медно-серебряный ионатор и лечебное средство с антимикробным действием

Формула изобретения

1. Лечебное средство антимикробного действия, включающее ионы меди, серебра, лимонную кислоту и основу, отличающееся тем, что в качестве основы содержит физиологический раствор, при следующем содержании компонентов, мг на л раствора:

Ионы меди	6,0-24,0
Ионы серебра	0,0001-0,0048
Лимонная кислота	100,0
Физиологический раствор	До 1 л

при этом количество серебра составляет не менее 1/10000 части от количества меди.

2. Средство по п.1, отличающееся тем, что количество серебра составляет не менее 1/5000 части от количества меди.

3. Ионатор для приготовления лечебного средства антимикробного действия, состоящий из двух короткозамкнутых электродов, где один электрод выполнен из меди, а другой - из серебра, отличающийся тем, что соотношение площади поверхности медного электрода, по отношению к площади поверхности серебряного электрода находится в пределах от 1:0,8 до 1:1.

4. Ионатор по п.3, отличающийся тем, что оба электрода выполнены в виде спиралей.

5. Ионатор по п.4, отличающийся тем, что витки спирали одного электрода расположены между витками спирали другого электрода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к созданию лечебно-профилактических и косметических средств на основе воды, обогащенных ионами металлов и устройств для их приготовления.

Хорошо известны антимикробные свойства металлов и их солей. В медицинской практике находит применение нитрат серебра как антисептическое средство, в том числе для воздействия на слизистые покровы. Максимальная рекомендуемая концентрация AgNO₃ - 10% (БМЭ, статья - серебро), что в пересчете на металл составляет 63000 мг/л. Недостаток нитрата серебра заключается в его высокой стоимости. В качестве антисептического и вяжущего средства используется сульфат меди, в максимальной концентрации, для использования на слизистых покровах - 0,25% (Машковский М.Д. Лекарственные средства. М., «Медицина», 1984, т.2, стр.401), что в пересчете на медь составляет 625 мг/л.

Недостаток сульфата меди в его низкой эффективности как антимикробного средства и в отрицательном действии (угнетение функций) на реснитчатый эпителий.

Положительные свойства серебра и меди как антисептиков широкого спектра действия в отличие от синтетических антибиотиков в том, что они не приводят к появлению новых штаммов микроорганизмов,

Медь, являясь совершенно незаменимым микроэлементом, кроме антимикробного действия обладает иммуностимулирующими, антиоксидантными и противовоспалительными свойствами, что вызывает особый интерес специалистов (1).

Медь входит в состав многих ферментов, участвуя в окислительно-восстановительных реакциях живых организмов. Известно, например, что без медесодержащего фермента тирозиназы невозможен синтез меланина. Меланин играет исключительную роль в процессах, определяющих состояние кожи и волос. Таким образом, медесодержащие средства могут представлять интерес для косметологов. Серебро уже находит применение как составная часть косметических средств, выполняя роль консерванта и антисептика.

Так, известен способ приготовления косметических средств, включающих водную фазу, отличающийся тем, что концентрация ионов серебра в готовом продукте находится на уровне 0,04-0,1 мг/кг (2). Недостаток известного способа заключается в том, что серебро не является катализатором биохимических реакций без участия меди, а значит не имеет самостоятельного значения для генерации биологической ткани. Концентрация серебра в известном косметическом средстве не обеспечивает эффективного подавления микрофлоры, что обуславливает необходимость дополнительного введения консервантов, например гермабена. Известно, что синтетические консерванты могут проявлять токсичность по отношению к клеткам кожи и становятся причиной дерматитов (3, стр.72).

Для получения растворов с участием ионов металлов применяются устройства - ионаторы.

Известен бытовой автономный ионатор «Сильва», способный выделять ионы серебра (4). Недостаток известного ионатора заключается в необходимости использования источника электропитания, а также в том, что он не способен генерировать ионы меди. Наиболее близким аналогом (прототип) предлагаемому изобретению являются антимикробный ионатор и способ приготовления лечебно-профилактического раствора (5). Известный ионатор способен выделять ионы меди или серебра без источника электропитания, как в стационарах, так и в полевых условиях. Недостаток прототипа в том, что он не способен выделять одновременно ионы меди и серебра в оптимальном соотношении их концентраций в получаемом растворе.

