RU2118175C1

RU2118175C1 - Composition showing biocidal effect and a method of its preparing

Info

Publication number: RU2118175C1
Application number: RU96118750A
Authority: RU
Inventors: Д.А. Светлов; А.И. Орешников; В.А. Шевельков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Soft Protector"
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-08-27

Abstract

FIELD: biotechnology, medicine. SUBSTANCE: composition has complexes of polyhexamethine guanidine with mineral acids and polyhexamethine guanidine with organic acids, polytetrafluoroethylene and solvent taken at definite quantitative ratios. Composition is obtained by mixing complexes, keeping mixture for 20 min (not less) followed by addition of polytetrafluoroethylene solution or emulsion. Composition shows the prolonged BIOCIDAL effect with respect to fungi and bacteria on different surfaces. EFFECT: improved method of preparing, enhanced effectiveness of composition proposed. 2 cl, 7 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к препаратам, обладающим биоцидными свойствами, перспективными для борьбы с бактериальными и грибковыми поражениями изделий, устройств, жилых и промышленных объектов, и способам их получения. The invention relates to the field of biotechnology, and in particular to preparations having biocidal properties promising for combating bacterial and fungal infections of products, devices, residential and industrial facilities, and methods for their preparation.

В настоящее время для борьбы с микробиологическим заражением объектов используют такие препараты, как метафор, формальдегид, алкамон, глутаровый альдегид и т.п. [1]. Обеззараживание ведут путем обмыва пораженных участков или обработкой их аэрозольными препаратами. Однако указанные препараты, как правило, токсичны для человека, мало эффективны в небольших дозах, оказывают негативное воздействие на экологию окружающей среды. Currently, such drugs as metaphor, formaldehyde, alkamon, glutaraldehyde, etc. are used to combat microbiological infection of objects. [1]. Disinfection is carried out by washing the affected areas or treating them with aerosol preparations. However, these drugs are usually toxic to humans, have little effect in small doses, and have a negative impact on the environment.

Одними из наиболее перспективных препаратов, обладающих биоцидной активностью, являются производные гуанидина различной природы [2-5]. Среди последних широкую известность получили полигексаметиленгуанидин (ПГМГ) и его соли (комплексы), такие как хлорид (ПГМГ-Х) и глюконат [6-7], предложенные для борьбы с бактериальными загрязнениями. One of the most promising drugs with biocidal activity are guanidine derivatives of various nature [2-5]. Among the latter, polyhexamethylene guanidine (PHMG) and its salts (complexes), such as chloride (PHMG-X) and gluconate [6-7], proposed to combat bacterial contamination, are widely known.

Препараты на основе ПГМГ в основном применяются в гальванотехнике, как заменители цианидных соединений в электролитах при цинковании или кадминировании, в буровой технике, как стабилизатор глинистых буровых растворов, а также в качестве смазочно-охлаждающей жидкости при обработке стекла [8]. Из других применений следует отметить перспективность использования фосфата ПГМГ в качестве противоопухолевого препарата [9]. Использование производных ПГМГ в качестве биоцидов для борьбы с микроорганизмами, как правило, требует относительно высоких концентраций. Например, для защиты стройматериалов от грибов синевы и плесени требуется использовать 1-7% водные растворы. Кроме того, такие производные, как ПГМГ-Х, имеют ограниченное применение в связи с высокой коррозионной активностью [7]. PHMG-based preparations are mainly used in electroplating, as substitutes for cyanide compounds in electrolytes during galvanizing or cadmination, in drilling equipment, as a stabilizer for clay drilling fluids, and as a cutting fluid for processing glass [8]. Of other applications, the promising use of PHMG phosphate as an antitumor drug is worth noting [9]. The use of PHMG derivatives as biocides for controlling microorganisms, as a rule, requires relatively high concentrations. For example, to protect building materials from blue stain and mold, 1-7% aqueous solutions are required. In addition, derivatives such as PHMG-X have limited use due to high corrosion activity [7].

