Hypochlorige Säure (HOCl): Wirkung als Desinfektionsmittel, Herstellung und Studien

Hypochlorige Säure (HOCl) ist die perfekte Waffe im Kampf gegen Keime.

Sie wirkt effektiv gegen Krankheitserreger wie Methicillin-Resistente Staphylococcus Aureus und Pseudomonas Aeroginosa.

Dabei ist dieses natürliche Desinfektionsprodukt 100 Prozent sicher für den Menschen, frei von Chemikalien, ungiftig und ganz natürlich. Das ist eine beeindruckende Kombination.

Unterchlorige Säure wird seit über einem Jahrhundert im medizinischen Bereich eingesetzt. Bevor es Antibiotika gab, wurde HOCl zum Spülen und Desinfizieren von Wunden im Ersten Weltkrieg verwendet. Heute wird es in alltäglichen Bereichen wie Kindertagesstätten, Krankenhäusern und sogar in der Gemüseabteilung von Lebensmittelgeschäften eingesetzt.

HOCl ist eine schwache Säure, die natürlich in unserem Körper vorkommt. Neutrophile sind weiße Blutkörperchen, die als erste vor Ort sind, wenn ein eindringendes Pathogen entdeckt wird. Neutrophile jagen den Erreger und verschlingen ihn durch Phagozytose.

Bei Kontakt setzen Neutrophile einen Schwall bakterientötender Chemikalien frei, darunter das stärkste Oxidationsmittel, HOCl. Dies tötet den Erreger, indem es die Zellmembranen und Proteine abbaut.

Was ist unterchlorige Säure?

Hypochlorige Säure ist das älteste Desinfektionsmittel der Natur, und es befindet sich in diesem Moment in etwa 7,5 Milliarden Menschen.

Und zwar in allen Menschen, genau in diesem Moment. Und warum? Es ist die Substanz, die deine weißen Blutkörperchen produzieren, um Infektionen abzuwehren.

Es ist auch der Wirkstoff in elektrolysiertem Wasser, einer industriellen Technologie, die zur umweltfreundlichen Reinigung und Desinfektion verwendet wird.

Elektrolysiertes Wasser wird hergestellt, indem Elektrizität verwendet wird, um die chemische Struktur von Salz, Wasser und Essig in einen ökologischen Reiniger zu verwandeln, der genauso effektiv wie Bleichmittel ist, aber keine schädlichen Chemikalien, Dämpfe oder Rückstände enthält. Ziemlich beeindruckend, oder?

Wie wird Hypochlorige Säure hergestellt?

Die Herstellung von unterchloriger Säure ist chemisch ziemlich einfach. Beginne mit dem genau richtigen Verhältnis der drei Zutaten: Salz, Wasser und Essig.

Du erinnerst dich vielleicht daran, dass ein Salzmolekül aus den Elementen Natrium und Chlorid (NaCl) besteht und ein Wassermolekül aus Wasserstoff und Sauerstoff (H2O) zusammengesetzt ist. Wenn ein elektrischer Strom an die Lösung angelegt wird, brechen die Moleküle auseinander und die Elemente bilden zwei neue Moleküle:

1. Hypochlorige Säure (HOCl)

   Das superstarke Desinfektionsmittel der Natur und auch der Inhaltsstoff, der dem Bleichmittel seine antimikrobielle Kraft verleiht. Wenn der pH-Wert der Lösung auf das richtige Niveau gesenkt wird, entsteht HOCl, genau die gleiche Substanz, die der Keimbekämpfer deines Immunsystems ist. Wenn du also mit deinem Kind in den Indoor-Spielplatz/die Petrischale gehst, machen sich deine weißen Blutkörperchen an die Arbeit und bilden hypochlorige Säure.

2. Natriumhydroxid (NaOH)

   Ein gebräuchliches Reinigungsmittel, das in unterschiedlichen Konzentrationen in allem von Zahnpasta über Hautpflegemittel bis hin zu Reinigungsprodukten verwendet wird. Da die Konzentrationen in den verschiedenen Produkten sehr unterschiedlich sind, ist auch die Toxizität sehr unterschiedlich.

Hypochlorige Säure als Alternative zu alkoholbasierten Desinfektionsmitteln

Wie du weißt, stehen uns weitere starke Desinfektionsmittel zur Verfügung, doch meist auf schädlicher chemischer Basis.

