Środki dezynfekujące i antyseptyka – co kiedyś wykorzystywano do odkażania i dezynfekcji

Pochodne siarki
Najstarsze doniesienia dotyczące dezynfekcji pomieszczeń za pomocą związków chemicznych  pochodzą z 800 r. p.n.e. z księgi XII „Odysei” Homera, gdzie autor ukazał czynność palenia siarki w celu oczyszczenia pomieszczenia. W Indiach w IV w. n.e. Sutra zalecał palenie siarki w pomieszczeniach, w których miały odbywać się zabiegi chirurgiczne. W średniowiecznej Europie podczas epidemii dżumy siarka była zalecana do dezynfekcji skażonych pomieszczeń i przedmiotów. W 1745 roku podczas zarazy bydła „zabrudzone” przedmioty i osoby poddawano fumigacji (gazowaniu) siarką. To wykorzystanie siarki wynikało prawdopodobnie z obserwacji (wśród różnych ludów świata) jej śmiertelnego działania na małe zwierzęta i rośliny, duszącego zapachu oparów, a także łatwości, z jaką opary tej substacncji mogą być wytwarzane poprzez proste spalanie [1].

Pochodne rtęci
Związki rtęci były wykorzystywane w czasach starożytnych jako środki dezynfekujące oraz jako składniki farb ochronnych w Chinach, Indiach, Egipcie i Europie. Zastosowanie tych związków w medycynie zostało opracowane przez Arabów, którzy przekazali tę wiedzę Europejczykom, jak twierdził Mathaeus Platerius w 1140 roku. Związki rtęciowe zastosowano następnie w zwalczaniu kiły we Włoszech w 1429 roku. W 1705 roku Wilhelm Homberg potraktował drewno korozyjnym sublimatem (chlorkiem rtęci), aby zapobiec jego gniciu. Prace Roberta Kocha w jednoznaczny sposób pokazały skuteczność korozyjnego sublimatu w hodowlach mikroorganizmów in vitro. Później niektóre organiczne związki rtęci (mertiolan, merkurochrom) były szeroko stosowane w medycynie i weterynarii [2].

Pochodne miedzi
Od setek lat marynarze zdawali sobie sprawę, iż na łodziach pokrytych miedzią nie rozwijają się i nie rosną glony oraz grzyby. Obserwacja tego zjawiska pozwoliła francuskim hodowcom winorośli na chronienie swoich upraw przed pleśnią Plasmapora vitícola za pomocą mieszaniny Bordeaux (mieszanina siarczanu miedzi(II) (CuSO4) i wapna gaszonego (Ca(OH)2). Siarczan miedzi(II) był również zalecany w 1706 roku przez Jean-Jacques de Boissieu oraz Elroy Bodénan w celu ochrony drewna przed gniciem [1].

Alkalia
Ogólny termin „alkalia” pochodzi od arabskiego słowa al-quali, oznaczający sodę. Wysoce widoczny detergentowy wpływ sodu na materię organiczną i białe ślady pozostawiane przez wapno prawdopodobnie motywowały stosowanie tych dwóch substancji jako środków dezynfekujących od równie wczesnych czasów. Wykorzystanie tych związków inspirowane było oryginalnym dziełem Giovanniego Lancisi, lekarza i prywatnego szambelana papieża Innocentego XII i papieża Klemensa XI. Do dezynfekcji skażonych pomieszczeń i materiałów Lancisi w 1715 roku zalecał stosowanie skoncentrowanego wapna sodowanego. W 1730 roku Cesarz Karol VI zarządził, że stajnie, w których przebywały konie, powinny być otynkowane wapnem palonym. W 1794 roku Erasmus Darwin zalecał, aby w przypadku wystąpienia w Anglii zarazy bydła, wszystkie bydło w promieniu pięciu mil od każdego potwierdzonego przypadku powinno „zostać natychmiast poddane ubojowi i skonsumowane w wyznaczonym okręgu; a ich skóry wkładane w wapno palone” [3].

Kwasy
Starożytni Egipcjanie (około 3000 roku p.n.e.) używali wina palmowego i octu do płukania jamy brzusznej zwłok ludzi i zwierząt przed balsamowaniem. W I wieku naszej ery Celsus zalecał stosowanie octu do dezynfekcji ran brzucha. Meyer, który opublikował książkę o różnych sposobach dezynfekcji przesyłek pocztowych, doniósł o znalezieniu listu z 1485 r., który najwyraźniej został zdezynfekowany octem. W swojej Historii naturalnej, opublikowanej w 1625 roku, Francis Bacon zalecił dezynfekcję wody pitnej niewielkimi ilościami oleju witriolu (kwasu siarkowego), aby zachować jej świeżość. Dopiero w 1676 roku Van Leeuwenhoek przedstawił pierwszy naukowy dowód działania kwasów na „zwierzętach” (używano tego stwierdzenia do nazywania baterii i mikroorganizmów), które odkrył za pomocą mikroskopu własnego projektu. Kiedy bakterie odzyskane z powierzchni zębów zostały pokryte octem winnym, te „bardzo małe przedmioty poruszające się szybkim ruchem, jak węgorze”, ograniczyły swoją aktywność. Później, w 1693 roku, Edmund King zastosował podobną metodę do weryfikacji działania neutralizującego innych kwasów (np. kwasu siarkowego) czy produktów takich jak winian sodu, wino, tusz, krew i sól. Jednak po zastosowaniu soli możliwe było ponowne uwodnienie zneutralizowanych „zwierząt”, przywracając je do życia. W XIX wieku na Prusach przepisy stanowiły, że wszystkie przedmioty mające kontakt z wściekłym psem (miski do karmienia i picia, łóżko, pościel, obroże) należy zdezynfekować kwasem azotowym lub nierozcieńczonym roztworem mydła [4].