Решение проблем повышения эффективности препарата и повышения его экологичности пытаются решить либо получая более сложные высокомолекулярные соединения-сополимеры, такие как сополимер ПГМГ-Х, ПГМГ-фосфата и ПГМГ-эпихлоргидрина [10] , используемый в качестве флокулянта; либо создавая композиции на основе ПГМГ. They are trying to solve the problems of increasing the effectiveness of the drug and increasing its environmental friendliness either by obtaining more complex high molecular weight copolymer compounds, such as the copolymer of PHMG-X, PHMG phosphate and PHMG epichlorohydrin [10], used as a flocculant; or creating compositions based on PHMG.

Прототипом заявляемого изобретения является композиция на основе ПГМГ, используемая в качестве дезинфицирующего средства [1]. Композиция содержит активное начало-смесь ПГМГ-Х или ПГМГ-фосфата (ПГМГ-Ф) с производными диметиламина, поверхностно-активное вещество, отдушку, краситель и воду. The prototype of the claimed invention is a composition based on PHMG, used as a disinfectant [1]. The composition contains an active principle — a mixture of PHMG-X or PHMG phosphate (PHMG-F) with dimethylamine derivatives, a surfactant, perfume, color and water.

Недостатком композиции является короткий срок службы после обработки поверхности - несколько часов. The disadvantage of the composition is the short service life after surface treatment - several hours.

Задачей, решаемой авторами, являлось создание такой композиции, которая обеспечивала бы прочное соединение активного начала с поверхностью при одновременном сохранении биоцидных групп или их активизации. The problem solved by the authors was the creation of such a composition that would provide a strong connection of the active principle with the surface while preserving or activating biocidal groups.

Задача решается использованием композиции, состоящей из следующих ингредиентов:
солей (комплексов) ПГМГ и минеральных кислот 25-90% масс.The problem is solved by using a composition consisting of the following ingredients:
salts (complexes) of PHMG and mineral acids 25-90% of the mass.

солей (комплексов) ПГМГ и органических кислот 0,2-15% масс. salts (complexes) of PHMG and organic acids 0.2-15% of the mass.

политетрафторэтилена (ПТФЭ) 8-70% масс.,
растворитель до 100%.polytetrafluoroethylene (PTFE) 8-70% of the mass.,
solvent up to 100%.

Композицию получают смешением между собой комплексов ПГМГ, выдерживанием их при комнатной температуре в течение по крайней мере 20 мин, затем добавлением эмульсии или раствора ПТФЭ и высушиванием полученного продукта. The composition is prepared by mixing PHMG complexes with each other, keeping them at room temperature for at least 20 minutes, then adding an emulsion or PTFE solution and drying the resulting product.

В зависимости от особенностей ингредиентов и поставленной задачи возможно смешение комплексов непосредственно на поверхности обрабатываемого изделия, обработка поверхности смесью комплексов, полученной предварительно или получающихся во время обработки, или обработка поверхности после смешения всех компонентов. Первый вариант наиболее перспективен при обработке древесины, второй - при обработке стен из кирпича или бетона, третий - при обработке тканей, причем указанная композиция в этом случае добавляется в ходе полоскания, а сушку проводят путем глажения горячим утюгом. Depending on the characteristics of the ingredients and the task, it is possible to mix the complexes directly on the surface of the workpiece, surface treatment with a mixture of complexes obtained previously or obtained during processing, or surface treatment after mixing all the components. The first option is most promising when processing wood, the second - when processing walls made of brick or concrete, the third - when processing fabrics, and this composition in this case is added during rinsing, and drying is carried out by ironing with a hot iron.

Выбор конкретной композиции определяется исходя из природы обрабатываемого материала, особенности эксплуатации изделия, в частности видов микроорганизмов, осуществляющих биодеградацию изделий, экономическими соображениями. Как правило, в качестве комплексов ПГМГ и минеральных кислот используют ПГМГ-Х или ПГМГ-Ф, однако в ряде случае более эффективно использование комплексов гидрофторида, кремниевой кислоты и т.п., в качестве органических кислот используют глюконаты, стеараты, олеаты, ацетаты и т.п. The choice of a specific composition is determined based on the nature of the material being processed, the features of the operation of the product, in particular the types of microorganisms that biodegrade the products, for economic reasons. As a rule, PHMG-X or PHMG-F are used as complexes of PHMG and mineral acids, however, in some cases, it is more efficient to use complexes of hydrofluoride, silicic acid, etc., gluconates, stearates, oleates, acetates and etc.

