дезинфицирующее средство

Формула изобретения

Дезинфицирующее средство, отличающееся включением в композицию наночастиц серебра как катализаторов биоцидных процессов, содержащее перекись водорода, наночастицы серебра, поверхностно-активное вещество в следующем количественном соотношении компонентов,мл:

перекись водорода, 2%-ный водный раствор	49,5
водная суспензия наночастиц серебра	49,5
тритон Х-100	1,0,

рН 5,6-5,8.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицинской микробиологии и медицины, в частности к дезинфектологии, и может быть использовано для получения дезинфицирующего средства с высокой бактерицидной и спороцидной активностью с целью деконтаминации поверхностей медицинского, санитарного и микробиологического оборудования.

В настоящее время на территории Российской Федерации при конструировании дезинфицирующих растворов и композиций разрешены к применению и традиционно используются действующие вещества следующих химических групп: галоидосодержащие, окислители, поверхностно-активные вещества, производные гуанидина, фенольные, альдегиды, спирты, кислоты, щелочи (Пантелеева Л.Г. Современные антимикробные дезинфектанты. Основные итоги и перспективы разработки новых средств // Дезинфекционное дело. - 2005. - № 2. - С.49-56).

Наиболее широко в дезинфектологической практике применяются дезинфектанты на основе хлора, перекиси водорода, четвертичных аммонийных соединений и альдегидов. Не умаляя достоинств каждого из перечисленных дезинфектантов, следует указать на существующие проблемы, связанные с их применением (в меньшей степени, относящиеся к перекиси водорода), а именно токсичность, экологическая опасность, недостаточный биоцидный эффект, отрицательное воздействие на организм человека (Севидова Е.К., Рой И.Д., Левитин Е.Я. Сравнительная оценка коррозивности современных дезинфицирующих средств // Фармаком. - 2003. - № 2. - С.2-4; Смирнов A.M., Таланов Г.А. Диоксины: санитарное и токсикологическое значение // Ветеринария. - 1999. - № 9. - С.49-51; Соколова Н.Ф. Современные проблемы организации и проведения дезинфекционных мероприятий в ЛПУ в целях профилактики внутрибольничных инфекций // Дезинфекционное дело. - 2005. - № 4. - С.31-39). В связи с этим остается актуальной проблема создания и поиска новых действующих веществ для получения дезинфектантов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Большинство новых дезинфицирующих средств представляют собой композиции традиционных действующих веществ из разных химических групп в различных соотношениях.

Перекись водорода традиционно используется в качестве дезинфектанта. Обладая высокой химической активностью и способностью образовывать активные радикалы, перекись водорода оказывает выраженный биоцидный эффект на микроорганизмы в высоких концентрациях (Шамб У., Сеттерфилд Ч., Винтвортс С. Перекись водорода / Пер. с англ. - М.: Иностранная литература, 1958. - 586 с.). Низкие ее концентрации (0,1-1,0%) не вызывают быстрой гибели микроорганизмов. Обычно в качестве дезинфектантов используются растворы перекиси водорода в концентрации 3-6% по действующему веществу (Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности (опасности): СП 1.3.1285-03 / Госсанэпиднадзор России. - Утв. 25.06.2003. Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней: СП 1.3.2322-08 / Госсанэпиднадзор России. - Утв. 29.01.2008). Так, в составе дезинфицирующего средства (Патент РФ № 2286145. Дезинфицирующее средство) наряду с алкилдиметилбензиламмонийхлоридом 20,0-22,5 (здесь и далее мас.%), бензотриазолом - 3,0-5,0, одноатомным спиртом 5,0-10,0 используется перекись водорода 5,0-10,0.

Другие дезинфицирующие средства, такие как Деконекс 50ФФ, Лизафин, Катамин А, Б, Аламинол, Стеррилиум и др., хотя и не содержат перекись водорода, но сконструированы на основе алкилдиметилбензиламмонийхлорида и неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) (Лизафин) или дидецилдиметиламмонийхлорида и неионогенного ПАВ (Деконекс 50ФФ) и т.д. и используются в дезинфектологической практике. В то же время следует признать, что указанные средства недостаточно эффективны в отношении спорообразующих микроорганизмов, имеют высокие концентрации рабочих растворов, длительную экспозицию. При разведении дезинфицирующего средства отмечается снижение микробоцидного, в том числе спороцидного действия.