Bleiche ist in Krankenhäusern und Arztpraxen weit verbreitet und gehört zur gleichen Chlorfamilie wie HOCl. Die Forschung zeigt, dass beide Bakterien, Pilze, Sporen und Viren abtöten. Allerdings ist Bleiche sehr reizend für Augen, Haut und Lunge – und das Einatmen über einen längeren Zeitraum könnte krebserregend sein.

Im Gegensatz dazu hat HOCl einen vorübergehenden und milden Chlorgeruch, der sich schnell verflüchtigt, es ist nicht reizend und hat keine giftigen Nebenwirkungen.

Alkohol ist ein beliebtes Desinfektionsmittel in Kliniken zum Abwischen von Instrumenten, Möbeln und ist ein wichtiger Bestandteil von Handdesinfektionsmitteln. Ethylalkohol (70%) gilt im Vergleich zu Isopropylalkohol als effektiver. Beide sind bakterizid, fungizid und virizid, aber nicht wirksam gegen bakterielle Sporen (1).

Händedesinfektionsmittel mit Alkohol werden in vielen Arztpraxen täglich verwendet, aber mit der Zeit kann wiederholter Gebrauch zu Handdermatitis führen.

Ich wurde allergisch gegen Handdesinfektionsmittel, nachdem ich es viele Monate lang verwendet hatte. Es war extrem irritierend und peinlich, einen Ausschlag auf meinen Händen zu haben. Nachdem ich die Handdesinfektionsmittel abgesetzt hatte und latexfreie Handschuhe benutzte, dauerte es immer noch Monate, bis meine Handdermatitis abklang.

In einer Studie lag die Prävalenz von Kontaktdermatitis im Zusammenhang mit der Handhygiene zwischen 25 und 55 Prozent (2).

Glücklicherweise kann HOCl-Säure anstelle von Handdesinfektionsmittel verwendet werden, ohne irritierende Nebenwirkungen. Außerdem ist die Wirkung, die HOCL auf Krankheitserreger und Bakterien ausübt, stärker als der, den Alkohol ausübt.

Warum wird HOCl nicht bereits überall als natürliches Desinfektonsmittel verwendet?

Wenn hypochlorige Säure eine so starke Waffe gegen Keime ist, warum wird sie dann nicht häufiger verwendet?

Dafür gibt es mehrere Gründe, einer davon sind die Kosten für die Hersteller.

HOCl war bis vor kurzem sehr kostspielig. Außerdem ist HOCl nur für eine sehr kurze Zeit stabil, bevor es zu Salzwasser wird. Die Technologie hat dieses Problem im Laufe der Jahre korrigiert und jetzt kann HOCl für Jahre stabil bleiben und es ist weniger kostspielig in der Herstellung.

Derzeit gibt es drei verschiedene Möglichkeiten, HOCl zu synthetisieren. Es ist sehr instabil, wenn es in reiner Form isoliert wird und kann daher nur in Lösung existieren. Eine Methode zur Herstellung von HOCl ist die Elektrolyse von Wasser und Natriumchlorid. Diese Methode kann jedoch schwierig herzustellen sein.

Die einfachste Methode ist die Ansäuerung von Hypochlorit (HCl), eine Chemikalie, die auch bei der Herstellung von Bleichmittel verwendet wird und leicht im Handel erhältlich ist.

Die schwierigste Methode ist die Zugabe von gasförmigem Chlor, um die Hydrolyse einzuleiten. Sie erfordert die Verwendung von Chlorgas, einer hochgiftigen Chemikalie, die problematisch zu handhaben ist.

Das Kryptonit der hypochlorigen Säure

Der pH-Wert von HOCl ist sein Kryptonit.

Der pH-Wert der Lösung muss in einem Bereich von 3 bis 6 gehalten werden, um die richtige Konzentration von HOCl zu erhalten. Wenn der pH-Wert außerhalb dieses Bereichs liegt, kommt es zur Dissoziation.

Ein höherer pH-Wert führt zu mehr Hypochlorit (OCl-) in der Lösung, wohingegen ein niedrigerer pH-Wert eine höhere Konzentration an Chlor (Cl2) erzeugt.

Die starke Wirkung gegen Krankheitserreger ist konzentrationsabhängig von HOCl. Um seine Dissoziation zu verhindern, muss der optimale pH-Bereich eingehalten werden.

