ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО
DISINFECTANT

Изобретение относится к области медицинской микробиологии, инфектологии и дезинфектологии и может быть использовано для получения экологически безопасного дезинфицирующего средства, обладающего высокой бактерицидной и спороцидной активностью, предназначенного для эффективной деконтаминации поверхностей медицинского, микробиологического, электронного и оптико-волоконного оборудования. На сегодняшний день стала очевидной необходимость применения в практическом здравоохранении новых дезинфектологических технологий, в том числе с учетом достижений современных нанотехнологий, использующих наночастицы (нанопорошки) низкомолекулярных неорганических (оксиды металлов) соединений, наноструктурированных высокомолекулярных соединений органических веществ (клатраты четвертичных аммониевых соединений), полимерные трековые наномембраны с напылением наночастиц [Шандала М.Г. Место и роль неиммунологических методов в профилактике инфекционных заболеваний // Дезинфекционное дело. - 2012. - №4. - С. 23-28; Иванов А.А., Мусаев А.А., Комиссаров Н.В., Селезнев А.Б., Лошаков О.В. Современные проблемы и основные направления совершенствования дезинфекционного дела в Вооруженных Силах // Военно-медицинский журнал. - 2016. - №2. - С. 13-20]. В этой связи указывается, что проблемой системного характера является важность и необходимость замещения дефектуры высокоэффективных и высококонцентрированных химических дезинфицирующих средств, образовавшейся в результате утраты или прекращения по разным причинам их отечественного производства.
На протяжении 90-х и начала 2000-х годов считалось, что нет необходимости в целевой разработке химических дезинфицирующих средств специально для медицины вообще и военной медицины, в частности [Фисун А.Я. Медицинское обеспечение Вооруженных Сил Российской Федерации: итоги деятельности и основные задачи на 2015 год // Военно-медицинский журнал. - 2014. - №1. - С. 4-21], поскольку представленные на коммерческом рынке дезинфицирующие средства и разрешенные к применению на территории Российской Федерации можно с успехом использовать по назначению. Однако анализ ситуации на рынке дезинфицирующих средств дал основание полагать, что подавляющее число дезинфицирующих средств по ряду основных показателей не соответствует требованиям нормативно-технической документации. В погоне за прибылью и в условиях жесткой конкуренции производители выпускают товарные формы дезинфицирующих средств в виде слабо концентрированных водных и водно-спиртовых растворов, что создает множество проблем, главная из которых состоит в необходимости увеличения нормы расхода дезинфицирующего средства на единицу площади, экспозиции (иногда до 8-10 часов), кратности обработки, предварительного нагрева рабочих растворов и др.
Особо следует подчеркнуть, что эффективность дезинфекционных мероприятий во многом зависит от чувствительности микроорганизмов к дезинфицирующим средствам и от корректного проведения дезинфекции. По своей природе дезинфицирующие средства не являются «облигатно избирательными» для патогенных микроорганизмов. В определенных концентрациях дезинфицирующие средства представляют опасность для организма людей и компонентов экосистемы [Соколова Н.Ф. Современные проблемы организации и проведения дезинфекционных мероприятий в ЛПУ в целях профилактики внутрилабораторных инфекций // Дезинфекционное дело. - 2005. - №4. - С. 31-39]. Кроме того, экспериментально установлено, что уже через 3 цикла неэффективных дезобработок формируется микрофлора, полностью устойчивая к применяемым дезинфицирующим средствам, т.е. происходит формирование полирезистентных к дезинфектантам штаммов микроорганизмов. Такие микроорганизмы отличаются от родительских по морфологическим, биологическим и другим признакам. В результате активность дезинфекции становится трудноразрешаемой проблемой. Можно констатировать, что перспективные для использования в дезинфектологических технологиях химические средства должны обладать стабильно высокой биоцидной активностью в отношении широкого спектра микроорганизмов, низкой токсичностью, отсутствием аллергенности, экологической безопасностью [Соколова Н.Ф. Методическое обеспечение оценки эффективности и безопасности дезинфицирующих средств // Дезинфекционное дело. - 2011. - №3. - С. 56-58].
