БИОЦИДНЫЙ ПРЕПАРАТ
BIOCIDAL PREPARATION

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к препаратам, обладающим биоцидными свойствами и, в связи с этим, перспективными для борьбы с патогенными микроорганизмами, и может быть использовано в медицине, ветеринарии, текстильной и строительной индустрии, а также смежных отраслях производства.
В настоящее время для борьбы с патогенными микроорганизмами используют такие препараты, как метафлор, формальдегид, алкамон, хлористые углеводороды и т.п.(GB1476730, DE 2820409, RU 2142451, 1999 и т.д.). Известен, например, препарат "хлоргексидин" [1,6-бис(пара-хлорфенилгуанидо) гексан] [Машковский М.Д. Лекарственные средства, ч. 2, с. 450-451, М., Медицина, 1993], действие которого направлено против грамотрицательных и грамположительных штаммов биокультур и грибковых возбудителей.
Однако указанные препараты, как правило, имеют ограниченное применение, не обладают пролонгированным действием, опасны для человека и окружающей среды, малоэффективны в низких концентрациях.
Одной из наиболее перспективных групп биоцидов являются различные производные гуанидина (RU 2287348,2006; RU 2230734, 2004; RU 2239629, 2004; RU2039036, 1995; GB 821113, 1959, SU 1184296, 1983), сочетающие хорошие биоцидные свойства с относительной малой токсичностью.
В частности, известен 1,10-дигуанидино-n-декан, обладающий антидиабетической и биоцидной активностью (П.А. Гембицкий, И.И. Воинцева. Полимерный препарат полигексаметиленгуанидин. - Запорожье: "Полиграф", 1998, -с. 6); биглюконат N,N'-бис(4-хлорфенил)-1,6-дибигуанидогексана (US 2830006), реализуемые под названиями "хлоргексидин" или "гибитан", различные производные бигуанидина (DE 3743374, DE 4028473, US 4952704, ЕР 507317, US 5376686, ЕР 643044, РСТ 93/16037, US 5478864).
Общим недостатков препаратов является сложная технология получения, токсичность, недостаточная эффективность и ограниченная область применения.
Среди указанных производных наиболее известны полигексаметиленгуанидин (ПГМГ) и его соли с кислотами, в частности гидрохлорид (ПГМГ ГХ), глюконат (ПГМГ Г) и фосфат (ПГМГ Ф), предложенные для борьбы с бактериальными загрязнениями (П.А. Гембицкий. Синтез метацида. Хим. Пром. 1984, №2, с. 18-19; SU247463, 1968; SU 1698061, 1991; RU 2219141, 2003; RU 2237041, 2004; RU 2097357, 1997; RU 2133256, 1999). Интерес к ним во многом обусловлен тем, что они значительно эффективней и безопасней четвертичных аммониевых соединений, ПАВ (катамина, роккала, септабика), производных фенола и хлорактивных дезинфицирующих препаратов.
Препараты на основе ПГМГ в настоящее время нашли, в частности, широкое применение в гальванотехнике, в буровой технике, как стабилизатор глинистых буровых растворов, в качестве смазочно-охлаждающей жидкости (SU 1698061,1991), а также считаются перспективными для использования в медицине, ветеринарии, строительстве и смежных областях (SU 247463, 1968; SU 944290, 1981). Однако использование биоцидов на основе ПГМГ требует относительно высоких концентраций препарата. Так, антифунгицидное действие отмечается для ПГМГ-Х при концентрациях 1-7% (SU 247463, 1968). Кроме того, отмечается высокая коррозионная активность ПГМГ-Х (RU 2052453, 1966; RU 2142451.1999). Авторами были поведены исследования по повышению эффективности биоцидных композиций на основе ПГМГ ГХ, как правило, путем введения в его состав различных добавок (RU 2118175,1998; RU 2 287 348, 2006). Однако их использование не позволило полностью решить проблемы упрощения технологии получения препарата и токсичности биоцида.
Задачей, решаемой в настоящем изобретении, являлось создание нового биоцидного препарата, сочетающего высокую эффективность, более низкую токсичность и более простую технологию получения.
Задача решалась путем модификации структуры ПГМГ-Х (метацида), являющейся наиболее близким аналогом к заявляемому как по строению, так и по воздействию на микроорганизмы (Гембицкий П.А. Синтез метацида. Химическая промышленность, 1984, N2, с. 18-19).
Технический результат достигался созданием производного полигуанидин-гидрохлорида, полученного взаимодействием гуанидин гидрохлорида (ГГХ) с 2-метил-1,5-пентаметилендиамином (МПМД) при перемешивании при температуре 140-200°С в течение 2-4 часов до достижения рН 7-8.
Преимуществом такого синтеза является проведение процесса в одну стадию за счет упрощения технологии введения в процесс 2-метил-1,5-пентаметилендиамина (МПМД), представляющего собой жидкость.
Как вариант, препарат может быть получен по иной традиционной технологии получения метацида, в которой ГМДА заменен на ПМДА. В частности, препарат может быть получен по технологиям, описанной в RU 2122866, 1998, RU 2191066, 2002 и т.п.
