Композиция для дегазации отравляющих веществ и дезинфекции объектов санитарного надзора
Владельцы патента RU 2402351:
Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) (RU)
Изобретение относится к области дегазации отравляющих веществ (ОВ) и дезинфекции объектов санитарного надзора, зараженных возбудителями опасных инфекционных болезней бактериальной, вирусной и грибной природы. Композиция для дегазации отравляющих веществ и дезинфекции объектов санитарного надзора, включающая гидроксид калия и 2-аминоэтиламиноэтанол в качестве щелочного нуклеофильного дегазатора, в качестве дезинфектанта содержит продукт конденсации параформальдегида (ПФА) с N-замещенным 2-аминоэтанолом (ЗАЭ) формулы: R-NHCH2CH2OH, где R - алкил, арил, аминоалкил, при определенном массовом отношении ПФА:ЗАЭ, полярный растворитель, при этом компоненты взяты в определенном количестве. Вышеописанная композиция позволяет быстро дегазировать основные типы боевых ОВ и проводить полную дезинфекцию объектов санитарного надзора: инактивировать возбудителей болезней бактериальной (включая их споровые формы), вирусной и грибковой природы. 7 табл.
Изобретение относится к области дегазации отравляющих веществ (ОВ) и дезинфекции объектов санитарного надзора, зараженных возбудителями опасных инфекционных болезней бактериальной, вирусной и грибной природы. Композиции, обладающие бифункциональными свойствами, могут использоваться для обеззараживания объектов, контаминированных совместно химическими ОВ и биологически опасными агентами, а также в случаях, когда анализ зараженных объектов не дает достаточно четких результатов о типе использованных токсикантов.
Известны бифункциональные композиции, обладающие дегазирующим и дезинфицирующим действием: рецептура на основе пероксосольвата фторида калия (RU 2248234, A62D 3/00, 20.03.2005) и состав на основе дифторида ксенона (RU 2099115, A62D 3/00, 20.12.97). Обе композиции относятся к составам «окислительно-нуклеофильного действия», они мало активны в отношении возбудителей болезней вирусной этиологии. Дегазирующая способность пероксосольватной рецептуры в отношении фосфорсодержащих ОВ недостаточно высока, а в отношении ОВ других структурных типов не охарактеризована. Вторая указанная известная композиция включает чрезвычайно дорогой компонент - дифторид ксенона, который не выпускается промышленностью. Кроме того, дифторид ксенона, являясь суперокислителем, способен взаимодействовать со многими горючими веществами и создавать тем самым пожароопасные ситуации.
Наиболее близкой к предлагаемой композиции по составу и достигаемому результату является бифункциональная композиция, включающая щелочной нуклеофильный дегазатор и дезинфектант (RU 2322265, A61L 2/16, A62D 3/00, 20.04.2008 - прототип). В качестве дегазатора композиция содержит гидроксид калия и 2-гидроксиэтилэтилендиамин (2-аминоэтиламиноэтанол), в качестве дезинфицирующего компонента - 1,8,3,6-диэндометилен-1,3,6,8-тетраазациклодекан (теотропин).
Известная композиция-прототип позволяет эффективно дегазировать основные типы боевых ОВ, но не обладает достаточным дезинфицирующим действием, так как теотропин не активен в отношении возбудителей опасных грибковых заболеваний. К тому же теотропин является дорогим и труднодоступным соединением.
Задачей изобретения является создание такой бифункциональной композиции, которая не только обеспечит высокоэффективную дегазацию ОВ, но будет обладать достаточно высоким вирулицидным, бактерицидным и фунгицидным действием, что позволит проводить полную дезинфекцию объектов санитарного надзора.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемой композицией для дегазации отравляющих веществ и дезинфекции объектов санитарного надзора, включающей гидроксид калия и 2-аминоэтиламиноэтанол в качестве щелочного нуклеофильного дегазатора, дезинфектант и полярный растворитель, которая в качестве дезинфектанта содержит продукт конденсации параформальдегида (ПФА) с N-замещенным 2-аминоэтанолом (ЗАЭ) формулы: R-NHCH2CH2OH, где R - алкил, арил, аминоалкил, при массовом отношении ПФА:ЗАЭ=1:1-2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гидроксид калия | 5-10 |
| 2-аминоэтиламиноэтанол | 10-20 |
| Продукт конденсации ПФА с ЗАЭ | 10-20 |
| Полярный растворитель | остальное |
Предлагаемая композиция, как и известная (прототип), в качестве дегазатора содержит двухкомпонентный щелочной нуклеофильный агент, который обеспечивает композиции способность быстро дегазировать любые основные типы боевых ОВ: класса тиохолинфосфонатов, фторфосфонатов и сернистых ипритов.
