Антибактериальное туалетное мыло с содержанием экстрактов тимьяна ползучего
ANTIBACTERIAL TOILET SOAP CONTAINING EXTRACTS OF CREEPING THYME

Изобретение относится к способам получения очищающих композиций на основе мыла, обладающих антибактериальной активностью в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, на основе экстрактов растений, а именно, тимьяна ползучего (Thymus serpyllum L.).
Известно, что мыло (твердый брусок или жидкий вид) обладает антибактериальными свойствами в значительной степени с подавлением роста и развития микроорганизмов с поверхности кожи в результате очищающего или моющего действия. При этом, подобные действия могут быть значительно улучшены при добавлении в состав мыла растительных компонентов.
Хорошо известны способы получения экстрактов, эфирных масел, а также различных лекарственных препаратов из лекарственных растений. Например, тимьян ползучий зарегистрирован в Государственном реестре лекарственных средств РФ в качестве лекарственного растительного сырья и в лечебных целях применяется как отхаркивающее и противовоспалительное средство. Кроме того, трава тимьяна употребляется как болеутоляющее средство при радикулитах и невритах, а также и в виде ароматических ванн, компрессов. Известен, как хороший ароматизатор чаев, безалкогольных и алкогольных напитков. Тимьян входит в состав петрусина, назначаемого при бронхитах, трахеитах, коклюше и катаре дыхательных путей, показаны антибактериальная активность по отношению роста и развития грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов.
Из уровня техники известны способы улучшения антибактериальной активности композиций мыла. Например, в евразийском патенте №20160429 (кл. C11D 3/48, C11D 9/00, C11D9/10, C11D 9/26, опубл. 29.04.2016) предложен брусок мыла, при этом для усиления антибактериальной активности добавляют компонент с серебром с повышенным содержанием рН.
В заявке на патент США № 2012/0034314 (кл. A61K 8/40, A01N 59/20, опубл. 09.09.2012) предложены антисептические составы, которые способны обеспечивать противомикробные свойства в течение длительного времени. В состав предложенного мыла включены хелатированные ионы металлов, лауретсульфат натрия, лаурилсульфат натрия, пропиленгликоль, кокамидопропилбентаин, кокамид ДЭА, этиловый спирт, глицириды макадамии, акрилатный кроссполимер, дигидроцитрат серебра и ЭДТА тетранатрия.
В источнике WO 2011/ 131422 (кл. МПК A61K 8/26, опубл. 15.03.2011) предложено туалетное мыло, обладающее противомикробными свойствами, в котором содержатся функциональные добавки и порошок бентонита, интеркалированный ионами серебра и/или меди.
В заявке на патент США № 2010/0098776 (кл. A61K 33/38, A61K 33/34, A61K 33/30, A61K 33/26, A61Q 19/10, A61P 31/04, A61K 8/27, A61K 8/19, опубл. 22.04.2010) предложены жидкие моющие средства на основе мыла, которые обладают повышенной антибактериальной активностью, при этом содержат от 0,01 до 10 масс. % противомикробного агента частиц серебра, цинка, меди или их смесей. Так же мыло содержит глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль и смеси растворителей.
В патенте US №3050467 (кл. С11В 3/48, опубл. 21.08.1962) предложены антисептические очищающие средства, которые содержат 90-99% по массе растворимого в воде мыла и серебряной соли, частично деполимеризованной альгиновой кислоты.
В заявке на патент США №2006/0115440 (кл. A61K 8/365, опубл. 01.06.2006) предложены средства личной гигиены, которые в своем составе содержат дигидроцитрат серебра и физиологическую приемлемую среду, так же содержит ионы серебра.
