Полигуанидины - класс малотоксичных дезсредств пролонгированного действия
СтатьиОпубликовано в журнале:
Дезинфекционное дело »» N 4'2000 К.М. Ефимов, П.А. Гембицкий, А. Г. Снежко
Проблема борьбы с микроорганизмами, вызывающими инфекционные заболевания у людей и животных, биодеструкцией материалов, биообрастанием оборудования весьма актуальна, несмотря на достаточно большой выбор биоцидных препаратов.
На российском рынке преобладают традиционные хлорсодержащие дезсредства (хлорамин, гипохлорит и др.), а также фенольные препараты, которые страдают рядом существенных недостатков: в связи с высокой токсичностью они представляют угрозу для здоровья людей и окружающей среды. Кроме того, их активность в отношении большинства патогенных микроорганизмов невысока, а их рабочие растворы малостабильны, коррозионно-активны, имеют выраженный запах, раздражают кожу и слизистые оболочки, повреждают обрабатываемые материалы.
Импортные средства из-за их высокой стоимости практически недоступны отечественному потребителю.
В последние годы в Институте эколого-технологических проблем (ИЭТП) интенсивно разрабатывается новый класс полимерных алкилен- и оксиалкиленгуанидиновых антисептиков. Эти препараты представляют собой водорастворимые полимеры с широким спектром биоцидного действия, высокой стабильностью и низкой токсичностью (см. табл. 1).
Биоцидные свойства полигуанидинов (ПГ) обусловлены наличием в их повторяющихся звеньях гуанидиновых группировок, являющихся активным началом некоторых природных и синтетических лекарственных средств и антибиотиков. Гидрофобные полиэтиленовые звенья, соединяющие гуанидиновые группировки, способствуют адсорбции ПГ на фосфолипидных мембранах клеток. Проникая в клетку препарат блокирует действие ферментов, препятствует репликации нуклеиновых кислот, угнетает дыхательную систему клетки, что приводит к ее гибели.
Соли ПГ эффективны против большинства патогенных микроорганизмов, вызывающих гнойные, респираторные, кишечные и др. заболевания, включая туберкулез. Они относятся к ограниченному кругу биоцидных препаратов, способных одновременно воздействовать на аэробную и анаэробную микрофлору.
Соли ПГ хорошо растворимы в воде, не имеют запаха, малотоксичны для человека и животных, не вызывают аллергии, не обесцвечивают краситель, не вызывают коррозию оборудования (см. табл. 1).
Препараты ПГ длительно хранятся не теряя бионидной активности (сухие препарачы более 13 лет - время наблюдения, рабочие растворы более 2 лет - время наблюдения). После высыхания раствора ПГ на обработанных им поверхностях образуется тонкая полимерная пленка, обеспечивающая длительную (месяцы, годы) асептичность поверхности.
Таблица 1. Сравнительная характеристика ПГ и других распространенных дезинфицирующий средств
| Основные свойства и показатели | Хлорамин (Россия) | Аламинол (Россия) | Септабик (Израиль) | Септодор (Израиль) | Биопаг (Россия, ИЭТП) | Фосфопаг (Россия) | Хлоргексидина биглюконат (Англия) |
| Активность в отношении споровых форм бактерий | Умеренная | Умеренная | Активен | Активен | Активен | Активен | Активен |
| Зеленые водоросли | Умеренная | Умеренная | Активен | Активен | Активен | Активен | Активен |
| Грибки | Умеренная | Умеренная | Высокая | Высокая | Умеренная | Умеренная | Умеренная |
| Токсичность | Токсичен | Умеренно токсичен | Умеренно токсичен | Мало токсичен | Мало токсичен | Мало токсичен | Мало токсичен |
| Раздражающее действие на кожу и слизистые | Выраженноe | Умеренноe | Умеренноe | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует |
| Запах | Выраженный едкий | Слабый | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует |
| Корозионное действие | Выраженное | Умеренное | Отсутствует | Отсутствует | Слабое | Отсутствует | Отсутствует |
| Моющие свойства | Отсутствует | Выраженные | Выраженные | Выраженные | Выраженные | Выраженные | Выраженные |
