El cloruro de benzalconio ( BZK , BKC , BAK , BAC ), también conocido como cloruro de alquildimetilbencilamonio ( ADBAC ) y con el nombre comercial Zephiran , [1] es un tipo de tensioactivo catiónico . Es una sal orgánica clasificada como un compuesto de amonio cuaternario . Los ADBAC tienen tres categorías principales de uso: como biocida , tensioactivo catiónico y agente de transferencia de fase . [2] Los ADBAC son una mezcla de cloruros de alquilbencildimetilamonio, en los que el grupo alquilo tiene varias longitudes de cadena de alquilo pares.
Dependiendo de la pureza, el cloruro de benzalconio varía de incoloro a amarillo pálido (impuro). El cloruro de benzalconio es fácilmente soluble en etanol y acetona . La disolución en agua está lista, al agitarlo. Las soluciones acuosas deben ser neutras a ligeramente alcalinas. Las soluciones forman espuma cuando se agitan. Las soluciones concentradas tienen un sabor amargo y un ligero olor a almendras. [ cita requerida ]
Los concentrados estándar se fabrican como soluciones al 50% y 80% p/p, y se venden bajo nombres comerciales como BC50, BC80, BAC50, BAC80, etc. La solución al 50% es puramente acuosa, mientras que las soluciones más concentradas requieren la incorporación de modificadores de reología ( alcoholes , polietilenglicoles , etc.) para evitar aumentos en la viscosidad o la formación de gel en condiciones de baja temperatura.
El cloruro de benzalconio posee propiedades surfactantes, disolviendo la fase lipídica de la película lagrimal y aumentando la penetración del fármaco, lo que lo convierte en un excipiente útil , pero con el riesgo de causar daños en la superficie del ojo. [3]
El cloruro de benzalconio es un pilar de la catálisis de transferencia de fase, una tecnología importante en la síntesis de compuestos orgánicos, incluidos los fármacos. [ cita requerida ]
Especialmente por su actividad antimicrobiana, el cloruro de benzalconio es un ingrediente activo en muchos productos de consumo:
El cloruro de benzalconio también se utiliza en muchos procesos y productos no destinados al consumo, incluso como ingrediente activo en la desinfección quirúrgica. Una lista completa de usos incluye aplicaciones industriales. [9]
Durante el transcurso de la pandemia de COVID-19 , de vez en cuando ha habido escasez de limpiadores de manos que contienen etanol o isopropanol como ingredientes activos. La FDA ha declarado que el cloruro de benzalconio es elegible como una alternativa para su uso en la formulación de desinfectantes para manos para el personal sanitario. [10] Sin embargo, en referencia a la norma de la FDA, el CDC afirma que no tiene una alternativa recomendada al etanol o al isopropanol como ingredientes activos, y agrega que "la evidencia disponible indica que el cloruro de benzalconio tiene una actividad menos confiable contra ciertas bacterias y virus que cualquiera de los alcoholes". [11] En noviembre de 2020, el Journal of Hospital Infection publicó un estudio sobre formulaciones de cloruro de benzalconio; se descubrió que los desinfectantes de laboratorio y comerciales con tan solo un 0,13% de cloruro de benzalconio inactivaron el virus SARS-CoV-2 en 15 segundos de contacto, incluso en presencia de tierra o agua dura. [12] Esto dio lugar a un creciente consenso de que los desinfectantes BZK son tan eficaces como los desinfectantes a base de alcohol a pesar de las directrices de los CDC. [13] Como desinfectante de manos, el uso de BZK puede ser ventajoso sobre el etanol en algunas situaciones porque tiene una acción antibacteriana residual significativamente mayor en la piel después de la aplicación inicial. [14] El cloruro de benzalconio ha demostrado una actividad antimicrobiana persistente hasta cuatro horas después del contacto, mientras que los desinfectantes a base de etanol demuestran protección de la piel solo durante 10 minutos después de la aplicación. [15]
El cloruro de benzalconio es un conservante de uso frecuente en gotas para los ojos ; las concentraciones típicas varían entre el 0,004 % y el 0,01 %. [16] Las concentraciones más fuertes pueden ser cáusticas [17] y causar daños irreversibles al endotelio corneal . [18]
En la literatura se analiza la conveniencia de evitar el uso de soluciones de cloruro de benzalconio mientras se tienen puestas las lentes de contacto. [19] [20]
Debido a su actividad antimicrobiana [21] cuando se aplica sobre la piel, algunos medicamentos tópicos para el acné vulgar tienen cloruro de benzalconio agregado para aumentar la eficacia o la vida útil de los productos. [22] [23]
También se ha demostrado que el cloruro de benzalconio es un espermicida. [24] En Rusia y China, el cloruro de benzalconio se utiliza como anticonceptivo . Las tabletas se insertan vaginalmente o se aplica un gel, lo que da como resultado una anticoncepción espermicida local . [25] [26] No es un método totalmente confiable y puede causar irritación.
