Triklosan – budowa, właściwości oraz działania niepożądane

1. Wprowadzenie

Podczas, gdy wszyscy obawiamy się zakażenia, a z aptek i drogerii masowo znikają żele środki bakterio- i/lub wirusobójcze oraz chusteczki do dezynfekcji dłoni, zadajemy sobie pytanie, czy i jakie środki dezynfekujące są skuteczne wobec grasującego koronawirusa. Czym różnią się środki antybakteryjne od środków dezynfekujących? Na te pytania spróbujemy znaleźć odpowiedzi w niniejszym artykule.

Otóż, środki bakteriobójcze wykazują wysoką skuteczność wobec różnych bakterii, jednak zazwyczaj nie działają na wirusy. Środki dezynfekujące działają natomiast zarówno na bakterie jak i wirusy, wykazując działanie skuteczne na poziomie do 99,99%. Przed zakupem warto jednak sprawdzić, jakie działanie przypisuje producent swoim wyrobom i na jakiej podstawie określa ich skuteczność. Analizując informacje od producentów, należy odpowiedzieć sobie na kilka pytań: czy środki te mogą ochronić przed zakażeniem?; jak ich poprawnie używać i na co zwrócić szczególną uwagę aby były skuteczne?; czy są one bezpieczne dla zdrowia i środowiska?

Głównym składnikiem dostępnych żeli antybakteryjnych i nasączanych dezynfekujących chusteczek jest alkohol etylowy, benzylowy bądź izopropylowy. Działają one antyseptycznie i jednocześnie pełnią funkcję konserwantów dla produktu. Do niedawna niektóre preparaty zawierały także triklosan – związek chemiczny o działaniu przeciwgrzybiczym, bakteriostatycznym i bakteriobójczym, jednak został on uznany za niebezpieczny dla ludzkiego zdrowia. Dlaczego?…

Triklosan należy do chlorowanych pochodnych fenolu, które zaliczają się do tzw. trwałych zanieczyszczeń organicznych (ang. Persistent Organic Pollutant’s – POP’s). Związki te, emitowane do środowiska głównie ze źródeł antropogenicznych, charakteryzują się wysoką toksycznością, trwałością i zdolnością do bioakumulacji [1]. Dwupierścieniowy triklosan wykazuje szerokie spektrum aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Pojawił się na rynku za sprawą korporacji Ciba, która w 1972 roku zaczęła go używać jako środka impregnującego ubrania chirurgiczne. Początkowo triklosan używany był jako składnik wyrobów medycznych do dezynfekcji rąk i narzędzi chirurgicznych, gdzie doskonale spełniał swą funkcję. Z czasem jednak zaczęto dodawać go do setek innych produktów. Niebawem można go było znaleźć w chemii gospodarczej, w ubraniach i butach dla sportowców, bieliźnie, zasłonach prysznicowych, telefonach, deskach do krojenia, ręcznikach, materacach, gąbkach, wężach ogrodowych, a nawet w wyposażeniu samochodów. Prawie do każdego produktu producent może dorzucić triklosan, na etykiecie napisać słowo „antybakteryjny” i cieszyć się zwiększoną sprzedażą, niezależnie od tego, czy ilość dodanej substancji rzeczywiście jest skuteczna. Światową produkcję triklosanu szacuje się na ponad 1500 ton rocznie, z czego ponad 43% produkcji wykorzystuje się w USA i Europie [5].

Wiele zaawansowanych procesów fizycznych i chemicznych, takich jak napromieniowanie UV, ozonowanie, sorpcja, zaawansowane procesy utleniania, wykazało skuteczność usuwania triklosanu ze ścieków. Biodegradacja triklosanu możliwa jest przez wiele grzybów i bakterii, osad czynny, sugerując, że biologiczne usunięcie triklosanu może być alternatywną metodą usuwania triklosanu ze ścieków. Pomimo, że triklosan jest w użyciu od lat, dopiero niedawno naukowcy zbadali jego wpływ na organizmy żywe [2-6]. Sprawdzono, że triklosan w niezmienionym stanie opuszcza oczyszczalnię ścieków, trafiając do środowiska. W związku z tym, we wrześniu 2016 r. Agencja Żywności i Leków FDA (Food and Drug Administration) – amerykańska instytucja rządowa – wprowadziła zakaz stosowania triklosanu w środkach odkażających przeznaczonych dla ludzi, a w grudniu 2017 r. zakazała stosowania środków antyseptycznych w służbie zdrowia, opartych na tym składniku. W kwietniu 2019 r. FDA wydała ostateczną decyzję zakazującą stosowania triklosanu w środkach odkażających do rąk. Jednak, jak zauważono, pomimo zakazów wydawanych przez FDA – triklosan można wciąż znaleźć w wielu miejscach. Jest on dodawany do wielu produktów użytkowanych przez dorosłych i dzieci, w tym do odzieży, naczyń kuchennych, mebli i zabawek.

