A SOLUMIUM DENTAL: egy hipertiszta klórdioxid oldat

és alkalmazása a fogorvosi gyakorlatban

 

Csikány Csilla fogszakorvos, Várnai Gusztáv szájsebész és

Noszticzius Zoltán egyetemi tanár BME Fizika Tanszék Kémiai Fizika Csoport

 

Összefoglalás

Ebben a cikkben  általában a klórdioxiddal (ClO₂), speciálisan pedig a múlt év végén SOLUMIUM DENTAL néven forgalomba hozott hipertiszta ClO₂ oldattal kapcsolatos tudnivalókat foglalja össze. Ebben az első cikkben a ClO₂ –nak mint fertőtlenítőszernek a történetét, felhasználási területeit, és tulajdonságait ismertetjük. Elmondjuk, hogy a ClO₂, különösképpen pedig annak hipertiszta vizes oldata, miért tekinthető ideális biocid anyagnak. Végül arra is kitérünk, hogy ennek dacára miért csak most kerül sor a ClO₂ alkalmazására a gyógyászatban.

 

A klórdioxid (ClO₂) története és felhasználási területei  

A klórdioxid zöldessárga, vízben és vizes oldatokban jól oldódó gáz. Régóta ismert vegyület: elsőként Sir Humphrey Davy állította elő 1811-ben, jelentőségre azonban csak a 20. 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.

Második legfontosabb alkalmazási területe az ivóvíz fertőtlenítése.  Ilyen célra elsőként a Niagara vízesés melletti Niagara Falls városkában alkalmazták 1944-ben a klór helyett. A klórdioxid ugyanis több előnyös tulajdonsággal rendelkezik a klórral szemben. Miközben fertőtlenítő hatása a legtöbb alkalmazásban felülmúlja a klórét, attól eltérően nem klórozza a szerves vegyületeket. Niagara Fallsban konkrétan a vízben lévő fenol okozta a problémát, a klór ugyanis klórfenollá alakította azt, amely a víznek 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 klórdioxidra. A nagyvárosok közül elsőnek ez Brüsszelben történt meg 1956-ban.

 

ClO₂ alkalmazása az élelmiszeriparban, a szájhigiéniában és a fogászatban

Legújabban klórdioxidos oldatokat más célokra is alkalmaznak, pl. az Egyesült Államokban gyümölcsök és húsok lemosására. A fertőtlenítés mellett a klórdioxid szagtalanításra is képes. Ezt a tulajdonságát az élelmiszeripari és más alkalmazások mellett klórdioxidos szájvizekben is hasznosítják. A kórdioxid ugyanis nemcsak elöli a szájszagért felelős baktériumokat, de közvetlenül is reagál a szájszagot okozó kéntartalmú vegyületekkel (ezek elsősorban a kénhidrogén, a metil-merkaptán és a dimetilszulfid), és így hatásosan szünteti meg a halitózist, amint azt egy nemrég megjelent igen alapos japán tanulmány [1] is demonstrálta. Ugyanezen közlemény hangsúlyozza a klórdioxidos szájvizek két fontos előnyét az ugyanilyen célú klórhexidin-tartalmú szájvizekkel szemben: nem színezi el a fogakat és a nyelvet, továbbá tartós használata sem jár nemkívánatos mellékhatásokkal. Az ilyen szájvizek elterjedését eddig csak az akadályozta, hogy azok a klórdioxid mellett más vegyszereket is tartalmaznak, ami a készítmények használhatóságát és eltarthatóságát jelentősen rontja. Az utóbbin úgy szoktak segíteni, hogy a klórdioxidot a helyszínen állítják elő az előállításához szükséges vegyszerek helyszíni összekeverésével. Ilyen eljárást alkalmaz például a New York-i illetőségű Frontier Pharmaceutical cég DioxiCare [2] rendszere, amelyet szájhigiénia mellett fogfájás megszüntetésére is ajánlanak. A helyszíni összekeverés azonban csak az eltarthatóság problémáját oldja meg, a ClO₂ előállításhoz szükséges vegyszerek továbbra is a keverékben maradnak.

