Интерполимерное дезинфицирующее средство

Интерполимерное дезинфицирующее средство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к средствам для дезинфекции и может быть использовано для превентивной пролонгированной дезинфекции помещений с большим скоплением и длительным пребыванием людей: в медицинских учреждениях, на объектах уголовно-исполнительной системы, на эвакопунктах, в помещениях культурно-бытового назначения, в быту, ветеринарии, в пищевой отрасли, торговле, на транспорте.

В настоящее время во всем мире отказываются от традиционных дезинфекционных средств на основе соединений, содержащих активный хлор или фенол. Эти соединения не стабильны, высоко токсичны, вызывают аллергию; обработка медицинских помещений такими дезинфектантами разрешена только в отсутствии пациентов. Препараты летучи, поэтому срок их антимикробного действия ограничивается несколькими часами, после чего обработанные поверхности повторно кантаминируются и их санитарную обработку приходится повторять.

Хлорактивные и фенолсодержащие соединения все больше вытесняются менее токсичными и более стабильными, не агрессивными препаратами, в частности полигуанидинами (ПГ), которые хорошо растворимы в воде, образуют на защищаемой поверхности биоцидную полимерную пленку, обладающую широким спектром биоцидного действия.

Ценное свойство ПГ - водорастворимость - становится их недостатком, когда надо добиться длительной антимикробной защиты стен, мебели и другого оборудования в лечебных учреждениях, где эти поверхности периодически подвергаются влажной уборке, поскольку пленка ПГ легко смывается водой, к тому же она липкая и обладает низкой механической прочностью (твердость и ударная прочность - 0, разрывная прочность <0,5 МПа).

Эти недостатки ПГ могут быть устранены при использовании в качестве дезинфицирующего средства химически сшитых полимерных композиций (интерполимеров), состоящих из ПГ в форме основания и гидрофобных полимеров, выполняющих одновременно роль пленкообразователя и сшивающего агента.

При получении интерполимеров гуанидиновые группы в макромолекулах основания ПГ вступают в химическое взаимодействие с реакционноспособными функциональными группами пленкообразующего полимера с образованием межцепных химических связей. Интерполимеры образуют из раствора пространственно структурированные интерполимерные сетки, не смываемые с защищаемой поверхности водой, обладающие биоцидными свойствами и повышенной механической прочностью.

Для того чтобы интерполимеры могли быть использованы в качестве дезинфицирующих средств, они должны растворяться в органических растворителях, а их растворы должны быть стабильны; весьма существенным является также токсичность (класс опасности) выбранного органического растворителя. Все это требует весьма тщательного подхода к оптимизации качественного и количественного состава органорастворимой полимерной композиции, предлагаемой для использования в качестве дезинфицирующего средства.

Известна биоцидная полимерная композиция, содержащая полигексаметиленгуанидин (ПГМГ), которая в качестве сшивающего агента и пленкообразующей основы содержит политрихлорбутадиен, а в качестве растворителя - хлороформ [А.С. СССР №1728264, кл. С 08 L 15/2, 1992 г., БИ №15]. Композиция предназначена для защиты от коррозии и биообрастания поверхностей, находящихся в водной среде. Она, однако, не может быть рекомендована в качестве дезинфицирующего средства, поскольку образующееся полимерное покрытие имеет черную окраску, а используемый для ее приготовления растворитель (хлороформ) обладает наркотическим действием. Кроме того, политрихлорбутадиен в настоящее время не выпускается в промышленном масштабе.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является биоцидная композиция, которая в качестве биоцидного компонента содержит основание ПГМГ, в качестве сшивающего агента и пленкообразующей основы - хлорсодержащий полиэтилен, а в качестве растворителя - смесь толуола с этиловым спиртом; кроме того, композиция содержит карбоновую кислоту, различные пигменты [Пат. РФ 2169163, 1999 г., С 09 D 123/28; БИ №17, 2001 г.]. Композиция предназначена для проведения ремонтных и строительных работ. К недостаткам известной композиции относится то, что она не может быть использована в качестве дезинфицирующего средства, поскольку изменяет окраску защищаемой поверхности (в зависимости от пигмента), а основной растворитель композиции (толуол) обладает высокой ингаляционной токсичностью (3 класс умеренно опасных веществ по ГОСТ 12.1.007-76).

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является снижение токсичности растворителя, повышение прочностных характеристик полимерного покрытия на основе дезинфицирующего средства, а также расширение области применения дезинфицирующего средства.