С целью увеличения активности дезинфицирующего средства в отношении спорообразующих микроорганизмов при сохранении широкого спектра действия в малых концентрациях, повышения экологической и эксплуатационной безопасности разработано дезинфицирующее средство (Патент РФ № 2395962. Дезинфицирующее средство), в котором одновременно присутствует четвертичная аммонийная соль, глутаровый альдегид, этиловый спирт, перекись водорода с сульфанолом и перфтордекалином. Концентрация перекиси водорода в указанном дезинфицирующем средстве составляет 5,0 мас.% Повышение антимикробной активности запатентованного состава авторы объясняют взаимным влиянием ингредиентов состава друг на друга, в том числе за счет использования перфтордекалина, микрочастицы которого обеспечивают транспорт комплекса микробных компонентов дезинфицирующего средства через мембраны в микробную клетку.

Широкие возможности обеспечения транспорта антимикробных соединений в бактериальную клетку предоставляет нанотехнология. Независимо от способа получения наночастицы проявляют уникальные физические и химические свойства, которые в большей степени определяются свойствами индивидуальных молекул, чем свойствами массивного вещества того же состава (Колесников С.И. Правовое обеспечение безопасности нанотехнологий, производства и применения наноматериалов и его значение для медицины // Нанотехнологии и охрана здоровья. - 2009. - № 3(1). - С.10-17). Высокая удельная поверхность (в расчете на единицу массы) увеличивает химическую реакционную способность наночастиц. Это может привести, в частности, к увеличению продукции свободных радикалов и активных форм кислорода и далее к повреждению биологических структур микробной клетки (липидов, белков, нуклеиновых кислот). Учитывая высокую абсорбционную и проникающую способность наночастиц, возможно их использование в смеси с антимикробными агентами в более низких концентрациях по действующему химическому соединению.

По экологической безопасности, высокой бактерицидной активности, изученности и многовековому использованию серебро является наиболее приемлемым веществом для получения на его основе наночастиц серебра. Известно, что токсическая доза серебра для человека составляет 200 мг·л^-1. В малых дозах (0,02-0,04 мг) серебро проявляет свойства микроэлемента, повышая эффективность тканевого дыхания; при его содержании в растворе 0,02-0,04 мг-мл^-1 серебро оказывает иммуностимулирующий эффект. При концентрации 0,01-0,08 мг-мл^-1 и выше серебро проявляет антимикробное действие в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, кокков, вирусов, грибов, микобактерий туберкулеза, гельминтов. Коллоидное серебро в концентрации 0,01 мг·мл^-1 обладает бактерицидным действием в отношении всех изученных микроорганизмов.

Известно несколько запатентованных дезинфицирующих средств (Патент РФ № 2179155. Дезинфицирующий водный раствор; патент РФ № 2187460. Концентрат дезинфицирующего средства; патент РФ № 2361619. Концентрат дезинфицирующего средства) на основе перекиси водорода с включением других ингредиентов, наиболее важными из которых являются ионы серебра, соль серебра, растворимая соль серебра соответственно перечисленным запатентованным дезинфицирующим средствам. Наиболее близким к заявляемому средству является дезинфицирующий водный раствор - прототип (Патент РФ № 2179155. Дезинфицирующий водный раствор), содержащий ионы серебра, лимонную или уксусную кислоту, перекись водорода (по п.6 формулы изобретения), дистиллированную воду, синергидные вещества и дополнительно ароматизатор пищевой (или концентрат пищевой, или аммиак во всех возможных его вариантах, отраженных в формуле изобретения). Указанный дезинфицирующий водный раствор, имеющий бактерицидное действие, предназначен для дезинфекции поверхностей без их предварительной подготовки, а также для стабилизации и консервирования пищевых продуктов (натуральных соков, например). Перекись водорода (по п.6 формулы изобретения) входит в состав дезинфицирующего водного раствора в концентрации 0,01-10,0 мас.%.

Общими с заявляемым дезинфицирующим средством являются перекись водорода и серебро как химический элемент. Отличием от прототипа заявляемого дезинфицирующего средства является отсутствие в его составе лимонной или уксусной кислот, других добавок, излишних при применении в медицине и медицинской микробиологии. Конечная концентрация перекиси водорода в заявляемом дезинфицирующем средстве 1%, а входящие в его состав наночастицы серебра и неионогенный детергент тритон Х-100 в силу своих специфических свойств обеспечивают синергидный с перекисью водорода биоцидный эффект.

