Dalam peran utamanya sebagai disinfektan, ClO₂ mengganggu fungsi fisiologis sel yang penting, seperti sintesis protein dan permeabilitas membran sel.

Sebagai gas terlarut, ClO₂ dapat berdifusi melalui membran sel dan bereaksi secara selektif dengan komponen seluler, seperti asam amino (sistein, triptofan, dan tirosin), kapsid virus, dan protein perakitan.

Mekanisme oksidasi menargetkan ikatan disulfida dalam asam amino, dan ini akan mengakibatkan kerusakan pada struktur protein tersier dan kuaterner, hingga serta perubahan membran sel di bagian luar. Kerusakan kolektif yang dihasilkan dari serangan seluler multifaset ini membuat ClO₂ memiliki spektrum luas dan efektif pada dosis yang sangat rendah.

Sebagai oksidator, ClO₂ juga mudah mengoksidasi bahan kimia seperti sulfida, besi fero, ion mangan terlarut, dan molekul organik dengan gugus kaya elektron. Namun, banyak molekul organik tidak mudah dioksidasi oleh klorin dioksida (ClO₂). Oleh karena itu, ClO₂ meminimalkan reaksi yang tidak perlu dengan molekul organik, berbeda dengan oksidator yang lebih agresif dan kurang selektif.

Hal ini tentunya akan menghemat penggunaan ClO₂ untuk tujuan disinfeksi dan atau oksidasi yang ditargetkan, sehingga mendorong dosis aplikasi yang lebih rendah dan tidak menghasilkan produk sampingan beracun dibandingkan dengan bahan kimia lain.

Q: Apakah ClO2 menyebabkan resistensi atau toleransi mikroba dalam proses disinfeksi?

Mikroorganisme yang bertahan hidup dapat mengubah strukturnya untuk mengembangkan kekebalan terhadap biosida konvensional. Dalam kasus seperti itu, pengobatan berkelanjutan memerlukan kejutan dengan dosis yang semakin tinggi atau pergantian bahan kimia biosida.

Berbeda dari klorin tradisional seperti hipoklorit dan oksidator lain yang merupakan molekul terionisasi dalam larutan, Klorin dioksida adalah gas terlarut dalam larutan. Oleh karena itu, dapat mudah menembus biofilm polisakarida dan dinding sel mikroba melalui difusi dan melakukan fungsi oksidatifnya pada komponen biokimia metabolik mikroba. CIO2 dapat merusak membran bagian dalam, mendenaturasi protein seluler, dan menonaktifkan RNA.

Reaksi dengan biomolekul seluler ini mengakibatkan kerusakan atau kematian mikroorganisme. Kerusakan kolektif dari serangan multifaset ini mencegah mikroorganisme mengembangkan resistensi dan membuat CIO2 memiliki spektrum luas dan efektif pada dosis rendah.

Q: Apakah pH Mempengaruhi Efisiensi ClO2?

ClO2 adalah gas terlarut dalam larutan, ia tidak terhidrolisis menjadi ion. Dengan demikian, ClO2 dapat mempertahankan sifat oksidatif dan biosidalnya pada rentang pH yang luas, dari 4 hingga 10. Karakteristik ini berlawanan dengan klorin tradisional atau oksidator lain yang memiliki rentang efektivitas pH yang sempit dan relatif tidak efektif sebagai antimikroba dalam lingkungan pH basa.

Suatu studi meneliti bahwa konsentrasi berbeda dimasukkan ke larutan yang mengandung bakteri E.Colli sebanyak 15.000 sel/mL pada pH 6,5 dan 8,5.

Hasil penelitian tergambar pada Diagram disamping, menunjukkan bahwa tingkat keefektivitasan klorin menurun seiring dengan meningkatnya pH.

Tidak seperti klorin, klorin dioksida dapat bekerja efektif dengan kisaran pH yang luas. Karena keefektivitasannya, pengolahan menggunakan chlorine dioxide tidak memakan biaya yang begitu besar. Dapat dibandingkan dengan chlorine yang membutuhkan dosis yang tinggi.