επιφανειοδραστικών και αδρανοποιούν τους ιούς ως επί το πλείστον διαλύοντας και διασπώντας το λιπιδικό περίβλημα ή τη μεμβράνη τους. Αναφέρεται ότι διατηρούν καλύτερα την ιοκτόνο δράση στο σκληρό νερό και επίσης παρουσία ανιονικών υπολειμμάτων [38]. Τα QAC είναι ελκυστικά επειδή είναι σχετικά μη τοξικά, άχρωμα και άοσμα [19]. Είναι ευρέως γνωστά για την απενεργοποίηση των ιών με περίβλημα, αλλά η ιοκτόνος δράση τους εξαρτάται από τη συγκέντρωση, τον χρόνο έκθεσης και τη θερμοκρασία. Η αποτελεσματική απολύμανση με τασιενεργά που χρησιμοποιούν QAC επιτυγχάνεται καλύτερα με ζεστό νερό και μεγαλύτερους χρόνους αντίδρασης [30]. Ένα πλεονέκτημα της χρήσης απολυμαντικών με βάση το QAC είναι η σχετικά υψηλή ανοχή τους στην παρουσία μολυσματικών οργανικών ουσιών. Αυτό συμβαίνει επειδή η ικανότητά τους να αδρανοποιούν τους ιούς γενικά δεν μειώνεται από την παρουσία οργανικής ύλης, όπως φαίνεται με άλλα κοινά απολυμαντικά όπως το αλκοόλ και τα απολυμαντικά με βάση το χλώριο.

3.2.2. Ανιονικά τασιενεργά

Είναι μερικές κοινές ανιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες που βρίσκονται σε προϊόντα προσωπικής φροντίδας όπως σαπούνι, σαμπουάν, οδοντόκρεμα και απορρυπαντικά [49].

3.2.3. Μη ιοντικές και αμφιτεριονικές επιφανειοδραστικές ουσίες

Τα μη ιονικά τασιενεργά χρησιμοποιούνται συνήθως ως γαλακτωματοποιητές. Αυτά τα μη ιονικά τασιενεργά απενεργοποιούν τους ιούς διαλύοντας το ιικό περίβλημα και διασπώντας το νουκλεοκαψίδιο. Τα αμφιτεριονικά επιφανειοδραστικά είναι μόρια που φέρουν τόσο κατιονικά όσο και ανιονικά φορτία, αλλά γενικά ουδέτερα φορτισμένα [63]. Οι ερευνητές έχουν προτείνει ότι ο μηχανισμός απολύμανσης με αμφιτεριονικό απορρυπαντικό είναι μέσω της ιικής αποικοδόμησης αντί της διαλυτοποίησης των επιφανειακών πρωτεϊνών [8]. Αυτή η ειδική ικανότητα, η οποία αδρανοποιεί τους ιούς αλλά διατηρεί τη βιολογική δραστηριότητα των επιφανειακών αντιγόνων, επιτρέπει τη χρήση αμφιτεριονικού απορρυπαντικού κατά την ανάπτυξη εμβολίων.

3.3. Οξειδωτικοί παράγοντες

Τα απολυμαντικά όπως το υποχλωριώδες νάτριο, το υπεροξείδιο του υδρογόνου και το υπεροξικό οξύ χρησιμοποιούν τις οξειδωτικές τους ικανότητες για να αδρανοποιήσουν τους ιούς. Οι ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες είναι από τα πιο αποτελεσματικά απολυμαντικά για μικρούς ιούς χωρίς περίβλημα που είναι δύσκολο να απολυμανθούν, όπως οι νοροϊοί [17].

3.3.1. Υποχλωριώδες νάτριο

Το υποχλωριώδες νάτριο, το δραστικό συστατικό της οικιακής χλωρίνης, είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Διαλύεται στο νερό για να σχηματίσει υποχλωριώδες οξύ, το οποίο μπορεί να αναχθεί για να σχηματίσει νερό και ανιόν χλωρίου [13]. Η αποτελεσματικότητα της απολύμανσης μειώνεται με την αύξηση του pH, πιθανώς λόγω της φθίνουσας αναλογίας του υποχλωριώδους οξέος που υπάρχει [3]. Το υποχλωριώδες νάτριο είναι ταχείας δράσης και αποτελεσματικό σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Η επίδρασή του βρέθηκε να είναι ανάλογη της συγκέντρωσης και του χρόνου επαφής. Το υποχλωριώδες νάτριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ιούς χωρίς περίβλημα που είναι δύσκολο να απολυμανθούν, όπως οι νοροϊοί.

3.3.2. Διχλωροϊσοκυανουρικό νάτριο

Σε σύγκριση με το υποχλωριώδες νάτριο, το διχλωροϊσοκυανουρικό νάτριο έχει μεγαλύτερης διάρκειας απολυμαντική δράση, είναι πιο ανεκτικό στην παρουσία οργανικού υλικού και έχει υψηλότερη συνολική απολυμαντική αποτελεσματικότητα.

3.3.3. Υπεροξείδιο του υδρογόνου

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι ένας ισχυρός παράγοντας απενεργοποίησης ευρέος φάσματος. Αποσυντίθεται για να σχηματίσει νερό, οξυγόνο και εξαιρετικά δραστικές ελεύθερες ρίζες υδροξυλίου που μπορούν να αποικοδομήσουν ή να διασυνδέσουν μια μεγάλη ποικιλία βιομορίων, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων και λιπιδίων. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι επίσης αποτελεσματικό έναντι των νοροϊών, αν και συνήθως απαιτεί υψηλότερη συγκέντρωση από το υποχλωριώδες νάτριο.