При смешении комплексов ПГМГ образуется смесь полимеров близкого состава, обладающая как полярными, так и неполярными группами, что обеспечивает возможность надежной сорбции на целлюлозосодержащих покрытиях, в т.ч. имеющих смоляную компоненту (древесина хвойных деревьев), силикатсодержащих поверхностях (бетон, кирпич), а также позволяет получить прочное соединение с ПТФЭ. В качестве последнего лучшие результаты достигались с применением препаратов типа "Тефлекс" или "Софткар", содержащих мелкодисперсный ПТФЭ в пропаноло-углеводородном растворителе. Последняя компонента в зависимости от упаковки и цели либо наносится на поверхность, обработанную препаратами ПГМГ путем аэрозолирования, либо добавляется в раствор, содержащий вышеуказанные комплексы. When the PHMG complexes are mixed, a mixture of polymers of close composition is formed, possessing both polar and nonpolar groups, which provides the possibility of reliable sorption on cellulose-containing coatings, including having a resin component (coniferous wood), silicate-containing surfaces (concrete, brick), and also allows you to get a solid connection with PTFE. As the latter, the best results were achieved using Teflex or Softkar type preparations containing finely divided PTFE in a propanol-hydrocarbon solvent. The last component, depending on the packaging and purpose, is either applied to the surface treated with PHMG preparations by aerosolization, or added to a solution containing the above complexes.

Образование смеси комплексов возможно либо смешением указанных ингредиентов, либо обработкой ПГМГ-основания смесью кислот заданного состава, либо обработкой одного из комплексов иными кислотами, вытесняющими часть исходных кислот по реакции обмена за счет образования более прочных связей с аминогруппой. The formation of a mixture of complexes is possible either by mixing these ingredients, or by treating the PHMG base with a mixture of acids of a given composition, or by treating one of the complexes with other acids that displace part of the starting acids by the exchange reaction due to the formation of stronger bonds with the amino group.

Во всех указанных случаях необходимо около 20 минут для перераспределения компонентов с образованием гомогенных структур. In all these cases, it takes about 20 minutes to redistribute the components with the formation of homogeneous structures.

Как показали эксперименты, композиция сохраняет биоцидные свойства от нескольких месяцев до нескольких лет и эффективна как против условнопатогенных микроорганизмов, так и против грибов. As experiments have shown, the composition retains biocidal properties from several months to several years and is effective both against conditionally pathogenic microorganisms and against fungi.

Пример 1. В 200 мл воды при 80-90^oC растворяли 100 г ПГМГ-Х, а затем добавляли 200 мл 50% раствора едкого натра. Всплывшую массу ПГМГ - основания (ПГМГ-OH) собрали, промывали горячей водой, выход по сухому остатку 82,3% - 86,8г.Example 1. 100 g of PHMG-X was dissolved in 200 ml of water at 80-90 ^° C, and then 200 ml of a 50% sodium hydroxide solution was added. The pop-up mass of PHMG base (PHMG-OH) was collected, washed with hot water, the dry solids yield was 82.3% - 86.8 g.

8,75 г ПГМГ-OH растворяли в 100 мл 10% водного раствора глюконата кальция, а к полученному раствору добавляли 3 мл концентрированной серной кислоты. Фильтрат после отделения осадка сернокислого кальция обезвоживали и получали 9,8 г ПГМГ - глюконата (ПГМГ-Г). 8.75 g of PHMG-OH was dissolved in 100 ml of a 10% aqueous solution of calcium gluconate, and 3 ml of concentrated sulfuric acid was added to the resulting solution. After separation of the precipitate of calcium sulfate, the filtrate was dehydrated and 9.8 g of PHMG gluconate (PHMG-G) was obtained.

