Санітайзери для рук: механізм дії та ефективність проти коронавірусів

Поява нових патогенів, бактеріальних чи вірусних, завжди стає викликом для науковців та медиків усього світу. Одним із найбільш ефективних засобів протидії стали санітайзери для рук. Актуальним прикладом є вірусне захворювання COVID-19, яке Всесвітня організація охорони здоров’я визнала глобальною пандемією на початку 2020 року.

Серед дієвих способів запобігання зараженню та поширенню вірусу було визнано часте й ефективне очищення шкіри рук. Як серед населення, так і серед працівників медичної сфери спиртовмісні засоби для очищення шкіри рук стали ефективною альтернативою класичному миттю рук із застосуванням мила та води. Нині засоби для очищення рук на основі спирту є частиною протоколів із обмеження поширення бактерій і вірусів [1,2]. Санітайзери на основі спирту сьогодні доступні у різних формах (гелі, спреї) та мають різний склад. З огляду на їхню зростаючу популярність у період пандемії, важливо розуміти, які типи санітайзерів ефективно діють саме проти цього збудника.

Структура вірусів і бактерій

Віруси — інфекційні агенти відносно простої організації з двома мінімально необхідними структурними компонентами. Насамперед віруси містять генетичний матеріал: ДНК або РНК. Генетична інформація може бути представлена однонитковою або двонитковою молекулою. Для захисту генетичного матеріалу вірусу та його інкапсуляції існує протеїнова оболонка, або білковий капсид. Віруси також поділяються залежно від того, чи мають вони ліпідний шар. Попри те, що склад вірусів подібний до складу всіх живих клітин (білки, ліпіди, генетичний матеріал), обов’язковою умовою для їх розмноження є клітина-хазяїн — поза клітиною віруси не проявляють жодних ознак життя.

Бактерії — одноклітинні живі організми, які, на відміну від вірусів, зазвичай можуть існувати поза організмом хазяїна. Генетичний матеріал бактерій вільно розташований усередині клітини і, так само як і у вірусів, у бактерій немає оформленого ядра. У бактеріальних клітинах виділяють досить велику кількість структур: внутрішню клітинну мембрану та зовнішню клітинну стінку, хоча будова певних видів може відрізнятися від класичної.

Пептидоглікан є компонентом зовнішньої клітинної стінки бактерій; це полімер, що складається з цукрів та амінокислот. У різних видів бактерій товщина шару пептидоглікану відрізняється. Саме товщина цього шару визначає, як бактерії будуть фарбуватися за Грамом: чим товщий шар пептидоглікану, тим краще бактерія забарвлюється в рожевий колір, що робить її грампозитивною. Бактерії, які взагалі не містять пептидоглікану, об’єднані в групу «атипових» бактерій.

Інгредієнти санітайзерів для рук

Усього виділяють дві великі групи санітайзерів:

1. санітайзери на спиртовій основі;
2. санітайзери на основі очищувальних компонентів, відмінних від спирту.

Найчастіше замість спирту в санітайзерах другої групи використовується бензалконію хлорид — четвертинна амонієва сполука, яку часто застосовують як дезінфектант [3]. Дезінфектанти на основі бензалконію хлориду тривалий час вважалися менш подразливими, ніж дезінфектанти на основі спиртів, проте останні дослідження підтверджують їхній значний потенціал у провокуванні контактних дерматитів [4]. Хоча санітайзери на основі спиртів дійсно можуть подразнювати шкіру, вони застосовуються найчастіше завдяки своїй ефективності у профілактиці поширення інфекційних агентів та економічній доцільності [5].

Санітайзери на основі спиртів можуть містити етанол, ізопропіловий спирт, n-пропанол або їхні комбінації [7], воду, а також допоміжні речовини та іноді гумектанти. Формули санітайзерів із вмістом спиртів у межах 60–95% за об’ємом є найбільш поширеними й вважаються найефективнішими. Гумектанти в складі формули санітайзерів запобігають пересиханню шкіри, а допоміжні речовини зберігають стабільність і ефективність формули з часом, зменшуючи швидкість випаровування спиртів і, таким чином, підвищуючи біоцидну активність санітайзера [6].