Задачей изобретения является разработка дезинфицирующего средства в отношении вегетативных и спорообразующих микроорганизмов, сохраняющего антимикробную активность в малых концентрациях действующих веществ, экологическую и эксплуатационную безопасность. Технический результат, который может быть достигнут при использовании предлагаемого дезинфицирующего средства, заключается в том, что высокая антимикробная активность в отношении вегетативных и спорообразующих микроорганизмов достигается при низких концентрациях рабочих растворов, непродолжительной экспозиции при обработке, сохранении экологической и эксплуатационной безопасности.

Поставленная задача достигается тем, что заявленное дезинфицирующее средство содержит в равных соотношениях перекись водорода и ультрадисперсную серебросодержащую водную систему, а также поверхностно-активное вещество:

перекись водорода 2% водный раствор	49,5 мл
водная суспензия наночастиц серебра	49,5 мл
тритон Х-100	1,0 мл
рН	5,6-5,8 ед.рН

Заявляемый состав содержит перекись водорода по ГОСТ 10929-76, водную суспензию наночастиц серебра (10-60 нм) в концентрации 10 мг·л^-1 по ТУ 9392-005-14189356-09, производитель ООО «Фрактал-М» (заявка на патент, Российская Федерация. Способ приготовления гидрозоля / Голубев В.И., Слепцов В.В., Тягинский А.Ю.; заявитель и патентообладатель В.В.Слепцов. - № 2008125204/02: заявл. 23.06.2008; опубл. 20.02.2010. - бюл. № 5; Заявка на патент Российская Федерация. Устройство для получения наночастиц токопроводящих материалов / Бабкин Е.А., Голубев В.Н., Коленков И.А., Слепцов В.В. и др.; заявитель и патентообладатель В.В. Слепцов.- № 2010106444/22: заявл. 26.02.2010; опубл. 27.05.2010. - бюл. № 15), тритон Х-100 (производство ХимТранс, Санкт-Петербург) как неионогенный детергент. В качестве водной среды используют дистиллированную, или деминерализованную, или питьевую воду по ГОСТ 6709-72 либо ГОСТ 2874-82.

Высокая антимикробная активность заявляемого средства связана с включением в композицию, состоящую из водного раствора перекиси водорода и водной суспензии наночастиц серебра, дополнительно неионогенного детергента тритона Х-100, антимикробное действие которого связано с солюбилизацией дивалентных катионов и разрушением клеточных мембран прокариотов. Проявляющиеся одновременно различные механизмы действия реакционно-способных компонентов предлагаемого дезинфицирующего средства изменяют ультраструктуру микробной клетки и спор микроорганизмов, нарушают проницаемость мембранных структур, прекращают функционирование ферментных комплексов, обеспечивают синергидный бактерицидный эффект используемых компонентов.

Дезинфицирующее средство представляет собой прозрачную жидкость, безопасную при использовании, не оказывает раздражающего действия на верхние дыхательные пути, кожу, не вызывает деструкции обрабатываемой поверхности и коррозии металлов.

Антимикробное действие дезинфицирующего средства изучают с использованием лабораторных штаммов микроорганизмов родов Staphylococcus, Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, Yersinia. Оценку дезинфицирующей активности проводят по методам, принятым в РФ (суспензионный метод и метод бязевых тест-объектов) в соответствии с методическими документами (Инструкция по определению бактерицидных свойств новых дезинфицирующих средств № 739-68; Шандала М.Г., Пантелеева Л.Г., Соколова Н.Ф. и др. Методы испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности. - М., 1998. - 72 с.; Шандала М.Г., Соколова Н.Ф., Абрамова И.М. и др. Методы изучения и оценки спороцидной активности дезинфицирующих и стерилизующих средств. МУ 3.5.2435-09). При оценке биоцидной активности суспензионным методом используют культуры микроорганизмов в концентрации 1·10⁹ КОЕ·мл^-1; при использовании методов бязевых тест-объектов контаминацию тест-объектов проводят до уровня 1·10 ⁵ КОЕ·см^-2. По окончании экспозиции проводят высев исследуемых суспензий на плотные питательные среды (мясопептонный агар, агар Дифко) методом последовательных десятикратных разведений и после культивирования при заданных температурных режимах производят подсчет выросших колоний микроорганизмов. Для определения концентрации микроорганизмов используют оптический стандарт мутности производства ГИСК им. Л.А.Тарасевича, Москва, стерильный изотонический раствор хлорида натрия.

