ВЫСОКОСТАБИЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ВОДА С УМЕНЬШЕННОЙ ШИРИНОЙ ЯМР-ПИКА НА ПОЛОВИНЕ ВЫСОТЫ
HIGH-STABLE ELECTROLYTIC WATER WITH REDUCED WIDTH OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE PEAK AT HALF HEIGHT

Настоящая заявка устанавливает приоритет предварительной заявки США № 60/926182, поданной 25 апреля 2007 года. Содержание указанной заявки включено в настоящий документ полностью в качестве ссылки.
Настоящее изобретение относится к высокостабильным щелочным и кислотным водам, получаемым при электролизе, к способам получения и применения щелочных и кислотных вод и к устройствам для получения вод согласно настоящему изобретению.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что водные растворы солей, в частности хлорида натрия, в результате электролитической обработки расщепляются на два жидких продукта, один из которых имеет оснóвные и восстановительные характеристики (в общем известный как катодная вода, или щелочная вода), и один (в общем известный как анодная вода, или кислотная вода), который имеет кислотные и окислительные характеристики.
Традиционные электролитические воды имеют общеизвестный недостаток, состоящий в очень ограниченной сохранности. Спустя несколько дней после приготовления продукт фактически склонен к разложению и утрате своих свойств. Поэтому известные электролитические воды должны быть приготовлены и употреблены по назначению незамедлительно. Соответственно этому, промышленная реализация продукта оказывается предельно невыгодной, поскольку срок годности при хранении любых готовых к употреблению упаковок чрезвычайно ограничен.
Несколько компаний производят щелочную воду питьевого назначения и рекламируют воду, акцентируя внимание на ее антиоксидантных характеристиках. Эти воды получаются многообразными способами, в промышленных масштабах и в простейших установках, в процессах, включающих электролиз и ультразвук. В общем, эти воды имеют значение рН, не далекое от нейтрального, в основном не более чем 9 или 10. Воды согласно настоящему изобретению не предназначены для потребления и в основном имеют гораздо более высокую величину рН, чем производимые питьевые воды.
17
17
Ширина пика в О-ЯМР спектре воды, измеренная на половине величины амплитуды пика воды («ширина ЯМР-пика на половине высоты») (также известная как «полная ширина на половине высоты», или «ПШПВ», "FWHH"), как сообщается, составляет 80 Гц или более для водопроводной воды, полученной из грунтовой воды, и около 120 Гц для водопроводной воды, полученной при очистке речной воды или обычных сточных вод (журнал "Shokuhin To Kaihatsu", том 24, № 7, 1991, стр. 83). Патент США № 5824353 описывает воду, имеющую ширину пика на половине высоты в О-ЯМР спектре менее 50 Гц. Вода получена ультразвуковой обработкой, и ее стабильность и малая ширина ЯМР-пика на половине высоты зависят от присутствия конкретных концентраций ионов калия, магния и кальция.
Один предмет настоящего изобретения состоит в обеспечении электролитических щелочных и кислотных вод, которые не имеют недостатков современного уровня техники. В пределах этой цели один из предметов настоящего изобретения заключается в создании электролитических щелочных и кислотных вод, которые имеют высокую стабильность с течением времени, малую стоимость производства и просты в приготовлении.
Еще один предмет настоящего изобретения заключается в представлении фармацевтических и косметических композиций, которые способны обеспечивать улучшенную гидратацию кожи, или доставку активных фармацевтических ингредиентов, предпочтительно с использованием щелочной воды согласно настоящему изобретению.
Еще один предмет изобретения состоит в представлении электролитической воды, как определенной выше, которая имеет высокую способность проникновения в ткани млекопитающих, такие как глубокие слои кожи, и которая может быть пригодна для лечения или профилактики разнообразных кожных расстройств и патологий.
Еще другие дополнительные предметы настоящего изобретения состоят в представлении способов получения электролитических щелочных и кислотных вод согласно настоящему изобретению, и устройств и установок, которые могут быть использованы для получения электролитических щелочных и кислотных вод согласно настоящему изобретению.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
17
Эти и прочие цели и предметы достигаются с использованием электролиза, в котором используют специальные электроды с нанопокрытиями в анодной и катодной камерах и специальную мембрану с нанопокрытием между анодной и катодной камерами, для получения электролитических щелочных и кислотных вод, которые по существу не содержат тяжелых металлов, и которые имеют ширину пика на половине высоты в О-ЯМР спектре, которая является гораздо меньшей, чем для электролитической воды, полученной в прототипе, на уровне порядка 45-51 Гц. Ширина ЯМР-пика на половине высоты непосредственно отражает качество и устойчивость воды, полученной способами согласно настоящему изобретению, поскольку она варьирует в зависимости от среднего размера кластеров и распределения в воде молекулярных кластеров по величине.
17
Поэтому в одном варианте осуществления изобретение представляет электролитическую кислотную или щелочную воду, имеющую ширину ЯМР-пика на половине высоты при использовании изотопа О от около 45 до менее 51 Гц и окислительно-восстановительный потенциал от -900 до +200 мВ или от +600 до +1300 мВ. В более предпочтительном варианте осуществления щелочные воды согласно настоящему изобретению характеризуются окислительно-восстановительным потенциалом от около -900 до около -200 мВ, значением рН от около 8,5 до около 13,0, и/или отсутствием любых поддающихся определению тяжелых металлов. Кислотные воды согласно настоящему изобретению предпочтительно характеризуются окислительно-восстановительным потенциалом от около +1000 до около +1300 мВ, величиной рН от около 1,0 до около 3,0 и/или отсутствием любых поддающихся определению тяжелых металлов. В особенно предпочтительном варианте осуществления вода имеет стабильность, в плане сохранения значения рН, окислительно-восстановительного потенциала (ORP) или ширины ЯМР-пика на половине высоты, которая превышает 30, 90, 180 или даже 365 дней, будучи сохраняемой при надлежащих условиях, которые предохраняют продукт от света, воздуха и теплоты.
17
В еще одном варианте осуществления изобретение обеспечивает композиции местного действия, которые включают щелочные и кислотные воды согласно настоящему изобретению. В частности, изобретение представляет композицию местного действия, включающую в качестве ингредиентов электролитическую кислотную или щелочную воду, имеющую ширину ЯМР-пика на половине высоты с использованием изотопа О от около 45 до менее 51 Гц; и один или более косметически или фармацевтически приемлемых формообразующих компонентов местного действия.
17
В еще одном варианте осуществления изобретение представляет электролизер и способ применения такого электролизера для получения электролитической кислотной или щелочной воды, имеющей ширину пика на половине высоты в ЯМР спектре с использованием изотопа О от около 45 до менее 51 Гц, включающий:
2
(а) получение электролизера, включающего: (i) катодную камеру, анодную камеру и фильтр, разделяющий указанные камеры (предпочтительно характеризуемый пористостью, которая обеспечивает возможность прохождения ионизированных нанокластерных фракций воды (НО), то есть когда пористость преимущественно характеризуется порами с диаметром от около 120 до около 180 нм (предпочтительно имеющими средний диаметр между 120 и 180 нм)); и (ii) катод, размещенный в указанной катодной камере, и анод, расположенный в указанной анодной камере, в котором по меньшей мере один из указанных анода и катода покрыт осадком из частиц, в котором более чем 70% по весу от указанных частиц имеют диаметр от 40 до 100 нм;
(b) введение раствора воды и соли щелочноземельного металла в одну или обе из указанных камер; и
17
(с) подведение электрического потенциала к указанному аноду и указанному катоду в течение времени и в степени, достаточных для получения электролизной щелочной или кислотной воды, имеющей ширину пика на половине высоты в ЯМР спектре с использованием изотопа О от около 45 до менее 51 Гц.
Другие варианты исполнения относятся к конкретным вариантам применения щелочных и кислотных водных фракций электролитической воды согласно настоящему изобретению, в частности в медицинской и косметической областях. В одном варианте осуществления воду используют в качестве средства для гидратации кожи, либо как таковую, либо как часть косметической или фармацевтической композиции местного действия, или для способствования доставке одного или более фармацевтических средств. Вода также применима для лечения или профилактики поверхностных или глубинных расстройств или поражений кожи или дермы или слизистой оболочки, в том числе ран, воспалительных процессов, инфекций, ожогов и ссадин. Было обнаружено, что кислотная вода в особенности полезна для лечения повреждений кожи и слизистой оболочки благодаря ее целебному действию на кожу и слизистые оболочки и ее способности стимулировать продукцию коллагена и другие метаболические процессы, необходимые для излечения кожи и слизистых оболочек.
Цели и предметы изобретения также достигаются с использованием композиции, которая включает кислотную или щелочную воду, как определенную выше, и один или более ингредиентов (предпочтительно средства для повышения вязкости), выбранных из группы, которая состоит из:
i) формообразующих компонентов и носителей, которые являются фармацевтически приемлемыми для приготовления фармацевтических композиций для применения людьми и животными,
ii) формообразующих компонентов и носителей, которые являются косметически приемлемыми для приготовления косметических композиций для применения людьми и животными,
iii) формообразующих компонентов и носителей, используемых в области пищевых продуктов, для приготовления дезинфицирующих композиций, и
iv) формообразующих компонентов и носителей, используемых в сельскохозяйственной области, для приготовления противопаразитарных или фунгицидных композиций.
Цели и предметы изобретения также достигаются с использованием набора, который включает электролитическую щелочную или кислотную воду, как определенную выше, и средства для нанесения ее на субстрат, такие как дозирующий контейнер, марля или перевязочный материал.
Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для получения лекарственного средства для лечения и профилактики поверхностных или глубинных расстройств или поражений кожи и слизистой оболочки на теле человека или животного.
Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для санитарной обработки субстрата.
Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для получения раствора для переокисления кожи человека или животного.
Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для косметической обработки тела человека или животного или отдельных частей тела, в особенности в качестве местного средства против старения кожи или для устранения черной пигментации на коже вследствие процессов окисления.
Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для переноса препаратов, пригодных для восстановления кости.
Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для повторной гидратации обезвоженных тканей человека или животных для реимплантации.
Дополнительные варианты осуществления и преимущества изобретения будут изложены отчасти в нижеследующем описании и отчасти будут очевидными из описания или могут быть выявлены при реализации изобретения. Варианты осуществления и преимущества изобретения будут реализованы и достигнуты с помощью элементов и комбинаций, в особенности отмеченных в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Должно быть понятно, что как вышеприведенное общее описание, так и нижеследующее подробное описание являются только примерными и пояснительными и не ограничивают изобретения в том виде, как таковое заявлено.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопроводительные чертежи, которые приведены в настоящем описании, иллюстрируют некоторые варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципов изобретения.
Фигура 1 схематически представляет вид электролитического устройства 1 согласно изобретению, которое включает электролизную камеру 2 и два электрода 3 и 4.
Фигура 2 представляет столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в физиологическом растворе, как описано в примере 7.
Фигура 3 представляет столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в растворе додецилсульфата натрия (SDS), как описано в примере 7.
Фигура 4 представляет сравнительную столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в физиологическом растворе и образца ткани в щелочной воде с уменьшенной шириной ЯМР-пика на половине высоты, как описано в примере 7.
Фигура 5 представляет сравнительную столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в плацебо-креме и образца ткани в креме, приготовленном из щелочной воды с уменьшенной шириной ЯМР-пика на половине высоты, как описано в примере 7.
Фигура 6 представляет сравнительную столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в плацебо-креме и образца ткани в креме, приготовленном из щелочной воды с уменьшенной шириной ЯМР-пика на половине высоты, как описано в примере 7.
17
Фигуры 7 и 8 изображают данные О-ЯМР спектроскопии, полученные на щелочной воде, приготовленной способами согласно настоящему изобретению, для образцов LCOIV/143 (через один месяц выдерживания при температуре 25ºС в темной воздухонепроницаемой стеклянной бутылке), и LCOIV/143 (через один месяц выдерживания при температуре 40ºС в темной воздухонепроницаемой стеклянной бутылке).