Este producto químico se utiliza en la apicultura para el tratamiento de enfermedades podridas de la cría. [27]
Aunque históricamente el cloruro de benzalconio ha sido omnipresente como conservante en preparaciones oftálmicas, su toxicidad ocular y sus propiedades irritantes, [28] junto con la demanda de los consumidores, han llevado a las compañías farmacéuticas a aumentar la producción de preparaciones sin conservantes o a reemplazar el cloruro de benzalconio con conservantes que son menos dañinos. [29]
Muchas formulaciones de inhaladores y aerosoles nasales comercializados en masa contienen cloruro de benzalconio como conservante, a pesar de la evidencia sustancial de que puede afectar negativamente el movimiento ciliar , el aclaramiento mucociliar , la histología de la mucosa nasal, la función de los neutrófilos humanos y la respuesta de los leucocitos a la inflamación local . [30] Aunque algunos estudios no han encontrado correlación entre el uso de cloruro de benzalconio en concentraciones iguales o inferiores al 0,1 % en aerosoles nasales y la rinitis inducida por fármacos , [31] otros han recomendado que se evite el cloruro de benzalconio en aerosoles nasales. [32] [33] En los Estados Unidos, las preparaciones de esteroides nasales que no contienen cloruro de benzalconio incluyen budesonida , acetónido de triamcinolona , dexametasona y los inhaladores de aerosol Beconase y Vancenase. [30]
El cloruro de benzalconio es un irritante para los tejidos del oído medio en las concentraciones que se utilizan habitualmente. Se ha demostrado su toxicidad en el oído interno. [34]
La exposición ocupacional al cloruro de benzalconio se ha relacionado con el desarrollo del asma. [35] En 2011, un ensayo clínico a gran escala diseñado para evaluar la eficacia de los desinfectantes de manos basados en diferentes ingredientes activos para prevenir la transmisión del virus entre los escolares fue rediseñado para excluir los desinfectantes basados en cloruro de benzalconio debido a problemas de seguridad. [36]
El cloruro de benzalconio se ha utilizado comúnmente como conservante farmacéutico y antimicrobiano desde la década de 1940. Si bien los primeros estudios confirmaron las propiedades corrosivas e irritantes del cloruro de benzalconio, las investigaciones sobre los efectos adversos y las enfermedades asociadas con el cloruro de benzalconio recién han surgido durante los últimos 30 años. [ cita requerida ]
El RTECS enumera los siguientes datos de toxicidad aguda: [37]
El cloruro de benzalconio es un irritante grave para la piel y los ojos humanos. [38] Es un tóxico respiratorio, inmunotóxico, tóxico gastrointestinal y neurotóxico. [39] [40] [41]
Las formulaciones de cloruro de benzalconio para uso del consumidor son soluciones diluidas. Las soluciones concentradas son tóxicas para los seres humanos, ya que provocan corrosión/irritación en la piel y las mucosas y la muerte si se ingieren en cantidades suficientes. El 0,1 % es la concentración máxima de cloruro de benzalconio que no produce irritación primaria en la piel intacta ni actúa como sensibilizador. [42]
La intoxicación por cloruro de benzalconio está reconocida en la literatura. [43] Un estudio de caso de 2014 que detalla la ingestión fatal de hasta 8,1 oz (240 ml) de cloruro de benzalconio al 10% en un hombre de 78 años también incluye un resumen de los informes de casos publicados actualmente de ingestión de cloruro de benzalconio. Si bien la mayoría de los casos fueron causados por confusión sobre el contenido de los recipientes, un caso cita una dilución incorrecta de cloruro de benzalconio en la farmacia como la causa del envenenamiento de dos bebés. [44] En 2018, una enfermera japonesa fue arrestada y admitió haber asesinado a aproximadamente 20 pacientes en un hospital de Yokohama al inyectar cloruro de benzalconio en sus bolsas de goteo intravenoso. [45] [46]
