Inaktywacja SARS-CoV-2 poprzez dezynfekcję powietrza gazowym ditlenkiem chloru w obecności ludzi

INAKTYWACJA SARSCoV2 POPRZEZ DEZYNFEKCJĘ POWIETRZA

GAZOWYM DITLENKIEM CHLORU W OBECNOŚCI LUDZI

INACTIVATION OF SARSCoV2 BY DISINFECTING THE AIR WITH GASEOUS CHLORINE DIOXIDE

IN THE PRESENCE OF PEOPLE

ORCID*: 0000-0002-0435-7686 | 0000-0003-1421-4563 | 0000-0001-9918-4134 | 0000-0002-4426-4695

1 MEXEO Instytut Technologiczny w Kędzierzynie-Koźlu

2 Zakład Medycyny Społecznej i Zdrowia Publicznego Wydziału Lekarskiego Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego w Warszawie

} WIESŁAW HRECZUCH

MEXEO Instytut Technologiczny, ul. Energetyków 9, 47-225 Kędzierzyn-Koźle, Tel.: 77 487 38 10, Fax: 77 487 38 11, e-mail: wieslaw.hreczuch@mexeo.pl Wpłynęło: 17.09.2020

Zaakceptowano: 01.10.2020 DOI: dx.doi.org/10.15374/FZ2020029 *według kolejności na liście Autorów

STRESZCZENIE: W artykule zaprezentowano aktualne doniesienia literaturowe dotyczące ba-dań nad transmisją zakażeń wirusami drogą powietrzną oraz ich inaktywacją z  wykorzysta-niem ditlenku chloru w postaci gazowej. Wyniki omówionych badań wskazują, iż dezynfek-cja powietrza gazowym ditlenkiem chloru, w  stężeniach nieprzekraczających dopuszczal-nych norm stężeń ClO₂, tj. 0,3 ppmv dla ekspozycji 8-godzinnej w miejscu pracy oraz 0,9 ppmv w warunkach narażenia przez okres 15 minut, skutecznie niszczy wirusy przenoszone drogą powietrzną, w tym również SARS-CoV-2. W opracowaniu zwrócono uwagę na fizyczne aspekty transmisji wirusa drogą powietrzną poprzez tworzenie i opóźnioną sedymentację bioaerozolu jąder kropelkowych, jak również mechanizm destrukcji białek otoczki wirusowej. Przedstawio-no dane dotyczące skutecznej dezynfekcji powierzchni za pomocą gazowego ditlenku chloru. SŁOWA KLUCZOWE: dezynfekcja powietrza, gazowy ditlenek chloru, koronawirus SARS-CoV-2, transmisja wirusa drogą powietrzną

ABSTRACT: The article refers current literature reports on the research on the airborne trans-mission of virus infections and its inactivation with the use of gaseous chlorine dioxide. The results of the discussed studies indicate that air disinfection with gaseous chlorine dioxide at concentrations not exceeding the officially permissible standards for ClO₂ concentrations, i.e. 0.3 ppmv for an 8-hour exposure at the workplace and 0.9 ppmv for exposure to period of 15 minutes, effectively destroys viruses transmitted by air, including SARS-CoV-2 virus. The stu-dy focuses on the physical aspects of airborne transmission of the virus through the forma-tion and delayed sedimentaforma-tion of bioaerosols of droplet nuclei, as well as the destrucforma-tion me-chanism of viral envelope proteins. Data on the effective disinfection of surfaces with gaseous chlorine dioxide has been presented.

KEY WORDS: air disinfection, coronavirus SARS-CoV-2, gaseous chlorine dioxide, virus airborne transmission

WSTĘP

Zagadnienie ochrony zdrowia przed zakażeniem wirusem SARS-CoV-2 stanowi najaktualniejszy problem w dziedzinie nauki, techniki i praktyki życia codziennego. Powyższy kon-tekst wpływa wymiernie na gospodarkę i  zachowania spo-łeczne. Dotychczasowe wytyczne i rekomendacje oficjalnych

instytucji międzynarodowych oraz krajowych, odpowiedzial-nych za sprawowanie kontroli i nadzoru nad sytuacją epide-miologiczną, nie uwzględniają w sposób dostateczny przeciw-działań przenoszeniu zakażeń COVID-19 drogą powietrzną. Zalecane mycie/dezynfekcja rąk stanowi część działań prewen-cyjnych związanych z ograniczeniem mechanicznego przeno-szenia zakażeń z powierzchni. Powszechnie rekomendowane

