클로르헥시딘은 2가의 양이온성 biguanide 분자로 4개의 chlorophenyl링과 2개의 biguanide 그룹이 중앙의 hexamethylene bridge로 연결되어 있다[12]. 생물학적 활성은 양이온 분자가 미생물 외 복합체(extra-microbial complexes)와 음전하를 띤 미생물 세포벽에 결합하여 세포의 삼투 평형을 변화시키기 때문이며[13], 1950년대에 처음으로 항균효과가 기술되었다[14]. 클로르헥시딘은 낮은 농도에서는(0.02%-0.06%) 저분자량 물질, 특히 칼륨과 인이 누출되어 정균(bacteriostatic) 효과를 보이다가 높은 농도에서는(>0.12%) 박테리아 세포의 세포질의 침전 및/또는 응고로 인한 살균(bactericidal) 효과를 보이며[13,15], pH5.5-7.0에서 최적의 효과를 보이는 pH의존성을 보인다[13]. 곰팡이 균에서도 세포질의 변화를 일으켜 정균(fungistatic) 효과를 보이며[16] 세포벽이 약간의 장벽으로서의 역할을 한다[17]. 마이코박테리아(mycobacteria)는 클로르헥시딘이 외막을 투과하기 어려워서 내성을 나타낸다[18]. 이렇게 클로르헥시딘은 그람양성균, 그람음성균, 혐기성균, 곰팡이균, 원생동물(protozoa)에 광범위한 항균력을 보이며[10,13,19] 일부 바이러스들에 활성을 보이지만[13] 외피가 없는 바이러스나 아포를 형성하는 세균에 대한 활성은 떨어진다[20-23]. 클로르헥시딘은 고농도 유기물이 있는 환경에서도 항균력을 유지한다[24]. 클로르헥시딘 감수성 검사에 대한 표준화된 검사법은 확립되어 있지 않지만 한천배지 희석법(agar dilution), 시간-살균 곡선(time-kill) 등 다양한 방법으로 표현형 검사를 시도하고 있다[10]. 감수성 변화에 대한 정확한 자료는 얻기 어렵고 연구마다 다른 결과들을 보고하고 있다. 미국에서 methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA)균주들을 대상으로 한 연구에서는 1.6%만이 내성을 보였고 클로르헥시딘의 광범위한 사용과 이로 인한 내성 출현과의 연관성을 확인하지 못했다[25]. 국내에서도 2008년에서 2016년 사이 중환자실에서 클로르헥시딘 목욕치료(chlorhexidine bathing treatment)를 적용하기 전-후 동정된 staphylococci들을 대상으로 클로르헥시딘에 대한 MIC와 MBC를 측정하였으나 변화는 없었고 내성발현과 연관된 유전자 출현의 변화도 없어서 클로르헥시딘의 증가된 사용이 내성증가를 유발하지 않는다고 보고하였다[26]. 반면에 대만의 연구에서는 MRSA의 클로르헥시딘에 대한 내성이 1990 1.7%에서 2005년 46.7%까지 증가하는 결과를 보고하였다[27]. 최근의 리뷰논문에서는 지난 수십 년간 Pseudomonas aeruginosa와 Acinetobacter baumannii에서는 내성이 약간 증가하는 양상을 보였으나 Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Staphylococcus epidermidis, S. aureus, Candida albicans 등에서는 내성이 별로 증가하지 않았다[28]. 이러한 내성의 기전으로는 세포막의 배출펌프(efflux pump)가 가장 많이 연구되었고 일부 그람음성균에서 CepA단백질과 그람양성균에서 QacA 단백질이 연관되어 있는 것으로 알려졌다[29].

요오드(iodine)는 180여 년 전부터 소독효과가 있는 것으로 알려져 왔지만 피부자극과 착색, 안정성의 문제로 사용이 제한되어 오다가 1950년대에 안정적으로 요오드를 배출하는 수용성 물질인 포비돈-아이오다인(povidone-iodine)이 개발되면서 광범위하게 사용되게 되었다[30]. 포비돈은 자유 요오드(free iodine)를 방출할 수 있게 하는 수용성 전달체로서 역할을 하고 지용성 세포막에 친화력을 보여 요오드가 목표 미생물의 세포막 가까이에서 방출되도록 한다[31]. 정확한 기전이 모두 밝혀지지는 않았지만 세포 안에서 요오드는 세포막을 손상시키고 단백질들과 핵산을 공격하여 세포를 사멸시키는 것으로 알려져 있다[31,32]. 포비돈-아이오다인은 매우 광범위한 항균작용을 하여 다제내성균을 포함한 그람양성균, 그람음성균, 마이코박테리아, 곰팡이균, 원생동물에 항균력을 보여준다[33,34]. 외피가 있거나 없는 바이러스들에 대해서도 효과를 보이며[35,36] 일부 세균성 아포에도 노출시간에 따라 활성을 보인다[37,38]. 세균과 곰팡이균에 의한 바이오필름(biofilm)에도 효과를 보인다는 연구들도 있다[37,39,40]. 포비돈-아이오다인에 대한 표준화된 감수성 검사도 클로르헥시딘과 마찬가지로 확립되어 있지는 않지만 오랜 세월 동안 광범위한 사용에도 불구하고 아직까지 포비돈-아이오다인에 대한 내성은 보고되지 않고 있다[41].