Критерием выбора дезинфицирующего компонента для заявляемой бифункциональной композиции было соответствие требованию полного набора биоцидных свойств: сочетание вирулицидного, бактерицидного и фунгицидного действия, и отсутствие токсичности. Продукт конденсации параформальдегида (ПФА) с N-замещенным 2-аминоэтанолом (ЗАЭ) отвечает таким требованиям, и предлагаемая композиция обладает повышенной эффективностью деконтаминации объектов от биологического загрязнения - обеспечивает надежную и полную дезинфекцию объектов, зараженных возбудителями широкого круга опасных болезней бактериальной (включая их споровые формы), грибковой и вирусной природы.
Соотношение компонентов в композиции определено на основании экспериментальных данных.
Заявляемая композиция проста в изготовлении и состоит из недорогих компонентов, производимых отечественной промышленностью и относящихся к низкотоксичным веществам 3 и 4 классов опасности. Композиция стабильна в течение года при хранении в герметичной таре. Композиция может быть приготовлена на месте применения или в заводских условиях.
Приводим примеры, иллюстрирующие изобретение.
А. Приготовление композиции
Пример 1.
Смесь из 6 г ПФА и 9 г 2-аминоэтиламиноэтанола (массовое отношение ПФА:ЗАЭ=1:1,5) перемешивают при 40-50°С до образования прозрачного раствора (~30-40 мин). К полученному продукту конденсации ПФА с ЗАЭ добавляют 10 г 2-аминоэтиламиноэтанола, а затем раствор 7 г гидроксида калия в 68 г метилцеллозольва.* (*При получении композиции непосредственно перед применением гидроксид калия можно растворять в воде или в смеси воды с органическим полярным растворителем.) Состав полученной композиции, мас.%:
| Гидроксид калия | 7 |
| 2-аминоэтиламиноэтанол | 10 |
| Продукт конденсации ПФА с ЗАЭ | 15 |
| Метилцеллозольв | 68 |
Пример 2. Смесь из 6 г ПФА и 12 г 2-этиламиноэтанола (массовое отношение ПФА:ЗАЭ=1:2) перемешивают при 40-50°С до образования прозрачного раствора (~30-40 мин). К полученному продукту конденсации ПФА с ЗАЭ добавляют 20 г 2-аминоэтиламиноэтанола, а затем раствор 5 г гидроксида калия в 57 г этанола.* (*При получении композиции непосредственно перед применением гидроксид калия можно растворять в воде или в смеси воды с органическим полярным растворителем.) Состав полученной композиции, мас.%:
| Гидроксид калия | 5 |
| 2-аминоэтиламиноэтанол | 20 |
| Продукт конденсации ПФА с ЗАЭ | 18 |
| Этанол | 57 |
Пример 3. Смесь из 6 г ПФА и 6 г 2-фениламиноэтанола (массовое отношение ПФА:ЗАЭ=1:1) перемешивают при 40-50°С до образования прозрачного раствора (~30-40 мин). К полученному продукту конденсации ПФА с ЗАЭ добавляют 16 г 2-аминоэтил-аминоэтанола, а затем раствор 10 г гидроксида калия в 62 г этилцеллозольва. *(*При получении композиции непосредственно перед применением гидроксид калия можно растворять в воде или в смеси воды с органическим полярным растворителем.)
Состав композиции, полученной по примеру 3, мас.%:
| Гидроксид калия | 10 |
| 2-аминоэтиламиноэтанол | 16 |
| Продукт конденсации ПФА с ЗАЭ | 12 |
| Этилцеллозольв | 62 |
Б. Изучение дегазирующей способности предлагаемой композиции
Пример 4. Дегазирующая способность в отношении 2-хлордиэтилсульфида - имитатора сернистых ипритов (И-1).