50 мл водного раствора, содержащего 5,0 г ПГМГ-Г, смешивали с 70 мл горячего (50-60^o) водного раствора, содержащего 26,0 г ПГМГ-Х, и выдерживали при перемешивании в течение 30 минут, после чего раствор наносили кистью на различные образцы, подсушивали от 20 минут до 2 часов, а затем наносили с помощью аэрозоля ПТФЭ в виде эмульсии в гексан-изопропаноловой смеси-препарат "Софткар" несколькими слоями с промежутком в 1-2 минуты. Полученное в результате покрытие содержало 25,0% ПГМГ-Х, 4,9% ПГМГ-Г, 70,0% ПТФЭ, 0,1% растворителей.50 ml of an aqueous solution containing 5.0 g of PHMG-G was mixed with 70 ml of a hot (50-60 ^° ) aqueous solution containing 26.0 g of PHMG-X and kept under stirring for 30 minutes, after which the solution was applied brush on various samples, dried from 20 minutes to 2 hours, and then applied using aerosol PTFE in the form of an emulsion in hexane-isopropanol-mixture drug "Softkar" in several layers with an interval of 1-2 minutes. The resulting coating contained 25.0% PHMG-X, 4.9% PHMG-G, 70.0% PTFE, 0.1% solvents.

Далее образцы исследовались на наличие биоцидного действия (преп.1). Next, the samples were examined for the presence of biocidal action (prep 1).

Пример 2. К 80,5 г ПГМГ-Х в 200 мл этанола добавляли 3 г олеиновой и 3 г стеариновой кислот. Полученную смесь кипятили с дефлегматором в течение 2 часов, а затем выдерживали 2 суток при 50-60^oC, избыток кислоты оттитровывали.Example 2. To 80.5 g of PHMG-X in 200 ml of ethanol was added 3 g of oleic and 3 g of stearic acid. The resulting mixture was boiled with reflux condenser for 2 hours, and then kept for 2 days at 50-60 ^o C, the excess acid was titrated.

50 мл смеси производных ПГМГ, содержащих по сухому остатку 98,5% ПГМГ-Х, 0,13 ПГМГ-стеарата (ПГМГ-С) и 0,1% ПГМГ-олеата (ПГМГ-Ол) смешивали с 20 г эмульсии, содержащей 5 г ПТФЭ в изобутаноле, и полученную композицию использовали для испытаний. После высушивания композиция содержала: 90% ПГМГ-Х, 9,2% ПТФЭ, 0,1% ПГМГ-С, 0,1% ПГМГ-Ол, 0,6% растворителей (преп.2). 50 ml of a mixture of PHMG derivatives containing 98.5% PHMG-X, 0.13 PHMG stearate (PHMG-C) and 0.1% PHMG oleate (PHMG-Ol) by dry residue were mixed with 20 g of an emulsion containing 5 g of PTFE in isobutanol, and the resulting composition was used for testing. After drying, the composition contained: 90% PHMG-X, 9.2% PTFE, 0.1% PHMG-S, 0.1% PHMG-Ol, 0.6% solvents (prep 2).

Пример 3. 80,5 г ПГМГ-Х растворяли в 500 мл этанола, добавляли 35 г этилата натрия, перемешивали 15 мин, отфильтровывали хлорид натрия, а к фильтрату добавляли 39,2 г фосфорной и 6 г уксусной кислоты в 100 мл водно-спиртового раствора. Выпавший осадок весом 43,8 г (69%) содержал по сухому остатку 82% ПГМГ-Ф и 18% ПГМГ-ацетат (ПГМГ-А). Осадок растворяли в 120 мл водно-спиртовой смеси при 50^oC, выдерживали при перемешивании 20 минут, смешивали с 40 мл эмульсии ПТФЭ в изопропаноле, содержащем 4,1 г ПТФЭ, а затем обрабатывали образцы для анализа. Обработанные поверхности высушивали при комнатной температуре 5-8 часов. Конечная композиция содержала 15% ПГМГ-А, 75% ПГМГ-Ф, 8% ПТФЭ и 2% спирта (преп.3).Example 3. 80.5 g of PHMG-X was dissolved in 500 ml of ethanol, 35 g of sodium ethoxide was added, stirred for 15 minutes, sodium chloride was filtered off, and 39.2 g of phosphoric and 6 g of acetic acid in 100 ml of water-alcohol were added to the filtrate. solution. The precipitate, weighing 43.8 g (69%), contained, on a dry residue, 82% PHMG-F and 18% PHMG acetate (PHMG-A). The precipitate was dissolved in 120 ml of a water-alcohol mixture at 50 ^° C., kept under stirring for 20 minutes, mixed with 40 ml of a PTFE emulsion in isopropanol containing 4.1 g of PTFE, and then the samples were processed for analysis. The treated surfaces were dried at room temperature for 5-8 hours. The final composition contained 15% PHMG-A, 75% PHMG-F, 8% PTFE and 2% alcohol (prep 3).