2. Chemizm triklosanu

Triklosan (TCS), czyli 5-chloro-2-(2,4-dichlorofenoksy)-fenol jest związkiem organicznym, hydrofobowym. Triklosan jest przedstawicielem fenoli, podobnie jak działające przeciwdrobnoustrojowo krezol, chloroksylenol czy triklokarban. Ma postać białego krystalicznego proszku o charakterystycznym, słabym zapachu fenolu. To chlorowany, aromatyczny związek chemiczny, który posiada grupy funkcyjne charakterystyczne dla eterów i fenoli, warunkujące jego aktywność przeciwdrobnoustrojową (rys. 1). Triklosan, jak i pozostałe fenole, jest słabo rozpuszczalny w wodzie, natomiast dużo lepiej rozpuszcza się w etanolu, eterze dietylowym, a także w silnych roztworach zasad, np. 1M NaOH [7].

Triklosan, to środek bakteriobójczy, bakteriostatyczny i konserwujący, stosowany w produktach higieny osobistej, takich jak pasta do zębów, detergenty, szampony, kremy i płyny do pielęgnacji skóry i mydła antybakteryjne, dezodoranty, o typowym stężeniu w zakresie 0,1÷0,3% masy produktu. Zawartość regulowana jest dyrektywą kosmetyczną Wspólnoty Europejskiej (76/768/EWG) i amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (USFDA). Od 2005 roku triklosan znajduje się też w wykazie substancji niebezpiecznych w rozporządzeniu Ministra Zdrowia (Dz. U. z dnia 14 października 2005 r.) [8] w alfabetycznym indeksie substancji (bez złożonych węglo-i ropopochodnych). Jego numer indeksowy to 604-070-00-9, numer WE: 222-182-2, numer CAS: 3380-34-5, klasyfikacja: XI; R36/38 N; R50-53, oznakowanie: XI; N R: 36/38-50/53 S: 26-39-46-60-6 [8].

Pomimo wysokiej stabilności chemicznej, będąc niezwykle odpornym na wysokie i niskie pH, triklosan łatwo ulega degradacji w środowisku poprzez fotodegradację. Wstępnie zidentyfikowano osiem fotoproduktów, w tym chlorowane fenole, etery chlorohydroksydifenylowe, 2,7- i 2,8-dichlorodibenzo-p-dioksynę oraz możliwy izomer dichlorodibenzodioksyny lub dichlorohydroksydibenzofuran [9-11]. Niektóre z tych produktów wykazują zwiększoną toksyczność w porównaniu do triklosanu, ale wykazano, że są degradowane w środowisku przez bakterie, takie jak rodzaje Pseudomonas, Burkholderia i Sphingomonas [11]. Produktami końcowymi są CO₂ i chlor z chlorokatecholami jako półproduktami. Son i in. [12] wykazali, że degradacja fotokatalityczna triklosanu z udziałem TiO₂ jest osiągana głównie za pomocą rodników, a rodniki te mogą dalej degradować na półprodukty, np. dioksyny (rys. 2). Obecność nadtlenku wodoru poprawia utlenianie triklosanu [11-13].

Rozpuszczalność triklosanu w wodzie wynosi < 10-6 g ml-1 i wzrasta, gdy pH zmierza do zasadowego. Współczynnik podziału triklosanu (log Pow = 5,4) sugeruje, że jest on lipofilowy. Struktura chlorowcowanego eteru bifenylowego triklosanu jest podobna do bisfenolu A, dioksyn, polibromowanych eterów difenylowych (PBDE) i hormonów tarczycy, dlatego też triklosan uważany jest za potencjalny czynnik zaburzający gospodarkę hormonalną, szczególnie w odniesieniu do zaburzeń homeostazy hormonu tarczycy [14-16].

