You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Метод перехресного зчитування як підґрунтя групового нормування шкідливих сполук у повітрі робочої зони (на прикладі гомологів ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів)

Метод перехресного зчитування як підґрунтя групового нормування шкідливих сполук у повітрі робочої зони (на прикладі гомологів ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів)

ISSN 2223-6775 Український журнал з проблем медицини праці Том.19, №2, 2023


https://doi.org/10.33573/ujoh2023.02.140

Метод перехресного зчитування як підґрунтя групового нормування шкідливих сполук у повітрі робочої зони (на прикладі гомологів ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів)

Туркіна В.А., Альохіна Т.А.
Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького


 Повна стаття (PDF), УКР

Вступ. Ситуація останніх років під час пандемії SARS-CoV-2 загострила проблему недостатньої кількості затверджених гігієнічних нормативів активних діючих речовин, що входять до складу дезінфектантів. Це в свою чергу стало стримуючим фактором впровадження таких засобів у практику. Для належної організації хімічної безпеки робочого контингенту необхідна розробка нових методів обґрунтування гігієнічних нормативів. Одним зі шляхів подолання окресленої вище проблеми, яка суттєво пришвидшить розв’язання ситуації, є впровадження перехресного зчитування як експрес-методу обґрунтування гранично допустимих концентрацій для групи (кластера) сполук.

Мета дослідження – на основі даних про фізико-хімічні та токсикологічні характеристики гомологів ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів обґрунтувати можливості розробки групового регламенту даного кластера сполук у повітрі робочої зони.

Матеріали та методи дослідження. Дані щодо фізико-хімічних і токсикологічних властивостей гомологів ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів було взято з відкритих джерел і баз даних ECHA, National Library of Medicine, U.S. Environmental Protection Agency. Проведено пошук літератури в базах даних PubMed, Mendeley, Europe PMC і спеціалізованих журналах України з використанням термінів «діалкілдиметиламоній галогеніди», «діалкіл(С8–10) диметиламонію хлорид», «діоктилдиметиламоній хлорид», «дидецилдиметиламоній хлорид» і за номерами CAS зазначених сполук.

Результати. Подібна хімічна структура гомологів ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів обумовлює їхню схожість у плані фізико-хімічних і токсикологічних властивостей. Усі субстанції за агрегатним станом є твердими речовинами, добре розчиняються у воді, мають здатність проникати крізь біологічні мембрани й порушувати їхню цілісність. За параметрами гострої пероральної токсичності гомологи ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів належать до помірно небезпечних речовин – 3 клас небезпеки, не викликають системної токсичності, основний негативний прояв їхнього впливу – подразнюючий ефект, який надалі провокує ознаки загальної токсичності. Речовини не мають канцерогенних, мутагенних ефектів, не впливають на репродуктивну функцію. Найвивченіший представник кластера – дидецилдиметиламонію хлорид (DC10DAC), який прийнятий за стандарт (аналог) для всіх гомологів ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів. Для дидецилдиметиламонію хлориду в Україні затверджено тимчасовий гігієнічний норматив у повітрі робочої зони (ОБРВ) на рівні 0,2 мг/м3, лімітуючими критеріями шкідливості є виражена подразнююча дія на шкіру та слизові оболонки очей, гостра інгаляційна дія. Запропонований G. S. Dotson зі співавторами розрахунковий норматив для четвертинних амонієвих сполук становить 0,1 мг/м. Обидва нормативи належать до ІІ класу безпеки.

Висновки. Метод перехресного зчитування дозволяє прийняти дидецилдиметиламонію хлорид (DC10DAC) за стандарт (аналог) для всіх гомологів ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів. Отриманий на основі додаткових експериментальних досліджень гігієнічний регламент допустимого вмісту дидецилдиметиламонію хлориду в результаті застосування кластерного підходу буде легітимним і для діоктилдиметиламонію хлориду (DC8DAC); октилдецилдиметиламонію хлориду (DC8–10DAC), дидецилдиметиламонію хлориду (DC10DAC) та їхніх сумішей з різним процентним співвідношенням.

Ключові слова: гомологи ряду С8–С10 діалкілдиметиламонію хлоридів, діалкіл (С8–С10) диметиламонію хлорид, діоктилдиметиламонію хлорид, дидецилдиметиламонію хлорид, перехресне зчитування, гігієнічний норматив, кластерний підхід, груповий гігієнічний регламент.