| Взаимодействие с поверхностями и тканями | Обесцвечивает оставляет следы и пятна | оставляет следы и пятна | оставляет следы и пятна | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует | Отсутствует |
| Расход рабочего раствора на 1 кв.м раствора (мл) | 200-300 | 200-300 | 200-300 | 150-200 | 100-200 | 100-200 | 200-300 |
| Стоимость обработки 1 кв.м поверхности (у.е.) | 0,003 | 0,23 | 0,45 | 0,028 | 0,023 | 0,038 | 1,5 |
| Упаковка | Концентрат порошок, Мешок 15 кг | Концентрат, фл. 1 или 2 л | Концентрат порошок, пакет 1 кг | Концентрат, фл. 1 л | Гранулы или 20% раствор канистра 5, 10 л | Гранулы или 20% раствор канистра 5, 10 л | Готовый раствор, канистра 5 л |
| Экологическая информация | Содержит активный Cl | Содержит активный Cl | Не содержит активный Br | Не содержит активный Cl | Не содержит активный Cl | Не содержит Cl | Не содержит активный Cl |
Таблица 2. Антимикробные свойства ПГ
| Микроорганизмы | Бактериостатическая концентрация, мкг/мл | ||||
| Биопаг | Фосфопаг | Экопаг | ХГ | Септабик | |
| Pseudomonas aeruginosa | 9,7 | 3,0 | 23,0 | 25 | 23,0 |
| Klebsiella pneumonical | 0,4 | 1,5 | 23,0 | 6,2 | 11,0 |
| Servatia marcescens | 12,0 | 6,0 | 3,0 | 30 | |
| Escherichia Coli | 0,3 | 6,0 | 6,0 | 10,5 | 11,0 |
| Proteus vulgaris | 1,2 | 6,0 | 3,0 | 15,0 | 90,0 |
| Staphylococcus aureus | 0,6 | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 0,7 |
| Salmonella th. murem | 1,8 | 1,5 | 11,0 | 4,0 | 6,0 |
| Candida albicans | 10 | 6,0 | 23,0 | 15,0 | 11,0 |
ПГ препараты могут быть использованы для медицинской и бытовой дезинфекции [1], для дезинфекции на предприятиях пищевой промышленности и продовольственной торговли [2], а также в качестве биоцидов в водоподготовке, при защите от биоповреждений сельскохозяйственной продукции, нефтепродуктов, для придания антисептических свойств резинотехническим изделиям, бумаге, текстилю, минеральным и угольным сорбентам для очистки питьевой воды и для защиты от биообрастания оборудования, работающего в контакте с водой.
Из препаратов ПГ следует в первую очередь упомянуть биопаг (хлорид полигексаметиленгуанидина), выпускаемый в двух товарных формах: гранулированного безводного препарата, содержащего не менее 95% действующего вещества (ДВ) и 20% водного раствора.
Биопаг
NH2-[(CH2)6-NH-C(=NH*HCl)-NH]n
n=30-50
Другой препарат серии полигексаметиленгуанидинов - фосфопаг (полигексаметиленгуанидин фосфат) характеризуется меньшей пероральной токсичностью и отсутствием гигроскопических свойств, характерных для биопага.
Фосфопаг
NH2-[(CH2)6-NH-C(=NH*1/2H3PO4)-NH]n
n=30-50
Для подавления микроорганизмов, обладающих восковой оболочкой, например, микобактерий туберкулеза, специально разработаны полиалкиленгуанидины с повышенной гидрофобностью.
Препараты серии полигуанидиноэфиров представлены экопагами (хлоридом и фосфатом).
Эти препараты еще менее токсичны, чем фосфопаг и не имеют аллергических свойств, они безопасны для окружающей среды, поскольку при их деструкции не образуются токсические продукты.
Исследования биоцидной активности ПГ выполненные в ряде специализированных учреждений: Институте дезинфектологии МЗ РФ, Институте микробиологии и эпидемиологии им. Н.Ф. Гамалея, Институте медикобиологических проблем, Московском университете прикладной биотехнологии - показали, что эти вещества по уровню антибактериальной активности равны или превосходят лучшие зарубежные препараты, такие как бензалконий, хлоргексидин, септабик, рокал, этоний и др. (см. табл. 2).
В отличие от хлоргексидина, который не действует на вирусы и споры, ПГ в концентрации 1-2% эффективно подавляет аденовирусы, энтеровирус, вирусы гепатита А и В, герпеса, энцефалита, гриппа, парагриппа, ВИЧ, ротапирусы.
В конценграции 0,01-0,02% ПГ подавляет возбудители венерических заболеваний и эффективны против гонококка и грихомонады. В этой связи фосфопаг был рекомендован в качестве дезкомпонента опудривающего состава презервативов.