Eine andere Studie fand heraus, dass HOCl seine Stabilität verliert, wenn es ultraviolettem Licht, Sonnenschein, Luft und höheren Temperaturen (über 25°C) ausgesetzt wird.

Einige HOCl-Produkte halten sich einen Monat lang, sobald die Flasche geöffnet ist. Einige müssen in undurchsichtigen Behältern gelagert werden, um die Stabilität zu gewährleisten. Daher ist es wichtig, die Anweisungen des Herstellers zu lesen, ob eine geöffnete Flasche das Verfallsdatum beeinflusst.

Anwendungen von Hypochloriger Säure

Anwendungen von unterchloriger Säure im Gesundheitswesen und in der Medizin

Hypochlorige Säure ist so harmlos, dass sie im Gesundheitswesen und in der Medizin mehrfach verwendet wird (3).

Sie ist in den USA von der FDA für die Verwendung in Wundheilungs-, Wundpflege- und Augenpflegeprodukten zugelassen und wird auch häufig in Produkten für die Tiermedizin verwendet (4, 5, 6, 7).

Es wird sogar verwendet, um Biofilm in Rohrleitungen zu beseitigen (8).

Es gibt umfangreiche Forschungen über die schonende und effektive Wirkung von HOCl, wenn es um das Abtöten von Bakterien geht (9, 10).

Es ist so vertrauenswürdig und effektiv, dass Krankenhäuser es sowohl in den USA als auch in Japan bereits als Desinfektionsmittel verwenden (11).

Mundspülung

Wenn hypochlorige Säure als Mundspülung verwendet wird, muss man davon ausgehen, dass ein Teil der Spülung geschluckt wird. Die systemischen und gastrointestinalen Auswirkungen der Einnahme von HOCl, unter dem Gesichtspunkt der Verwendung in Mundspülungen, wurden in einer Tierstudie untersucht (12).

Siebzehn Mäusen wurde freier Zugang zu HOCl-Wasser als Trinkwasser gegeben. Es wurden keine abnormalen Befunde in Bezug auf visuelle Inspektionen der Mundhöhle, histopathologische Tests oder Messungen der Oberflächenrauhigkeit des Zahnschmelzes beobachtet, was auf keine systemische Wirkung hinweist.

Ophthalmologie

HOCl wird bei der Behandlung von Blepharitis eingesetzt, indem es die bakterielle Belastung auf der Oberfläche der periokularen Haut reduziert. Zwanzig Minuten nach Anwendung einer salzhaltigen Hygienelösung, die 100 ppm HOCl enthielt, wurde eine mehr als 99%ige Reduktion der Staphylokokkenlast erreicht (13).

Biofilm

HOCl kann bei der Reinigung von biofilmkontaminierten Implantatoberflächen wirksam sein. HOCl senkte die Lipopolysaccharid-Konzentration von Porphyromonas gingivalis im Vergleich zu Natriumhypochlorit und Chlorhexidin signifikant und wurde von den oralen Geweben gut vertragen (14).

HOCl reduzierte Bakterien auf Zahnbürsten signifikant; es war als Mundspülung und zur Zahnbürstendesinfektion wirksam (15).

Wundversorgung

In einer klinischen Studie zur intraperitonealen Wundversorgung wurden Patienten einer Spülung der Peritonealhöhle mit 100-ppm HOCl und einer Wundspülung mit 200 ppm unterzogen. Es wurden keine unerwünschten Wirkungen beobachtet (16).

HOCl hat sich als wirksames Mittel zur Reduzierung der Keimzahlen in offenen Wunden erwiesen (17).

In einer Spüllösung in einem Ultraschallsystem senkte HOCl die Keimzahlen um 4 bis 6 logs. Zum Zeitpunkt des endgültigen Verschlusses waren die Keimzahlen bei den mit Kochsalzlösung gespülten Kontrollwunden wieder auf 105 gestiegen, während sie bei den mit HOCl gespülten Wunden bei 102 oder weniger lagen.

Ein postoperativer Wundverschluss trat bei mehr als 80% der Patienten in der Kochsalzlösungsgruppe gegenüber 25% der Patienten in der HOCl-Gruppe auf.

Händedesinfektion

Handantiseptika sind alkoholbasiert oder nicht-alkoholbasiert und enthalten antibiotische Verbindungen.

Desinfektionsmittel auf Chlorbasis sind in einer Konzentration von 50 bis 100 ppm wirksam gegen Bakterien und Viren (18).