Спектры 50% раствора ППМГ ГХ и 50% раствора ПГМГ ГХ (для сравнения) приведены на фиг. 1 и фиг. 2.
Сущность заявляемого изобретения и его промышленное применение иллюстрируются следующими примерами.
Пример 1. 175 кг 2-метил-1,5-пентаметилендиамина смешивали со 150 кг гуанидингидрохлорида, поднимая в течение 40 мин температуру с 50 до 80°С. Полученную смесь выдерживали при 200°С в течение 10 часов, затем охлаждали и фасовали. Получено 260 кг твердого золотисто прозрачного вещества с содержанием ППМГ ГХ 82,74%. Растворимость в воде полная, запах отсутствует.
ИК-спектр полученного препарата приведен на фиг. 1. рН 1% раствора 8.6.
Пример 2. Антибактериальную активность оценивали диффузионным методом, основанном на определении ширины зон задержки тест-культур в агаризованной среде, формирующихся под действием диффундирующих в среду биоцидов в концентрации 0,4% масс. В качестве тест-культур использовали санитарно-показательные бактерии Staphylococcus aureus А ТСС 6538, Escherichia coli АТСС 8739 и Pseudomonas aeruginosa АТС С 2785. Полученные результаты приведены в таблице 1.
Влияние концентрации биоцида на всхожесть микроорганизмов показана в таблице 2 на примере штаммов Е. coli, штамм К-12 и S. aureus, шт 209-Р.
Пример 3. Оценка пролонгированности противобактериальных и противо-фунгицидных свойств проводились с использованием в качестве тест-объектов целлюлозы последующей методике.
Отбеленная целлюлоза нарезалась на квадраты площадью 1 кв.см и стерилизовалась при 180°С 60 минут. В эксперименте были использованы эталонные штаммы E.col, S. aureus и Вас.subtilis varauth, применяемые для тестирование качества дезинфектантов, а также штамм гриба Asp.niger, шт. №23.
Штаммы E.coli и S.aureus выращивали на мясо-пептонном бульоне при 37°С 18-24 часа, a B.subtiles в тех же условиях -48 часов.
9
6
A.niger выращивали на Сабуро-агаре при 37°С 48 часов, а затем при 22°С еще 48 часов. Рабочую суспензию микроорганизмов готовили путем последовательных 10-ти кратных разведений исходной суспензии с концентрацией 10 КОЕ/тест-объект. При проведении экспериментов рабочая нагрузка составила 10 КОЕ на тест-объект.
Препарат ППМГ ГХ полученный по примеру 1 за 24 часа до начала эксперимента наносили на стерильные тест-объекты из расчета 0,1 мл 0,2% раствора на один тест-объект.
В качестве контроля использовали тест-объекты необработанные препаратами. Были использованы две экспозиции - 1 и 24 часа.
После экспозиции тест-объекты стерильным пинцетов переносили в пробирки с мясо-пептонным бульоном и инкубировали в термостате. Полученные результаты показали, что в течение 60 дней после обработки заявляемыми препаратами прорастания колоний ни в одном из обработанных объектов не отмечалось. В контроле пророст тестировался через сутки после начала культивирования.
Пример 4. Исследование спороцидного действия препарата ППМГ ГХ.
В качестве тест-микроорганизмов использовали следующие штамм Bacillus cereus АТСС 6633, в качестве нейтрализатора - 30 г/л полисорбата 80 и 3 г/л лецитина. Перед началом испытаний все реагенты доводили до температуры 20°С. с помощью водяной бани; затем по 1 мл. испытуемого средства и 1 мл суспензии, содержащей споры 3,0×108 - 1×109 КОЕ / мл. перемешали и поставили в контейнере на 60 мин в водяную баню при температуре 20°С. -0,1 мл. анализируемой смеси помещали в пробирку содержащую 10 мл. нейтрализатора, смешивали и инкубировали на водяной бане в течение 30 минут. После нейтрализации 1 мл. образца икубировали при температуре 36°С в течение 24 часов и определяли количество колониеобразующих единиц до (N) и после испытаний (Na).
Сокращение жизнеспособности определяли по формуле
R=Nw LGR=IgNw-LG Na
Продукт считался выдержавшим испытание, если он доказывает 104 или более раз сокращения жизнеспособности спор в течение 60 минут. Полученные результаты приведены в таблице 3.
Анализ полученных результатов показал, что ППМГ ГХ обладает хорошими спороцидными свойствами в концентрации 0,5-1% по отношению к штамму - Bacillus cereus АТСС 6633.
Как показали проведенные испытания заявляемый препарат демонстрирует широкий спектр действия - эффективен против всех видов микроорганизмов, включая споровые формы бактерий и микоплазмы; более низкую (примерно на 20%) токсичность в отношении млекопитающих, отсутствие раздражающего действия на кожный покров при нанесении на кожу и слизистую оболочку, обусловленная природой препарата, не позволяющей ему проникать через кожный барьер; более простой технологией получения.