Более устойчивы к действию ПГ микобактерий туберкулеза и споровая микрофлора. ВНИИ дезинфектологии и ЦНИИ туберкулеза проведено изучение туберкулоцидной активности препаратов ПГ (табл. 3). В качестве тест-микроорганизмов использовали сапрофит Mycobacteriurn В5 [5].
Дезинфицирующую активность изучали при обеззараживании различных поверхностей размером 100 см2, обсемененных 2.106 клеток микроорганизма. Из таблицы 3 видно, что ПГ обладают туберкулоцидной активностью в концентрации 1-2%.
Препарат биопаг рекомендован ВНИИ [1] для дезинфекции поверхностей в помещениях (пол, стены, двери, подоконники), жесткой мебели, сантехнического оборудования в ЛПУ, детских учреждениях, на коммунальных объектах, гостиницах, предприятиях общественного питания (см. табл. 4). Соответствующие методические указания утверждены МЗ РФ.
Фосфопаг и экопаг в концентрациях одинаковых по ДВ обладают более высокой активностью чем биопаг. Они перспективны для применения в качестве дезсредств или суостанции для введения в состав дезсредств, предназначенных для профилактики туберкулеза. Фосфопаг разрешен для бытовой и медицинской дезинфекции, а также дезинфекции на предприятиях пищевой промышленности [2]. Он удобен для стерилизации медоборудования из резины и пластмасс, не выдерживающих термообработки, а также рук персонала. Обработка рук 0,5% раствором фосфопага более эффективна, чем 2-кратное мытье мылом [3].
Таблица 3. Туберкулоцидная активность препаратов ПГ
| Препарат | Форма и содержание ДВ | Конц. рабочего раствора | Время гибели тест-микроорганизмов | ||
| Линолеум | Масл. краска | Кафель* | |||
| Биопаг | гранулы, 20% р-p | 2,0 5,0 2,0 5,0 | 30 30 30 30 | 60 30 60 30 | 60 30 60 30 |
| Фосфопаг | 50% р-р | 1,0 | 60 | 60 | 60 |
| Экопаг | 20% р-р | 1,0 | 60 | 60 | 60 |
Гидрофобный ПГ| порошок | порошок 1,0 | 1,0 5 | 10 10 | 10 5 | 10 |
Таблица 4. Дезинфекция в медицине.
Эффективность Биопага при обеззараживании поверхностей
| Поверхность | Концентрация биопага, % | Экспозиция, мин | Концентрация микроорганизмов на 1 см2* | ||
| E.Coli | St.aureus | MБT | |||
| Стекло | 0,25 | 30 | 0 | 0 | |
| Кафель | 0,25 (2-5) | 30 (60-30) | 0 | 0 | 0 |
| Белая жесть | 0,25 | 30 | 0 | 0 | |
| Метлахская плитка | 0,25 (2,0) 0,50 (5,0) | 60 (120) 15 (30) | 0 1 | 0 1 | 0 0 |
| Линолеум | 0,5 (2-5) | 15 (30) | 21 | 6 | 0 |
| Масляная краска | 0,50 (2-5) | 30 (60-30) | 3 | 0 | 0 |
Эффективность Биопага при обеззараживании посуды
| Посуда | Концентрация биопага, % | Экспозиция, мин | Концентрация микроорганизмов на 1 см2* | |
| E.Coli | St.aureus | |||
| Без остатков пищи | 0,10 0,25 | 60 15 | 0 0 | 0 0 |
| С остатками пищи | 0,25 0,50 1 | 60 60 30 | 83 14 15 | 15 0 0 |
Эффективность Биопага при обеззараживании белья
| Белье | Концентрация биопага, % | Экспозиция, мин | Концентрация микроорганизмов на 1 см2* | |
| E.Coli | St.aureus | |||
| Нe загрязненное выделениями | 0,25 | 15 | 75 | 92 |
| Загрязненное выделениями | 0,50 | 15 | 38 | 100 |
ПГ как ДВ входят в целый ряд дезинфицирующих и моюще-дезинфицирующих средств, разрешенных к практическому применению: биор-1, демос, инкрасепт.
Следует отметить также противолегионеллезный эффект ПГ. Исследованиями НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалея (сотрудничающий центр ВОЗ) по контролю легионеллеза установлено [4], что фосфопаг обладает антимикробной активностью в отношении исследованных штаммов легионеллеза: L. Pneumopeilea, L. Dumoffii и L. Bozmanii. Причем в дистиллированной воде фосфопаг проявляет более высокую активность (МИК 0,1 мг/мл), чем в водопроводной воде (МИК 0,5 мг/мл).
