Дезинфицирующий состав - стабилизированный раствор однохлористого йода (варианты)
Владельцы патента RU 2286158:
Институт биологии Уфимского научного центра Российской академии наук (ИБ УНЦ РАН) (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Биопроект" (ООО "Биопроект") (RU)
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Сарна"ЛТД (ООО НПК "Сарна"ЛТД) (RU)
Изобретение относится к области дезинфекции, а также может быть использовано в органическом синтезе и биохимии при получении йодированных соединений. Дезинфицирующий состав (варианты) с бактерицидной, фунгицидной и противовирусной активностью широкого спектра действия содержит хлористый водород, калия йодид или натрия йодид, калия йодат или натрия йодат, калия хлорид либо натрия хлорид в определенных соотношениях ингредиентов или третий вариант, в котором дезинфицирующий состав содержит кальций хлорид при определенном соотношении ингредиентов. Данный состав (его варианты) позволяет увеличить стабильность однохлористого йода при низких концентрациях хлористоводородной кислоты (0,1-0,01М) до 10 месяцев, при этом также увеличивается в 10 раз и бактерицидная активность композиции. 3 н.п. ф-лы, 8 табл.
Изобретение относится к области дезинфекции, а также может быть использовано при создании новых лекарственных средств и ветеринарных препаратов.
Известно, что препараты однохлористого йода (ICl) обладают широким спектром антимикробного действия, фунгицидным, противовирусным действием, а также активны по отношению к микобактериям туберкулеза, вирусам, спорам бактерий, ооцист кокцидий и яиц ряда гельминтов [1]. Антимикробные препараты, содержащие в качестве действующего вещества йод, в отличие от антибиотиков не вызывают привыкания к ним патогенных микроорганизмов.
Аналогичный препарат описан в патенте РФ №2107502 [2]. Ветеринарный препарат, обладающий широким спектром действия, состоит из следующих ингредиентов, (мас.%): кислота соляная - 93,6-96,0; калия йодид - 0,86-0,88; калия йодат - 1,34-1,37; вода - остальное.
В патенте US 4822513 [3] описывается состав для очистки и дезинфекции, включающий 2-25% однохлористого йода (обычно 2-3%) и 75-95% азотной кислоты, фосфорной кислоты, соляной кислоты, сульфаминовой кислоты, серной кислоты или их смеси. Преимущественно патентованный состав включает однохлористый йод и азотную кислоту. Состав также может содержать диспергаторы, сурфактанты и ингибиторы коррозии (до 5%). После разведения (в 20-200 раз) состав может быть использован для дезинфекции оборудования молочной и пищевой промышленности. Обычно очистка такого оборудования требует температуры 60-85°С, применение данного состава позволяет избежать этого. Однако в случае состава, включающего хлористоводородную кислоту, однохлористый йод, по нашим данным (см. пример 3, табл.3 настоящего описания) нестабилен при концентрации кислоты ниже 0,8%, что снижает активность дезинфектанта уже при разведении в 50-40 раз. Кроме того, проведение дезинфекции композициями, включающими концентрированную соляную кислоту, осложняется из-за высокой летучести последней.
В патенте US 4594392 [4] описывается стабилизированный комплекс однохлористого йода и поливинилпиридиновой смолы. Однако этот состав предназначен для дезинфекции воды и не может использоваться, в частности, для аэрозольной дезинфекции.
Дезинфекционный состав, описанный в [5], содержит однохлористый йод и салициловую кислоту в качестве стабилизирующего агента. Однако салициловая кислота может сама йодироваться, что будет приводить к снижению концентрации однохлористого йода.
Антисептическая композиция, содержащая 4-14% однохлористого йода, активна против бактерий родов Acinetobacter, Actinobacillus, Bacillus, Bacteroides, Citrobacter, Clostridium, Corynebacterium, Enterobacter, Enterococcus, Escherichia, Haemophilus, Klebsiella, Kluyvra, Lactobacillus, Moraxella, Morganella, Mycobacterium, Mycoplasma, Neisseria, Propionibacterium, Proteus, Providencia, Pseudomonas, Salmonella, Serrata, Shigella, Staphylococcus, Streptococcus, Torulopsis и Yersina; грибов родов Aspergillus, Candida и Fusarium; паразитов (р.р. Protozoa и Trichomonas) и вирусов (Hydrophilic viruses, Lipophilic viruses, Vesicular stomatitis virus) [6].
