- Visto: 9
El CDS es dioxido de cloro sin contenido de clorito sodico (NaClO2) en solucion acuosa y por lo tanto hay que reevaluar la toxicidad al respecto.
El dióxido de cloro (ClO2) es un compuesto empleado desde principios del siglo XX, cuando se utilizó por primera vez en un balneario en Ostende, Bélgica. Desde 1944, el ClO2 es usado como un poderoso desinfectante utilizado en la potabilización del agua para el suministro y consumo humano, desinfección de equipos de hemodiálisis, reducción de la placa dentobacteriana, gingivitis, queratosis, limpieza bucal, limpieza de equipos médicos y esterilización de las bolsas para transfusión sanguínea. Es un gas amarillo verdoso y en temperaturas por debajo de -59ºC son cristales color naranja brillante. Es extremadamente soluble en agua dandole un color caracteristico amarillo a dorado y su punto de evaporación es a partir de 11ºC. Por este motivo, se debe mantener en refrigeración para mantener su actividad por un largo plazo.
La densidad del ClO2 es de 3,01 g/cm3, su punto de fusión es de -59ºC, el punto de ebullición 11ºC , su descomposición a partir de 45ºC y su masa molar es de 67,45 g/mol. La estabilidad del ClO2 en solución acuosa se debe a su estructura que es similar al agua. La angulación de sus tres átomos es de 117,6º en comparación con los 104,45º del H2O. Sus enlaces crean clusters de moléculas de agua para formar redes moleculares más grandes. Al contacto con los protones en el cuerpo humano, se descompone en cloruro de sodio (NaCl) y oxígeno (O2).
El dióxido de cloro es llamado el antimicrobiano ideal. Es un compuesto capaz de destruir bacterias, virus, hongos u otros patógenos. Su amplio espectro se debe a que su carga de 5 electrones es capaz de lesionar las funciones vitales de los microorganismos por su tamaño y a través de la oxidación de los grupos sulfhidrilo o tiol (SH), de las proteínas esenciales del microorganismo con carga de protones.
Su acción es similar a la que realizan los neutrófilos para la lisis de patógenos desde hace millones de años. Se realiza a través de un proceso de oxidación con clorados (ciclo de la mieloperoxidasa), que es una reacción térmica que reduce o elimina la resistencia por parte de los organismos patógenos.
Es importante recalcar que en muchas publicaciones se confunde al gas de dióxido de cloro (ClO2) en solución acuosa con otras sustancias cloradas que contienen otras características diferentes como:
- Ion Hipoclorito (ClO-)
Es un ion (oxoanión) con un átomo de cloro en oxidación + 1, derivado del ácido hipocloroso con una masa molar 51.4521g/mol.
- Hipoclorito de Sodio o Lejía (NaClO)
es un pentahidrato químico fuertemente oxidante y que contiene el cloro en estado de oxidación + 1. Su masa molar es de 74.44 g/mol, su densidad de 1.11 g/cm3, su punto de ebullición es de 101ºC y su acidez es <7.5 pKa.
- Ácido Hipocloroso (HClO)
Es un ácido que se forma cuando el cloro se disuelve en agua. Su masa molar es de 52,46 g/mol. Es un ácido débil. Sin embargo, debido a su fuerte efecto de oxidación, puede seguir ocasionando irritación en la piel e incluso causar quemaduras. Su descomposición produce sustancias altamente corrosivas como el ácido clorhídrico y éste puede generar lesiones tisulares importantes e incluso necrosis en un periodo muy corto.
- Clorito de Sodio (NaClO2)
Es compuesto químico en forma de sal empleado en la fabricación de papel. Su masa molar es de 90.44 g/mol, su densidad de 2.5 g/cm3, su punto de fusión de 170ºC y su solubilidad en agua es de 39 g/100 ml (17ºC). Es el precursor para elaborar el gas de ClO2, cuando se mezcla con un ácido.
- Ácido Clórico o Clorato (HClO3)
Es el precursor de sales de clorato y contiene el cloro en estado de oxidación +5. Es un oxidante fuerte y muy inestable. La solución incolora se utiliza como un fuerte agente oxidante, sobre todo en la industria de papel como blanqueador.