 

A ClO₂ hagyományos helyszíni előállítása

A klórdioxid helyszíni előállítása többféle módon lehetséges. Itt csak azt a módszert ismertetjük, amely humán célú felhasználásra alkalmas. Klórdioxidot legegyszerűbben nátrium kloritból (NaClO₂) szokás fejleszteni valamilyen savval. A NaClO₂ savas közegben ugyanis diszproporcionálódik ClO₂-ra és Cl^– ionra. A kitermelés és a reakció gyorsasága szempontjából az optimális savas közeget a sósav jelentené, de ez csak ipari alkalmazásoknál jöhet szóba. Humán alkalmazásoknál sósav helyett valamilyen szerves savat, leggyakrabban citromsavat használnak.  A ClO₂-fejlesztés a citromsavval azonban lassú, és távolról sem kvantitatív, ami elsősorban nem a kitermelés, hanem az elreagálatlan klorit miatt problematikus. Továbbá ilyenkor klorát (ClO₃^–)  is képződik, amely ugyancsak nemkívánatos szennyező komponens. A legnagyobb probléma azonban maga a citromsav, amely a fogzománcra is veszélyes. Ráadásul, mint már említettük, az így előállított klórdioxid a jelenlévő sokféle szennyezés miatt instabil: hamar elbomlik, ezért is van szükség a helyszíni előállításra.

 

Egy magyar találmány: a SOLUMIUM

            A fenti problémák megoldását tűzték maguk elé azok a kutatásaink, amelyek a szennyezőanyagoktól mentes nagytisztaságú klórdioxid oldatok előállítására irányultak. E kutatások eredményeként egy „hipertiszta” ClO₂ oldat készítésére alkalmas membrán- technológiát sikerült kifejleszteni, amely eljárásra 2006-ban tettek találmányi bejelentést Noszticzius Zoltán és munkatársai [3]. Találmányuk jelenleg szabadalmaztatás alatt áll a világ több országában. A szennyezőanyagoktól mentes, vizes klórdioxid oldat további előnyös tulajdonsága, hogy - a sokáig fennálló tudományos tévhittel szemben - csak igen lassan bomlik, és így kereskedelmi forgalomba hozható. A SOLUMIUM DENTAL [4] ilyen hipertiszta klórdioxid oldat, amelyben a ClO₂ koncentráció 1200 ppm, és amely a fogorvosi gyakorlatban előnyösen alkalmazható. Ezen alkalmazások ismertetése előtt azonban röviden arra a kérdésre is ki kívánunk térni, hogy a lehetséges fertőtlenítőszerek közül miért a tekinthető ClO₂ az egyik leghatékonyabbnak, sok szempontból a legjobbnak, vagyis ideális biocidnak, valamint hogy ezen kiváló tulajdonságainak dacára miért nem alkalmazták eddig  a humán gyógyászatban?

 

Miért ideális biocid a ClO₂?

A klórdioxidnak mint fertőtlenítőszernek az alábbi 6 előnyös tulajdonságát sorolhatjuk fel:       

1) Először is a ClO₂ valamennyi mikroba – tehát a baktériumok, gombák, vírusok és protozoonok – ellen bevethető, és általában jóval hatékonyabb, mint más fertőtlenítőszerek.

Az 1. táblázat [5] néhány gyakran használt fertőtlenítőszerre azokat a minimális fertőtlenítőszer-koncentrációkat adja meg ppm (tömeg/tömeg) 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 klórdioxidból gyakran 1 ppm-es koncentráció is elegendő, addig más fertőtlenítőszerekkel ennél nagyságrendekkel többre van szükség ugyanolyan hatás eléréséhez. Vagyis a fenti fertőtlenítőszerek közül a klórdioxid a leghatékonyabb.

 

 

 

 

Fertőtlenítőszer	mikroorganizmus
	E. coli	S. aureus	MRSA	B. subtilis (spóra)	A. niger
glutárdialdehid	100.000	100.000	100.000	100.000	100.000
fenol	10.000	>10.000	>10.000	>10.000	>10.000
abszolút etilalkohol	500.000	500.000	500.000	500.000	500.000
klórhexidin diglukonát	100	10	1.000	1.000	>10.000
benzalkonium klorid	100	10	100	1.000	10.000
polivinil pirrolidon (Povidon)-jód komplex	10	100	100	>1.000	1.000
nátriun hipoklorit	10	10	10	>1.000	1.000
klórdioxid	1	1	1	100	10

 

1. táblázat

 

