Chlorure de benzalkonium

Le chlorure de benzalkonium, aussi connu sous le nom de chlorure d'alkyldiméthylbenzylammonium et ADBAC, est un mélange de chlorures d'alkylbenzyldiméthylammonium avec des chaînes carbonées de longueur variable[2]. Ce produit est un agent de surface cationique de la famille des ammoniums quaternaires.

Chlorure de benzalkonium
Identification
No CAS 8001-54-5
No CE 269-919-4
Code ATC D08AJ01
D09AA11
Propriétés physiques
Solubilité Très soluble dans l'eau, l'alcool, l'acétone ;

Presque insoluble dans l'éther ;
1g d'anhydre dans 6ml de benzène, 100ml d'éther[1]
Masse volumique 0,9884 g·cm-3 (50 %, 20 °C)[1]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés physico-chimiques

Le chlorure de benzalkonium est facilement soluble dans l'éthanol et l'acétone. Bien que la dissolution dans l'eau soit lente, les solutions aqueuses sont plus faciles d'emploi et sont plus largement utilisées. Les solutions devraient être neutres à légèrement basiques avec une couleur allant de l'incolore au jaune pâle. Les solutions moussent fortement lorsqu'elles sont secouées[1], ont un goût amer et ont une odeur d'amande détectable seulement dans les échantillons concentrés.

Utilisation

Les applications sont très variées, allant de la formulation de désinfectants à l'inhibition de « corrosion microbienne » dans le pétrole ou les huiles minérales[3]. Il est utilisé dans les produits pharmaceutiques tels que les solutions cutanées antiseptiques ou les lingettes. Il est utilisé comme conservateur dans les cosmétiques tels que les gouttes pour les yeux et le nez. On a reporté des cas de sensibilisations associées à l'utilisation continue et prolongée du produit. Il faut mettre des gants avant toute utilisation.

Avantages / inconvénients
  • En tant qu'antiseptique, il a l'avantage de ne pas brûler les plaies à l'application, contrairement aux antiseptiques à base d'éthanol ou d'eau oxygénée.
  • Il peut négativement interagir avec des matériaux notamment utilisés en milieu médical (silicones) ou avec l'hydrogel de certaines lentilles de contact[4].

Disponibilité

Les concentrés standard sont fabriqués sous forme de solutions à 50 et 80 %. Les solutions à 50 % sont purement aqueuses, tandis que les solutions plus concentrées requièrent l'incorporation d'additifs tels que des alcools, du polyéthylène glycol, etc. pour éviter l'augmentation de la viscosité ou la formation de gels à basse température.

Activité biologique

L'activité biocide la plus importante est associée aux dérivés alkylés en C12 à C14. On pense que le mécanisme bactéricide est dû à la disruption des interactions intermoléculaires. Ceci peut causer la dissociation des lipides dans la membrane cellulaire, ce qui compromet la perméabilité de la cellule et induit une fuite de son contenu. D'autres complexes biomoléculaires à l'intérieur de la cellule bactérienne peuvent aussi se dissocier. Les enzymes, qui contrôlent les activités respiratoires et métaboliques de la cellule, sont particulièrement susceptibles d'être désactivées.

Les solutions de chlorure de benzalkonium sont des agents bactéricides à action rapide et de durée modérément longue. Ils sont actifs contre certains protozoaires, virus, bactéries et fungi. Les spores des bactéries sont considérées comme résistantes. Les bactéries à Gram positif sont généralement plus sensibles que les Gram négatif. L'activité n'est pas grandement influencée par le pH, mais augmente aux températures élevées et avec la durée d'exposition.

De nouvelles formulations utilisant du benzalkonium mélangé à d'autres ammoniums quaternaires peuvent être utilisées pour étendre le spectre biocide et augmenter l'efficacité du désinfectant. Cette technique a été utilisée pour améliorer l'activité virucide.

L'utilisation d'excipients appropriés peut améliorer l'efficacité et les propriétés détergentes, et éviter la désactivation lors de l'utilisation. La formulation requiert beaucoup de soin car les solutions de benzalkonium peuvent être désactivées en présence de contaminants organiques et inorganiques. Les solutions sont incompatibles avec les savons, les nitrates[1] et ne doivent pas être mélangées avec des surfactants anioniques. Les sels des eaux dures peuvent aussi réduire l'activité biocide. Comme pour tous les désinfectants, il est recommandé de traiter des surfaces sans saletés visibles.

