Triclocarban

Sử dụng

Triclocarban đã được sử dụng như một hợp chất chống vi trùng và kháng nấm từ những năm 1960. Nó thường được tìm thấy trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân như một chất kháng khuẩn trong xà phòng, nước thơm, chất khử mùi, kem đánh răng và nhựa. Tính đến  năm 2005   khoảng 80% của tất cả xà phòng kháng khuẩn được bán ở Hoa Kỳ có chứa triclocarban. Năm 2011, người tiêu dùng Hoa Kỳ đã chi gần 1 tỷ đô la hàng năm cho các sản phẩm có chứa triclocarban và triclosan.
Vào tháng 12 năm 2013, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) yêu cầu tất cả các công ty phải chứng minh trong năm tới, triclocarban không gây hại cho người tiêu dùng. Các công ty như Johnson & Johnson, Procter & Gamble, Colgate-Palmolive và Avon bắt đầu loại bỏ các thành phần kháng khuẩn do những lo ngại về sức khỏe.
Vào năm 2016, việc sử dụng triclocarban trong xà phòng đã giảm xuống 40% và vào tháng 9, FDA đã cấm triclocarban, triclosan và 17 hóa chất kháng khuẩn phổ biến khác vào tháng 9 năm 2017, vì chúng không được chứng minh là an toàn, hoặc hiệu quả hơn xà phòng và nước.

Cấu trúc và tính chất hóa học

Triclocarban, 3- (4-chlorophenyl) -1- (3,4-dichlorophenyl) urê, là một loại bột trắng không hòa tan trong nước. Trong khi triclocarban có hai vòng phenyl clo hóa, nó có cấu trúc tương tự như các hợp chất carbanilide thường được tìm thấy trong thuốc trừ sâu (như diuron) và một số loại thuốc. Clo hóa cấu trúc vòng thường liên quan đến tính kỵ nước, sự tồn tại trong môi trường và tích lũy sinh học trong các mô mỡ của các sinh vật sống. Vì lý do này, clo cũng là một thành phần phổ biến của các chất ô nhiễm hữu cơ dai dẳng. Triclocarban không tương thích với thuốc thử oxy hóa mạnh và bazơ mạnh, phản ứng có thể dẫn đến các mối lo ngại về an toàn như nổ, độc tính, khí và nhiệt.

Vi khuẩn

Triclocarban chủ yếu hoạt động chống lại vi khuẩn gram dương (vi khuẩn có thành peptidoglycan dày). Cơ chế hoạt động chính xác của triclocarban vẫn chưa được biết, nhưng nó được chứng minh là có tác dụng kìm khuẩn, ngăn chặn sự tăng sinh của vi khuẩn. Không giống như các hợp chất kháng khuẩn khác, triclocarban không can thiệp vào màng. Kết quả là, người ta đưa ra giả thuyết rằng cơ chế phân tử của triclocarban giống với triclosan, chất ức chế tổng hợp axit béo của vi khuẩn. Bằng cách bắt chước cơ chất tự nhiên của enzyme enoyl-acyl-protein protein reductase (ENR), triclosan hoạt động như một chất ức chế định hướng tại chỗ và phá vỡ sự tổng hợp lipid, phospholipid, lipopolysacarit và lipoprotein. ENR là một enzyme được bảo tồn cao của con đường sinh tổng hợp lipid ở cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương và các loài vi khuẩn và không có ở người.