Для решения технической задачи интерполимерное дезинфицирующеее средство, включающее основание полигуанидина, хлорсодержащий полимер, ароматический растворитель и этиловый спирт, в качестве основания полигуанидина используют основание полиалкиленгуанидина, или основание полиоксиалкиленгуанидина, или основание полиалкиленбигуанида, в качестве хлорсодержащего полимера используют смесь хлорсульфированного полиэтилена с хлорированным поливинилхлоридом, в качестве ароматического растворителя используют нефрас А-130/150 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Основание полиалкиленгуанидина, или основание полиоксиалкиленгуанидина, или основание полиалкиленбигуанида	0,3-0,5
Смесь хлорсульфированного полиэтилена с хлорированным поливинилхлоридом	3,1-4,0
Этиловый спирт	7-10
Нефрас	остальное

При этом в качестве основания полиалкиленгуанидина используют основание полигексаметиленгуанидина, или основание политетраметиленгуанидина, или основание полидодекаметиленгуанидина, или основание бензилполигексаметиленгуанидина, или основание октадецилполигексаметиленгуанидина; в качестве основания полиоксиалкиленгуанидина используют основание поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) или поли-(3,7,10-триоксатридекангуанидина).

В качестве основания полиалкиленбигуанида используют основание полигексаметиленбигуанида или основание бензилполигексаметиленбигуанида.

При этом отношение хлорсульфированного полиэтилена к хлорированному поливинилхлориду составляет (7,3-10,1):1.

Композиции такого состава могут служить в качестве органорастворимого дезинфицирующего средства пролонгированного действия, спектр биоцидного действия которого зависит от химической природы выбранного ПГ. После испарения растворителя дезинфицирующее средство образует бесцветное полимерное покрытие, содержащее 7-12% ПГ, остальное - смесь хлорированных полимеров. Покрытие обладает активностью в отношении бактерий (включая микобактерии туберкулеза), грибов рода Кандида и Аспергилус; активность покрытия сохраняется в течение по крайней мере 18 месяцев со дня нанесения на поверхность. Покрытие не смывается водой, имеет хорошую адгезию и высокие прочностные характеристики.

Биоцидным действующим веществом дезинфицирующего средства служат ПГ различного состава, переведенные в форму основания.

Основание полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) с ММ=(2,5-10,0)·10³ получают щелочным дегидрохлорированием хлорида ПГМГ, как описано в [А.С. СССР №1687261, кл. А 61 L 2/16, 2/18, 1991 г., БИ №40]. Основание ПГМГ представляет собой белое твердое вещество, ограниченно растворимое в воде, не растворимое в органических растворителях, кроме низших спиртов.

Следует отметить, что при щелочном дегидрохлорировании хлоридов ПГ реакции ионного обмена, не доходя до конца, и получаемое основание ПГ является сополимером основной и хлоридной форм:

В реакцию с полимерным связующим вступают только дегидрохлорированные звенья ПГ (хлоридная форма в реакции не участвует). В результате реакции между макромолекулами ПГ и полимерного связующего образуется небольшое число межцепных химических сшивок, благодаря чему интерполимер сохраняет растворимость, а также специфические свойства, присущие обоим высокомолекулярным компонентам.

Основания политетраметиленгуанидина (ПТМГ) и полидодекаметиленгуанидина (ПДДМГ) синтезируют также:

Это - твердые беловатые полимеры, первый из которых хорошо растворим в воде и спирте, а второй нерастворим в воде, но растворим в хлороформе и толуоле.

Основание бензилполиоксаметиленгуанидина (БПГМГ) и октадецилполигексаметиленгуанидина (ОДПГМГ) получают действием щелочи на водные растворы их гидрохлоридов:

Оба основания - твердые вещества светло-желтого цвета. Первое растворимо в воде и спирте; второе - в хлороформе, толуоле и спирте. БПГМГ и ОДПГМГ обладают сильным вирулицидным и туберкулоцидным действием.

Основания полиоксиалкиленгуанидинов (ПОАГ): поли-4,9-диоксадодекангуанидина (ДОДДГ) и поли-3,7,10-триоксатридекангуанидина (ТОТДГ)

полужидкие, пастообразные вещества желтого цвета. Оба основания растворимы в воде и спирте, отличаются чрезвычайно низкой токсичностью.

Основания полигексаметиленбигуанида (ПГМБГ) и его бензильного производного (БПГМБГ): твердые белые вещества растворимые в воде и спирте.

Пленкообразующей основой дезинфицирующего средства служит смесь хлорированных полимеров, состоящая из хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) и хлорированного поливинилхлорида (ХПВХ). При этом отношение ХСПЭ к ХПВХ составляет (7,3-10,1):1.