Література

  1. Draft didecyl dimethyl ammonium chloride (DDAC) occupational and Residential Exposure Assessment [Internet]. Arlington: Office of Pesticide Programs Antimicrobials Division U.S. Environmental Protection Agency; 2006 [cited 2023 Apr 26]. Available from: https://downloads.regulations.gov/EPA-HQ-OPP-2006-0338-0010/content.pdf.
  2. Hora PI, Pati SG, McNamara PJ, Arnold WA. Increased use of quaternary ammonium compounds during the SARS-COV-2 pandemic and beyond: Consideration of environmental implications. Environmental Science & Technology Letters. 2020;7(9):622–31. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.estlett.0c00437.
  3. Escher SE, Kamp H, Bennekou SH, Bitsch A, Fisher C, Graepel R, et al. Towards grouping concepts based on new approach methodologies in chemical hazard assessment: The read-across approach of the EU-toxrisk project. Archives of Toxicology. 2019;93(12):3643–67. DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-019-02591-7.
  4. Guidance on grouping of chemicals. OECD Environment Health and Safety Publication. Series on Testing and Assessment No. 80 [Internet]. Paris: Environment Directorate Organisation for Economic Co-operation and Development; 2007 [cited 2023Apr26]. Available from: https://one.oecd.org/document/ENV/JM/MONO(2007)28/en/pdf.
  5. Guidance on information requirements and chemical safety assessment. Chapter R.6: QSARs and grouping of chemicals [Internet]. European Chemicals Agency; 2008 [cited 2023Apr26]. Available from: https://echa.europa.eu/documents/10162/13632/information_requirements_r6_en.pdf/77f49f81-b76d-40ab-8513-4f3a533b6ac9.
  6. Read-Across Assessment Framework (RAAF). Considerations on multi-constituent substances and UVCBs. [Internet]. European Chemicals Agency; 2017 [cited 2023Apr26]. Available from: https://echa.europa.eu/documents/10162/13630/raaf_uvcb_report_en.pdf/3f79684d-07a5-e439-16c3-d2c8da96a316.
  7. Korshun MN, Verbilov AA. [Toxicological substantitation of the maximum admissible content of fluorides in air of working area]. Modern problems of toxicology. 2005;2005(4):71-6. Ukrainian.
  8. Turkina VA, Kuzminov BP, Alyokhina TA. [Scientific justification of the group hygiene norm for the cluster of alkylbenzyldimethylammonium chloride compounds in the air of the working area]. Ukrainian Journal of Occupational Health. 2022;18(2):107–18. https://doi.org/10.33573/ujoh2022.02. Ukrainian.
  9. Benkova M, Soukup O, Prchal L, Sleha R, Eleršek T, Novak M, et al. Synthesis, antimicrobial effect and lipophilicity activity dependence of three series of dichained N alkylammonium salts. Chemistry Select. 2019;4(41):12076–84. DOI: https://doi.org/10.1002/slct.201902357.
  10. Proposed Re-evaluation Decision. Didecyl Dimethyl Ammonium Chloride Cluster (DDAC) [Internet]. Government of Canada Publications - Canada.ca. [cited 2023 Apr 26]. Available from: https://publications.gc.ca/site/archivee-archived.html?url=https://publications.gc.ca/collections/collection_2008/pmra-arla/H113-27-2008-27E.pdf.
  11. Juergensen L, Busnarda J., Caux P-Y, Kent RA. Fate, behavior, and aquatic toxicity of the fungicide DDAC in the Canadian environment. Environmental Toxicology. 2000;3(15):174–200. DOI: https://doi.org/10.1002/1522-7278(2000)15:3<174::AID-TOX4>3.0.CO;2-P.
  12. Luz A, DeLeo P, Pechacek N, Freemantle M. Human health hazard assessment of quaternary ammonium compounds: Didecyl dimethyl ammonium chloride and alkyl (C12–C16) dimethyl benzyl ammonium chloride. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2020;116:104717. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2020.104717.
  13. Mozrzymas A. On the head group effect on critical micelle concentration of cationic surfactants using molecular connectivity indices and atomic partial charges. Journal of Solution Chemistry. 2019;48(6):875–90. DOI: https://doi.org/10.1007/s10953-019-00887-x.
  14. Farn RJ. Chemistry and technology of surfactants. Oxford: Blackwell Pub.; 2006. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470988596.
  15. Kihara Koji, Yoshikawa Shinichi, Nishio Yumi, Furuta Taro. Existence of an optimal concentration for bactericidal activity of quaternary ammonium compounds. Biocontrol Science. 1997;2(2):61–6. DOI: https://doi.org/10.4265/bio.2.61.
  16. Zhou C, Wang Y. Structure–activity relationship of cationic surfactants as antimicrobial agents. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 2020;45:28–43. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cocis.2019.11.009.
  17. Patlewicz GY, Rodford RA, Ellis G, Barratt MD. A QSAR model for the eye irritation of cationic surfactants. Toxicology in Vitro. 2000;14(1):79–84. DOI: https://doi.org/10.1016/S0887-2333(99)00086-7.