Недостаток известного способа приготовления лечебно-профилактического раствора в том, что при его осуществлении в раствор вводят ацетилсалициловую или борную кислоту. Эти кислоты не являются сродственными человеческому организму и в некоторых случаях могут вызвать аллергические реакции.

Высокие антисептические свойства серебра и меди, незаменимые качества меди в биохимических процессах являются причиной попыток дальнейшего усовершенствования лекарственных средств и устройств для их получения.

Целью настоящего изобретения является создание лечебно-профилактического средства с использованием свойств ионов меди в сочетании с ионами серебра, при их оптимальном количественном соотношении, и превышающего антимикробные свойства аналогов.

Кроме того, целью изобретения является создание косметического средства с участием меди и серебра, способного стимулировать процессы генерации биологической ткани без побочных эффектов. Также целью изобретения является создание устройства для получения вышеуказанных лечебно-профилактических и косметических средств, способного генерировать ионы меди и серебра в оптимальном соотношении их количества.

Для выполнения поставленных задач были проведены эксперименты по изучению антимикробного действия водных растворов, обогащенных ионами меди и серебра.

В электрохимической ячейке дистиллированная вода насыщалась ионами меди в концентрации 1 мг/л. Отдельно были получены растворы, где вода насыщалась ионами серебра в концентрациях от 0,000001 мг/л до 0,1 мг/л. Всего было приготовлено шесть серебряных растворов, где концентрация ионов Ag⁺ в каждом последующем растворе увеличивалась на один порядок от предыдущего. Кроме того, было приготовлено шесть составов с концентрациями серебра аналогичными вышеописанным, но при этом в каждый из этих составов дополнительно вводились ионы Cu²⁺ до концентрации 1, мг/л.

Все полученные растворы были испытаны на их дезинфицирующее действие по отношению к следующим микроорганизмам: золотистый стафилококк, кишечная палочка, синегнойная палочка, вирус полиомиелита, кандида альбиканс. Испытания проводились в соответствии с «Методами испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности» - М., 1998, ч.2. Критерием эффективности считалась 100% гибель испытуемых микроорганизмов в течение 8 часов. Результаты испытаний приведены в таблице 1, где указано дезинфицирующее действие растворов на каждый тест-микроорганизм и его количество.

Из таблицы видно, что совместное антимикробное действие ионов меди и серебра во всех случаях выше, чем по отдельности. Оптимальное соотношение Ag:Cu соответствует 1:10000. Увеличение количества серебра в растворе, даже на два порядка, не приводит к существенному увеличению его антимикробного действия. Напротив, уменьшение концентрации серебра на порядок ниже указанной пропорции значительно ослабляет дезинфицирующий эффект. Таким образом, было установлено, что оптимальные концентрации в воде для серебра - 0,0001 мг/л. Далее была сделана попытка усилить антимикробное действие этой композиции путем приготовления ее на основе физиологического раствора. Было установлено, что в физиологическом растворе образуется хлорид серебра, который выпадает в осадок. Дезинфицирующий эффект оказался ниже, чем аналог на воде.

Для стабилизации ионов серебра в физиологический раствор была введена лимонная кислота, в концентрации 100 мг/л, после чего проводилась ионизация серебром и медью. Повторные испытания показали, что такой состав оказывает дезинфицирующее действие на все тест-микроорганизмы при их количестве не менее 10⁶ кл/мл.

Было установлено, что с течением времени дезинфицирующее действие вышеуказанного состава значительно снижается. Метод малоуглового рассеивания рентгеновских лучей показал, что в этом растворе через 6 месяцев в осадке образуются дендриты серебра. Количество кластеров размером до 12 нм доходит до 30%. Через год их количество составляет более 50%, а также образуются отдельные дендриты размером до 0,1 мм.

