Биоцидный препарат

 

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к препаратам, обладающим биоцидными свойствами и перспективным для борьбы с бактериальными и грибковыми поражениями древесины, тканых и иных материалов, а также жилых и производственных помещений. Биоцидный препарат на основе сополимера солей гексаметиленгуанидина определенной формулы и с определенным соотношением компонентов обладает высокой активностью, стабильностью и широким спектром воздействия на микроорганизмы. 6 з.п. ф-лы, 6 табл.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к препаратам, обладающим биоцидными свойствами и перспективным для борьбы с бактериальными и грибковыми поражениями древесины, тканых и иных материалов, а также жилых и производственных помещений, и может быть использовано в медицине, ветеринарии, текстильной и строительной индустрии, а также смежных отраслях производства.

В настоящее время для борьбы с заражением поверхностей объектов микроорганизмами используют такие препараты, как метафлор, формальдегид, алкамон, хлористые углеводороды, глутаровый альдегид и т.п. [1, 2]. Обработку ведут путем обмыва поверхностей растворами биоцидов или обработкой аэрозолями. Однако указанные препараты не обладают пролонгированным действием, опасны для человека и окружающей среды, малоэффективны в низких концентрациях.

Одной из наиболее перспективных групп биоцидов являются различные производные гуанидина [3-6], сочетающие хорошие биоцидные свойства с относительной малотоксичностью. Среди указанных производных наиболее известны полигексаметиленгуанидин (ПГМГ) и его соли с кислотами, в частности гидрохлорид (ПГМГ-Х) или глюконат (ПГМГ-Г) [7, 8], предложенные для борьбы с бактериальными загрязнениями.

Препараты на основе ПГМГ в основном применяются в гальванотехнике при цинковании или кадминировании, в качестве стабилизаторов буровых растворов, а также как смазочно-охлаждающая жидкость при обработке стекла [7]. Из других производных ПГМГ известно применение его фосфорной соли (ПГМГ-ф) в качестве противоопухолевого препарата [9].

Следует отметить, что использование биоцидов на основе ПГМГ требует относительно высоких концентраций препарата. Так фунгицидное действие отмечается для ПГМГ-Х при концентрации 1-7% [7]. В качестве ближайшего аналога использован биоцидный препарат на основе сополимера солей гексаметиленгуанидина и вспомогательных веществ, используемый для обработки санузлов [10].

Техническим результатом является создание нетоксичного и эффективного биоцида на основе полимеров ПГМГ.

Технический результат достигается тем, что биоцидный препарат на основе сополимера солей гексаметиленгуанидина и вспомогательных веществ, содержит сополимер солей гексаметиленгуанидина общей формулы где HX - неорганическая (минеральная) кислота, а HA - органическая кислота; при значениях B/(B+C) = 0,8-0,999, C/(B+C) = 0,2-0,001, средней молекулярной массе полимера в водном растворе 700-2100 Д; при следующем соотношении ингредиентов в препарате (мас.%): Сополимер - 0,05-99,9 Вспомогательные вещества - 99,95-0,1 В качестве органических кислот использовали муравьиную уксусную, лимонную, олеиновую, стеариновую, глюконовую кислоты.

В качестве неорганической кислоты использовали соляную, фосфорную или плавиковую кислоты.

В качестве вспомогательных веществ препарат содержит политетрафторэтилен или растворитель, как правило, воду или водно-спиртовые растворы, красители, отдушки.

Сополимер получают либо смешением мономеров при комнатной температуре и тщательном перемешивании в течение 20-30 мин, или обработкой солей ПГМГ и минеральных кислот, обычно ПГМГ-Х, соответствующими органическими кислотами, либо сплавлением ингредиентов. Необходимое соотношение звеньев B и C регулируется соотношением исходных реагентов. Как правило, полученный сополимер содержит от 0,1 до 3 мас.% воды или иного растворителя.

Полученный сополимер в твердом виде представляет собой стеклообразное вещество от бесцветного до светло-желтого цвета, практически без запаха, растворимое в воде, спирте и ряде других органических растворителей, имеет характеристическую вязкость [η] = 0,04-0,2 дл/г (вязкость измеряли в децинормальном растворе поваренной соли в воде), нетоксичное.