Фигуры 9 и 10 представляют сравнительные столбчатые диаграммы, изображающие результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления физиологического раствора, образца ткани в кислотной воде, соответствующей изложенным в таблице Q техническим характеристикам, в дополнение к составам, описанным в таблице S.
Настоящее изобретение может быть понято более легко с привлечением нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения и примеров, включенных в описание.
Определения и применение терминов
Термин «флюид» применяется для обозначения любой чистой текучей среды, раствора или суспензии, которые способны вступать в несамопроизвольную химическую реакцию, если подвергаются электролизу. Один весьма предпочтительный флюид представляет вода. Термин «вода» используется для обозначения любого типа воды, такого как водопроводная вода, фильтрованная вода, деминерализованная вода и дистиллированная вода. Вода, которая может быть обработана согласно изобретению, может иметь более высокое процентное содержание твердых загрязняющих примесей в растворе, чем воды, которые могут быть обработаны с использованием общеупотребительных устройств, на основании возможности обеспечить постоянное реверсирование полярности между электродами (переключение полярности, как определено ниже). Любые загрязняющие растворенные вещества, будучи электрически заряженными, фактически должны притягиваться противоположно заряженным полюсом, формируя поток, который быстро закупорил бы поры любой мембраны, размещенной в электролитическом устройстве, тем самым блокируя процесс. Напротив, непрерывное и быстрое реверсирование полярности не создает никакого потока, и поры в мембране, если таковая имеется, остаются чистыми и эффективными. Будучи подвергнутой электролизу, вода разделяется на две жидкие фракции, которые простоты ради называются здесь как кислотная вода, или анодная вода, и как катодная вода, или щелочная вода.
Электролитическая вода означает воду, образуемую процессом электролиза, и предпочтительно характеризуется окислительно-восстановительным потенциалом (ORP) и/или значением рН, которое отражает ее кислотную или щелочную природу. Окислительно-восстановительный потенциал (ORP) электролитической щелочной воды предпочтительно варьирует от -1000 до +200 или 0 мВ, от
-900 до -200 мВ, или от -900 до -600 мВ. Значение рН электролитической щелочной воды предпочтительно варьирует от 8,0 до 13,0, от 8,5 до 12,5 или от 10 до 12. Альтернативно, величина рН щелочной воды может варьировать от 11,0 до 13,0 или от 11,5 до 13,0.
Окислительно-восстановительный потенциал (ORP) электролитической кислотной воды предпочтительно варьирует от +600 до +1350 мВ, более предпочтительно от +800, +900 или +1000 мВ до +1300 мВ, наиболее предпочтительно от +1100 до +1250 мВ. Значение рН кислотной воды предпочтительно варьирует от 0,5 или 1,0 до 6,0, 5,0, 4,0 или 3,0, и наиболее предпочтительно варьирует от 1,0 до 3,0.
Применяемые в этом описании и последующих пунктах формулы изобретения формы единственного числа включают объекты во множественном числе, если в контексте четко не оговорено иное. Таким образом, например, ссылка на «ингредиент» включает смеси ингредиентов, ссылка на «активное фармацевтическое средство» включает более чем одно активное фармацевтическое средство, и т.д..
Будучи применяемым здесь, термин «кожа» используется в своем обычном смысле и включает эпидермис, или наружный слой кожи, дермис, или срединный слой кожи, и субдермис, или самый глубинный слой кожи. Когда делают ссылку на проникновение сквозь кожу, лечение кожи и заболевания или поражения кожи, следует понимать, что имеют в виду все три слоя кожи, и что каждый слой составляет отдельный вариант осуществления для целей настоящего изобретения. Далее, будет понятно, что расстройства кожи включают расстройства компонентов кожи, таких как ногти и волосы. Когда употребляется термин «кожа или дермис», это не предполагает придания различного значения для кожи; скорее, это просто означает подчеркивание способности вод согласно настоящему изобретению проникать и воздействовать на глубокие кожные патологии.
«Терапия» или «лечение» заболевания включает (1) предотвращение заболевания, могущего возникнуть у животного, которое может быть предрасположено к заболеванию, но еще не испытывает или не проявляет симптомов заболевания, (2) подавление заболевания, то есть, купирование его развития, или (3) ослабление заболевания, то есть обеспечение регрессии заболевания.
Термины «дезинфицировать», «санитарная обработка» или «обеззараживание» в изобретении обозначают создание объединенного эффекта дезинфекции, санитарной обработки и очистки. В частности, дезинфицирующее действие включает бактерицидное, фунгицидное, спороцидное и вирулицидное действие.
Термин «фармацевтически приемлемый» означает, что компонент, который применим для приготовления фармацевтической композиции, в общем является безопасным, нетоксичным и не является нежелательным ни биологически, ни иным образом, и включает компонент, который приемлем для применения в ветеринарии, а также для фармацевтического использования человеком.
Термин «косметически приемлемый» означает компонент, который применим для приготовления косметической композиции, которая в общем безопасна, нетоксична и не является нежелательной ни с биологической, ни с иной точки зрения, и включает компонент, который приемлем для косметического употребления человеком.
Термин «терапевтически эффективное количество» означает такое количество, которое, будучи введенным животному для излечения заболевания, достаточно для эффективного результата такого лечения данной болезни. Когда фармацевтически активное средство вводят в соответствии с настоящим изобретением, оно будет введено в терапевтически эффективном количестве.
Когда диапазоны приведены указанием нижнего конца диапазона отдельно от верхнего конца диапазона, будет понятно, что диапазон может быть определен избирательным комбинированием любой из переменных величин от нижнего конца с любой из переменных величин от верхнего конца, насколько это математически допустимо.
Характеристики и преимущества настоящего изобретения во всех его аспектах теперь описаны исключительно в отношении наиболее предпочтительного варианта осуществления, в котором флюид, подвергаемый электролизу, представляет собой воду. Однако на основе информации и приведенных далее подробностей специалисту, квалифицированному в этой области техники, будет сразу же очевидно, что можно достичь таких же преимущественных результатов также при электролизе флюидов, иных, нежели вода.
Конструкция электродов
С привлечением фигуры 1 можно видеть, что изобретение относится отчасти к электроду (то есть, катоду 1 или аноду 2), в частности для электролитических ячеек, отличающемуся тем, что он включает поверхностное покрытие, которое включает наночастицы из одного или более металлов. В предпочтительном варианте осуществления электрод включает сердцевину, которая изготовлена из металлического материала, неметаллического материала или их комбинации.
2
Если сердцевина изготовлена из металлического материала, она может быть сделана, например, из сплава титана и платины или сплава стали и графита. Если сердцевина изготовлена из неметаллического материала, она может быть сделана, например, из графита. Сердцевина может также включать разнообразные слои, например, такие как сердцевина, изготовленная из графита, которая покрыта наружным слоем из металла, например, титана. Термин «металл» обозначает как металл, так и химические соединения, которые включают указанный металл, такие как его оксиды. Предпочтительная сердцевина изготовлена из диоксида титана (TiO).
Электрод согласно изобретению по сравнению с известными электродами характеризуется в основном присутствием оболочки из частиц нанометрового масштаба (далее также называемой как покрытие), которая является предельно гладкой, то есть, слой оболочки сердцевины, который включает металлические наночастицы.
2
2
3
2
2
3
2
2
2
2
5
2
Металлы, из которых сделаны наночастицы покрытия, предпочтительно выбирают среди одного или более из титана, иридия, иттрия, рутения, цинка, циркония, платины, селена, тантала и их соединений. Предпочтительное покрытие включает оксиды ZrO, ZnO, RuO, IrOи YO, или TiO, Pt/ZrO, SnO, TaO и IrO. Предпочтительно разнообразные металлы употребляются в порошковой форме.
В одном варианте осуществления покрытие может также включать неметаллический материал носителя, например, частицы из одного или более полимеров. Полимер может быть синтетическим (например, таким как пластмассы, акриловые полимеры и т.д.) или частично синтетическим (например, таким как модифицированные целлюлозы, модифицированные крахмалы и т.д.). Металлические наночастицы, содержащиеся внутри покрытия, предпочтительно используются в форме порошков. Что касается гранулометрического состава порошка, то предпочтительно количество, по меньшей мере равное 70%, 75% или 80% по весу частиц, которые присутствуют в порошке, более предпочтительно, по меньшей мере равное 85%, имеет диаметр частиц, варьирующий от 40 до 100 нм, от 50 до 90 нм или от 60 до 80 нм.
В еще одном аспекте изобретение относится к способу получения электрода. Покрытие может быть создано с помощью методов нанотехнологии, которые известны специалисту в данной области техники, и приспособлены для формирования гладкой поверхности, например, спеканием порошка или смесей порошков из металлических наночастиц.
Отдельные металлы в порошковой форме могут быть нанесены на электрод, чтобы образовать покрытие: 1) в виде предварительно сформированной смеси и/или 2) в форме дискретных слоев, которые наносятся последовательно и накладываются один на другой, и в которых каждый слой состоит из одиночного металла, и/или 3) в форме дискретных слоев, которые наносятся последовательно и накладываются один на другой, и в которых каждый слой состоит из двух или более металлов, но не одновременно из всех металлов, которые присутствуют в покрытии.
В предпочтительном варианте осуществления способ включает стадию (А) получения покрытия электрода путем спекания порошков из наночастиц одного или более металлов, как определенных выше, непосредственно на сердцевине электрода. Предпочтительно стадия (А) включает следующие стадии, которые выполняются в порядке, в котором они здесь перечислены:
(А1) приготовление одного или более порошков из металлических наночастиц, как определено выше,
(А2) растворение одного или более порошков из наночастиц в подходящем растворителе и по меньшей мере в таком количестве, которое способно растворить весь наносимый порошок с получением одного или более растворов, и
(А3) спекание одного или более растворов, полученных в предшествующей стадии, на металлической пластине, предпочтительно с пассивированной поверхностью, из которой затем будет сформирована сердцевина электрода.