Механізм дії спиртів на бактеріальні клітини

N-пропанол часто використовують як спиртовий компонент у біоцидних речовинах [7]. Точний механізм антимікробних властивостей спиртів вивчений недостатньо, однак найімовірніше їхня дія пов’язана з порушенням цілісності бактеріальних мембран, інгібуванням синтезу білків [8] та/або денатурацією білків [7]. Для антибактеріальних властивостей оптимальна концентрація спиртів коливається в межах 60–90% [9]. Концентрації вище 90% мають менш виражені бактерицидні властивості [9]. Вода є необхідною у процесі денатурації білків. Також варто зазначити: спирти діють проти бактеріальних клітин, що перебувають у стані активних метаболічних процесів і поділу, але не проти їх спор [10].

Механізм дії спиртів на вірусні частинки

Усі три компоненти вірусних частинок — ліпідна оболонка (якщо присутня), білковий капсид і власне генетичний матеріал — є мішенями для дії санітайзерів на основі спиртів [7]. Враховуючи, що всі перелічені компоненти вірусної частинки важливі для життєвого циклу вірусів (прикріплення до клітин хазяїна, проникнення, біосинтез, дозрівання та лізис клітин), а отже, важливі для подальшої передачі вірусу від хазяїна до хазяїна, зміна структури чи функціональності будь-якого з цих компонентів може знизити інфекційність вірусу.

У порівнянні з механізмом дії спиртів на бактерії, про їхню ефективність проти вірусів відомо менше. Наразі показано, що етанол діє краще на вірусні частинки та має ширший спектр дії, ніж інші спирти, зокрема пропаноли. Високі концентрації етанолу дуже ефективні проти вірусів, які мають ліпідну оболонку (до яких належить більшість вірусів із клінічним значенням, у тому числі й коронавіруси) [11]. Варто зазначити, що білковий капсид вірусів є досить стійким, тому більшість санітайзерів досі залишаються неефективними проти вірусів, які не мають ліпідної оболонки [12].

Загалом концентрація етанолу для інактивації вірусів така ж, як і для інактивації бактеріальних клітин. Однак дослідження показують, що етанол у концентрації 70% здатен ефективно протидіяти широкому спектру вірусів [13].

Через структурну подібність збудника COVID-19 із попередньо вивченими представниками інформацію про ефективність санітайзерів у запобіганні поширенню захворювання можна екстраполювати.

Центр із контролю захворювань рекомендує мити руки з використанням води та мила завжди, коли є така можливість, і надавати перевагу санітайзерам лише за її відсутності [14]. Це пов’язано з тим, що, крім хімічного впливу на інфекційні агенти, можливе їх механічне видалення потоком води з поверхні шкіри рук. Водночас дослідження показують однакову ефективність санітайзерів та антимікробного мила у зменшенні кількості потенційно патогенних вірусів із ліпідною оболонкою в суспензії [11,15,16]. Разом із тим слід пам’ятати, що постійне миття рук із використанням мила та гарячої води здатне видаляти природний ліпідний шар із поверхні шкіри, призводити до пересушування, подразнення та тріщин, що збільшує ймовірність потрапляння патогенів в організм. Для запобігання таким наслідкам застосування санітайзерів слід використовувати засоби з формулами, що містять гумектанти, які зволожують шкіру та запобігають її пересушуванню [17].

Сьогодні на ринку є санітайзери у різних формах випуску: у вигляді піни, спрею або гелю. Дослідження не виявили різниці в покритті (і, відповідно, ефективності) засобами різних типів [18,19]. Однак було встановлено суттєве зменшення покриття при нанесенні засобу в недостатній кількості (менше 2 мл). Водночас існують відмінності у тактильних відчуттях під час використання санітайзерів різних текстур. Зокрема, за відгуками споживачів, санітайзери у вигляді піни довше вбираються, що змушує наносити меншу їх кількість, таким чином зменшуючи покриття. Текстура гелю сприймається споживачами більш привабливою через здатність швидко вбиратися, відчуття м’якої та зволоженої шкіри після застосування та нейтральний аромат [20]. Водночас на комплаєнс впливають багато факторів: наявність додаткових інгредієнтів (наприклад, барвники й ароматизатори), інгредієнтів для зволоження шкіри, об’єм тощо.

Висновки

Інфекційний агент, що викликає COVID-19 — захворювання, яке нині набуло масштабів глобальної пандемії, — може бути ефективно інактивований завдяки дотриманню правил гігієни шкіри рук. Таким чином, санітайзери для рук залишаються незамінним засобом профілактики COVID-19.