i  stosowane zalecenia dezynfekcji powierzchni preparata-mi alkoholowypreparata-mi, jakkolwiek skuteczne, dotyczą ograniczo-nych obszarów dotykowych. Duże powierzchnie lub otocze-nie zewnętrzne dezynfekowane są najczęściej roztworami che-micznych preparatów dezynfekcyjnych, opartych głównie na: czwartorzędowych związkach amoniowych, związkach chlo-ru, związkach nadtlenowych i aminach. Stosowane są również bezdotykowe automatyczne systemy dezynfekcji powierzch-ni. Brak jest jednak wytycznych i rekomendacji dotyczących metod dezynfekcji powietrza w obecności ludzi. W tym celu można stosować urządzenia filtrujące lub przepływowe lampy UVC. Proces zakażania SARS-CoV-2 jest szybszy niż oczysz-czenie powietrza przez filtry lub inaktywację promieniami UVC, dlatego stosowanie takich urządzeń nie jest w pełni sku-teczne. Zastosowanie w tzw. dezynfekcji ciągłej związków che-micznych w obecności ludzi jest ograniczone ze względu na ich toksyczne działanie na układ oddechowy.

Jedyną znaną substancją spełniającą wymagania bezpieczeń-stwa i skuteczności wobec SARS-CoV-2 oraz gotowości techno-logicznej na poziomie TRL 9 (technologia gotowa do wdroże-nia) jest gazowy ditlenek chloru (ClO₂) (Ryc. 1). Przedstawio-ne opracowanie podsumowuje dostępną wiedzę na temat moż-liwości dezynfekcji powietrza i powierzchni gazowym ClO₂.

DOGA POWIETRZNA PRZENOSZENIA

ZAKAŻEŃ COVID19

Transmisja wirusa drogą powietrzną powodowana jest przez bioaerozole powstałe w wyniku wydalania do atmosfery kropel śliny i/lub wydzielin z układu oddechowego nosiciela.

W  trakcie odruchu kaszlu wydychany strumień powie-trza, o stosunkowo wysokiej energii kinetycznej, wykonuje pracę przeciw siłom kohezji i napięciu powierzchniowemu wydzielin fizjologicznych. Prowadzi to do wytworzenia no-wej powierzchni cieczy w postaci mgły, składającej się z kro-pel o średnicy 5–10 μm [38]. W 0,1 mL może zatem wystę-pować około 200 milinów kropel.

Czas pozostawania cząstek bioaerozolu w powietrzu za-leży od zjawisk fizycznych zachodzących w  otaczającej at-mosferze, tj. grawitacyjnej sedymentacji powiązanej z odpa-rowaniem wody z powierzchni kropel.

Maksymalna szybkość opadania kropli bioaerozolu, a zarazem jej minimalny czas przebywania w atmosferze, w przestrzeni zawartej pomiędzy punktem wygenerowania a poziomem ziemi (około 2 m), stanowi efekt równowagi dynamicznej pomiędzy siłą grawitacji a  sumą siły wypo-ru i  sił opowypo-ru hydraulicznego, wynikającego z  wypo-ruchu sfe-rycznej cząstki aerozolu w ośrodku lepkim, jakim jest po-wietrze.

Dla przepływu laminarnego, definiowanego nierówno-ścią (równanie 1.), szybkość graniczną opadania cząsteczki aerozolu opisuje prawo Stokesa (równanie 2.):

Ryc. 1. Ochrona przed wirusem SARS-CoV-2 poprzez dezynfekcję powietrza gazowym ClO₂. gdzie:

Re – liczba Reynoldsa;

w – prędkość opadania cząstki arozolu (m/s); d – średnica cząstki (kropli) aerozolu (m); Ȭ_p – gęstość powietrza (kg/m3_);

Ʉ_p – współczynnik lepkości dynamicznej powierza (Pa/s); w_g – prędkość graniczna opadania cząstki aerozolu (m/s); r – promień cząstki aerozolu (m);

g – przyspieszenie ziemskie (9,81 m/s2_);

Ρ_a – gęstość kropli/cząsteczki aerozolu (kg/m3_).

Przykładowa, obliczona z  równania 2., prędkość gra-niczna opadania cząsteczki/kropli bioaerozolu o  średni-cy 10 μm wynosi około 2 cm/minutę, co daje minimal-ny czas sedymentacji kropli około 10 minut. W  przypad-ku wystąpienia prądów konwekcyjnych czas ten może być

Re=

wdΡ

η

< 0,25

w

=

η

r

_gΡa

9

2

s

m

dłuższy. Ograniczeniem w stosowaniu niniejszego równania jest średnica opadającej cząstki, która powinna być istotnie większa od średniej drogi swobodnej cząsteczek powietrza. Zakres obowiązywania powyższego ograniczenia definiuje warunek (równanie 3.):

Praca Wellsa została wielokrotnie weryfikowana dla róż-nych wilgotności. W pracy Xie i wsp. potwierdzono, iż więk-szość kropel bioaerozolu całkowicie odparowuje w  typo-wych warunkach wilgotności, pozostając w powietrzu w po-staci wolno sedymentujących, unoszących się drobin jąder kropelkowych [39].