Предпочтительно:
2
2
3
2
2
3
2
2
2
2
5
2
один или более порошков металлических наночастиц стадии (А1) представляют собой комбинацию порошков из оксидов ZrO, ZnO, RuO, IrOи YO, или TiO, Pt/ZrO, SnO, TaO и IrO, преимущественно полученных гидротермической химической обработкой, причем по меньшей мере 70%, 75% или 80% или более, предпочтительно по меньшей мере 85% по весу частиц в порошке имеют диаметр, варьирующий от 60 до 80 нм;
растворитель стадии (А2), в котором растворяется каждый порошок, предпочтительно представляет собой 30%-ный по весу раствор соляной кислоты в воде, по меньшей мере в таком его количестве, которое способно растворить весь наносимый порошок,
2
стадия (А3) состоит в спекании водных растворов соляной кислоты, полученных на стадии (А2), на обеих сторонах пластины из диоксида титана (TiO), которая пассивирована на своей поверхности и имеет толщину, варьирующую от 0,15 до 0,35 мм, в которой спекание может происходить согласно следующим стадиям:
Стадия
Раствор
Дозирование на единицу поверхности
Время спекания (мин)
Температура спекания (°C)
1
IrO<sub>2</sub>
0,2 г/м<sup>2</sup>
45
450
2
RU<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,2 г/м<sup>2</sup>
45
450
3
ZnO+Y<sub>2</sub>O<sub>3 </sub>(иттрий на 2 моля)
0,15 г/м
60
550
4
IrO<sub>2</sub>
0,25 г/м<sup>2</sup>
45
450
5
Ru<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,25 г/м<sup>2</sup>
60
550
6
ZrO<sub>2</sub>+Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(иттрий на 3 моля)
0,1 г/м<sup>2</sup>
60
550
7
Ru<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,15 г/м<sup>2</sup>
60
550
8
IrO<sub>2</sub>
0,15 г/м<sup>2z</sup>
60
550
9
IrO<sub>2</sub>+Ru<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,15 г/м<sup>2</sup> + 0,15 г/м<sup>2</sup>
60
600
10
ZrO<sub>2</sub>+Y<sub>2</sub>O<sub>3 </sub>(иттрий на 3 моля)
0,1 г/м
60
600
11
IrO<sub>2</sub>+Ru<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,15 г/м<sup>z</sup> + 0,15 г/м<sup>2</sup>
60
600
Было установлено, что употребление многочисленных стадий спекания в особенности полезно, чтобы устранить любую шероховатость поверхности электрода и получить предельно твердую и гладкую поверхность. Электрод, как определенный выше, используемый в качестве части устройства для проведения электролиза воды, предоставляет следующие преимущества:
более эффективный электролиз, в котором имеет место меньший расход солей, таких как хлорид натрия (NaCl), обычно употребляемый для ускорения электролиза текучих сред с низкой электропроводностью, таких как вода; и
в весьма предпочтительном варианте осуществления, в котором оба электрода являются электродами согласно изобретению, возможность исполнения непрерывных изменений полярности электродов («переключение полярности»). Внезапное изменение полярности позволяет заряженным частицам, которые присутствуют в подвергаемой электролизу текучей среде, циркулировать в обоих направлениях вместо только одного (обусловленного зарядом частиц и неизменным знаком заряда электродов), тем самым избегая формирования масс, образующих отложения на поверхностях электродов, и благодаря этому сохраняя их поверхность чистой и удерживая их эффективность на максимальном уровне. Более того, если внутри электролитической ячейки предусмотрена полупроницаемая мембрана, которая подразделяет последнюю на две, анодную и катодную полукамеры, изменение полярности устраняет закупоривание пор в указанной мембране, увеличивая срок службы устройства;
присутствие покрытия из частиц нанометрового масштаба обусловливает накопление заряда поверхностью электрода до более чем 100% относительно традиционных электродов. Это позволяет провести качественно и количественно иной электролиз при существенно более высоких потенциалах с достижением, например, сокращения размера молекулярных кластеров;
достижение очень высокой однородности, гладкости и поверхностной плотности, факторов, которые исключают солюбилизацию самого электрода или формирование отложений на его поверхности, которые затем могли бы оказаться во фракциях кислотной и щелочной воды. Те же факторы также обусловливают по существу нулевое высвобождение тяжелых металлов и других соединений, которые образуют поверхность и сердцевину электрода, во фракции кислотной и щелочной воды. Как также будет упомянуто ниже, отсутствие тяжелых металлов в щелочной воде ведет к превосходной стабильности таковой с течением времени при сохранении таких характеристик, как окислительно-восстановительный потенциал (ORP), значение рН и размер молекулярных кластеров. Такая стабильность недостижима для известных эквивалентных продуктов. Те же факторы также обусловливают минимальное техническое обслуживание, которого требует электрод, который можно заменять с существенно меньшей частотой, чем известные электроды, тем самым сокращая расходы и повышая технологичность процесса производства;
возможность получать квантовые эффекты (известные в литературе также под указанием «наноэффекты») с помощью нанометровых размеров частиц покрытия. Короче говоря, при достижении нанометровых размеров объекта его оптические, магнитные и электрические свойства радикально изменяются. При сокращении размеров, когда достигаются типичные нанометровые масштабы так называемых кластеров, благодаря малому числу атомов, которые присутствуют в указанном кластере, и уменьшенному размеру такового, дискретизация энергетических уровней (квантование) в электронной структуре становится заметной и зависит от размера кластера, и это явление известно как «квантовый размерный эффект», и им определяются совершенно новые характеристики, которые резко отличаются от свойств, которые типичны для материала при обычных размерах. В данном случае наилучшая производительность была получена с порошками, которые имеют гранулометрический состав, сосредоточенный в интервале, который варьирует от 60 до 80 нм, как отмечено выше. В целом же вышеописанные эффекты обусловливают одновременное проявление трех факторов, которые составляют ключевой аспект изобретения: стабильность полученной щелочной воды, простоту ее получения (например, благодаря низким расходам на техническое обслуживание и увеличенной продолжительности срока службы всего устройства) и повышение ее качества (в особенности в отношении чистоты и постоянства свойств во времени). В частности, повышение качества щелочной воды можно измерить как в плане однородности размеров молекулярных кластеров (более высокое процентное содержание микромолекул относительно числа макромолекулярных кластеров), так и в плане повышенной стабильности во времени свойств, сообщенных воде самим электролизом (главным образом щелочности, окислительно-восстановительного потенциала (ORP) и размера кластеров). Повышение стабильности преимущественно достигается сохранением во времени структурных поверхностных характеристик электродов, снабженных покрытием из наночастиц, как здесь описано.
Электролизная камера и ее работа
Ниже описан вариант осуществления, в котором устройство включает одиночную электролизную камеру 3, подразделенную на две части мембраной 4, и одиночную пару электродов 1 и 2 внутри указанной камеры. Однако специалист в данной области техники будет знать, как приспособить описание к другим вариантам осуществления, которые включают более чем одну электролизную камеру и более чем одну пару электродов. Число камер может меняться, например, чтобы достичь более высоких скоростей обработки или величин расхода потока воды на выходе.
В весьма предпочтительном варианте осуществления оба электрода устройства представляют собой электроды с нанопокрытием, как определено выше. Однако преимущества в отношении низкой стоимости и эффективности процесса электролиза, а также преимущества в плане стабильности во времени щелочной воды могут быть также достигнуты, если только один из двух электродов снабжен нанопокрытием, как определено выше.
Предпочтительно устройство согласно изобретению также включает мембрану 4, приспособленную для разделения по меньшей мере одной камеры на две полукамеры, в которой полукамеру, которая содержит анод, называют анодной полукамерой, и полукамеру, которая содержит катод, называют катодной полукамерой. Мембрана преимущественно представляет собой ультрафильтрационную мембрану, которая может занимать камеру частично или полностью.
Мембрана 4 может принадлежать к типу, применяемому в традиционных электролитических ячейках, но предпочтительно основана на эксклюзионной технологии в наномасштабе. В особенно преимущественном варианте осуществления мембрану изготавливают из керамического материала с открытой пористостью, покрытого металлическими наночастицами, предпочтительно наночастицами оксидов циркония, иттрия, алюминия или их смесей. Металлические наночастицы, используемые для получения покрытия, предпочтительно находятся в порошковой форме. Что касается гранулометрического состава порошка, то предпочтительно количество, по меньшей мере равное 70%, 75% или 80% по весу частиц, которые присутствуют в порошке, более предпочтительно по меньшей мере равное 85%, имеет диаметр частиц, варьирующий от 30 до 100 нм, от 40 до 70 нм или от 50 до 60 нм.
Было найдено, что при употреблении частиц нанометрового масштаба для изготовления мембраны 4 средний размер пор в конечной мембране является предельно постоянным во времени и приспособляемым к требованиям, как надлежит обрабатывать воду. В предпочтительном варианте осуществления средний размер пор варьирует от около 120 до около 180 нм (средний, или усредненный). Постоянство размера во времени и постоянство самих размеров пор представляют собой два аспекта, которые отличают описываемую здесь мембрану от текстильных мембран, обычно применяемых в эквивалентных устройствах (которые, напротив, со временем подвержены быстрому износу). В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере 50%, 70%, 90%, 95%, 98% или 99% пор имеют диаметр между 120 и 180 нм. Эти аспекты проявили положительное влияние на стабильность щелочной воды, полученной после электролиза, где это влияние сочетается со стабилизирующим эффектом и усиливает его, что достигается применением электрода, определенного выше.
В особенно преимущественном варианте осуществления каждая полукамера соединена с внешним окружением устройства через
отверстия 7 и 8, расположенные в верхней части полукамеры, из которых вводится вода, подвергаемая электролизу, и
дополнительные отверстия 5 и 6, размещенные в нижней части полукамеры, которые могут действовать как канал вывода полученной кислотной и щелочной фракций (называемых «кислотная вода» и «слабощелочная вода» на фигуре 1). Второе отверстие в нижней части каждой полукамеры снабжено запорным приспособлением (не показано), которое предусмотрено для предотвращения утечки из полукамеры воды, которая еще не была отделена, и предполагается быть открытым в конце процесса электролиза.
С конкретным обращением к фиг. 1, исполнительный механизм вышеописанного устройства оснащен всеми существенными и необязательными элементами, которые были перечислены, поэтому предполагает введение обрабатываемой воды сверху, с использованием входных патрубков для воды, в две полукамеры основной камеры. Здесь вода под действием катода и анода, первоначально соединенных с отрицательным и положительным полюсами источника электрического тока, расщепляется на положительные и отрицательные ионы, которые, как известно, притягиваются к соответственным противоположно заряженным полюсам. На проходе из одной полукамеры в другую нанопористая мембрана действует как фильтр для указанных ионов и для любых заряженных частиц, позволяя проходить только частицам с достаточно малыми размерами.
В предпочтительном варианте осуществления подаваемая в агрегат вода характеризуется электропроводностью, предпочтительно измеряемой в микроСименсах на сантиметр (мкСм/см). Так, например, вода может быть описана постоянством электропроводности поступающей воды. Например, электропроводность должна варьировать не более чем на 50, 20, 10, 5 или даже 2 мкСм/см, или на 100, 50, 20 или 10%. Вода может быть также описана самой электропроводностью воды. Так, в разнообразных вариантах осуществления электропроводность варьирует от 0,5, 1,0 или 1,5 мкСм/см до 50, 25, 10, 5 или даже 3 мкСм/см, на основе любого выбора конечных точек. В предпочтительных вариантах осуществления электропроводность варьирует от 1 до 10 или от 1 до 3 мкСм/см, и в наиболее предпочтительном варианте осуществления электропроводность составляет около 2 мкСм/см. Было обнаружено, что контролированием постоянства электропроводности и снижением электропроводности до предпочтительных значений можно получить электролизную воду с гораздо более постоянным качеством, с последующим сокращением ширины ЯМР-пика на половине высоты. Предпочтительным типом воды благодаря ее постоянной электропроводности является осмотическая вода, полученная с использованием обратного осмоса.
Также большое значение имеет то, что фильтр предотвращает перенос тяжелых металлов из одной камеры в другую. Таким образом, при введении воды в кислотную или щелочную камеру можно получать щелочную или кислотную воду, практически не содержащую загрязнений металлических радикалов (или по меньшей мере присутствующих за пределами их обнаружения).
Охарактеризование щелочной и кислотной вод
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к электролитической щелочной или кислотной воде, которая может быть получена способом электролиза воды, как определено выше. Электролитические щелочные и кислотные воды согласно настоящему изобретению значительно отличаются от известных подобных продуктов своей стабильностью, которая обусловливается более высокой производительностью электродов с нанопокрытием и процессами электролиза. В традиционных способах, даже когда вода проходит стадию фильтрации перед электролизом, электроды проявляют тенденцию к разрушению на их поверхности во время процесса, выделяя огромные количества тяжелых металлов (в особенности металла или металлов, из которых сделаны катод и анод).
Напротив, щелочные и кислотные воды согласно изобретению не содержат тяжелых металлов, и тяжелые металлы, если присутствуют в водах, то их количество находится на уровне ниже пределов, которые могут быть обнаружены обычными аналитическими методами. Например, щелочная вода согласно изобретению имеет концентрацию кадмия менее 5 мкг/л, менее 10 мкг/л хрома, менее 5 мкг/л свинца и менее 20 мкг/л никеля. Пригодные методы испытаний для этих тяжелых металлов описаны ниже в таблице 1.