В качестве прототипа изобретения нами выбран препарат по патенту РФ №2107502 [2]. Ветеринарный препарат, обладающий широким спектром действия, состоит из следующих ингредиентов, (мас.%): кислота соляная - 93,6-96,0; калия йодид - 0,86-0,88; калия йодат - 1,34-1,37; вода - остальное. Максимальное разведение препарата, рекомендованное утвержденной Ветфармсоветом инструкцией, - в 200 раз (для дезинфекции вымени коров). Такое разведение соответствует концентрации однохлористого йода в рабочем растворе - 0,009-0,011% (при содержании HCl 0,15-0,17%). Проведенные нами эксперименты (см. пример 3, табл.3 настоящего описания) показали, что в этом случае однохлористый йод нестабилен и гидролизируется до йода.
Целью изобретения являлось создание препарата, содержащего стабильный бактерицидный агент при низких концентрациях кислоты.
Технический результат изобретения достигается тем, что в состав раствора однохлористого йода вводятся вещества - стабилизаторы, увеличивающие его устойчивость в разбавленных растворах HCl, поскольку однохлористый йод стабилен только в растворах с высокой концентрацией кислот.
Препарат готовится путем внесения в раствор сначала йодида калия (натрия), а затем йодата калия (натрия) и хлорида калия (натрия, кальция). Раствор перемешивается до полного растворения компонентов.
Соотношение компонентов для приготовления дезинфекционных растворов (см. пример 1, табл.1) рассчитывали согласно уравнениям:
Молярное соотношение йодида калия (натрия) к йодату калия (натрия) таких дезинфекционных композиций составляет 2. Можно также использовать другие соотношения этих солей, например 0,82 по патенту [2]. Однако в этом случае при одинаковом суммарном количестве солей раствор будет содержать меньшее количество однохлористого йода (пример 2). Снижение данного соотношения нецелесообразно ввиду неэффективного использования реагентов (сравни препараты 4 и 5 примера 2). Повышение молярного соотношения выше 2 не приводит к увеличению содержания в препарате однохлористого йода.
В примере 3 приведены данные по стабильности однохлористого йода при различной концентрации хлористоводородной кислоты. Далее в экспериментах мы использовали состав, содержащий 0,04% HCl и 0,02% ICl, в котором ICl без стабилизаторов полностью разрушался в течение 5 минут.
В примерах 4, 5 и 6 показано стабилизирующее действие на растворы ICl следующих солей - NaCl, KCl и CaCl2 (соответственно табл.4, 5 и 6). При этом минимальная концентрация, оказывающая стабилизирующее действие, составляла: для хлорида натрия - 0,1%; для хлорида калия - 0,5%; для хлорида кальция - 0,1%.
Бактерицидную активность стабилизированных препаратов однохлористого йода (пример 7) определяли количественным суспензионным тестом на культуре бактерий Е.coli. Приведенные в таблице 7 результаты доказывают преимущества предлагаемого препарата по сравнению с прототипом (проявление бактерицидной активности при большем разведении). Также предлагаемая рецептура позволяет существенно уменьшить скорость испарения препарата с обрабатываемой поверхности (см. пример 8).
Таким образом, введение хлоридов натрия, калия или кальция в дезинфекционные составы, содержащие хлористоводородную кислоту, йодиды и йодаты натрия или калия в определенных соотношениях, приводит к значительному увеличению стабильности однохлористого йода, значительно повышает (в 10 раз) его бактерицидную активность, а также позволяет создавать новые рецептуры дезинфекционных средств, а именно с концентрацией соляной кислоты менее 0,4% (0,1 М). Последнее обстоятельство является важным в случае использования подобных средств для обработки кожных покровов, а также проведения аэрозольной дезинфекции, к примеру, в производственных цехах животноводческих объектов в присутствии животных. Максимальное содержание в составе указанных солей обусловливается пределом их растворимости: для NaCl - 35,87% (20°С); для KCl - 34,3% (20°С); для CaCl2 - 74,0% (20°С).
