次氯酸：利用先天反应

概述：

人类病原体正在对上个世纪开发的抗生素产生抗药性，而即使采用最佳实践疗法，过去通常由常规抗生素处理的常见感染现在也可能致命。解决病原体发展风险的一种方法是在病原体成为威胁生命的感染之前使用区域和伤口去污和消毒技术攻击病原体。然而，当前的消毒方法可有助于产生抗药性，证明对组织有毒并破坏环境。我们在这里回顾一种基于次氯酸（HOCl）的新兴技术，重点是新颖，稳定的形式（Brio HOCL TM）可灭活病毒，细菌，内生孢子和真菌，对人体组织安全，对环境无害，不需要处理有毒废物或有害物质，并且能够降低capable病毒的传染性。

主要文章

介绍

稳定的次氯酸（HOCl）迅速成为一种非常有效的环境消毒剂。在对合成化学品的生态持久性以及新近出现的疾病病原菌的抗药性趋势日益增长的担忧中，这种发展似乎尤其合适（Choffnes，Relman和Mack，2010年； Coates，2012年； Gualerzi，Brandi，Fabbretti和Pon，2014年。 Ventola，2015年）。

在患者护理，环境卫生和牲畜饲料补充剂中过度使用抗菌药物可能会使药物回到抗生素时代之前（Drlica和Perlin，2011； Fong和Drlica，2008； Kon和Rai，2016）。如今，面对对常规消毒剂，防腐剂和治疗剂的抗药性不断增强的新趋势，抗感染剂的新工具已成为安全，成功地治疗住院患者的关键（Bhardwaj，Zeigler和Palmer，2016年; Yazdankhah等人，2006年）。

FDA认为HOCl是“对多种微生物具有最高杀菌活性的游离氯形式”（美国FDA，2015年），但由于其迅速降解为无效和有害的历史声誉而受到限制。细胞毒性代谢产物（Lister，1952）。在哺乳动物和大多数其他脊椎动物（包括鱼类）的自然防御系统中，其作为“第一响应者”的作用的最新认识为广义的感染控制领域创造了难得的机遇（Klebanoff，1975； Albrich等人）。， 1986; Black and Pickering，1998; Marcinkiewicz等。，2000）。电气工程技术的进步克服了围绕HOCl固有不稳定性的技术挑战，使大规模生产稳定和纯净的配方成为可能（Terry和Williams，2016年）。

稳定的HOCl在各种测试系统和应用中都是有效且安全的化合物，可以针对这些需求提供及时的响应（Al Haq，Sugiyama和Isobe，2005； Thorn等人，2012）。在pH 3或以下时，HOCl与盐酸和氯（分别为HCl和Cl 2）一起存在于溶液中。在pH值为7.5或更高的溶液中，HOCl溶液含有更多的次氯酸盐（– OCl）。最终将氧化氯还原为氯离子（Cl –）会导致传统制备的HOCl溶液中抗菌活性随时间下降，被称为“高度不稳定”（USDA-AMS，2015年8月）。HOCl没有有毒物质处理要求，OSHA也不认为它是有害废物，这为HOCl的使用增加了另一个有利因素（OSHA危害通报标准）。HOCl的其他蛋白质变性活性，尤其是其ion病毒蛋白质的失活，也为医疗机构中疾病控制措施的设计和执行提供了新的机会（Hughson等人，2016）。known病毒的传染性尤其令人担忧，因为已知病毒具有潜在的普遍性，而且很难根除（Abbott，2015年）。

因此，HOCl可能会在必要时提供对患者护理的捐助，使其变得可行。随着我们看到耐药微生物的出现，从外来的黄病毒到常见的念珠菌酵母菌的高度侵袭性形式，HOC1的重要性正在增加（Sherry等人，2017; Clancy和Nguyen，2017）。现在，HOCl作为感染控制中未开发的资源，可能会有益于环境卫生，消毒，食品安全和卫生领域。