- Cloruro de Sodio (sal común)
Es la sal de sodio del ácido clorhídrico con la fórmula química NaCl la masa molar de 58,44 g/mol, que no debe confundirse con el clorito de sodio (NaClO2), la sal de sodio del ácido cloroso. El cloruro de sodio es el mineral más importante para los humanos y los animales. El cuerpo de un humano adulto contiene alrededor de 150-300 g.
- Cloro (Cl2) o Cloro Gas
En la naturaleza no se encuentra en estado puro ya que reacciona con rapidez con muchos elementos, formando cloruros y trihalometanos (THM) que pueden ser cancerígenos. Su densidad es de 3,214 kg/m3, su punto de fusión de -102ºC y su punto de ebullición de -34ºC. El ácido hipocloroso (HClO) contiene su cloro en estado de oxidación + 1; y es altamente inestable y reactivo. Es uno de los halogenados más fuertes. Su masa molar es de 52.46 g/mol, su acidez de 7.4 pKa y es soluble en agua.
A diferencia del ClO2, muchas de las sustancias cloradas mencionadas anteriormente, pueden producir trihalometanos en soluciones acuosas y ser dañinos para el ser humano. El dióxido de cloro no genera trihalometanos, o reduce su producción en al menos un >97%. Es por esta característica que se prefiere su empleo como desinfectante de agua y que permite alcanzar los niveles de seguridad y pureza del agua, sugeridas por la US Environmental Protection Agency (EPA).
Existen muchas maneras de producir el dióxido de cloro. Algunas pueden contener impurezas como es el caso del ácido sulfúrico al 10% (H2SO4), sales de nitratos y productos derivados de la reacción como son el Cl2 y el anión cloro. Las sales contienen impurezas desconocidas entre el 90 y 85%, respectivamente. Este tipo de Dioxido de cloro no es apto para tratamientos terapéuticos.
Sin embargo, cuando la producción se realiza empleando ácido clorhídrico (HCl) y clorito de sodio (NaClO2), con agua destilada, a través del proceso de lavado de gases, o a través de electrólisis de NaClO2 , la mezcla es muy segura, sin impurezas y se reduce la producción de metabolitos dañinos. Se recomienda que la producción sea en el lugar donde se va a emplear, para evitar la contaminación y garantizar su estado de refrigeración preferiblemente a 4ºC.
La manera en que se produce ClO2 determina su composición y su pureza. El ClO2 es un compuesto muy estable en pH superior a 5. En un pH entre 6 y 10, los iones de clorito y clorato se encontrarán en un estado muy estable. En el pH del cuerpo humano, se puede asumir que sólo del ClO2 será la única especie clorada que produzca transferencia de electrones, dándole la seguridad en su empleo. Con los dos procesos arriba mencionados no causa una reacción secundario en el estómago a diferencia de la mezcla de clorito de sodio (Naclo2) con un ácido ni reacciona con el HCL estomacal.
Otra de las características principales del ClO2 es su bioseguridad. Debido a sus propiedades, a altas concentraciones podría ser dañino para todas las células. Sin embargo, en solución acuosa a bajas concentraciones, no se observa daño en el cuerpo humano. Debido a sus características fisicoquímicas y por su tamaño, reacciona primero de forma selectiva con los protones de los microorganismos o con otros ácidos del intersticio.
Debido al mayor tamaño de las células del cuerpo humano, se requiere una mayor concentración de dióxido de cloro para poder ocasionar daño ya que las células tienen una capacidad antioxidante mayor que los microorganismos. Los grupos celulares, se encuentran organizados en tejidos con mayor capacidad de disipación electrofisiológica y en conjunto tienen una capacidad antioxidante aún mayor. Como resultado el cuerpo humano tiene una capacidad de resistencia mucho mayor; además de contener redundancia de sistemas antioxidantes enzimáticos, no enzimáticos, vitaminas y compartimentalización.
El dióxido de cloro reacciona sólo con un grupo selecto de aminoácidos, mientras que otras macromoléculas sólo son oxidadas en menor magnitud dependiendo de su pH segun la ecuacion de Nernst. Debido a esto la penetración del ClO2 en las células humanas es baja y la concentración requerida para su efecto bactericida es mucho menor que la concentración tóxica para las células del cuerpo humano.