Пример 4. К растворам, содержащим по 35,6 г ПГМГ-Х в 70 мл воды при 60^oC, добавляли соответственно 21,4 г ПГМГ-Ол, 6,2 г ПГМГ-С и 6,2 г ПГМГ-Г. Смеси выдерживали при перемешивании 20-25 минут, затем наносили на фрагменты стены из железобетона, после чего на эти участки наносили препарат "Тефлекс", содержавший 4% ПТФЭ до содержания ПТФЭ в конечной композиции 50%, а затем высушивали. Композиции содержали:
преп. 4: 31% ПГМГ-Х, 18,8% ПГМГ-Ол, 50% ПТФЭ, 0,1% растворителей.Example 4. To solutions containing 35.6 g of PHMG-X in 70 ml of water at 60 ^° C, 21.4 g of PHMG-Ol, 6.2 g of PHMG-S and 6.2 g of PHMG-G were added respectively. The mixtures were kept under stirring for 20–25 minutes, then applied to reinforced concrete wall fragments, after which Teflex containing 4% PTFE was applied to these areas until the PTFE content in the final composition was 50%, and then dried. The composition contained:
teacher 4: 31% PHMG-X, 18.8% PHMG-Ol, 50% PTFE, 0.1% solvents.

преп. 5: 42,6% ПГМГ-Х, 7,3% ПГМГ-С, 50% ПТФЭ, 0,1% растворителей. teacher 5: 42.6% PHMG-X, 7.3% PHMG-S, 50% PTFE, 0.1% solvents.

преп. 6: 42,5% ПГМГ-Х, 7,3% ПГМГ-Г, 50,1% ПТФЭ, 0,1% растворителей. teacher 6: 42.5% PHMG-X, 7.3% PHMG-G, 50.1% PTFE, 0.1% solvents.

Поверхности, обработанные указанными препаратами, исследовались на наличие биоцидных свойств. Surfaces treated with these preparations were examined for the presence of biocidal properties.

Пример 5. Биоцидная активность препаратов на основании анализа смывов с обработанной ими поверхности для твердой поверхности через 24 и 96 часов после обработки. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Через дробь дана обсемененность в контроле. Исследование проводилось не менее чем по 5 образцам каждой поверхности. Example 5. Biocidal activity of drugs based on the analysis of swabs from the surface they treated for a solid surface 24 and 96 hours after treatment. The test results are given in table. 1. Through the fraction is given contamination in the control. The study was conducted on at least 5 samples of each surface.

Пример 6. Испытания биоцидной активности проводились с использованием в качестве тест-объектов целлюлозы по следующей методике. Отбеленная целлюлоза нарезалась на квадраты площадью 1 см² и стерилизовалась при 180^oC. В эксперименте использовались эталонные штаммы E.coli, S.aureus; Bac. subtilis var authent, применяемые для тестирования дезинфектантов, и штамм гриба Asp. niger N 23. Испытываемые препараты наносили на тест-объекты за 24 часа до начала эксперимента. Рабочие суспензии микроорганизмов готовили путем последовательных 10-кратных разведений исходной суспензии с концентрацией 10⁹ KOE/тест-объект. При проведении экспериментов рабочая нагрузка составила 10⁶ KOE на тест-объект. В качестве контроля использовали тест-объекты, не обработанные препаратами. Были использованы 2 композиции 1 и 24 часа. После экспозиции тест-объекты переносили стерильным пинцетом в пробирки с мясопептонным бульоном и инкубировали в термостате.Example 6. Tests of biocidal activity were carried out using cellulose as test objects according to the following procedure. Bleached cellulose was cut into squares with an area of 1 cm ² and sterilized at 180 ^o C. In the experiment, reference strains of E. coli, S.aureus were used; Bac. subtilis var authent, used for testing disinfectants, and strain of the fungus Asp. niger N 23. The test preparations were applied to test objects 24 hours before the start of the experiment. Working suspensions of microorganisms were prepared by successive 10-fold dilutions of the initial suspension with a concentration of 10 ⁹ KOE / test object. During the experiments, the workload was 10 ⁶ KOE per test object. As a control, test objects not treated with drugs were used. 2 compositions were used 1 and 24 hours. After exposure, test objects were transferred with sterile forceps into tubes with meat and peptone broth and incubated in an incubator.

