СПОРОЦИДНОЕ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО Российский патент 2004 года по МПК A61L2/18 

Изобретение относится к дезинфекции с использованием жидких химических веществ, а именно к средствам на основе пероксида водорода для дезинфекции и стерилизации различных объектов, контаминированных возбудителями инфекций бактериальной (включая споры и возбудитель туберкулеза), вирусной и грибковой форм.

К дезинфектантам, используемым в современной медицине, ветеринарии и различных отраслях промышленности для обеспечения противоэпидемического режима работы и асептических условий, предъявляются очень жесткие требования, существенно ограничивающие арсенал используемых средств. В частности, дезинфектант "высокого уровня" /1/ или "идеальный дезинфектант" /2/ должен
- обладать широким спектром действия (включая спороцидное) и обеспечивать быструю и необратимую инактивацию микроорганизмов;
- быть высокоэффективным при всех температурах, существующих в естественных условиях, проникать в органические вещества и по возможности обладать еще очищающим действием;
- характеризоваться минимальной потерей эффективности, обусловленной органическими и неорганическими веществами, с которыми он соприкасается;
- иметь минимальную токсичность по отношению к человеку и животным;
- быть как можно более стабильным в концентрированных и готовых к употреблению растворах (концентратах и рабочих растворах);
- в естественных условиях распадаться на безвредные химические группы, не вызывая изменений запаха и вкуса;
- быть пожаро- и взрывобезопасным;
- обладать незначительным коррозионным действием и иметь приемлемую стоимость.

Среди дезинфектантов полифункционального назначения, обладающих спороцидной активностью, потенциально позволяющей использовать их как для дезинфекции, так и для стерилизации, в большей степени этим требованиям отвечают растворы, содержащие пероксид водорода (ПВ) /1/. Отечественной химической промышленностью для бытовых и медицинских целей ПВ выпускается в концентрациях от 30 до 45%. Разбавленные растворы ПВ (3% и 6%) применяются для дезинфекции объектов, контаминированных вегетативными и споровыми формами микроорганизмов соответственно. 6%-ный раствор ПВ используют также для стерилизации различных изделий медицинского назначения, не выдерживающих термической обработки. Эти растворы ПВ малотоксичны для людей и безопасны для экологии, поскольку продуктами разложения их являются вода и кислород.

Однако они обладают и рядом недостатков, сдерживающих их применение или дающих основание отдать предпочтение другим, даже менее эффективным дезинфектантам. Они обладают высокой коррозионной активностью в отношении конструкционных материалов из меди и углеродистых сталей, на которых, к тому же, ПВ интенсивно разлагается. По этой причине пленка раствора ПВ на такой поверхности быстро теряет свою дезинфицирующую активность и обеззараживание может быть не достигнуто. Кроме того, для потребителя хранение, транспортировка и использование "Пергидроля" или "Водорода перекиси" 30-45%-ной концентрации сопряжены с определенными трудностями, неудобствами и опасностью. В частности, такие растворы должны храниться в негерметичной, но обеспечивающей безопасное их использование таре. Такая специальная тара есть, но только для промышленных масштабов производства и применения ПВ. Также для хранения требуется отдельное вентилируемое помещение, свободное от других веществ, поскольку многие из них при контакте с концентрированными растворами ПВ (в случае пролива) могут самовозгораться или быть взрывоопасными. Кроме того, попадание концентрированных растворов ПВ на кожные покровы или на роговицу глаз может привести к химическому ожогу с тяжелыми последствиями.

Гораздо менее опасны дезинфектанты на основе разбавленных растворов ПВ /3/. Однако они плохо хранятся и быстро теряют свою активность, особенно если в растворе или на обрабатываемом объекте имеет место контакт дезинфектанта с металлами, катализирующими разложение ПВ. Время, необходимое для стерилизации объектов такими растворами, велико (от 3 до 6 часов).

