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Revista mexicana de fitopatología
On-line version ISSN 2007-8080Print version ISSN 0185-3309
Rev. mex. fitopatol vol.39 n.spe Texcoco 2021 Epub Nov 30, 2022
https://doi.org/10.18781/r.mex.fit.2021-4
COVID-19: El Virus, Enfermedad y Epidemiología
El cloro y su importancia en la inactivación de bacterias, ¿Puede inactivar virus?
1 Facultad de Ciencias Químicas, Facultad de Zootecnia y Ecología, Facultad de Ciencias Agrotecnológicas, Universidad Autónoma de Chihuahua, Escorza 900, Chihuahua, CP 31000, México;
2 Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A.C. Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas, No. 46, Hermosillo, Sonora, CP 83304, México.
El hipoclorito de sodio (NaClO) y su ingrediente activo, el ácido hipocloroso (HClO), son los desinfectantes a base de cloro más utilizados a nivel mundial. El HClO es un antimicrobiano de acción rápida que interactúa con muchas biomoléculas, como aminoácidos, lípidos, ácidos nucleicos y componentes de la membrana que contienen azufre, causando daño celular. En esta revisión se exponen ejemplos de la efectividad del cloro en procedimientos generales de desinfección, para inactivar bacterias, y bajo ciertas condiciones bacterias en biopelículas y virus.
Palabras clave: Bacterias; COVID-19; inactivación de patógenos; virus.
Sodium hypochlorite (NaClO) and its active ingredient, hypochlorous acid (HClO), are the most widely used chlorine-based disinfectants. HClO is a fast-acting antimicrobial that interacts with many biomolecules, including amino acids, lipids, nucleic acids, and sulfur-containing membrane components, causing cell damage. In this review, we present examples of the effectiveness of chlorine in general disinfection procedures to inactivate bacteria and, under some conditions, bacteria in biofilms and viruses.
Key words: Bacteria; COVID-19; pathogen inactivation; virus.
Antecedentes
En el contexto actual de la pandemia del COVID-19, enfermedad causada por el Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), las medidas sanitarias como el lavado de superficies y equipo para reducir riesgos de contaminación por patógenos son imprescindibles (Avila-Quezada et al., 2010; Nussbaumer-Streit et al., 2020; Avila-Quezada et al., 2008; Gil et al., 2015). Uno de los productos más utilizados por su costo accesible es el cloro, en los compuestos de hipoclorito de sodio e hipoclorito de calcio (OIRSA, 2020). El uso de hipoclorito de sodio (NaClO) como desinfectante ha aumentado durante la actual pandemia COVID-19 (Patel et al., 2020), ya que es un importante antiséptico de superficies ambientales en el sector sanitario, sin la inflamabilidad y rápida evaporación que caracteriza al etanol, además, es adecuado para verterse en superficies extensas (Hulkower et al., 2011). Algunos trabajos de investigación han demostrado que el cloro puede inhibir hongos a una concentración de 75 ppm (Zoffoli et al., 2005) y en bacterias la dosis letal reportada por Owoseni y Okoh (2017) fue de 1 ppm, pero ¿éste es realmente eficaz contra virus? El objetivo de esta revisión es conocer el modo de acción del cloro para ser usado como desinfectante.
Permanencia del SARS-CoV-2 en superficies
La velocidad a la que el SARS-CoV-2 se ha extendido por todo el mundo ha sido alarmante, al igual que el largo período de tiempo en el que el virus permanece latente fuera del hospedante (Riddell et al., 2020). Estudios realizados en condiciones de laboratorio han determinado la permanencia del virus en diferentes superficies (Cuadro 1). Hasta el momento no hay estudios del SARS-CoV-2 en muestras de ambientes agrícolas, como maquinaria y herramienta utilizada en campo y poscosecha. Esta información es útil para establecer procedimientos de sanitización y desinfección de superficies como una medida preventiva de contagio por SARS-CoV-2.
Cuadro 1 Permanencia del SARS-CoV-2 en diferentes superficies inertes.
| Superficie | Permanencia | Referencia |
|---|---|---|
| Ropa y madera | ≤ 1 d | Chin et al., 2020 |
| Plástico | 4 d | Chin et al., 2020; van Doremalen et al., 2020 |
| Mascarilla médica | ≤ 7 d | Chin et al., 2020 |
| Cobre | 4 h | van Doremalen et al., 2020 |
| Cartón | 24 h | van Doremalen et al., 2020 |
| Superficies no porosas (vidrio, acero inoxidable, billetes y papel) | > 28 d | Riddell et al., 2020 |
¿Cómo destruye el cloro a las bacterias?