Використані джерела:

1. Pittet D, Allegranzi B, Boyce J. The World Health Organization guidelines on hand hygiene in health care and their consensus recommendations. Infect Control Hosp Epidemiol. 2009;30:611–622.
2. Boyce JM, Pittet D, Healthcare Infection Control Practices Advisory Committee. Society for Healthcare Epidemiology of America. Association for Professionals in Infection Control. Infectious Diseases Society of America. Hand Hygiene Task Force. Guideline for hand hygiene in health-care settings: recommendations of the healthcare infection control practices advisory committee and the HICPAC/SHEA/APIC/IDSA hand hygiene task force. Infect Control Hosp Epidemiol. 2002;23 (12 Suppl):S3–40.
3. Gold NA, Avva U. Alcohol Sanitizer. StatPearls Publishing; 2018. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30020626. Accessed July 10,2020.
4. Wentworth AB, Yiannias JA, Davis MDP, Killian JM. Benzalkonium chloride: a known irritant and novel allergen. Dermatitis. 2016;27:14–20.
5. Fleur P la, Jones S. Non-alcohol based hand rubs: a review of clinical effectiveness and guidelines [Internet]. CADTH Rapid Response Report. 2017. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29266912. Accessed July 10, 2020.
6. Bush LW, Benson LM, White JH. Pig skin as test substrate for evaluating topical antimicrobial activity. J Clin Microbiol. 1986;24:343–348.
7. Mcdonnell G, Russell AD. Antiseptics and disinfectants: activity, action, and resistance. Clin Microbiol Rev. 1999;12:147–179. American Society for Microbiology (ASM).
8. Haft RJF, Keating DH, Schwaegler T, et al. Correcting direct effects of ethanol on translation and transcription machinery confers ethanol tolerance in bacteria. Proc Natl Acad Sci USA. 2014;111:E2576.
9. Morton HE. The relationship of concentration and germicidal efficiency of ethyl alcohol. Ann N Y Acad Sci.. 1950;53:191–196.
10. Thomas P. Long-term survival of bacillus spores in alcohol and identification of 90% ethanol as relatively more spori/bactericidal. Curr Microbiol. 2012;64:130–139.
11. Kampf G. Efficacy of ethanol against viruses in hand disinfection. J Hosp Infect. 2018;98:331–338. W.B. Saunders Ltd.
12. Dastider D, Jyoti Sen D, Kumar Mandal S, Bose S, Ray S, Mahanti B. Hand sanitizers bid farewell to germs on surface area of hands. Eur J Pharm Med Res. 2020;7:648–656.
13. Sattar SA, Abebe M, Bueti AJ, Jampani H, Newman J, Hua S. Activity of an alcoholbased hand gel against human adeno-, rhino-, and rotaviruses using the fingerpad method. Infect Control Hosp Epidemiol. 2000;21:516–519.
14. Gerberding JL, Director David Fleming MW, Snider DE, et al. Morbidity and mortality weekly report guideline for hand hygiene in health-care settings recommendations of the healthcare infection control practices advisory committee and the HICPAC/SHEA/APIC/IDSA Hand Hygiene task force centers for disease control and prevention. MMWR 2002;51 (No. RR-16):2-29.
15. Fendler EJ, Ali Y, Hammond BS, Lyons MK, Kelley MB, Vowell NA. The impact of alcohol hand sanitizer use on infection rates in an extended care facility. Am J Infect Control. 2002;30:226–233.
16. Steinmann J, Paulmann D, Becker B, Bischoff B, Steinmann E, Steinmann J. Comparison of virucidal activity of alcohol-based hand sanitizers versus antimicrobial hand soaps in vitro and in vivo. J Hosp Infect. 2012;82:277–280.
17. Lauharanta J, Ojajärvi J, Sarna S, Mäkelä P. Prevention of dryness and eczema of the hands of hospital staff by emulsion cleansing instead of washing with soap. J Hosp Infect. 1991;17:207–215.
18. Larson EL, Cohen B, Baxter KA. Analysis of alcohol-based hand sanitizer delivery systems: efficacy of foam, gel, and wipes against influenza A (H1N1) virus on hands. Am J Infect Control. 2012;40:806–809.
19. Grayson ML, Melvani S, Druce J, et al. Efficacy of soap and water and alcohol-based hand_rub preparations against live H1N1 influenza virus on the hands of human volunteers. Clin Infect Dis. 2009;48:285–291.
20. Greenaway RE, Ormandy K, Fellows C, Hollowood T. Impact of hand sanitizer format (gel/foam/liquid) and dose amount on its sensory properties and acceptability for improving hand hygiene compliance. J Hosp Infect. 2018;100: 195–201.

Євгеній ЄРОШКІН — д. м. н., дерматовенеролог (Україна)