Вещество как само по себе, так и в растворах с концентрацией более 0,01% активного начала характеризуется повышенной антибактериальной и фунгицидной активностью в отношении условно патогенных микроорганизмов наиболее распространенных типов и грибов.

Благодаря наличию различных функциональных групп, оно обладает повышенной адгезией к поверхностям различной структуры, обеспечивая пролонгированность биоцидных характеристик образующегося при этом покрытия.

В качестве материалов, где использование биоцидных свойств сополимера проявилось наиболее эффективно, следует отметить древесину различных пород, ткани из природного и искусственного волокна, бетонные или кирпичные поверхности, кинопленку и т.п.

Одной из наиболее эффективных композиций является использование в качестве вспомогательного вещества политетрафторэтиленов (ПТФЭ). Такая композиция, получившая наименование препарат "Тефлекс", оказалась эффективной для использования в строительной практике для покрытия стен медицинских центров, для ликвидации последствий протечек в зданиях, проходящих капитальный и косметический ремонт, для обработки деревянных сооружений, т.к. позволяет сочетать биоцидные свойства ПГМГ с водоотталкивающими характеристиками и высокой устойчивостью по отношению к внешним воздействиям.

Сущность изобретения и его практическая применимость иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 35,6 г (0,2 г-моль) ПГМГ-Х с вязкостью 0,05 дл/г растворяли в 70 мл горячей воды при 60^oC, после чего смесь обрабатывали расчетными количествами органических кислот. После установления равновесия в системе избыток кислоты нейтрализовали. Свойства полученных продуктов приведены в табл. 1.

Пример 2. 10 г ПГМГ-Ф растворяли в 40 мл воды при 60^oC, после чего добавляли расчетные количества солей ПГМГ и органических кислот. Полученные смеси выдерживали при перемешивании в течение 20-40 минут до полностью однородного состояния. Полученные растворы полимера направляли далее на биологические испытания. Свойства сополимеров приведены в табл. 2.

Пример 3. Оценку противобактериальных и фунгицидных свойств препарата проводили с использованием в качестве тест-объектов целлюлозы по следующей методике.

Отбеленная целлюлоза нарезалась на квадраты площадью 1 см² и стерилизовалась при 180^oC 60 минут. В эксперименте были использованы эталонные штаммы Е. coli, S. aureus и Bac. subtilis varauth, применяемые для тестирования качества дезинфектантов, а также штамм гриба Asp. niger, шт. N 23. Рабочие растворы препаратов готовили непосредственно перед использованием. Использовали исходные 20% растворы, которые разбавляли водой в 20 раз.

Препараты за 24 часа до начала эксперимента наносили на стерильные тест-объекты из расчета 0,1 мл 1% раствора на один тест-объект. При этом испытаны препараты, содержащие 80% ПГМГ-Х и 20% ПГМГ-олеин, B/(B+C)=0,8; 98% ПГМГ-Ф и 2% ПГМГ-олеин, B/(B+C)= 0,98; 99,9% ПГМГ-Ф и 0,1% ПГМГ-глюкон, B/(B+C)=0,999.

Штаммы E. coli и S. aureus выращивали на мясопептонном бульоне при 37^oC 18-24 часа, a B. subtiles в тех же условиях - 48 часов.

A. niger выващивали на Сабуро-агаре при 37^oC 48 часов, а затем при 22^oC еще 48 часов. Рабочую суспензию микроорганизмов готовили путем последовательных 10-кратных разведений исходной суспензии с концентрацией 10⁹ КОЕ/тест-объект. При проведении экспериментов рабочая нагрузка составила 10⁶ КОЕ на тест-объект.

В качестве контроля использовали тест-объекты, не обработанные препаратами. Были использованы две экспозиции - 1 и 24 часа.