3.4. Υπεροξικό οξύ

Το υπεροξικό οξύ παρομοίως αποσυντίθεται για να σχηματίσει ελεύθερες ρίζες υδροξυλίου υψηλής αντίδρασης καθώς και οξικό οξύ και οξυγόνο [42]. Μορφές υπεροξικού οξέος έχουν αναπτυχθεί για να παρέχουν μεγαλύτερη σταθερότητα και μπορούν να διαλυθούν in situ για να σχηματίσουν το απολυμαντικό διάλυμα.

3.5. Αλογονωμένες ενώσεις

3.5.1. Ποβιδόνη ιωδίου

Το Povidone-iodine είναι ένας ιοκτόνος παράγοντας ευρέος φάσματος. Χρησιμοποιείται σε κλινικές εφαρμογές όπως αποστειρωτικούς παράγοντες, χειρουργικά επιχρίσματα, απολέπιση και αλοιφές για προ και μετεγχειρητικό καθαρισμό δέρματος, καθώς και σε καθημερινά προϊόντα όπως αντισηπτικά πλύσεις χεριών, στοματικά διαλύματα και στοματικά διαλύματα που περιέχουν χαμηλότερες συγκεντρώσεις ιωδοφόρου [12. ]. Δεν είναι κατάλληλο για χρήση με προϊόντα σιλικόνης, όπως καθετήρες σιλικόνης ποβιδόνης-ιωδίου, καθώς το ιώδιο μπορεί να προκαλέσει την ταχύτερη αποικοδόμηση του υλικού. Αν και γενικά είναι ασφαλέστερη και πιο αποτελεσματική στην αδρανοποίηση των ιών από πολλούς άλλους αντισηπτικούς παράγοντες, η ποβιδόνη-ιώδιο μπορεί, με παρατεταμένη χρήση, να προκαλέσει δυσλειτουργία του θυρεοειδούς [27] και αλλεργική δερματίτιδα εξ επαφής που απαιτεί προσεκτική ιατρική παρακολούθηση [61]. Η προέλευση των ευρειών ιοκτόνων δράσεων της ιωδιούχου ποβιδόνης δεν έχει ακόμη πλήρως αποσαφηνιστεί και είναι πιθανό να προκύψει με περισσότερους από έναν μηχανισμούς, μειώνοντας την πιθανότητα τυχαίων ιικών μεταλλάξεων που προσδίδουν αντίσταση. Υπάρχουν ενδείξεις ότι το ιώδιο μπορεί να μπλοκάρει τους υποδοχείς του ιού που είναι υπεύθυνοι για τη δέσμευση στην επιφάνεια του κυττάρου ξενιστή [50]. Επιπλέον, το ιώδιο μπορεί να αποτρέψει την εξάπλωση του ιού σε άλλα μη μολυσμένα κύτταρα αναστέλλοντας τη δραστηριότητα των ιικών ενζύμων (π.χ. νευραμινιδάση) που είναι απαραίτητα για την απελευθέρωση του ιού από τα κύτταρα ξενιστές [12]. Για ιούς με περίβλημα, έχει επίσης προταθεί ότι η μεμβράνη του ιού μπορεί να αποσταθεροποιηθεί από την αντίδραση ιωδίου, λιπαρών οξέων μεμβράνης με ακόρεστους δεσμούς C=C.

3.5.2. Διγλυκονική χλωρεξιδίνη

Η χλωρεξιδίνη είναι ένα ευρέως φάσματος κατιονικό βιοκτόνο διςγουανιδίου που βρίσκεται σε πολλά αντισηπτικά προϊόντα. Η χλωρεξιδίνη, ως ενεργό συστατικό σε πλύσεις χεριών, στοματικά διαλύματα και στοματικά τζελ, απολυμαντικά και συντηρητικά, έχει γενικά χαμηλή ευερεθιστότητα, καλή αντοχή στο δέρμα και ταχεία βακτηριοκτόνο δράση. Ωστόσο, η δραστηριότητά του εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεσή του, καθώς μειώνεται από την παρουσία ανιονικών τασιενεργών και φωσφολιπιδίων καθώς και οργανικής ύλης, συμπεριλαμβανομένου του ορού, και εξαρτάται επίσης από το pH. Σε σύγκριση με τα βακτήρια, η ιοκτόνος δράση του είναι πιο μεταβλητή από την ποβιδόνη-ιώδιο και είναι σημαντικά λιγότερο ισχυρή και βραδύτερη δράση. Γενικά, η χλωρεξιδίνη είναι αναποτελεσματική έναντι ιών χωρίς περίβλημα (πολιομυελίτιδα και αδενοϊοί), αλλά παρουσιάζει μεταβλητή ισχύ για την αδρανοποίηση ιών με περίβλημα.

3.5.3. Χλωροξυλενόλη

Η χλωροξυλενόλη είναι ένα αντισηπτικό αλογονωμένου φαινολικού τύπου. Χρησιμοποιείται ευρέως για οικιακά απολυμαντικά, καθαρισμό τραυμάτων και απολύμανση χειρουργικού εξοπλισμού, είναι πιο αποτελεσματικό κατά των βακτηρίων, αλλά η ιοκτόνος δράση του είναι μεταβλητή. Παρά την εκτεταμένη εμπορική χρήση του για μεγάλο χρονικό διάστημα, παραδόξως λίγα είναι γνωστά για τον μηχανισμό δράσης του τόσο έναντι των βακτηρίων όσο και των ιών. Η χλωροξυλενόλη είναι γενικά ασφαλής για εξωτερική χρήση στον άνθρωπο, αλλά έχει αναφερθεί ότι προκαλεί ερεθιστική δερματίτιδα εξ επαφής και αποχρωματισμό εξ επαφής [62].