Смесь 30 мкл И-1 и 300 мкл предлагаемой композиции по примеру 1 экспонировали в стеклянной кювете. Через определенные промежутки времени из реакционной смеси отбирали пробы по 10 мкл и вносили в смесь из 1000 мкл гексана и 500 мкл 0,1 N HCl (в деионизированной воде). Из полученного гексанового раствора отбирали пробу 1 мкл и вносили в испаритель хроматографа. Количество И-1 определяли по калибровочной кривой, построенной по результатам хроматографирования растворов И-1 в гексане различной концентрации. Результаты определения приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Дегазирующая способность предлагаемой композиции в отношении имитатора иприта | |||
| Имитатор иприта | Время от начала реакции, мин | Площади пиков, пA* | Концентрация И-1, мг/мл |
| 5 | 21160 | 0.1180 | |
| 20 | 7588 | 0.0420 | |
| И-1 | 40 | 1365 | 0.0076 |
| 60 | 1222,4 | 0.0068 | |
| 120 | 558,9 | 0.0031 | |
| 240 | 287 | 0.0014 | |
| * пА - пикоамперы |
Как видно из данных таблицы 1, дегазация имитатора иприта под действием предлагаемой композиции завершается через 40 мин.
Пример 5. Дегазирующая способность в отношении диизопропилфторфосфата - имитатора зарина (И-2).
Оценку дегазирующей способности предлагаемой композиции в отношении И-2 (имитатора зарина) проводили аналогично примеру 4. Результаты определения приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Дегазирующая способность предлагаемой композиции в отношении имитатора зарина (И-2) | |||
| Имитатор зарина | Время от начала реакции, мин | Площади пиков, пA* | Концентрация И-2, мг/мл |
| 5 | 2501.5 | 0.018 | |
| 20 | 654.3 | 0.0048 | |
| И-2 | 40 | 646.3 | 0.0047 |
| 60 | 700.6 | 0.0051 | |
| 120 | 650.0 | 0.0047 | |
| 240 | 506.3 | 0.0043 | |
| * пА - пикоамперы |
Данные таблицы 2 свидетельствуют, что деструкция диизопропилфторфосфата (имитатора зарина) под действием предлагаемой композиции завершается за 20 мин.
Пример 6. Дегазирующая способность в отношении О-изобутил-S-этилметил-тиофосфоната - имитатора ви-газов (отравляющих веществ нервно-паралитического действия) (И-3).
Оценку дегазирующей способности предлагаемой композиции в отношении имитатора ви-газов проводили аналогично примерам 4 и 5, но использовали композицию, полученную по примеру 2. Результаты определения приведены в таблице 3.
Как следует из таблицы 3, деструкция имитатора ви-газов (И-3) под действием предлагаемой композиции завершается за 10-20 мин.
| Таблица 3 | |||
| Дегазирующая способность предлагаемой композиции в отношении имитатора ви-газов | |||
| Имитатор ви-газов | Время от начала реакции, мин | Площади пиков, пA* | Концентрация И-3, мг/мл |
| 5 | 3193.2 | 0.0045 | |
| 20 | отсутствует | отсутствует | |
| И-3 | 40 | отсутствует | отсутствует |
| 60 | отсутствует | отсутствует | |
| 120 | отсутствует | отсутствует | |
| 240 | отсутствует | отсутствует | |
| * пА - пикоамперы |
Пример 7. Дегазирующая способность в отношении имитатора ви-газов (И-3). В примере 7 оценку дегазирующей способности предлагаемой композиции в отношении имитатора ви-газов проводили аналогично примерам 4-6, но использовали композицию, полученную по примеру 3. Результаты определения приведены в таблице 4.
| Таблица 4 | |||
| Дегазирующая способность предлагаемой композиции в отношении имитатора ви-газов | |||
| Имитатор ви-газов | Время от начала реакции, мин | Площади пиков, пA* | Концентрация И-3, мг/мл |
| 5 | 3290.3 | 0.0046 | |
| 20 | отсутствует | отсутствует | |
| И-3 | 40 | отсутствует | отсутствует |
| 60 | отсутствует | отсутствует | |
| 120 | отсутствует | отсутствует | |
| 240 | отсутствует | отсутствует | |
| * пA - пикоамперы |
Из данных таблицы 4 видно, что деструкция имитатора ви-газов (И-3) под действием предлагаемой композиции завершается менее чем за 20 мин.