ХСПЭ - гидрофобный пленкообразующий полимер с ММ˜20000, растворим в ароматических и хлорированных углеводородах; из раствора образует высокоэластичные, но относительно малопрочные пленки; применяется, в частности, в производстве лаков и эмалей. Содержит в своем составе легко подвижные атомы хлора, вступающие в химическое взаимодействие с гуанидиновыми группировками ПГ в форме основания. В составе дезинфекционного средства служит сшивающим агентом и эластическим компонентом пленкообразующей основы покрытия.

ХПВХ - гидрофобный пленкообразующий полимер с ММ˜40000-80000 растворим в ароматических и хлорированных углеводородах. Пленки ХПВХ обладают повышенной твердостью, упругостью, прочностью к удару; применяются для получения химически- и атмосферостойких покрытий. В состав дезинфицирующего средства вводится для улучшения прочностных характеристик пленкообразующей основы покрытия; в интерполимерной реакции с ПГ не участвует.

Если соотношение ХСПЭ к ХПВХ будет менее 7,3:1, то это приведет к снижению механической прочности покрытия. Если это соотношение будет более 10,1:1, то это приведет к снижению водостойкости покрытия.

Дезинфеицирующее средство содержит два растворителя - этиловый спирт и нефрас. Нефрас (ГОСТ 10214-78) представляет собой смесь ароматических углеводородов, получается в процессе каталитической ароматизации нефти (легкая фракция); по ГОСТ 12.1.007-76 относится к малоопасным веществам 4 класса; применяется в качестве нетоксичного растворителя лаков, красок и эмалей. Этиловый спирт - по ГОСТ 18300 или ГОСТ 17299.

Дезинфицирующее средство получают следующим образом.

Пример 1. Готовят два раствора: смесь 3,0 г ХСПЭ и 0,3 г ХПВХ, растворяют в 89 г нефраса А-130/150; 0,3 г основания ПГМГ растворяют в 7 г этилового спирта. Оба раствора готовят при температуре 50-60°С и перемешивании, фильтруют через плотную ткань. Затем раствор основания ПГМГ добавляют к раствору смеси ХСПЭ с ХПВХ и перемешивают при комнатной температуре. Получают 100 г интерполимерного дезинфицирующего средства, которое представляет собой однородную, подвижную жидкость светло-желтого цвета с запахом растворителя. Раствор дезинфекционного средства стабилен (не распадается на фазы), если сухой остаток (сумма полимеров в растворе) не превышает 4,5%. При более высоких концентрациях раствора может иметь место осаждение полимеров в виде сшитого геля.

В таблице 1 приведен состав компонентов дезинфицирующего средства по заявленным составам №1-7, а также по составам 8-13, выходящим за заявленные пределы. Состав компонентов и их процентное содержание выявлено на основании многочисленных экспериментов и является оптимальным.

Интерполимерное дезинфицирующее средство перед употреблением тщательно перемешивают и наносят кистью, валиком или пневматическим краскораспылителем на чистые, сухие поверхности стен и другие объекты в помещениях (кроме пола). После испарения растворителя на защищаемой поверхности образуется малозаметное бесцветное полимерное покрытие, которое подсушивают при комнатной температуре; помещение проветривают до исчезновения запаха растворителя.

Полимерное покрытие содержит в своем составе 7-12% ПГ и обеспечивает стерильность поверхности в течение 18 месяцев без дополнительной обработки дезинфицирующими средствами; его можно смыть водой.

Длительное антимикробное действие полимерного покрытия обусловлено тем, что ПГ редкими химическими связями «пришит» к ХСПЭ; при этом большинство гуанидиновых групп ПГ не участвуют в реакции и, оставаясь свободными, обеспечивают биоцидные свойства покрытия. Наличие межцепных химических связей между ХСПЭ и ПГ, а также присутствие ХПВХ придает полимерному покрытию повышенную механическую прочность и водостойкость.

В таблице 2 приведены прочностные характеристики сухой пленки и полимерного покрытия для прототипа и двух интерполимерных дезинфицирующих средств данного изобретения. Очевидно, что заявленная композиция образует покрытие с повышенными прочностными характеристиками.

В таблицах 3-6 представлены результаты дезинфицирующей активности полимерных покрытий. Микробиологичекие и токсикологические исследования интерполимерного дезинфицирующего средства проводили согласно нормативам, изложенным в перечне «Нормативные показатели безопасности и эффективности дезинфекционных средств, подлежащих контролю при проведении обязательной сертификации» №01-12/75 от 1997 г., а также в соответствии с методиками, изложенными в сборнике: «Методы испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности», Москва, МЗ РФ, 1998 г., ч.I и II».