HOCl, das speziell für Handdesinfektionsmittel verwendet wird, ist in Stärken von 100 bis 200 ppm wirksam (19).

Oberflächenanwendung

Eine Studie untersuchte die Desinfektion von ambulanten chirurgischen Zentren mit HOCl (20).

Nach der Reinigung wiesen die Räume im HOCl-Reinigungs- und Desinfektionsstudienarm signifikant niedrigere Keimzahlen auf als die Räume, die einer Standardreinigung und -desinfektion unterzogen wurden.

HOCl durch Sprühen oder Vernebeln angewendet

Ein Fogger nimmt eine Lösung und erzeugt einen kleinen Aerosolnebel, der idealerweise weniger als 20 μm groß ist, um einen Bereich zu desinfizieren. HOCl-Nebel sind sehr effektiv bei der mikrobiellen Desinfektion von Oberflächen.

Der Vernebelungsprozess kann die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Desinfektionsmittels verändern. Es wurde festgestellt, dass das Vernebeln die AFC-Konzentration um ca. 70% reduziert und den pH-Wert um ca. 1,3 erhöht, wodurch die Lösung etwas basischer wird; es wird spekuliert, dass der Verlust von Chlor aus der Verdampfung von Chlorgas resultiert.

Da die Veränderungen der Eigenschaften von hypochlorigen Nebeln vorhersehbar sind, ermöglicht die Einstellung der Konzentration und des pH-Wertes der Lösung vor dem Vernebeln, die Konzentrationsniveaus in den wünschenswerten Bereich zu steuern, um Krankheitserreger nach dem Vernebeln zu inaktivieren.

Wenn die richtigen Konzentrationen verwendet werden, wurden in einer Studie Reduzierungen von 3 bis 5 log sowohl in der Infektiosität als auch in den RNA-Titern aller getesteten Viren sowohl auf vertikalen als auch auf horizontalen Oberflächen festgestellt, was darauf hindeutet, dass das Vernebeln ein effektiver Ansatz zur Reduzierung von Viren auf Oberflächen ist (21, 22).

Die Fähigkeit eines Sprühgeräts, kleinere Partikel herzustellen, kann dazu beitragen, dass die Moleküle einer Lösung aufgrund ihrer geringen Absetzgeschwindigkeit länger in der Luft schweben. Dies kann die Chance erhöhen, dass die Lösung mit Krankheitserregern in Kontakt kommt und diese inaktiviert. Daher sollte der verwendete Vernebler eine Aerosolgröße von weniger als 20 μm haben.

Hypochlorige Säure gegen Corona (COVID-19)

Ein ideales Desinfektions- und Hygienemittel muss für den Oberflächenkontakt ungiftig, nicht korrosiv, in verschiedenen Formen wirksam und relativ kostengünstig sein.

Hypochlorige Säure (HOCl) kann das Desinfektionsmittel der Wahl für Keime, Bakterien, Viren und Coronaviren in einer Praxis für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (OMS) sein.

HOCl ist eine körpereigene Substanz in allen Säugetieren und wirkt gegen ein breites Spektrum an Mikroorganismen. Neutrophile, eosinophile, mononukleäre Phagozyten und B-Lymphozyten produzieren HOCl als Reaktion auf Verletzungen und Infektionen durch das mitochondriale membrangebundene Enzym, das als “respiratory burst nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase” bekannt ist (23).

HOCl bindet selektiv an die ungesättigte Lipidschicht und zerstört anschließend die zelluläre Integrität. Zwischen pH-Werten von 3 und 6 ist die vorherrschende Spezies HOCl, die maximale antimikrobielle Eigenschaften hat (24, 25).

Hypochlorige Säure ist ein starkes Oxidationsmittel. In wässriger Lösung dissoziiert es in H+ und OCl-, wobei es Proteine denaturiert und aggregiert. HOCl zerstört auch Viren durch Chlorierung, indem es Chloramine und stickstoffzentrierte Radikale bildet, was zu Einzel- sowie Doppelstrangbrüchen der DNA führt, wodurch die Nukleinsäure unbrauchbar und das Virus unschädlich gemacht wird (26).

Konzentration in Abhängigkeit von der Zeit, die für die viruzide Wirkung benötigt wird
Es hat sich gezeigt, unterchlorige Säure eine Vielzahl von Viren, einschließlich Coronaviren, in weniger als 1 Minute inaktiviert (27).