Se ha reconocido que la intoxicación por cloruro de benzalconio en animales domésticos es resultado del contacto directo con superficies limpiadas con desinfectantes que utilizan cloruro de benzalconio como ingrediente activo. [47]
La actividad antimicrobiana depende de la longitud de la cadena. Por ejemplo, las levaduras y los hongos son los más afectados por C12, los gram positivos por C14 y los gram negativos por C16. [48]
La mayor actividad biocida está asociada con los derivados de dodecilo C12 y miristilo C14. Se cree que el mecanismo de acción bactericida / microbicida se debe a la alteración de las interacciones intermoleculares. Esto puede causar la disociación de las bicapas lipídicas de la membrana celular , lo que compromete los controles de permeabilidad celular e induce la fuga de contenido celular. Otros complejos biomoleculares dentro de la célula bacteriana también pueden sufrir disociación. Las enzimas , que controlan finamente una amplia gama de actividades celulares respiratorias y metabólicas, son particularmente susceptibles a la desactivación. Las interacciones intermoleculares críticas y las estructuras terciarias en estos sistemas bioquímicos altamente específicos pueden ser fácilmente alteradas por surfactantes catiónicos. [ cita requerida ]
Las soluciones de cloruro de benzalconio son agentes biocidas de acción rápida con una duración de acción moderadamente larga. Son activos contra bacterias y algunos virus, hongos y protozoos. Las esporas bacterianas se consideran resistentes. Las soluciones son bacteriostáticas o bactericidas según su concentración. Las bacterias grampositivas son generalmente más susceptibles que las gramnegativas . Su actividad depende de la concentración de surfactante y también de la concentración bacteriana (inóculo) en el momento del tratamiento. [49] La actividad no se ve muy afectada por el pH, pero aumenta sustancialmente a temperaturas más altas y tiempos de exposición prolongados.
En un estudio de 1998 que utilizó el protocolo de la FDA, un desinfectante sin alcohol con cloruro de benzalconio como ingrediente activo cumplió con los estándares de desempeño de la FDA, mientras que Purell , un desinfectante popular a base de alcohol, no lo hizo. El estudio, que fue realizado y publicado por un importante desarrollador, fabricante y comercializador estadounidense de productos farmacéuticos antimicrobianos tópicos basados en compuestos de amonio cuaternario, descubrió que su propio desinfectante a base de cloruro de benzalconio funcionó mejor que el desinfectante de manos a base de alcohol después de un uso repetido. [50]
Se pueden utilizar formulaciones más nuevas que utilizan benzalconio mezclado con varios derivados de amonio cuaternario para ampliar el espectro biocida y mejorar la eficacia de los productos de desinfección a base de benzalconio. [ cita requerida ] Las técnicas de formulación se han utilizado con gran efecto para mejorar la actividad virucida de los desinfectantes a base de amonio cuaternario, como Virucide 100, frente a los peligros de infección típicos de la atención sanitaria, como la hepatitis y el VIH . [ cita requerida ] El uso de excipientes apropiados también puede mejorar en gran medida el espectro, el rendimiento y la detergencia , y evitar la desactivación en las condiciones de uso. [ cita requerida ] La formulación también puede ayudar a minimizar la desactivación de las soluciones de benzalconio en presencia de contaminación orgánica e inorgánica. [ cita requerida ] Sin embargo, estudios recientes han demostrado la capacidad de los microorganismos ambientales para desarrollar una susceptibilidad reducida al cloruro de benzalconio mediante el empleo de estrategias como la modificación de las membranas bacterianas: aumentando la actividad de la bomba y reduciendo la expresión de ciertas porinas. [ 51 ]