Con người

Cơ chế hoạt động cụ thể đối với các ảnh hưởng sức khỏe của triclocarban đối với con người, như ở vi khuẩn, vẫn chưa rõ ràng. Nói chung, triclocarban tăng cường sự biểu hiện gen của các hormone steroid khác, bao gồm androgen, estrogen và cortisol. Người ta đưa ra giả thuyết rằng hợp chất này hoạt động tương tự như các đồng yếu tố hoặc các chất đồng hoạt động điều chỉnh hoạt động của các thụ thể estrogen và các thụ thể androgen. Các thí nghiệm cho thấy triclocarban kích hoạt thụ thể androstane cấu thành và thụ thể estrogen alpha cả in vivo và in vitro và có thể có khả năng thay đổi cân bằng sinh lý bình thường. Kích hoạt các thụ thể này khuếch đại biểu hiện gen và, khi làm như vậy, có thể là cơ sở cơ học của tác động sức khỏe của triclocarban đối với con người. Tuy nhiên, điều tra thêm là cần thiết để xác định xem triclocarban có làm tăng hoạt động của hormone steroid giới tính hay không bằng cách liên kết với các thụ thể hoặc bằng cách liên kết và làm nhạy cảm với các hệ số của thụ thể.

Đặc tính kháng khuẩn

Triclocarban hoạt động để điều trị cả nhiễm trùng da và nhiễm trùng niêm mạc ban đầu cũng như những bệnh nhiễm trùng có nguy cơ bị bội nhiễm. Trong ống nghiệm, triclocarban đã được tìm thấy là có hiệu quả chống lại các chủng staphylococcus, streptococcus và vi khuẩn enterococcus. Nó đã được chứng minh là có hiệu quả như một chất kháng khuẩn ngay cả ở mức độ rất thấp. Nồng độ ức chế tối thiểu của Triclocarban đã được tìm thấy trong khoảng từ 0,5 đến 8   mg / L cho các chủng khác nhau. Triclocarban không thể nghi ngờ là chỉ có vi khuẩn đối với các vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus, điều này cho thấy cơ chế hoạt động kháng khuẩn của triclocarban là thông qua sự mất ổn định của thành tế bào vi khuẩn.

Kháng chiến

Sự tiếp xúc của các sinh vật như cá, tảo và con người với hàm lượng triclocarban thấp và các hóa chất kháng khuẩn khác sẽ giết chết các vi khuẩn yếu và cho phép các chủng mạnh hơn, kháng thuốc sinh sôi nảy nở. Khi các vi khuẩn chia sẻ gen, sự gia tăng các chủng kháng thuốc làm tăng khả năng các vi khuẩn yếu có được các gen kháng thuốc này. Hậu quả là một thuộc địa mới của vi khuẩn kháng thuốc.
Khi các vi khuẩn kháng thuốc tiếp xúc với thuốc chống vi trùng, chúng làm tăng sự biểu hiện của các gen tạo ra tính kháng này. Nguy cơ kháng kháng sinh của vi khuẩn đã được nghiên cứu bằng cách theo dõi định lượng sự phong phú của gen tetQ trong các vi mô nước thải. Vì tetQ là gen kháng phổ biến nhất trong môi trường và mã hóa cho các protein bảo vệ ribosome, số lượng mà nó biểu hiện tương quan với lượng kháng trong quần thể vi sinh vật. Việc bổ sung triclocarban đã được chứng minh là làm tăng sự biểu hiện của gen tetQ này.
Biểu hiện gen TetQ ở vi khuẩn cũng được tìm thấy tăng đáng kể khi nhiều loại thuốc chống vi trùng như tetracycline, triclosan và triclocarban được thêm vào hệ thống thí nghiệm cùng một lúc. Kết hợp các hợp chất này ảnh hưởng đến tính kháng bằng cách tạo ra một tình huống trong đó đồng chọn (hoặc chọn lọc tự nhiên bằng nhiều hơn một thuốc thử) cho các gen kháng thuốc xảy ra. Bản chất phức tạp của các cộng đồng vi sinh vật và vô số kháng sinh có trong môi trường nước thường dẫn đến loại sự kiện chọn lọc động này và nhiều kiểu kháng thuốc được thấy ở vi khuẩn xuất hiện tự nhiên.