El hipoclorito de sodio en su presentación comercial generalmente se encuentra entre 3 y 6%, lo que equivale a 30,000 a 60,000 ppm de cloro libre. El “cloro libre” es la cantidad de ácido hipocloroso e hipoclorito en el agua. El ácido hipocloroso (HClO) es eléctricamente neutro y los iones hipoclorito (ClO-) son eléctricamente negativos. Estos iones forman cloro libre que al estar en contacto con las bacterias las oxidan, a este proceso se le conoce como desinfección química (Lafaurie et al., 2015).
Cuando el cloro se diluye en agua se forma una solución acuosa en la que el HClO sin disociar, se activa logrando penetrar por difusión pasiva las paredes y membranas de las bacterias, ya que estas estructuras poseen carga negativa (da Cruz Nizer et al., 2020; Radovic-Moreno et al., 2012). Los iones ClO- también tienen carga negativa, por lo tanto, se repelen y difícilmente atraviesan la pared bacteriana (da Cruz Nizer et al., 2020), por lo que conforme aumenta el pH de la solución, el ion hipoclorito se vuelve el predominante y la actividad microbicida disminuye (Figura 1).
Se ha comprobado también que la actividad antimicrobiana del HClO es a causa de la pérdida respiratoria en las membranas bacterianas, debido a una reacción irreversible con las enzimas de membrana que contienen azufre y grupos hemo, así como de proteínas estructurales, causando la muerte celular (Sam y Lu, 2009; Ghernaout, 2017). El daño ocasionado a las proteínas indican un efecto negativo en la transducción y el transporte de energía, lo que conduce a hidrólisis del ATP (Barrette et al., 1987). La fragmentación de las proteínas también interrumpe la síntesis de ADN (Kiamco et al., 2019). La reacción de HClO con los grupos aminos de los nucleótidos produce cloraminas reactivas, las cuales rompen los enlaces de hidrógeno y disocian las dobles cadenas de ADN (Fukuzaki, 2006). El HClO reacciona con ácidos grasos insaturados produciendo clorohidrinas. Las clorohidrinas lipídicas provocan lisis celular y toxicidad (Dever et al., 2006; Spickett et al., 2000) (Figura 1).
Figura creada en BioRender.com
Figura 1 Esquema del mecanismo de acción del ácido hipocloroso (HClO) en células bacterianas. HClO penetra la célula bacteriana debido a su carga neutra (a), afectando los componentes de la membrana (b), como transportadores, proteínas y ATPasa; degrada lípidos y proteínas (c), e interrumpe la síntesis del ADN (d). También puede ocurrir oxidación bacteriana por contacto con el ion hipoclorito (ClO)- (e).
En el estudio de Chen et al. (2016), la eficacia del HClO a 180 ppm eliminó bacterias Gram negativas (Escherichia coli y Porphyromonas gingivalis) y Gram positivas (E. faecalis y Streptococcus sanguinis) en superficies de titanio contaminadas con biopelículas de estos microorganismos. Se observó mayor eficacia antibacteriana del HClO a medida que aumentó el tiempo de tratamiento. Owoseni y Okoh (2017) encontraron que las dosis de cloro de 0.75 a 1.0 ppm, aunque son muy bajas, mostraron buena capacidad desinfectante para reducir la tolerancia al HClO por especies de Enterococcus aislados de dos plantas de tratamiento de aguas residuales.
Sin embargo, cuando se trata de biopelículas la eliminación es difícil por la protección que los polisacáridos proporcionan a las bacterias (Torres-Armendariz et al., 2015). Williams y Braun-Howland (2003) encontraron que la dosis comúnmente recomendada de HClO (1 ppm) no es suficiente para inactivar bacterias en biopelículas, específicamente Legionella pneumophila, E. coli y proteobacterias β y δ.