3.6. Αλδεΰδες

3.6.1. Φορμαλδευγή

Η φορμαλδεΰδη είναι η απλούστερη αλδεΰδη και είναι ένα ισχυρό απολυμαντικό υψηλού επιπέδου με ισχυρές ιδιότητες απενεργοποίησης των ιών. Συνήθως πωλείται ως υδατικό διάλυμα που ονομάζεται φορμαλίνη, έχει χρησιμοποιηθεί για την αδρανοποίηση ιών για παραγωγή εμβολίων [35] και επιστημονική μελέτη [35]. Ως απολυμαντικό υψηλού επιπέδου, μπορεί να απενεργοποιήσει αποτελεσματικά και γρήγορα πολλούς διαφορετικούς τύπους ιών, τόσο σε εναιώρημα όσο και σε επιφάνειες, αλκυλιώνοντας χημικά τις αμινο και σουλφυδρυλ ομάδες των πρωτεϊνών, καθώς και τις αμινομάδες των βάσεων νουκλεϊκών οξέων του DNA και RNA [23]. Ωστόσο, λόγω της υψηλής αντιδραστικότητάς του, η χρήση του το καθιστά επιβλαβές για την υγεία προκαλώντας ερεθισμό σε εκτεθειμένες επιφάνειες του σώματος (π.χ. δέρμα και μάτια) [43], εκτός από μεταλλαξιογόνο και ύποπτο καρκινογόνο [52]. Ως αποτέλεσμα, υπόκειται σε αυστηρούς κανονισμούς σχετικά με την έκθεση του ανθρώπου ως απολυμαντικό και αποστειρωτικό παράγοντα σε νοσοκομεία και εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης, εκτός από τη χρήση σε καλά αεριζόμενο χώρο, και επομένως δεν χρησιμοποιείται ως οικιακό απολυμαντικό.

3.6.2. Γλουταραλδεΰδη

Όπως η φορμαλδεΰδη, η γλουταραλδεΰδη (ή μερικές φορές επίσης γνωστή ως γλουταρδιαλδεΰδη) είναι ένας ισχυρός απολυμαντικός και αποστειρωτικός παράγοντας ευρέος φάσματος που είναι εξαιρετικά αποτελεσματικός έναντι πολλών ιών μετά από σύντομους χρόνους έκθεσης. Αν και δεν υπάρχει υποψία ότι είναι καρκινογόνος [54], είναι γνωστό ότι προκαλεί δερματίτιδα στα μάτια, τη μύτη και το στόμα και ερεθισμό των βλεννογόνων. Για αυτούς τους λόγους δεν χρησιμοποιείται ως οικιακό απολυμαντικό. Γενικά, τα μέταλλα, το καουτσούκ, τα πλαστικά και τα εργαλεία φακών είναι ανεκτικά στη γλουταραλδεΰδη, αλλά δεν συνιστάται η χρήση τους για την απολύμανση μη κρίσιμων επιφανειών λόγω του κόστους της.

3.6.3. Ορθο-φθαλδεΰδη (OPA)

Η ορθο-φθαλαλδεΰδη ή η 1,2-δικαρβοξυβενζαλδεΰδη είναι ένα άλλο απολυμαντικό υψηλού επιπέδου. Όπως και η φορμαλδεΰδη και η γλουταραλδεΰδη, οι ιοκτόνες ιδιότητές της προκύπτουν από αντιδράσεις που συνδέουν σταυρωτά τμήματα αντιδραστικής πρωτεΐνης και νουκλεϊκού οξέος. Το OPA δεν έχει έντονη ανιχνεύσιμη οσμή και δεν ερεθίζει το δέρμα, τα μάτια ή τον ρινικό βλεννογόνο [9]. Επιπλέον, η εξαιρετική συμβατότητα του υλικού [1] του επιτρέπει να χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό σε πολλά κλινικά περιβάλλοντα όπως τα ενδοσκόπια [45] και τα ουρολογικά όργανα. Ωστόσο, το OPA μπορεί να γίνει γκρι το εκτεθειμένο δέρμα και επομένως πρέπει να ξεπλυθεί με άφθονη ποσότητα νερού ή να χρησιμοποιηθεί με ατομικό προστατευτικό εξοπλισμό (π.χ. γάντια και προστασία ματιών). Για το λόγο αυτό, δεν χρησιμοποιείται ευρέως ως οικιακό απολυμαντικό.

4. Νανοτεχνολογία

4.1. Νανοϋλικά για απολύμανση επιφανειών

Η νανοτεχνολογία προσφέρει πολλές ευκαιρίες για την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και πολλά υποσχόμενων συστημάτων απολύμανσης (Εικ. 7). Η χρήση δεικτών που βασίζονται σε νανοσωματίδια θα μπορούσε να επιτρέψει τη μελέτη του μηχανισμού με τον οποίο οι ιοί μολύνουν τα κύτταρα-ξενιστές. Σήμερα, οι μελέτες που βασίζονται στη νανοτεχνολογία για την ανάπτυξη νέων υλικών γίνονται γενικά σε επιφάνειες με ιδιότητες αυτοκαθαρισμού [39]. Αυτά τα συστήματα μπορεί να έχουν αντιμικροβιακή δράση ή να απελευθερώνουν αργά χημικά απολυμαντικά, παρατείνοντας τη διάρκεια δράσης τους. Μπορεί επίσης να συμβάλει στην εισαγωγή πρόσθετων χαρακτηριστικών, όπως συστήματα απόκρισης που παρέχουν δραστικές ουσίες ως απόκριση σε διαφορετικά ερεθίσματα, όπως φωτοθερμικά, ηλεκτροθερμικά, φωτοκαταλυτικά και άλλα [10]. Είναι επίσης γνωστό ότι ορισμένα μεταλλικά νανοσωματίδια έχουν ένα ευρύ φάσμα δράσης έναντι ιών και άλλων μικροοργανισμών [11]. Οι Rai et al. [41] διεξήγαγε μια βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με τις αντιβακτηριακές, αντιμυκητιακές και αντιικές δυνατότητες των μεταλλικών νανοσωματιδίων. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης, τα μεταλλικά νανοσωματίδια, ιδιαίτερα τα νανοσωματίδια αργύρου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ισχυρός και ευρέως φάσματος αντιιικός παράγοντας με ή χωρίς τροποποίηση της επιφάνειας. Ωστόσο, η αντιϊκή δράση αυτών των νανοσωματιδίων είναι ακόμη σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητη.