Таблица 1
Испытание
Метод испытания
Кадмий
Инструкции по охране окружающей среды и водоподготовке: APAT (Agenzia per la Protezione dell'Ambiente e per i servizi Tecnici), CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), IRSA (Istituto di Ricerca sulle Acque)
3120/2003
Общий хром
APAT CNR IRSA
3150/2003
Свинец
APAT CNR IRSA
3230/2003
Никель
APAT CNR IRSA
3220/2003
Нелетучий остаток при температуре 180ºС
APAT CNR IRSA
2090A/2003
Без намерения вдаваться в какую бы то ни было теорию, представляется, что отсутствие тяжелых металлов является одной из главных причин необычной и преимущественной стабильности во времени электролитических щелочных и кислотных вод, полученных согласно настоящему изобретению. Выражение «стабильность во времени» используется для обозначения того, что щелочная вода согласно настоящему изобретению, будучи выдерживаемой с защитой от света, воздуха и теплоты, сохраняет свои химические и физические свойства, в частности, свое значение рН, окислительно-восстановительный потенциал (ORP) и/или ширину ЯМР-пика на половине высоты, по существу неизменными в течение более 60 или 90 дней, предпочтительно более 180 дней, еще более предпочтительно свыше 365 дней. Под понятием «по существу неизменные» подразумевается, что характеристика при оценке не варьирует более чем на 50, 30, 15, 10, 5 или даже 3% в течение применимого промежутка времени.
Подобным образом, композиции для местного применения, в которые может быть введена щелочная или кислотная вода, выгодно отличаются в лучшую сторону повышенной стабильностью, в особенности по измерениям значения рН и/или вязкости. Эти физические свойства предпочтительно остаются по существу неизменными в этих составах в течение более 60 или 90 дней, предпочтительно более 180 дней, еще более предпочтительно свыше 365 дней. Под понятием «по существу неизменные» подразумевается, что вязкость или величина рН не варьирует более чем на 50, 30, 15, 10, 5 или даже 3% в течение применимого промежутка времени.
Хотя продолжительность сохранения стабильности зависит от мер, предпринятых для предохранения раствора, следует отметить, что при равнозначных условиях хранения кислотная вода, полученная с использованием электролитического устройства, как определенного выше, проявила отчетливо более высокую стабильность, чем известные подобные продукты, которые в лучших случаях обнаружили срок хранения всего 60-90 дней. Поэтому эти продукты должны быть получены и использованы в течение короткого периода времени или даже одновременно с их приготовлением. Поэтому электролитическая кислотная вода согласно изобретению может быть полезна также для вариантов применения в местах (страны третьего мира) и ситуациях (дефицит воды для проведения электролиза), в которых, несмотря на необходимость иметь, например, действующее дезинфицирующее средство, благоприятные условия для получения такового недоступны.
В предпочтительном варианте осуществления электролитическая щелочная вода согласно изобретению имеет значение рН, которое преимущественно является равным или превышающим 8,5, 9,0, 10,0, 10,5, 11,0 или 11,5, и равным или меньшим, чем 13,5, 13,0 или 12,5, наиболее предпочтительно варьирующим от 8,5 до 13,0 или от 10,0 до 12,5. Альтернативные диапазоны значения рН щелочной воды составляют от 11,0 до 13,0 или от 11,5 до 13,0. Вода предпочтительно имеет ОВП (окислительно-восстановительный потенциал, ORP) в момент образования от -200 мВ до -900 или
-1000 мВ, и предпочтительно от -600 мВ до -900 мВ. Когда воду обрабатывают, прежде чем ввести ее в состав, она обычно подвергается воздействию воздуха, которое обычно повышает окислительно-восстановительный потенциал (ORP) до диапазона, варьирующего от 0, +100 или +200 мВ до +500, +400 или +350 мВ. Значение рН обычно не изменяется до момента примешивания воды в состав.
Окислительно-восстановительный потенциал (ORP) электролитической кислотной воды предпочтительно варьирует от +600 до +1350 мВ, более предпочтительно от +800, +900, 1000 или +1100 мВ до +1300, 1250 или +1200 мВ, наиболее предпочтительно от +1100 до +1250 мВ. Значение рН кислотной воды предпочтительно варьирует от 0,5 или 1,0 до 6,0, 5,0, 4,0 или 3,0, и наиболее предпочтительно варьирует от 1,0 до 3,0.
17
17
17
17
17
2
Оценка с использованием ядерного магнитного резонанса на изотопе кислорода О (О-ЯМР), в частности, для оценки ширины пика воды на половине его высоты, полезна для измерения качества кислотных и щелочных вод согласно настоящему изобретению, поскольку она отражает внутренне присущие свойства структуры воды, такие как средний размер молекулярных кластеров молекул воды (НО), и распределение размеров молекулярных кластеров, в дополнение к загрязнениям, таким как ионные частицы, внутри воды. Выражение «молекулярный кластер» означает число молекул воды, которые координированы с образованием упорядоченной структуры. Исследование щелочной воды согласно настоящему изобретению с помощью О-ядерного магнитного резонанса (О-ЯМР) показывает, что ширина полосы частот на половине высоты пика (то есть, «ширина пика на половине высоты в О-ЯМР спектре») щелочной воды согласно изобретению составляет 45-55 Гц, тогда как для известных продуктов она составляет 110-130 Гц.
17
В большинстве предпочтительных вариантов осуществления ширина пика на половине высоты в О-ЯМР спектре для щелочной и кислотной воды является равной или превышающей 45, 46 или 47, и меньшей чем 51, 50 или 49 Гц, в которой диапазон может быть выбран от любой из вышеуказанных конечных точек. Так, например, в предпочтительном варианте осуществления щелочная или кислотная вода согласно настоящему изобретению имеет ширину ЯМР-пика на половине высоты, варьирующую от 45 до менее 51 Гц, или от 45 до менее 50 Гц, или от 46 до менее 50 Гц.
2
3
-
-
Кислотная вода может быть также охарактеризована наличием и количеством частиц хлора в воде. Для охарактеризования воды может быть использован один из следующих способов анализа или любая комбинация следующих способов анализа. Согласно анализу свободного хлора (спектрофотометрическим методом) или анализу общего хлора (спектрофотометрическим методом), вода может быть определена как содержащая менее 70, 60, 55, 52 или даже 50 мг/л частиц хлора. Согласно анализу общего хлора (иодометрическим методом), вода может быть определена как содержащая менее 80, 70, 65 или даже 62 мг/л частиц хлора. Согласно методу UNI 24012 (меркурометрический метод) анализа хлора, вода может содержать более 130, 150 или даже 170 мг/л хлоридов. Хлориты (в виде ионов ClO ) при измерении методом EPA 300.1 (1997) (предел обнаружения 100 мкг/л) предпочтительно не определяются. Хлораты (ионы ClO ), будучи измеренными методом EPA 300.1 (1997) (предел обнаружения 0,1 мг/л) предпочтительно присутствуют в количестве, меньшем чем 10, 5, 2 или даже 1 мг/л.
В еще одном дополнительном варианте осуществления кислотная вода может быть охарактеризована комбинацией аналитических методов, в которой свободный хлор, измеренный спектрофотометрическим методом, присутствует в количестве, меньшем 10 или 5 или 2 мг/л, общий хлор, измеренный спектрофотометрическим методом, присутствует в количестве, меньшем 10 или 5 или 3 мг/л, и общий хлор, измеренный иодометрическим методом, варьирует от 100, 200 или 250 мг/л до 500, 400 или 350 мг/л.
Хотя в некоторых вариантах осуществления щелочная вода может содержать частицы хлора, обладающие окислительным действием, в количествах вплоть до 60 или даже 100 мг/л, в предпочтительном варианте осуществления щелочная вода согласно изобретению по существу не содержит окислительных частиц хлора или других анионных остатков солей, которые образуются во время процесса электролиза, то есть, менее 10 или даже 5 мг/л, и предпочтительно на недетектируемом уровне.
Варианты применения кислотных и щелочных вод
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к композиции, в частности, для санитарной обработки субстрата, которая включает щелочную или кислотную воду, как определенную выше, и один или более ингредиентов, выбранных из группы, которая включает (предпочтительно ингредиенты для повышения вязкости):
i) формообразующие компоненты и носители, которые являются фармацевтически приемлемыми для приготовления фармацевтических композиций для применения людьми и животными,
ii) формообразующие компоненты и носители, которые являются косметически приемлемыми для приготовления косметических композиций для применения людьми и животными,
iii) формообразующие компоненты и носители, используемые в области пищевых продуктов, для приготовления дезинфицирующих композиций, и
iv) формообразующие компоненты и носители, используемые в сельскохозяйственной области, для приготовления противопаразитарных или фунгицидных композиций.
Следует отметить, что нелетучий остаток электролитической щелочной или кислотной воды является заметно меньшим, чем нелетучий остаток любой другой дезинфицирующей композиции, полученной иным путем. Поэтому, благодаря своей стабильности, кислотная вода согласно изобретению может быть использована, например, во всех областях дезинфекции, таких как очистка и поддержание гигиенического состояния контактных линз, в которых хотелось бы сочетать сильное, но продолжительное дезинфицирующее действие с необходимостью отсутствия отложений или остатков на обработанной поверхности. В настоящее время применению электролитических кислотных вод для этой цели препятствует ограниченная стабильность во времени дезинфицирующего действия.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к набору, который включает электролитическую щелочную или кислотную воду, как определенную выше, или композицию, которая содержит указанную воду, и средство нанесения ее на субстрат, такое как система дозирующего контейнера, марля или перевязочный материал. Субстрат преимущественно выбирают из 1) неживых объектов и поверхностей, 2) тела человека или животного, и 3) отдельных частей тела человека или животного. Примеры вышеупомянутых трех классов приведены ниже со ссылкой на аспект применения щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для санитарной обработки.
Некоторые дополнительные варианты применения щелочной или кислотной воды согласно изобретению описаны ниже и обусловлены их конкретными свойствами, и в особенности сочетанием достижимого теперь простого получения при очень низких затратах, стабильности полученной воды и ее чистоты. Например, настоящее изобретение также представляет применение электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, в композиции для гидратации кожи, или для доставки активного фармацевтического ингредиента на кожу или слизистую оболочку или через них. Лекарственные формы, в которые может быть введена вода, включают чрескожные повязки, гели, кремы, мази, примочки для местного применения и тому подобное. При использовании для доставки фармацевтических препаратов доставляемое фармацевтическое средство может представлять собой средство местного действия, такое как местный анестетик или антимикробное средство местного применения, или фармацевтический препарат может быть средством системного действия, которое должно проникать сквозь кожу и поступать в кровоток для проявления терапевтического эффекта. Когда воду используют в качестве гидратирующего средства, гидратирующая композиция предпочтительно не содержит усилителей пенетрации, которые разрушают барьерные механизмы кожи.
Альтернативно, композиция может быть разработана как лекарственное средство для лечения и профилактики поверхностных или глубинных расстройств или поражений кожи или слизистой оболочки на теле человека или животного. Применение для приготовления лекарственных средств, в точности подобного всем аспектам обсуждаемого ниже употребления, описано со ссылкой на применение щелочной или кислотной воды согласно изобретению. Однако специалисту в данной области техники будет очевидно, что такие же преимущества в плане использования могут быть достигнуты при применении не самой по себе щелочной или кислотной воды, но композиции, определенной выше, которая ее содержит.
Выражение «лечение или профилактика» означает, что благодаря своим свойствам электролитическая щелочная или кислотная вода согласно изобретению или композиция, которая ее содержит, найдена эффективной для лечения и ремиссии поверхностных или глубинных патологий или поражений кожи или слизистой оболочки, которые уже имеют место (например, излечение повреждений или поражений кожи или дермиса, контроль и ремиссия бактериальных, микотических или вирусных инфекций, воздействующих на кожу или дермис или слизистую оболочку), или для сокращения риска развития глубинных или поверхностных патологий или поражений кожи или слизистых оболочек.
Также понятно, что терапевтическое действие и профилактика также применимы к расстройствам, которые являются системными, но этиогенез которых может быть отнесен на счет проникновения возбудителей инфекции через кожу. Раннее лечение кожной инфекции фактически позволяет устранить возбудителей инфекции, прежде чем они распространятся в организме.