После экспозиции тест-объекты стерильным пинцетом переносили в пробирки с мясопептонным бульоном и инкубировали в термостате. Полученные результаты показали, что в течение 30 дней после обработки прорастания колоний ни в одном из обработанных препаратами объектов не отмечалось. В контроле пророст тестировался через сутки после начала культивирования.

Пример 4. В условиях примера 3 готовили эталонных штаммов бактерий и грибов Asp. niger и Penicillum. Препараты вводились в культуру в виде заданных количеств в стерильном физиологическом растворе. После инкубации при комнатной температуре в течение 1 часа определяли количество жизнеспособных микроорганизмов в опытных и контрольных пробирках. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Пример 5. Влияние природы органических кислот в сополимере на биоцидную активность исследовали на растворах сополимера, содержащих в качестве минеральной кислоты - соляную кислоту, при значении C/(B+C)=0,03.

Испытания проводились путем помещения в газон культивируемых микроорганизмов диска, содержащего 100 мкл раствора биоцида соответствующей концентрации. Результаты учитывали через 18 часов инкубации в термостате по величине зоны задержки роста микроорганизмов. Полученные результаты приведены в табл. 4.

Пример 6. Влияние природы неорганической кислоты проводилось на препарате, содержащем в составе сополимера уксусную и минеральные кислоты при значении B/(B+C)= 0,99. Испытания проводили по воздействию смеси культур плесневые и окрашивающие грибы по методике Сенежского центра испытаний ЦБП на площадь поражения в кв.мм с выдачей результатов по балльной оценке. Полученные результаты приведены в табл. 5.

Лучшие результаты были получены при использовании в качестве минеральной кислоты - HCl.

Пример 7. Препаратом "Тефлекс", содержащим 50% ПТФЭ, 30% ПГФЭ, 20% растворителя, обрабатывали производственные и жилые помещения. Полученные результаты приведены в табл. 6.

Литература 1. Техника безопасности в микробиологической промышленности. Под ред. Цыгальницкого В.М. - М.: Лесная пром, 1988, с. 83-85.

2. Ветеринарные препараты. Справочник под ред. Третьякова А.Д. - М.: Агропромиздат, 1988, с. 66-75.

3. Англ. патент 1476730, кл. B 27 K 3/50, 1977.

4. Патент ФРГ 2820409, кл. B 27 K 3/50, 1981.

5. Англ. патент 821113, кл. 15(2) G, 1959.

6. Гембицкий П.А. Синтез метацида. Химическая промышленность, 1984, N2, с. 18-19.

7. Патент СССР 1687261, кл. A 61 L 2/16, 1991.

8. Авт.св. СССР 1698061, кл. B 27 K 3/34, 1991.

9. Авт.св. СССР 944290, кл. C 07 C 129/12, 1981.

10. Патент РФ 2057796, кл. C 11 D 1/835, 1993.

Формула изобретения

1. Биоцидный препарат на основе сополимера солей гексаметиленгуанидина и вспомогательных веществ, отличающийся тем, что он содержит сополимер общей формулы где HX - неорганическая кислота, HA - органическая кислота, при B/(B + C) = 0,8 - 0,999, C/(B + C) = 0,2 - 0,001; и средней молекулярной массе 700 - 2100 Д,
при следующем соотношении ингредиентов в препарате, мас.%:
Сополимер - 0,05 - 99,9
Вспомогательные вещества - 99,95 - 0,1
2. Биоцидный препарат по п. 1, отличающийся тем, что входящий в него сополимер в качестве органической кислоты содержит муравьиную, уксусную, лимонную, олеиновую, стеариновую и/или глюконовую кислоты.

3. Биоцидный препарат по п. 1, отличающийся тем, что входящий в него сополимер в качестве неорганической кислоты содержит соляную, фосфорную и/или плавиковую кислоты.

4. Биоцидный препарат по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве вспомогательных веществ он содержит политетрафторэтилен.

5. Биоцидный препарат по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве вспомогательных веществ он содержит растворитель.

6. Биоцидный препарат по п.5, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит воду.

7. Биоцидный препарат по п.5, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит водно-спиртовой раствор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.04.2005        БИ: 12/2005