次氯酸的历史

次氯酸被认为是150年前的独特化学实体（科尔多瓦，1916年）。甚至在第一次世界大战之前广泛使用氯水作为创伤伤口的杀菌剂之前，其抗感染性能就得到了认可（Smith，Drennan，Rettie和Campbell，1915年），随后开发了其应用，用于环境卫生和坏疽的治疗用途，白喉和猩红热（Beattie，Lewis和Gee，1917年）。到1940年代，伦敦医院已使用酸化的次氯酸盐雾化溶液作为针对病原体空气传播的感染控制措施，并清楚了解HOCl对观察到的结果的贡献（Elford和van den Ende，1945年）。

数十年后，人们发现HOCl是在活化的人类嗜中性粒细胞和其他组织驻留吞噬细胞中自然形成的（Klebanoff，1975）。这是由于髓过氧化物酶（MPO）对过氧化物和细胞质Cl的活性所致–吞噬细胞活化触发的“氧化爆发”中的离子。生理产生的HOCl寿命短，因为高反应性化合物会通过氧化和卤化反应迅速转化。对吞噬体内细菌的抗菌作用迅速而有效，但与细胞内蛋白质，氨基酸和小分子的反应产物仍具有较长的半衰期，并参与了许多下游事件。例如，牛磺酸在中性粒细胞粒细胞中含量很高，很容易被HOCl氯化以产生稳定的牛磺酸氯胺，从而有助于介导愈合事件（Weiss，Klein和Slivka，1982和Liden，2013）。此外，et al。， 2004; Palmer等，2012）。

次氯酸在机构环境中的应用

在过去的二十年中，文献中出现了超过一百份报告，这些文献记录了HOCl在园艺，奶牛场，动物生产房屋，扩展护理机构和医院中的表现，这有力地证明了HOCl作为可靠，安全，高效的有吸引力的选择机构环境中的消毒水平（Al Haq等， 2012 ； Thorn等，2012）。HOCl已显示出作为针对重要指示微生物的抗性孢子形式的化学杀菌剂的有效功效（Loshon，Melly，Setlow和Setlow，2001）。这些和其他卫生使用要求已获得美国和欧盟的监管批准，包括美国农业部批准使用现场生产的HOCl作为各种农产品的最终食品安全漂洗剂（美国农业部食品安全检验局），2017）。

一些最近的，以医疗保健为重点的报告值得重点介绍。Fertelli等人（2013年）使用了通过现场电解盐水制造的HOCl进行喷洒，以消毒已接种艰难梭菌孢子的病房表面。他们报告说，从血压袖带和血氧仪到床旁的座厕和药物泵等设备的表面，艰难梭菌孢子的LRV均比对照高> 5 。在HOCl暴露后允许15-30分钟的干燥时间。Park等。，（2007）使用类似的方法测试HOCl对诺如病毒接种的表面（陶瓷，不锈钢）的功效，接触10分钟后报告> 3 LRV，使用雾状的HOCl液滴作为接触方法。在费拉拉大学（意大利）进行的研究进行了8周的研究后，医院现场水系统中军团菌的定殖因接触低水平（<1 ppm）的现场产生的HOCl而急剧下降，从而提出了将其用于清洁干预措施的建议及其机构的预防措施（Migliarina和Ferro，2014年）。

Hakim等人的报告显示，在10秒或更短的时间内，可以通过气溶胶应用HOCl灭活禽流感（H5N1）病毒。（2015年）允许考虑将其用于控制病毒。在研究期间，现场使用电解产生的HOCl气雾剂的一系列应用可提供出色的卫生控制，并且在研究期间对各种常规暴露的电子设备都没有可检测到的不利影响（Rainina等人， 2012）。HOCl实用性的这些和其他已发表的说明建立了对这些HOCl制剂的功效和可靠性的信心，以及它们在医疗保健操作中进行预防和控制干预的实际潜力。

