Propylene glycol maintains the virucidal efficacy of disinfectants at sub-zero temperatures: implications for African swine fever biosecurity

Technische Samenvatting: Propyleenglycol als cryoprotectant voor ASFV-desinfectie bij temperaturen onder het vriespunt

Probleemstelling
Afrikaanse varkenspest (ASFV) blijft een kritieke bedreiging voor de wereldwijde varkensproductie, aangezien er in de Europese Unie geen goedgekeurd vaccin of behandeling beschikbaar is. Gevolgelijk zijn strikte bioveiligheid en desinfectie de primaire maatregelen om de overdracht van het virus te beperken. Echter, in gematigde en continentale klimaten vormen winterse omstandigheden een significante, vaak onderschatte uitdaging: veel vloeibare desinfectiemiddelen formuleringen bevriezen bij temperaturen onder het vriespunt. Hoewel de chemische virucide eigenschappen van de actieve stoffen intact kunnen blijven, verhindert de fysieke overgang naar een vaste of kristallijne staat een adequate bevochtiging van oppervlakken, dekking en contact tussen het desinfectiemiddel en de virusdeeltjes. Deze fysieke beperking brengt de praktische effectiviteit van de bioveiligheid in gevaar, precies op momenten dat de persistentie van het virus in de omgeving hoog is.

Methodologie
De studie evalueerde de rol van propyleenglycol als cryoprotectieve additief in desinfectieformuleringen tegen het Afrikaanse varkenspestvirus (ASFV), specifiek de Ba71V-stam. Het onderzoek volgde het raamwerk van de suspensie-assay van de PN-EN 14675 standaard, aangepast voor testen bij temperaturen onder het vriespunt.

• Experimenteel ontwerp: De virucide effectiviteit werd getest bij drie temperaturen: 21°C (controle), -10°C en -20°C.
• Condities: Assays werden uitgevoerd onder zowel lage (3,0 g/L boviene serumalbumine) als hoge (10,0 g/L BSA + 10,0 g/L gistextract) niveaus van organische vervuiling.
• Selectie van cryoprotectant: Voorlopige experimenten bepaalden dat 30% (v/v) propyleenglycol effectief bevriezing bij -10°C en -20°C voorkomt zonder een onafhankelijke virucide activiteit tegen ASFV te vertonen. Hogere concentraties (60% en 80%) vertoonden virucide effecten en werden uitgesloten om verwarrende resultaten te voorkomen.
• Geteste desinfectiemiddelen: De studie beoordeelde acht actieve stoffen die worden aanbevolen voor ASFV-bestrijding: natriumhypochloriet (1%), glutaraldehyde (0,1%), kaliumperoxymonosulfaat (0,5%), natronloog (2%), azijnzuur (3%), formaldehyde (0,4%), fenol (1%) en benzalkoniumchloride (1%).
• Procedure: Desinfectiemiddelen werden vooraf gemengd met 30% propyleenglycol om ervoor te zorgen dat de uiteindelijke actieve concentratie consistent bleef met de standaardaanbevelingen. Het virus werd 30 minuten blootgesteld aan de formuleringen bij de doeltemperatuur, gevolgd door neutralisatie en titratie op Vero-celmonolagen. De effectiviteit werd gemeten als de logaritmische reductie in de virale titer (log₁₀ TCID₅₀/mL), met een pass-drempel van ≥4 log₁₀ reductie.

Belangrijkste Resultaten
De toevoeging van 30% propyleenglycol slaagde erin de vloeibare fase van alle geteste formuleringen bij -10°C en -20°C te behouden, wat een betrouwbare beoordeling van de virucide activiteit mogelijk maakte.

