МЫЛО ТУАЛЕТНОЕ С АНТИМИКРОБНЫМИ СВОЙСТВАМИ
TOILET SOAP WITH ANTIMICROBIAL PROPERTIES

Область техники.
Изобретение относится к области производства средств гигиены, а именно к мылу туалетному с антимикробными свойствами, которое может быть использовано как для медицинских, так и бытовых целей.
В настоящее время широкое распространение получили туалетные мыла, которые содержат антимикробную добавку, придающую мылу дезинфицирующие свойства.
Предшествующий уровень техники.
Известны составы туалетного мыла с антимикробными свойствами [RU №2147607, опубл. 2000 г. №2163255, опубл. 2001 г.], содержащие мыльную жировую основу и функциональные добавки, в том числе антимикробную на основе триклозана (3,4,4'-трихлор-2'-гидроксидифенил эфир),
Так, мыло туалетное антибактериальное по патенту №2163255 содержит мыльную стружку, антиоксидант, двуокись титана, парфюмерную отдушку, краситель, а также триклозан и масляные экстракты лекарственных трав.
Данное мыло обладает пенообразующими свойствами и обеспечивает дезинфицирующий и дезодорирующий эффекты.
Однако современными исследованиями установлено, что триклозан подавляет не только патогенную микрофлору, но и защитную резидентную микрофлору, что может привести к возникновению негативных побочных явлений при использовании мыла. Наличие в триклозане фенольных и ароматических галоидопроизводных групп оказывает раздражающее и аллергизирующее влияние на кожу.
В настоящее время в области косметологии и гигиены значительное внимание уделяется созданию препаратов, в том числе для мытья тела, композиционный состав которых основан на использовании природных компонентов неорганического происхождения, биологически совместимых с кожей человека.
Для этих целей в композиционном составе разрабатываемых средств гигиены и косметики широко используют:
металлы или соединения металлов, таких как серебро, медь, цинк, свинец, хром и др., которые проявляют эффективные антимикробные свойства к широкому спектру грамотрицательных и грамположительных бактерий ((Красильников А.П. Справочник по антисептике. - Минск: Высшая школа, 1995, 91, 109; Справочник лекарственных средств, применяемых в медицинской практике в СССР / под ред. М.А.Клюева. - М.: Медицина, 1989 г.),
компоненты на основе слоистых минералов, таких как бентониты, наличие которых к составе мыла способствует улучшению очищающего и обезжиривающего воздействия на кожу.
В патенте US №7285521, опубл. 2007 г., предложено мыло туалетное, содержащее мыльную основу (64-80 мас.%), порошок бентонита с размером частиц от 8 до 15 мкм в количестве не менее 16 мас.% и функциональные добавки, в том числе увлажняющие, например глицерин, ланолин, или др.
Сорбирующее действие порошка бентонита в данном составе мыла способствует улучшению очищения кожи и ее обезжириванию. Однако в данном техническом решении не подтверждено антимикробное действие мыла на кожу.
В заявке US 2009/0286706, опубл. 19.11.2009 г., предложена композиция мыла, содержащая мыльную основу, антибактериальный агент на основе порошка оксида цинка, пенообразующее в виде соли лауриновой кислоты, а также смектитовую глину.
Антимикробное действие мыла на кожу обеспечивается за счет использования в его составе оксида цинка. Однако целесообразность использования данного антибактериального агента ограничена условиями затратной части по его получению и негативным воздействием на кожу - повышение сухости.
В техническом решении по заявке WO 2006/097238, публ. 21.09.2006 г., которое выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемого изобретения, предложено мыло туалетное с антимикробными свойствами, содержащее мыльную основу, антимикробные агенты, антиоксидант, функциональные добавки и воду.
+
В составе мыла используют порошок монтмориллонита (бентонит Na формы) в количестве от 5 до 30 мас.%, что придает мылу адсорбирующие свойства. В качестве антимикробных агентов в данном решении используют смесь 3,4,4'-трихлоркарбанилида (ТСС) и 3,4,4'-трихлор-2'-гидроксидифенилового эфира (TCN) в количестве их не более 2 мас.%.
В качестве дополнительных функциональных добавок в изобретении предложено использовать отдушку, увлажнители, например глицерин, ланолин или др. добавки. Основу мыла туалетного традиционно получают омылением жиров, в том числе таких, как пищевые жиры, пальмовое масло, кокосовое масло, подсолнечное масло и др.