Fenole
Fenole były stosowane jako antyseptyczne i dezynfekujące środki szpitalne, odkąd Joseph Lister zastosował środek fenolowy w swojej przełomowej pracy nad chirurgiczną antyseptyką w latach osiemdziesiątych XIX wieku. Używał kwasu karbolowego jako środka z wyboru w swoich badaniach sterylizacji narzędzi chirurgicznych i oczyszczania ran, stając się pierwszym środkiem antyseptycznym szeroko stosowanym w warunkach chirurgicznych. Jednak wraz z odkryciem, że fenole mogą być rakotwórcze, a inne chemikalia są rozpoznawane jako środki alternatywne, użycie fenoli znacznie spadło od lat 70. XX wieku i obecnie bardzo rzadko obserwuje się ich wykorzystanie w warunkach klinicznych [5].

Chlor i jego związki
Jednym z pierwszych zastosowań chloru do dezynfekcji był podchloryn znany również jako chlorek wapnia. John Snow użył tego związku w 1850 roku po wybuchu cholery, aby w jakimś stospniu próbować zdezynfekować wodę zaopatrującą Broad Street Pump w Londynie. Claude Louis Berthollet w 1785 roku przygotował środek bielący, rozpuszczając „gaz Sheele” (nazywano tak chlor, zidentyfikowany przez Carl’a Scheele w 1774 roku) w wodzie, a następnie w 1785 roku ulepszył recepturę, dodając do niej roztwór żrącego potasu (KOH). Proces ten przeprowadzono we francuskiej fabryce chemicznej w Javel i do dziś mieszanina ta znana jest jako woda Javelle. Niedługo później francuski chemik Antoine Labarraque zastąpił drogi w otrzymywaniu jak na tamte czasy wodorotlenek potasu sodą kaustyczną. Ten rozwój prawdopodobnie doprowadził do pierwszego użycia podchlorynu sodu jako wybielacza [1, 2]. Chlor został zastosowany jako środek dezynfekujący na przełomie XIX i XX wieku. Podchloryn sodu (płynny wybielacz) wszedł do użytku powszechnego już w latach 30-tych XX wieku i do dziś jest najczęściej stosowanym spośród chlorowych wybielaczy. Roztwry tego związku stosowano podczas I wojny światowej do leczenia otwartych ran. Suchy podchloryn wapnia pojawił się na rynku amerykańskim w 1928 roku. Ten środek wybielający zawiera do 70% aktywnego chloru i jest również znany jako podchloryn wysokotestowy. Jest dostępny w różnych postaciach, w tym w proszku, granulkach, brykietach czy tabletkach. Podchloryn wapnia zwykle stosowany jest w małych stacjach uzdatniania wody. Podchloryn wapnia ma bardzo silny potencjał utleniający, w związku z czym jego magazynowanie i stosowanie jest bardzo niebezpieczne [6]. Kwas podchlorawy (HOCl) jest najskuteczniejszym środkiem dezynfekującym z pochodnych chloru dostępnych w postaci rozcieńczonego roztworu. Sugeruje się, że HOCl jest 80 do 120 razy bardziej skuteczny niż podchloryn sodu. Ponieważ HOCl nie ma ładunku i posiada stosunkowo niską masę cząsteczkową, może lepiej penetrować ściany komórkowe. Reaguje również szybciej niż inne środki dezynfekujące na bazie chloru na reakcje utleniania z materią organiczną, tj. składnikami ścian komórkowych drobnoustrojów. I odwrotnie, jon podchlorynu jest stosunkowo słabym środkiem dezynfekującym z uwagi na jego niezdolność do przenikania przez ścianę komórkową. Ponieważ jest naładowany ujemnie, jest odpychany elektrostatycznie od ścian komórek, które również są naładowane ujemnie. Ma znacznie większy rozmiar niż cząsteczka HOCl, więc dyfunduje również wolniej z powodu swojego większego rozmiaru [7].