Ввиду того, что в ряде случаев качество и эффективность представленных на рынке дезинфицирующих средств не соответствуют заявленным в сопроводительных документах, а иногда дезсредства являются просто фальсифицированной продукцией, разработчики ведут интенсивный поиск новых дезинфицирующих соединений и материалов для создания эффективных рецептур. В настоящее время такие рецептуры создаются на основе хлора, перекиси водорода, альдегидов, четвертичных и третичных аммониевых соединений, которые обладают высокой биоцидной активностью в отношении многих видов микроорганизмов, а также другими высокими эксплуатационными характеристиками [Пантелеева Л.Г. Современные антимикробные дезинфектанты. Основные итоги и перспективы разработки новых средств // Дезинфекционное дело. - 2005. - №2. - С. 49-56].
Известно дезинфицирующее средство, которое предназначено для дезинфекции питьевой воды, труб питьевого водоснабжения, водопроводных сетей и сооружений, воды плавательных бассейнов [Патент РФ №2187460. Концентрат дезинфицирующего средства]. Концентрат дезинфицирующего средства создан на основе перекиси водорода, растворимой соли серебра, алифатических спиртов. Заявленный объект изобретения не предлагался для использования в медицинской и инфектологической практике.
Представленные на рынке дезинфицирующие средства «Деконекс 50 ФФ», Катамин АБ, Аламинал, Стеррилиум, Лизафин [Патент РФ №2145238. Средство дезинфицирующее] проявили недостаточную эффективность даже при высоких концентрациях рабочих растворов и длительной экспозиции.
Запатентованы дезинфицирующие средства на основе алкилдиметилбензиламмонийхлорида, глутарового альдегида, бензотриазола, перекиси водорода и одноатомного спирта [Патент РФ №2395962. Дезинфицирующее средство], дезинфицирующие средства на основе алкилдиметилбензиламмонийхлорида перекиси водорода, этилового спирта, глутарового альдегида, сульфанола, перфтордекалина [Патент РФ №2395962. Дезинфицирующее средство]. Использование указанных запатентованных дезинфицирующих средств небезопасно для работающего персонала, поскольку бактерицидное действие достигается при высоких концентрациях рабочих растворов (перекиси водорода 5%, этилового спирта 5% и др.). Включение в состав второго из анализируемого дезинфицирующего средства перфтордекалина, обеспечивающего газотранспортную функцию, не оправдано при столь высоких концентрациях алкилдиметилбензиламмонийхлорида (10%), перекиси водорода и этилового спирта.
По совокупности существенных признаков наиболее близким к предполагаемому изобретению является концентрат дезинфицирующего средства на основе перекиси водорода, растворимой соли серебра, комплексообразователя, регулятора кислотности, диметилсульфоксида [Патент РФ №2361619. Концентрат дезинфицирующего средства]. Концентрат приведенного состава предназначен для дезинфекции поверхностей, питьевой воды, систем питьевого и технического водоснабжения, воды плавательных бассейнов, а также сточных вод. Перед использованием концентрат разбавляют водой до требуемой рабочей концентрации. Авторы изобретения отмечают, что перекись водорода в присутствии катионов тяжелых металлов становится нестабильной и может активно разлагаться. Добавление диметилсульфоксида приводит к повышению стабильности серебросодержащих концентратов. Кроме того, для получения стабильных концентратов на основе серебросодержащего пероксида водорода в их состав включают комплексообразователи (лимонная или винная кислота, тиосульфаты, тиомочевину и др.), которые переводят катионы серебра его азотнокислой соли в прочные комплексные соединения. Сложность процесса приготовления концентрата дезинфицирующего средства ограничивает его применение в медицинских организациях. Кроме того, эффективность концентрата дезинфицирующего средства испытана лишь на кишечной палочке как тест-штамме, который обладает высокой чувствительностью к любому из ингредиентов прописи дезинфицирующего средства. О возможном использовании других тест-штаммов микроорганизмов, а также споровых форм бактерий в описании изобретения ничего не сказано.
Задачей изобретения является разработка экологически безопасного дезинфицирующего средства, обладающего биоцидной активностью в отношении вегетативных и спорообразующих микроорганизмов, контаминирующих поверхности медицинского, микробиологического, электронного и оптиковолоконного оборудования, сохраняющего антибактериальную и спороцидную активность при малых концентрациях действующих веществ.
Технический результат, который может быть получен при использовании предполагаемого дезинфицирующего средства, заключается в том, что высокая бактерицидная активность в отношении вегетативных и спорообразующих микроорганизмов достигается вследствие потенцирования наночастицами серебра антимикробной направленности перекиси водорода и бензалкония хлорида при их низких концентрациях, непродолжительной экспозиции при обработке и сохранении экологической безопасности.
