Средство для дезинфекции
Владельцы патента RU 2632461:
Региональная общественная организация - Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП) (RU)
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к препаратам, обладающим дезинфицирующими свойствами, перспективными для борьбы с бактериальными и грибковыми поражениями. Описано средство для дезинфекции, включающее N,N-бис(3-аминопропил) додециламин, соединение полигуанидина и воду, отличающееся тем, что в качестве соединения полигуанидина используют хлорид полигексаметиленгуанидина в виде субстанции Биопаг или смесь субстанции Биопаг и хлорида поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) в массовом соотношении (9:1)-(1:1) и дополнительно содержит соляную, или ортофосфорную кислоту, или их смесь, нейтрализующую от 30 до 90% аминогрупп N,N-бис(3-аминопропил) додециламина, причем ортофосфорная кислота, одна или в составе смеси, нейтрализует не более 30% аминогрупп, при этом соотношение N,N-бис(3-аминопропил) додециламина и соединения полигуанидина составляет (3:1)-(1:2) при следующем содержании компонентов, мас.%: N,N-бис(3-аминопропил) додециламин 0,1-3,0, субстанция Биопаг или смесь субстанции Биопаг и хлорида поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) 0,1-3,0, кислота ортофосфорная, или кислота соляная, или смесь соляной и ортофосфорной кислоты 0,01-1,0, вода - остальное до 100%. Технический результат – увеличение биоцидной активности средства для дезинфекции, а также снижение токсического и раздражающего действия. 1 пр., 3 табл.
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к препаратам, обладающим дезинфицирующими свойствами, перспективными для борьбы с бактериальными и грибковыми поражениями.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в медицине, в ветеринарии, в пищевой индустрии, в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в других отраслях производства, в быту.
Разнообразие дезинфицирующих средств в настоящее время обеспечивается вариацией компонентов из ограниченного круга производимых химическими предприятиями дезинфицирующих субстанций - представителей хлорсодержащих, кислородсодержащих, четвертичных аммониевых соединений, аминов и полимерных производных гуанидина.
Интерес представляют композиции на основе полигуанидинов и третичных аминов, так как эти соединения обладают высокой биоцидной активностью, нелетучи, неаллергенны, водорастворимы, совместимы между собой, малотоксичны.
Известно дезинфицирующее средство с моющим эффектом «Дезофран» [1, 2], в состав которого входят N,N-бис-(3-аминопропил)додециламин - 5%, хлорид полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) - 2,5%, функциональные добавки, краситель, отдушка и вода. Средство обладает антимикробной активностью в отношении бактерий, вирусов, грибов рода Кандида и Трихофитон, а также моющими свойствами. Однако pH 1% водного раствора средства по препарату (что соответствует концентрации 0,05% амина, 0,025% полигуанидина) составляет 9,6±1, а некоторые рекомендуемые режимы применения, например дезинфекционная обработка изделий медицинского назначения из резин, пластмасс, стекла, металлов, в том числе хирургических и стоматологических инструментов, требуют использования более щелочных 3-5% растворов. pH неразбавленного дезинфицирующего средства - более 11, что требует соблюдения особых мер техники безопасности.
Известно дезинфицирующее средство «Перфектан нью» [3], в состав которого входят N,N-бис(3-аминопропил)додециламин - 3,42-3,78%, малеиновая кислота, антикоррозионные и другие функциональные добавки с pH 9,1-9,8. Однако концентрация кислоты, ее роль в составе дезинфицирующего средства, концентрация раствора, для которого определен pH, производителем не указываются. Средство имеет сильнощелочную реакцию и не обладает пролонгированным действием.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по составу и соотношению компонентов является дезинфицирующее средство «Инжениум» [4], содержащее N,N-бис-(3-аминопропил)-додециламин 2,8%, хлорид ПГМГ 1,3%, которое обладает антимикробной активностью в отношении грамотрицательных и грамположительных (включая микобактерии туберкулеза) микроорганизмов, вирусов, грибов, обладает спороцидным действием. Заявленный производителем pH 1% водного раствора средства 8,0-10,0, измеренный нами 9,96, а неразбавленное средство имеет pH 11. «Инжениум» оказывает умеренное раздражающее действие при контакте с кожей и выраженное раздражающее действие на слизистые оболочки глаза. При дезинфекции поверхностей в помещениях, приборов, оборудования, обработке изделий с мягкими или впитывающими поверхностями: ковровых и прочих напольных покрытий, обивочных тканей, покрытий из кожи, мягкой мебели, обуви, древесины методом протирки, орошения, обработки с помощью щетки не всегда возможно полное удаление дезинфицирующего средства с поверхности промывкой водой, что может привести к непосредственному контакту кожи человека с щелочным реактивом на обработанных поверхностях и порче имущества. При хранении рабочих растворов на воздухе происходит образование осадка карбонатов амина и быстрое снижение биоцидной активности раствора. N,N-бис(3-аминопропил)додециламин - коррозионноактивен [5].