Por otra parte existe una protección del cuerpo humano que reside en el glutatión (depósito de grupos SH) que es uno de los antioxidantes no enzimáticos más importantes del cuerpo humano. El glutatión ejerce un efecto protector en las células vivas del cuerpo ya que la reacción del glutatión con ClO2 es más rápida que la de la oxidación de la cisteína. Debido a esto, las concentraciones del ClO2 en los organismos vivos es muy pequeña y previene que los residuos de las proteínas de cisteína, tirosina y triptófano de las células sean atacados por éste en el citoplasma. Las células del cuerpo producen continuamente glutatión ejerciendo su efecto protector a pesar del consumo continuo del ClO2.
Las células humanas contienen glutatión como principal factor antioxidante pero también contienen otros sistemas que ejercen su efecto protector. Debido al funcionamiento de estos sistemas dentro de las células corporales y a su capacidad de regeneración, el efecto del ClO2 sobre las células es mucho menor que el efecto ejercido sobre los microorganismos individuales quienes no cuentan con sistemas antioxidantes protectores. Además, debido a que las células del cuerpo se encuentran en tejidos capaces de disipación eléctrica, las cantidades de las sustancias antioxidantes son varios órdenes de magnitud superior a los microorganismos. Un ser humano puede consumir una solución de ClO2 con 24 mg/L en un litro de en un día, sin que se observan efectos nocivos.
En un estudio realizado para determinar la toxicidad de dióxido de cloro, no se observaron síntomas en la prueba de irritación ocular en conejos mediante el empleo de ClO2 a 50 ppm. En ratones que tomaron agua con 40 ppm durante 90 días consecutivos, no se observó toxicidad en la prueba. Las pruebas en animales en que se muestran toxicidad son realizadas a dosis mucho mayores ( >100 o 200 mg/L).
Mediante un estudio prospectivo, aleatorio y doble ciego, se evaluó la administración crónica de agua tratada por ClO2 en humanos. Fue un estudio en tres fases.
- En la Fase I se estudió los efectos agudos de dosis única crecientes en voluntarios sanos adultos.
- En la Fase II se consideró el impacto en sujetos normales, de la ingesta diaria de concentraciones de 5 mg/L, durante doce semanas consecutivas.
- En la Fase III se administró concentraciones de dióxido de cloro 5 mg/L diario durante 12 semanas a persona con deficiencia de glucosa 6 fosfato deshidrogenasa. No se observó secuelas clínicas indeseables en alguno de los participantes. Se considera que la ingestión de dióxido de cloro y sus metabolitos es seguro dentro de los parámetros de este estudio.
La dosis letal (LD50) por ingestión oral es de 292 miligramos por kilogramo de peso corporal durante 14 días consecutivos (= 15,000 mg en una persona de 50 kg). Sin embargo, se han reportado casos de toxicidad por inhalación de ClO2 , dónde la concentración suele ser superior a 3000 mg inhalados en pocos minutos.
En las tres fases del estudio de toxicidad arriba mencionados no se encontraron efectos adversos. El equipo médico evaluador, no observó secuelas clínicas indeseables en alguno de los participantes. En algunos casos se encontró variaciones en algunos parámetros bioquímicos y fisiológicos, pero ninguna ocasionó consecuencias fisiológicas. Se requeriría un periodo mayor a la ingesta continua de doce semanas para determinar si las variaciones podrían tener significancia estadística. Por lo tanto, se consideró que la ingestión oral de dióxido de cloro y sus metabolitos era segura.
En un estudio realizado por el Departamento de Salud y Servicios Humanos de la Agencia de Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades de los E.E.U.U. (US Department of Health and Human Services – Agency for Toxic Substances and Disease Registry) publicado en septiembre de 2004, se reportó varios resultados interesantes relacionados con la ingesta de dióxido de cloro, en humanos:
- Es un gas de color amarillo-rojizo, con un peso molecular de 67.452ª g/mol. Su punto de ebullición es a los 11ºC y tiene una densidad de 1.640 g/mL (0ºC). Su olor es agrio y es muy soluble en agua (3.01 g/L a 25ºC y 34.5 mmHg.
- Alrededor del 5% de las unidades potabilizadoras de agua de EUA emplean dióxido de cloro para producir agua potable. Se estima que alrededor de 12 millones de personas toman agua potable en donde se aplica dióxido de cloro.