+
+
Однако использование антибактериального агента на основе указанных органических соединений в известных решениях, содержащих фенольные и ароматические галоидопроизводные группы, нецелесообразно в виду их раздражающего и аллергизирующего водействия на кожу. Наличие в составе мыла бентонита, содержащего катионы щелочных металлов (Na, K), приводит к увеличению pH (щелочности мыла), что неблагоприятно воздействует на кожу. Кроме того, значительное содержание частиц серебра, цинка и меди могут вызывать раздражение кожи. Известно, что ЭДТА является токсичным элементом, канцерогеном при взаимодействии с другими компонентами или нарушении технологии использования. При этом в паре с другими химическими веществами, помогает глубоко проникать опасным элементам в кожу и кровеносную систему, может вызывать затруднения дыхания, отравление желудочно-кишечного тракта.
Таким образом, сохраняется необходимость мыла, в частности брусках мыла которые обладают антибактериальной активностью в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий на основе водных экстрактов тимьяна ползучего, которые не вызывают аллергических реакций и раздражение слизистых оболочек, не имеют в своем составе металлы.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание мыла, обладающего антибактериальной активностью в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в получении антибактерильного эффекта очищающей композиции на основе мыла, содержащего водный экстракт тимьяна ползучего, при снижении рисков возникновения негативных дерматологических проявлений.
Для достижения поставленной задачи антибактериальное туалетное мыло, содержащее мыльную основу, антибактериальный агент, антиоксидант, функциональные добавки и воду, отличается тем, что в качестве антибактериального агента содержит водный экстракт тимьяна ползучего, полученного путем экстрагирования водного раствора тимьяна ползучего, где в качестве антиоксиданта используется лимонная кислота, при следующем соотношении компонентов, масс. %: мыльная основа - 60-62; водный экстракт тимьяна ползучего - 5-8; лимонная кислота - 0,7-1; функциональные добавки - 8-17; вода - 10-13.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с известными признаками свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков изобретения обеспечивает решение заявленной технической задачи за счет отсутствия металлов и применения в составе мыльной композиции натуральных компонентов, а именно, водного экстракта тимьяна ползучего, и достижение положительных результатов при использовании мыла без риска возникновения негативных явлений таких, как кожные аллергические реакции, раздражение слизистой и др.
Эфирные масла и лекарственные растительные средства нашли широкое применение в биомедицине. Противовоспалительное действие экстракта тимьяна ползучего изучено многими российскими, так и зарубежными исследователями (Li et.all., 1991; Haq et.all., 2012; Ahameethunisa,  Hopper, 2010; Benli et.all.,2007; Егоров, 2010; Калинкина и др., 2010; Гагиева, Цугкиев, 2010).
Установлено, что водные экстракты тимьяна ползучего, произрастающей на территории Якутии, обладают антибактериальной активностью как и водно-спиртовые, и спиртовые экстракты тимьяна ползучего, но при этом не токсичны и не вызывают дерматологические проявления. Способ получения водного экстракта тимьяна ползучего описан в статье «Антибактериальная активность и цитотоксический анализ экстрактов из фитомассы дикорастущих растений Якутии» соавторов С.В. Сивцевой и Ж.М. Охлопковой (см. «Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К.Аммосова», №3(65), 2018).
Заявленное техническое решение состоит в том, что за основу антибактериального мыла взяты водные экстракты тимьяна ползучего, произрастающей на территории Якутии в экологически чистых фитоценозах и обладающей значительной биологической активностью.
Все работы, связанные с определением антибактериальной активности и уровня цитотоксичности экстрактов, были выполнены в научно-исследовательских лабораториях отдела микробиологии Высшей школы естественных наук Пусанского национального университета, Республика Корея.
Для экспериментальных работ антибактериальное мыло получали выделением экстрактов на шейкере.
При этом в навеску высушенной измельченной надземной фитомассы в 2±0,5 г добавляли 200 мл дистиллированной воды в качестве экстрагента. Экстрагирование проводили в течение 24-48 часов при периодическом перемешивании при комнатной температуре. По истечении времени экстракты фильтровали через фильтр (Qualitative Filter Paper, Advantec 2, 185 mm). Концентрирование экстрактов проводили посредством роторного испарителя «Eyela CA-111 2 cl» (Государственная фармакопея СССР, 1990) в течение 3-4 часов при 40±0,5°С. Сушку полученных концентрированных экстрактов проводили на лиофилизаторе «ModulSpin» в течение 3-4 часов. Таким образом, для скрининга брали сухие экстракты из фитомассы тимьяна ползучего.
