El cloroxilenol, un desinfectante ampliamente utilizado en todo el mundo, se ha asociado con amenazas ecotoxicológicas a los ambientes acuáticos debido a su estabilidad química relativamente alta y su uso generalizado. Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) han descubierto una alternativa prometedora conocida como 2,6-diclorobenzoquinona (2,6-DCQ), que funciona de forma más eficaz contra algunas bacterias, hongos y hongos comunes. . virus, y puede degradarse y desintoxicarse rápidamente con la ingesta de agua.
Este estudio innovador está dirigido por el profesor ZHANG Xiangru del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de HKUST, quien ha estado estudiando los subproductos de la desinfección (DBP) durante muchos años. Durante el brote, el profesor Zhang notó que el cloroxilenol era estructuralmente similar a algunos de los DBP halofenólicos descubiertos por su equipo, que se demostró que se degradaban rápidamente mediante la fotólisis solar.
Inspirándose en las propiedades estructurales y la degradabilidad de algunos DBP halofenólicos, el equipo de investigación pudo seleccionar un desinfectante eficaz de amplio espectro a partir de DBP que puede degradarse y desintoxicarse rápidamente en el agua receptora. El equipo de investigación probó la eficacia de 10 DBP diferentes para inactivar varios patógenos, incluido E. coli (un tipo de bacteria relacionada con el cáncer colorrectal), Staphylococcus aureus (bacteria), Candida albicans (hongos) y el bacteriófago MS2 (virus). Descubrieron que el 2,6-DCQ era de 9 a 22 veces más eficaz que el cloroxilenol para inactivar estas bacterias, hongos y virus.
Además, descubrieron que la toxicidad del 2,6-DCQ para el desarrollo de embriones de poliquetos marinos se reducía rápidamente, ya que se degradaba rápidamente por hidrólisis en la ingesta de agua de mar, incluso en ausencia de luz solar. Después de dos días de liberación en el agua de mar, el 2,6-DCQ exhibió 31 veces menos toxicidad para el desarrollo que el cloroxilenol.
“Encontramos que el DBP seleccionado exhibía una actividad antimicrobiana significativamente más fuerte que el cloroxilenol, y que su concentración y la toxicidad asociada para el desarrollo se reducían rápidamente en la ingesta de agua de mar, incluso en la oscuridad”, dijo el profesor Zhang.
Destacó la necesidad apremiante de contar con desinfectantes más eficaces y ecológicos, especialmente en el contexto de la pandemia de COVID-19. “El cloroxilenol se ha detectado con frecuencia en ambientes acuáticos; por ejemplo, las concentraciones en el agua de los ríos en Hong Kong han alcanzado los 10,6 μg/L. Los estudios toxicológicos han informado sobre alteraciones endocrinas, muerte fetal y efectos adversos del cloroxilenol en los organismos acuáticos. En concentraciones ambientales ( ~4,2 μg/L) la exposición crónica puede provocar regulación genética y cambios morfológicos en la trucha arco iris”.
El descubrimiento por parte del equipo del 2,6-DCQ como una alternativa prometedora es un paso importante para abordar esta necesidad global. Los resultados sugieren que el 2,6-DCQ se puede utilizar como desinfectante en una amplia gama de aplicaciones, incluidos productos de cuidado personal (como limpiadores de manos, detergentes y jabones), pinturas, textiles, fluidos para trabajar metales y exfoliantes médicos. así como saneamiento de hogares, equipos de procesamiento de alimentos, instrumentos quirúrgicos y espacios públicos.
“Este estudio innovador no solo proporciona una solución potencial para apoyar mejor la bioseguridad humana y al mismo tiempo priorizar la sostenibilidad ambiental, sino que también tiene implicaciones significativas para el desarrollo de desinfectantes ecológicos y otros productos industriales ecológicos que explotan la naturaleza ligeramente alcalina del agua de mar. Por ejemplo, los científicos de otras industrias diseñan y desarrollan productos como pesticidas, productos farmacéuticos y productos de cuidado personal que pueden degradarse rápidamente mediante hidrólisis en las tomas de agua de mar”, explicó el profesor Zhang.
Sus resultados han sido publicados en una revista multidisciplinar de primer nivel comunicación de la naturaleza. Dr. en el equipo de investigación. Han Jiarui, actualmente profesor asistente de investigación en HKUST y el Dr. Se incluyó a LI Wanxin, actualmente profesor asistente en la Universidad Jian Xiaotong-Liverpool. Ambos son graduados de doctorado del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de HKUST y fueron becarios postdoctorales en el grupo del profesor Zhang durante la investigación.
De cara al futuro, el profesor Zhang planea explorar las relaciones entre la eficacia de la desinfección y la degradación de los halofenoles con sus huellas moleculares a través del aprendizaje automático. Espera que futuras investigaciones arrojen luz sobre el desarrollo de desinfectantes óptimos.