Было изучено биоцидное действие препаратов 1-3, полученные результаты показали, что в течение 30 дней после обработки прорастания колоний ни в одном из обработанных препаратами объектов не отмечалось. В контроле прирост тестировался на 2-е сутки после культивирования. The biocidal effect of drugs 1-3 was studied, the results showed that within 30 days after processing the germination of the colonies, none of the objects treated with the drugs was noted. In the control, growth was tested on the 2nd day after cultivation.

Пример 7. Металлические пластинки 10•10 см² обрабатывались препаратами 1-6, а затем экспонировались в течение 1 часа со средой, содержащей смесь микроорганизмов E. coli, P.aeruginosa и S.aureus концентрацией 2•10⁹ кл/мл. Пластины высушивали, после чего делали смывы стерильными марлевыми тампонами. Препараты 1-3, 5, 6 вызывали полную гибель всех указанных микроорганизмов. Препарат 4 приводил к уменьшению числа микроорганизмов. После обработки на пластине было обнаружено 30±10 жизнеспособных клеток E.coli и 90±30 клеток P.aeruginosa.Example 7. Metal plates of 10 • 10 cm ^{2 were} treated with preparations 1-6, and then exposed for 1 hour with a medium containing a mixture of microorganisms E. coli, P. aeruginosa and S. aureus at a concentration of 2 • 10 ⁹ cells / ml. The plates were dried, after which they were washed with sterile gauze swabs. Drugs 1-3, 5, 6 caused complete death of all these microorganisms. Drug 4 led to a decrease in the number of microorganisms. After processing, 30 ± 10 viable E. coli cells and 90 ± 30 P.aeruginosa cells were found on the plate.

Приведенные выше результаты свидетельствуют, что заявляемая композиция обладает биоцидным действием в отношении широкого круга микроорганизмов. Композиция разрешена Комитетом здравоохранения Мэрии С.-Петербурга для использования в качестве дезинфекционного покрытия, понижающего бактериальный фон в лечебных учреждениях С.-Петербурга. The above results indicate that the claimed composition has a biocidal effect against a wide range of microorganisms. The composition is approved by the Health Committee of the City Hall of St. Petersburg for use as a disinfection coating that lowers the bacterial background in medical institutions of St. Petersburg.

Claims

\\\ 1 1. A composition having a biocidal action based on aqueous solutions of complexes of polyhexamethylene guanidine and mineral acids, characterized in that it additionally contains complexes of polyhexamethylene guanidine and organic acids and polytetrafluoroethylene in the following ratio of ingredients, wt. %: \\\ 3 Complexes of polyhexamethylene guanidine and mineral acids \\\ 7 25.0 - 90.0 \\\ 3 Complexes of polyhexamethylene guanidine and organic acids \\\ 7 0.2 - 15.0 \\\ 3 Polytetrafluoroethylene \\\ 7 8.0 - 70.0 \\\ 3 Solvent \\\ 7 Else \\\ 2 2. A method of obtaining a composition having a biocidal effect by sequential mixing of components, characterized in that the complexes of polyhexamethylene guanidine and acids are initially mixed together, maintain the resulting mixture for at least 20 minutes at room temperature, after which an emulsion or solution is added according to itetraftoretilena and dried the resulting product.