Полученные экстракты проверяли на антибактериальную активность против микроорганизмов таких, как: Escherichia coli BL21, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Pseudomonas aeruginosa и Klebsiella pneumoniae, которые известны, как наиболее проявляющие активность против роста и развития. Для чего, использовали среду Чапека и Сабуро, соответствующие, российским и международным стандартам (ГОСТ P ISO 14644-1-2002; ГОСТ ISO 9001-2011; ГОСТ ISO 13485:2003; NCCLS M22-A3), разлитые в чашках Петри.
Скрининг проводили по методу Кирби-Бауэра с модификациями (Bauer A.W., Kirby W.M., 1966): в стерильных условиях на диски стандартных размеров (из фильтровальной бумаги диаметром в 6,35 мм) наносили заданный объем растворенного диметилсульфоксида (ДМСО) и экстракта (по 0,5 мкл), после чего, проводили кратковременную сушку, и диски с нанесенными экстрактами накладывали на поверхность агаризованной среды, выдерживая расстояние 15 мм от края чашки, и не менее 30 мм между самими дисками. В контрольных вариантах на агаризованные среды накладывали диски, пропитанные соответствующей концентрацией ДМСО. Чашки Петри опытных и контрольных вариантов инкубировали в условиях термостата при температуре +37±0,5°С в течение 3-4 суток в зависимости от штамма. Степень чувствительности тест-объектов к экстрактам растений оценивали, измеряя диаметр зон подавления роста микроорганизмов вокруг дисков в мм. В контрольных вариантах использовали тест-объекты без воздействия экстрактов (см. National Committee for clinical Laboratory Standards Methods for determining bactericidal activity of antimicrobial agents. Proposed Guidline, 1997; Bauer, Kirby, 1966; Ulusoylu et. all, 2001).
Все варианты (опытные и контрольные) были выполнены в 3-х повторностях. Статистическую обработку результатов и их достоверность определяли с помощью программы MS Exsel Microsoft Office и проводили через критерий Стьюдента для уровня вероятности не менее 95% (Лакин, 1990; Гланц, 1998).
Из результатов анализа антибактериальной активности следует, что водные экстракты тимьяна ползучего активны против роста и развития тест-микроорганизмов (см. таблицу 1).
Далее полученные экстракты используем для получения антибактериального мыла, экспериментальный состав которого представлен в таблице 2.
Способ получения натурального антибактериального мыла включает следующие процессы:
- введение в воду при постоянном перемешивании, температуре 20-25°С и атмосферном давлении раствора гидроксида щелочи, нагревание раствора до температуры 90°С и перемешивание до полного растворения гидроксида в растворе с последующим нагреванием до 125°С;
- добавление в раствор масла или смеси масел, при этом температура масла 15-25°С;
- омыление масел при температуре 90-125°С;
- созревание и пластификация при постоянном охлаждении до температуры 15-25°С, гомогенизация;
- введение водного раствора стабилизатора пенообразования (пищевого стабилизаторов пенообразования) и водного раствора антиоксиданта (слабые органические кислоты);
- введение полезных добавок (в т.ч., водный экстракт тимьяна ползучего) и нагревание смеси до температуры 100°С.
В качестве масел используются растительные масла, например, пальмовое, кокосовое, оливковое, миндальное, кедровое. Температура в пределах 90-125°С в условиях атмосферного давления является достаточной для быстрой процедуры омыления масел без перекаливания масел, в результате чего, улучшаются потребительские свойства готового мыла.
Для омыления растительного масла или смеси масел используют гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов, при этом в целях удержания в мыльной основе глицерина используют карбонаты или гидрокарбонаты щелочных или щелочноземельных металлов, которые в водном растворе непосредственно добавляют в варочный котел до введения масел.