Jak wykazano w  pracy Verejano i  Marr jądra kropelkowe, składające się głównie ze składników organicznych i mineral-nych, stanowią nośnik dla indywidualnych wirionów, których aktywność przedłuża fakt niecałkowitego odparowania wody [13, 36]. Pozostałości po odparowaniu kropel bioaerozolu (ją-dra kropelkowe) posiadają wymiary od submikrometrów do około 10 μm i mogą pozostawać zawieszone w powietrzu przez wiele godzin. Każde jądro kropelkowe może zawierać wiele wi-rionów, a biorąc pod uwagę około godzinny okres półtrwania aktywności wirusa SARS-CoV-2 oraz fakt, że zakażenia typu SARS mogą być potencjalnie powodowane przez pojedynczy wirion, jądra kropelkowe unoszące się w powietrzu odgrywa-ją szczególnie ważną (o ile nie decyduodgrywa-jącą) rolę w przenosze-niu zakażeń COVID-19 [2, 17, 26, 34]. Transport jąder kropel-kowych na większe odległości, a tym samym transmisja wiru-sa, jest podtrzymywana przez prądy powietrzne występujące w otoczeniu oraz w środowiskach wewnątrz domów, biur, cen-trów handlowych, samolotów i pojazdów transportu publiczne-go. Udział wentylacji w przenoszeniu infekcji drogą powietrzną opisano w pracach przeglądowych [10, 31]. Wykazano jej sil-ny związek z zakażeniami, m.in.: odrą, gruźlicą, ospą wietrzną, ospą, grypą czy wreszcie SARS. W przypadku przestrzeni we-wnętrznych obiektów użyteczności publicznej dodatkowymi czynnikami podnoszącymi ryzyko transmisji wirusa poprzez systemy wentylacji mogą być czynniki antropogeniczne, zwią-zane z transportem ciepła emitowanym przez człowieka [3, 11].

Według fińskiego portalu YLE koronawirus może utrzy-mywać się w powietrzu przez kilka minut [4]. Zgodnie z usta-leniami czterech fińskich ośrodków badawczych: Uniwersyte-tu Aalto, Fińskiego InstyUniwersyte-tuUniwersyte-tu Meteorologicznego, VTT (Cen-trum Badań Technicznych) oraz Uniwersytetu Helsińskiego,

Czas całkowitego wyparowania

Swobodnie spadająca kropla wody

φ=0; t_pow= 18°C Czas (w sekundach) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Średnica kropli (w μm)

Ryc. 2. Wykres parowanie-opadanie Wellsa (reprodukcja i modyfikacja według pierwo-wzoru opublikowanego przez Wellsa i wsp.). Opracowano według [37].

gdzie:

Kn – bezwymiarowa liczba kryterialna Knudsena; λ – średnia droga swobodna cząsteczek powietrza.

Poza zakresem stosowalności równania Stokesa, czyli w przypadku mniejszych cząstek, decydującą rolę odgrywają ruchy Browna oraz procesy dyfuzyjne [6]. Kluczowym zjawi-skiem, w sposób decydujący przedłużającym czas przebywa-nia cząstek bioaerozolu w powietrzu, jest parowanie.

Znaczący wpływ na stan wiedzy dotyczącej czasu przeby-wania cząstek wydychanych bioaerozoli, stanowiących no-śnik wirusów, wywarły wyniki badań Wellsa [37]. Przyjąw-szy założenia wprost proporcjonalnej zależności prędkości opadania kropel bioaerozolu od powierzchni kropli (równa-nie 2.) oraz stałej szybkości parowania, definiowanej zmia-ną powierzchni kropli w  czasie, co wynika ze znanej „re-guły d2_{”, autor uzyskał prosty związek pomiędzy dystansem}

pokonywanym przez kroplę bioaerozolu – do chwili jej cał-kowitego odparowania – i  kwadratem powierzchni kropli [28]. Efektem powyższych rozważań było skonstruowanie powszechnie znanego wykresu opadania-parowania kropel bioaerozolu, przedstawionego na Ryc. 2.