Số phận môi trường

Khi triclocarban được sản xuất, 139 sản phẩm phụ độc hại, gây ung thư, như 4-chloroaniline và 3,4-dichloroaniline, được giải phóng. Nhiều chất gây ung thư này có thể được giải phóng khi tấn công hóa học, vật lý và sinh học của triclocarban. Thời gian của hóa chất triclocarban trong sử dụng sản phẩm cá nhân là tương đối ngắn. Sau khi xử lý, triclocarban được rửa xuống cống đến các nhà máy xử lý nước thải đô thị, nơi có khoảng 97-98% triclocarban được loại bỏ khỏi nước.
Xả nước thải từ các nhà máy xử lý này và xử lý bùn thải trên đất liền là con đường chính tiếp xúc với môi trường với triclocarban. Nghiên cứu cho thấy triclocarban và triclosan đã được phát hiện trong nước thải và bùn thải (nước thải sinh học) do loại bỏ không hoàn toàn trong quá trình xử lý nước thải. Do tính chất kỵ nước của chúng, một lượng đáng kể trong số chúng phân chia dòng nước thải thành bùn, với nồng độ ở mức mg / kg. Khối lượng triclocarban tái tạo môi trường trong bùn thải sau khi thu được thành công ban đầu từ nước thải là 127.000 ± 194.000   kg / năm Điều này tương đương với 4,8 - 48,2% tổng khối lượng tiêu thụ tại Mỹ. Cây trồng được hiển thị để hấp thụ chất chống vi trùng từ đất bao gồm lúa mạch, cỏ roi nhỏ, cà rốt và đậu pinto. Các nghiên cứu cho thấy số lượng đáng kể triclocarban (227.000 - 454.000   kg / y) có thể phá vỡ các nhà máy xử lý nước thải và làm hỏng tảo trên mặt nước.

Nước thải

Nồng độ triclocarban cao có thể được tìm thấy trong nước thải. Tính đến năm 2011, đây là một trong mười hợp chất nước thải hữu cơ được phát hiện phổ biến nhất về tần suất và nồng độ. Triclocarban đã được tìm thấy ở nồng độ tăng dần trong năm năm qua và hiện được phát hiện thường xuyên hơn triclosan.

Độc tính động vật hoang dã

Triclocarban có chỉ số thương lượng nguy hiểm lớn hơn một, điều này cho thấy khả năng tác động xấu đến sinh vật do độc tính. Vì triclocarban được tìm thấy ở nồng độ cao trong môi trường nước, có những lo ngại về độc tính của nó đối với các loài thủy sản. Cụ thể, triclocarban đã được chứng minh là độc đối với động vật lưỡng cư, cá, động vật không xương sống và thực vật thủy sinh và dấu vết của hợp chất đã được tìm thấy ở cá heo Đại Tây Dương. Triclocarban có thể phá vỡ các hormone quan trọng đối với quá trình phát triển và nội tiết ở động vật hoang dã bị phơi nhiễm. Các hệ thống thần kinh và sinh sản bị ảnh hưởng đặc biệt thông qua tiếp xúc với hợp chất này. Triclocarban cũng có thể ảnh hưởng đến hành vi động vật hoang dã. Ví dụ, triclosan và triclocarban có hiệu quả gấp 100-1.000 lần trong việc ức chế và tiêu diệt tảo, động vật giáp xác và cá so với việc tiêu diệt vi khuẩn. Triclocarban và triclosan đã được quan sát thấy ở nhiều sinh vật, bao gồm tảo, giun đen dưới nước, cá và cá heo.