Σήμερα, η νανοτεχνολογία έχει αποτελέσει λύση σε πολλά προβλήματα στις εφαρμογές απολύμανσης. Τις τελευταίες δεκαετίες, η νανοτεχνολογία έχει αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη νέα τεχνολογία για τη σύνθεση νανοϋλικών, τα οποία είναι σωματίδια μεγέθους νανομέτρου που παρουσιάζουν αντιμικροβιακά αποτελέσματα λόγω της υψηλής αναλογίας επιφάνειας προς όγκο και των μοναδικών χημικών και φυσικών ιδιοτήτων τους. Πολλά νανοϋλικά, όπως τα νανοσωματίδια μετάλλων και τα νανοφύλλα με βάση το γραφένιο, έχουν φυσικά αντιικά αποτελέσματα λόγω των μοναδικών φυσικοχημικών ιδιοτήτων τους [53]. Γενικά λειτουργούν με έναν κοινό μηχανισμό δράσης που περιλαμβάνει άμεση αλληλεπίδραση με τις πρωτεΐνες περιβλήματος ή καψιδίου των ιών, διαταράσσοντας έτσι τη δομική ακεραιότητα και αναστέλλοντας τη μολυσματικότητα. Επιπλέον, ορισμένα νανοϋλικά μπορεί να παρεμβαίνουν στην αντιγραφή ιικών γονιδίων μέσα σε μολυσμένα κύτταρα [20, 28, 18]. Απαιτείται περαιτέρω εργασία για τη χρήση της νανοτεχνολογίας για πιο αποτελεσματικά συστήματα απολύμανσης και απολύμανσης, καθώς και για την επίτευξη αυτοαπολυμανόμενων επιφανειών για την αύξηση της αποτελεσματικότητας για τον έλεγχο των λοιμώξεων και την ασφάλεια της υγείας και του περιβάλλοντος.

Ο Πίνακας 1 δείχνει δημοσιευμένες έρευνες και διπλώματα ευρεσιτεχνίας σε διαφορετικά συστήματα που βασίζονται στη νανοτεχνολογία για εφαρμογή ως απολυμαντικό και απολυμαντικό για ιούς.

Εικόνα 7: Σχηματική αναπαράσταση της μόλυνσης από SARS-CoV-2 και τα εργαλεία νανοτεχνολογιών για την πρόληψη και τον έλεγχο του COVID-19.

Ο ιός εισέρχεται στο κύτταρο από τον υποδοχέα του μετατρεπτικού ενζύμου 2 (ACE2) της αγγειοτενσίνης και χρησιμοποιεί τον μηχανισμό του κυττάρου ξενιστή για την αναπαραγωγή και τη μόλυνση νέων κυττάρων-ξενιστών. Τα υλικά με βάση το νανο θα μπορούσαν να βοηθήσουν: (i) να ενισχύσουν την ταχύτητα και την ευαισθησία της ανίχνευσης ιών. (ii) να βοηθήσει στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικής και ασφαλέστερης θεραπείας και εμβολίων και (iii) να βελτιώσει την ασφάλεια των εργαζομένων στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης μέσω της ανάπτυξης εξοπλισμού ατομικής προστασίας (ΜΑΠ) με βάση τη νανοτεχνολογία.

Πίνακας 1. Άρθρα και πατέντες στη βιβλιογραφία για απολυμαντικά και απολυμαντικά που βασίζονται στη νανοτεχνολογία.

Ταξινόμηση	Σύστημα μεταφορέα	Μήτρα
Αρθρο	NanoFilm	Πολυβινυλική αλκοόλη (PVA) Πολυολεφίνη (POD) Χλωριώδες νάτριο (NaClO2)
	Νανοσύνθετο	Πυρίτιο/ασήμι
	Νανοσωματίδια μεσοδομής	Ηλεκτρικά φορτισμένο απολυμαντικό (CAC-717)
	Νανοδομή	Κυτταρίνη
	Νανοσύνθετο	Πυρίτιο/ασήμι
	Νανοσωματίδια	Διοξείδιο τιτανίου
	Φωτοκαταλυτική νανοδομή ταινίες	Διοξείδιο τιτανίου Πυρίτιο
	Νανοσωματίδια συμπλόκου πολυιονίου (PCN)	Πολυ[3-(ακρυλαμιδο)προπυλ] χλωριούχο τριμεθυλαμμώνιο (PAMPTMA)
	Βιογενή νανοσωματίδια	Σίδερο Ασήμι
Διπλώματα ευρεσιτεχνίας	Πολυμερικά νανοσωματίδια	C1–C4 μονοϋδρικές αλκοόλες και διαφορετικά λιπίδια
		Πολυ (γαλακτικό-συν-γλυκολικό οξύ) (PLGA) αιθέριο έλαιο
		Πολυαιθυλενιμίνη (PEI) άλας πολυδιαλλυλδιαλκυλαμμωνίου Πολυ(ακρυλαμίδιο-συν-διαλλυλ-διαλκυλαμμωνιοαλογονίδιο) Χιτοζάνη
		Σουλφονυλαλκυλοκυκλοδεξτρίνες
	Βιογενή νανοσωματίδια	Ασήμι
	Φωτοκαταλυτικά συστήματα	Τριοξείδιο του βολφραμίου Παλλάδιο
		Τρυγικό οξύ Ισοπροποξείδιο του τιτανίου (IV)
	Μεταλλικά νανοσωματίδια	Διοξείδιο τιτανίου Εκχυλίσματα κιτρικού
		Ασήμι
		Ασήμι Άλας τεταρτοταγούς αμμωνίου