Самыми эффективными из дезинфицирующих средств, содержащих ПВ, являются средства на основе перкислоты, образующейся при взаимодействии ПВ и алифатической кислоты /1, 2, 4/. Обычно это - композиционные составы на основе концентрированного ПВ и низкомолекулярной органической кислоты, обеспечивающие наибольший выход перкислоты /2, 4/. Основным действующим веществом в таких средствах является перкислота, поскольку по количеству она и ПВ почти сопоставимы, а по дезинфицирующей активности органические перкислоты во много раз превосходят ПВ. В дезинфекционной практике нашли применение, в основном, надуксусная (НУК) и надмуравьиная кислоты (НМК), причем последняя обладает большей дезинфицирующей активностью, особенно в отношении спор /1, 2/. Однако, в отличие от НУК, НМК не выпускается промышленностью. Поэтому не известны дезинфекционные средства на ее основе, которые выпускались бы в виде готовых форм.

Известна композиция для получения высокоэффективного спороцидного дезинфицирующего средства (СДС) в виде концентрата ("Система С-4") на основе 30%-ного ПВ и муравьиной кислоты (МК), в которой они берутся в соотношении примерно, 2:1 (на 11,2 г 30% ПВ - 4,6 г 85% МК) /4/. В результате взаимодействия ПВ и МК в растворе образуется надмуравьиная кислота. Высокая дезинфицирующая активность получаемого концентрата, низкая токсичность для человека, животных и экологии позволяют эффективно использовать его в виде разбавленных рабочих растворов для целей дезинфекции (в том числе кожных покровов) и стерилизации. Однако сам концентрат, как и другие СДС на основе концентрированных низкомолекулярных перкислот, является пожаро- и взрывоопасным и требует соответствующих мер безопасности /2/. Кроме того, "Система С-4" готовится только на месте применения и используется для приготовления рабочего (разбавленного) раствора (обычно 2,5%-ной концентрации). Поэтому потребителю для использования рабочего раствора этой системы необходимо иметь и хранить концентрированный раствор ПВ с вытекающими из этого негативными моментами, о которых говорилось выше. Сохраняемость дезинфицирующей активности средства невысока, для рабочих растворов она составляет от нескольких часов до 1 суток, поэтому приходится каждый день готовить растворы заново. Также высока коррозионная активность средства, особенно в отношении меди и черных металлов.

Более безопасной и в то же время высокоэффективной, как СДС, является композиция, включающая разбавленный водный раствор ПВ и МК /5/ - наиболее близкий аналог заявляемого изобретения (прототип). Композиция содержит 99 объемных частей 10%-ного раствора ПВ и 1 объемную часть МК (НСООН). Основным действующим веществом является ПВ. Сохраняемость этой дезинфицирующей композиции невелика вследствие нестабильности как ПВ, так и образующейся в ее составе НМК. Она также проявляет высокую коррозионную активность в отношении многих цветных и черных металлов.

Задачей изобретения является создание композиции для получения готовой формы СДС полифункционального назначения (дезинфекция и стерилизация различных объектов, включая изделия медицинского назначения) в виде концентрата, максимально удовлетворяющего требованиям дезинфектанта высокого уровня.

Технический результат - повышение стабильности СДС при хранении и снижение коррозионной активности как концентрата, так рабочих растворов при сохранении безопасности средства и усилении его дезинфекционной активности, получение СДС в виде готовой формы.

Этот технический результат достигается тем, что композиция для получения СДС, включающая разбавленный водный раствор пероксида водорода и муравьиную кислоту, согласно изобретению дополнительно содержит щавелевую и ортофосфорную кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пероксид водорода - 9,5-14,0
Муравьиная кислота - 1,0-5,0
Щавелевая кислота - 0,01-2,5
Ортофосфорная кислота - 0,01-1,5
Дистиллированная вода - Остальное
Композиция может дополнительно содержать ПАВ в количестве 0,5-3 мас.%, в частности сульфонол или неонол.

Качественный и количественный состав этой композиции подобран автором экспериментально. Им обнаружено, что эта композиция обеспечивает получение СДС, которое длительно сохраняет (как в концентрате, так и в рабочих растворах) высокие дезинфицирующие свойства при хранении в условиях положительных температур, обладает высокой дезинфицирующей (в том числе спороцидной) активностью, низкой коррозионной активностью, в том числе в отношении черных и цветных металлов. Дополнительное включение в композицию ПАВ придает СДС высокие моющие и смачивающие свойства, способствующие усилению дезинфицирующих свойств СДС, особенно при обеззараживании поверхностей различных объектов.