3. Mechanizm działania i zastosowanie triklosanu

Związek ten ma szeroki zakres działania przeciwdrobnoustrojowego. Wykazuje aktywność wobec bakterii Gram-dodatnich, Gram-ujemnych, prątków kwasoopornych, działa na grzyby, wirusy, a także pierwotniaki (Plasmodium falciparum i Toxoplasma gondii), nie działa natomiast na formy przetrwalnikowe drobnoustrojów. Dodatek triklosanu do różnych produktów, z jednej strony ma na celu uzyskanie działania antyseptycznego i przeciwbakteryjnego, a z drugiej, jest on środkiem konserwującym. Ma to istotne znaczenie w zapobieganiu rozprzestrzenianiu się drobnoustrojów, redukcji ryzyka zakażeń, czy profilaktyce chorób przyzębia i jamy ustnej. Triklosan skutecznie zapobiega nadmiernemu rozwojowi bakterii na skórze, przykremu zapachowi, chroni przed infekcjami po zabiegach, np. dentystycznych. Związek ten znalazł również zastosowanie w higienie szpitalnej, np. w celu zapobiegania zakażeniom wywołanym przez metycylinooporne gronkowce złociste (tab. 1) na oddziałach noworodkowych czy kardiochirurgii [7, 15, 16].

W wysokich stężeniach (rzędu kilku procent) triklosan działa więc bakteriobójczo. Jego celem jest destrukcja błony cytoplazmatycznej i cytoplazmy. Jednak w niskich stężeniach (0,05%) działa bakteriostatycznie poprzez inhibicję syntezy kwasów tłuszczowych niezbędnych do reprodukcji oraz budowy błony komórkowej. Triklosan wiąże się z bakteryjnym enzymem – reduktazą białka przenoszącego grupę enolowo-acylową (ENR), kodowanego przez gen fabl. To wiązanie powoduje wzrost powinowactwa enzymu do NAD+. W rezultacie powstaje stabilny trzeciorzędowy kompleks ENR-NAD+-triklosan, który jest nieaktywny w syntezie kwasów tłuszczowych, niezbędnych do budowy i odtwarzania błony komórkowej [7-16].

4. Szkodliwe działanie na organizm ludzki

Tak jak wszystkie związki chemiczne, triklosan nie jest obojętny dla człowieka. Istnieją doniesienia o przypadkach alergii kontaktowej, czy działania drażniącego na skórę (wysypka na twarzy, szyi, zewnętrznej powierzchni dłoni) po użyciu produktów kosmetycznych zawierających triklosan. Związek ten wykazuje właściwości lipofilne, umożliwiające mu łatwe pokonywanie barier biologicznych. Obecność triklosanu u człowieka wykazano w tkankach, narządach i organach, takich jak krew, tkanka tłuszczowa, wątroba oraz mózg. Z badań wynika, że w układzie nerwowym TCS działa podobnie jak TCDD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioksyna), inicjując między innymi proces apoptozy, a w wysokich stężeniach nekrozę (obumieranie komórek i martwicę). Czyli, np. związek ten przy dłuższym stosowaniu zakłóca mikroflorę bakteryjną jamy ustnej. Triklosan może mieć ponadto działanie teratogenne, a więc styczność z nim podczas ciąży może powodować wady rozwojowe płodu. Dowiedziono ponadto, że triklosan kumuluje się w tkance tłuszczowej i oddziałuje na metabolizm hormonów tarczycy, co może w tym przypadku prowadzić do hipotermii. Co więcej, zanotowano negatywny wpływ triklosanu na centralny układ nerwowy i powodowanie stanów depresyjnych [11-14].

W badaniu przeprowadzonym w 2014 r. w Quebec City zidentyfikowano TCS w 44 z 46 próbek ludzkiego moczu, a ostatnie badania przeprowadzone w Chinach potwierdziły obecność triklosanu w moczu u 80% z 209 przebadanych uczestników eksperymentu. Warto wspomnieć o badaniach kobiet w ciąży przeprowadzonych w Nowym Jorku, gdzie TCS wykryło u 100% ze 181 badanych pań oraz w 51% próbek krwi pępowinowej pobranej bezpośrednio od noworodków (tab. 2) [17].