Последующее плавное охлаждение мыльной массы до температуры 25-15°С позволяет получить партию готовой мыльной основы в среднем за сутки, без отходов производства, что достигается за счет расчета пропорций исходных ингредиентов.
Стабильность мыла и предотвращение окисления готового продукта обеспечивают путем добавления антиоксидантов, например, слабых органических кислот такие, как лимонная кислота. Выбранную кислоту добавляют в виде водного раствора в количестве 10±1 г к массе мыльной основы.
В качестве полезных добавок, кроме пережиров масел, экстрактов мяты, лаванды и чайного дерева, вводят экстракт тимьяна ползучего в количестве 114±1 г к массе мыльной основы при начальной температуре 20°С с последующим нагревом до 100°С, что обеспечивает равномерное распределение добавки в мыле и взаимодействие с содержащейся в мыльной основе остаточной водой, удержанным глицерином.
Изготовление мыла производится следующим образом (в пересчете для 2,378 г готового продукта).
В котел из нержавеющей стали, снабженный устройством для перемешивания в виде мешалки, водяной баней, термометрами и штуцерами, помещают при комнатной температуре дистиллированную воду в количестве 10 л, в которой добавляют раствор едкий натр в количестве 10-13%, перемешивают, доливают смесь масла кокосового и масла оливкового в соотношении 2:1 в количестве 35 л и доводят температуру котла до 90°С. Процесс омыления проводят в течение 2,5±1 часов при температурном режиме 90-125°С и постоянном перемешивании. По мере загустения мыла перемешивание останавливают, прекращают нагрев, позволяя котлу с мылом постепенно остывать при комнатной температуре в течение 18 часов. Далее мыльную массу перемещают в гомогенизатор, оборудованный термометром и устройством для нагрева, добавляют желатин пищевой в количестве 800±1 г в водном растворе, 1,6 л воды, добавляют 0,70±1% г лимонной кислоты в водный раствор, перемешивают при комнатной температуре, добавляют 114±1 г водного экстракта тимьяна ползучего, перемешивают, плавно нагревая полученную смесь до 100°С до получения однородной расплавленной массы, далее останавливая нагрев формуют готовое мыло.
Токсичность водных экстрактов изучали на половозрелых 16 белых мышах линии balb/c обоего пола (m=38-40 грамм) выращенных в виварии лаборатории патогенной микробиологии Пусанского национального университета и прошедших карантин в течение 14 дней.
Содержание экспериментальных животных осуществлялось в стандартных условиях вивария на обычном рационе питания при свободном доступе к воде и пище, в условиях нормального температурного и светового режима. Животные были разделены на 2 группы по 8 мышей в каждой. Эвтаназия животных осуществлялось с помощью метода мгновенной декапитации, с применением легкого эфирного наркоза. Экстракты концентрировали 1:10.
Первой группе экспериментальных животных экстракты были введены орально в количестве 100 мкл, в качестве контроля служила дистиллированная вода в количестве 100 мкл. В течение всего времени животные находились под наблюдением (Irwin, 1964, 1968; Griffin, 1981).
Общая продолжительность наблюдения за экспериментальными животными после введения экстрактов составила 10 дней. Наблюдение проводили утром и вечером согласно методическим указаниям (см. Хабриев Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ  / 2-изд., перераб. и доп. - М.: ОАО Издательство Медицина, 2005, - 832 с.) и требованиям к испытаниям на безопасность новых медицинских продуктов, действующих в пределах Европейского экономического сообщества по условиям содержания, длительности наблюдения, количества животных в группе на каждую дозу системы оценки общего токсикологического действия фармакологических средств (Griffin J.P. Referring to the paper by Zbinden and Flury-Roversi // Archives of Toxicology., 1981. № 49. p. 99-103).
Второй группе экстракты вводили в диапазоне доз 2,0-5,0 г/кг (в перерасчете на сухое сырье), однократно, внутримышечно, в объемах от 0,2 до 1,0 мл, контролем служил 1% раствор PBS (1 мл).