В совокупности все эти свойства позволяют длительно использовать СДС в качестве готовой формы высокоэффективного, малотоксичного для людей, животных и экологии и с щадящим характером воздействия на обеззараживаемые объекты средства полифункционального назначения (для профилактической, текущей и заключительной дезинфекции, стерилизации различных объектов, включая изделия медицинского назначения).

Из уровня техники известны решения задачи повышения стабильности и снижения коррозионной активности дезинфектантов, содержащих ПВ и перкислоты (например, патенты РФ 2122434, 2145879), где в качестве стабилизатора используют фосфоновые кислоты или их соли, а в качестве ингибитора коррозии - фосфат щелочного металла. Эти решения не дают готовой формы дезинфектанта (он производится в виде двух модулей, смешиваемых перед использованием, и долго не хранится). Кроме того, они используют только перкислоты, выпускаемые промышленностью, в частности надуксусную кислоту, имеющую меньшую дезинфицирующую активность по сравнению с надмуравьиной кислотой, которая промышленно не производится.

Пример 1. Приготовление 10 кг СДС в соответствии с изобретением. В пластиковую емкость налили 6400 г дистиллированной воды, добавили в нее 3340 г 30%-ного ПВ и перемешали раствор в течение 1 мин. Затем при перемешивании добавили 100 г 99,9% МК, 100 г щавелевой кислоты, 50 г ортофосфорной кислоты. Получили композицию состава, %:
Пероксид водорода - 10
Муравьиная кислота - 1,0
Щавелевая кислота - 1,0
Ортофосфорная кислота - 0,5
Вода - Остальное
Композицию выдержали в течение 1 часа для образования перкислот, в результате получили СДС в виде концентрата, содержащего, в частности, 10 мас.% ПВ и 0,26 мас.% перкислот (табл.1). Полученный концентрат использовали в эксперименте для сравнения с наиболее близким аналогом.

Пример 2. Приготовление 10 кг СДС как готовой формы дезинфицирующего средства в соответствии с изобретением. В пластиковую емкость прилили 6120 г дистиллированной воды, добавили в нее 3340 г 30%-ного ПВ и перемешали раствор в течение 1 мин. Затем добавили при перемешивании 200 г 99,9%-ной МК, 100 г щавелевой кислоты, 50 г ортофосфорной кислоты, 200 г сульфонола или Неонола-АФ9-12. Получили композицию состава, мас.%:
Пероксид водорода - 10
Муравьиная кислота - 2,0
Щавелевая кислота - 1,0
Ортофосфорная кислота - 0,5
ПАВ (сульфонол или неонол) - 2
Вода - Остальное
Выдержали композицию в течение 1 часа для образования перкислот. Полученный концентрат СДС, содержащий, в частности, 10 мас.% ПВ и 0,32 мас.% перкислот (табл.1), использовали в течение 6 месяцев (срок хранения, в течение которого концентрация ПВ не снижается более чем на 1-1,5%) для обеззараживания различных объектов как им самим, так и его рабочими водными растворами. Этот концентрат может быть предложен потребителю в виде готового СДС и использоваться им по назначению или в виде концентрата, или в виде разбавленных водопроводной водой рабочих растворов различной концентрации.

Пример 3. Приготовление 1 л 5%-ного рабочего раствора СДС. В пластиковую емкость налили 950 мл водопроводной питьевой воды и добавили 50 мл СДС, приготовленного в соответствии с изобретением (пример 2). Раствор перемешали и использовали для обеззараживания объектов. Аналогично готовили рабочие растворы с концентрацией от 2 до 20,0%.