Биоцидная активность ПГ усиливается по мере увеличения молекулярной массы, температуры, рН-срeды и практически не изменяется в присутствии белковой нагрузки.
Обладая высоким биоцидным эффектом по отношению ко многим микроорганизмам, соли ПГ относятся к IV классу (малоопасные вещества) при кожном пути поступления в организм и к III классу (умеренно опасные вещества) при поступлении через желудок. Токсикология солей ПГ с разными анионами детально изучена во ВНИИД. Установлено, что фосфопаг и экопаг не обладают аллергенными свойствами, коэффициент кумуляции Kcum = 3,6, порог раздражающего и общетоксического действия 190 мг/кг и 40 мг/кг соответственно. Для биопага наблюдается слабо выраженное аллергенное действие, Кcum = 1,5, порог раздражающею и общетоксического действия 50 и 25 мг/кг соответственно [4]. Токсическое действие ПГ снижается с увеличением молекулярной массы: фосфат и глюконат ПГМГ менее токсичны, чем хлорид. Низкая токсичность ПГ для теплокровных объясняется тем, что в организме имеются ферментные системы, способные метаболизировать эти полимеры.
Институтом курортологии и физиотерапии ПГ рекомендованы для антисептирования поды плавательных и лечебных бассейнов, бальнео-систем и оборудования контактирующего с минеральной водой [5].
Мосводоканал HИИ проектом установлено, что в водной среде ПГ эффективны против бактерий, вирусов и водорослей, а также дрожжей и микромицетов - основных компонентов биоценоза обрастания [6]. Это позволит рекомендовать ПГ для антисептирования воды и борьбы с биообрастанием оборудования, работающего в контакте с водой, что в конечном счете обеспечивает замыкание водных циклов промышленных предприятий.
Таблица 5. Эффективность ПГ против плесеней и дрожжей
| Микроорганизмы | Вегетативные формы | Споры, зона подавления, мм | |
| Минимально действующая конц., % | Конц. полного подавления, % | ||
| Escherichia Coli PQ 37 | 2*10-5 | 3,5*10-5 | - |
| Pseudomonas aeruginosa | 2*10-4 | 3*10-4 | - |
| Proteus vulgaris | 2*10-4 | 3*10-4 | |
| Torulopsis sp. | 3,5*10-4 | 2*10-4 | 8,1+/-1,0 |
| Succharamyces arevisial | 3,5*10-4 | 2*10-4 | 7,5+/-1,0 |
| Aspergillus niger | 3,5*10-4 | 2*10-4 | 9,0+/-1,0 |
| Penicillium chrysogenum | 3,5*10-4 | 1,8*10-4 | 10+/-1,0 |
Таблица 6. Дезинфекция в пищевой промышленности
Результаты определения микроорганизмов в смывах со стеллажей для хранения сыра
| Вид микроорганизма | Количество микроорганизмов на 1см2 поверхности стеллажа | ||||
| Без обработки | После обработки Биопагом, через n недель | ||||
| n | 1 | 3 | 6 | 8 | |
| Дрожжи Плесневые грибы | 10 20 | 0 0,5 | 0 6 | 2 6 | 4 8 |
| Дрожжи Плесневые грибы | Сплошной рост микроорганизмов | 16 0 | 10 2 | 10 4 | 12 10 |
Количество колоний, осевших из воздуха на чашку Петри за 5 минут
| Время отбора пробы воздуха | Плесневые грибы | Бактерии |
| До антисептической обработки | 36* | 75* |
| После обработки: | ||
| через 1 неделю | 11 | 11 |
| через 2 месяца | 14 | 23 |
| через 5 месяцев | 15 | 30 |
| через 7 месяцев | 16 | 36 |
Госкомитетом Санэпиднадзора РФ установлена ПДК ПГ на уровне 0,1 мг/л. Для антисептирования воды централизованного водоснабжения рекомендованы [7] дозы биопага 1 мг/л и фосфопага 1,5 мг/л.
Использование ПГ для дезинфекции питьевой воды по эффективности равносильно ее озонированию или хлорированию, однако в отличие от последних, не оказывает раздражающего влияния на слизистые покровы и не приводит к накоплению в воде канцерогенных веществ.
Совместно с ГЕОХИ РАН разработан биоцидный органоминеральный сорбент цеопаг, представляющий собой природный цеолит (клиноптилолитсодержащий туф), на поверхности которого специальным образом закреплен тонкий слой ПГ. Такой сорбент обладает катионо- и анионообменной емкостью, а также биоцидной активностью. При фильтровании через слой цеопага вода одновременно обессоливается и освобождается от бактериального и вирусного заражения.