알코올은 광범위하게 사용되고 있는 소독제이며 단독으로 사용되거나 클로르헥시딘과 같은 다른 소독제와 함께 사용되어 지기도 한다[42]. 다양한 알코올 제재들이 있으며 에탄올(ethyl alcohol), 이소프로파놀(isopropyl alcohol), n-프로파놀(n-propanol) 등[11]이 있고 우리나라에서는 주로 에탄올과 이소프로파놀이 사용되고 있다. 에탄올과 이소프로파놀은 모두 효과적인 소독제이며[43] 이소프로파놀이 세균에, 에탄올이 바이러스에 약간 더 효능이 좋다고도 알려져 있으나[11] 각 소독제의 농도와 미생물 종류에 따라 다를 수 있다. 이상적인 살균작용을 위한 알코올의 농도는 60%-95% 사이로 알려져 있고 순수한 알코올은 오히려 효과가 떨어지며 이는 수분이 없으면 단백질이 쉽게 분해되지 않기 때문이다[44]. 알코올에 의한 항균작용의 정확한 기전은 알려져 있지 않지만 단백질 변성과 리보솜과 RNA polymerase에 영향을 끼쳐서 mRNA와 단백질 합성을 억제하여 세포 융해를 일으키는 것으로 추정된다[11,45]. 알코올에 대해서도 표준화된 감수성 검사는 없지만 임상적으로 의미있는 staphylococci나 streptococci와 같은 세균에 대한 내성은 보고되지 않았다[10]. 하지만 알코올 손세정제에서 세균의 오염이 보고되기도 하여[46] 향후 내성균주 발생에 대한 주의를 기울일 필요가 있다.

과산화수소(hydrogen peroxide, H₂O₂)는 200여 년 전 발견된 이래 광범위하게 사용되어져 왔으며 3%-90%까지 다양한 제품들이 시중에 있으나 피부소독제로 주로 쓰이는 농도는 3%-6%이다[10,11]. 자세한 기전은 완전히 알려지지는 않았지만 과산화수소는 세포 내에서 산화제로 작용하여 수산화 자유 라디칼(hydroxyl free radical)을 생성하여 단백질, 지질, DNA 등을 공격하여 세포에 산화적 손상(oxidative damage)을 주는 것으로 알려져 있다[10,11]. 세균과 바이러스, 곰팡이, 원형동물과 세균성 아포까지 광범위한 작용범위를 가지며[47,48] 보통 그람음성균보다 그람양성균에 대해 더 큰 활성을 가지는 것으로 보인다[11]. 표준화된 감수성검사가 확립되지 않았으나 임상적으로 의미있는 내성이 따로 보고되지는 않은 것으로 보인다[10]. 하지만 catalase라고 하는 효소를 생성하는 세균들에 있어서 저항성들이 일부 보고되고 있으며 S.aureus, E.faecalis, A.baumannii 등에서 특정 형질의 catalase생성과 연관되어 있다[49-51].

임상현장에서 위의 소독제들을 단독 혹은 병합으로 사용하여 수술부위감염에 대한 효과를 비교한 많은 연구들이 있으며 이를 토대로 한 각종지침들도 있다. WHO에서는 수술부위감염 예방을 위한 지침에서 알코올을 기반으로 한 클로르헥시딘 제재를 권고하고 있다[52]. 미국 질병관리통제센터에서는 단순하게 알코올기반 소독제를 권고하고 있고[53], 미국 의료역학학회/감염학회/감염관리및역학전문가협회/병원협회(SHEA/IDSA/APIC/AHA) 지침에서도 알코올과 함께 클로르헥시딘 또는 포비돈-아이오다인을 병합해서 사용하도록 권고하고 있다[54]. 영국 국립보건임상연구소(National Institute for Health and Care Excellence, NICE)에서는 알코올기반 클로르헥시딘 제재를 일차적으로 권고하고 있으며(0.5% 클로르헥시딘/70% 알코올: 경미한 외과적 시술, 2.0% 클로르헥시딘/ 70% 알코올: 침습적 의학적 시술), 수술부위가 점막 옆일 경우 클로르헥시딘 수용액(4.0% 수용성 클로르헥시딘) 사용을 권고한다. 클로르헥시딘 사용이 금기일 경우에는 알코올기반 포비돈-아이오다인을 권고하며 이마저도 여의치 않을 때는 포비돈-아이오다인 수용액을 권고하고 있다[55]. 국내 의료관련감염 표준예방지침에서도 금기가 아니라면, 수술 전 환자 피부소독을 위해 알코올기반 클로르헥시딘을 사용을 권고하고 있으며 사용할 수 없는 경우 포비돈-아이오다인 사용을 권고한다[56]. 