Влияние отличительных признаков заявляемого изобретения на технический результат установлено автором экспериментально. Им обнаружено, что добавление в известную композицию для получения СДС, включающую ПВ и МК, щавелевой и ортофосфорной кислот в указанных выше количествах повлекло за собой изменение целого комплекса свойств получаемого СДС:
а) - увеличило стабильность средства при хранении:
Стабильность дезинфектанта характеризуется сохраняемостью его действующих веществ с течением времени. Экспериментально была определена динамика снижения концентрации ПВ и перкислот в процессе хранения в концентрате и в рабочих растворах СДС, полученных согласно изобретению и по прототипу (таблицы 1, 2). Испытания проводили путем периодического отбора проб и определения в них содержания ПВ перманганатометрическим методом и перкислот - фотометрическим методом. Испытанию были подвергнуты как концентраты СДС, приготовленные на дистиллированной воде и хранящиеся в пластиковой таре при температуре 20^oС и доступе непрямого солнечного света (табл.1), так и их 2%-ные рабочие растворы, приготовленные на водопроводной воде и хранящиеся в стеклянной таре при 20^oС (табл.2). В таблицах представлены среднеарифметические значения трех определений. Результаты испытаний показали, что в рабочем растворе прототипа действующие вещества практически уже к 3-4 суткам хранения не обнаруживались (табл.2), а в аналогичном растворе, полученном по изобретению, они без снижения концентрации присутствовали в течение 10 суток, обеспечивая дезинфицирующие свойства, и обнаруживались в течение 30 дней (срок наблюдения). При хранении концентрата, полученного по изобретению, содержание в нем ПВ через 6 месяцев снизилось с 10% лишь до 9%, а при хранении концентрата, полученного по прототипу, снизилось до 3,5%.

Известно, что подбор стабилизаторов даже для одного и того же вещества или однотипных веществ носит, в определенной степени, эмпирический характер и зависит от многих условий и факторов /6/. Возможность применения щавелевой или фосфорной кислоты в качестве стабилизатора принципиально известна лишь в количестве 23 мг/л /7, С. 258, 269/. Автором показано, что исключение щавелевой кислоты из состава для получения СДС ухудшает сохраняемость ПВ с течением времени (табл.1).

б) - снизило коррозионную активность средства:
Способность комплекса из этих кислот в указанных количествах снижать коррозионную активность дезинфектанта, содержащего ПВ и НМК, не известна из уровня техники и была также экспериментально обнаружена автором (табл.3).

Испытание коррозионной активности проводили гравиметрическим методом. Оценивали весовые показатели путем взвешивания (с точностью 0,0002 мг) подготовленных тест-образцов из различных конструкционных материалов до и после погружения их на 24 часа в испытываемый дезинфектант. Полученные результаты (табл.3) свидетельствуют о том, что СДС, полученное по изобретению, проявляет значительно меньшую коррозионную активность по сравнению с прототипом, особенно в отношении углеродистой стали. Этот эффект можно, вероятно, объяснить тем, что добавляемые в композицию кислоты, вступая во взаимодействие с каталитически активными металлами поверхности (железо, медь и др.), могут образовывать на ней пленку (возможно, в виде известных коллоидных комплексов /6, 7/) из неактивных (или менее активных) для ПВ и перкислоты комплексов, какими являются образующиеся на поверхности фосфаты и оксалаты этих металлов.

Значения коррозионной активности прототипа и заявляемой композиции для нержавеющей стали практически совпадают, что подтверждает известную устойчивость нержавеющей стали к действию перекисных соединений.

в) - повысило дезинфицирующую активность средства:
Кроме положительного влияния на сохраняемость СДС и снижение его коррозионной активности, дополнительное введение в композицию щавелевой и ортофосфорной кислот в указанных количествах также усилило и основное свойство получаемого СДС - дезинфицирующую активность (табл.4, 5). Этот эффект может быть обусловлен действием ряда факторов. Известно /2/, что ортофосфорная кислота, как и другие минеральные кислоты, способна активировать процесс образования перкислоты. Можно также предположить, что щавелевая кислота, являясь карбоновой кислотой, сама может быть источником органической перкислоты, т. е. дополнительного антимикробного компонента, способного, как и надмуравьиная кислота, усилить дезинфицирующую активность основного действующего вещества. Эти предположения косвенно подтверждают экспериментальные данные, полученные автором (но не известные ранее) и представленные на графике (где N - количество жизнеспособных спор в 1 мл). Из графика видно, что щавелевая кислота в сочетании с ПВ по спороцидной активности превосходит даже смесь ПВ с уксусной кислотой, которая является известным эффективным дезинфектантом.