При использовании мыла снижаются риски воспалительных процессов.
+
+
+
Однако использование антибактериального агента на основе указанных органических соединений, содержащих фенольные и ароматические галоидопроизводные группы, как уже отмечалось выше, нецелесообразно, в виду их раздражающего и аллергизирующего водействия на кожу. Наличие в составе мыла минерала (бентонит Na формы), содержащего катионы щелочных металлов (Na, K), приводит к увеличению pH (щелочности мыла), что неблагоприятно воздействует на кожу.
Для улучшения косметических свойств мыла его рецептура содержит значительное количество увлажняющих, смягчающих добавок и антиоксидантов, что повышает себестоимость мыла.
+
2+
+
Вместе с тем, при анализе уровня техники установлена известность антимикробного агента, созданного на основе неорганических компонентов (см. патент RU №2330673. опубл. 2008 г.). В этом решении предлагается антимикробный агент на основе наночастиц бентонитового порошка, интеркалированного ионами Ag или /и ионами Cu, которые получены при модификации растворами неорганических солей нитрата серебра или сульфата меди бентонита, предварительно обогащенного катионами Na при обработке его водным раствором неорганической соли натрия с последующей очисткой.
Антимикробный агент получен из минеральных, экологически безопасных компонентов и может быть использован в качестве добавок к различным препаратам, в том числе медицинского и косметического назначения.
Однако в данном решении не предусмотрена разработка рецептуры мыла с антимикробными свойствами.
Раскрытие изобретения.
Задача изобретения состояла в создании мыла с антимикробными свойствами, обеспечивающего технический результат по получению антимикробного эффекта пролонгированного действия при снижении риска возникновения негативных побочных явлений.
Задача изобретения состояла в создании мыла с антимикробными свойствами, обеспечивающего технический результат по антимикробной защите кожи за счет использования в составе мыла биологически совместимых с кожей человека компонентов, снижающих риск возникновения негативных дерматологических проявлений.
+
2+
+
Для решения поставленной технической задачи предложено мыло туалетное, содержащее мыльную основу, антимикробный агент, антиоксидант, функциональные добавки и воду, в котором, согласно заявляемому изобретению, мыло дополнительно содержит поливинилпирролидон, а в качестве антимикробного агента - наночастицы бентонитового порошка, интеркалированного ионами Ag или /и ионами Cu, который получен при модификации водными растворами нитрата серебра или сульфата меди бентонита, предварительно обогащенного катионами Na, при обработке его водным раствором неорганической соли натрия с последующей очисткой, состав мыла имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
мыльная основа
70,0-80,0
порошок бентонита,
интеркалированный ионами Ag<sup>+</sup> или Cu<sup>2+</sup>
или смесь названных порошков
при соотношении 1:(0,5-4)
1,0-10,0
поливинилпирролидон
0,1-1,0
антиоксидант
0,2-0,5
функциональные добавки
2,5-5,0
вода
остальное, при этом размер частиц бентонитового порошка не более 150 нм
Согласно изобретению количественное содержание металлов в составе мыла 0,02-0,8 мас.%.
Согласно изобретению в качестве функциональных добавок используют двуокись титана, глицерин, кислоту лимонную и другие добавки при следующем их содержании в составе мыла, мас.%:
двуокись титана
0,1-0,5
глицерин
2,0-2,5
кислота лимонная
0,1-0,5
другие добавки
0,3-1,5
Согласно изобретению в качестве антиоксиданта используют «Антал П-2».
Согласно изобретению в качестве других добавок предпочтительно используют парфюмерную композицию или/и крем косметический.
Согласно изобретению в качестве основы используют мыльную стружку.
3
3
Согласно изобретению используют поливинилпирролидон с молекулярной массой 12·10-40·10.
Заявляемое по изобретению мыло (при наличии в нем биологически совместимых с кожей антимикробного агента и биополимера) обеспечивает антимикробную защиту кожи пролонгированного действия при уменьшении негативного воздействия на нее.