Bien que des niveaux dangereux ne puissent être atteints dans les conditions d'utilisation normale, le benzalkonium et les autres détergents peuvent être néfastes aux organismes marins. Les désinfectants à base d'ammoniums quaternaires sont actifs à faible concentration, si bien que des doses excessives devraient être évitées.

Le chlorure de benzalkonium a aussi une activité spermicide.

Sécurité

Le chlorure de benzalkonium est extrêmement toxique pour les invertébrés aquatiques (CL50 = 5,9 μg ai/L), hautement toxique pour les poissons (CL50 = 280 μg ai/L), modérément toxique pour les oiseaux (DL50 = 136 mg par kg de poids corporel), et légèrement toxique pour les mammifères (DL50 = 430 mg/kg pc)[5]. Les solutions de chlorure de benzalkonium de 10 % ou plus sont toxiques pour les humains, causant l'irritation de la peau et des muqueuses. Elles peuvent provoquer la mort après ingestion[6].

Le chlorure de benzalkonium est un allergène[7],[8],[9],[10],[11],[12],[13] et quelques études ont jeté le doute sur sa réputation de composé sans danger[14],[15]. Quelques produits ont été reformulés en tenant compte de ces études mais il est toujours utilisé pour laver les yeux, dans les sprays pour laver le nez, les mains, le visage, dans les bains de bouche, les crèmes spermicides et dans d'autres produits de nettoyage, de désinfection... Certains fabricants de gouttes pour les yeux, concernés par les problèmes d'allergies lors de l'usage à long terme du benzalkonium, l'ont remplacé par de l'EDTA. D'autres ont créé des gouttes pour les yeux dans des emballages individuels à usage unique sans conservateur[16].

Les solutions des lentilles de contact contiennent typiquement 0,002 % à 0,01 % de chlorure de benzalkonium[17]. K. C. Swan[18] a trouvé que l'usage répété de chlorure de benzalkonium à des concentrations de 1:5000 (0,02 %) ou supérieures peuvent dénaturer la protéine cornéenne et causer des dommages irréversibles aux yeux. Les désavantages de l'utilisation du chlorure de benzalkonium avec les lentilles de contact sont aussi discutés dans la littérature[19],[20].

D'après une étude menée en 2009, le chlorure de benzalkonium induit une résistance de la bactérie Pseudomonas aeruginosa à l'antibiotique ciprofloxacine[21].

Fertilité

Le chlorure de benzalkonium, ou chlorure d'alkyldiméthylbenzylammonium (ADBAC), ainsi que le chlorure de didécyldiméthylammonium (DDAC) nuiraient à la reproduction[22]. Des souris femelles de laboratoire exposées à ces produits mettraient plus de temps à être enceintes et elles mettraient bas moins de petits. De plus, 40 % des femelles exposées à l'un ou l'autre de ces produits, seraient mortes durant leur grossesse ou lorsqu'elles mettaient bas[22].