- La Agencia de Protección Ambiental (Environmental Protection Agency – EPA) determinó que la concentración máxima para agua potable era de 0.8 miligramos por litro.
- El estudio en animales ha indicado que el mínimo nivel de efecto adverso (Lowest Observed Adverse Effect Level – LOAEL) es de 5 mg/kg/día para exposiciones repetidas.
- No se observó muerte en ratas posterior a la ingesta de 90 días a concentraciones de 11.5 mg/kg/día en machos y 14.9 mg/kg/día en hembras.
- Se ha indicado que la dosis letal 50 (LD50) es de >10,000 mg/kg en ratones.
- No se encontró muertes en ratas a dosis de 56 mg/kg/día
- No se encontró diferencia estadística en la mortalidad en ratas control con respecto a ratas con ingesta diaria durante dos años a concentraciones de 13 mg/kg/día
- No se han reportado efectos tóxicos en sistema cardiovascular, músculo esquelético, piel, ojo y efectos metabólicos en humanos y en animales
- No se observó efectos respiratorios adversos en adultos humanos posterior a la ingesta con dosis de hasta 0.34 mg/kg/día durante 16 días
- No se han reportado asociación del cáncer con ingesta en humanos
- No se han reportado muertes en humanos o animales posterior a la exposición dérmica
- No se ha reportado efectos tóxicos respiratorios, cardiovasculares,hematológicos, músculo esqueléticos, hepáticos, renales, endocrinos,
oculares o en peso; asociados a la exposición dérmica
- No existen reportes que relacionan la ingesta con genotoxicidad; no tiene efectos mutagénicos
- La velocidad media de absorción fue de 0.198/hora y la vida media fue de 3.5 horas
- Los mecanismos de farmacocinética principales se relacionan con reacciones redox en los compartimentos tisulares. Debido a que ejerce sus funciones mediante reacciones oxidativas más que de cloración, la formación de compuestos orgánicos clorados es limitada
- La principal ruta de eliminación posterior a la administración oral es la vía urinaria, mayoritariamente en forma de ion cloruro
- No se cuenta con biomarcadores específicos
- No se cuenta con información relacionada con interacciones con otras sustancias químicas
- Las personas mas susceptibles de presentar toxicidad son aquellas con deficiencia de la glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa (G6PD).
- En caso de exposiciones severas especialmente en niños, muy por arriba de los niveles recomendados, se puede llegar a presentar metahemoglobinemia (especialmente en pacientes con deficiencia de G6PD). El tratamiento es el empleo de azul de metileno por vía endovenosa.
En un estudio realizado para determinar la eficacia y seguridad de una solución con dióxido de cloro , la solución con 5 ppm (bacterias) y 20 ppm (hongos) presentó una eficacia antimicrobiana del 98.2%. La concentración máxima inhibitoria media (IC50) para H1N1, virus de influenza B/TW/71718704 y EV71 fue de 84.65± 0.64, 95.91±11.6 y 46.39±1.97 ppm, respectivamente. En una prueba en fibroblastos L929 de pulmón de ratón se observó que la viabilidad celular era del 93.7% a concentraciones de 200 ppm. Tampoco se observó irritación ocular en conejos al aplicar una solución de 50 ppm. En la prueba de inhalación a 20 ppm durante 24 horas, no se observó sintomatología, ni mortalidad ni afectación de las pruebas de función respiratoria. Esto confirma que tiene una actividad antimicrobiana y una mayor seguridad de lo que se había reportado anteriormente.
Debido a sus bondades como agente antimicrobiano y su bioseguridad, se ha propuesto su empleo para la neutralización de agentes virales. En 1986 se probó la inactivación del virus por su reacción con las proteínas de la cápside del virus. Descubrieron que la cisteína, tirosina y triptófano reaccionan con el ClO2 rápidamente. Se ha reportado que su actividad antiviral reside en el ataque a los ácidos nucleicos y proteínas virales y al oxidar aminoácidos como cisteína, triptófano y tirosina. Se encontró que la cisteína era la que reaccionaba más rápido y que la histidina, hidroxiprolina y prolina también lo hacían, pero a una velocidad más lenta.