• Zeer effectieve middelen: Vijf desinfectiemiddelen behielden een robuuste virucide activiteit (≥4 log₁₀ reductie) over alle temperaturen en vervuilingsniveaus wanneer ze gestabiliseerd waren met propyleenglycol:

  • Natriumhypochloriet (1%): Bereikte reducties variërend van 4,1 tot 4,8 log₁₀.
  • Glutaraldehyde (0,1%): Bereikte reducties variërend van 4,2 tot 4,8 log₁₀.
  • Kaliumperoxymonosulfaat (0,5%): Bereikte reducties variërend van 4,3 tot 4,8 log₁₀.
  • Natronloog (2%): Bereikte reducties variërend van 4,2 tot 4,7 log₁₀.
  • Azijnzuur (3%): Toonde de hoogste effectiviteit, met reducties variërend van 4,8 tot 5,5 log₁₀.
  • Opvallend genoeg was de effectiviteit van verschillende van deze middelen bij -20°C vergelijkbaar met of zelfs iets hoger dan bij 21°C, met name onder hoge vervuilingsomstandigheden.

• Beperkte of onmeetbare effectiviteit: Drie middelen vertoonden onvoldoende prestaties of konden niet nauwkeurig worden geëvalueerd:

  • Formaldehyde (0,4%) en benzalkoniumchloride (1%): Toonden lage log₁₀ reducties (ca. 1,2–1,8). De auteurs schrijven dit primair toe aan de hoge cytotoxiciteit van deze verbindingen naar Vero-cellen, wat een nauwkeurige post-incubatie evaluatie in aanwezigheid van glycol verhinderde, in plaats van een verlies van virucide activiteit.
  • Fenol (1%): Toonde een minimale virucide effectiviteit (reducties <1,3 log₁₀), wat wijst op een mogelijke fysisch-chemische interactie met glycol of een inherente lage effectiviteit tegen ASFV onder deze specifieke condities.

Belangrijkste Bijdragen

1. Validatie van cryoprotectie: De studie levert experimenteel bewijs dat 30% propyleenglycol fungeert als een effectieve cryoprotectant die het bevriezen van desinfectieformuleringen bij -10°C en -20°C voorkomt zonder de virucide effectiviteit van hoogactieve verbindingen aan te tasten.
2. Differentiatie van effecten: Het onderzoek maakte succesvol onderscheid tussen de cryoprotectieve rol van glycol en de potentiële antivirale activiteit, waarbij werd bevestigd dat 30% glycol alleen de ASFV-titers niet verlaagt.
3. Interactie tussen temperatuur en vervuiling: De gegevens suggereren dat de combinatie van temperaturen onder het vriespunt en cryoprotectieve stabilisatie de antagonistische effecten van organisch materiaal op de effectiviteit van desinfectiemiddelen gedeeltelijk kan mitigeren, mogelijk door vertraagde reactiekinetiek tussen organische substraten en desinfectiemiddelen bij lage temperaturen.

Betekenis en Claims
Het artikel beweert dat de fysieke beperking van bevriezing een grote kloof vormt in de desinfectiestrategieën voor de winter. Door de incorporatie van propyleenglycol kunnen bioveiligheidsprotocollen de integriteit van de vloeibare staat behouden, wat zorgt voor een juiste oppervlaktebedekking en voldoende contacttijd, zelfs onder vriescondities.

De auteurs concluderen dat met glycol gestabiliseerde formuleringen een wetenschappelijk onderbouwde aanpak bieden om de seizoensgebonden bioveiligheid in koude klimaten te verbeteren. Voor hoogactieve desinfectiemiddelen (natriumhypochloriet, glutaraldehyde, peroxymonosulfaat, natronloog en azijnzuur) zorgt de toevoeging van propyleenglycol voor een stabiele en betrouwbare prestatie over een breed temperatuurbereik. Hoewel de studie beperkingen vermeldt bij de evaluatie van formaldehyde, benzalkoniumchloride en fenol vanwege cytotoxiciteit of verminderde prestaties, ondersteunen de algemene bevindingen de implementatie van met glycol gestabiliseerde desinfectiemiddelen om het risico op viruspersistentie en mechanische verspreiding tijdens de wintermaanden te verminderen.