Технической задачей, решаемой данным изобретением, является снижение токсического и раздражающего действия средства для дезинфекции, усиление его биоцидного действия, улучшение физико-химических свойств, улучшение потребительских характеристик.
Для решения технической задачи в средстве для дезинфекции, содержащем N,N-бис(3-аминопропил) додециламин, соединение полигуанидина и воду, в качестве соединения полигуанидина используют хлорид полигексаметиленгуанидина (субстанцию Биопаг) или смесь субстанции Биопаг и хлорида поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) в массовом соотношении (9:1)-(1:1) и дополнительно вводят соляную или ортофосфорную кислоту или их смесь, нейтрализующую от 30 до 90% аминогрупп N,N-бис(3-аминопропил) додециламина, причем ортофосфорная кислота, одна или в составе смеси, нейтрализует не более 30% аминогрупп, при этом соотношение N,N-бис(3-аминопропил) додециламина и соединения полигуанидина составляет (3:1)-(1:2) при следующем содержании компонентов, мас.%:
| N,N-бис(3-аминопропила) додециламин | 0,1-3,0 |
| Субстанция Биопаг или смесь субстанции Биопаг | |
| и хлорида поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) | 0,1-3,0 |
| Кислота ортофосфорная, или кислота соляная | |
| или смесь соляной и ортофосфорной кислоты | 0,01-1,0 |
| Вода | Остальное до 100% |
В качестве исходных веществ для получения дезинфицирующего средства используют:
N,N-бис(3-аминопропил) додециламин в виде дезинфицирующей субстанции Triameen Y12D, Triameen Y12D-30 производства «AKZO NOBEL Surface Chemistry АВ», Швеция или Лонзабак 12.100, или Лонзабак 12.30 производства «Lonza Ltd.», Швейцария, хлорид полигексаметиленгуанидина в виде дезинфицирующей субстанции Биопаг в твердой форме по ТУ 9392-008-41547288-2000 производства ООО «МИЭТП», РФ,
хлорид поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) (ПДОДГ) в виде дезинфицирующей субстанции Экосепт в твердой форме по ТУ 9392-006-41547288-99-2000 производства ООО «МИЭТП», РФ,
кислота соляная, химически чистая по ГОСТ 3118-77,
кислота ортофосфорная, химически чистая по ГОСТ 6552-80.
хлорид полигексаметиленгуанидина в виде дезинфицирующей субстанции Биопаг в твердой форме по ТУ 9392-008-41547288-2000 производства ООО «МИЭТП», РФ,
хлорид поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) (ПДОДГ) в виде дезинфицирующей субстанции Экосепт в твердой форме по ТУ 9392-006-41547288-99-2000 производства ООО «МИЭТП», РФ,
кислота соляная, химически чистая по ГОСТ 3118-77,
кислота ортофосфорная, химически чистая по ГОСТ 6552-80.
Авторы отмечают важность использования в составе предлагаемого средства для дезинфекции в качестве соединения полигуанидина хлоридов полигуанидинов определенных тогровых марок Биопаг и Экосепт в связи с тем, что хлориды полигуанидинов - полимеры, и указание только химической формулы не характеризует их свойства в полном объеме. Важнейшие характеристики полимерных дезинфицирующих субстанций - молекулярно-массовое распределение, строение молекул (линейное или разветвленное) и степень очистки полимера от низкомолекулярных примесей, уникальные для полимеров по конкретной технологии синтеза, оказывают существенное влияние на биоцидные, токсикологические и технологические свойства дезинфицирующих средств. Применяемые субстанции "Биопаг" и "Экосепт" характеризуются линейным строением молекул полимера, высокой степенью очистки полимера от мономеров. Средняя молекулярная масса полимеров соответствует оптимальному значению, при котором антимикробная активность максимальна, а токсичность для макроорганизмов мала. Дезинфицирующие субстанции "Биопаг" и "Экосепт" проявляют высокую биоцидную активность в отношении грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов, вирусов, грибов.
Сущность изобретения заключается в том, что вводимые кислоты (соляная, ортофосфорная) модифицируют смесь активных действующих веществ - изменяют химический состав композиции, ее физико-химические и биоцидные свойства.