В предпочтительном варианте осуществления изобретение представляет применение вод согласно настоящему изобретению в лечении или профилактике расстройств или поражений кожи или дермиса или слизистых оболочек, предпочтительно выбранных из: (i) физических повреждений и поражений кожи или слизистых оболочек, включающих ссадины, язвы, ожоги, солнечные ожоги и пролежни, (ii) бактериальных инфекций, воздействующих на кожу или дермис или слизистые оболочки, включающих целлюлиты, фолликулит, фурункулы, карбункулы, рожистое воспаление, эритразму, импетиго, паронихию и стафилококковые инфекции, (iii) паразитарных инфекций, включающих педикулез, гельминтозный дерматит и чесотку, (iv) вирусных инфекций, отражающихся на коже или дермисе или слизистых оболочках, включающих герпес (в том числе вирус простого герпеса 1 типа и 2 типа), вирус иммунодефицита человека (ВИЧ, HIV), контагиозный моллюск, ветрянку, корь, опоясывающий лишай и бородавки, (v) грибковых инфекций, воздействующих на кожу или дермис, включающих кандидамикоз, эпидермофитию стопы (стопу атлета), паховую эпидермофитию (зуд жокея), стригущий лишай (микоз гладкой кожи), дерматофитию лица (микоз кожи лица), отрубевидный лишай, грибковые поражения ногтей и грибковые инфекции волос, (vi) аллергических, воспалительных и иммунологических реакций, таких как раздражения и эритемы, воздействующие на эпидермис и/или дермис или слизистые оболочки, включающие крапивницы, дерматиты, экземы, псориазы и перхоть, и (vii) прочих расстройств, таких как себорея, милиум, черные угри и угревая сыпь.
Выражение «поверхностные или глубинные поражения или патологии кожи» предпочтительно означает:
кожные явления, связанные с аллергическими, воспалительными и иммунологическими реакциями, такими как раздражения и эритемы, воздействующие на эпидермис и/или дермис. Примерами раздражений являются крапивницы, дерматиты (аллергические или контактные), экземы, псориазы и перхоть. Для лечения псориаза эффективность воды согласно изобретению, вероятно, обязана эффекту шелушения, оказываемому содержащимся в ней активным хлором;
поверхностные или глубинные кожные явления, вызванные бактериальными и/или микотическими и/или вирусными инфекциями, и/или грибковыми инфекциями, включающими эпидермофитию стопы, или стопу атлета, и
поражения или ссадины на коже и/или дермисе, такие как язвы (в том числе диабетические язвы), ожоги, солнечные ожоги и пролежни.
Широкий спектр биоцидного действия, который проявляют электролитические кислотные воды согласно изобретению и композиции, которые их содержат, подтверждается не только результатами испытаний на конкретных патогенах, но также тем фактом, что продукт согласно настоящему изобретению способен полностью разлагать нуклеиновые кислоты патогенов.
Как упомянуто, кислотная вода согласно изобретению может быть использована для лечения и ремиссии ожогов или солнечных ожогов кожи, или для заживления ран, благодаря ее низкой токсичности и высокой проникающей способности. Один аспект, который демонстрирует высокую проникающую способность описываемых здесь щелочных и кислотных вод, состоит в их высокой эффективности в набухании, наблюдаемой на тканях, которые обезвожены и законсервированы в надлежащих банках в ожидании трансплантаций человеку или животным (ткани для реимплантации).
Более того, водные растворы согласно изобретению, ввиду широкого диапазона их действия на микроорганизмы или вирусы, могут быть использованы, например, для устранения паразитозов вирусного и/или бактериального происхождения с растений, предназначенных для употребления в пищу (например, фруктов, листовых овощей и т.д.), или для домашнего/декоративного разведения (комнатных растений, цветов).
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к применению электролитической кислотной воды, как определенной выше, или к композиции, которая ее включает, для санитарной обработки субстрата. Преимущественно субстрат выбирают из 1) неживых объектов и поверхностей, 2) тела человека или животного, и 3) отдельных частей тела человека или животного.
Предпочтительные неживые поверхности и объекты представляют собой домашние помещения и предметы, медицинские и медико-хирургические устройства и инструменты (например, соски, эндоскопы или другие медицинские инструменты), контактные линзы и оптические инструменты в общем, поверхности съедобных продуктов, например, фруктов или овощей.
Предпочтительные поверхности тела человека или животных представляют собой части тела пациента или хирурга до или после операции, и человеческие грудные железы или вымя у животных. Предпочтительные поверхности отдельных частей тела человека или животных представляют собой человеческие или животные ткани для реимплантации, такие как сухожилия, в которых указанные ткани могут быть обезвожены или нет.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к применению электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, или композиции, которая содержит ее, для косметической обработки тела человека или животного, или отдельных частей тела.
Косметическое применение, в частности, относится к обработке кожи, более конкретно, кожи на участках человеческого тела, на которых появляются высыпания, такой как кожа на руках, ногах и лице, которая была бы благоприятной в результате воздействия кислотной или щелочной среды. В предпочтительном варианте осуществления воду используют в качестве средства доставки витамина Е, витамина В1, витамина В2, витамина В6, витамина В12, витамина С и прочих питательных веществ местного применения, для усиления их всасывания.
Более того, щелочные и кислотные воды согласно изобретению проявили неожиданную способность растворять кожную секрецию липидов, так что они могут быть использованы в косметической обработке угревой сыпи и черных угрей.
Также в области косметики большое значение придается проявляемому соответствующими изобретению щелочными и кислотными водами свойству растворять многие из химических компонентов, оставляемых на коже при нанесении косметических средств и уже частично впитавшихся в поверхностные слои этой кожи, и способности удалять из кожи тонкодисперсные порошки, которые созданы загрязнениями или адсорбированы таковой.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к применению электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, или композиции, которая содержит ее, для повторной гидратации обезвоженных человеческих или животных тканей, предназначенных для реимплантации.
Ткани для реимплантации человеку или животным консервируют после изъятия у донора на время ожидания реимплантации в организованных надлежащим образом стерильных банках, обычно после обезвоживания (например, путем лиофильной сушки вымораживанием), чтобы замедлить и предотвратить рост бактерий. Когда щелочную или кислотную воду согласно изобретению употребляли для повторной гидратации тканей перед реимплантацией, наблюдали резкое сокращение продолжительности повторной гидратации по сравнению с водными растворами, традиционно используемыми для этой цели. Вышеописанное применение было немыслимым для общеупотребительных щелочных и кислотных вод вследствие их низкой чистоты (в особенности в плане тяжелых металлов) и малой стабильности.
Когда воду используют как таковую, без введения в конкретную композицию или лекарственную форму, она может быть применена непосредственно сразу после получения или может быть изменена, например, добавлением средства для регулирования величины рН. Щелочная вода может быть также модифицирована до введения в конечный состав. Например, значение рН щелочной воды может быть снижено смешением ее с кислотой (то есть, органической кислотой), или с кислотной водой, полученной при электролизе. Предпочтительной кислотой, которой можно модифицировать щелочную воду, является молочная кислота. В примерном варианте осуществления значение рН воды корректируют так, что величина рН воды становится меньшей или равной 8, и большей или равной 3. Предпочтительные диапазоны включают от 3 до 4, от 4 до 5, от 5 до 6, от 6 до 7 и от 7 до 8.
Будучи введенным в готовый состав, конечный продукт может быть охарактеризован несколькими физическими параметрами, включающими вязкость и значение рН. Конечная величина рН композиции для местного применения может быть отрегулирована по соображениям устойчивости или физиологическим причинам, и предпочтительно варьирует от около 3,0 до около 8,0, более предпочтительно от около 3,5 до около 7,0, и наиболее предпочтительно от около 4,0 до около 5,0, или от около 5,0 до около 6,0.
При введении в состав для местного применения щелочная или кислотная вода может присутствовать с любым процентным содержанием, которое не нарушает структуру желательной композиции. Состав предпочтительно содержит от около 20 до около 95 весовых процентов щелочной воды и, более предпочтительно, включает от около 50, 70 или 80 весовых процентов до около 90 весовых процентов воды. Используемые формообразующие добавки могут представлять собой любые эксципиенты, общеупотребительные в фармацевтических и косметических составах местного назначения.
Предпочтительные фармацевтически приемлемые формообразующие компоненты и носители представляют собой эксципиенты и носители, обычно используемые для приготовления дезинфицирующих композиций местного действия или для получения композиций для обработки кожи. Примерами являются полимеры растительного происхождения (производные целлюлозы или крахмала) или синтетические (акриловые полимеры), или полимеры животного происхождения (коллаген).
Выражение «эксципиенты и носители, используемые для дезинфицирующих композиций» употребляется для обозначения ингредиентов, которые обычно применяются для приготовления
дезинфицирующих композиций для съедобных продуктов (область пищевых продуктов),
дезинфицирующих композиций для помещений, устройств и инструментария медико-хирургического назначения,
дезинфицирующих композиций для человеческих и животных тканей, предназначенных для реимплантации,
дезинфицирующих композиций для очистки и поддержания в гигиенических условиях контактных линз и оптического материала в целом,
дезинфицирующих композиций для поверхностей в помещениях и в окружающей среде.
В определенных вариантах осуществления состав местного назначения может включать по меньшей мере одну водорастворимую, фармакологически проверенную алкилцеллюлозу или гидроксиалкилцеллюлозу и тому подобные. Алкилцеллюлозные или гидроксиалкилцеллюлозные полимеры для употребления в настоящем изобретении включают этилцеллюлозу, пропилцеллюлозу, бутилцеллюлозу, ацетат целлюлозы, гидроксипропилцеллюлозу, гидроксибутилцеллюлозу и этилгидроксиэтилцеллюлозу, по отдельности или в комбинации. В дополнение, для модифицирования характеристик полимера могут быть использованы пластификатор или сшивающий реагент. Например, в комбинации с производными целлюлозы могут быть использованы сложные эфиры, такие как дибутил- или диэтилфталат, амиды, такие как диэтилдифенилмочевина, растительные масла, алифатические кислоты и спирты, такие как олеиновая кислота и миристиловый спирт. В других вариантах осуществления состав может содержать жирорастворимые ингредиенты, такие как полифенолы чая, алоэ или другие ботанические ингредиенты.

В определенных вариантах осуществления состав для местного применения может дополнительно включать углеводороды, такие как жидкий парафин, Vaseline, твердый парафин, микрокристаллический воск и так далее; высшие алифатические спирты, такие как цетиловый спирт, гексадециловый спирт, стеариловый спирт, олеиловый спирт и так далее; сложные эфиры высших алифатических кислот с высшими спиртами, такие как пчелиный воск и так далее; сложные эфиры высших алифатических кислот с низшими спиртами, такие как изопропилмиристат, изопропилпальмитат и так далее; растительные масла, модифицированные растительные масла, водный ланолин и его производные, сквален, сквалан; высшие алифатические кислоты, такие как пальмитиновая кислота, стеариновая кислота и так далее и тому подобные.
В определенных вариантах осуществления состав для местного применения может дополнительно включать эмульгаторы и диспергирующие добавки, которые включают, например, анионные, катионные и неионные поверхностно-активные вещества. Неионные поверхностно-активные вещества предпочтительны благодаря низким уровням их повреждающего воздействия на кожу. Типичными неионными поверхностно-активными веществами являются моноглицериды алифатических кислот, такие как моностеарат глицерина, и так далее; сложные эфиры сорбита и алифатических кислот, такие как монолаурат сорбита, и так далее; сложные эфиры сахарозы и алифатических кислот; полиоксиэтиленовые сложные эфиры алифатических кислот, такие как полиоксиэтиленстеарат, и так далее; и полиоксиэтиленовые простые эфиры высших спиртов, такие как полиоксиэтиленцетиловый простой эфир, полиоксиэтиленолеиловый простой эфир, и т.д.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения состав для местного применения может включать гелеобразующий загуститель, такой как метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, карбомер, и тому подобные.
