تاثیر اوزون بر ویروس، باکتری و قارچ ها

اوزون گازی طبیعی و متشکل از اتم‌های اکسیژن می‌باشد. مولکول اکسیژن خود از 2 اتم اکسیژن ایجاد می‌شود. این مولکول‌ها، توسط پدیده‌ی تخلیه‌ی کرونا حین طوفان‌های صاعقه‌ای و یا اشعه‌ی فرابنفش خورشید، شکسته شده و به حالت اتم درمی‌آیند. اتم‌های اکسیژن منفرد، به تنهایی دوام نیاورده و به گروه‌های مولکولی دوتایی خود بازمی‌گردند. در طی این مرحله‌ی ترکیب مجدد، تعدادی از اتم‌ها گروه‌های اکسیژنی با پیوند‌های سه تایی سست را به وجود می‌آورند. مولکول جدید مذکور، اوزون نام دارد (فاصله‌ی پیوند 1.28 انگستروم و زاویه‌ی پیوند 116.5 درجه). با توجه به ماهیت سست پیوند در این مولکول اکسیژنی، اوزون یک اکسیدان بسیار قوی و نیز یک ضدعفونی کننده‌ی فاقد مواد شیمیایی می‌باشد.

اوزون اغلب به اشتباه هم ‌ردیف آلاینده‌های موجود در ارتفاع کم تشخیص داده می‌شود که این موضوع به هیچ عنوان صحت ندارد! در واقع، اوزون مسبب تجزیه‌ی آلاینده‌هاست و از این بابت، باید حتی از آن حضور آن در هوا استقبال شود!

موثرترین روش برای تولید تجاری اوزون، بهره‌گیری از تخلیه‌ی کرونا با پالس الکتریکی می‌باشد. ضدعفونی‌ کردن به وسیله‌ی اکسیژن سه اتمی (اوزون)، با از هم‌گسیختگی دیواره‌‌ی سلولی انجام می‌شود. این راهکار، به مراتب از استفاده‌ی کلر که به نفوذ در پروتوپلاسم سلول و غیر فعال‌سازی آنزیم‌ها بستگی دارد، کارآمدتر است. آنطور که نشان داده شده است، اوزون به میزان 0.4 ppm به مدت 4 دقیقه هر نوع باکتری، ویروس، کپک و قارچ را از بین خواهد برد. یک ppm یعنی یک بخش در هر میلیون یا 8.345 پوند در هر میلیون گالون.

هنگامی که اثربخشی اوزون به عنوان یک ضدعفونی کننده بررسی شد، تا دوز مشخصی خاصیت ضدعفونی کنندگی مشاهده نشد و یا به میزان کم، موثر بود. در مقادیر بالاتر، تاثیر پاک‌سازی افزایش قابل توجهی داشت. به منظور ضدعفونی کنندگی کامل و تضمین ایجاد تماس با تمامی میکروارگانیسم‌های زنده، لازم است که سطح اوزون باقی‌مانده در محلول از حد معینی کمتر نشود.

تا کنون هیچ آنتی‌بیوتیکی که در دنیای ویروس‌ها موثر باشد، کشف نشده است. اوزون حتی در غلظت‌های باقیمانده‌ی بسیار کم ( residual concentrations) ، در تماس با ویروس‌ها، آن‌ها را غیرفعال می‌کند. مثلا در مورد فلج اطفال، تنها 0.012 ppm اوزون در مدت 10 ثانیه تمام سلول‌های ویروسی را حذف می‌کند.

کپک و سفیدک، به آسانی توسط اوزون موجود در هوا و آب قابل کنترل هستند. همچنین کیست‌های ناشی از انگل‌های Giardia و Cryptosporidium به اوزون حساسیت دارند و این در حالی است که کلر به راحتی نمیتواند آن ها را از بین ببرد.

تاثیرات اوزون بر پاتوژن‌ها

تاثیر اوزون بر باکتری ها

چندین دهه است که اثرات ضدپاتوژنیک اوزون به اثبات رسیده است. نابودکنندگی باکتری‌ها‌، ویروس‌ها، قارچ‌ها و بسیاری از گونه‌های تک‌ سلولی توسط اوزون، پایه و اساس بهره‌گیری روزافزون آن به منظور ضدعفونی کردن منابع آب شهری در شهرهای سراسر دنیا می‌باشد.

باکتری‌ها موجودات تک‌سلولی کوچکی (در مقیاس میکروسکوپی) با ساختار ابتدایی هستند. آن‌ها مواد غذایی را مصرف نموده، محصولات متابولیکی (ناشی از سوخت و ساز) را آزاد کرده و با تقسیم به تعداد بیشتر تکثیر می‌یابند. بدن باکتری را یک غشای سلولی نسبتا جامد، چسبناک و محکمی در بر گرفته است. فرایندهای حیاتی آن‌ها توسط یک سیستم آنزیمی پیچیده کنترل می‌شود. اوزون عمدتا از طریق مهار و مسدود کردن فعالیت سیستم کنترلی آنزیمی، در متابولیسم سلول‌های باکتری مداخله می‌کند. ورود مقدار کافی از اوزون به داخل باکتری از طریق غشای سلولی، منجر به انهدام آن می‌شود.