В случае необходимости получения стабилизированных препаратов из концентрированных растворов нами предусмотрен вариант препарата, состоящего из двух растворов, один из которых содержит однохлористый йод, а другой представляет собой раствор хлорида натрия, калия или кальция (см. примеры 9-11). При разведении, в частности, в 100 раз концентрированного раствора однохлористого йода водными растворами хлоридов натрия, калия или кальция можно получать стабильные дезинфекционные растворы, имеющие достаточную антибактериальную активность, что следует из данных, приведенных в примерах 4-7.
Дезинфекционный состав - стабилизированный раствор однохлористого йода соответствует критерию патентноспособности "промышленная применимость", т.к. может широко использоваться в качестве дезинфицирующего средства.
Пример 1. Приготовили растворы ICl следующего состава (мас.%):
| Таблица 1 Состав растворов однохлористого йода | |||||||
| Состав препарата | Состав препарата | ||||||
| Ингредиенты | Содержание ICl % | Ингредиенты | Содержание ICl % | ||||
| HCl % | KI % | KIO3 % | HCl % | Nal % | NaIO3 % | ||
| 0,04 | 0,00136 | 0,00088 | 0,002 | 0,04 | 0,00136 | 0,00090 | 0,002 |
| 0,04 | 1,37 | 0,88 | 2,01 | 0,04 | 1,23 | 0,81 | 2,00 |
| 0,04 | 6,15 | 4,05 | 9,03 | 0,04 | 6,15 | 4,05 | 9,98 |
| 20,0 | 0,00136 | 0,00088 | 0,002 | 20,0 | 0,00136 | 0,00090 | 0,002 |
| 20,0 | 1,37 | 0,88 | 2,01 | 20,0 | 1,23 | 0,81 | 2,00 |
| 20,0 | 6,15 | 4,05 | 9,03 | 20,0 | 6,15 | 4,05 | 9,98 |
| 36,0 | 0,00136 | 0,00088 | 0,002 | 36,0 | 0,00136 | 0,00090 | 0,002 |
| 36,0 | 1,37 | 0,88 | 2,01 | 36,0 | 1,23 | 0,81 | 2,00 |
| 36,0 | 6,15 | 4,05 | 9,03 | 36,0 | 6,15 | 4,05 | 9,98 |
Содержание ICl и I2 определяли спектрофотометрически при 343 нм и 460 нм соответственно [7]. Однохлористый йод определяли также по его окислительной способности согласно ТУ 10-23-198-90 [8].
Пример 2. Препараты приготавливали согласно приведенным данным в таблице 2. При этом в состав препаратов входила (мас.%) кислота соляная - 95,0%, что соответствовало 34,2% хлористого водорода. Содержание ICl определяли спектрофотометрически при 343 нм [7]. Препарат по прототипу содержал 1,59% ICl.
| Таблица 2 Содержание в препарате однохлористого йода в зависимости от молярного соотношения йодида калия (натрия) к йодату калия (натрия) | |||||||
| № | Состав препарата | Состав препарата | Молярное соотношение KI к KIO3 (NaI к NaIO3) | ||||
| Ингредиенты | Содержание ICl % | Ингредиенты | Содержание ICl % | ||||
| KI % | KIO3 % | NaI % | NaIO3 % | ||||
| 1 | 2,05 | 0,88 | 2,01 | 1,85 | 0,81 | 2,00 | 3,00 |
| 2 | 1,37 | 0,88 | 2,01 | 1,23 | 0,81 | 2,00 | 2,00 |
| 3 | 0.88*) | 1,37*) | 1,59*) | 0,81 | 1,23 | 1,58 | 0.82*) |
| 4 | 0,16 | 2,09 | 1,51 | 0,14 | 1,90 | 1,50 | 0,10 |
| 5 | 3,24 | 2,09 | 4,76 | 2,88 | 1,90 | 4,68 | 2,00 |
| *) - состав препарата по прототипу |
Пример 3. Приготовили растворы ICl согласно уравнениям 1 и 2 следующего состава (мас.%):
хлористый водород - 4,0;
калия йодид - 1,37;
калия йодат - 0,88;
вода - остальное.