Tích lũy sinh học

Tích lũy sinh học Triclocarban có thể có ở một số sinh vật. Giun đất được biết là dự trữ hóa chất này trong cơ thể và do vai trò sinh thái của chúng là nguồn thức ăn, chúng có khả năng di chuyển triclocarban lên chuỗi thức ăn. Các loài vi sinh vật được tìm thấy trong đất cũng tích lũy sinh học triclocarban. Tuy nhiên, sức khỏe của những vi khuẩn này chưa được tìm thấy bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của hóa chất. Triclocarban được tích lũy nhanh chóng trong cả tảo và ốc trưởng thành. Hơn nữa, triclocarban có khả năng tích lũy sinh học nhiều hơn ở sinh vật dưới nước.
Tích lũy sinh học xảy ra ở thực vật được xử lý bằng nước có chứa triclocarban. Tuy nhiên, người ta ước tính rằng ít hơn 0,5% lượng triclocarban hàng ngày được chấp nhận cho con người được thể hiện bằng tiêu thụ rau. Do đó, nồng độ triclocarban trong các phần ăn được của thực vật là con đường phơi nhiễm không đáng kể đối với con người.
Tiềm năng của triclocarban để tích lũy sinh học trong thực vật đã được khai thác trong việc xây dựng các vùng đất ngập nước nhằm giúp loại bỏ triclocarban khỏi nước thải. Những vùng đất ngập nước được xây dựng này được coi là một lựa chọn xử lý hiệu quả về chi phí để loại bỏ PPCPs, bao gồm triclocarban và triclosan, từ nước thải sinh hoạt. Các hợp chất như vậy có xu hướng tập trung trong rễ của cây ngập nước. Rủi ro sinh thái tiềm năng liên quan đến phương pháp này là sự suy giảm hệ thống rễ ở thực vật vùng đất ngập nước, giảm sự hấp thu chất dinh dưỡng, giảm khả năng cạnh tranh và tăng khả năng nhổ bỏ. Do những rủi ro này, sự tiếp xúc lâu dài của hệ sinh thái đất ngập nước với nước thải có chứa triclocarban như một giải pháp chính cho ô nhiễm nước thải vẫn đang được thảo luận.

Chăm sóc cá nhân

Một nghiên cứu đã điều tra làm thế nào triclocarban vẫn còn trong hệ thống của con người sau khi sử dụng một thanh xà phòng có dấu vết của triclocarban. Phân tích các mẫu nước tiểu từ các đối tượng thử nghiệm ở người cho thấy, sau khi triclocarban đã trải qua quá trình glucuronid hóa, các chất chuyển hóa oxy hóa của nó ít được bài tiết hơn so với triclocarban. Nghiên cứu tương tự này đã thực hiện các phương pháp điều trị tại chỗ triclocarban trên chuột và, bằng cách phân tích nồng độ nước tiểu và huyết tương, đã chứng minh rằng triclocarban vẫn tồn tại trong hệ thống của sinh vật.

Rối loạn nội tiết

Triclocarban gây ra phản ứng yếu qua trung gian aryl hydrocarbon, estrogen và androgen thụ thể trong ống nghiệm. Điều này vẫn chưa được xác nhận in vivo. Trong ống nghiệm, sự kích hoạt phụ thuộc dihydrotestosterone của biểu hiện gen đáp ứng với thụ thể androgen được tăng cường bởi triclocarban lên đến 130%. Triclocarban cũng là một chất ức chế mạnh enzyme epoxide hydrolase (sEH) hòa tan trong ống nghiệm. Ngoài ra, triclocarban khuếch đại hoạt tính sinh học của testosterone và các androgen khác. Hoạt động tăng lên này có thể có tác động xấu đến sức khỏe sinh sản. Các nghiên cứu về Triclocarban trên chuột cho thấy kích thước tuyến tiền liệt của mẫu vật tăng lên. Sự khuếch đại của hormone giới tính có thể thúc đẩy sự phát triển của ung thư vú và tuyến tiền liệt.
Trong khi triclocarban gây gián đoạn nội tiết, độc tính hóa học của nó liên quan đến gây tử vong thấp (LD₅₀ > 5000   mg / kg). Tỷ lệ hấp thụ da của nó cũng thấp. Tuy nhiên, việc tiếp xúc với liều thấp lặp đi lặp lại có thể gây gián đoạn nội tiết theo thời gian.

