مکانیزم اثر میکروب کشی ایزوتیازولینون

مکانیزم اثر میکروب کشی ایزوتیازولینون

ایزوتیازولینون (که گاهی ایزوتیازولون نیز نامیده می شود) یک ترکیب آلی با فرمول (CH)2SN(H)CO است. این ماده که یک جامد سفید رنگ است، از نظر ساختاری با ایزوتیازول مرتبط است.
ایزوتیازولینونها طیف گسترده ای از بایوسایدهای غیر اکسید کننده هستند که می توانند در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از این ماده در فرمولاسیون محصولات به جلوگیری از رشد میکروب ها کمک می کند و دارای اثرات بازدارنده و بایوسیدال بر اکثر باکتری ها، قارچ ها و جلبک های رایج موجود در آب است.
ایزوتیازولینون به خودی خود کاربردهای محدودی دارد، اما مشتقات آن به طور گسترده ای در مواد نگهدارنده و ضد میکروب استفاده می شود که به عنوان مثال می توان به متیل کلروایزوتیازولینون اشاره کرد.

متیل کلرویزوتیازولینون چیست؟

متیل کلرویزوتیازولینون (CMI) یک نگهدارنده است که برای محافظت از محصولات در برابر باکتری ها، مخمرها و قارچ ها استفاده می شود. این ماده در تولید لوازم آرایشی بر پایه آب و محصولات مراقبت شخصی کاربرد دارد.
علاوه بر این در فرآیندهای صنعتی از جمله ساخت موارد زیر استفاده می شود:
پوشش های کاغذی، مواد شوینده، رنگ، چسب و روغن های برش

نحوه میکروب کشی ایزوتیازولینون

بایوسایدهای ایزوتیازولینون برای کنترل میکروب ها در انواع کاربردهای تصفیه آب صنعتی، کارآیی و عملکرد خود را اثبات کرده اند. درک مکانیزم اثر میکروب کش های صنعتی در بهینه سازی استفاده از آنها از اهمیت زیادی برخوردار است.
فعالیت ضد میکروبی ایزوتیازولینون ها به توانایی آنها در مهار آنزیم های لازم برای زنده ماندن باکتری ها، به ویژه آنزیم های دارای تیول نسبت داده می شود. ثابت شده است که ایزوتیازولینون ها در برابر این آنزیم ها دی سولفیدهای مخلوط ایجاد می کنند.
در واقع مکانیسم اصلی اثر نگهدارنده های ایزوتیازولینون اکسیداسیون گروه های تیول است که اغلب روی آنزیم ها و پروتئین های باکتریایی یافت می شود. این منجر به مهار رشد و فعالیت متابولیک میکروارگانیسم ها می شود.
ایزوتیازولینون ها از یک مکانیزم دو مرحله ای بهره می برند که شامل مهار سریع رشد و متابولیسم و به دنبال آن آسیب سلولی غیرقابل برگشت و در نتیجه از بین رفتن باکتری ها است. این عمل با ایجاد اختلال در مسیرهای متابولیک مربوط به آنزیمهای دهیدروژناز انجام می شود.
از این طریق، عملکردهای مهم فیزیولوژیکی از جمله رشد، تنفس (مصرف اکسیژن) و تولید انرژی (سنتز ATP) به سرعت در میکروب ها مهار می شود. هم چنین مرگ سلولی ناشی از تخریب تیول های پروتئینی و تولید رادیکال های آزاد است. میزان و شدت از بین رفتن ارگانیسم ها ممکن است توسط مواد کمکی مختلف از جمله سورفاکتانت افزایش یابد.

عوارض جانبی ایزوتیازولینون

ایزوتیازولینون ها ممکن است به همراه عملکرد طبیعی خود یعنی کنترل یا از بین بردن میکروارگانیسم ها اثرات نامطلوبی نیز داشته باشند. به نظر می رسد که اثرات نامطلوب ایزوتیازولینون مانند DDT از مزایای آن بیشتر باشد. بسیاری از کشورها به دلیل خطرات شناخته شده به خاطر استفاده از بایوساید، به دنبال ممنوعیت جزئی یا کامل این ماده هستند.