В течение 24 часов вели наблюдение за общим состоянием животных и их поведением. Критериями оценки «острой» токсичности служила картина интоксикации и выживаемости экспериментальных животных.
Содержание исследуемых животных осуществлялось в соответствии с ГОСТ Р 50258-92 в стационарных пластиковых клетках с мягкой древесной стружкой (по 7-10 особей в каждой), на стандартном пищевом рационе (гранулированный корм «ПроКорм», арт. Р-22), естественным световым режимом. Температура воздуха поддерживалась в пределах 20-22° C, относительная влажность воздуха - 50-70%, объем воздухообмена (вытяжка: приток) - 8:10, световой режим день: ночь - 1:1. Животных содержали при свободном доступе к воде и пище. На карантине животных содержали в течение 14 дней. В течение этого времени проводили ежедневный осмотр каждого животного.
Исследования проводили с соблюдением правил лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ, регламентированных ГОСТ Р 51000.3-96 и правил и Международных рекомендаций «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях». Все опыты проведены в осенне-зимний период. В течение всего эксперимента в контрольной и экспериментальной группе не наблюдалось летального исхода, что свидетельствует о не токсичности водных экстрактов тимьяна ползучего.
В течение всего эксперимента животные находились под наблюдением течение 10 суток с момента введения экстрактов и раствора сравнения. В ходе наблюдения не зафиксированы изменения в поведении животных, объемах потребляемой пищи и воды по сравнению с контрольными экземплярами. Взвешивание экспериментальных и контрольных групп животных производили в начале и в конце опыта. По завершению опыта производили гематологическое исследование.
Таким образом, на основании полученных данных исследуемые экстракты в дозах до 100 мкл отнесены по классификации Хабриева «Практически нетоксично» (IV класс токсичности).
По результатам скрининга антибактериальной активности установлено, что водные экстракты тимьяна ползучего имеют активность против роста и развития использованных микроорганизмов, которые можно представить в следующем ранжированном ряду (по убыванию): Klebsiella pneumoniae ATCC 10031 ˃ Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 ˃ Staphylococcus aureus ATCC 25923 ˃ Escherichia coli BL2.
Кроме того, водные экстракты тимьяна ползучего не вызывают сильных аллергических реакций, что позволяет использовать в производстве средств гигиены.Таблица 1
Антибактериальная активность водных экстрактов тимьяна ползучего
Водный экстракт
Микроорганизм
Зона подавления (мм)
тимьяна ползучего ЦЯ
Escherichia coli BL21
10,6±1
тимьяна ползучего СВЯ
Escherichia coli BL21
11,0±1
тимьяна ползучего ЮЯ
Escherichia coli BL21
10,5±2
тимьяна ползучего ЦЯ
Staphylococcus aureus ATCC 25923
14,02±1
тимьяна ползучего СВЯ
Staphylococcus aureus ATCC 25923
12,6±1
тимьяна ползучего ЮЯ
Staphylococcus aureus ATCC 25923
13,09±2
тимьяна ползучего ЦЯ
Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853
14,98±1
тимьяна ползучего ЮЯ
Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853
12,45±1
тимьяна ползучего СВЯ
Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853
12,56±1
тимьяна ползучего ЦЯ
Bacillus cereus
13,02±2
тимьяна ползучего ЮЯ
Bacillus cereus
14,33±1
тимьяна ползучего СВЯ
Bacillus cereus
12,98±1
Контроль
ДМСО
7,1±2
Примечание.
ЦЯ - Центральная Якутия;
ЮЯ - Южная Якутия.
Таблица 2
Экспериментальный состав антибактериального мыла с содержанием водного экстракта тимьяна ползучего
Материал
Расход
пальмовое масло
20-39%
кокосовое масло
15-28%
оливковое масло
15-30%
щелочь NaOH
10-13%
вода
10-13%
водный экстракт тимьяна ползучего
5-8%
страховой пережир
1-2%
кокосовое масло (пережир)
5-8%
жожоба масло (пережир)
1-5%
лимонная кислота
0,70%
бергамот
0,99%