Temperatura
Kiedy pierwsi ludzie wiedzieli już jak wytwarzać ogień, najprawdopodobniej wykorzystywali go do oczyszczania pomieszczań, narzędzi, przwedmotów itp. Za radą Arystotelesa, żołnierze Aleksandra wielkiego gotowali wodę pitną. W Persji Avicenna (perski lekarz, filozof i uczony) w swojej książce wskazał, iż woda może nadawać się do picia poprzez jej zagotowanie i destylację czy inaczej mówiąc przez jej gotowanie [8]. Wykorzystywanie tej metody zostało potwierdzone na przestrzeni wieków, a w roku 1776 została potwierdzona przez Lazzaro Spallanzani, który wykazał, iż niemożliwe jest ponowne pojawienie się organizmów w juz zagotowanej wodzie. Wcześniej, bo w 1718 roku Louis Joblot zademonstrował, że można sterylizować napar z siana, gotując go przez 15 miut, a następnie zamknąć go w szczelnym pojemniku [1]. Zgodnie z zaapisami w Biblii, hebrajscy żołmnierze powracający z wojny zobowiązani byli do podpalenia całego wyposażenia, które było odporne na ognień, a resztę do zanurzenia we wrzącej wodzie. W średniowieczu odzież osób z zarazą miała być palona w celu zapobiegania rozprzestrzeniania się choroby. W 1730 roku z rozkazu cesarza Karola VI nakazano palić poidła używane przez konie dotknięte gruczołowatością (wrzodami żołądka). W 1745 roku Dekret Oldenburga określił kroki mające na celu wyeliminowanie zarazy bydła, w tym spalanie zanieczyszczonej słomy. Antoine Lavoisier w 1782 roku zalecił gotowanie ubrań noszonych przez gruźlków w celu ich odkażenia. W 1784 roku dekret wydany przez Radę Króla Francji zobowiązał właścicieli zwierząt dotkniętych chorobami zakaźnymi do spalenia lub wyparzenia wszystkich uprzęży, wagonów i wszelkich innych przedmiotów, które miały kontakt z tymi zwierzętami [9]. Wzmianki o autoklawie można śledzić w publikacji Denis Papin z 1681 roku zatytułowanej „A new digester or engine for softening bones”. Był to zwykły szybkowar, który podtrzymywał temperaturę wody powyżej 100°C. W latach 30-tych XIX wieku William Henry, mało znany lekarz z Manchesteru, zajmujący się zdrowiem publicznym, opublikował wyniki swoich eksperymentów. Traktował on ubrania oraz inne przedmioty zarażonych osób gorącą parą w podgrzewanym naczyniu. Twierdził wtedy, że były one „wolne od zarazków” [1].

Filtracja
Historia filtracji sięga czasów starożytnych, gdzie Egipcjanie stosowali tę metodę do oczyszczania soku z winogron, przelewając go przez tkaniny. W Persji Sayyid Ismail Jorjani (1042-1135) zaobserwował, że przefiltrowana czy przegotowana woda mogła być dłużej wykorzystywana. Filtracja była wykorzystywana w II połowie XVIII wieku przez francuską marynarkę wojenną do oczyszczania wody (przepuszczano ją przez piasek i węgiel drzewny). Jednak zastosowanie tej procedury z celu zmniejszenia ilości czynników chorobotwórczych nie było badane eksperymentalnie do czasu, gdy François Magendie podał dożylnie psom ekstrakt z zepsutej ryby i zaobserwował, iż szkodliwe działanie wprowadzenia tego ekstraktu do kriwioobiegu było zacznie mniejsze, gdy ekstrakt ten poddano filtracji przez bibułę filtracyjną [10].

[1] Block S.S., Disinfection, sterilization and preservation, 4th Ed. Lea & Febiger, 1991, 1-162.

[2] Hugo W.B., A brief history of heat and chemical preservation and disinfection, Journal of Applied Bacteriology, 1991, 9-10.

[3] Dreyfus W.M., History and chemistry of disinfectants, Journal of The American Public Health Association, 2011, 338-343.

[4] Karasszon D., A concise history of veterinary medicine, Akademiai Kiado, 1988, 458.

[5] Rutala, W., Weber, D., Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities, HICPAC., 2008, 51-52.

[6] Black and Veatech Corporation, White’s Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants, Wiley Publishing, 2010, 845-49.

[7] Connell G.F., The Chlorination/dechlorination Handbook, Pennsylvania University, 2002, 56-61.

[8] Tadjbakhsh H., A survey of the views of Iranian savants (especially Persian Muslim physicians) on the subject of contagious diseases and immunity, Medicinal Journal of The Islamic Republic of Iran, 1991, 57-70.

[9] Wilkinson L., Animals and disease. An introduction to the history of comparative medecine. Cambridge University Press, 1992, 272-89

[10] Tadjbakhsh H., Traditional methods used for controlling animal diseases in Iran. In Early methods of animal disease control, International Office of Epizootics, 1994, 599-614.

Kamila Łabęcka, Safety Assessor
Nolichem Sp. z.o.o.
mgr inż. Technologii Chemicznej specjalizacja Chemia i Technologia Kosmetyków
kamila.labecka@nolichem.com
ulica Rydla 3/8, 30-122 Kraków
+48 12 358 22 13