Из вышеописанного очевидно, что изобретение реализует предполагаемые цель и предметы и, в частности, цель, которая состоит в предоставлении электролитического кислотного водного раствора, имеющего характеристики, которые уже известны, но гораздо более стабильного, чем традиционные продукты.
Изобретение не исключает многообразных модификаций и вариаций, которые все находятся в пределах области соответствующей изобретению концепции, выраженной в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Все детали могут быть заменены прочими технически эквивалентными элементами, и материалы могут быть различными соответственно требованиям, без выхода за пределы области изобретения. Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из описания следующих предпочтительных вариантов осуществления, представленных исключительно в качестве неограничивающих примеров.
ПРИМЕРЫ
Нижеследующие примеры приведены для того, чтобы предоставить специалисту с ординарной квалификацией в этой области техники полное разъяснение и описание, как приготовить и оценить заявленные в настоящем документе компаунды, и предназначены только для иллюстрирования изобретения, и не ограничивают объем притязаний настоящего изобретения. Были предприняты усилия обеспечить точность в отношении численных значений (например, количеств, температуры и так далее), но следует учитывать возможность некоторых ошибок и отклонений. Если не оговорено иное, части представляют собой части по весу, температура выражена в ºC или указана как комнатная температура, и давление является равным или близким к атмосферному.
ПРИМЕР 1: Получение электролитической ячейки
Исходные материалы:
Электрод: титан, обработанный после пассивации, использован в качестве базового материала носителя для электрода.
2
2
2
2
5
2
Порошки оксидов TiO, Pt/ZrO, SnO, TaO и IrO, имеющие средний диаметр частиц 40-80 нм, получены гидротермической химической обработкой.
2
Стадия 1. Формируют базовый слой носителя из диоксида титана (TiO) плазменным напылением, спекают слой носителя в течение 30 минут при температуре 550ºС и производят отжиг спеченного слоя в течение 60 минут.
2
Стадия 2. Покрывают слой носителя со стадии 1 раствором, полученным растворением диоксида олова (SnO) в соляной кислоте и ультразвуковой обработкой раствора в течение 20 минут. Раствор затем наносят в виде покрытия на слой носителя, спекают в течение 30 минут при температуре 400ºС и производят отжиг в течение 50 минут.
2
Стадия 3. Покрывают материал носителя со стадии 2 раствором, полученным растворением диоксида иридия (IrO) в соляной кислоте и ультразвуковой обработкой в течение 20 минут. Нанесенное покрытие затем спекают в течение 30 минут при температуре 400ºС и производят отжиг в течение 50 минут.
2
Стадия 4. Покрывают материал носителя со стадии 3 раствором, полученным растворением диоксида иридия (IrO) в соляной кислоте и ультразвуковой обработкой в течение 20 минут. Нанесенное покрытие затем спекают в течение 40 минут при температуре 450ºС и производят отжиг в течение 55 минут.
2
5
Стадия 5. Покрывают материал носителя со стадии 4 раствором, полученным растворением оксида тантала (ТаO) в соляной кислоте и ультразвуковой обработкой в течение 20 минут. Слой покрытия затем спекают в течение 30 минут при температуре 450ºС и производят отжиг в течение 60 минут.
2
5
Стадия 6. Покрывают материал носителя со стадии 5 раствором, полученным растворением оксида тантала (ТаO) в соляной кислоте и вибрационной обработкой в течение 20 минут в ультразвуковом устройстве. Слой покрытия затем спекают в течение 40 минут при температуре 450ºС и производят отжиг в течение 60 минут.
2
5
Стадия 7. Покрывают материал носителя со стадии 6 раствором, полученным растворением оксида тантала (ТаO) в смеси соляной кислоты, нормального бутанола и изопропанола в отношении 1:1:1, и ультразвуковой обработкой в течение 30 минут. Слой покрытия затем спекают в течение 40 минут при температуре 450ºС и производят отжиг в течение 60 минут.
2
Стадия 8. Покрывают материал носителя со стадии 7 раствором, полученным растворением Pt/ZrO в 1:1:1-смеси соляной кислоты, нормального бутанола и изопропанола (в соотношении 1:1:1), и ультразвуковой обработкой раствора в течение 30 минут. Слой покрытия затем спекают в течение 40 минут при температуре 450ºС,
и производят отжиг в течение 60 минут.
2
Стадия 9. Покрывают материал носителя со стадии 8 раствором, полученным растворением Pt/ZrO в 1:1:1-смеси соляной кислоты, нормального бутанола и изопропанола и ультразвуковой обработкой смеси в течение 30 минут. Слой покрытия затем спекают в течение 40 минут при температуре 450ºС и производят отжиг в течение 60 минут.
Разделительная мембрана:
2
2
3
Стадия 1. Нанокерамические порошки из оксида циркония (ZrO) и оксида алюминия (AlO) сначала получают гидротермической химической обработкой. Полученные порошки характеризуются следующими признаками:
• Диаметр частиц: 50-60 нм (80-85%).
• Весовое процентное содержание 70:30% (частиц в пределах диапазона относительно частиц вне диапазона).
Стадия 2. Смесь двух нанокомпозитных порошков подают в кубический металлический контейнер и спрессовывают с помощью гидравлического пресса с образованием заготовки для спекания с толщиной 10-12 мм.
Стадия 3. Заготовку спекают при помещении в керамический контейнер в печи при температуре 1050-1150ºС. Температуру повышают со скоростью 3,5-4ºС в минуту в течение около 2 часов, формируя конечную керамическую разделительную мембрану с толщиной 2,5-3 мм.
ПРИМЕР 2 - Охарактеризование щелочной воды
С использованием способа и электролитической ячейки, описанной в примере 1, может быть получена щелочная вода, удовлетворяющая следующим химическим характеристикам:
• Значение рН: 8,5-12,5 (предпочтительно 10-12).
• Окислительно-восстановительный потенциал (ORP): от -200 до -900 мВ (предпочтительно от -600 до -900 мВ).
17
17
• Ширина пика на половине высоты в О-ЯМР спектре (изотоп кислорода О): 45-51 Гц.
• Тяжелые металлы не определены (то есть тяжелые металлы не содержатся).
В примерах 3-5 использованная щелочная вода имела значение рН 12,0 и окислительно-восстановительный потенциал (ORP) -750 мВ, за исключением теста 3 примера 4, в котором использовали воду, имеющую величину рН 9,0 и окислительно-восстановительный потенциал (ORP) -250 мВ.
ПРИМЕР 3 - Испытания in vitro с использованием щелочной воды из примера 2
Испытание 1.
50
На основе значения LD (средняя летальная доза) по испытанию на мышах, щелочная вода примера 2 квалифицирована как не имеющая токсичности.
Испытание 2.
В тестировании кожного раздражения никакого раздражения не обнаружено.
Испытание 3.
Не обнаружено никакого раздражения глаз.
Испытание 4.
Не обнаружено никакого раздражения вагинальной слизистой оболочки.
Испытание 5.
На основе тестирования накопления токсичности и при коэффициенте накопления K>5 кумулятивная токсичность щелочной воды примера 2 квалифицирована как слабая.
Испытание 6.
Щелочная вода примера 2 была определена как не вызывающая никаких морфологических изменений в микроядрах полихроматических эритроцитов.
ПРИМЕР 4 - Антимикробное исследование
Средний уровень ингибирования щелочной водой (значение рН 13,0) из примера 2 на E. coli в культуре через 3 минуты времени обработки был определен равным 70%.
ПРИМЕР 5 - Щелочные составы для местного применения
С использованием щелочной электролизной воды, которая соответствует техническим характеристикам, описанным в таблице А, приготовили составы для местного применения, описанные в таблицах В-F. Измерения вязкости провели с использованием вискозиметра Брукфильда (Brookfield), модель DV-II+Pro, шпиндель 6 со скоростью вращения 10 об/мин и при температуре 20ºС.
Таблица АТехнические характеристики щелочной воды
Определение
Технические характеристики
Внешний вид
Бесцветная жидкость
Запах
Без запаха
pH
9,0-12,5
Окислительно-восстановительный потенциал (ORP), мВ (по получении)
-900/-200
Окислительно-восстановительный потенциал (ORP), мВ (после контакта с воздухом)
Около 300
Ширина пика на половине высоты в <sup>17</sup>О-ЯМР спектре (Гц)
<50
Таблица ВСписок испытанных составов
Наименование
Партия
Щелочная вода с нанокластерами, значение рН 11
LCOX/11
Крем, приготовленный из деминерализованной нормальной воды, подщелоченной едким натром (NaOH) до величины рН 11 и подкисленной молочной кислотой до значения рН около 7
LCOX/44Плацебо для партии LCOX/43
Крем, приготовленный из щелочной воды с нанокластерами, подкисленной молочной кислотой до значения рН около 7
LCOX/43
Крем, приготовленный из деминерализованной нормальной воды, подщелоченной едким натром (NaOH) до величины рН 11 и подкисленной молочной кислотой до значения рН около 4
LCOX/30Плацебо для партии LCOX/29
Крем, приготовленный из щелочной воды с нанокластерами, подкисленной молочной кислотой до значения рН около 4
LCOX/29
Таблица ССостав LCOX/44
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
Фирма-изготовитель
%
Деминерализованная нормальная вода, подщелоченная едким натром (NaOH) до величины рН 11 и подкисленная молочной кислотой до значения рН около 7
Вода, гидроксид натрия, молочная кислота
APR
81
FDA 15 Pharma 19
Жидкий парафин
Brenntag
6,5
Nikkomulese 41
Полиглицерил-10-пентастеарат, бегениловый спирт, стеароиллактилат натрия
Nikkol Chemical
5
Sepigel 305
Полиакриламид, С13-14-изопарафин, лаурет-7
Seppic
2,5
Symdiol 68
1,2-Гександиол, каприлилгликоль
Symrise
1,25
MP Diol Glycol
Метилпропандиол
Lyondell
3,75
Внешний вид: вязкий кремЦвет: белыйЗапах: характерныйЗначение рН при температуре 20ºС: 5,18Вязкость: (57,000 мПa∙с)
Таблица DСостав LCOX/43
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
Фирма-изготовитель
%
Щелочная вода с нанокластерами, подкисленная молочной кислотой до значения рН около 7
Для щелочной воды с нанокластерами: по соответствию с молочной кислотой
Akuatech
81
FDA 15 Pharma 19
Жидкий парафин
Brenntag
6,5
Nikkomulese 41
Полиглицерил-10-пентастеарат, бегениловый спирт, стеароиллактилат натрия
Nikkol Chemical
5
Sepigel 305
Полиакриламид, С13-14-изопарафин, лаурет-7
Seppic
2,5
Symdiol 68
1,2-Гександиол, каприлилгликоль
Symrise
1,25
MP Diol Glycol
Метилпропандиол
Lyondell
3,75
Внешний вид: вязкий кремЦвет: белыйЗапах: характерныйЗначение рН при температуре 20ºС: 5,05Вязкость: (55,000 мПa∙с)
Таблица EСостав LCOX/30
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
Фирма-изготовитель
%
Деминерализованная нормальная вода, подщелоченная едким натром (NaOH) до величины рН 11 и подкисленная молочной кислотой до значения рН около 4
Вода, гидроксид натрия, молочная кислота
APR
81
FDA 15 Pharma 19
Жидкий парафин
Brenntag
6,5
Nikkomulese 41
Полиглицерил-10-пентастеарат, бегениловый спирт, стеароиллактилат натрия
Nikkol Chemical
5
Sepigel 305
Полиакриламид, С13-14-изопарафин, лаурет-7
Seppic
2,5
Symdiol 68
1,2-Гександиол, каприлилгликоль
Symrise
1,25
MP Diol Glycol
Метилпропандиол
Lyondell
3,75
Внешний вид: вязкий кремЦвет: белыйЗапах: характерныйЗначение рН при температуре 20ºС: 4,41Вязкость: (60,000 мПa∙с)
Таблица FСостав LCOX/29
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
Фирма-изготовитель
%
Щелочная вода с нанокластерами, подкисленная молочной кислотой до значения рН около 4
Для щелочной воды с нанокластерами: по соответствию с молочной кислотой
Akuatech
81
Жидкий парафинFDA 15 Pharma 19
Жидкий парафин
Brenntag
6,5
Nikkomulese 41
Полиглицерил-10-пентастеарат, бегениловый спирт, стеароиллактилат натрия
Nikkol Chemical
5
Sepigel 305
Полиакриламид, С13-14-изопарафин, лаурет-7
Seppic
2,5
Symdiol 68
1,2-Гександиол, каприлилгликоль
Symrise
1,25
MP Diol Glycol
Метилпропандиол
Lyondell
3,75
Внешний вид: вязкий кремЦвет: белыйЗапах: характерныйЗначение рН при температуре 20ºС: 4,43Вязкость: (57,000 мПa∙с)
ПРИМЕР 6 - Испытание трансэпителиального электрического сопротивления (TEER) щелочных составов для местного применения
Составы, описанные в таблицах B-F, испытали на их влияние на трансэпителиальное электрическое сопротивление согласно следующей методике. Результаты представлены на фиг. 2-6.