Inactivación de virus en superficies
Respecto a la efectividad del cloro para inactivar virus, diversos estudios han obtenido resultados controversiales. Algunos autores mencionan que los coronavirus pueden inactivarse con una solución de NaClO a 1000 ppm debido a la interacción de ésta con la envoltura lipídica externa del virus (Campagna et al., 2016; Kampf et al., 2020). Por otra parte, los estudios de Lin et al., 2020 concluyen que el NaClO a una concentración de 100 ppm puede desinfectar eficazmente una superficie con el virus VIH-1 en 30 s. Sin embargo, el NaClO es muy sensible a la presencia de materia orgánica (p. ej., plasma y sangre) en superficies lisas inertes por lo que se requieren concentraciones significativamente más altas para que conserven la eficacia desinfectante. Hulkower et al. (2011) utilizaron el virus de la hepatitis de ratón (MHV) y el virus de la gastroenteritis transmisible (TGEV) como modelos de coronavirus, determinando que con 1 min de contacto con hipoclorito 1:100 (~600 ppm), hubo una reducción viral de 0.62 y 0.35 log10, respectivamente. Sin embargo, se ha sugerido previamente un factor de reducción viral log10 >3 como punto de referencia para la actividad viricida eficaz contra coronavirus y otros virus en superficies (Sattar, 2004).
Inactivación de virus en tejido vegetal y otras muestras
Cuando el virus se encuentra dentro de un tejido o muestra no resulta fácil eliminarlo con cloro, por lo tanto, se requieren otras técnicas adicionales para inactivarlo. Molina-Chavarria et al. (2020) reportan que la dosis de 200 ppm NaClO no fue eficiente para reducir al norovirus humano (Human norovirus-HuNoV) en una muestra de heces. Kingsley et al. (2014) trataron un filtrado de heces que contenían 10% de HuNoV con cloro libre a 189 ppm, redujo a 4 Log10 la carga viral, mientras que una concentración de 350 ppm de ClO2 disuelto en agua durante 1 min, no inactivó el HuNoV; sin embargo, a 60 min redujo el virus en 2.8 Log10, concluyendo que el dióxido de cloro tiene actividad limitada contra este virus. Por su parte, Hirneisen y Kniel (2013) mencionan que el tratamiento con cloro es uno de los menos efectivos para inactivar virus como el norovirus murino (MNV), virus de la hepatitis A (HAV) y adenovirus humano tipo 41 (Ad41) en tejido de cebolla. Los estudios de Duizer et al. (2004) inactivaron a dos tipos de calicivirus y un norovirus con una dosis mayor de 300 ppm de NaClO. Las dosis altas de cloro que resultaron efectivas contra algunos virus confirman que los niveles utilizados durante la desinfección de frutas son insuficientes para evitar la transmisión de virus. Con base en estos antecedentes se deduce que el cloro debe estar en contacto directo con el virus, y no solo en contacto con la muestra, la cual contiene gran cantidad de materia orgánica.
Perspectivas en la inactivación del SARS-CoV-2
Para reducir la permanencia del SARS-CoV-2 en superficies de manijas de puertas y ventanas, cocina, superficies de inodoros y grifos, pantallas táctiles y superficies de trabajo, diversas organizaciones de salud recomiendan el uso del NaClO a una concentración de 0.05% a 0.1% (500 a 1000 ppm) (WHO, 2020a). Las altas concentraciones de NaClO recomendadas pueden lograr un efecto sobre SARS-CoV-2, ya que al ser un virus con cubierta lipoproteica, como el de la influenza y otros coronavirus, son mucho más vulnerables a desinfectantes químicos que otros virus sin esa propiedad del tipo de los norovirus. Esto fue inferido por los trabajos de Maris (1989) y Lai et al. (2020), quienes requirieron soluciones desinfectantes de 20 a 500 veces más densas para eliminar virus sin cubierta lipoproteica (parvovirus) que las requeridas para matar coronavirus (WHO, 2020b). Es necesario considerar que las soluciones de hipoclorito deben prepararse con agua libre de materia orgánica, debido a que, después del lavado de frutas y vegetales, quedan residuos de suelo y material vegetal, reduciendo la efectividad del NaClO en el agua (Weng et al., 2016). También el bajo rendimiento del hipoclorito puede deberse al consumo de éste por las proteínas y otros compuestos orgánicos (p. ej., aminoácidos) presentes, por lo que limitan su disponibilidad para desinfección (Hulkower et al., 2011). Adicionalmente, el cloro al entrar en contacto con la materia orgánica en el agua, forma halometanos, potenciales compuestos carcinógenos (Kingsley et al., 2014). Por la importancia que los coronavirus tienen en diversos ámbitos, son necesarios más estudios del efecto del hipoclorito contra el SARS-CoV-2, al evaluar tanto la concentración como el tiempo de contacto, con el fin de determinar si estos factores pueden mejorar la actividad viricida del hipoclorito en superficies después del tratamiento.
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Recibido: 02 de Febrero de 2021; Aprobado: 30 de Marzo de 2021
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