수술 전 피부소독제 사용에 대해서는 많은 무작위 배정 임상시험(Randomized Controlled Trials, RCT) 연구들과 메타분석(meta-analysis)들이 있으며 주로 알코올, 클로르헥시딘, 포비돈-아이오다인의 수술부위 감염예방 효과에 대해 각각 혹은 병합효과에 대해서 비교를 하였고 특히 클로르헥시딘과 포비돈-아이오다인의 효과비교에 대해 연구가 집중되었다. 클로르헥시딘의 효과를 증명한 연구들로 2020년 코크란 리뷰(Cochrane review)를 통해 발표된 제왕절개를 한 여성 6,916명을 대상으로 한 13개의 RCT를 분석한 메타분석 연구가 있다[57]. 하위분석에서 2,663명 4개의 RCT 데이터를 분석한 결과 저자는 알코올 기반 클로르헥시딘을 사용한 수술 부위 준비가 알코올기반 포비돈-아이오다인을 사용한 수술 부위 준비보다 감염률이 더 낮다고 결론지었다(RR, 0.62; 95% CI, 0.45-0.87; P=0.005) [57]. 29,000명 이상의 대상자를 포함한 30개의 연구(20개의 RCT포함)에 대한 메타분석에서도 클로르헥시딘이 포비돈-아이오다인보다 수술부위감염을 예방하는 데 더 효과적이었고(RR, 0.65; 95% CI, 0.55-0.77; P<0.00001), 특히 청결-오염수술에서(RR, 0.58; 95% CI, 0.47-0.73; P<0.00001) 청결수술보다(RR, 0.81; 95% CI, 0.67-0.98; P=0.03) 더 효과적이었다[58]. 소독제의 종류와 농도에 따른 효과의 차이를 확인하기 위해 수행된 메타분석에서 27개의 연구에 포함된 17,735명의 환자에게서 보고된 2,144건의 수술부위감염(감염률 12.1%)을 분석한 결과 2.0-2.5% 농도의 알코올기반 클로르헥시딘(RR, 0.75; 95% CI 0.61-0.92)만이 포비돈-아이오다인 수용액보다 의미 있게 수술부위감염을 낮추었고 청결수술에서는 클로르헥시딘의 농도에 따른 차이를 보이지 않았다[59]. 하지만 최근에 942개의 연구를 검토해서 이중에 4개의 수준 높은 RCT만을 대상으로 한 메타분석에서(7,467명 포함) 알코올기반 클로르헥시딘과 포비돈-아이오다인 수용액간에 수술 후 감염 발생률이 차이를 보이지 않았다(OR, 0.84; 95% CI, 0.65-1.06 P=0.21) [60]. 심장수술을 시행한 15,000명 이상의 대상자를 포함한 14개의 연구(5개의 RCT 포함)에 대한 메타분석에서는 클로르헥시딘이 대조군에 비해 표재성 수술부위감염을 예방하는 효과를 보였지만(OR, 0.42; 95% CI, 0.26-0.70; P=0.001) 심부수술부위 감염에는 예방효과를 보이지 않았다(OR, 0.79; 95% CI, 0.40-1.58; P=0.509) [61,62]. 이러한 소독제들은 비교적 안전하게 사용할 수 있으나 가능한 이상반응들로 포비돈-아이오다인은 신생아에게 결막염을 일으킬 수 있다는 보고가 있고[61,62] 클로르헥시딘도 드물게 접촉성 피부염을 유발할 수 있다는 보고가 있다[63]. 그러나 소독제들의 이상반응을 분석한 한 메타분석에서 10개의 RCT 중 5개는 보고된 이상반응이 없었고 5개의 연구에서는 경증의 발적, 가려움증, 피부염, 알러지 정도가 보고되었고 소독제 사이에 차이는 없었다[59]. 알코올기반 제제의 경우 또 하나의 드물게 우려되는 이상반응으로 화재의 위험성이 있으며[64] 이를 막기 위해 용액이 고이지 않도록 하고 피부에 도포 후에는 완전히 마르도록 한다[9]. 한편 소독제의 오염으로 인한 유행의 발생이 보고되기도 했는데 알코올의 경우 제조과정의 오염으로 인한 Bacillus cereus 가성유행[65]이 있었고 클로르헥시딘의 오염에 의한 Serratia marcescens 유행이 보고된 바도 있으며[66] 국내에서도 제조사에 의한 클로르헥시딘 오염으로 인해 Burkholderia cepacia complex 가성균혈증이 집단으로 보고된 사례[67]와 병원에서 오염된 희석수로 클로르헥시딘 용액을 제조하면서 Burkholderia cenocepacia 유행이 발생된 사례들이 있다[68]. 포비돈-아이오다인의 제조과정에서 오염으로 인한 B. cepacian 감염과 가성감염이 보고되기도 하였다[69].