В МГУПБ изучено действие ПГ на специфическую микрофлору пищевых производств и показано, что в отношении вегетативных форм и спор плесеней и дрожжей эти препараты обладают высокой активностью (табл. 5).
Высокая активность ПГ дезсредств плесеней и грибов пищевых производств позволила рекомендовать их [4] для дезинфекции производственных помещений, технологического оборудования и спецодежды на предприятиях пищевой промышленности, продовольственной торговли, а также для долговременной противоплесневой защиты этих производств. Разработана технология применения ПГ на пищевых предприятиях, включающая затирку протечек на потолках и стенах, побелку потолка и стен известковым раствором содержащим ПГ, окраску стен и потолков водоэмульсионной, масляной или пентафталевой краской с добавлением ПГ (краски биокрапаг), дезинфекцию стеллажей и полок для производств пищевых продуктов, мойку стен, потолков и полов облицованных плиткой 0,5-1,0% растворов ПГ, обработку спецодежды персонала замачиванием в растворах ПГ. Разработанная технология успешно прошла производственные испытания на сыродельных заводах, на мясных и молочных заводах Москвы и Подмосковья. Микробиологические исследования смывов со стен показали, что после мойки растворами ПГ в 30 раз снижается содержание бактерий и плесневых грибов (см. табл. 6).
Таблица 7. Биоцидное действие красок серии "Биокрапаг"
| КРАСКА | Вид тест-микроорганизмов | |||||||
| Бактерии (E.Coli) | Вирусы (Колифаг МS-2) | Грибы (Penicillium chrysogenum) | Споры (Bacillus cereus) | |||||
| I,% | Время контакта | I,% | Время контакта | I,% | Время контакта | I,% | Время контакта | |
| БИОКРАПАГ-1 (масляная) Гигиенич. сертификат N77.4С.02.231.П.02057.0.8. от 10.06.98 г.) | 100 | 10 мин | 100 | 10 мин | 95 | 30 мин | 86 | 3 час |
| БИОКРАПАГ-2 (пентафталевая) Гигиенич. сертификат N77.4С.02.231.П.02058.0.8 от 10.06.98 г.) | 100 | 10 мин | 100 | 24 час | 89 | 30 мин | 86 | 3 час |
| БИОКРАПАГ-3 (нитроцеллюлозная) Гигиенич. сертификат N77.4С.02.231.П.02059.0.8 от 10.06.98 г.) | 100 | 3 час | 95 | 3 час | - | - | ||
| БИОКРАПАГ-4 (водоэмульсионная) Гигенич. сертификат N77.4С.02.231.П.02060.0.8. от 10.06.98 г. | 100 | 30 мин | 100 | 60 мин | 96 | 24 час | - | |
Примечание: прочерк в таблице означает отсутствие данных.
Особый интерес для ЛПУ и предприятий пищевой промышленности представляют разработанные в ИЭТП биоцидные краски биокрапаг, включающие биопаг или фосфопаг в качестве антимикробных компонентов (см. табл. 7). Промышленные испытания биоцидных красок в НИИ Трансплантологии и искусственных органов, а также на Черкизовском молочном заводе показали, что их применение обеспечивает высокий уровень санитарно-гигиенической защиты в течение длительного времени.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Дезсредства, справочник под ред. А.А. Монисова и М.Г. Шандалы, ТОО Рароpь,. М., 1996 г.
2. Экологически безопасные полимерные биоциды, сб. статей ИЭТП, М., 2000 г.
3. Проблемы дезинфекции и стерилизации, ВНИИДиС, вып. 23, 1974 г., стр. 96.; вып. 24, 1975 г., стр. 58.
4. Н.П. Баркова и др. Тез. IX Всесоюзного семинара по изысканию лекарственных средств, Рига, 1991 г., стр. 56. С.А. Кондрашов, Гигиена и санитария, N3, 11, 1992 г.
5. В.И. Зотова и др. Вопросы курортологии, физиотерапии и ЛФК, N2, 48, 1992 г.: N 6, 35, 1993 г.
6. Водоснабжение и канализация, сборник, вып.2 (87), М., 1992 г.
7. Гигиенические заключения по использованию препаратов для очистки и обеззараживания воды: Биопаг - N 77.99.4.515.П. 10909.5.00 от 03.05.2000 г., Фосфопаг - N77.99.4.515.П. 10910.5.00 от 03.05.2000 г., Цеопаг - N77.99.4.515.П. 10908.5.00 от 03.05.2000 г.