| Таблица 3 Стабильность растворов однохлористого йода при различном содержании в композициях хлористоводородной кислоты | |||||||
| Время хранения | Содержание ICl в % от исходного | ||||||
| Концентрация HCl | |||||||
| 4% | 1,3% | 0,8% | 0,4% | 0,2% | 0,08% | 0,04% | |
| 5 мин | 100 | 100 | 100 | 100 | 76,5 | 44,4 | 0 |
| 1 час | - | - | - | - | 61,7 | 17,5 | 0 |
| 3 часа | 100 | 100 | 58,3 | 87,3 | 48,1 | 11,9 | 0 |
| 24 часа | 100 | 100 | 33,3 | 69,1 | 37,0 | 4,8 | 0 |
Данный состав разводили водой для получения композиций с различным содержанием кислоты и изучали их устойчивость. Установили концентрацию хлористоводородной кислоты, при которой однохлористый йод разрушается в течение 5 мин. По нашим данным - это 0,04% HCl (табл.3).
Пример 4. Приготовили растворы ICl следующего состава (см. пример 1):
1. ICl - 0,02%;
2. Хлористый водород - 0,04%;
3. NaCl - от 0,1% до 5,0%;
4. Вода - остальное.
Приведенные в таблице 4 результаты по изучению стабильности ICl свидетельствуют о том, что хлорид натрия проявляет стабилизирующие свойства, начиная с 0,1%.
| Таблица 4 Стабильность растворов однохлористого йода при различном содержании в композициях хлорида натрия | |||||
| Время хранения | Содержание ICl в % от исходного | ||||
| Концентрация NaCl (компонент №3) | |||||
| 0,1% | 0,5% | 1,0% | 3,0% | 5,0% | |
| 1 ч | 73,3 | 90 | 95 | 100 | 100 |
| 5 ч | - | - | - | 96,7 | 100 |
| 1 сут. | 11,7 | 66,7 | 83 | 93,3 | 100 |
| 2 сут. | - | - | - | 93,3 | 100 |
| 3 сут. | - | - | - | 93,3 | 100 |
| 6 сут. | 3,3 | 46,7 | 80 | 93,3 | 100 |
| 12 сут. | - | 27,6 | 70 | 93,3 | 100 |
| 1 мес. | - | 12,3 | 25,4 | 93,3 | 100 |
| 3 мес. | - | 3,1 | 5,6 | 93,3 | 100 |
| 6 мес. | - | - | - | 93,3 | 100 |
| 10 мес. | - | - | - | 93,3 | 100 |
| 36 мес. | - | - | - | 92,0 | 100 |
| Таблица 5 Стабильность растворов однохлористого йода при различном содержании в композициях хлорида калия | |||||
| Время хранения | Содержание ICl в % от исходного | ||||
| Концентрация KCl (компонент №3) | |||||
| 0,1% | 0,5% | 1,0% | 3,0% | 5,0% | |
| 1 ч | 0 | 50 | 88,3 | 100 | 100 |
| 5 ч | - | - | - | 96,7 | 100 |
| 1 сут. | - | 30 | 75 | - | - |
| 2 сут. | - | - | - | - | 97 |
| 3 сут. | - | - | - | - | 97 |
| 6 сут. | - | 16,7 | 61,7 | 90 | 97 |
| 12 сут. | - | 16,7 | 50 | 90 | 93 |
| 1 мес. | - | 9,7 | 14,9 | 80 | 80 |
| 3 мес. | - | 3,7 | 4,2 | - | - |
| 6 мес. | - | - | - | 80 | 80 |
| 11 мес. | - | - | - | 80 | 80 |
| 36 мес. | - | - | - | 80 | 80 |
Пример 5. Приготовили растворы ICl следующего состава:
1. ICl - 0,02%;
2. Хлористый водород - 0,04%;
3.KCl - от 0,1% до 5,0%;
4. Вода - остальное.