При изготовлении мыльной композиции катионы серебра, меди, интеркалированные в наночастицы бентонита, в результате катионообменых процессов освобождаются и связываются с функциональными группами (-С=O) поливинилпирролидона с образованием нанокластеров серебра, меди, стабилизированных поливинилпирролидоном и оказывающих антимикробное пролонгированное действие на кожу при использовании мыла.
Другие ингредиенты, входящие в состав мыла по изобретению, являются традиционно используемыми компонентами по обеспечению сбалансированности моющих и косметических свойств мыла.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений с совокупностью признаков, соответствующих заявляемому техническому решению и реализующих вышеописанный результат.
Приведенный анализ известного уровня техники свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна», «изобретательский уровень».
Заявляемое изобретение может быть промышленно реализовано для получения мыла с антимикробными свойствами, уменьшающего риск возникновения негативных дерматологических проявлений.
Осуществление изобретения.
Сущность изобретения поясняется выбором сырьевых компонентов для реализации изобретения, примерами его осуществления, результатами испытаний.
Для реализации изобретения используют:
мыльную стружку, предпочтительно из натриевых солей натуральных или/и синтетических жирных кислот, традиционно применяемых для изготовления различных туалетных мыл;
3
3
3
3
поливинилпирролидон (ПВП) с молекулярной массой (м.м.) 12·10-40·10, водорастворимый биополимер, используемый в медицине и косметике, в том числе в качестве модификатора вязкости водных растворов и стабилизатора пены в моющих средствах. Предпочтительно использование поливинилпирролидона (ВФС 42-1791-88), м. м. 20·10-30·10;
диоксид титана, который используется при изготовлении мыла как пигмент-наполнитель и является барьером для УФ-излучения;
глицерин, используемый в косметике, в том числе при изготовлении мыла в качестве функциональной добавки смягчающей кожу и предохраняющей ее от высыхания;
аитиоксидант «Антал П-2», традиционно используемый в составе мыла в качестве стабилизатора для предотвращения процесса окисления продукции и пластификатора для улучшения реологических свойств мыльной массы;
кислоту лимонную, традиционно используемую в составе мыла для регулирования показателя (pH) и в качестве усилителя антиокислительных свойств;
другие традиционно используемые в составе мыла функциональные добавки: отдушки (парфюмерные композиции), крем косметический для улучшения эксплуатационных свойств мыла, в том числе органолептических;
антимикробный компонент, созданный на основе неорганических компонентов (см. патент RU №2330673).
+
+
+
2+
3
4
Данный компонент получают по двухэтапному технологическому процессу. На первом этапе монтмориллонит (бентонит Na-формы) обрабатывают водным раствором натрия хлористого (NaCl), выдерживают бентонит в данном растворе в течение 10-24 час, многократно декантируют при промывке деионизованной водой до pH=7 с удалением хлора, затем сушат. На втором этапе полученный полуфабрикат (бентонит, обогащенный ионами натрия) обрабатывают водным раствором нитрата серебра (AgNO) или сульфата меди (CuSO). В результате реакций ионного замещения катионы (Na) замещаются на катионы металла-заместителя (Ag или Cu), затем осуществляют очистку от солей натрия проинтеркалированного продукта, фильтрацию, сушку и измельчение.
+
2+
Для изготовления 100 г бентонита, интеркалированного ионами Ag, Cu (по заявляемому изобретению), использовали:
+
3
4
исходный сырьевой компонент - бентонит Na-формы (монтмориллонит) в количестве 110 г; 10% водный раствор хлористого натрия и 15% водные растворы неорганических солей, соответственно нитрата серебра (AgNO) и сульфата меди (CuSO).
Активирование (обогащение) бентонита ионами натрия и интеркалирование полученного полуфабриката бентонита (после его обогащения ионами натрия) ионами серебра и меди осуществляли при соотношении бентонит:раствор, как 1:10 (в.ч.).
Полученные антимикробные агенты оценивались по размерам частиц и анализировались по определению в них количественного содержания серебра, меди.
Контроль за размером частиц полученных порошков бентонита, интеркалированных ионами серебра или меди, производили с использованием электронного микроскопа. В результате установлено, что наночастицы порошка бентонита имеют размер не более 150 нм.
Определение количественного содержания серебра, меди в полученных продуктах осуществляли с использованием титриметрического анализа при применении индикаторов, фиксирующих точку эквивалентности титрования. В зависимости от исходного сырьевого продукта, количества активирующих и интеркалирующих (модифицирующих) реагентов в модифицированном порошке бентонита содержится от 2 до 8 мас. % металлов (серебро, медь).