Przebieg krzywych przedstawionych na Ryc. 2 wskazuje, iż w modelowych warunkach zerowej wilgotności względnej (φ=0), w  powietrzu o  temperaturze t_pow=18°C, krople bio-aerozolu o średnicach poniżej 170 μm opadające z wysoko-ści około 2 m od poziomu ziemi odparowują, pozostawiając suche reziduum i tworząc jednocześnie tzw. jądra kropelko-we (droplet nuclei), opadające bardzo wolno i/lub unoszone w powietrzu prądami konwekcyjnymi.

Kn=

λ

wiriony koronawirusa nie opadają szybko na ziemię. Kaszel, kichanie, a nawet mówienie za sprawą strumienia powietrza rozprzestrzenia mikroskopijne cząsteczki bioaerozolu. Ba-dacze z tych czterech ośrodków doszli do wniosku, że wydy-chane przez zakażonego cząsteczki rozchodzą się w najbliż-szym otoczeniu. Najnowsze badania wykazują, że koronawi-rus może pozostawać w powietrzu przez 3 godziny [35].

SKUTECZNOŚĆ WIRUSOBÓJCZA NISKICH

STĘŻEŃ ClO

W KONTEKŚCIE SARSCoV2

Najnowsze doniesienia zawarte w literaturze naukowej prowadzą do następujących przesłanek dotyczących sku-teczności wirusobójczej niskich stężeń ClO₂ w kontekście SARS-CoV-2:

• dzięki wolnorodnikowej strukturze cząsteczki ditlen-ku chloru związek ten wykazuje wysoką aktywność utleniającą względem elementów struktury białkowej otoczki wirusa SARS-CoV-2, a co za tym idzie – zdol-ność do jej degradacji [24, 25];

• we względnej skali odporności mikroorganizmów na procesy dezynfekcyjne bądź sterylizacyjne prio-ny i spory bakteryjne posiadają największą wrodzo-ną odporność. Wirusy otoczkowe typu SARS-CoV-2 sytuują się na najniższym stopniu oporności (Ryc. 3) [12]. Stężenie skuteczne badanych substancji

potwierdzone dla mikroorganizmów bardziej opor-nych uznaje się za wystarczające dla zwalczania po-zostałych mikroorganizmów, mniej opornych na de-zynfekcję chemiczną;

• ClO₂ jest znaną substancją biobójczą, odnośnie której po-twierdzono skuteczność dezynfekcji powietrza przeciwko wirusowi grypy typu A w stężeniach niższych od stężeń określonych jako najwyższy dopuszczalny poziom w obec-ności ludzi (NDS), to jest poniżej 0,3 ppmv [21, 27, 33]; • przebadane wirusy grypy typu A są bardziej oporne na

dezynfekcję chemiczną od koronawirusów typu SARS- -CoV [1].

MECHANIZM DZIAŁANIA ClO

NA SARSCoV2

Jedno z  najbardziej wszechstronnych opracowań przeglą-dowych poświęconych tematyce oddziaływania niskich stężeń ClO₂ w kontekście SARS-CoV-2 stanowi artykuł Kály-Kullai i wsp. [9]. Według autorów już w latach 80. XX wieku bada-no reaktywbada-ność 21 amibada-nokwasów wobec ClO₂. Wykazano, iż badane reakcje zachodzą spontanicznie z  sześcioma amino-kwasami, przy czym reaktywność względem cysteiny, tyrozy-ny i tryptofanu jest nadzwyczaj wysoka [30]. Również w Labo-ratorium Margerum w latach 2005–2008 badano reaktywność cysteiny, tyrozyny i tryptofanu wobec ClO₂. Największą reak-tywność wykazano wówczas wobec cysteiny [8, 16, 29].

Dynamiczna reakcja ClO₂ z cysteiną, tyrozyną i trypto-fanem powoduje ich biochemiczną inaktywację, a  tym sa-mym degradację białek budulcowych i funkcjonalnych mi-kroorganizmów [8, 18, 25]. W przypadku cysteiny mecha-nizm destrukcji polega na utlenieniu grup hydrosulfido-wych (-SH) do mostków disulfidohydrosulfido-wych (-S-S-), i w konse-kwencji blokowaniu jej funkcji biochemicznych [7].