В. Изучение биоцидных свойств и дезинфицирующей способности предлагаемой композиции.
Пример 8.
Антибактериальную активность предлагаемой композиции, полученной по примеру 2, изучали на жидких и твердых питательных средах с возбудителями сибирской язвы (в споровой и вегетативной формах), колибактериоза, микоплазмоза (возбудитель контагиозной плевропневмонии КРС), листериоза и сальмонеллеза. Минимальную бактерицидную концентрацию (МБК) определяли методом серийных разведений в мясопептонном бульоне (МПБ) с последующим высевом на мясопептонный агар (МПА) на чашках Петри. Результаты изучения бактерицидного действия приведены в таблице 5. Из данных, представленных в таблице 5, следует, что МБК предлагаемой композиции, содержащей в качестве дезинфектанта продукт конденсации ПФА с 2-этиламиноэтанолом, при экспозиции 24 часа для споровой формы возбудителя сибирской язвы составляет (в пересчете на содержащееся в композиции количество дезинфектанта) 3,5 мг/мл, для вегетативной формы - 0,6 мг/мл, для возбудителей колибактериоза, микоплазмоза и листериоза - 0,3 мг/мл, для возбудителя сальмонеллеза - 0,16 мг/мл, то есть заявляемая композиция обладает высокой антибактериальной активностью.
| Таблица 5 | |||||
| Бактерицидное действие предлагаемой композиции | |||||
| № п/п | Возбудители | Посевная концентрация (КОЕ)* | Экспозиция (ч) | МБК** (мг/мл) | |
| 1. | Сибирской язвы | споров. форма | 106 | 24 | 3,5 |
| вегетат. форма | 106 | 24 | 0,6 | ||
| 2. | Колибактериоза | 108 | 24 | 0,3 | |
| 3. | Микоплазмоза | 107 | 24 | 0,3 | |
| 4. | Листериоза | 106 | 24 | 0.3 | |
| 5. | Сальмонеллеза | 106 | 24 | 0,16 | |
| * КОЕ - колониеобразующих единиц | |||||
| ** МБК - минимальная бактерицидная концентрация в пересчете на содержащееся в композиции количество дезинфектанта |
Пример 9.
Вирулицидное действие предлагаемой композиции, полученной по примеру 1, в отношении РНК- и ДНК-содержащих вирусов изучали в культуре клеток Vero и на куриных эмбрионах (КЭ). На культуре клеток Vero изучено действие композиции на вирусы классической чумы свиней (КЧС), болезни Ауески (ВБА), ящура (ВЯ) и катаральной лихорадки овец (КЛО). В отношении вирусов гриппа птиц (ВГП) и болезни Ньюкасла (ВБН) вирулицидное действие оценивалось на КЭ. Вирулицидное действие определяли по разнице титров вирусов в опыте и контроле после 18-20 часов контакта композиции с вируссодержащим материалом и выражали в log БОЕ50 (бляшкообразующих единиц), ТЦД50 (тканевых цитопатических доз), ЭЛД50 (эмбриональных летальных доз). Контролем служили вируссодержащие материалы, к которым вместо предлагаемой композиции добавляли плацебо (физраствор). Данные по вирулицидному действию композиции приведены в таблице 6.
Данные таблицы 6 свидетельствуют, что заявляемая композиция в концентрации по продукту конденсации ПФА с 2-аминоэтиламиноэтанолом 900-2000 мкг/мл и экспозиции 18-20 часов при температуре 37°С полностью инактивирует образцы как РНК-, так и ДНК-содержащих вирусов - возбудителей опасных болезней животных и птиц.
Пример 10.