اثرات آلرژیک ایزوتیازولینون ها

طبق اعلام سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA)، متیل کلروایزوتیازولینون یک آلرژن شیمیایی استاندارد است. به این معنی که در غلظت های بالا، CMI می تواند باعث سوختگی شیمیایی شود و باعث تحریک پوست می شود.
CMI به عنوان یک جزء در لوازم آرایشی، می تواند باعث واکنش های آلرژیک شود. البته این واکنشها بیشتر به خاطر محصولات تولید شده در دهه 1980 و 1990 اتفاق می افتاد.
از آن زمان تا حد زیادی ایزوتیازولینون از اکثر محصولات آرایشی و بهداشتی حذف شده است و اکنون در غلظت های بسیار پایین عمدتا در محصولات شستشو استفاده می شود. از زمان این تغییرات، واکنش های آلرژیک و تحریک کننده کمتر گزارش شده است. میزان حساسیت در اثر تماس با این ماده حدود 8 درصد است.
CMI در ایالات متحده در حال حاضر در غلظت های حداکثر 15 ppm در محصولات شوینده و 8 ppm در سایر محصولات آرایشی استفاده می شود. این غلظت برای استفاده در لوازم آرایشی توسط مجمع بررسی ترکیبات مواد آرایشی (CIR) تایید شده و ایمن است.
در سال 2014، کمیته علمی ایمنی مصرف کنندگان کمیسیون اروپا ممنوعیت داوطلبانه استفاده از مخلوط کلرو متیل ایزوتیازولینون و متیل ایزوتیازولینون (CMI/MI) در محصولات بدون نیاز به آبکشی مانند کرم بدن را صادر کرد. هدف از این اقدام کاهش خطر و بروز آلرژی های پوستی است. این نگهدارنده همچنان می تواند در محصولات شستشو مانند شامپوها و ژل های دوش با حداکثر غلظت 0.0015 درصد استفاده شود.
بر اساس فهرست مواد آرایشی و بهداشتی دولت کانادا، CMI فقط در ترکیب با MI مجاز است. در کانادا، مخلوط CMI/MI برای محصولات شستشو مجاز است و برای محصولات بدون نیاز به آبکشی مجاز نیست.

آیا CMI سرطان زا است؟

کلرو متیل ایزوتیازولینون توسط آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC) به عنوان ماده سرطان زا لیست نشده است و برای انسان ها خطری ندارد.
اثرات منفی ایزوتیازولینون بر محیط زیست
ایزوتیازولینون می توانند به شدت باعث سمی شدن آب شوند. DCOI که یکی دیگر از مشتقات ایزوتیازولینون است، در نمونه ها آب و رسوبات در بندر اوزاکا ژاپن، به ویژه در مناطقی که گردش آب در آنها کمتر است، شناسایی شده است.
غلظت بالای DCOI تهدیدی برای بی مهرگان دریایی به شمار می رود. ایزوتیازولینون ها نیز برای ماهی ها بسیار سمی هستند.

ترکیبات دیگر ایزوتیازولینون

از ترکیبات دیگر مورد استفاده ایزوتیازولینون می توان به متیل ایزوتیازولینون (MI)، بنزو ایزوتیازولینون (BIT) و بوتیل بنزو ایزوتیازولینون (BBIT) اشاره کرد.
این ترکیبات همگی دارای خواص ضد میکروبی هستند و برای کنترل باکتری ها، قارچ ها و جلبک ها در سیستم های آب خنک کننده، مخازن ذخیره سوخت، سیستم های آب آسیاب کاغذ، سیستم های استخراج روغن، نگهداری چوب و برخی از رنگ ها استفاده می شود.
این مواد هم چنین عوامل ضد رسوب هستند و اغلب در شامپوها و سایر محصولات مراقبت از مو استفاده می شوند.

جمع بندی

بایوسایدهای ایزوتیازولینون به طور گسترده ای در انواع کاربردهای تصفیه آب صنعتی برای کنترل رشد میکروبی و رسوب زیستی استفاده می شوند. اثرات ضد ميكروبي مشتقات ايزوتيازولینون، به عنوان مثال BIT و CMI بسیار شناخته شده است. این بایوسیدها به عنوان عوامل الکتروفیلی عمل می کنند و با آنزیم های مهم که مانع رشد و متابولیسم می شوند واکنش می دهند و بنابراین تنها پس از چند ساعت تماس، باعث مرگ سلولی باکتری ها و میکروب ها می شوند.