Поставленная задача достигается тем, что заявляемое дезинфицирующее средство содержит перекись водорода, бензалкония хлорид, наночастицы серебра, натрия гидроокись при следующем соотношении компонентов, мас. %:
перекись водорода
1,5
бензалкония хлорид
0,1
наночастицы серебра
0,004
натрия гидроокись
0,1
вода
остальное
21
38
Заявляемый состав дезинфицирующего средства содержит перекись водорода по ГОСТ 177-88, бензалкония хлорид (формула CHNCl, смесь различных хлористых соединений бензалкония, образующих бензольное кольцо с боковой цепью от 8 до 18 атомов углерода), лекарственное средство, код ATX: G01AX20, G02BB03; код CAS: 8001-54-5 [Бензалкония хлорид. Инструкция по медицинскому применению. Производитель АПТЕКИ 36,6 ЗАО (Россия)], наночастицы серебра (размер частиц 10-30 нм), натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77 как регулятор кислотности. Высокая бактерицидная и спороцидная активность заявляемого средства связана с включением в его состав перекиси водорода, традиционно используемой в качестве дезинфектанта, бензалкония хлорида, обладающего антисептическим и противогрибковым действием и способностью нарушать проницаемость клеточных мембран, а также стабильных наночастиц серебра (q-потенциал 28 мВ), полученных с использованием конденсационно-диспергационных электроимпульсной установки, обеспечивающей создание зоны низкотемпературной плазмы. Определение содержания наночастиц серебра проводили с использованием спектрометра iCAP6300 Radial View (Thermo Ficher Scientific Inc.). Измерение распределения наночастиц по величине ς-потенциала проводили на анализаторе Malvern Zetasizer Nano (Spectric). Высокоэнергетическая поверхность наночастиц серебра и, как результат, избыточный поверхностный заряд наночастиц усиливают поляризацию химических связей бензалкония хлорида, обеспечивающих высокий дипольный момент, что приводит к еще большей поляризации диполей воды, входящих в гидратную оболочку вокруг наночастиц дисперсной фазы. Посредством водородной связи между диполями воды возникшая поляризация передается в зону активных центров литических ферментов бактериальных клеток, в результате чего повышается активность этих ферментов, в которых молекула воды является одним из участников химической реакции. В итоге в создавшихся условиях наблюдается активный гидролиз биополимеров, в том числе с разрушением пептидных и гликозидных связей, что приводит к химической деструкции клеточных стенок и мембран. Проявляющийся синергизм между катионами бензалкония хлорида и наночастицами дисперсной фазы вызывает усиление антибактериальных свойств смешанных растворов.
Для подтверждения возможности осуществления изобретения и достижения указанного технического результата готовят дезинфицирующее средство и проводят испытание его бактерицидной активности в отношении бацилл Bacillus cereus АТСС 10702 (вегетативная форма) и бацилл Bacillus anthracis штамм СТИ-1. Бациллы Bacillus cereus АТСС 10702 и Bacillus anthracis штамм СТИ-1 берут в качестве тест-объектов как наиболее устойчивых к дезинфицирующим агентам [Методы изучения и оценки спороцидной активности дезинфицирующих и стерилизующих средств // МУ 3.5.2435-09. Роспотребнадзор России. - Утв. 20.01.2009].
8
-1
Оценку бактерицидного и спороцидного действия заявляемого дезинфицирующего средства проводят суспензионным методом [Методы лабораторных исследований и испытаний дезинфекционных средств для оценки их эффективности и безопасности: Руководство Р 4.2.2643-10: Утв. Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителя и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 01.06.2010]. Конечная концентрация бактерий тест-штаммов и спор в растворе дезинфицирующего средства составляет 1⋅10 КОЕ (спор)⋅мл. По окончании экспозиции осуществляют высев методом последовательных десятикратных разведений исследуемых суспензий на плотную питательную среду для подсчета выросших колоний и определения количества жизнеспособных микроорганизмов.
Изучение структуры бацилл Bacillus cereus АТСС 10702 и спор Bacillus anthracis штамм СТИ-1 проводят с помощью просвечивающего электронного микроскопа JEOL JEM (Япония) при ускоряющем напряжении 200 кВ.
Возможность осуществления заявляемого изобретения показана на следующих примерах.
Пример 1.
Готовят дезинфицирующее средство при следующем количественном соотношении компонентов, мас. %:
перекись водорода
1,5
бензалкония хлорид
0,1
наночастицы серебра
0,004
натрия гидроокись
0,1
вода
остальное.