TCD, tak jak bisfenol A, wykazuje działanie podobne do hormonów obecnych w ludzkim organizmie. Pod tym względem substancja ta, zależnie od typu komórek, tkanki czy organizmu użytego w eksperymencie, może działać jak słaby estrogen lub androgen. Podobnie jak w przypadku innych ksenobiotyków, triklosan może akumulować się w roślinach, po czym jest spożywany przez ludzi. Zauważono także, że duże stężenie triklosanu w wodach może mieć toksyczny wpływ na różne typy wodorostów i skorupiaków, na ich budowę oraz funkcjonowanie i w efekcie może prowadzić do zaburzenia równowagi ekosystemów wodnych [18, 19]. Z badań prowadzonych przez naukowców wynika, że w pewnych warunkach na skutek kontaktu triklosanu z wodą wodociągową (tab. 3), dochodzi do powstawania niewielkich ilości chloroformu, a jak wiadomo jest to substancja silnie drażniąca i przy większym stężeniu i dłuższym kontakcie toksyczna dla organizmów żywych [22].

Nie ulega wątpliwości, że powszechność stosowania triklosanu prowadzi do wytworzenia na niego oporności u niektórych bakterii, co wiąże się także ze zwiększeniem oporności na antybiotyki [11-22]. Z badań prowadzonych w różnych ośrodkach wynika, że poziom oporności gronkowców na triklosan jest bardzo zróżnicowany, jednak zdecydowanie wyższy w porównaniu z wynikami uzyskiwanymi w latach wcześniejszych. Zjawisko oporności na triklosan częściej dotyczy szczepów S. epidermidis, co może być wynikiem częstszej ekspozycji gronkowców skórnych na środki czystości zawierające triklosan. Niepokój budzi też wpływ triklosanu na florę jelitową. U szczepów E. coli przejawia się ona nadekspresją genów kodujących pompy odpowiedzialne za usuwanie związków toksycznych z komórki i prowadzi do zmniejszenia ich wrażliwości na niektóre antybiotyki [18]. Istnieją także informacje na temat wzrostu oporności na triklosan wśród bakterii środowiskowych. Izolaty Pseudomonas putida i Alcaligenes xylosoxidans subsp. denitrificans, wykazywały wysoki stopień oporności na triklosan na skutek produkcji enzymu, który go rozkłada. Wykazano również możliwość przeniesienia genów oporności ze szczepów Stenotrophomonas maltophilia do komórek P. aeruginosa, a także do pałeczek z rodziny Entero­bacteriaceae. Z badań nad opornością prątków kwasoodpornych wynika, że mutacja w genie inhA (odpowiedniku genu fabI) warunkuje jednoczesną oporność na triklosan i izoniazyd [2, 20].

5. Podsumowanie

W dobie szalejącej pandemii koronawirusa budowanie poczucia bezpieczeństwa, a także bieżąca i adekwatna dezynfekcja są ważnym elementem życia codziennego. W obecnej sytuacji wszelkiego rodzaju związki bakterio- i wirusobójcze: środki dezynfekcyjne i antyseptyczne są stosowane w znacznych ilościach, jednak nadużywanie tego typu związków może zakłócić prawidłową mikroflorę np. skóry i przyczynić się do wzrostu jej oporności. Intensywne użycie TCD przyczyni się do wzrostu jego zawartości w ściekach. Konsekwencją tego będzie prawdopodobnie, w kolejnym etapie, kumulacja triklosanu w zbiornikach wodnych i osadach rzecznych. Dlatego konieczne jest poszukiwanie nowych technologii prowadzących do eliminacji lub unieszkodliwiania tego związku, a edukacja z zakresu prawidłowych procesów sanitarno-higienicznych, jest gwarancją bezpieczeństwa zdrowia publicznego.