4.2. Μεταλλικά νανοσωματίδια

Ο άργυρος και τα άλατά του έχουν μακρά ιστορία χρήσης ως αντισηπτικό και απολυμαντικό και οι βιοκτόνες ιδιότητές τους ευρέως φάσματος είναι ευρέως γνωστές [21]. Τα νανοσωματίδια αργύρου είναι το πιο μελετημένο αντιικό νανοϋλικό και έχει αποδειχθεί ότι τα γυμνά ή επικαλυμμένα AgNPs μπορούν να αναστείλουν μια μεγάλη ποικιλία ιών [40]. Είναι δύσκολο για τους ιούς να αναπτύξουν αντίσταση σε αυτό το είδος θεραπείας, καθιστώντας την ιδιαίτερα ελκυστική σε όσους έχουν υψηλό ποσοστό μετάλλαξης. Τα AgNPs έχουν βρεθεί ότι είναι αποτελεσματικά τόσο στην παρεμπόδιση της εισόδου ιοσωμάτων από το εξωτερικό του κυττάρου όσο και στην αναστολή της αντιγραφής εντός των μολυσμένων κυττάρων. Συνολικά, τα AgNPs είναι αποτελεσματικά βιοκτόνα σε μικρές δόσεις [55], αλλά η πιθανή τοξικότητά τους για τον άνθρωπο είναι ακόμα υπό έντονη συζήτηση [26]. Οι σύγχρονες μέθοδοι έχουν επιτρέψει τη σύνθεση AgNPs με καλά καθορισμένα σχήματα, μεγέθη σωματιδίων και πολυδιασπορά, τα οποία είναι σημαντικές παράμετροι που καθορίζουν τις τελικές βιοκτόνες δραστηριότητες, τη βιολογική μοίρα και την τοξικότητά τους [25].

Οι ιοκτόνες ιδιότητες των AgNPs παραμένουν σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητες, αλλά οι αρχικές αναφορές είναι ενθαρρυντικές. Τα AgNPs μπορούν να αναστείλουν τους ιούς με διάφορους μηχανισμούς, συμπεριλαμβανομένης της δέσμευσης και της αλληλεπίδρασης με πρωτεΐνες της επιφάνειας του ιού και των μετουσιωτικών ενζύμων αντιδρώντας με ομάδες αμινο, καρβοξυλίου, ιμιδαζολίου και σουλφυδρυλίου [6].

Τα προϊόντα που περιέχουν AgNP εμφανίζονται όλο και περισσότερο στην αγορά, συμπεριλαμβανομένων ρούχων, επιδέσμων, αλοιφών και υλικών συσκευασίας τροφίμων, των οποίων οι βιοκτόνες δραστηριότητες είναι αποτέλεσμα της αργής παρατεταμένης απελευθέρωσης νανοϋλικών αργύρου [6]. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι, όπως όλοι οι απολυμαντικοί παράγοντες που αναφέρθηκαν παραπάνω, οι ιοκτόνες δραστηριότητες των AgNPs διαφέρουν από ιό σε ιό. Επιπλέον, οι ποσότητες, τα σχήματα, τα μεγέθη και οι τύποι των νανοϋλικών αργύρου που απελευθερώνονται εξαρτώνται από τις ρυθμίσεις και τις εφαρμογές τους στον πραγματικό κόσμο, τα οποία επηρεάζουν όλες τις ιοκτόνες τους ιδιότητες. Ως εκ τούτου, η αποτελεσματικότητα αυτών των προϊόντων που περιέχουν AgNP έναντι των ιών σε πραγματικό περιβάλλον καθώς και η τοξικότητά τους για τον άνθρωπο πρέπει να αξιολογηθούν και να μελετηθούν προσεκτικά.

Εκτός από τα AgNP, τα νανοσωματίδια χρυσού (AuNPs) είναι επίσης πολλά υποσχόμενοι ιοκτόνοι παράγοντες. Τα AuNPs που συντέθηκαν χρησιμοποιώντας εκχύλισμα σκόρδου με μέσο μέγεθος 6 nm έδειξαν ιοκτόνο δράση κατά του ιού της ιλαράς δεσμεύοντας επίσης στους επιφανειακούς ιικούς υποδοχείς και στη συνέχεια αποτρέποντας την προσκόλληση και τη μόλυνση του κυττάρου ξενιστή [34]. Ωστόσο, λόγω του κόστους των χημικών πρόδρομων ουσιών χρυσού, τα AuNP είναι απίθανο να γίνουν φθηνοί και ευρέως διαθέσιμοι στο εμπόριο απολυμαντικοί παράγοντες.