Se evaluó la actividad antiviral del gas en solución de dióxido de cloro sobre una variedad de virus. Demostró tener una gran actividad antiviral (99.99%) con concentraciones entre 1 y 10 ppm a los 180 segundos Su capacidad antiviral se ve menos afectada por el pH que el cloro, tiene un olor más agradable y es más estable cuando es almacenado.
También se encontró que el ClO2 inactiva al virus de la influenza mediante la oxidación de los residuos del triptófano en la hemaglutinina de la proteína de la cápside del virus aboliendo su capacidad de unirse al receptor. La proteína de la cápside del SARS-CoV-2 contiene 54 residuos de tirosina, 12 de triptófano y 40 de cisteína, lo cual permite que el ClO2 pueda inactivar al SARS-CoV-2 en un tiempo extremadamente corto y a una concentración baja que se calcula de hasta 0.1mg/L.
En un trabajo previo, Z. Noszticzius, encontró que el tiempo que tarda el ClO2 para matar un organismo vivo es proporcional al cuadrado de su diámetro. Por lo tanto, los organismos más pequeños morirán mucho más rápido. En su cálculo encontró que una bacteria de 1 micra de diámetro moriría en una solución de 300 mg/L en 3 milisegundos; y en una de 0.25 mg/L en 3.6 segundos. En este tiempo, el ClO2 alcanzaría todas las partes de la célula destruyendo las proteínas que contienen cisteína, tirosina y triptófano. El virus SARS-CoV-2 tiene un diámetro de 60-140 nm.[.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK554776/]
Cascella M, Rajnik M, Cuomo A, et al. Features, Evaluation and Treatment Coronavirus (COVID-19) [Updated 2020 Jul 4]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2020 Jan-.Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK554776/
El tiempo requerido para activarlo sería 1-2 órdenes de magnitud más rápido que las bacterias. El ClO2 no necesita penetrar en el virus para inactivarlo . La inactivación se debe a la degradación de la cápside del virus y de su genoma . El ClO2 reacciona con residuos de cisteína, tirosina o triptófano para ejercer su efecto y afectar la cápside , y sobre la prolina e hidroxiprolina a nivel del dominio receptor obligatorio (RBD) y del receptor ACE2 .
A través de diferentes estudios se ha demostrado que el ClO2 desactiva varios tipos de virus, incluyendo: el rotavirus humano, norovirus humano, calicivirus felino, virus de la polio y echovirus (SARS), influenza y parainfluenza. También lo hace en adenovirus tipo 40, Calicivirus felino, Parvovirus canino, Hantavirus, virus de la Hepatitis, Coronavirus humano, virus minucioso de ratones, Newcastle, Norwalk, encefalitis de Theiler, Vaccinia y HIV.
Fact Sheet, National Agricultural Biosecurity Center, Kansas State University.
virus de influenza [https://benthamopen.com/ABSTRACT/TOANTIMJ-2-71].
Adenovirus Type 40 Inactivation of Enteric Adenovirus and Feline Calicivirus by Chlorine Dioxide, Thurston-Enriquez, J.A., APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, June 2005, p. 3100–3105.
Calicivirus Inactivation of Waterborne Emerging Pathogens by Selected Disinfectants, J. Jacangelo, pg 23.
Canine Parvovirus. BASF Aseptrol Label
Coronavirus Chlorine Dioxide, Part 1 A Versatile, High-Value Sterilant for the Biopharmaceutical Industry, Barry Wintner, Anthony Contino, Gary O’Neill. BioProcess International DECEMBER 2005.
Feline Calici Virus Chlorine Dioxide, Part 1 A Versatile, High-Value Sterilant for the Biopharmaceutical Industry, Barry Wintner, Anthony Contino, Gary O’Neill. BioProcess International DECEMBER 2005.
Foot and Mouth disease BASF Aseptrol Label
Hantavirus BASF Aseptrol Label
Hepatitis A, B & C Virus3,8Chlorine Dioxide, Part 1 A Versatile, High-Value Sterilant for the Biopharmaceutical Industry, Barry Wintner, Anthony Contino, Gary O’Neill. BioProcess International DECEMBER 2005, BASF Aseptrol Label
Human coronavirus BASF Aseptrol Label
Human Immunodeficiency VirusChlorine Dioxide, Part 1 A Versatile, High-Value Sterilant for the Biopharmaceutical Industry, Barry Wintner, Anthony Contino, Gary O’Neill. BioProcess International DECEMBER 2005.