باکتری‌های شاخص در پساب‌ها، مانند coliform و پاتوژن‌هایی نظیر Salmonella، حساسیت قابل توجهی نسبت به غیرفعال سازی توسط اوزون از خود نشان می‌دهند. سایر ارگانیسم‌های باکتریایی مثل Streptococci، Shigella، legionella pneumophila، Pseudomonas aerunginosa، Yersinia enterocolitica، Campylobacter jejuni، Mycobacteria، Kelbsiella pneumonia و Escherichia coli مستعد پذیرش خواص ضدعفونی کنندگی اوزون می‌باشند. اوزون قابلیت حذف باکتری‌های هوازی و مهم‌تر ‌از آن، باکتری‌های بی‌هوازی که عمدتا مسبب عواقب ویرانگر عفونت‌های پیچیده مانند زخم بستر و قانقاریا هستند را دارا می‌باشد.

لازم است که مکانیزم‌های تخریب باکتری اوزون تحت بررسی‌های بیشتری قرار گیرد. آنطور که مشخص شده است، سلول‌های حاوی باکتری از پلی‌ساکارید و پروتئین تشکیل شده اند و دیگر آنکه در ارگانیسم‌های Gram-negative، زنجیره‌های آلکیل اسید چرب و لیپوپروتئین‌های مارپیچی حضور دارند. باکتری‌های مقاوم به اسید نظیر Mycobacterium tuberculosis، به میزان یک سوم تا یک دوم کپسول، دربردارنده‌ی لیپیدهای پیچیده (مایکولیک اسید استری‌شده علاوه بر اسیدهای چرب طبیعی) و گلیکولیپیدها (سولفولیپیدها، لیپوپلی‌ساکاریدها، مایکوزیدها و مایکولات‌های ترهالوز) می‌باشند. محتوای بالای لیپید در دیواره‌های سلولی این باکتری‌های موجود (در اکثر مکان‌ها)، می‌تواند حساسیت و مرگ احتمالی آن‌ها به دلیل در معرض اوزون قرار گرفتن را توجیه کند. اوزون همچنین می‌تواند با نفوذ در پوشش سلولی، مستقیما بر یکپارچگی سیتوپلاسمی تاثیر گذاشته و سبب اختلال در هر یک از بی‌شمار سطوح پیچیدگی‌های متابولیک آن شود.

تاثر اوزون بر ویروس ها

ویروس‌ها ذرات کوچک و مستقلی هستند که از بلورها و درشت‌مولکول‌ها تشکیل شده اند. آن‌ها برخلاف باکتری‌ها، تنها درون سلول میزبان تکثیر می‌شوند. اوزون از طریق انتشار در پوشش پروتئینی داخل هسته‌ی نوکلئیک اسید، که سبب آسیب به RNA ویروسی می‌شود، ویروس‌ها به نابودی می‌کشاند. همچنین در غلظت‌های بالاتر، اوزون پوسته‌ی پروتئینی خارجی ویروس (capsid) را با اکسیداسیون از بین می‌برد.

خانواده‌های بسیاری از ویروس‌ها نسبت به فعالیت‌های ضدویروسی اوزون حساسیت نشان میدهند؛ از جمله ویروس فلج اطفال نوع 1 و 2، ویروس‌های انسانی Rota (منجر به اسهال می‌شود)، ویروس Norwalk (مسبب عفونت داخلی معده)، Parvovirus ها ، هپاتیت A، B و غیر A-B.

عمده تمرکز تحقیقات مبتنی بر اثرات ضدویروسی اوزون حول محور تمایل آن به شکست مولکول‌های لیپیدی در محل‌های پیکربندی پیوندهای چندگانه قرار دارد. در واقع، در صورت متلاشی شدن پوشش لیپیدی ویروس، DNA و RNA هسته‌ی آن دیگر قادر به ادامه‌ی حیات نخواهند بود.

همچنین ویروس‌های فاقد پوشش (Adenoviridae، Picornaviridae مانند فلج اطفال، Coxsachie، Echovirus، ویروس سرماخوردگی، هپاتیت A و E  و Reoviridae (Rotavirus)) نیز به تازگی تحت پژوهش قرار گرفته‌اند. این ویروس‌های بدون پوشش را «ویروس‌های عریان» می‌نامند. آن‌ها از یک هسته‌ (متشکل از DNA یا RNA)  و یک لایه‌ی نوکلئیک اسید یا Capsid (حاوی پروتئین) ساخته شده اند. لازم به ذکر است که اوزون در کنار فعالیت شناخته‌شده‌ی خود علیه لیپیدهای اشباع‌نشده، همچنین قادر به برقراری تعامل با پروتئین‌هایی مشخص و مواد تشکیل‌دهنده‌ی آن‌ها (آمینواسیدها) می‌باشد. در واقع به هنگام برخورد اوزون با Capsid پروتئینی، پروتئین هیدروکسید و پروتئین هیدرو پراکسید شکل می‌گیرد.