Методика
1 мл солевого раствора непосредственно наносят на ткань, помещенную в 6-луночную плашку, также содержащую 4 мл солевого раствора.
Вольтметр-омметр Millicell-ERS (диапазон измерения 0-20 кOм) помещают с двумя электродами в двух камерах и результат измерения непосредственно регистрируют и заносят в лабораторный журнал.
Провели по пять измерений для каждой ткани: ввиду колебаний результатов измерений внутри тканей измерение, выполненное в момент времени t=0, приняли за исходный уровень и контрольное значение для каждой отдельной ткани.
День 1: принятие восстановленного человеческого эпидермиса (RHE) и измерения базального слоя
По поступлении ткани поместили в 6-луночные плашки со стабилизирующей средой (фирмы SkinEthic) на 2 часа перед проведением измерений трансэпителиального электрического сопротивления (TEER).
Значение базального трансэпителиального электрического сопротивления (TEER) измерили на всей ткани, как описано в способе.
Ткани вернули в стабилизирующую среду (1 мл), и испытательные образцы нанесли в дозе 50 мкл.
2
Наконец, ткани инкубировали при температуре 37ºС в термостате с 5% диоксида углерода (СО).
День 2: измерения после 24-часового воздействия
Ткани промыли солевым раствором и выполнили второе измерение трансэпителиального электрического сопротивления (TEER), соответственно 24-часовому воздействию.
Образцы восстановленного человеческого эпидермиса (RHE) вновь поместили в свежую стабилизирующую среду (1 мл) на 24 часа постинкубационного периода.
День 3: измерения после 24-часового воздействия + 24 часов пост-инкубационного периода
Последнее измерение трансэпителиального электрического сопротивления (TEER) выполняют такими же способами; образцы обрабатывали, как описано в пункте 4.2. для последующего анализа.
Результаты
Как показано на фиг. 2, солевой раствор (физиологический раствор), использованный как контрольный, вызвал равномерное повышение трансэпителиального электрического сопротивления (TEER), и поведение подтверждено обоими циклами обработки:
• Результаты после 24 часов означают, во-первых, что проницаемость ткани не была модифицирована обработкой и, во-вторых, что плотность ткани увеличилась, как и ожидалось.
• Результаты после 24 часов с последующим промыванием и пост-инкубацией в течение 24 часов показывают, что трансэпителиальное электрическое сопротивление (TEER), даже если снижается в абсолютном значении, все еще выше исходного уровня (Т=0 часов), и, следовательно, эта обработка в целом не вызвала изменения проницаемости ткани.
Как показано на фиг. 3, раствор додецилсульфата натрия (SDS, 0,1%) вызвал сильное снижение трансэпителиального электрического сопротивления (TEER), и это поведение обусловлено его раздражающим и токсическим эффектом, который, повреждая ткань, провоцирует разрушение барьерной функции.
Как показано на фиг. 4-6, снижение трансэпителиального электрического сопротивления (TEER) наблюдается во всех водах с нанокластерами и составах с ними, по сравнению с соответствующим плацебо. Авторы настоящего изобретения могут быть вполне уверены в том, что воды с нанокластерами и родственные составы снижают трансэпителиальное электрическое сопротивление (TEER), поскольку они способны повышать проницаемость тканей и усиливать трансклеточный транспорт воды и ионов, без оказания токсического действия.
ПРИМЕР 7 - Гидратирующее воздействие щелочной воды на обезвоженные ткани органов (сухожилия)
Обезвоженный срез сухожилия погрузили в гели, описанные в таблицах G и Н, и выдержали в течение 60 минут, затем извлекли и визуально исследовали.
Таблица GГель со щелочной водой согласно настоящему изобретению
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
Фирма-изготовитель
%
Щелочная вода с нанокластерами
По соответствию
Akuatech
88,85
MP Diol Glycol
Метилпропандиол
Lyondell
3,75
Пропиленгликоль
Пропиленгликоль
Brenntag
2,00
Глицерин
Глицерин
Sabo
2,00
Natrosol 250 MR
Гидроксиэтил-целлюлоза
Hercules
1,50
Symdiol 68
1,2-Гександиол, каприлилгликоль
Symrise
1,25
Cremophor RH 40
Полиэтиленгликоль (PEG-40), гидрированное касторовое масло
Basf
0,40
Молочная кислота
Молочная кислота
Brenntag
0,15
Динатриевая соль этилендиаминтетра-уксусной кислоты (EDTA)
Динатриевая соль этилендиаминтетра-уксусной кислоты (EDTA)
Basf
0,10
Внешний вид: вязкий кремЦвет: белыйЗапах: характерныйЗначение рН при температуре 20ºС: 6,36Вязкость: (17,500 мПa∙с)
Таблица HПлацебо-гель с деминерализованной нормальной водой, подщелоченной едким натром (NaOH) до значения рН 11
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
Фирма-изготовитель
%
Деминерализованная нормальная вода, подщелоченная едким натром (NaOH) до значения рН 11
Вода
APR
88,85
MP Diol Glycol
Метилпропандиол
Lyondell
3,75
Пропиленгликоль
Пропиленгликоль
Brenntag
2,00
Глицерин
Глицерин
Sabo
2,00
Natrosol 250 MR
Гидроксиэтил-целлюлоза
Hercules
1,50
Symdiol 68
1,2-Гександиол, каприлилгликоль
Symrise
1,25
Cremophor RH 40
Полиэтиленгликоль (PEG-40), гидрированное касторовое масло
Basf
0,40
Молочная кислота
Молочная кислота
Brenntag
0,15
Динатриевая соль этилендиаминтетра-уксусной кислоты (EDTA)
Динатриевая соль этилендиаминтетра-уксусной кислоты (EDTA)
Basf
0,10
Внешний вид: вязкий кремЦвет: белыйЗапах: характерныйЗначение рН при температуре 20ºС: 6,28Вязкость: (18,000 мПa∙с)
Щелочной гель согласно настоящему изобретению обусловил 25,62%-ное увеличение объема сухожилия. Плацебо-гель привел к 14,58%-ному увеличению объема сухожилия.
ПРИМЕР 8 - Дополнительные щелочные составы
Таблицы I-О представляют примеры других составов для местного применения для использования в настоящем изобретении.
Таблица IПример крема
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
%
Щелочная вода с нанокластерами + молочная кислота
По соответствию с молочной кислотой
До 100
FDA 15 PHARMA 19
Жидкий парафин
6,5
NIKKOMULESE 41
Полиглицерил-10-пентастеарат, бегениловый спирт, стеароиллактилат натрия
5,0
MP Diol Glycol
Метилпропандиол
3,75
SEPIGEL 305
Полиакриламид, С13-14-изопарафин, лаурет-7
2,5
SYMDIOL 68
1,2-Гександиол, каприлилгликоль
1,25
Таблица JПример крема
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
%
Щелочная вода с нанокластерами + молочная кислота
По соответствию с молочной кислотой
До 100
Пропиленгликоль
Пропиленгликоль
10,0
DERMOL 88/DRAGOXAT EH
Этилгексилэтилгексаноат
6,0
NIKKOMULESE 41
Полиглицерил-10-пентастеарат, бегениловый спирт, стеароиллактилат натрия
5,0
SEPIGEL 305
Полиакриламид, С13-14-изопарафин, лаурет-7
4,0
MP Diol Glycol
Метилпропандиол
3,75
JOJOBA OIL
Масло жожоба
2,0
SEPICIDE C 8 G
Каприлоилглицин
1,00
SHEA BUTTER
Масло ши (карите)
1,00
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)
0,1
Таблица L
Пример крема
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
%
Щелочная вода с нанокластерами + молочная кислота
По соответствию с молочной кислотой
До 100
ACIFRUCTOL P 63
Пропиленгликоль, молочная кислота, вода, экстракт соланум ликоперсикум (томат обыкновенный), экстракт лимона, экстракт грейпфрута, экстракт черники, лимонная кислота, яблочная кислота
10,00
SABONAL C 1618 30/70
Цетеариловый спирт
5,50
CRODAMOL OP LINCOL 40
Этилгексилпальмитат
5,00
DERMOIL HDE
Изогексадекан, простой стеариловый эфир полипропиленгликоля PPG-15
4,00
BRIJ 72
Стеарет-2
3,00
BRIJ 721
Стеарет-21
2,50
GLICERINA
Глицерин
1,50
SOPSIL 350 G DC 200/350
Диметикон
1,00
SODIO IDROSSIDO pellets
Гидроксид натрия
1,00
ISOCIDE PF
Феноксиэтанол, пропиленгликоль, метилпарабен, этилпарабен, пропилпарабен
0,80
ALLANTOINA
Аллантоин
0,50
UNICIDE U 13
Имидазолидинилмочевина
0,30
HIBISCUS 326091
Отдушка
0,15
EDETA BD
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)
0,10
ACIDO 18 β GLICIRRETICO
Глицирретиновая кислота
0,05
Таблица МПример геля
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
%
Щелочная вода с нанокластерами + молочная кислота
По соответствию с молочной кислотой
До 100
GLICOLE PROPILENICO
Пропиленгликоль
15,00
SOLUBILISANT LRI
Полиэтиленгликоль PEG-40, гидрированное касторовое масло, PPG-26 BUTETH-26 (бутиловый простой эфир полипропиленгликоля), вода
1,00
CARBOPOL ULTREZ 10
Карбомер
0,40
CFF 15441 ACQUA MARINA
Отдушка, BHT (бутилгидрокситолуол)
0,35
UNICIDE U 13
Имидазолидинилмочевина
0,30
SODIO IDROSSIDO
Гидроксид натрия
0,20
EDTA BISODICO
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)
0,10
NIPAGUARD DMDMH
ДМДМ-гидантоин, вода
0,10
PLANTACTIVE PGL
Дикалиевая соль глицирризиновой кислоты
0,05
CM GLUCAN
Карбоксиметилбетаглюкан натрия, имидазолидинилмочевина, феноксиэтанол, вода
0,05
Таблица NПример геля
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
%
ALCOOL ETILICO DS per COSMESI TIPO C
Денатурированный спирт
40,00
Щелочная вода с нанокластерами + молочная кислота
По соответствию с молочной кислотой
До 100
GLICERINA
Глицерин
5,00
SOLUBILISANT LRI
Полиэтиленгликоль PEG-40, гидрированное касторовое масло, PPG-26 BUTETH-26 (бутиловый простой эфир полипропиленгликоля), вода
0,80
CARBOPOL ETD 2020
Сшитый полимер акрилата и С10-30-алкилакрилата
0,40
AMP CG
Аминометилпропанол
0,30
CFF 15441 ACQUA MARINA
Отдушка, BHT (бутилгидрокситолуол)
0,30
PLANTACTIVE PGL
Дикалиевая соль глицирризиновой кислоты
0,30
CM GLUCAN
Карбоксиметилбетаглюкан натрия, имидазолидинилмочевина, феноксиэтанол, вода
0,30
EDTA BISODICO
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)
0,10
Таблица ОПример очищающего средства
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
%
Щелочная вода с нанокластерами + молочная кислота
По соответствию с молочной кислотой
До 100
ESAPON MG
Вода, лауретсульфат магния, динатрия лауретсульфосукцинат
25,00
ANFOPON В 4AMPHOTENSID В 4
Вода, кокамидопропилбетаин, хлорид натрия
8,00
ABIETOIL POLIPEPTIDE di SOIA
Вода, калиевая соль абиетиновой кислоты, гидролизованный соевый белок, феноксиэтанол, метилпарабен, этилпарабен, пропилпарабен, бутилпарабен
2,50
CFF 15441 ACQUA MARINA
Отдушка, BHT (бутилгидрокситолуол)
0,50
UNICIDE U 13
Имидазолидинилмочевина
0,40
NIPAGUARD DMDMH
ДМДМ-гидантоин, вода
0,15
EDTA BISODICO
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)
0,10
PLANTACTIVE PGL
Дикалиевая соль глицирризиновой кислоты
0,10
CM GLUCAN
Карбоксиметилбетаглюкан натрия, имидазолидинилмочевина, феноксиэтанол, вода
0,10
ACIDO CITRICO
Лимонная кислота
0,05
ПРИМЕР 9 - ЯМР-исследование щелочной воды
17
Данные О-ЯМР спектроскопии были получены на щелочной воде, приготовленной способами согласно настоящему изобретению, и приведены на фиг. 7 и 8, для образцов LCOIV/143 (после одного месяца выдерживания при температуре 25ºС, в воздухонепроницаемой бутылке из темного стекла), и LCOIV/143 (после одного месяца выдерживания при температуре 40ºС, в воздухонепроницаемой бутылке из темного стекла). Зарегистрирована ширина пика на половине высоты 46,21 Гц и 46,10 Гц для образцов LCOIV/143, приведенных на фиг. 7 и 8, соответственно. Условия съемки спектров для получения данных приведены в Таблице Р:
Таблица Р
Условия записи спектра
Последовательность импульсов:
2 имп.