N,N-бис(3-аминопропил)додециламин имеет формулу
,
где R - алкильная цепочка, в основном С12.
Молекула содержит три аминогруппы: две первичных и одну третичную. Частичная нейтрализация N,N-бис(3-аминопропил) додециламина приводит к образованию смеси данного амина и его солей
, 
, 
,
где А - анион кислоты.
Авторам неизвестны примеры целенаправленного использования в составе дезинфицирующих средств хлоридов и фосфатов N,N-бис(3-аминопропил)додециламина в качестве действующих веществ. В предлагаемом средстве для дезинфекции совместное биоцидное действие оказывает синергетическая смесь различных типов дезинфектантов: субстанций Биопаг, Экосепт, солей амина, амина.
Введение кислот существенно снижает pH средства для дезинфекции - с 11 до значений 8,4-9,4. Частичная нейтрализация аминных групп позволяет сохранить щелочную реакцию средства, при которой биоцидная активность полигуанидинов и аммониевых соединений максимальна, и улучшить потребительские свойства продукта - снижается раздражающее действие при случайном попадании на кожу и слизистые оболочки глаза, уменьшается опасность ожога щелочным препаратом.
Добавление кислот уменьшает коррозионную активность средства для дезинфекции и набухаемость материалов из целлюлозы, кожи и резины при контакте с препаратом.
Нейтрализация аминогрупп препятствует поглощению средством для дезинфекции углекислого газа из воздуха и выпадению осадка карбонатов амина, благодаря чему срок хранения рабочих растворов дезинфицирующего средства на воздухе увеличивается в 1,5-4 раза.
При обработке поверхностей предлагаемым средством для дезинфекции, содержащим соли полигуанидина, после высыхания образуется полимерная пленка. Для дезинфицирующего средства по прототипу происходит быстрая нейтрализация амина углекислым газом из воздуха с образованием малодиссоциирующих карбонатов амина, и пролонгированное действие будет обеспечивать только соль полигуанидина. Соли амина в гидрофильной полимерной пленке сохраняют активность наряду с солями полигуанидина.
При использовании ортофосфорной кислоты в растворе происходит также модификация хлоридов ПГМГ или ПДОДГ, имеющих формулы
, 
.
Часть связанных с функциональной гуанидиновой группой хлорид-анионов замещается на фосфат-анионы. Поликатион оказывается связан с двумя типами анионов, что изменяет его свойства, причем трехзарядный анион ортофосфорной кислоты может одновременно связывать различные молекулы полимера или молекулы полимера и N,N-бис(3-аминопропил)додециламина. В 0,1-5% растворах дезинфицирующего средства диссоциация солей полигуанидинов и амина неполная, поэтому мы предполагаем, что мембраны микроорганизмов подвергаются совместному воздействию отдельных молекул используемых солей полигуанидинов, амина и сложного комплекса солей полигуанидинов и амина, связанных посредством аниона фосфорной кислоты.
Биоцидная активность фосфорнокислых солей ПГМГ выше, чем хлористых солей ПГМГ [6], а токсичность фосфата ПГМГ в 2 раза ниже, чем токсичность хлорида ПГМГ [7], ниже его способность фиксировать органические загрязнения.
Нами установлено, что введение ортофосфорной кислоты в состав средства снижает его коррозионную активность по сравнению с прототипом, а средство для дезинфекции с 90% нейтрализацией N,N-бис(3-аминопропил)додециламина смесью ортофосфорной и соляной кислот при введении в воду до достижения суммарной концентрации действующих веществ 5-50 мг/л обладает выраженным ингибирющим действием. Оно может быть использовано как препарат двойного действия - с биоцидной и антикоррозионной функцией, расширяя спектр применения средства для дезинфекции.
Замена ортофосфорной кислоты на поли- и мета-фосфорные кислоты, на соли - гидрофосфаты и дигидрофосфаты приводит получению аналогичного технического результата.
Введение в состав средства хлорида ПДОДГ в виде дезинфицирующей субстанции Экосепт при сохранении высокой антимикробной активности композиции снижает токсичность средства для дезинфекции, аллергенное действие, улучшает смачиваемость поверхностей дезинфицирующим раствором, что позволяет более эффективно обработать поверхности методом протирки и провести более глубокую пропитку средством для дезинфекции впитывающих объектов (древесина, бумага, ткани).
Замена дезинфицирующей субстанции Биопаг со средней молекулярной массой 6300, остаточным содержанием мономера гексаметилендиамина 0,03% на хлорид полигексаметиленгуанидина другого производителя (использован образец PGMG Ningbo EST - производство Ningbo EST Chemical Co., Ltd, China, со средней молекулярной массой 1850, остаточным содержанием мономера 0,5%) приводила к двукратному падению биоцидной активности и возрастанию токсичности средства.