Для определения эффективности полимерного покрытия в качестве тест-микроорганизмов использовали S.aureus (шт. 906), грибы C.albicans (шт.15), Mycobacterium В 5, Asp.niger, а в качестве тест-поверхностей - поверхность размером 10×10 см из дерева, окрашенного и не окрашенного масляной краской. Для нейтрализации средства применяли универсальный нейтрализатор, содержащий твин-80, сапонин, гистидин, цистеин, и воду питьевую.

Интерполимерное дезинфицирующее средство наносили на тест-поверхности с помощью кисти; высушивали в течение суток. При изучении зависимости антимикробной активности интерполимерного покрытия от сроков его хранения суспенизию тест-культуры наносили на поверхности, обработанные дезинфицирующим средством в количестве 0,5 мл, и подсушивали ее в течение часа (до полного высыхания). Через различные промежутки времени делали смывы марлевыми салфетками, которые помещали в пробирки с бусами, содержащие по 10 мл нейтрализующего раствора; встряхивали их в течение 10 мин. Затем по 0,2 мл смывной жидкости сеяли на твердые питательные среды: в опытах с золотистым стафилококком - на мясо-пептонный или казеиновый агар; с кандидой альбиканс и аспергиллус нигер - на агар Сабуро; с микобактериями В5 - на казеиновый агар с глицерином и среду Петраньяни. Контролем служили тест-поверхности из аналогичного материала, не обработанные дезинфекционным средством.

Испытания эффективности дезинфицирующего средства, полученного по примерам №1-7, показали, что культура золотистого стафилококка на 100% инактивируется на интерполимерном покрытии через 30 мин, культура кандида альбиканс - через 120 мин, а культура микобактерий В 5 - через 24 часа. На поверхности, обработанной дезинфицирующим средством, полученным по контрольному примеру №8, культура золотистого стафилококка инактивируется на 90% за 60 мин, поэтому данный пример выходит за пределы заявленного состава.

Лабораторные испытания показали, что антимикробное действие интерполимерного покрытия в отношении S.aureus, Mycobacterium В 5 и С.Albicans сохраняется при многократной повторной контаминации поверхности тест-микроорганизмами на протяжении по крайней мере 6 месяцев (табл.). Присутствие 40% белковой сыворотки не снижало эффективность интерполимерного покрытия в течение всего срока наблюдения.

Испытания покрытия на основе интерполимерного дезинфицирующего средства в практических условиях (тюремная камера, больничная палата, помещение для персонала) показали, что биоцидное действие интерполимерного покрытия сохраняется в течение 18 месяцев (для водорастворимого ПГМГхлорида этот срок составляет 1 месяц).

В табл.6 показано, что интерполимерное покрытие сохраняет свои свойства также в отношении высушенной культуры золотистого стафилококка, что существенно, например, при контаминации поверхности микроорганизмами, попадающими из воздуха вместе с частицами пыли.

При изучении фунгицидной активности интерполимерного покрытия тест-культуру черного аспергилла наносили на неокрашенные деревянные поверхности, подсушивали, а затем обрабатывали интерполимерным дезинфицирующим средством. Обнаружили, что развитие плесени под покрытием приостанавливается, хотя культура остается жизнеспособной.

Таблица 2Прочностные характеристики покрытия на основе интерполимерного дезинфицирующего средства
Наименование показателя	Прототип	Номер примера в табл.1
1	5
Липкость покрытия	отсутствует	отсутствует
Растворимость в воде	HP	HP
Относительная твердость по М-3, усл. ед. (по ГОСТ 5233)	0,30	0,40	0,40
Разрывная прочность сухой пленки, МПа	23	35	33
Прочность при ударе по У-1А, кгс·см (по ГОСТ 4765)	50	60	60
Эластичность при изгибе по ШГ-1, мм (по ГОСТ 6806)	1	1	1
Адгезия, баллы (по ГОСТ 15140, разд.2)	1	1	1