Η χρήση μεταλλικών νανοϋλικών για τη δημιουργία αυτο-απολυμανόμενων επιφανειών έχει κερδίσει την προσοχή τα τελευταία χρόνια λόγω της μακροχρόνιας επιμονής των ιών σε μολυσμένες επιφάνειες. Οι επιφάνειες που αυτοαπολυμαίνονται απενεργοποιούν τους ιούς που έρχονται σε επαφή μαζί τους επί τόπου, μειώνοντας την πιθανότητα μετάδοσης του ιού μέσω ανθρώπινης επαφής με μολυσμένες επιφάνειες. Σε ένα σχέδιο, η αυτο-απολυμανόμενη επιφάνεια σχηματίστηκε με φωτοενεργούς μεταλλικούς νανοκρυστάλλους που απαιτούσαν διέγερση ορατού φωτός για την απενεργοποίηση του ιού. Αυτές οι επιφάνειες, κατασκευασμένες από νανοκρυστάλλους CuInZn4S6 (CIZS) με κενά ζώνης στην περιοχή του ορατού φωτός, μπορούν να απορροφήσουν το ορατό φως και να παράγουν ενεργά οξειδωτικά είδη που απενεργοποιούν τον ιό της γρίπης Α οξειδώνοντας υπολείμματα αμινοξέων που παρουσιάζονται στις πρωτεΐνες του φακέλου του ιού (Εικ. 8). Ενώ είναι εξαιρετικά ιοκτόνο, πρέπει να υπάρχει ορατό φως για να εγγυάται το αποτέλεσμα αυτοκαθαρισμού, περιορίζοντας έτσι την πρακτικότητα του συστήματος.

Εικόνα 8. Απεικόνιση απολύμανσης από ιούς χρησιμοποιώντας την αυτοαπολυμανόμενη επιφάνεια που τροφοδοτείται από ορατό φως. Πηγή: Weng et al. [64].