Оценку дезинфицирующей активности СДС проводили по общепринятой методике определения бактерицидных свойств новых дезинфицирующих средств (Инструкция МЗ СССР 739-68) с использованием бязевых тест-объектов, контаминированных различными тест-микроорганизмами, при плотности их микробной контаминации 1•10⁵ КОЕ•см^-2 (колонии образующих единиц), температуре 20±2^oС и экспозиции 60 мин. В качестве смывной жидкости при отборе проб использовали 0,3 N тиосульфат натрия, нейтрализующий остаточное действие дезинфектанта на тест-микроорганизм. В эксперименте использованы рабочие растворы примера 3, содержащие сульфонол (результат приведен в числителе) или неонол (в знаменателе). Полученные результаты (табл.4) свидетельствуют о том, что композиция обеспечивает широкий спектр антимикробного действия средства, которое эффективно даже в невысоких концентрациях.

На чертеже представлено влияние различных кислот на спороцидную активность (споры B.anthracis, штамм СТИ-1) раствора пероксида водорода.

Обеззараживание окрашенной металлической (сталь 3) поверхности кабины автомобиля, имеющей дефекты (сколы) лакокрасочного покрытия и контаминированной спорами В. anthracis (штамм СТИ-1), показало, что СДС, полученное из заявляемой композиции, более эффективно, чем прототип (табл.5). Исходный уровень микробной контаминации поверхностей составлял 2,4±0,5•10⁶ спор•см^-2. Испытания проводили в натурных условиях при температуре от 13 до 18^oС методом орошения с расходом раствора 250 мл•м^-2. По истечении заданного времени проводили отбор проб с обработанной дезинфектантом поверхности. В качестве смывной жидкости при отборе проб использовали 0,3 N тиосульфат натрия. Бактериологический анализ проб осуществляли по общепринятой методике.

Таким образом, добавление щавелевой и ортофосфорной кислот в количестве 0,01-2,5 и 0,01-1,5 мас.% соответственно приводит к повышению стабильности СДС при хранении, снижению его коррозионной активности и усилению дезинфекционной активности при указанном выше соотношении компонентов. Введение менее 0,01% каждой из этих кислот не оказывает заметного влияния на свойства СДС. Увеличение количества щавелевой кислоты более 2,5% и ортофосфорной кислоты более 1,5% нецелесообразно, поскольку не приводит к дальнейшему улучшению полученных свойств и будет повышать токсичность средства при использовании /8/.

Содержание в композиции 9,5-14 мас.% ПВ обеспечивает высокую дезинфекционную активность средства (в том числе в отношении споровых форм) и при этом позволяет безопасно его хранить, транспортировать и использовать. При концентрации ПВ менее 9,5% значительно снижаются спороцидные свойства, а при концентрации более 14% увеличивается токсическое действие ПВ, в частности на кожные покровы 191.

Наличие в композиции МК в количестве от 1,0 до 5,0 мас.% обеспечивает существенное усиление спороцидных свойств получаемого СДС. При содержании МК менее 1,0% спороцидные свойства СДС ухудшаются по сравнению с прототипом, а увеличение концентрации более 5% нецелесообразно, так как не приводит к существенному увеличению количества образующейся в растворе надмуравьиной кислоты и, соответственно, к значимому повышению спороцидных свойств, а также увеличивает экономические затраты.

Дополнительно введение в композицию ПАВ в количестве 0,5-3 мас.% обеспечивает СДС смачивающие и моющие свойства, тем самым достигается более эффективная реализации дезинфицирующих свойств. Снижение концентрации ПАВ ниже 0,5% не обеспечивает указанных свойств в разбавленных рабочих растворах, а увеличение ее выше 3% нецелесообразно, так как не оказывает значительного влияния на повышение этих свойств.