Указанное количество названных металлов в бентонитовых порошках оптимально. Увеличение количества металлов приводит к возрастанию затратной части по получению антимикробного агента, а при уменьшении их в интеркалированном бентонитовом порошке снижается его антимикробная активность.
При изготовлении мыла по изобретению используют традиционный технологический процесс:
в мыльную стружку вводят заданные по изобретению компоненты (ингредиенты), перемешивают полученную мыльную массу до гомогенного состояния;
мыльную массу подвергают дополнительной механической обработке (пилированию) с последующим формованием, резкой полученных кусков, штампованием мыла, завертыванием в упаковку.
При разработке рецептуры мыла количество компонентов определялось разработчиком экспериментально из условий обеспечения эффективной антимикробной защиты кожи, сбалансированности моющих и косметических свойств мыла.
Заданное по изобретению сочетание компонентов и их количество оптимально для получения твердого мыла с антимикробными свойствами и соответствующего дерматологическим требованиям.
Использование в составе мыла поливинилпирролидона (ПВП) при заданном его количестве и молекулярной массе оптимально для образования в композиции мыла стабильных нанокластеров антимикробного действия и для придания мыльной массе оптимальной вязкости при гомогенизации.
3
При использовании для изготовления мыла ПВП с м. м. более 40·10или/и при количестве его более 1,0 мас.% резко увеличивается вязкость мыльной массы, что ухудшает процесс гомогенизации.
3
Использование ПВП с м.м. менее 12·10 ухудшает стабилизирующее влияния данного препарата на пенообразование с уменьшением образования в растворе активных нанокластеров антимикробного действия.
Снижение в составе мыла количества ПВП менее 0,1 мас.% ухудшает его стабилизирующее влияние и антимикробные свойства мыла.
Используемый по изобретению антибактериальный агент на основе наночастиц бентонитового порошка, интеркалированного ионами серебра и/или меди, при заданном в изобретении его количестве в рецептуре мыла обеспечивает выраженное антимикробное действие без побочного дерматологического воздействия. Уменьшение количества этого агента в мыле ухудшает его антимикробное действие, а увеличение - приводит к повышению себестоимости.
+
2+
Заданное по изобретению соотношение смеси используемых бентонитовых порошков, интеркалированных ионами серебра (Ag) и ионами меди (Cu), экономически наиболее целесообразно и оптимально по антимикробным свойствам мыла.
Заданный размер частиц бентонитового порошка наиболее целесообразен по условиям процесса его введения в мыльную массу и по обеспечению пролонгированного действия антимикробного эффекта при использовании мыла.
Качественный и количественный состав других ингредиентов, входящих в композицию мыла по изобретению и обеспечивающих его моющие и косметические свойства, оптимизирован на основании традиционных разработок, используемых для изготовления твердого мыла (см., например, мыло Safeguard, выпускаемое фирмой «Procter & Gamble», a также патент RU №2147607, разработчик ОАО «Косметическое объединение «Свобода»). Композиции данных мыл содержат также антибактериальный агент на основе триклозана, использование которого, как уже отмечалось выше, ухудшает дерматологические свойства мыла.
Ниже приведены примеры реализации изобретения, в соответствии с которыми с использованием лабораторного оборудования были получены образцы мыла.
Количественное содержание ингредиентов (компонентов) в каждом приведенном примере рассчитано на получение по 500 г мыльной массы.
Пример 1.
+
3
3
Мыльная стружка 74%; антимикробный агент на основе порошка бентонита, интеркалированного ионами Ag, 2,5%; поливинилпирролидон, м. м. 20·10-30·10 0,3%; антиоксидант (Антал П-2) 0,3%; глицирин 2%; лимонная кислота 0,1%; двуокись титана 0,1%, парфюмерная композиция (фантазийного направления с цветочным запахом) 0,5%; вода - остальное.
2+
Пример 2. То же, что по примеру 1, но в качестве антимикробного агента использован порошок бентонита, интеркалированиый ионами Cu в количестве 2,5 мас.%.