Obecnie wiadomo, że białko kapsydowe koronawirusa SARS-CoV-2 zawiera 54 reszty tyrozyny, 12 reszt tryptofanu i 40 reszt cysteiny [32]. Zakładając, że w roztworze wodnym wymienione reszty aminokwasowe kapsydu są zdolne do re-akcji z  ClO₂, można wnioskować o  możliwości przebiegu szybkiej inaktywacji wirusów – nawet w rozcieńczonym roz-tworze, np. o stężeniu 0,1 ppmv ClO₂. Mechanizm inaktywa-cji wiriona pod wpływem ClO₂ polegałby zatem na degradacji otoczki kapsydowej, bez konieczności dyfuzji do wnętrza wi-rionu i interakcji z jego materiałem genetycznym.

W  warunkach zamgławiania roztworem wodnym ClO₂

lub gazowania przestrzeni w  stanie wilgotności względnej powyżej 70% następuje zwilżanie powierzchni jąder kro-pelkowych zawierających wiriony. Szybka dezynfekcja po-mieszczeń, z  zastosowaniem wysokich stężeń ClO₂, może być przeprowadzona tylko bez obecności ludzi, np.: na od-działach intensywnej terapii, w budynkach przeznaczonych do kwarantanny lub w pojazdach transportu publicznego.

W obecności ludzi natomiast możliwość stosowania ClO₂ jest ograniczona do poziomu stężeń NDS/NDSCh. W tym zakresie ustawowe warunki bezpieczeństwa pracy determi-nują dopuszczalne stężenie gazowego ClO₂ w  powietrzu. W miejscu pracy, dla ekspozycji 8-godzinnej, dopuszczalne stężenie to 0,3 ppmv, natomiast w warunkach krótkotrwałe-go narażenia, przez okres do 15 minut, stężenie dopuszczal-ne wynosi 0,9 ppmv ClO₂ [27, 33].

Przeprowadzone badania wykazały, że ClO₂ skutecznie dezaktywuje wirusy nawet poniżej limitu 0,1 ppmv. Zasto-sowanie aerozolu z gazowym ClO₂ o stężeniu 0,03 ppmv za-pobiega zakażeniom wirusem grypy typu A wśród populacji myszy [21–23]. Warto również dodać, że jest to dopuszczal-ny poziom narażenia ludzi na działanie ClO₂ w miejscu pracy. Cysteina, tyrozyna i tryptofan stanowią również budulec tkanki ludzkiej. Rodzi się zatem pytanie o możliwą szkodli-wość ClO₂ w stosunku do organizmu ludzkiego, przy stęże-niach bójczych względem wirusa SARS-CoV-2.

Po pierwsze, wirusy i bakterie osiągają dużo mniejsze roz-miary niż komórki tkanek ludzkich i zwierzęcych. Szacuje się, że wirus wielkości 200 nm jest kilkaset razy mniejszy od naj-mniejszej komórki ludzkiej, osiągającej wielkość 60 000 nm. W oparciu o przyjęcie dyfuzyjnego modelu reakcji stwierdzo-no, że czas potrzebny do zabicia żywego organizmu jest pro-porcjonalny do kwadratu jego charakterystycznej wielkości – np. średnicy [19]. Dla przykładu: stosując roztwór ClO₂ o stężeniu 0,25 mg/L, bakteria o średnicy 1 μm zostaje in-aktywowana w  ciągu 3,6 s. Czas ten jest wystarczający dla

degradacji struktur białek, zbudowanych z  cysteiny, tyro-zyny i/lub tryptofanu [19]. W oparciu o przytoczoną wcze-śniej regułę można przyjąć, iż czas potrzebny do zniszcze-nia znacznie większej komórki ludzkiej o  wymiarze linio-wym około 60 μm będzie proporcjonalny do kwadratu ilo-razu wymiarów porównywanych komórek, co odpowiada czasowi około 4 godzin, zaś czas inaktywacji pojedynczego wiriona osiągnie około 0,2 s.

Po drugie, komórki człowieka i zwierząt zawierają gluta-tion, który – obok witamin C i E – pełni rolę przeciwutlenia-cza, neutralizując działanie wolnych rodników i utleniaczy. Glutation jest tripeptydem zbudowanym z kwasu glutami-nowego, glicyny i cysteiny. Pod wpływem ClO₂ reszta cyste-inowa glutationu utlenia się w porównywalnym tempie jak wolna cysteina, za sprawą obecności reaktywnej grupy tio-lowej. Proces ten neutralizuje cząsteczki ClO₂ i zapewnia ba-rierę ochronną komórki ludzkiej [8].

Ponadto komórka ludzka posiada potencjał odtwarzania zarówno zużywanego glutationu, jak i jego rezerw. W orga-nizmach wielokomórkowych zachodzi również nieprzerwa-ny międzykomórkowy transport przeciwutleniaczy, co sta-nowi dodatkowe zabezpieczenie [5]. Wirusowe RNA nie ge-neruje przeciwutleniaczy i  pozbawione jest wymienionej bariery ochronnej neutralizującej ClO₂.