С целью гарантированного сохранения антимикробного действия раствора его серебряная составляющая была увеличена вдвое. Соотношение серебра к меди составило 1:5000. Вновь полученный состав на физиологическом растворе, при концентрации:

меди - 1,0 мг/л

серебра - 0,0002 мг/л

лимонной кислоты - 100 мг/л

даже спустя год оказывал антимикробное действие на тест-микроорганизмы в их количестве 10⁶ кл/мл.

Дальнейшие исследования имели целью установить пригодность известного ионатора (5) для приготовления медно-серебряных растворов с заданным соотношением концентрации ионов. Для этого известный ионатор, где соотношение площадей поверхностей его электродов Cu/Ag составляет 1:0,56, помещался:

1) в питьевую воду;

2) в раствор лимонной кислоты в питьевой воде (конц.-100 мг/л);

3) в физиологический раствор с добавлением лимонной кислоты (100 мг/л).

Время экспозиции во всех случаях составляло 8 часов.

Спектрофотометрические измерения показали, что во всех случаях количество выделяемых ионатором ионов серебра не превышает 1/7000 части количества выделяемых ионов меди, что не удовлетворяет заданные параметры.

Для увеличения интенсивности выделения серебра площадь серебряной составляющей ионатора была увеличена и были изготовлены устройства с соотношением площадей их электродов Cu/Ag: 1/0,7; 1/0,8; 1/0,9; 1/1. Соответственно были получены следующие соотношения концентраций Ag/Cu в питьевой воде: 1/6500, 1/4900, 1/4800, 1/4500. Соотношение Ag/Cu в воде и в физиологическом растворе, где была добавлена лимонная кислота, существенно не отличались и составили (в пределах ±2%): 1/5700, 1/4800, 1/4200, 1/4000.

Таким образом было установлено, что заданным параметрам удовлетворяют электроды с соотношением площадей их поверхностей Cu/Ag от 1/0,8 до 1/1. С учетом полученных результатов были изготовлены ионаторы с площадями поверхностей каждого электрода 10,5 см² (±1,0 см²). Электроды были выполнены из медной проволоки, один из которых покрывался слоем серебра 999,0 пробы. Для минимизации объемов устройства оба его электрода выполнялись в виде спиралей, причем витки одной из спиралей располагались между витками другой спирали. Один из концов медного электрода выполнялся в виде ручки.

Предлагаемый ионатор, в его общем виде, представлен на чертеже, где

1 - медный электрод,

2 - посеребренный электрод,

3 - линия контакта между электродами,

4 - ручка.

Работа ионатора осуществляется следующим образом.

Ионатор своими электродами погружается в ионизируемую жидкость 5 (воду, физиологический раствор, пр.), находящуюся в емкости 6. По истечении расчетного времени экспозиции устройство извлекается из жидкости. Поскольку между электродами устройства имеется контактная разность потенциалов, из медного электрода в жидкость станут диффундировать ионы меди. Посеребренный электрод служит передатчиком электронов в жидкость. На нем образуется оксид серебра, который, медленно растворяясь, также переходит в раствор. Совокупность процессов можно выразить конечными формулами:

Cu+2Ag+Н₂O+2H⁺Cu ²⁺+Ag₂O+2Н²

Ag₂ O+Н₂O=2Ag⁺+2OН^-

Динамика выделения ионов зависит от различных факторов: степени насыщения солями ионизируемой жидкости, ее кислотности, температуры, др. Установлено, что ионатор вышеописанных параметров в 400 мл физиологического раствора с добавлением 400 мг лимонной кислоты, при температуре жидкости 18-20°С выделяет в течение часа 0,4 мг меди и 0,00008 мг серебра. Количество выделяемых ионов прямопропорционально времени экспозиции. Так, при установке ионатора в стандартную емкость с физиологическим раствором (400 мл) с добавлением лимонной кислоты 100 мг/л, при экспозиции 6, 12 и 24 часа были получены соответственно концентрации по серебру: 0,0012; 0,002; 0,0048 мг/л и по меди: 6,0; 12,0; 24,0 мг/л. С этими растворами были проведены научно-исследовательские работы по изучению их лечебной эффективности на примере ЛОР-заболеваний.

Исследования проводились в два этапа.