Изучение дезинфицирующего действия предлагаемой композиции, полученной по примеру 1, проводили аэрозольным методом с использованием в качестве тест-объектов изделий из кирпича и дерева. На соответствующую поверхность наносили 1 мл крови, содержащей вирулентный вирус КЧС с инфекционной активностью 5,8 log ЛД50, или 1 мл бульонной культуры Е. Coli с концентрацией 107 микробных тел, или 1 мл питательной среды с грибом Fusarium Solany. Зараженные тест-объекты подсушивали 1 час при 18-20°С, после чего обрабатывали аэрозолем композиции (композиция содержала продукт конденсации ПФА с 2-аминоэтиламиноэтанолом в концентрации 15% и использовалась для орошения из расчета ~15-20 мл/1 м3) в боксовом помещении объемом 10 м3 при температуре 18-20°С и экспозиции 18-20 час. Тест-объекты размещали у потолка, на стенах и на полу бокса. По истечении времени экспозиции с тест-объектов, обработанных аэрозолем композиции и контрольных (обработанных водой), брали смывы или соскобы в 5 мл забуференного физраствора (ЗФР). Их исследовали в порядке, предусмотренном "Инструкцией о проведении ветеринарной дезинфекции объектов животноводства" (утверждена ГУВ МСХ СССР, 1989 г.). Критерием оценки качества дезинфекции являлось отсутствие роста бактерии Е. Coli на МПБ и МПА или инфекционной активности вируса КЧС в пробах. Индикацию вируса КЧС проводили прямым методом флуоресцирующих антител (МФА) с использованием подращивания в культуре клеток SK-6 опытных и контрольных проб, обессоленных микрофильтрацией через сефадекс G-25 (Coarse). Для индикации возбудителя колибактериоза пробы не обессоливали. Индикацию грибковой инфекции проводили под микроскопом. Результаты изучения дезинфицирующей активности аэрозоля заявляемой композиции на вирус КЧС, возбудитель колибактериоза и фузариоз картофеля представлены в таблице 7.
Как свидетельствуют данные таблицы 7, аэрозоль предлагаемой композиции, содержащий 15% продукта конденсации ПФА с 2-аминоэтиламиноэтанолом (ЗАЭ), при экспозиции 18-20 час полностью обеззараживает тест-объекты, контаминированные вирусом классической чумы свиней, возбудителем колибактериоза, возбудителем фузариоза картофеля.
| Таблица 7 | |||||||
| Дезинфицирующее действие предлагаемой композиции | |||||||
| № п/п | Наименование возбудителей | Аэрозоль композиции (содержит 15% продукта конденсации ПФА с ЗАЭ) | |||||
| тест-объект из дерева* | тест-объект из кирпича* | ||||||
| пол | стены | потолок | пол | стены | потолок | ||
| 1 | Вирус КЧС | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 |
| 2 | Е. coli | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 |
| 3 | Fusarium Solany | 3/3. | - | - | 3/3 | - | - |
| * Примечание: числитель - количество обеззараженных тест-объектов, | |||||||
| знаменатель - количество исследованных тест-объектов |
Таким образом, предложенная композиция позволяет быстро дегазировать основные типы боевых ОВ и проводить полную дезинфекцию объектов санитарного надзора: инактивировать возбудителей болезней бактериальной (включая их споровые формы), вирусной и грибковой природы. Композиция экономична, состоит из недорогих и доступных компонентов, стабильна при хранении и проста в изготовлении.
Композиция для дегазации отравляющих веществ и дезинфекции объектов санитарного надзора, включающая гидроксид калия и 2-аминоэтиламиноэтанол в качестве щелочного нуклеофильного дегазатора, дезинфектант и полярный растворитель, отличающаяся тем, что в качестве дезинфектанта она содержит продукт конденсации параформальдегида (ПФА) с N-замещенным 2-аминоэтанолом (ЗАЭ) формулы: R-NHCH2CH2OH, где R - алкил, арил, аминоалкил, при массовом отношении ПФА:ЗАЭ=1:1-2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гидроксид калия | 5-10 |
| 2-аминоэтиламиноэтанол | 10-20 |
| Продукт конденсации ПФА с ЗАЭ | 10-20 |
| Полярный растворитель | Остальное |