---

Τεστ LO 2.2

---

Βιβλιογραφια

1. 1. Akamatsu, T., Minemoto, M., & Uyeda, M. (2005). Evaluation of the antimicrobial activity and materials compatibility of orthophthalaldehyde as a high-level disinfectant. Journal of international medical research, 33(2), 178-187.
   2. Bell, D. M. (2004). Public health interventions and SARS spread, 2003. Emerging infectious diseases, 10(11), 1900.
   3. Block, S. S. (Ed.). (2001). Disinfection, sterilization, and preservation. Lippincott Williams & Wilkins.
   4. Boyce, J. M. (2018). Alcohols as surface disinfectants in healthcare settings. infection control & hospital epidemiology, 39(3), 323-328.
   5. Campos, E. V., Pereira, A. E., De Oliveira, J. L., Carvalho, L. B., Guilger-Casagrande, M., De Lima, R., & Fraceto, L. F. (2020). How can nanotechnology help to combat COVID-19? Opportunities and urgent need. Journal of Nanobiotechnology, 18(1), 1-23.
   6. Castro-Mayorga, J. L., Martínez-Abad, A., Fabra, M. F., Lagarón, J. M., Ocio, M. J., & Sánchez, G. (2016). Antimicrobial Food Packaging.
   7. Christophersen, O. A., & Haug, A. (2006). Why is the world so poorly prepared for a pandemic of hypervirulent avian influenza? Microbial ecology in health and disease, 18(3-4), 113-132.
   8. Conley, L., Tao, Y., Henry, A., Koepf, E., Cecchini, D., Pieracci, J., & Ghose, S. (2017). Evaluation of eco‐friendly zwitterionic detergents for enveloped virus inactivation. Biotechnology and bioengineering, 114(4), 813-820.
   9. Cooke, R. P. D., Goddard, S. V., Whymant-Morris, A., Sherwood, J., & Chatterly, R. (2003). An evaluation of Cidex OPA (0.55% ortho-phthalaldehyde) as an alternative to 2% glutaraldehyde for high-level disinfection of endoscopes. Journal of Hospital Infection, 54(3), 226-231.
   10. Dalawai, S. P., Aly, M. A. S., Latthe, S. S., Xing, R., Sutar, R. S., Nagappan, S., … & Liu, S. (2020). Recent advances in durability of superhydrophobic self-cleaning technology: a critical review. Progress in Organic Coatings, 138, 105381.
   11. Dyshlyuk, L., Babich, O., Ivanova, S., Vasilchenco, N., Prosekov, A., & Sukhikh, S. (2020). Suspensions of metal nanoparticles as a basis for protection of internal surfaces of building structures from biodegradation. Case Studies in Construction Materials, 12, e00319.
   12. Eggers, M. (2019). Infectious disease management and control with povidone iodine. Infectious diseases and therapy, 8(4), 581-593.
   13. Fukuzaki, S. (2006). Mechanisms of actions of sodium hypochlorite in cleaning and disinfection processes. Biocontrol science, 11(4), 147-157.
   14. Gallandat, K., Wolfe, M. K., & Lantagne, D. (2017). Surface cleaning and disinfection: efficacy assessment of four chlorine types using Escherichia coli and the Ebola surrogate Phi6. Environmental Science & Technology, 51(8), 4624-4631.
   15. Gerba, C. P., & Betancourt, W. Q. (2017). Viral aggregation: impact on virus behavior in the environment. Environmental science & technology, 51(13), 7318-7325.
   16. Jeong, E. K., Bae, J. E., & Kim, I. S. (2010). Inactivation of influenza A virus H1N1 by disinfection process. American journal of infection control, 38(5), 354-360.
   17. Girard, M., Mattison, K., Fliss, I., & Jean, J. (2016). Efficacy of oxidizing disinfectants at inactivating murine norovirus on ready-to-eat foods. International journal of food microbiology, 219, 7-11.
   18. Huang, S., Gu, J., Ye, J., Fang, B., Wan, S., Wang, C., … & Cao, S. (2019). Benzoxazine monomer derived carbon dots as a broad-spectrum agent to block viral infectivity. Journal of colloid and Interface Science, 542, 198-206.
   19. Heuschele, W. P. (1995). Use of disinfectants in zoos and game parks. Revue Scientifique et Technique (International Office of Epizootics), 14(2), 447-454.
   20. Jackman, J. A., Lee, J., & Cho, N. J. (2016). Nanomedicine for infectious disease applications: innovation towards broad‐spectrum treatment of viral infections. Small, 12(9), 1133-1139.
   21. Jung, W. K., Koo, H. C., Kim, K. W., Shin, S., Kim, S. H., & Park, Y. H. (2008). Antibacterial activity and mechanism of action of the silver ion in Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Applied and environmental microbiology, 74(7), 2171-2178.
   22. Kampf, G., Todt, D., Pfaender, S., & Steinmann, E. (2020). Persistence of coronaviruses on inanimate surfaces and their inactivation with biocidal agents. Journal of hospital infection, 104(3), 246-251.
   23. Kamps, J. J., Hopkinson, R. J., Schofield, C. J., & Claridge, T. D. (2019). How formaldehyde reacts with amino acids. Communications Chemistry, 2(1), 1-14.
   24. Lara, H. H., Garza-Treviño, E. N., Ixtepan-Turrent, L., & Singh, D. K. (2011). Silver nanoparticles are broad-spectrum bactericidal and virucidal compounds. Journal of nanobiotechnology, 9(1), 1-8.
   25. Lee, S. H., & Jun, B. H. (2019). Silver nanoparticles: synthesis and application for nanomedicine. International journal of molecular sciences, 20(4), 865.
   26. Liao, C., Li, Y., & Tjong, S. C. (2019). Bactericidal and cytotoxic properties of silver nanoparticles. International journal of molecular sciences, 20(2), 449.
   27. Lithgow, K., & Symonds, C. (2017). Severe thyrotoxicosis secondary to povidone-iodine from peritoneal dialysis. Case Reports in Endocrinology, 2017.
   28. Liu, H., Bai, Y., Zhou, Y., Feng, C., Liu, L., Fang, L., … & Xiao, S. (2017). Blue and cyan fluorescent carbon dots: one-pot synthesis, selective cell imaging and their antiviral activity. RSC advances, 7(45), 28016-28023.
   29. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Viruses: Structure, function, and uses. In Molecular Cell Biology. 4th edition. WH Freeman.
   30. Louie, W., & Reuschlein, D. (2011). 8 Cleaning and Disinfection in the Bottled Water Industry. Technology of Bottled Water, 223.
   31. Lukasik, J., Bradley, M. L., Scott, T. M., Dea, M., Koo, A., Hsu, W. Y., … & Farrah, S. R. (2003). Reduction of poliovirus 1, bacteriophages, Salmonella Montevideo, and Escherichia coli O157: H7 on strawberries by physical and disinfectant washes. Journal of food protection, 66(2), 188-193.
   32. McDonnell, G. E. (2007). Antiseptics, disinfection, and sterilization. Types, action, and resistance.
   33. Martini, M., Gazzaniga, V., Bragazzi, N. L., & Barberis, I. (2019). La pandémie de grippe espagnole: une leçon de 100 ans après 1918. J Prev Med Hyg, 60, E64-E67.
   34. Meléndez-Villanueva, M. A., Morán-Santibañez, K., Martínez-Sanmiguel, J. J., Rangel-López, R., Garza-Navarro, M. A., Rodríguez-Padilla, C., … & Trejo-Ávila, L. M. (2019). Virucidal activity of gold nanoparticles synthesized by green chemistry using garlic extract. Viruses, 11(12), 1111.