La degradación del cloruro de benzalconio sigue pasos consecutivos de desbencilación, desalquilación y desmetilación produciendo cloruro de bencilo , una alquildimetilamina, dimetilamina , un alcano de cadena larga y amoníaco . [52] Los productos intermedios, principales y secundarios pueden luego descomponerse en CO 2 , H 2 O, NH 3 y Cl – . El primer paso para la biodegradación del BAC es la fisión o división de la cadena alquílica del nitrógeno cuaternario como se muestra en el diagrama. Esto se hace abstrayendo el hidrógeno de la cadena alquílica mediante el uso de un radical hidroxilo que conduce a un radical centrado en el carbono. Esto da como resultado dimetilbencilamina como el primer intermedio y dodecanal como el producto principal. [52]
Desde aquí, la dimetilbencilamina se puede oxidar a ácido benzoico utilizando el proceso Fenton . El grupo trimetilamina en la dimetilbencilamina se puede escindir para formar un bencilo que se puede oxidar aún más a ácido benzoico . El ácido benzoico utiliza hidroxilación (añadir un grupo hidroxilo) para formar ácido p-hidroxibenzoico . La dimetilbencilamina se puede convertir luego en amoniaco realizando una desmetilación dos veces, que elimina ambos grupos metilo, seguida de una desbencilación, eliminando el grupo bencilo mediante hidrogenación . [52] El diagrama [ ¿cuál? ] representa las vías sugeridas de biodegradación de BAC tanto para las regiones hidrófobas como para las hidrófilas del surfactante. Dado que el cloruro de estearalconio es un tipo de BAC, el proceso de biodegradación debería ocurrir de la misma manera.
La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) clasifica el cloruro de benzalconio como ingrediente activo antiséptico de categoría III. Los ingredientes se clasifican como de categoría III cuando "los datos disponibles son insuficientes para clasificarlos como seguros y eficaces, y se requieren más pruebas".
En septiembre de 2016, la FDA anunció la prohibición de diecinueve ingredientes en jabones antibacterianos de consumo, citando la falta de evidencia de seguridad y eficacia. [53] En ese momento se aplazó la prohibición de tres ingredientes adicionales, incluido el cloruro de benzalconio, para permitir que se completaran los estudios en curso.
En la norma final de la FDA de 2019 sobre la seguridad y eficacia de los desinfectantes de manos para el consumidor, se aplazó la elaboración de normas adicionales sobre el cloruro de benzalconio "para permitir el estudio continuo y la presentación de datos adicionales de seguridad y eficacia necesarios para determinar" si cumplía estos criterios para su uso en desinfectantes de manos de venta libre, pero la agencia indicó que no tenía la intención de tomar medidas para eliminar del mercado los desinfectantes de manos a base de cloruro de benzalconio. [54] Se reconoce que se requieren más datos sobre su seguridad, eficacia y efectividad, especialmente en relación con:
Sin embargo, estudios recientes han demostrado la capacidad de los microorganismos ambientales para desarrollar una susceptibilidad reducida al cloruro de benzalconio mediante el empleo de estrategias como la modificación de las membranas bacterianas: aumentando la actividad de la bomba y reduciendo la expresión de ciertas porinas. [55]
{{cite web}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )hasta la descomposición emite humos tóxicos de Cl- y NOx.
Dyer, David L.; Gerenratch, Kenneth B.; Wadhams, Peter S. (1998). "Prueba de un nuevo desinfectante de manos sin alcohol para combatir las infecciones". Revista AORN . 68 (2): 239–251. doi :10.1016/s0001-2092(06)62517-9. ISSN 0001-2092. PMID 9706236.