O ozônio é um excelente agente oxidante e devido à sua capacidade de destruir microrganismos como bactérias e vírus, tem sido amplamente utilizado para desinfetar água, águas residuais, ar e alimentos, e ganhou aplicações nos setores de energia, indústrias e saúde.
As primeiras pesquisas sobre o ozônio se concentraram principalmente na inativação de vírus transmitidos pela água e demonstraram que as concentrações de ozônio relativamente baixas (~ 1 mg/L) e tempos de contato curtos (~ 1 min) foram suficientes para inativar 99% dos vírus, como rotavírus, parvovírus, vírus calici felino e vírus da hepatite A (Akey e Walton 1985; Hirai et al. 2019; Tseng e Li 2008).
No entanto, com o controle adequado da dose de ozônio e da umidade do ar (umidade relativa: UR ~ 80%), as taxas de inativação de vírus aumentam substancialmente, tornando o ozônio um método atraente e rápido para inativar vírus aerotransportados e presentes em superfícies.
Usando modelagem molecular, o estudo de Tizaoui (2020) avaliou a reatividade do ozônio em relação a moléculas-chave representativas na estrutura do SARS-CoV-2.
Modo de ação do ozônio contra vírus
Devido à sua propriedade de alta oxidação, o ozônio é particularmente letal contra vírus, tanto com envelope quanto sem envelope.
Embora o modo de ação do ozônio contra os vírus ainda não esteja totalmente esclarecido, é provável que o ozônio reaja com os vírus por meio do mecanismo de reação direta do ozônio molecular e/ou indiretamente por meio de espécies reativas de oxigênio (ROS), como OH·, O2 e H2O2 produzidos como resultado da decomposição do ozônio.
Além disso, as reações entre o ozônio e suas ROS com os constituintes da estrutura do vírus, incluindo lipídios, proteínas e aminoácidos, podem levar à formação de outras ROS, incluindo radicais reativos (RCOO·) que propagam ainda mais a oxidação por meio de uma reação em cadeia.
O ozônio reage prontamente com vários compostos biológicos na ordem de preferência:
Lipídios (particularmente ácidos graxos poliinsaturados)> antioxidantes> proteínas ricas em cisteína> carboidratos (Bocci 2002).
Murray et al. (2008) mostraram que o ozônio inativa os vírus por meio da peroxidação de lipídios e proteínas, seguida de danos subsequentes ao envelope viral lipídico e ao capsídeo proteico. O ataque do genoma pelo ozônio também foi recentemente confirmado por Young et al. (2020). Assim, o ozônio e seus ROS são capazes de atacar o vírus em diferentes locais de sua estrutura, destruindo-o e tornando-o inativo para infectar.
Inativação potencial de SARS-CoV-2 com ozônio
O SARS-CoV-2 é relatado como pertencendo ao grupo kappa-B dos coronavírus e tem um diâmetro na faixa de 50 a 200 nm (Zhou et al. 2020) (aproximadamente 500 vezes maior do que o tamanho de uma molécula de ozônio.
Semelhante a outros coronavírus, o SARS-CoV-2 tem uma estrutura que consiste em um material genético central rodeado por um envelope de pontas de proteína que se assemelha a uma coroa (Xu et al. 2020a). A Figura 1 (a) mostra uma representação do modelo da estrutura do SARS-CoV-2.
O material genético central é um único genoma de RNA de sentido positivo protegido por um nucleocapsídeo (N), enquanto o envelope viral é criado por três proteínas estruturais: pico (S), envelope (E) e membrana (M). O genoma codifica essas quatro proteínas estruturais principais (ou seja, S, E, M e N), que são todas necessárias para produzir um vírus estruturalmente completo. A proteína S do pico é feita de duas subunidades S1 e S2 e é responsável por iniciar os eventos de infecção por meio de uma forte ligação da subunidade S1 ao receptor da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) humana.
A afinidade de ligação de S1 para ACE2 foi encontrada ser 10 a 20 vezes maior do que a de SARS-CoV (o vírus que foi responsável pelo surto de SARS em 2003), o que poderia explicar a alta infectividade e transmissibilidade de SARS-COV-2 em comparação com SARSCoV.
Após a ligação da subunidade S1 ao receptor ACE2 na célula hospedeira, a subunidade S2 forma um feixe de seis hélices, servindo para aproximar as membranas virais e celulares para fusão e infecção. A oxidação das proteínas S pelo ozônio pode, portanto, inibir o processo de infecção.
Conforme mostrado na Figura 1 (b), o ozônio e seus ROS também podem atacar o envelope do vírus e se o ozônio e seus ROS forem capazes de penetrar no envelope, eles podem atacar o capsídeo do genoma e seu RNA, tornando o vírus incapaz de se reproduzir.
Em um estudo conduzido na China após o surto de SARS de 2003, o ozônio foi considerado eficaz para matar o vírus SARSCoV na água em minutos (Jia-min et al. 2004). Isso significa que o ozônio pode ser um oxidante potencialmente letal contra o SARS-CoV-2, uma vez que os dois vírus vêm do mesmo grupo e têm estruturas semelhantes. Além disso, compartilham 79,6% da estrutura do genoma e tendo 89,8% de sequência idêntica da subunidade S2, enquanto a subunidade S1 de ambos os vírus se liga ao ACE2 humano.
Portanto, os resultados deste estudo mostram que o ozônio é capaz de atacar as proteínas e lipídios das pontas e do envelope do vírus, particularmente os aminoácidos triptofano, metionina e cisteína, e os ácidos graxos, ácido araquidônico, ácido linoléico e ácido oleico. Dessa forma, o ozônio pode ser uma alternativa a ser considerada no combate ao SARS-CoV-2, representando um método potencialmente eficaz e seguro de desinfecção e esterilização.
O ozônio também ataca os N-glicopeptídeos das subunidades 1 e 2 da proteína spike, embora com menor reatividade. A interrupção da estrutura do SARS-CoV-2 pode inativar o vírus, sugerindo que o ozônio pode ser um oxidante eficaz contra o vírus COVID-19.
Referência:
TIZAOUI, C. Ozone: A Potential Oxidant for COVID-19 Virus (SARS-CoV-2). Ozone Sci Eng, Chelsea, v.42, n.5, p.378-385, 2020
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