2+
Пример 3. То же, что по примеру 1, но в качестве антимикробного агента использован порошок бентонита, интеркалированный ионами Cu в количестве 5,0 мас.%.
+
2+
Пример 4. То же, что по примеру 1, но в качестве антимикробного агента использована смесь порошков бентонита, интеркалированных ионами Ag и Cu, при соотношении их в смеси как 1:1, и при количестве их 2,5 мас.%.
+
2+
Пример 5. То же, что по примеру 1, но в качестве антимикробного агента использована смесь порошков бентонита, интеркалированных ионами Ag и Cu, при соотношении их в смеси как 1:5, и при количестве их 2,5 мас.%.
3
3
Пример 6. То же, что по примеру 1, но при наличии поливинилнирролидона низкомолекулярного медицинского с м. м. 8·10-10·10 (данный ГГВП используется в медицинских препаратах для дезинтоксикации и улучшения реологических свойств крови) 1,0 мас.%.
Пример 7 (контрольный). То же, что по примеру 1, но в качестве антимикробного агента использован триклозан в количестве 3 мас.%.
По примерам 1-7 получены образцы мыла весом по 110 г.По каждому примеру получено (с учетом технологических потерь при изготовлении) по 4 образца мыла.
Оценку антимикробных свойств мыла проводили с использованием микробиологических исследований в отношении грамотрицательных (Escherichia coli) и грамположительных (Staphilococcus aureus) бактерий методом разведения мыла (по примерам 1-7) в жидких питательных средах.
7
Микробная нагрузка составляла 10КОЕ/мл.
Антимикробный эффект контролировался последующим высевом каждого разведения на твердые питательные среды.
В результате исследований установлено, что при использовании композиций мыла антимикробный эффект в отношении:
грамположительных бактерий (S. aureus) имеет место для мыла по примеру 1, 3 и 7 в течение 24 час.; по примеру 4 в течение 20 час.; по примеру 2, 5 и 6 в течение 15 час.;
грамотрицательных бактерий (Е. coli) - для мыла по примерам 1 и 4 - в течение 20 час.; по примеру 3-24 час.; по примерам 2, 5 и 7 в течение 18 час.
Из микробиологических исследований следует, что наиболее эффективными по антимикробным свойствам в отношении указанных микроорганизмов являются составы мыла по примерам 1, 3, 4 и 7.
Снижение эффективности антимикробной активности в отношении бактерий (S. aureus) мыла по примеру 2 свидетельствует о целесообразности увеличения концентрации в составе мыла антибактериального агента на основе бентонитового порошка, интеркалированного ионами меди, что подтверждается микробиологическими исследованиями образца мыла по примеру 3.
Снижение антимикробной активности мыла по примеру 5 свидетельствует о нецелесообразности изменения весового соотношения смеси указанных в изобретении антимикробных агентов.
3
3
Снижение антимикробной активности образца мыла по примеру 6 свидетельствует о нецелесообразности использования в составе мыла ПВП с м.м. менее 12·10. Использование ПВП с м.м. менее 12·10 ухудшает стабилизирующее влияние данного препарата на пенообразование с уменьшением образования в растворе активных нанокластеров антимикробного действия.
Оценка потребительских свойств образцов мыла (примеры 1-7) проводилась по их дерматологическому воздействию на кожу рук испытуемых при частом применении в течение 8 суток. Для тестирования были приглашены 14 человек (каждые два человека использовали однотипные образцы мыла по примерам 1-7).
В результате испытаний установлено:
мыло по примерам 1-5 не оказывает раздражающего и аллергирующего влияния на кожу в течение всего срока испытаний;
мыло по примеру 7 вызывало раздражающее действие на кожу испытуемых на 3 и 5 сутки его использования;
мыло по примеру 6 не оказывает раздражающего и аллергирующего влияния на кожу, но данное мыло имеет повышенную скорость растворения. Срок испытания мыла сократился до 4 суток.
Таким образом, на основании полученных данных установлено, что мыло по изобретению, в соответствии с примерами 1-4, наиболее эффективно по антимикробной защите кожи и не оказывает на нее побочного дерматологического воздействия, что свидетельствует об оптимальном выборе компонентов и их количестве для состава мыла по изобретению.
По своим техническим характеристикам (органолептическим и физико-химическим) полученное мыло по примерам 1-4 соответствует стандартным требованиям.