Таким образом, использованные в указанных количествах компоненты композиции совместно обеспечивают получаемому СДС как хорошую сохраняемость и низкие коррозионные свойства, так и высокие дезинфицирующие свойства. Это дает возможность внедрения в практику данного СДС в виде готовой формы, а специалистам - безопасно использовать для дезинфекции и стерилизации высокоэффективное, низкотоксичное для людей и экологии дезинфицирующее средство полифункционального назначения, максимально удовлетворяющего требованиям дезинфектанта высокого уровня.

Список литературы
1. Буянов В.В., Никольская В.П., Пудова О.Б., Супрун И.П., Титова К.В. Пероксисольваты в дезинфекции. Черноголовка, 2000, с.137.

2. Flemming H., Die Peresigsaure als Desmfektionsmittel. Ein Ubebliek. - Zbl. Bakt. Hyg., I Abt. Orig, B., 1984. - Bd. 179. - 2. - S. 97-111.

3. Сборник важнейших официальных материалов по вопросам дезинфекции, стерилизации, дезинсекции, дератизации. / Под общей редакцией академика РАМН М. Г. Шандалы. - Том II. (Дезинфицирующие и стерилизующие средства. Дезинфекция, предстерилизационная очистка и стерилизация изделий медицинского назначения) - М., ТОО, 1994.

4. Осипян В. Т., Шапилов О.Д., Граменицкая В.Г., Савинский Я.Р. Бактерицидные и дезинфицирующие свойства некоторых ацильных гидроперекисей // ЖМЭИ, 1969, 12, с.126-130.

5. Широков О.Д., Канищев В.В. О предупреждении коррозии металлов и порчи лакокрасочных покрытий при дезинфекции приборов. - Воен. Мед. Журн., 1997, 9, с.53-54 - прототип.

6. Шамб У., Сеттерфилд Ч., Вентворс Р. Перекись водорода. Пер. с англ. Под ред. А.И.Горбанева - Ин. Литература, М., 1957, с.578.

7. Перекись водорода и перекисные соединения. Под ред. проф. М.Е. Позина. - Л., 1951, 475 с.

8. Вредные вещества в промышленности. /Под ред. Э.Н. Левиной и И.Д. Гадаскиной - Л., "Химия", 1985, с.357-359.

9. Лярский П.П., Глейберман С.Е., Панкратова Г.П., Ярославская Л.А., Юрченко В.В. Токсиколого-гигиеническая характеристика дезинфицирующих средств на основе перекиси водорода и ее производных. - Гигиена и санитария, 1983, 6, с.29-31.

Изобретение относится к дезинфекции с использованием жидких химических веществ. Предложена композиция для получения спороцидного дезинфицирующего средства (СДС), готового к употреблению. Она содержит разбавленный раствор пероксида водорода и кислоты: муравьиную, щавелевую и ортофосфорную, взятые в следующих соотношениях, мас.%: пероксид водорода 9,5-14,0; муравьиная кислота 1,0-5,0; щавелевая кислота 0,01-2,5; ортофосфорная кислота 0,01-1,5; дистиллированная вода - остальное. Композиция может быть дополнена ПАВ, в частности сульфонолом или неонолом. Композиция обеспечивает получаемому СДС высокую стабильность при хранении как концентрата, так и рабочих растворов, низкую коррозионную активность и высокую дезинфицирующую активность, сохраняющуюся и на металлических поверхностях. Средство обладает широким спектром действия, щадящим характером действия на обрабатываемые объекты, является пожаро-взрывобезопасным, малотоксичным и безопасным для экологии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл.

1. Композиция для получения спороцидного дезинфицирующего средства, включающая разбавленный водный раствор пероксида водорода и муравьиную кислоту, отличающаяся тем, что дополнительно содержит щавелевую и ортофосфорную кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пероксид водорода 9,5-14,0

Муравьиная кислота 1,0-5,0

Щавелевая кислота 0,01-2,5

Ортофосфорная кислота 0,01-1,5

Дистиллированная вода Остальное