次氯酸的稳定性

尽管有充分的证据表明HOCl可以用作卫生资源，但环境应用的商业化进展缓慢。仔细控制次氯酸盐溶液的pH调节会导致平衡向着主要的HOCl转移（Wang等，2007）。然而，事实证明，要在不受到分子氯（Cl 2），三氯化物，次氯酸盐或氯酸根/亚氯酸根离子污染的情况下，难以大规模生产稳定的产品。另外，以这种方式制备的溶液在没有仔细考虑材料和过程控制的情况下（如Wang等人所述）通常显示出不稳定性，从而破坏了HOCl的优势（Soo Voon等人，2002）。

通过氯化钠盐水的电解，HOCl的商业化生产成为可能（Agriculture Marketing Service，2015）。电解分别在阳极和阴极分离出HOCl和NaOH。收集阳极区域会导致溶液中的HOCl富集，但易于迅速分解为氯酸盐/亚氯酸盐和次氯酸盐混合物（Eryilmaz和Palabiyik，2013年，Lister ， 1952年）。对此类产品使用寿命的要求从数小时到数周不等，这对其使用造成了实际限制（Soo Voon等，2002，http：//chemstarcorp.com/steriloxfresh/；http：//www.aqualution.co。英国/）。因此，在机构环境中的广泛应用受到对现场生产设备以及相关电力，人员和过程需求的限制。

明智地使用包括缓冲剂，金属阳离子和高碘酸盐在内的添加剂可以促进HOCl电解制剂的稳定化（有关进一步的讨论，请参见美国专利7393522 2B），并且通过添加HCl进行受控的pH操作已成功创建了稳定的药物制剂（Wang，2007）。两种方法制得的产品均已获得FDA / EPA监管机构的批准，允许长达两年的保质期（对于FDA 510（k）设备许可，请参见：K113820（Novabay）； K042729（Oculus Innovation Sciences）； K123071，K093697（Puricore））。

Brio HOCL TM

尚不容易电解制备稳定的HOCl溶液，而无需依靠添加剂来延迟其降解（Wang等人，2007），这一点并不容易。但是，这已经在Briotech Inc.通过仔细控制过程条件来实现。Briotech HOCL TM是包含大约9000 ppm的氯的等渗溶液-和200ppm次氯酸。因此，次氯酸到的Cl的比例的最终转化-随着时间的推移不会严重影响总的氯-溶液的内容，并将其保持在等渗的浓度范围。

拉曼光谱法证明了BrioHOCL TM中HOCl纯度的证据，以及对通常预期的活性氯含量下降具有抵抗力的证据，即使在次优条件下也可以延长存储稳定性（Hughson等人2016）。拉曼光谱通常用于HOCl的分子表征（Nakagawara等，1998）。华盛顿大学分子工程实验室进行的评估对Brio HOCL TM进行了广泛评估。拉曼分光光度法证据表明Brio HOCL TM对于次氯酸具有独特而狭窄的指纹，并且在波谱中看不到其他任何氯物种（图1）。该扫描中的次要峰在垂直范围内不超过0.2，代表光谱仪正常操作的背景信号，而不是指示水性样品中存在任何其他化学实体的信号。这些HOCl溶液可长时间保持较高的氧化/还原电位（以毫伏为单位的ORP，请参见Steininger，1985）和可滴定的氧化氯（以mg / L为单位），即使在高温（52°C和52°C）下也不会引起pH的明显变化。 70°C； Robins等（2017年）。Briotech HOCl在室温下的外推半衰期延长了数年。在悬浮液暴露测试中经过15秒的接触时间后，已老化34个月的样品与芽孢杆菌芽孢相比，具有3.9 LRV效力（休格森等人，2016）

图1. 728 cm -1附近的单个突出峰表明，Briotech解决方案主要是HOCl。在我们的样品中未检测到其他氯物种（氯（Cl 2）和ClO -1）。痕迹下部的不规则性归因于背景信号，并且与水性样品的任何成分均不相关。

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