An toàn

Sự cố tràn có thể làm tăng nguy cơ tiếp xúc với con người, sinh thái và môi trường đối với triclocarban. Ngay lập tức loại bỏ và hạn chế sự cố tràn, bao gồm cả triclocarban như bụi, được khuyến khích. Mặc dù triclocarban có ít hoặc không có tác dụng gây hại trực tiếp đến sức khỏe ngoài các phản ứng dị ứng, nên tránh tiếp xúc với triclocarban. Kể từ khi triclocarban đi vào cơ thể thông qua lỗ chân lông, đeo găng tay, rửa tay đúng cách và vệ sinh tổng thể đúng cách sẽ giảm nguy cơ tiếp xúc và kích ứng da. Nồng độ bụi triclocarban cao có thể tồn tại trong phổi và ức chế chức năng phổi và hô hấp. Đối với những người có tình trạng hô hấp trước đó, triclocarban làm trầm trọng thêm mức độ nghiêm trọng của các bệnh về đường hô hấp và bảo vệ đúng cách được khuyến cáo là biện pháp phòng ngừa. Trong trường hợp tiếp xúc với triclocarban, cá nhân được đề nghị rửa khu vực bằng nước hoặc để làm sạch đường hô hấp. Ngoài các tác động bất lợi của nó đối với con người và môi trường, triclocarban rắn là một mối nguy hiểm hỏa hoạn. Nó đặc biệt dễ cháy như bụi. Ô nhiễm với các tác nhân oxy hóa khác cũng có thể dẫn đến đốt cháy.

Chính sách

Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm bắt đầu xem xét sự an toàn của triclocarban và triclosan trong những năm 1970, nhưng do những khó khăn trong việc tìm kiếm các chất thay thế kháng khuẩn, không có chính sách cuối cùng, hay "chuyên khảo về thuốc", đã được thành lập. Hành động pháp lý của Hội đồng bảo vệ tài nguyên thiên nhiên năm 2010 đã buộc FDA phải xem xét triclocarban và triclosan. Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ duy trì sự kiểm soát theo quy định đối với triclocarban và triclosan.
Vào ngày 2 tháng 9 năm 2016, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm đã thông báo rằng triclosan và triclocarban phải được loại bỏ khỏi tất cả các sản phẩm xà phòng kháng khuẩn vào cuối năm 2017. Triclocarban tương tự trong việc sử dụng và tác động xấu đến sức khỏe như triclosan và hexachlorophene đã bị FDA cấm.

Nghiên cứu hiện tại

Các nhà khoa học đang tìm kiếm các loại thuốc chống vi trùng bền vững hơn để duy trì hiệu quả của chúng trong khi độc hại tối thiểu đối với môi trường, con người và động vật hoang dã. Điều này đòi hỏi mức độ tích lũy sinh học thấp và phân hủy sinh học nhanh, sạch trong các cơ sở xử lý nước thải hiện có. Một tiềm năng thấp hơn hoặc không có tiềm năng kháng cự cũng được ưa thích. Các hóa chất thế hệ tiếp theo này nhằm mục đích hoạt động trên phổ rộng các vi khuẩn và mầm bệnh đồng thời cũng độc hại tối thiểu và tích lũy sinh học ở các loài không phải mục tiêu.
Tổng hợp các hợp chất này có thể được cải thiện bằng cách tìm các nguồn tái tạo cho sản xuất của chúng mà không có mối nguy hiểm nghề nghiệp. Nghiên cứu sản xuất hóa chất bền vững đang giúp hình thành dược phẩm xanh. Những nguyên tắc tương tự này có thể được áp dụng để phát triển các thuốc chống vi trùng được cải thiện. Sự phát triển trong lĩnh vực này sẽ có lợi cho cả con người và môi trường.