2) A ClO₂ második rendkívül előnyös tulajdonsága az, hogy az emberre nem, vagy csak kevéssé veszélyes. Mint említettük, a klórdioxidot ivóvíz tisztítására használják, ezért először állat – elsősorban patkány – kísérletekben igazolták, hogy emlősökre relatíve veszélytelen. Például az egyik kísérletben patkányokat 90 napon keresztül itattak klórdioxidos vízzel [6], és ez még akkor sem okozott elváltozást az állatokban, ha az ivóvizük ClO₂ tartalma 200 ppm volt. Egyedül a légutak gyulladását lehetett megállapítani, ez azonban nem közvetlenül a megivott, hanem az ivóvízből elpárolgott, majd pedig belélegzett ClO₂-nak volt tulajdonítható. Amikor azonban az USA-ban 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 [7]. Ezekkel egy liter klórdioxidos vizet itattak, majd 4 napig mindenre kiterjedő klinikai vizsgálatnak vetették alá őket. Amikor senkinél sem tapasztaltak semminemű elváltozást, akkor ismét egy liter, de magasabb ClO₂ tartalmú vizet kaptak inni. Így fokozatosan emelve a bevitt ClO₂ mennyiségét megállapítást nyert, hogy napi 24 mg ClO₂ elfogyasztása egy egészséges felnőtt esetében még semmilyen mérhető változást nem okoz. E dózis fölé csak azért nem mentek, mivel ivóvízből ilyen sok ClO₂ biztosan nem kerülhet az ember szervezetébe, a kísérletek célja pedig éppen az volt, hogy a ClO₂ veszélytelenségét igazolja ebben az alkalmazásban.

            Fontos továbbá elmondani, hogy az Atlantai Toxikológiai Központ jelentése [8] leszögezi, hogy a klórdioxid nem rákkeltő, és allergiát sem okoz.

 

3) A ClO₂ harmadik előnyös tulajdonsága, hogy miközben igen jól oldódik az erősen poláros vízben, ugyanakkor legalább ilyen jól oldódik apoláris szerves fázisokban is, mint pl. a szilikongumi [3], a hexán, a ciklohexán, a benzol stb. [9]. Ebből következően jól oldódik a sejtmembránok apoláris lipid fázisában is. Vagyis a ClO₂ 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 biofilmek esetében fontos. Pl. szabad vizes oldatban hiába az ózon az elismerten legerősebb fertőtlenítőszer, mégis biofilmek esetében szinte hatástalan, mivel az ózon oldhatósága kicsi, és ezért nem képes behatolni a biofilmbe. A klórdioxidot viszont kiválóan lehet alkalmazni a biofilmek eltávolítására is.

 

4) 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 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 két kéntartalmú aminosav: a cisztein és a metionin (a ClO₂ vonzalmát a kénhez már korábban említettük), valamint a tirozin és a triptofán. Fertőtlenítő hatása is ezen reakcióknak tulajdonítható, bár a pontos hatásmechanizmus egyelőre nem ismeretes.

Ha a fertőtlenítést olyan közegben végezzük, ahol oxidálható és klórozható anyagok is jelen vannak, akkor az ózon és a klór gyorsan fogy az oxidációs és klórozási reakciókban, tehát sok kell belőlük. A ClO₂ viszont csak kevés anyaggal reagál, és ezért ilyen körülmények között sem kell több belőle a fertőtlenítéshez.

 

5) Az ötödik, de nagyon hangsúlyozandó előnyös tulajdonság, hogy a klórdioxiddal szemben a mikrobák nem képesek rezisztenciát kifejleszteni. Ezt a már említett toxikológiai jelentés [8] kísérletekre hivatkozva állapítja meg, de elvileg is ez várható. Ugyanis 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. Ennek különösen napjainkban lehet nagyon nagy jelentősége, hiszen egyre-másra jelennek meg a különféle antibiotikumokkal szemben rezisztens törzsek, mint pl. a nevezetes MRSA (a Meticillin Rezisztens Staphylococcus Aureus). Ilyen probléma a klórdioxiddal kapcsolatban elvileg sem várható.