На первом этапе проводились испытания физиологического раствора с добавкой лимонной кислоты - концентрация 100 мг/л; меди - 6,0 мг/л; серебра - 0,0012 мг/л.

В испытаниях принимали участие добровольцы - студенты в количестве 20 человек. Средний возраст - 24 года. Среди них - 12 женщин и 8 мужчин. Все наблюдаемые осмотрены оториноларингологом, исследовался биоциноз до и после наблюдения. Наблюдаемые страдали частыми обострениями (до 4-6 раз) в течение осенне-зимнего периода, отмечали подверженность респираторной инфекции, что значительно нарушало их трудоспособность и снижало успеваемость. В качестве контроля наблюдалась группа студентов из 10 человек того же возраста и с аналогичной ЛОР-патологией, не использовавшая медно-серебряный ионный раствор.

Раствор использовался во время утреннего и вечернего туалета: промывания полости носа и полоскания носоглотки.

Результаты наблюдений. У всех наблюдаемых выявили хронические заболевания ЛОР-органов: хронический тонзиллит (простая форма у 5, токсико-аллергическая форма (ТАФ I - 12 и ТАФ II - у 3 человек), гипертрофический фарингит у 12 и субатрофический фарингит у 8 человек; вазомоторный ринит - у 15 человек. Кариес полости рта (санированный) с частичной адентией у 12 человек. В биозинозе глотки преобладали Str.Viridans, Staf.aureus, Str.haemolyt, в титрах 10⁷. При контроле наблюдаемые положительно оценивали использование данного раствора, отмечая отсутствие у них рецидивов хронических ЛОР-заболеваний и лишь 2 человека перенесли за это время аденовирусную инфекцию. При оториноларингологическом осмотре признаков обострения хронической ЛОР-патологии не выявлено, в биоцинозе глотки значительно изменился титр - снизился до 10⁴. Никаких побочных явлений от применения раствора наблюдаемыми не отмечено. В контрольной группе за наблюдаемый период у 5 человек наблюдалась ангина, обострение фарингита отмечено у 8, ОРВИ перенесли 6 человек.

1-й этап испытаний показал повышение резистентности к простудным заболеваниям и уменьшение частоты обострении хронических ЛОР-заболеваний при использовании ионного раствора.

На 2-м этапе были сформированы три группы больных, по 8 человек, страдающих хроническими гнойными гайморитами.

Всем больным проводили промывание (с помощью пункций) гайморовых пазух.

В 1-й группе промывания проводились 10% раствором ампицилина.

Во 2-й группе для промываний использовался физиологический раствор с добавками лимонной кислоты (100 мг/л), ионов меди (12 мг/л) и серебра (0,002 мг/л).

В 3-й группе пазухи промывались физиологическим раствором с лимонной кислотой в концентрации 100 мг/л, меди - 24 мг/л и серебра - 0,0048 мг/л.

На третий день лечения у всех пациентов исследовалась функция реснитчатого эпителия путем регистрации скорости движения взвеси графитового порошка. Было установлено, что у исследуемых 1-й группы больных, где использовался раствор антибиотика, функция реснитчатого эпителия угнетена. У испытуемых двух других групп скорости движения графитовых частиц была близка к норме.

Средний период выздоровления у пациентов 1-й и 2-й групп составил 7 дней. У пациентов 3-й группы этот период составил 5 дней.

2-й этап испытаний позволяет сделать вывод, что использование физиологического раствора, обогащенного лимонной кислотой, ионами меди и серебра, в вышеуказанных концентрациях по своему лечебному действию не уступает раствору антибиотика, но выгодно отличается тем, что не оказывает угнетающего действия на реснитчатый эпителий.

При создании способа приготовления косметического средства авторы исходили из известных данных, что окислительно-восстановительные реакции с участием меди обеспечивают синтез меланина, противостоят фотостарению, способствуют образованию коллагена, повышают тургор кожи, укрепляют волосяные луковицы.

Микроконцентрации меди и серебра, подавляя развитие микрофлоры, являются удачными консервантами косметики.