Najbardziej wrażliwym organem na działanie inhalacyjne toksycznych gazów w organizmie człowieka są płuca, w szcze-gólności pęcherzyki płucne, w których odbywa się wymiana gazowa. Wykazano, iż w tkance płuc znajduje się 2,5× więcej kwasu askorbinowego i 100× więcej glutationu niż w osoczu, co stanowi silną barierę ochronną organizmu [8].

Wobec przytoczonych wyżej uwarunkowań kinetycznych oraz występowania naturalnych, biochemicznych mechani-zmów obronnych można przyjąć, iż wpływ ditlenku chlo-ru na organizm ludzki w stężeniach dopuszczalnych wspo-mnianymi wcześniej regulacjami prawnymi jest minimalny. Jednocześnie, na podstawie opisanych badań naukowych, można stwierdzić, że są to stężenia skuteczne w zwalczaniu wirusa otoczkowego SARS-CoV-2.

DOWODY SKUTECZNOŚCI WIRUSOBÓJCZEJ

NISKICH STĘŻEŃ ClO

SKUTECZNOŚĆ BIOBÓJCZA W DEZYNFEKCJI

POWIETRZA BADANIA MODELOWE

IN VITRO

W  badaniach naukowych udokumentowano skutecz-ność dezynfekcji powietrza na poziomie stężeń 0,01–0,1 ppmv ClO₂ względem bakteriofagów. Uzyskano skutecz-ność w 99,99% dla 0,01 ppmv w czasie 120 minut, dla 0,02 ppmv w czasie 60 minut oraz dla stężenia 0,1 ppmv w cza-sie 30 minut [20].

SKUTECZNOŚĆ BIOBÓJCZA W DEZYNFEKCJI

POWIETRZA BADANIA NA GRYZONIACH

IN VIVO

W badaniach skuteczności wirusobójczej prowadzonych na myszach uzyskano wynik zerowej śmiertelności popula-cji infekowanej wirusem grypy typu A. Stężenie ClO₂ w po-wietrzu wynosiło wówczas 0,03 ppmv. Dla porównania, wśród populacji myszy, względem której nie zastosowano dezynfekcji, umieralność wyniosła 70% [19].

SKUTECZNOŚĆ BIOBÓJCZA W DEZYNFEKCJI

POWIETRZA BADANIA NA LUDZIACH W SZKOŁACH

I KOSZARACH

Szczególnie cenne wnioski wydają się płynąć z  obser-wacji efektów zastosowania niewielkich stężeń gazowego ClO₂ w naturalnych środowiskach ludzkich. W pracy Oga-ty i  ShibaOga-ty przedstawiono wyniki badań eksperymental-nych i  statystyczeksperymental-nych wpływu systematycznej dezynfekcji gazowym ditlenkiem chloru pomieszczeń klas szkolnych na absencję chorobową uczniów [21]. Badania prowadzo-no pośród populacji młodzieży szkoły podstawowej, szcze-gólnie narażonej na infekcje wirusowe. Wyniki badań wy-kazały około 3-krotny spadek absencji chorobowej wśród populacji uczniów pozostających w  pomieszczeniach de-zynfekowanych gazowym ditlenkiem chloru. Uzyskany wynik poparto starannie przeprowadzonymi statystycz-nymi testami istotności. Podobne wyniki uzyskano w ba-daniach przeprowadzonych w grupie żołnierzy jednostek wojskowych [14].

SKUTECZNOŚĆ BIOBÓJCZA W DEZYNFEKCJI

POWIERZCHNI

Skuteczność wirusobójczą gazowego ClO₂ przeciwko zbliżonemu do SARS-CoV-2 otoczkowemu wirusowi gry-py typu A  potwierdzono również na powierzchni. W  cza-sie oddziaływania 3 godzin, temperaturze 21°C, wilgotno-ści względnej 54% oraz stężeniu 0,05 ppmv, osiągnięto po-ziom redukcji wirusa grypy typu A  na popo-ziomie powyżej 5 log₁₀ [15]. Podobną skuteczność uzyskano również w tych samych warunkach na powierzchni obciążonej zanieczysz-czeniami organicznymi. Zastosowane skuteczne stężenie ClO₂ mieści się poniżej najwyższego dopuszczalnego stęże-nia bezpiecznego dla ludzi.

