Investigation of the efficacy and inhalation toxicity of an air disinfectant in the human breathing zone for the nonspecific prevention of airborne infections

A.YU. Scopin^1,2, L.S. Fedorova^1,2, D.L. Vinogradov², E.V. Karaduleva³, R.G. Goncharov³, A.VW. Kochkina³, A.E. Gordeeva³, V.A. Evdokimov³, R.V. Razzhivin³, V.I. Novoselov^3
1 Research Institute of Disinfectology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare, Moscow, Russia;
² I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia (Sechenov University), Moscow, Russia
³ Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Russia;

Objective – to determine the efficacy and inhalation toxicity of the chlorine dioxide (CD) generator Barrier Reef used as a personal air disinfectant to inactivate the pathogens of airborne infections. The investigations conducted at the Research Institute of Influenza, Ministry of Health of Russia (Saint Petersburg), showed that the CD generator had high virucidal activity against influenza virus; when CD was used at low, low-toxic concentrations, the virus titer in the air samples was reduced by 90% at 1–3 min, by 97% at 3–5 min, and by 99% at 10–12 min.
The agent was effective at least 30 days. The inhalation toxicity of CD was investigated in the experiments using the rats that were kept in an atmosphere of CD for a certain time. Then the structure of the trachea and lungs was histologically determined; the degree of oxidative stress was estimated from the tissue level of malonic aldehyde and the changes in the gene expression of all classes of antioxidant enzymes (a total of 15 different enzymes). The structure of the tracheal and lung epithelium was ascertained to be completely preserved; in this case, there were no increases in apoptotic cell death in both tissues or in lipid peroxidation in lung tissue. The enhanced protection of tracheal and lung epithelial cells against the highly toxic reactive oxygen species generated in the tissues is associated with the activation of gene expression of antioxidant enzymes in the epithelium, which is observed within the first hours after action of CD. The results of the investigations allow the air disinfectant Barrier Reef to be recommended for the prevention of airborne infections.
Keywords: chlorine dioxide, airborne infections, upper airway, prevention.
For citations: ScopinA.Yu., Fedorova L.S., Vinogradov D.L., Karaduleva E.V., Goncharov R.G., Kochkina A.V., Gordeeva A.E., Evdokimov V.A., Razzhivin R.V., Novoselov V.I.. Investigation of the efficacy and inhalation toxicity of an air disinfectant in the human breathing zone for the nonspecific prevention of airborne infections.Epidemiologia i infekcionnyebolezni. Аktual’nyevoprosy 2017; (4): 71–77

Проблема заболеваемости воздушно-капельными инфекциями, в том числе острыми респираторными вирусными (ОРВИ), в Российской Федерации была и на сегодняшний день остается весьма актуальной. Несмотря на постоянное совершенствование мер, направленных на повышение уровня вакциноуправляемости этих инфекций, и создание новых препаратов для повышения эффективности неспецифической иммунорезистентности человека, ежегодно отмечается достаточно высокий уровень заболеваемости. В России только гриппом и ОРВИ каждый год болеют около 30 млн. человек, при этом экономические последствия составляют десятки миллиардов рублей [1, 2].

На сегодняшний день важным направлением профилактики распространения инфекций с воздушно-капельным механизмом передачи возбудителя является создание средств, для дезинфекции воздуха индивидуального пользования. Применение таких средств, для обеззараживания воздуха в зоне дыхания человека позволит значительно снизить риск заражения при нахождении в местах массового скопления людей, при общении с носителями инфекций, уже заболевшими людьми или лицами, находящимися в инкубационном периоде развития инфекции.

Одним из таких средств, позволяющих эффективно обеззараживать воздух в зоне дыхания человека, является обеззараживатель воздуха (генератор диоксида хлора – ДХ) «Nanoclo2». Средство представляет собой картридж с перфорациями, внутрь которого помещено активное вещество, содержащее хлорит натрия. При вскрытии упаковки начинается медленное испарение активного компонента (ДХ), обладающего антимикробной активностью, и в зоне дыхания человека создается «купол чистоты», объем которого в закрытом помещении составляет около 1 м³.

ДХ обладает высокой активностью в отношении широкого спектра микроорганизмов: бактерий, вирусов, грибов, спор бацилл. Обеззараживатель воздуха, действуя в низких, малотоксичных концентрациях, проявляет высокую активность в отношении разных вирусов, в частности, вирусов гриппа, в том числе типа А (включая А H5N1, А H1N1), являющихся наиболее частой причиной возникновения ОРВИ у человека.

В лабораторных исследованиях установлена эффективность средства в отношении бактерий, например, золотистого стафилококка, являющегося наиболее устойчивым к дезинфицирующим средствам представителем возбудителей инфекций дыхательных путей и также играющего значительную роль в развитии различных инфекционных состояний, способного передаваться от человека человеку через воздушную среду.

Эффективность и безопасность использования генератора ДХ подтверждена многими лабораторными исследованиями в России и за рубежом. На базе ФБУН «НИИ дезинфектологии» Роспотребнадзора (Москва) в рамках предрегистрационных испытаний данного средства была проведена серия научных экспериментов по оценке его эффективности и безопасности применения для обеззараживания воздуха.

¹ Руководство Р 4.2.2643-10 «Методы лабораторных исследований и испытаний дезинфекциионных средств для оценки их эффективности и безопасности». М., 2010. 615 с.

Результаты испытаний показали, что уже через 60 мин степень контаминации воздуха тест-микроорганизмом снижается на 64,2%, через 2 ч – на 77,5%, через 4 ч – на 90,8% по сравнению с контрольными показателями обсемененности воздуха с учетом коэффициента естественной седиментации.

В ФГБУ «НИИ гриппа» Минздрава России была проведена оценка вирулицидной активности генератора ДХ в отношении вируса гриппа. В испытаниях использовали вирус гриппа А/California/07/09 (H1N1)pdm09 из коллекции вируных штаммов ФГБУ «НИИ гриппа» Минздрава России [3].

Результаты исследований свидетельствуют о снижении титра вируса в пробах воздуха в присутствии обеззараживателя через 1–3 мин на 90%, через 3–5 мин – на 97% и через 10–12 мин – на 99%.

Достоинством тестируемого средства является и простота применения. Для его активации необходимо вскрыть герметичную алюминиевую упаковку и извлечь картридж. Максимальная эффективность достигается через 24 ч после активации и сохраняется в течение не менее 30 суток.

Для создания максимальной эффективности необходимо использовать 2 картриджа. Нужно помнить, что на открытом воздухе эффективность обеззараживания может снижаться вследствие влияния воздушных потоков.

Для удобства ношения средства рекомендовано использовать специальную ленту с держателем на шее или специальный держатель для закрепления картриджа на одежде. Вставляют картридж в держатель так, чтобы отверстия держателя были направлены наружу. На активированном картридже отмечают дату начала его использования. Через 30 суток использованные картриджи утилизируют и заменяют на новые.