Растворитель:
D<sub>2</sub>O
Температура
25,0ºС/298,1К
Время записи
0,100 сек
Ширина
16250,2 Гц
Наблюдение
0,17, при частоте 91,3032545 МГц
Обработка данных
Конус прецессии
0,100 сек
Сдвиг
на -0,100 сек
Фурье-преобразование
16394
ПРИМЕР 10 - Технические характеристики кислотной воды
Таблица Q
Определение
Технические характеристики
Внешний вид
Бесцветная жидкость
Запах
Характерный
pH
<3,00
Окислительно-восстановительный потенциал (ORP) (мВ)
>1100,0
Анализ на свободный хлор (мг/л), спектрофотометрический метод
40,0-70,0
Анализ на общий хлор (мг/л), спектрофотометрический метод
40,0-70,0
Анализ на общий хлор (мг/л), иодометрический метод
40,0-70,0
Анализ на хлориды (мг/л), меркуриметрический метод
<500,0
Ширина пика на половине высоты в <sup>17</sup>О-ЯМР спектре (МГц)
<50
Тяжелые металлы (миллионных долей, м.д., ppm)
<10 м.д.
Иттрий
<0,1
Цинк
<0,1 м.д.
Иридий
<0,1 м.д.
Титан
<0,1 м.д.
Цирконий
<0,1 м.д.
Рутений
<0,1 м.д.

ПРИМЕР 11 - Сравнение физических характеристик кислотной воды и препарата DERMACYN
Таблица R
Кислотная вода с нано-кластерами
Кислотная вода с нано-кластерами
Кислотная вода с нано-кластерами
Dermacyn<sup></sup> Wound Care (для заживления ран)
LOT LCOI/57
LOT LCOX/5
LOT LCOX/1
LOT H070822-01 NL
Внешний вид
Бесцветная жидкость с легким привкусом хлора (подобно воде в плавательном бассейне)
То же самое
То же самое
То же самое
Анализ на свободный хлор (мг/л), спектрофото-метрический метод
53,1
48,6
49,9
55,0
Анализ на общий хлор (мг/л), спектрофото-метрический метод
52,1
48,6
49,0
54,9
Анализ на общий хлор (мг/л), иодометри-ческий метод
60,6
54,9
56,7
64,7
Анализ на хлориды (мг/л), согласно UNI 24012 (меркуриметри-ческий метод)
138
194,0
183,4
109,3
Хлориты  (мкг/л) (в виде ионов ClO<sub>2</sub> <sup>-</sup>) по методу EPA 300.1 1997 (предел обнаружения 100 мкг/л)
<100
100
<100
<100
Хлораты (мкг/л) по методу EPA 300.1 1997 (предел обнаружения 0,1 мг/л)
1,20
1,5
0,9
26
Значение рН (согласно измерению с использованием рН-метра Met Rohm 744 фирмы Mettler Toledo)
2,59
2,71
2,81
6,96 (диапазон по информации производи-теля 6,2-7,8)
Окислительно-восстановитель-ный потенциал (ORP) по измерению комбинацией редокс-электродов PT4805-60-88TE-S7/120 фирмы Mettler Toledo
1151,8
1121,7
1110,5
856,3
<sup>17</sup>О-ЯМР спектр (ширина пика на половине высоты - МГц)
45,76
45,33
46,07
106,84
Тяжелые металлы (Ag, As, Bl, Cd, Cu, Hg, Mo, Pb, Sb, Sn)
<10 м.д.
<10 м.д.
<10 м.д.
<10 м.д.
ПРИМЕР 12 - Испытание трансэпителиального электрического сопротивления (TEER) кислотной воды
Кислотную воду, соответствующую техническим характеристикам, изложенным в таблице Q, в дополнение к составам, описанным в таблице S, испытали на ее действие на трансэпителиальное электрическое сопротивление согласно методике, приведенной в примере 7. Результаты приведены на фиг. 9-10.
Таблица S
Наименование
Партия
Код идентификации
Кислотная вода с нанокластерами, значение рН 2,71
LCOX/5
LCOX/5 W
Гель, приготовленный с деминерализованной нормальной водой, подкисленной соляной кислотой до величины рН 2,75
LCOX/34Плацебо дляLCOX/33
LCOX/34 G PI
Гель, приготовленный с кислотной водой с нанокластерами, партия LCOX/5
LCOX/33
LCOX/33 G
ПРИМЕР 13 - Гидратирующая способность составов для местного применения с кислотной водой
Обезвоженный срез сухожилия погрузили в гели, описанные в таблицах Т и U, и выдержали в течение 60 минут, извлекли и визуально исследовали.
Таблица ТКислотная вода согласно настоящему изобретению
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
Фирма-изготовитель
%
Кислотная вода с нанокластерами
По соответствию
Akuatech
94,4
Пропиленгликоль
Пропиленгликоль
Brenntag
2,00
Глицерин
Глицерин
Sabo
2,00
Natrosol 250 MR
Гидроксиэтилцеллюлоза
Hercules
1,50
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)
Динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты (EDTA)
Basf
0,10
Внешний вид: прозрачный гельЦвет: бесцветныйЗапах: характерныйЗначение рН при температуре 20ºС: 2,31Вязкость: 18,500 мПa∙с
Таблица UПлацебо-гель с деминерализованной нормальной водой, подкисленной соляной кислотой (HCl) до значения рН 2
Торговое наименование сырьевого материала
Наименование по INCI (Международной номенклатуре косметических ингредиентов)
Фирма-изготовитель
%
Деминерализованная нормальная вода, подкисленная соляной кислотой (HCl) до значения рН 2
Вода
APR
94,4
Пропиленгликоль
Пропиленгликоль
Brenntag
2,00
Глицерин
Глицерин
Sabo
2,00
Natrosol 250 MR
Гидроксиэтилцеллюлоза
Hercules
1,50
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)
Динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты (EDTA)
Basf
0,10
Внешний вид: прозрачный гельЦвет: бесцветныйЗапах: характерныйЗначение рН при температуре 20ºС: 2,85Вязкость: 20,000 мПa∙с
Кислотный гель согласно настоящему изобретению привел к 40,58%-ному увеличению объема сухожилия. Плацебо-гель привел к 13,43%-ному увеличению объема сухожилия.
ПРИМЕР 14 - Эффективность кислотной воды в in vitro процессе заживления ран
Этот пример содержит краткое описание способа и результатов, полученных для подтверждения процесса заживления ран кислотной водой согласно настоящему изобретению, соответствующей техническим характеристикам, приведенным в таблице Q. Фирма VitroScreen разработала экспериментальную in vitro модель заживления ран на коже в виде “Full-thickness skin model (FT)” («Полноразмерная модель кожи»), отслеживаемую в течение 3 дней после повреждения, с использованием позитивного и негативного контроля. Биологическая модель была повреждена, чтобы воспроизвести, в упрощенной in vitro модели, молекулярный in vivo отклик (экспрессию генов) с дополнительным морфологическим анализом.
Количественную оценку матричной РНК (mRNA) (экспрессии генов) использовали для измерения разнообразных параметров экспрессии, которые отражают биохимический и молекулярный отклик ткани в ответ на физическое повреждение. Различные фазы процесса заживления раны количественно оценены с использованием следующих маркеров:
Эпидермис:
Интегрин β-1: основополагающий для миграции кератиноцитов
Ингибитор фактора некроза опухоли альфа (TNF-α): маркер воспаления, но действующий также как стимулятор процесса заживления.
Матриксная металлопротеиназа 9 (MMP-9): специфическая матриксная металлопротеаза (желатиназа), непосредственно участвующая в определении миграции кератиноцитов.
Дермальный компартмент
Фибронектин: ответственный за прикрепление клеток к матриксу.
Коллаген I: первый тип коллагена, который разрушается.
Коллаген VII: вновь формируемый коллаген, первый показатель регенерации ткани.
Испытательный образец с помощью микропипетки при дозировании 50 мкл осторожно нанесли на каждую поврежденную ткань. Одно одиночное нанесение выполняли на дупликатных культурах ежедневно в течение 3 дней после первоначального повреждения. Необработанные ткани и необработанные, но поврежденные ткани использовали в качестве негативного контроля.
Были получены следующие результаты:
• Значительная активность в отношении экспрессии коллагена I, коллагена VII и ММР-9: по сравнению с контролем наблюдалась повышающая регуляция.
• Такая же модуляция контроля для TNF-α, фибронектина 1.
• Несущественная модуляция интегрина β-1.
Активность кислотной воды тем самым можно обобщить следующим образом:
• Стимулирование модификации внеклеточного матрикса как на эпидермальном, так и на дермальном уровне повышением экспрессии коллагена I, VII и ММР-9.
• Влияние на воспалительный каскад (TNF-α), не отличающееся от контрольного повреждения.
• Влияние на модуляцию фибронектина и интегрина, не отличающееся от контрольного повреждения.

Препарат Dermacyn Wound Care также протестировали по той же процедуре; результаты, полученные с Dermacyn Wound Care, подобны результатам, полученным с кислотной водой согласно настоящему изобретению.
На всем протяжении заявки упомянуты разнообразные публикации. Содержание этих публикаций тем самым во всей их полноте включено ссылкой в данную заявку, чтобы более полно описать уровень техники, к которому относится настоящее изобретение. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что разнообразные модификации и вариации могут быть сделаны в настоящем изобретении без выхода за пределы объема и сути изобретения. Прочие варианты осуществления изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники по прочтении описания и при исполнении раскрытого в нем изобретения. Предполагается, что описание и примеры рассматриваются только как показательные, при истинном объеме и сути изобретения, которые раскрыты в формуле изобретения.