חומר חיטוי בשימוש נרחב ברחבי העולם, chloroxylenol, נקשר לאיומים אקולוגיים-טוקסיקולוגיים בסביבות מים בשל היציבות הכימית הגבוהה יחסית והצריכה המסיבית שלו. חוקרים מבית הספר להנדסה של אוניברסיטת הונג קונג למדע וטכנולוגיה (HKUST) גילו אלטרנטיבה מבטיחה המכונה 2,6-dichlorobenzoquinone (2,6-DCQ), הפועלת ביעילות רבה יותר במאבק בחיידקים, פטריות וחיידקים נפוצים מסוימים. וירוסים, ויכולים להתפרק במהירות ולנקות רעלים במים המקבלים.
מחקר פורץ דרך זה מובל על ידי פרופ' ג'אנג שיאנגרו מהמחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית של HKUST, שחוקר מזה שנים רבות תוצרי לוואי של חיטוי (DBPs). במהלך התפרצות המגיפה, פרופ' ג'אנג שם לב שכלורוקסילנול דומה מבחינה מבנית לכמה DBPs הלו-פנוליים שהתגלו בעבר על ידי הצוות שלו, אשר הוכח כי הם מתכלים במהירות על ידי פוטוליזה סולארית.
בהשראת המאפיינים המבניים וההתכלות של כמה DBPs הלו-פנוליים, צוות המחקר הצליח לבחור חומר חיטוי רחב-ספקטרום יעיל מבין ה-DBPs שניתן לפרק במהירות ולנקות רעלים במים המקבלים. צוות המחקר בדק את היעילות של 10 DBPs שונים בהשבתת פתוגנים שונים, כולל E. coli (סוג של חיידקים הקשורים לסרטן המעי הגס), Staphylococcus aureus (חיידקים), קנדידה אלביקנס (פטריות) ובקטריופאג' MS2 (וירוסים). הם גילו ש-2,6-DCQ יעיל פי 9 עד 22 מכלורוקסילנול בהשבתת החיידקים, הפטריות והנגיפים הללו.
יתר על כן, הם מצאו כי הרעילות ההתפתחותית של 2,6-DCQ לעוברי פולצ'אטים ימיים ירדה במהירות עקב הפירוק המהיר שלו באמצעות הידרוליזה בקבלת מי ים, אפילו בהיעדר אור שמש. יומיים לאחר ההזרמה למי ים, 2,6-DCQ הציג רעילות התפתחותית נמוכה פי 31 בהשוואה לכלורוקסילנול.
גילינו שה-DBP שנבחר הפגין יעילות אנטי-מיקרוביאלית חזקה יותר מאשר כלורוקסילנול וכי הריכוז שלו והרעילות ההתפתחותית הקשורה בקבלת מי ים ירדו במהירות, אפילו בחושך."
פרופ' ג'אנג שיאנגרו מהמחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית של HKUST
הוא הדגיש את הצורך הדחוף בחומרי חיטוי יעילים וידידותיים יותר לסביבה, במיוחד בעקבות מגיפת COVID-19. "כלורוקסילנול זוהה לעתים קרובות בסביבות מימיות; למשל, ריכוזו הגיע עד 10.6 מיקרוגרם/ליטר במי הנהר בהונג קונג. מחקרים טוקסיקולוגיים דיווחו על השפעות שליליות של כלורוקסילנול על אורגניזמים מימיים, כולל הפרעה אנדוקרינית, תמותה עוברית, ו מומים חשיפה כרונית לכלורוקסילנול בריכוזים סביבתיים (~4.2 מיקרוגרם/ליטר) עלולה לגרום לוויסות גנים ולשינויים מורפולוגיים בפורל הקשת.
הגילוי של 2,6-DCQ של הצוות כחלופה מבטיחה הוא צעד חשוב לקראת מענה לצורך גלובלי זה. התוצאות מצביעות על כך ש-2,6-DCQ עשוי לשמש כחומר חיטוי במגוון רחב של הזדמנויות, כולל מוצרי טיפוח אישי (כגון חומרי ניקוי ידיים, חומרי ניקוי וסבון), צבע, טקסטיל, נוזלי עיבוד מתכת, קרצוף רפואי, כמו כמו גם תברואה למשקי בית, ציוד לעיבוד מזון, מכשירים כירורגיים ומקומות ציבוריים.
"מחקר חדשני זה לא רק מספק פתרון פוטנציאלי לתמיכה טובה יותר בביטחון הביולוגי האנושי תוך מתן עדיפות לקיימות סביבתית, אלא גם נושא השלכות משמעותיות על פיתוח חומרי חיטוי ירוקים ומוצרים תעשייתיים ירוקים אחרים על ידי ניצול האופי המעט בסיסי של מי ים. לדוגמה, מדענים עשויים לעצב ולפתח מוצרים תעשייתיים אחרים כמו חומרי הדברה, תרופות ומוצרי טיפוח אישיים שניתן להתפרק במהירות על ידי הידרוליזה בקבלת מי ים", הרחיב פרופ' ג'אנג.
הממצאים שלהם פורסמו בכתב העת הרב-תחומי מהמעלה הראשונה תקשורת טבע. צוות המחקר כלל את ד"ר HAN Jiarui, כיום עוזר מחקר ב-HKUST, וד"ר LI Wanxin, כיום עוזר פרופסור באוניברסיטת שיאן ג'יאוטונג-ליברפול. שניהם בוגרי דוקטורט מהמחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית של HKUST והיו פוסט-דוקטורנטים בקבוצתו של פרופ' ג'אנג במהלך המחקר.
במבט קדימה, פרופ' ג'אנג מתכנן לחקור את הקשרים בין יעילות חיטוי והתכלות של הלופנולים עם טביעות האצבע המולקולריות שלהם באמצעות למידת מכונה. הוא מקווה שחקירות עתידיות ישפוך אור על המשך הפיתוח של חומרי חיטוי מיטביים.