Главная трудность при создании косметических средств заключается в необходимости разрушения липидного слоя эпидермиса кожи для обеспечивания возможности доступа биологически активных веществ к дерме. Обычно с этой целью в косметику вводятся поверхностно-активные вещества (ПАВы), которые считаются потенциально наиболее опасными компонентами.

Из народных средств хорошо известно положительное действие на кожу молочной сыворотки, которая в числе различных минеральных и органических веществ содержит молочный жир, молочную, уксусную, янтарную и др. кислоты. Молочный жир растворяет липидный слой эпидермиса, не оказывая вредного действия на дерму.

Недостаток молочной сыворотки заключается в том, что она может служить питательной средой для патогенных микроорганизмов.

Проведенные заявителями исследования показали, что при введении в сыворотку ионов меди, в концентрации более 1 мг/л, такая композиция оказывает бактериостатическое действие на микрофлору.

Методом электролиза были получены и изучены композиции с концентрациями Cu⁺ от 1,0 до 625 мг/л в молочной сыворотке. Эти растворы применялись в качестве косметических масок и для ополаскиваний волосистой части головы и способствовали усилению регенерации дермы, повышали тургор кожи, сглаживали морщины, предотвращали выпадение волос.

Сведения о количественном составе меди, в каждом конкретном случае, являются «ноу-хау» заявителей. Если для приготовления таких растворов использовался предлагаемый ионатор путем погружения его в молочную сыворотку, их действие не ухудшалось; а в случае использования в качестве примочек на депигментированных участках кожи, при поражении витилиго, лечебное действие оказывалось эффективнее по сравнению с растворами, приготавливаемыми в электрохимических ячейках, с равной концентрацией ионов меди. Такой эффект авторы объясняют синергетическим действием меди и серебра. Соотношение выделяемых ионатором ионов меди и серебра в сыворотке соответствовало их соотношению в физиологическом растворе.

Было установлено, что вышеописанные растворы одинаково действуют, если их приготавливать как на основе сыворотки из-под простокваши, так и на сывороточном консерванте (сгущенная или порошковая сыворотка). Действие растворов, обогащаемых ионами металлов в электрохимической ячейке, не отличалось от такого действия, в случае, если раствор приготавливался с помощью предлагаемого ионатора, при условии равной концентрации ионов металлов.

Предлагаемые лечебно-профилактическое и косметическое средство просты в приготовлении, при наличии необходимого ионатора, изготовление которого также не представляет технологических сложностей.

Источники информации

1. Вельховер Е.С., Ромашов Ф.Н., Селюкова В.В. Применение меди и ее солей в лечебной профилактике. Методические рекомендации. - М.: Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, 1982.

2. Патент России №2139036, 10.10.99, Бюл. №32.

3. Марголина А., Эрнандес Е., Зайкина О. Новая косметология. - М.: Косметика и медицина, 2002.

4. Патент России №2096335, 20.11.97, Бюл. №32.

5. Патент России №2190573, 10.10.2002, Бюл. №28.

Таблица 1 Дезинфицирующее действие ионов меди и серебра в воде
№ раствора	Концентрация ионов в мг/л		Вид микроорганизма и его количество в кл/мл
	медь	серебро	золотистый стафилококк	кишечная палочка	синегнойная палочка	кандида альбиканс	вирус полиомиелита
1	-	0,000001	-	-	-	-	-
2	-	0,00001	-	-	-	-	-
3	-	0,0001		100	-	-	-
4	-	0,001	10 2	102	100	50	100
5	-	0,01	2×102	3×102	102	10 2	10
6	-	0,1	5×102	7×10 2	3×10 2	103	10
7	1,0	-	103	103	103	4×10 3	2×104
8	1,0	0,000001	10 3	103	103	5×10 3	2×104
9	1,0	0,00001	2×10 3	2×103	103	6×103	2×10 4
10	1,0	0,0001	2×105	2×10 5	10 5	6×105	5×104
11	1,0	0,001	2×105	3×105	105	8×10 5	5×104
12	1,0	0,01	3×10 5	4×105	3×105	106	10 5
13	1,0	0,1	2×10 6	5×106	8×106	4×106	2×10 6