9
8
-1
Выращивают культуру Bacillus cereus АТСС 10702 (вегетативная форма) в течение 48 ч при температуре 37°С, после чего готовят бактериальную суспензию на изотоническом растворе хлорида натрия в концентрации 1⋅10 бактериальных клеток в 1 мл. Вносят приготовленную суспензию во флакон с дезинфицирующим средством до конечной концентрации 1⋅10 КОЕ⋅мл. Отбор проб проводили через 10, 15 и 30 мин. Посев проб, отобранных после воздействия дезинфицирующего средства на бациллы Bacillus cereus АТСС 10702, проводят на плотные питательные среды в чашках Петри, просматривают через 24 ч инкубации посевов при температуре 37°С. Результаты контроля бактерицидного действия дезинфицирующего средства оценивают по наличию или отсутствию роста бацилл Bacillus cereus АТСС 10702 на плотных питательных средах, а также по данным электронно-микроскопического исследования бацилл. Изменение структуры бактериальных клеток Bacillus cereus АТСС 10702 под влиянием дезинфицирующего средства представлено на фиг. 1: А - исходная культура; Б - культура после контакта в течение 15 мин.
Изучение бактерицидного действия дезинфицирующего средства показало, что при 10-минутной экспозиции жизнеспособными остаются около 7% бацилл, а при 20-минутной экспозиции жизнеспособных бацилл бактериологическим методом обнаружить не удается. Как показано на фиг. 1, жизнеспособная клетка бацилл Bacillus cereus АТСС 10702 имеет характерную форму в виде палочки с «обрубленными» концами и четкую границу, отделяющую клетку от окружающей среды. Цитоплазма клетки имеет высокую оптическую плотность.
Под влиянием дезинфицирующего средства происходит нарушение целостности клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Фрагменты структуры микробной клетки выходят далеко за структурируемый контур клетки. Оптическая плотность остатков цитоплазмы резко снижена. Дезинтеграция бацилл Bacillus cereus АТСС 10702, выявленная с помощью электронной микроскопии, подтверждает результаты бактериологического анализа о потере жизнеспособности бацилл под влиянием дезинфицирующего средства.
Пример 2.
Готовят дезинфицирующее средство при следующем количественном соотношении компонентов, мас. %:
перекись водорода
1,5
бензалкония хлорид
0,1
наночастицы серебра
0,004
натрия гидроокись
0,1
вода
остальное.
8
-1
Суспензию спор Bacillus anthracis штамм СТИ-1 получают путем ре-гидратации лиофилизированных в ампулах спор вакцинного штамма на изотоническом растворе хлорида натрия. Вносят суспензию спор во флаконы с дезинфицирующим средством до конечной концентрации 1⋅10 спор⋅мл. Отбор проб проводили через 10 и 20 мин. Посев проб, отобранных после воздействия дезинфицирующего средства на споры Bacillus anthracis штамм СТИ-1, проводят на плотные питательные среды в чашках Петри, просматривают через 24 ч инкубации посевов при температуре 37°С. Результаты контроля спороцидного действия дезинфицирующего средства оценивают по наличию или отсутствию роста бацилл Bacillus anthracis штамм СТИ-1 на плотных питательных средах, а также по данным электронно-микроскопического исследования спор. Изменение структуры спор Bacillus anthracis штамм СТИ-1 под влиянием дезинфицирующего средства представлено на фиг. 2: А - споры до контакта с дезинфицирующим средством; Б - споры после контакта в течение 20 мин.
Изучение спороцидного действия дезинфицирующего средства показало, что при 10-минутной экспозиции ни одна из экспонированных спор не проросла, т.е. споры оказались нежизнеспособными. Как показано на фиг. 2, нативные споры Bacillus anthracis штамм СТИ-1 имеют естественную для спор структуру с хорошо выраженным кортексом, оболочкой споры и споро-плазмой. Спороплазма имеет среднюю оптическую плотность, кортекс и оболочка споры четко разделены.
После 20-минутной экспозиции наблюдается выраженная деструкция кортекса и оболочек спор с резким снижением оптической плотности споро-плазмы. Видимые повреждения спор свидетельствуют об утрате ими жизнеспособности, что было подтверждено бактериологическим методом.
Заявляемое дезинфицирующее средство обеспечивает высокий уровень бактерицидной и спороцидной активности при низкой концентрации рабочего раствора.