Таблица 3Антимикробное действие покрытия на основе интерполимерного дезинфицирующего средства по примеру №3 в табл.1 (толщина покрытия 15-20 μκ)
Кратность контаминации поверхностей тест-микроорганизмами (с интервалом 1 час)	Тест-микроорганизм
S.aureus	C.albicans	Mycobacterium B 5
Контроль Кое/см2	Опыт Кое/см2	Эффективность, %	Контроль КОЕ/см2	Опыт, Кое/см2	Эффективность, %	Контроль	Опыт
1	2400	0	100	2200	2	99,99	+	-
2	2600	0	100	2800	1	99,99	+	-
3	2480	0	100	2100	0	100	+	-
4	2680	0	100	2600	0	100	+	-
5	3150	0	100	2300	2	99,99	+	-
6	3200	0	100	2500	1	99,99	+	-
Примечание 1: «контроль» - поверхность образца без покрытия; «опыт» - поверхность образца обработана интерполимерным дезинфекционным средством.Примечание 2: «+» означает рост микобактерий туберкулеза, «-» - отсутствие роста
Таблица 4Антимикробное действие покрытия на основе интерполимерного дезинфицирующего средства по примеру №6 в табл.1 (толщина покрытия 15-20 μκ)
Кратность контаминации поверхностей тест-микроорганизмами (с интервалом 1 час)	Тест-микроорганизм
C.albicans	Mycobacterium B 5
Контроль КОЕ/см2	Опыт КОЕ/см2	Эффективность, %	Контроль	Опыт
1	120	0	100	+	-
2	90	0	100	+	-
3	110	0	100	+	-
4	103	0	100	+	-
5	71	0	100	+	-
6	90	0	100	+	-
Примечание 1: «контроль» - поверхность образца без покрытия; «опыт» - поверхность образца обработана интерполимерным дезинфекционным средством.Примечание 2: «+» означает рост микобактерий туберкулеза,«-» - отсутствие роста

Таблица 5Антимикробное действие покрытия на основе интерполимерного дезинфицирующего средства по примеру №1 табл.1 (толщина покрытия 15-20 μκ)
Срок наблюдения, недели	Тест-микроорганизм
С. albicans	Mycobacterium B 5
Контроль, КОЕ/см2	Опыт, Кое/см2	Эффективность, %	Контроль	Опыт
2	209	0	100	+	-
4	306	0	100	+	-
б	196	0	100	+	-
8	250	0	100	+	-
10	220	0	100	+	-
12	180	0	100	+	-
14	154	0	100	+	-
16	295	0	100	+	-
18	300	0	100	+	-
20	240	0	100	+	-
22	220	0	100	+	-
24	187	0	100	+	-
Примечание 1: «контроль» - поверхность образца без покрытия; «опыт» - поверхность образца обработана интерполимерным дезинфекционным средством.Примечание 2: «+» означает рост микобактерий туберкулеза, «-» - отсутствие роста
Таблица 6Антимикробное действие покрытия на основе интерполимерного дезинфицирующего средства попримеру №2 табл.1 в отношении высушенной культуры золотистого стафилококка
Экспозиция, Час	Контроль, КОЕ/см2	Опыт, КОЕ/см2	Эффективность, %
1	2,1×107	0	100
2	1,3×107	0	100
3	1,9×l07	0	100
24	2,4×107	0	100
Примечание 1: «контроль» - поверхность образца без покрытия; «опыт» - поверхность образца обработана интерполимерным дезинфекционным средством.

1. Интерполимерное дезинфицирующее средство, включающее основание полигуанидина, хлорсодержащий полимер, ароматический растворитель и этиловый спирт, отличающееся тем, что в качестве основания полигуанидина используют основание полиалкиленгуанидина, или основание полиоксиалкиленгуанидина, или основание полиалкиленбигуанида, в качестве хлорсодержащего полимера используют смесь хлорсульфированного полиэтилена с хлорированным поливинилхлоридом в соотношении 7,3-10,1:1, в качестве ароматического растворителя используют нефрас при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Основание полиалкиленгуанидина, или основание
полиоксиалкиленгуанидина, или основание
полиалкиленбигуанида	0,3-0,5
Смесь хлорсульфированного
полиэтилена с хлорированным
поливинилхлоридом в соотношении 7,3-10,1:1	3,1-4,0
Этиловый спирт	7-10
Нефрас	Остальное.

2. Интерполимерное дезинфицирующее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве основания полиалкиленгуанидина используют основание полигексаметиленгуанидина, или основание политетраметиленгуанидина, или основание полидекаметиленгуанидина, или основание бензилполигексаметиленгуанидина, или основание октадецилполигексаметиленгуанидина.

3. Интерполимерное дезинфицирующее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве основания полиоксиалкиленгуанидина используют основание поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) или поли-(3,7,10-триоксатридекангуанидина).

4. Интерполимерное дезинфицирующее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве основания полиалкиленбигуанида используют основание полигексаметиленбигуанида или основание бензилполигексаметиленбигуанида.