   35. Möller, L., Schünadel, L., Nitsche, A., Schwebke, I., Hanisch, M., & Laue, M. (2015). Evaluation of virus inactivation by formaldehyde to enhance biosafety of diagnostic electron microscopy. Viruses, 7(2), 666-679.
   36. Nuanualsuwan, S., & Cliver, D. O. (2003). Infectivity of RNA from inactivated poliovirus. Applied and environmental microbiology, 69(3), 1629-1632.
   37. Otter, J. A., Donskey, C., Yezli, S., Douthwaite, S., Goldenberg, S., & Weber, D. J. (2016). Transmission of SARS and MERS coronaviruses and influenza virus in healthcare settings: the possible role of dry surface contamination. Journal of hospital infection, 92(3), 235-250.
   38. Perry, K., & Caveney, L. (2012). Chemical disinfectants. Veterinary infection prevention and control, 129-143.
   39. Querido, M. M., Aguiar, L., Neves, P., Pereira, C. C., & Teixeira, J. P. (2019). Self-disinfecting surfaces and infection control. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 178, 8-21.
   40. Rai, M., Kon, K., Ingle, A., Duran, N., Galdiero, S., & Galdiero, M. (2014). Broad-spectrum bioactivities of silver nanoparticles: the emerging trends and future prospects. Applied microbiology and biotechnology, 98(5), 1951-1961.
   41. Rai, M., Deshmukh, S. D., Ingle, A. P., Gupta, I. R., Galdiero, M., & Galdiero, S. (2016). Metal nanoparticles: The protective nanoshield against virus infection. Critical reviews in microbiology, 42(1), 46-56.
   42. Rokhina, E. V., Makarova, K., Golovina, E. A., Van As, H., & Virkutyte, J. (2010). Free radical reaction pathway, thermochemistry of peracetic acid homolysis, and its application for phenol degradation: spectroscopic study and quantum chemistry calculations. Environmental science & technology, 44(17), 6815-6821.
   43. Rovira, J., Roig, N., Nadal, M., Schuhmacher, M., & Domingo, J. L. (2016). Human health risks of formaldehyde indoor levels: an issue of concern. Journal of environmental science and health, part a, 51(4), 357-363.
   44. Rutala, W. A., & Weber, D. J. (2008). Guideline for disinfection and sterilization in healthcare facilities, 2008.
   45. Rutala, W. A., & Weber, D. J. (2015). Disinfection, sterilization, and control of hospital waste. Mandell, Douglas, and Bennett’s principles and practice of infectious diseases, 3294.
   46. Santos, I. D. A., Grosche, V. R., Bergamini, F. R. G., Sabino-Silva, R., & Jardim, A. C. G. (2020). Antivirals against coronaviruses: candidate drugs for SARS-CoV-2 treatment? Frontiers in microbiology, 1818.
   47. Saunders-Hastings, P., Crispo, J. A., Sikora, L., & Krewski, D. (2017). Effectiveness of personal protective measures in reducing pandemic influenza transmission: A systematic review and meta-analysis. Epidemics, 20, 1-20.
   48. Singh, D., Joshi, K., Samuel, A., Patra, J., & Mahindroo, N. (2020). Alcohol-based hand sanitisers as first line of defence against SARS-CoV-2: a review of biology, chemistry and formulations. Epidemiology & Infection, 148.
   49. Sirisattha, S., Momose, Y., Kitagawa, E., & Iwahashi, H. (2004). Toxicity of anionic detergents determined by Saccharomyces cerevisiae microarray analysis. Water Research, 38(1), 61-70.
   50. Sriwilaijaroen, N., Wilairat, P., Hiramatsu, H., Takahashi, T., Suzuki, T., Ito, M., … & Suzuki, Y. (2009). Mechanisms of the action of povidone-iodine against human and avian influenza A viruses: its effects on hemagglutination and sialidase activities. Virology journal, 6(1), 1-10.
   51. Straughn, J. C., & Barker, F. B. (1987). Avoiding glutaraldehyde irritation of the mucous membranes. Gastrointestinal endoscopy, 33(5), 396-397.
   52. Swenberg, J. A., Moeller, B. C., Lu, K., Rager, J. E., Fry, R. C., & Starr, T. B. (2013). Formaldehyde carcinogenicity research: 30 years and counting for mode of action, epidemiology, and cancer risk assessment. Toxicologic pathology, 41(2), 181-189.
   53. Szunerits, S., Barras, A., Khanal, M., Pagneux, Q., & Boukherroub, R. (2015). Nanostructures for the inhibition of viral infections. Molecules, 20(8), 14051-14081.
   54. Takigawa, T., & Endo, Y. (2006). Effects of glutaraldehyde exposure on human health. Journal of occupational health, 48(2), 75-87.
   55. Tian, X., Jiang, X., Welch, C., Croley, T. R., Wong, T. Y., Chen, C., … & Yin, J. J. (2018). Bactericidal effects of silver nanoparticles on lactobacilli and the underlying mechanism. ACS applied materials & interfaces, 10(10), 8443-8450.
   56. Tung, G., Macinga, D., Arbogast, J., & Jaykus, L. A. (2013). Efficacy of commonly used disinfectants for inactivation of human noroviruses and their surrogates. Journal of food protection, 76(7), 1210-1217.
   57. URL-1: https://www.genome.gov/genetics-glossary/Virus
   58. URL-2: https://news.arizona.edu/story/continuously-active-surface-disinfectants-may-provide-barrier-against-spread-viruses
   59. Vafadar, S., Shahdoust, M., Kalirad, A., Zakeri, P., & Sadeghi, M. (2021). Competitiveexclusionduringco-infection as a strategytopreventthespread of a virus: A computationalperspective. PloSone, 16(2), e0247200.
   60. Van Doremalen, N., Bushmaker, T., Morris, D. H., Holbrook, M. G., Gamble, A., Williamson, B. N., … & Munster, V. J. (2020). Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1. New England journal of medicine, 382(16), 1564-1567.
   61. Velázquez, D., Zamberk, P., Suárez, R., & Lázaro, P. (2009). Allergic contact dermatitis to povidone-iodine. Contact Dermatitis, 60(6), 348-349.
   62. Verma, G., Mahajan, V., Shanker, V., Tegta, G., Jindal, N., & Minhas, S. (2011). Contact depigmentation following irritant contact dermatitis to chloroxylenol (Dettol). Indian Journal of Dermatology, Venereology and Leprology, 77(5), 612.
   63. Viana, R. B., da Silva, A. B., & Pimentel, A. S. (2012). Infrared spectroscopy of anionic, cationic, and zwitterionic surfactants. Advances in physical chemistry, 2012.
   64. Weng, D., Qi, H., Wu, T. T., Yan, M., Sun, R., & Lu, Y. (2012). Visible light powered self-disinfecting coatings for influenza viruses. Nanoscale, 4(9), 2870-2874.
   65. Wilton, T., Dunn, G., Eastwood, D., Minor, P. D., & Martin, J. (2014). Effect of formaldehyde inactivation on poliovirus. Journal of virology, 88(20), 11955-11964.
   66. World Bank. (2016). 2014–2015 West Africa Ebola crisis: impact update.
   67. Yeargin, T., Buckley, D., Fraser, A., & Jiang, X. (2016). The survival and inactivation of enteric viruses on soft surfaces: a systematic review of the literature. American journal of infection control, 44(11), 1365-1373.