Notes et références
  1. « Benzalkonium chloride », sur Hazardous Substances Data Bank (consulté le )
  2. U.S. Environmental Protection Agency : Reregistration Eligibility Decision for Alkyl Dimethyl Benzyl Ammonium Chloride (ADBAC)
  3. « Benzalkonium Chloride Solutions »(Archive • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?) (consulté le )
  4. (en) Dracopoulos A, Dixon DG, Jones LW, Sivak JG, Bantseev V. « In vitro assessment of medical device toxicity: interactions of benzalkonium chloride with silicone-containing and p-hema-containing hydrogel contact lens materials » Eye Contact Lens. 2007;33(1):26-37.
  5. Reregistration Eligibility Decision for Alkyl Dimethyl Benzyl Ammonium Chloride (ADBAC), U.S. Environmental Protection Agency Office of Prevention, Pesticides, and Toxic Substances, , 114 p. (lire en ligne)
  6. (en) Seymour Stanton Block, Disinfection, sterilization, and preservation, Lippincott Williams & Wilkins, , 5e éd., 1481 p. (ISBN 0-683-30740-1, lire en ligne), p. 311
  7. (en) HJ Park, HA Kang, JY Lee et HO Kim, « Allergic contact dermatitis from benzalkonium chloride in an antifungal solution », Contact Derm., vol. 42, no 5,‎ , p. 306–7 (PMID 10789868)
  8. (en) H Liu, I Routley et KD Teichmann, « Toxic endothelial cell destruction from intraocular benzalkonium chloride », J Cataract Refract Surg, vol. 27, no 11,‎ , p. 1746–50 (PMID 11709246, DOI 10.1016/S0886-3350(01)01067-7)
  9. F Chiambaretta, P Pouliquen et D Rigal, « [Allergy and preservatives. Apropos of 3 cases of allergy to benzalkonium chloride] », J Fr Ophtalmol, vol. 20, no 1,‎ , p. 8–16 (PMID 9099278)
  10. (en) DA Wong et AB Watson, « Allergic contact dermatitis due to benzalkonium chloride in plaster of Paris », Australasian J. Dermatology, vol. 42, no 1,‎ , p. 33–5 (PMID 11233718, DOI 10.1046/j.1440-0960.2001.00469.x)
  11. (en) L Kanerva, R Jolanki et T Estlander, « Occupational allergic contact dermatitis from benzalkonium chloride », Contact Derm., vol. 42, no 6,‎ , p. 357–8 (PMID 10871106)
  12. (en) N Oiso, K Fukai et M Ishii, « Irritant contact dermatitis from benzalkonium chloride in shampoo », Contact Derm., vol. 52, no 1,‎ , p. 54 (PMID 15701139, DOI 10.1111/j.0105-1873.2005.0483j.x)
  13. (en) DA Basketter, M Marriott, NJ Gilmour et IR White, « Strong irritants masquerading as skin allergens: the case of benzalkonium chloride », Contact Derm., vol. 50, no 4,‎ , p. 213–7 (PMID 15186375, DOI 10.1111/j.0105-1873.2004.00331.x)
  14. (en) P Graf, « Benzalkonium chloride as a preservative in nasal solutions: re-examining the data », Respir Med, vol. 95, no 9,‎ , p. 728–33 (PMID 11575893, DOI 10.1053/rmed.2001.1127)
  15. (en) B Marple, P Roland et M Benninger, « Safety review of benzalkonium chloride used as a preservative in intranasal solutions: an overview of conflicting data and opinions », Otolaryngol Head Neck Surg, vol. 130, no 1,‎ , p. 131–41 (PMID 14726922, DOI 10.1016/j.otohns.2003.07.005)
  16. Use of benzalkonium in ocular preparations and eye drops
  17. U.S. Patent 5,725,887, column 2, line 8
  18. Swan, K. C., "Reactivity of the Ocular Tissues to Wetting Agents", Am. J. Ophthalmol., 27, 118 (1944),
  19. M. Orton, et al., "Measurement of Preservative Binding with Polymacon Contact Lens", Aust J Optom, 59, 277 (1976)
  20. M Akers, "Consideration in selecting antimicrobial preservative agents for parenteral product development", Pharmaceutical Technology, May, p. 36 (1984).
  21. DOI:10.1099/mic.0.029751-0
  22. La Presse Canadienne, « Des produits chimiques courants nuiraient à la reproduction », sur L'Actualité, (consulté le ).

Bibliographie
  • (en) Bernstein IL, « Is the use of benzalkonium chloride as a preservative for nasal formulations a safety concern? » J Allergy Clin Immunol. 2000;105(1 Pt 1):39-44.
  • (en) Graf P, « Adverse effects of benzalkonium chloride on the nasal mucosa: allergic rhinitis and rhinitis medicamentosa » Clin Ther. 1999;21(10):1749-55.
  • (en) Graf P, Hallen H, Juto JE, « Benzalkonium chloride in a decongestant nasal spray aggravates rhinitis medicamentosa in healthy volunteers » Clin Exp Allergy 1995;25(5):395-400.
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