Bei einer Konzentration von 200 ppm ist HOCl effektiv bei der Dekontamination von inerten Oberflächen, die Noroviren und andere enterische Viren tragen, in einer 1-minütigen Kontaktzeit. Bei einer 10-fachen Verdünnung waren HOCl-Lösungen mit 20 ppm immer noch effektiv bei der Dekontamination von Umweltoberflächen, die Viren tragen, in einer 10-minütigen Kontaktzeit (28).

Ist hypochlorige Säure das bessere Desinfektionmittel?

Hypochlorige Säure wird in vielen Bereichen eingesetzt, von der Landwirtschaft und der Gastronomie über Lebensmittel bis hin zum Gesundheitswesen, einschließlich der Behandlung chronischer Wunden und der Desinfektion (29, 30, 31, 32).

Zusätzlich zur Verwendung von HOCl als flüssiges Desinfektionsmittel hat die Vernebelung mit hypochlorigem Dampf viruzide Wirkung gegen zahlreiche Arten von Viren und Bakterien gezeigt (33).

Dies ist ein potenzieller Vorteil bei der Desinfektion von großen Räumen wie Arzt- und Zahnarztpraxen, wo Aerosole für längere Zeit in der Luft sein können (34, 35, 36).

Viele Eigenschaften von HOCl tragen dazu bei, warum es das Desinfektionsmittel der Wahl sein kann. Obwohl die Haltbarkeit von HOCl relativ kurz ist, ist es unter idealen Bedingungen bis zu 2 Wochen wirksam (37).

Es kann vor Ort kostengünstig hergestellt werden. Ein Liter HOCl kann bei den Herstellern gekauft werden, aber es ist weitaus wirtschaftlicher für Unternehmen und Landwirtschaftsbetriebe, die Lösung vor Ort selbst mit einer ECA-Anlage herzustellen.

Eine Vielzahl von HOCl-Systemen, die weniger als 1.000 € kosten, sind auf dem Markt erhältlich. Durch die Kombination von nicht-jodiertem Salz, Wasser und Elektrizität, kann 1 L HOCl in 8 Minuten hergestellt werden und der Prozess kann viele Male über den Tag hinweg wiederholt werden.

Im Vergleich dazu kostet eine Packung herkömmlicher Desinfektionstücher, die quaternäre Ammoniumverbindungen enthalten, zwischen 4 und 15 € für eine Packung mit 80 Blatt. Diese Tücher halten vielleicht nur ein oder zwei Tage, abhängig von der Größe der zu reinigenden Fläche. Es kann zu Engpässen bei diesen Produkten kommen, was ihre Beschaffung ebenfalls schwierig macht.

Neben der Verwendung von HOCl in Form von Tüchern zur Desinfektion, ist die Verwendung von HOCl-Dämpfen durch eine Vernebelungsmaschine eine wirtschaftliche Möglichkeit, einen großen Bereich zu desinfizieren. Fogger oder Vernebelungsmaschinen sind handgehaltene Maschinen und können für einen angemessenen Preis erworben werden.

Fazit

Hypochlorige Säure ist ein natürliches Desinfektionsmittel, das sogar stärker wirkt, als alkoholbasierte Desinfektionsmittel.

HOCl ist ein Desinfektionsmittel, das in Kombination mit adäquater persönlicher Schutzausrüstung, Screening- und Sozialdistanzierungstechniken, Händewaschen und hochvolumiger Absaugung dazu beitragen kann, die Übertragung von COVID-19 zu reduzieren.

Es umfasst viele der gewünschten Effekte des idealen Desinfektionsmittels: Es ist einfach in der Anwendung, ist kostengünstig, hat ein gutes Sicherheitsprofil und kann zur schnellen Desinfektion großer Flächen mit einem breiten Spektrum an bakteriziden und viruziden Effekten eingesetzt werden.

Tobias Fendt

Als langjähriger Experte auf dem Gebiet der Wasseraufbereitung und -filtration ist Tobias Fendt ein wahrer Kenner, wenn es darum geht, gesundes Trinkwasser zu gewährleisten. Mit seiner Leidenschaft für Wasserfilter und seine Expertise in der Branche ist er eine wichtige Stimme für Menschen, die sich für eine gesunde Lebensweise interessieren.