Изучение ультраструктуры бактерий и спор проводят с помощью сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-6510LV (Япония) при следующих контролируемых параметрах: ускоряющее напряжение - 30 кВ; рабочее расстояние - 10 мм; размер фокусного пятна - 30%; режим вакуума - глубокий вакуум. Препараты рассматривают при увеличении 5000-13000 раз.

Пример 1.

Готовят дезинфицирующее средство при следующем количественном соотношении компонентов:

перекись водорода 2% водный раствор	49,5 мл
водная суспензия наночастиц серебра	49,5 мл
тритон Х-100	1,0 мл
рН	5,6-5,8 ед.рН

Готовят суспензию золотистого стафилококка (S.aureus) на стерильном изотоническом растворе хлорида натрия в концентрации 1·10 ⁹ КОЕ·мл^-1. Вносят приготовленную суспензию золотистого стафилококка во флакон с дезинфицирующим средством до конечной концентрации 1·10⁸ КОЕ·мл ^-1. Отбор проб проводят через 5, 20, 40 и 60 мин. Посев проб, отобранных после воздействия дезинфицирующего средства на плотные питательные среды, просматривают через 48 часов инкубации при температуре 37°С. Результаты контроля бактерицидного действия оценивают по наличию или отсутствию роста золотистого стафилококка на плотных питательных средах в чашках Петри.

Заявляемое дезинфицирующее средство обладает выраженной активностью в отношении золотистого стафилококка, вызывая гибель бактерий уже через 5 мин после начала воздействия.

Пример 2.

Готовят дезинфицирующее средство при следующем количественном соотношении компонентов:

перекись водорода 2% водный раствор	49,5 мл
водная суспензия наночастиц серебра	49,5 мл
тритон Х-100	1,0 мл
рН	5,6-5,8 ед.рН

Готовят суспензию синегнойной палочки (P.aeruginosa) на стерильном изотоническом растворе хлорида натрия в концентрации 1·10 ⁸ КОЕ·мл^-1, обеспечивающей исходную плотность концентрации бязевых тест-объектов 1·10⁵·КОЕ·см ^-2. Замачивают контаминированные псевдомонадами (синегнойной палочкой) бязевые тест-объекты, моделируя процесс специальной обработки белья и костюмов из хлопчатобумажной ткани. По окончании экспозиции взаимодействия бактерий, контаминирующих бязевые тест-объекты, с дезинфицирующим средством суспензию бактерий высевают на плотную питательную среду методом последовательных десятикратных разведении и после культивирования при температуре 37°С производят подсчет колоний, сформированных жизнеспособными бактериями.

Заявляемое дезинфицирующее средство обладает выраженной бактерицидной активностью в отношении синегнойной палочки при оценке методом бязевых тест-объектов, начиная с 5 мин экспозиции.

Пример 3.

Готовят дезинфицирующее средство при следующем количественном соотношении компонентов:

перекись водорода 2% водный раствор	49,5 мл
водная суспензия наночастиц серебра	49,5 мл
тритон Х-100	1,0 мл
рН	5,6-5,8 ед.рН

Готовят суспензию спор вакцинного штамма СТИ сибиреязвенного микроба B.anthracis на стерильном изотоническом растворе хлорида натрия в концентрации 1·10⁹ спор в 1 мл. Рабочую суспензию спор вакцинного штамма СТИ вносят в дезинфицирующее средство в соотношении суспензия спор: дезинфицирующее средство 1:9. Полученную рабочую суспензию перемешивают встряхиванием, после чего начинают отсчет времени эксперимента. По окончании каждой заданной экспозиции (начало эксперимента, 10 мин, 30 мин, 40 мин) отбирают пробу суспензии спор, помещают на покровное стекло, подсушивают и фиксируют в этиловом спирте (по ТУ 6-09-1710-77). Приготовленные образцы исследуют с использованием сканирующего микроскопа JEOL JSM-6510LV (Япония). Сводные данные по результатам сканирующей микроскопии спор вакцинного штамма СТИ приведены на рисунке.

Уже через 10 мин отмечается образование конгломерата спор с разрывом оболочек и слиянием спороплазмы; споры утрачивают способность к прорастанию. Через 30 мин наблюдается разрыв оболочек спор с образованием «теней» спор, выход спороплазмы в окружающую среду. Через 40 мин наблюдается деструкция, расслоение оболочек спор и полная утрата жизнеспособности.

Заявляемое дезинфицирующее средство обеспечивает высокий уровень спороцидной и бактерицидной активности при низкой концентрации рабочего раствора.