Według europejskich rekomendacji, sformułowanych na podstawie listy Chińskiego Stowarzyszenia nego oraz opinii Międzynarodowej Federacji Farmaceutycz-nej, ditlenek chloru znajduje się na liście substancji wiruso-bójczych skutecznych w walce z COVID-19 na powierzch-niach i w aerozolu/powietrzu.

PODSUMOWANIE

Przesłanki płynące z  przeprowadzonego przeglądu lite-ratury prowadzą do wniosku, iż droga powietrzna stanowi bardzo istotny, o  ile nie decydujący, czynnik rozprzestrze-niania się zakażeń COVID-19.

Wyniki badań naukowych prowadzonych nad właściwo-ściami biobójczymi ditlenku chloru wskazują, iż jego zasto-sowanie przy stężeniach niższych od stężeń szkodliwych dla organizmu ludzkiego stanowi skuteczną metodę zwalcza-nia wirusów w powietrzu i na powierzchzwalcza-niach. W omawia-nym kontekście powszechne zastosowanie dezynfekcji po-wietrza, przy pomocy urządzeń emitujących gazowy ClO₂, w kontrolowanych warunkach oraz zgodnie z przypisanymi normami, jest wysoce pożądane i przyczyni się do wymier-nej ochrony ludzi wobec przenoszenia zakażeń COVID-19 drogą powietrzną.

KONFLIKT INTERESÓW: nie zgłoszono.

Deklaracja przejrzystości: niniejsza pracy stanowi rezultat projektu badawczego, pt. Technologia wytwarzania oraz stosowania preparatów dezynfekcyjnych na bazie ditlenku chloru, do zwalczania ognisk epidemicznych drobnoustrojów chorobo-twórczych o wysokiej oporności na dezynfekcję chemiczną, nr POIR.01.01.01-00- -1104/17-00, realizowanego w latach 2018–2023.

PIŚMIENNICTWO

1. Ansaldi F, Banfi F, Morelli P et al. CoV influenza A and syncitial respiratory vi-rus resistance against common disinfectants and ultraviolet irradiation. J Prev Med Hig 2004;45(1):5–8.

2. Asadi S, Bouvier N, Wexler AS, Ristenpart WD. The coronavirus pandemic and aerosols: does COVID-19 transmit via expiratory particles? Aerosol Sci Technol 2020;54(6):635–638.

3. Craven B A, Settles G. A computational and experimental investigation of the human thermal plume. J Fluids Eng 2006;128(6):1251–1258.

4. Finnish study shows coronavirus aerosols remain airborne for minutes. Yle (online) 2020; https://yle.fi/uutiset/osasto/news/finnish_study_shows_coro-navirus_aerosols_remain_airborne_for_minutes/11294808

5. Forman HJ, Zhang H, Rinna A. Glutathione: overview of its protective roles, measurement, and biosynthesis. Mol Aspects Med 2009;30(1–2):1–12. 6. Fuchs NA. The Mechanics of Aerosol. Macmillan, New York, 1964.

7. Huang JL, Wang L, Ren NQ, Ma F. Disinfection effect of chlorine dioxide on bac-teria in water. Water Res 1997;31(3):607–613.

8. Ison A, Odeh IN, Margerum DW. Kinetics and mechanisms of chlorine dio-xide and chlorite oxidations of cysteine and glutathione. Inorg Chem 2006;45(21):8768–8775.

9. Kály-Kullai K, Wittmann M, Noszticzius Z, Rosivall L. Can chlorine dioxide pre-vent the spreading of coronavirus or other viral infections? Medical hypothe-ses. Physiol Int 2020;107(1):1–11.

10. Li Y, Leung GM, Tang JW et al. Role of ventilation in airborne transmission of in-fectious agents in the built environment – a multidisciplinary systematic re-view. Indoor Air 2007;17(1):2–18.

11. Licina D, Pantelic J, Melikov A, Sekhar C. Experimental investigation of the hu-man convective boundary layer in a  quiescent indoor environment. Build Environ 2014;75:79–91.

12. McDonnell G, Burke P. Disinfection: is it time to reconsider Spaulding. J Hosp Infect 2011;78(3):163–170.

13. Mezhericher M, Levy A, Borde I. Theoretical models of single droplet drying ki-netics: a review. Dry Technol 2010;28(2):278–93.

14. Mimura S, Fujioka T, Mitsumaru A. Preventive effect against influenza-like il-lness by low-concentration chlorine dioxide gas. Japanese J Environ Infect 2010;25:277–280.

dioxide gas against bacteria and viruses on a  glass surface in wet environ-ments. Lett Appl Microbiol 2011;53(6):628–634.