 

6) Végül gyakorlati szempontból fontos előny a klórdioxid 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, de a gyorsabb gyógyulást akár gátolhatja is. Ha hipertiszta klórdioxid oldatról van szó, akkor a víz és a klórdioxid-oldat elpárolgása után semmi sem marad vissza, tehát ebből a szempontból is ideális biocidnak tekinthető.   

 

Miért nem alkalmazták eddig a ClO₂-ot a gyógyászatban?

            Mindezek után logikusan felmerülő kérdés, hogy a klórdioxid mint a célra kiválóan alkalmas emberi (illetve állati) bőr- és nyálkahártya fertőtlenítő szer miért nem került már régen bevezetésre? Röviden 4 okot említhetünk:

 

1) Nem volt ismeretes olyan módszer, amellyel egyszerűen és gyorsan állítható elő megfelelően tiszta vizes klórdioxid oldat. A SOLUMIUM oldat bevezetésével most ez a probléma megoldódik.

 

2) Feltételezték, hogy a klórdioxid vizes oldata aránylag gyorsan bomlik, ezért a vizes oldat nem tárolható. Mint már említettük, 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. Az oldat gőznyomását, és így a veszteségeket azonban jelentősen csökkenteni lehet, ha a SOLUMIUM DENTAL oldatot - különösen, ha már megkezdtük a használatát - a hűtőben tartjuk).  

 

3) A klórdioxidnak azok az előnyös tulajdonságai, amelyeket az előző paragrafusban ismertettünk, így összefoglalóan nem voltak köztudottak. Különösen a ClO₂ veszélyességének a foka okozhatott félreértéseket. Ugyanis nagy koncentrációban és huzamosan belélegezve a ClO₂ tüdővizenyőt okoz, sőt, 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.

 

4) Végül megjegyezzük, hogy a nagy gyógyszergyárak ismert molekulákkal nem szívesen foglalkoznak (márpedig a ClO₂ majd két évszázada ismert), mivel ezek a molekulák nem szabadalmaztathatóak, és ennek következtében a várható profit kisebb. Ezért nem voltak érdekeltek abban, hogy a klórdioxid alkalmazásait kutassák.

 

 

IRODALOM

 

[1]  Shinada, K.; Ueno, M.; Konishi, C., Takehara, S.; Yokoyama, S.; Kawaguchi, Y.

      A randomized, double blind, crossover, placebo-controlled clinical trial to asses the

      effects of a mouthwash containing chlorine dioxide on oral malodor

      Trials 2008, 9:71 (9 Dec. 2008)

 

[2]  http://www.frontierpharm.com

 

[3] P 06 00735 lajstromszámú magyar találmányi bejelentés:

      Permeációs eljárás és berendezés nagytisztaságú klórdioxidot tartalmazó fluidumok

      előállításához    Közzétéve: 2009. 04. 28. Szabadalmi Közlöny 114, 4/II  P122., továbbá   

      WO/2008/035130 lajstromszámú Patent Cooperation Treaty (PCT ) bejelentés:

      Permeation method and apparatus for preparing fluids containing high purity chlorine

      dioxide   International Preliminary Report on Patentability: 12. 02. 2009.

 

[4] http://solumium.com

 

[5] Wilson, C. L.; Droby, C. L.

     Microbal Food Contamination CRC Press Boca Raton 2001 p.12

[6] Daniel, F.B.; Condie, L.W.; Robinson, M.; Stober, J.A.; York, R.G.; Olson, G. R.; 

      Wang, S.R.  Comparative 90-day subchronic toxicity studies on three drinking water

      disinfectants, chlorine, monochloramine and chlorine dioxide, in the Sprague-Dawley rats. 

       J. Am. Water Works Assoc., 82: 61-69. (1990)

[7] Lubbers, J.R.; Bianchine, J. R.: 

     Effects of the Acute Rising Dose Administration of Chlorine Dioxide, Chlorate and

     Chlorite to Normal Healthy Adult Male Voluntairs 

     J. Environ. Pathol. Toxicol. 1984 5 (4-5) 215-228.

[8] ATSDR (Agency for Toxic Substances & Disease Registry ): 

     Toxicological profile for Chlorine Dioxide and Chlorite, September 2004, 

     az interneten is elérhető: 

     http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp160.html

[9] Pitochelli, A. R., Generation of chlorine dioxide in a non-aqueous medium 

     U.S. Patent 5,405,549 (1995)

A bejegyzés trackback címe:

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.