Influenza A Protective effect of low-concentration chlorine dioxide gas against influenza A virus infection Norio Ogata and Takashi Shibata Journal of General Virology (2008), 89,
Minute Virus of Mouse (MVM-i) BASF Aseptrol Label
Mouse Hepatitis Virus spp.BASF Aseptrol Label
Mouse Parvovirus type 1 (MPV-1)BASF Aseptrol Label
Murine Parainfluenza Virus Type 1 (Sendai)BASF Aseptrol Label
Newcastle Disease Virus BASF Aseptrol Label
Norwalk Virus BASF Aseptrol Label
Sialodscryoadenitis Virus BASF Aseptrol Label
Theiler’s Mouse Encephalomyelitis Virus BASF Aseptrol Label
Vaccinia Virus NHSRC’s Systematic Decontamination Studies, Shawn P. Ryan, Joe Wood, G. Blair Martin, Vipin K. Rastogi (ECBC), Harry Stone (Battelle). 2007 Workshop on Decontamination, Cleanup, and Associated Issues for Sites Contaminated with Chemical, Biological, or Radiological Materials Sheraton Imperial Hotel, Research Triangle Park, North Carolina June 21, 2007.
Además de su capacidad oxidante que ejerce sobre los spikes y el ARN del virus , el ClO2 ejerce un beneficio indirecto al restablecer el ciclo de la mieloperoxidasa de los neutrófilos para ejercer su actividad viricida al incrementar el oxígeno molecular en el intersticio y por lo tanto la efectividad de las mitocondrias en el ciclo de Krebs. Los neutrófilos son nuestra primera línea celular de defensa en el cuerpo humano sobre los microorganismos y otros tipos de daños celulares que actúa en la inflamación, reparación y regeneración tisular. Sin embargo, también están implicados en daño tisular en enfermedades inflamatorias, autoinmunes, y en el síndrome de distrés respiratorio. Esto está ligado a la habilidad de liberar una gran cantidad de compuestos que pueden matar bacterias, virus, células normales y tejido conectivo.
Estas toxinas normalmente son empleadas en la defensa del huésped contra microorganismos. Se han detectado alrededor de 50 toxinas que se dividen en dos grandes grupos; los derivados de la membrana plasmática o de los gránulos intracelulares. En la membrana plasmática está asociada a la enzima NADPH oxidasa la que genera especies reactivas de oxígeno (O2-, H2O2 y OH-).Los neutrófilos contienen una gran cantidad de enzima mieloperoxidasa que en combinación con H2O2 puede oxidar Cl-, Br- o I- hacia el ácido hipocloroso (HOX). La mieloperoxidasa oxida el cloro hacia HOCl- que tiene una gran actividad biológica como oxidante. Una cantidad de 2x10-7 mol de HOCl- generada por 106 neutrófilos, puede destruir 150 millones de células de Escherichia coli en milisegundos.
Debido a su alta reactividad, el dióxido de cloro no se puede acumular en los sistemas biológicos, si no que se disocia casi al instante en múltiples reacciones en presencia de protones. El sistema de la mieloperoxidasa genera una cierta cantidad de oxidantes en condiciones fisiológicas sin dañar al tejido.
Debido a la confusión en términos de compuestos clorados y la falta de conocimiento profundo y de las propiedades del dióxido de cloro dentro de la comunidad médica y en general, su utilización como medicamento para el tratamiento de la COVID-19 ha sido controversial. El dióxido de cloro es una molécula (ClO2) que al disociarse libera oxígeno molecular biodisponible en la sangre. Tiene un efecto redox importante con un ORP de 0,94V en condiciones normales, mucho más eficaz que el efecto relacionado al cloro, debido a su rápida conversión en sal común (NaCl) dentro del cuerpo humano y su fácil eliminación a través del aparato urinario. Este efecto redox favorece la lipoperoxidación de la cápside y de la ARN del virus, promueve los efectos antimicrobianos directos e indirectos y favorece la oxigenación de los tejidos.