Соотношения и содержание компонентов в данном изобретении являются величинами оптимальными и установлены в результате многочисленных экспериментов.
При соотношении хлорида ПГМГ к амину от 3:1 до 1:2 и нейтрализации кислотами от 30 до 90% аминогрупп N,N-бис(3-аминопропил)додециламина наблюдается синергетический эффект, проявляющийся в снижении бактерицидной концентрации средства для дезинфекции и не наблюдаемый для составов с меньшим или большим соотношением амина и хлорида полигуанидина.
При степени нейтрализации менее 30% получается высокощелочное средства для дезинфекции с раздражающим действием, при степени нейтрализации более 90% снижается биоцидная активность средства, а при введении кислоты в количестве, большем чем необходимо для полной нейтрализации, создается кислая среда, в которой при нагревании возможно дезалкилирование солей третичного амина. Указанные в формуле изобретения границы интервала содержания кислот рассчитаны для дезинфицирующих средств с минимальной концентрацией N,N-бис(3-аминопропил)додециламина 0,1% при минимальной степени нейтрализации 30% и с максимальной концентрации N,N-бис(3-аминопропил)додециламина 3,0% при максимальной степени нейтрализации 90%.
Нейтрализация ортофосфорной кислотой более 30% аминогрупп амина приводит к ухудшению внешнего вида средства для дезинфекции - выпадению осадка.
Несоблюдение рекомендуемого соотношения хлорида ПГМГ и хлорида ПДОДГ в их смеси (9:1)-(1:1) приводит к появлению липкости поверхностей, обрабатываемых 5%-ными растворами дезинфицирующего состава, если смесь полигуанидинов содержит более 50% хлорида ПДОДГ, а при содержании хлорида ПДОДГ в смеси полигуанидинов менее 10% улучшения технологических характеристик (смачивания) по сравнению со средством, содержащим только хлорид ПГМГ, не наблюдается.
Если содержание соединения полигуанидина, амина в средстве для дезинфекции будет менее 0,1 мас.% или более 3,0 мас.% - это приведет к снижению потребительских характеристик. В практике дезинфекционного дела дезинфицирующие средства, в том числе прототип и аналоги настоящего изобретения, выпускаются в виде концентрированных растворов, которые потребитель разбавляет водой до требуемой концентрации рабочего раствора согласно прилагаемой инструкции. Для непосредственного применения населением в быту (препараты бытовой химии, аптечные препараты) выпускаются дезинфицирующие средства в виде уже разбавленных рабочих растворов, готовых к применению. Максимальные концентрации компонентов в средстве для дезинфекции в формуле изобретения указаны для концентрированных растворов, предназначенных для удобных хранения, транспортировки, дозировки (средство не повреждает пластиковую упаковку, достаточно текучее). Минимальные концентрации указаны для растворов, предназначенных для непосредственного применения для дезинфекции в быту.
Примеры конкретного выполнения
Пример №1
Для приготовления средства для дезинфекции в емкость вносят 80 мл воды и при перемешивании добавляют 10,3 мл 30% водного раствора N,N-бис(3-аминопропил)додециламина (дезинфицирующая субстанция Triameen Y12D-30), 7,2 мл 20% раствора хлорида ПГМГ, приготовленного путем растворения 200 г субстанции Биопаг в 800 г воды, 2,4 мл 20% раствора хлорида ПДОДГ, приготовленного путем растворения 200 г субстанции Экосепт в 800 г воды, 0,21 мл концентрированной ортофосфорной кислоты мл и 1,5 мл концентрированной соляной кислоты. Получают средство для дезинфекции со следующим содержанием компонентов, мас.%:
| N,N-бис(3-аминопропил) додециламин | 3 |
| Смесь хлорида ПГМГ и хлорида ПДОДГ | 2 |
| Кислота ортофосфорная | 0,3 |
| Кислота соляная | 0,66 |
| Вода | Остальное до 100% (95,78%) |
Соотношение хлорида ПГМГ и хлорида ПДОДГ - 3:1,
соотношение N,N-бис(3-аминопропил)додециламина и соединения полигуанидина (смеси хлорида ПГМГ и хлорида ПДОДГ) - 3:2,
степень нейтрализации аминогрупп N,N-бис(3-аминопропил)додециламина - 90%.
Остальные примеры конкретного выполнения сведены в таблицу №1.