6. Literatura

[1] http://www.pg.gda.pl/chem/CEEAM/Dokumenty/CEEAM_ksiazka_polska/Rozdzialy/rozdzial_033.pdf
[2] Weatherly LM, Gosse JA. Triclosan Exposure, Transformation, and Human Health EffectsJ Toxicol Environ Health B Crit Rev. 2017; 20(8): 447-469.doi: 10.1080/10937404.2017.1399306.
[3] Lee JD, Lee JY, Kwack SJ. Risk Assessment of Triclosan, a Cosmetic Preservative. Toxicol Res. 2019; 35(2):137–154. doi:10.5487/TR.2019.35.2.137.
[4] Al Habashneh R, Farasin R, Khader Y. The effect of a triclosan/copolymer/fluoride toothpaste on plaque formation, gingivitis, and dentin hypersensitivity: A single-blinded randomized clinical study. Quintessence Int. 2017; 48: 123–130. doi: 10.3290/j.qi.a37384.
[5] Magro, C.C.; Zagalo, P.M.; Pereira-da-Silva, J.; Mateus, E.P.; Ribeiro, A.B.; Ribeiro, P.A.; Raposo, M.F. Triclosan Detection in Aqueous Environmental Matrices by Thin-Films Sensors. Proceedings 2019, 15, 24. doi:10.3390/proceedings2019015024.
[6] http://www.medonet.pl/zdrowie/zdrowie-dla-kazdego,niebezpieczny triclosan,artykul,1708048.html
[7] http://biuletynfarmacji.wum.edu.pl/0702Izydorczak/0Izydorczak.html
[8] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 28 września 2005 r. w sprawie wykazu substancji niebezpiecznych wraz z ich klasyfikacją i oznakowaniem (Dz.U. 2005 nr 201 poz. 1674).
[9] Tixier C, Singer HP, Canonica S, Muller SR (2002) Phototransformation of triclosan in surface waters: a relevant elimination process for this widely used biocide—laboratory studies, field measurements, and modelling. Environ Sci Technol 2002;36:3482–3489.
[10] Sanchez-Prado L, Llompart M, Lores M, García-Jares C, Bayona JM, Cela R. Monitoring the photochemical degradation of triclosan in wastewater by UV light and sunlight using solid-phase microextraction. Chemosphere 2006;65:1338–1347.
[11] Olaniyan B. Mkwetshana N, Okoh I. Triclosan in water, implications for human and environmental health. SpringerPlus. 2016; 5:1639 DOI 10.1186/s40064-016-3287-x.
[12] Son HS, Ko G, Zoh KD. Kinetics and mechanism of photolysis and TiO2 photocatalysis of triclosan. J Hazard Mater 2009;166:954–960.
[13] Solá-Gutiérrez C, Schröder CS, M. Fresnedo San-Román M, Ortiz I. Critical review on the mechanistic photolytic and photocatalytic degradation of triclosan. Journal of Environmental Management. 2020; 260:110101 DOI.10.1016/j.jenvman.2020.110101.
[14] Carey DE, McNamara PJ. The impact of triclosan on the spread of antibiotic resistance in the environment. Front Microbiol. 2015;5:780. doi:10.3389/fmicb.2014.00780.
[15] http://ptfarm.pl/pub/File/FP/4_2009/05%20%20zagrozenia%20zwiazane%20ze%20stosowaniem%20triklosanu.pdf
[16] Bedoux G, Roig B, Thomas O, Dupont V, Le Bot B. Occurrence and toxicity of antimicrobial triclosan and by-products in the environment. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2012;19, 1044–1065. 10.1007/s11356-011-0632-z.
[17] Chen ZF, Ying GG, Liu YS, Zhang QQ, Zhao JL., Liu SS, Chen J, Peng FJ, Lai HJ, Pan CG. Triclosan as a surrogate for household biocides: an investigation into biocides in aquatic environments of a highly urbanized region. Water Res.2014;58:269-279.
[18] https://layah.org/uniwersytet/ajurweda/triclosan-niszczy-zdrowie-morduje-zabija
[19] https://kobieta.onet.pl/zdrowie/gdy-sterylnosc-szkodzi-czyli-cala-prawda-o-triklosanie/4bhve16
[20] Dhillon GS, Kaur S, Pulicharla R, et al. Triclosan: current status, occurrence, environmental risks and bioaccumulation potential. Int J Environ Res Public Health. 2015;12(5):5657–5684. doi:10.3390/ijerph120505657.
[21] http://www.ec.gc.ca/ese-ees/65584A12-2B7D-4273-9F7A-38EDF916ECAF/EN%20FSAR%20Triclosan%20with%20ISBN.pdf
[22] Olaniyan LW, Mkwetshana N, Okoh AI. Triclosan in water, implications for human and environmental health. Springerplus. 2016;5(1):1639. doi:10.1186/s40064-016-3287-x.

dr inż. Izabela Kruszelnicka, dr inż. Dobrochna Ginter-Kramarczyk, dr hab. Michał Michałkiewicz

Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Środowiska

Źródło: Technologia Wody 3-4/2020