16. Napolitano M J, Green B J, Nicoson J Set al. Chlorine dioxide oxidations of tyro-sine, N-acetyltyrotyro-sine, and Dopa. Chem Res Toxicol 2005;18(3):501–508. 17. Nicas M, Nazaroff W W, Hubbard A. Toward understanding the risk of

seconda-ry airborne infection: emission of respirable pathogens. J Occup Environ Hyg 2005;2(3):143–154.

18. Noss CI, Hauchman FS, Olivieri VP. Chlorine dioxide reactivity with proteins. Water Res 1986;20(3):351–356.

19. Noszticzius Z, Wittmann M, Kály-Kullai K et al. Chlorine dioxide is a size selecti-ve antimicrobial agent. PloS One 2013;8(11):e79157.

20. Ogata N, Sakasegawa N, Miura T et al. Inactivation of airborne bacteria and vi-ruses using extremely low concentrations of chlorine dioxide gas. Pharmaco-logy 2016;97(5–6):301–306.

21. Ogata N, Shibata T. Effect of chlorine dioxide gas of extremely low concentra-tion on absenteeism of schoolchildren. Int J Med Med Sci 2009;1(7):288–289. 22. Ogata N, Shibata T. Protective effect of low – concentration chlorine dioxide

gas against influenza A virus infection. J Gen Virol 2008;89(1):60–67. 23. Ogata N. Chlorine dioxide gas for use in treating respiratory virus infection.

Eu-ropean Patent Specification EP 1955719 B1. Priority to JP 2005342503 2005. 24. Ogata N. Inactivation of influenza virus haemagglutinin by chlorine dioxide:

oxidation of the conserved tryptophan 153 residue in the receptor-binding site. J Gen Virol 2012;93(12):2558–2563.

25. Ogata N. Denaturation of protein by chlorine dioxide: oxidative modification of tryptophan and tyrosine residues. Biochemistry 2007;46(16):4898–4911. 26. Oh SW, Gray PM, Dougherty RH, Kang DH. Aerosolization as novel sanitizer

delive-ry system to reduce food-borne pathogens. Lett Appl Microbiol 2005;41(1):56–60. 27. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerw-ca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. Dz.U. z 2018 r., poz. 1286. 28. Sirignano WA. Fluid Dynamics and Transport of Droplets and Sprays.

Cambrid-ge University Press, CambridCambrid-ge, 2009.

and mechanisms of chlorine dioxide oxidation of tryptophan. Inorg Chem 2008;47(5):1639–1647.

30. Tan H, Wheeler BW, Wei C. Reaction of chlorine dioxide with amino acids and peptides: kinetics and mutagenicity studies. Mutat Res 1987;188(4):259–266. 31. Tang JW, Li Y, Eames I, Chan PKS, Ridgway GL. Factors involved in the aero-sol transmission of infection and control of ventilation in healthcare premises. J Hosp Infect 2006;64(2):100–114.

32. Tao Y, Queen K, Paden C R et al. Severe acute respiratory syndrome corona-virus 2 isolate 2019-nCoV/USA-IL1/2020, complete genome. NCBI GenBank 2020 (online); https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/MN988713.1?re-port5genbank&log$5nuclalign&blast_rank51&RID5304U21XH016 33. US Department of Labor; Occupational Safety and Health Administration.

oc-cupational safety and health guideline for chlorine dioxide. United States De-partment of Labor (online) 2006; https://www.osha.gov/chemicaldata/ 34. van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH et al. Aerosol and surface stability of

SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1. New Engl J Med 2020;382:1564–1567. 35. van Doremalen N, James O, Lloyd-Smith J et al. Aerosol and surface stability of HCoV-19 (SARS-CoV-6 2) compared to SARS-CoV-1. medRxiv (online) 2020; https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.03.09.20033217v2 36. Vejerano EP, Marr LC. Physico-chemical characteristics of evaporating

respira-tory fluid droplets. J R Soc Interface 2018;15:20170939.

37. Wells WF. On air-borne infection: study II. Droplets and droplet nuclei. Am J Epidemiol 1934;20(3):611–618.

38. World Health Organization. Infection prevention and control of epide-mic- and pandeepide-mic-prone acute respiratory infections in health care. WHO Guidelines. WHO (online) 2014; https://apps.who.int/iris/bitstream/han- dle/10665/112656/9789241507134_eng.pdf;jsessionid=41AA684FB-64571CE8D8A453C4F2B2096?sequence=1

39. Xie X, Li Y, Chwang A, Ho PL, Seto WH. How far droplets can move in indo-or environments – revisiting the Wells evapindo-oration-falling curve. Indoindo-or Air 2007;17(3):211–225.