Оценку биоцидного действия полученных средств для дезинфекции проводили суспензионным методом [8] с нейтрализатором додецилсульфатом натрия, временем контакта 10 минут с использованием среды Кесслер для серии растворов дезинфицирующего средства с суммарной концентрацией действующих веществ от 40 до 1 иг/л, исходной концентрацией E. Coli 108 КОЕ/мл. Определяли бактеристатическую концентрацию как наименьшую суммарную концентрацию хлорида ПГМГ и N,N-бис(3-аминопропил)додециламина в мг/л, подавляющую рост микроорганизма. Бактериостатическая концентрация зависит только от типа дезинфицирующих веществ, их соотношения и концентрации в растворе, контаминированном микроорганизмами, и одинакова для концентрированных растворов дезинфицирующего средства и растворов, полученных путем их разбавления.
Определяли pH полученных средств для дезинфекции.
Для растворов средств для дезинфекции с суммарной концентрацией действующих веществ 0,1% измеряли скорость коррозии конструкционной углеродистой стали Ст3, оценивали капиллярную впитываемость дезинфицирующего средства бумагой ФБ по методу Клемма [9].
Оценивали впитываемость средства для дезинфекции древесиной при полном погружении образцов в раствор на 1 мин.
Свойства средств для дезинфекции представлены в табл. 2-3.
Техническим результатом, достигаемым при выполнении совокупности существенных признаков изобретения, является увеличение биоцидной активности средства для дезинфекции, снижение его pH и раздражающего действия, предотвращение выпадения осадка карбонатов амина и связанного с ним падения биоцидной активности средства, ведущее к увеличению срока хранения растворов на воздухе по сравнению с прототипом (см. примеры 1-4, 7а-д, 8-11б-г,), снижение коррозионной активности растворов дезинфицирующего средства (см. примеры 7а-е, 8-11в), расширение области применения - использование средства для одновременной биоцидной и антикоррозионной обработки (см. примеры 1, 7г), снижение токсичности средства и увеличение его способности к впитыванию, позволяющей использовать его для эффективной и безопасной биоцидной пропитки пористых материалов (см. примеры 1-4).
Источники информации
1. Инструкция №1/04 по применению средства дезинфицирующего «Дезофран» ООО «Макферон», Россия в лечебно-профилактических учреждениях, 2004 г.
2. Патент РФ №2172637, 2001 г.
3. Инструкция №2015/16 по применению дезинфицирующего средства «Перфектан Нью» (Perfektan Neu), 2015 г.
4. Инструкция №3/10 по применению дезинфицирующего средства «Инжениум» (ООО «РДЕЗ», Россия) для предстерилизационной очистки, дезинфекции и ДВУ, 2010 г.
5. Паспорт безопасности дезинфицирующей субстанции «Lonzabac 12.100».
6. К.М. Ефимов, П.А. Гембицкий, А.Г. Снежко, Полигуанидины - класс малотоксичных дезсредств пролонгированного действия, Дезинфекционное дело N4, 2000.
7. Отчет «Обоснование предельно допустимых уровней (ПДУ) на коже полигуанидинов». ФГУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзоора России - М. 2005 г.
8. Р4.2.2643-10. Методы лабораторных исследований и испытаний дезинфекционных средств для оценки их эффективности и безопасности, 2010 г.
9. ГОСТ 12602-93. Бумага и картон. Определение капиллярной впитываемости. Метод Клемма.
Средство для дезинфекции, включающее N,N-бис(3-аминопропил) додециламин, соединение полигуанидина и воду, отличающееся тем, что в качестве соединения полигуанидина используют хлорид полигексаметиленгуанидина в виде субстанции Биопаг или смесь субстанции Биопаг и хлорида поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) в массовом соотношении (9:1)-(1:1) и дополнительно содержит соляную. или ортофосфорную кислоту, или их смесь, нейтрализующую от 30 до 90% аминогрупп N,N-бис(3-аминопропил) додециламина, причем ортофосфорная кислота, одна или в составе смеси, нейтрализует не более 30% аминогрупп, при этом соотношение N,N-бис(3-аминопропил) додециламина и соединения полигуанидина составляет (3:1)-(1:2) при следующем содержании компонентов, мас.%:
| N,N-бис(3-аминопропил) додециламин | 0,1-3,0 |
| Субстанция Биопаг или смесь субстанции Биопаг | |
| и хлорида поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) | 0,1-3,0 |
| Кислота ортофосфорная, или кислота соляная, | |
| или смесь соляной и ортофосфорной кислоты | 0,01-1,0 |
| Вода | Остальное до 100% |