ویروس‌ها از هیچ حفاظتی در برابر تنش اکسیداتیو برخوردار نیستند. از طرفی، سلول‌های عادی پستانداران دارای سیستم‌های آنزیمی پیچیده‌ای (مانند سوپر اکسید دیسموتاز، کاتالاز و پراکسیداز) هستند که به جلوگیری از اثرات نامطلوب گونه‌های رادیکال آزاد و چالش اکسیداتیو کمک میکنند. بنابراین ممکن است که بافت‌های عفونی توسط اوزون، با رعایت هم‌ایستایی ناشی از دفاع طبیعی آن‌ها در ضمن خنثی‌سازی دفاع و حمله به پاتوژن‌های عاری از دفاع‌های مشابه، درمان شوند. معمولا ویروس‌های حاوی پوشش، حساس‌تر از ویروس‌های عریان نسبت به چالش‌های فیزیکی-شیمیایی می‌باشند.

تاثیر اوزون بر قارچ ها

خانواده‌ی قارچ‌ها از جمله Candida، Aspergilus، Histoplasma، Actinomycoses و Cryptococcus با در معرض اوزون قرار گرفتن، مهار و نابود می‌شوند. دیواره‌های قارچ‌ها چندلایه و متشکل از 80 درصد کربوهیدرات و 10 درصد پروتئین و گلیکوپروتئین می‌باشد. حضور چندین پیوند دی‌سولفید در آن‌ها ذکر شده است که زمینه را برای غیرفعال سازی اکسیداتیو توسط اوزون فراهم می‌کند. با این حال، به احتمال زیاد اوزون توانایی نفوذ از طریق دیواره‌های قارچی به سیتوپلاسم ارگانیسمی و به دنبال آن ایجاد اختلال در اندامک‌های سلولی را دارد.

مقادیر رایج و زمان واکنش

• کپک Aspergillus Niger (کوه سیاه): با 1.5 تا 2 میلی‌گرم بر لیتر نابود می‌شود.
• باکتری Bacillus: با 0.2 میلی‌گرم بر لیتر به مدت 30 ثانیه از بین می‌رود.
• باکتری Bacillus Anthracis: مسبب سیاه‌زخم در گوسفند، گاو و خوک. یک پاتوژن انسانی حساس به اوزون.
• باکتری Clostridium: حساس به اوزون.
• هاگ‌های Clostridium Botulinum: سمیت آن موجب فلج سیستم عصبی مرکزی می‌شود. سمی است که در خوراک و وعده‌های غذایی تکثیر می‌شود. 0.4 تا 0.5 میلی‌گرم بر لیتر.
• پاتوژن دیفتری (حناق) و باکتری Eberth Bacillus (تیفوس شکمی): با 1.5 تا 2 میلی گرم بر لیتر نابود می‌شود.
• ویروس Echo 29: این ویروس بیشترین حساسیت را نسبت به اوزون دارد به طوری که پس از تماس 1 دقیقه‌ای با 1 میلی‌گرم بر لیتر اوزون، 99.999 درصد آن نابود می‌شود.
• باکتری Escheriachia Coli (از مدفوع): با 0.2 میلی‌گرم بر لیتر به مدت 30 ثانیه، از بین می‌رود.
• ویروس‌های Encephalomyocarditis، Entero، GDVII، Herpes و Stomatitis (ورم دهان): با 0.1 تا 0.8 میلی‌گرم بر لیتر در کمتر از 30 ثانیه تا سطح صفر (به طور کامل) نابود می‌شود.
• ویروس آنفولانزا: 0.4 تا 0.5 میلی‌گرم بر لیتر.
• ویروس Klebs-Loffler: با 1.5 تا 2 میلی‌گرم بر لیتر از بین می‌رود.
• ویروس Poliomyelitis: 99.999 درصد آن با 0.3 تا 0.4 میلی‌گرم بر لیتر در 3 تا 4 ثانیه نابود می‌شود.
• باکتری Proteus: بسیار حساس
• باکتری Pseudomonal: بسیار حساس
• ویروس Rhabdo: تا سطح صفر در کمتر از 30 ثانیه نابود می‌شود.
• باکتری Salmonella: بسیار حساس
• باکتری Staphylococci: با 1.5 تا 2 میلی‌گرم بر لیتر از بین می‌رود.
• باکتری Streptococcus: در 30 ثانیه با 0.2 میلی‌گرم بر لیتر از بین می‌رود.