  18. Registration dossier [Internet]. European Chemicals Agency. [cited 2023 Apr 26]. Available from: https://echa.europa.eu/registration-dossier/-/registered-dossier/24263.
  19. Dioctyldimethylammonium chloride [Internet]. United States Environmental Protection Agency [cited 2023 Apr 26]. Available from: https://comptox.epa.gov/dashboard/chemical/properties/DTXSID6035491.
  20. Decyldimethyloctylammonium chloride [Internet]. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. [cited 2023Apr26]. Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Decyldimethyloctylammonium-chloride.
  21. Octyl decyl dimethyl ammonium chloride [Internet]. United States Environmental Protection Agency [cited 2023 Apr 26]. Available from: https://comptox.epa.gov/dashboard/chemical/properties/DTXSID9035549.
  22. Didecyldimethylammonium chloride [Internet]. European Chemicals Agency. [cited 2023 Apr 26]. Available from: https://echa.europa.eu/bg/registration-dossier/-/registered-dossier/5864.
  23. Didecyldimethylammonium chloride [Internet]. United States Environmental Protection Agency [cited 2023Apr26]. Available from: https://comptox.epa.gov/dashboard/chemical/properties/DTXSID9032537.
  24. Hrubec TC, Seguin RP, Xu L, Cortopassi GA, Datta S, Hanlon AL, et al. Altered toxicological endpoints in humans from common quaternary ammonium compound disinfectant exposure. Toxicology Reports. 2021;8:646–56. DOI: https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2021.03.006.
  25. Quaternary ammonium compounds, di-C8-10-alkyldimethyl, chlorides [Internet]. European Chemicals Agency [cited 2023 Apr26]. Available from: https://echa.europa.eu/bg/registration-dossier/-/registered-dossier/25204/1.
  26. Song IS, Choi MK, Shim WS, Shim CK. Transport of organic cationic drugs: Effect of ion-pair formation with bile salts on the biliary excretion and pharmacokinetics. Pharmacology & Therapeutics. 2013;138(1):142–54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2013.01.006.
  27. Osimitz TG, Droege W. Adverse outcome pathway for antimicrobial quaternary ammonium compounds. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A. 2022;85(12):494–510. DOI: https://doi.org/10.1080/15287394.2022.2037479.
  28. Ohnuma A, Yoshida T, Horiuchi H, Fukumori J, Tomita M, Kojima S, et al. Altered pulmonary defense system in lung injury induced by didecyldimethylammonium chloride in mice. Inhalation Toxicology. 2011;23(8):476–85. DOI: https://doi.org/10.3109/08958378.2011.584080.
  29. Lukáč Miloš, Pisárčik Martin, Devínsky Ferdinand. Cationic amphiphiles: Self-assembling systems for biomedicine and Pharmacies. Nova Science Publishers Incorporated; 2017.
  30. Peyneau M, de Chaisemartin L, Gigant N, Chollet-Martin S, Kerdine-Römer S. Quaternary ammonium compounds in hypersensitivity reactions. Frontiers in Toxicology. 2022;4. DOI: https://doi.org/10.3389/ftox.2022.973680.
  31. Association of Occupational and Environmental Clinic [Internet]. Washington: AOEC [cited 2023 Apr 26]. Available from: http://www.aoecdata.org/expcodelookup.aspx.
  32. Hostetler KA, Fisher LC, Burruss BL. Prenatal developmental toxicity of alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride and didecyl dimethyl ammonium chloride in cd rats and New Zealand white rabbits. Birth Defects Research. 2021;113(12):925–44. DOI: https://doi.org/10.1002/bdr2.1889.
  33. Pauluhn J, Mohr U. Review article: Inhalation studies in laboratory animals—current concepts and alternatives. Toxicologic Pathology. 2000;28(5):734–53. DOI: https://doi.org/10.1177/019262330002800514.
  34. Shusterman D, Matovinovic E, Salmon A. Does Haber's law apply to human sensory irritation? Inhalation Toxicology. 2006;18(7):457–71. DOI: https://doi.org/10.1080/08958370600602322.
  35. Zhminko PG, Voronina VM, Svitlyi SS, Rudaya LO. [Toxicological substantiation for Didecyldimethylammonium Chloride Occupational Exposure Standard]. Ukrainian Journal of Modern Toxicological Aspects. 2020;88(1):54–60. DOI: https://doi.org/10.33273/2663-4570-2020-88-1-54-60. Ukrainian.
  36. Dotson GS, Lotter JT, Zisook RE, Gaffney SH, Maier A, Colvin J. Setting occupational exposure limits for antimicrobial agents: A case study based on a quaternary ammonium compound-based disinfectant. Toxicology and Industrial Health. 2020;36(9):619–33. DOI: https://doi.org/10.1177/0748233720970438.
  37. On the approval of hygienic regulations on the permissible content of chemical and biological substances in the air of the working area]. Order of the Ministry of Health Protection of Ukraine No.1596 [Internet] 2020 July 14 [cited 2023 Apr 28]. Available from: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0741-20. Ukrainain.