Приведенные в таблице 5 результаты по изучению стабильности ICl свидетельствуют о том, что хлорид калия проявляет стабилизирующие свойства, начиная с 0,5%.
Пример 6. Приготовили растворы ICl следующего состава:
1. ICl - 0,02%;
2 Хлористый водород - 0,04%;
3. CaCl2 - от 0,1% до 5,0%;
4. Вода - остальное.
| Таблица 6 Стабильность растворов однохлористого йода при различном содержании в композициях хлорида кальция | |||||
| Время хранения | Содержание ICl в % от исходного | ||||
| Концентрация CaCl2 (компонент №3) | |||||
| 0,1% | 0,5% | 1,0% | 3,0% | 5,0% | |
| 1 ч | 17,2 | 70,3 | 92,2 | 100 | 100 |
| 5 ч | 10,9 | 50 | 78,1 | 98,4 | 100 |
| 1 сут. | - | - | - | - | 93 |
| 2 сут. | - | - | - | - | - |
| 3 сут. | 3 | 21,9 | 51,6 | 87,5 | 92,3 |
| 6 сут. | - | 20,3 | 46,9 | 87,5 | 92,3 |
| 12 сут. | - | 11,8 | 35,9 | 85,9 | 90,8 |
| 1 мес. | - | - | 24,9 | 82,3 | 80 |
| 3 мес. | - | - | - | - | - |
| 6 мес. | - | 4,2 | 15,2 | 62,7 | 68,6 |
| 10 мес. | - | 3,5 | 10,2 | 61,2 | 68,6 |
| 36 мес. | - | 0 | 0 | 55,0 | 65,0 |
Приведенные в таблице 6 результаты по изучению стабильности ICl свидетельствуют о том, что хлорид кальция проявляет стабилизирующие свойства, начиная с 0,1%.
Пример 7. Бактерицидную активность стабилизированных препаратов однохлористого йода определяли количественным суспензионным тестом на культуре бактерий Е.coli HB-101 (плотность 8,3×105). Время выдерживания культуры с препаратом - 1 мин.
Приведенные в таблице 7 результаты доказывают эффективность стабилизированного препарата однохлористого йода (см. разведения 1:500 и 1:1000).
| Таблица 7 Бактерицидная активность препарата однохлористого йода по прототипу и стабилизированного препарата на культуре бактерий Е.coli (плотность 8,3×105) | |||||||
| Коэффициент разведения препарата | Препарат по прототипу | Препарат стабилизированный | |||||
| ICl % | HCl % | КОЕ/мл в % к исх. культуре | ICl % | HCl % | NaCl % | КОЕ/мл в % к исх. культуре | |
| 1 | 2 | 33,5 | 0 | 2 | 33,5 | 5 | 0 |
| 10 | 0,2 | 3,35 | 0 | 0,2 | 3,35 | 5 | 0 |
| 50 | 0,04 | 0,67 | 0 | 0,04 | 0,67 | 5 | 0 |
| 100 | 0,02 | 0,335 | 0 | 0,02 | 0,335 | 5 | 0 |
| 500 | 0,004 | 0,067 | 34% | 0,004 | 0,067 | 5 | 0 |
| 1000 | 0,002 | 0,034 | 84% | 0,002 | 0,034 | 5 | 0 |
| 10000 | 0,0002 | 0,003 | 100% | 0,0002 | 0,003 | 5 | 100% |
Пример 8. Приготовили 0,2% ICl на 0,5% HCl с содержанием NaCl: раствор №1 - 0%; раствор №2 - 5% и раствор №3 - 10%. Растворы испаряли в одинаковых условиях при 20°С и определяли их массу (см. таблицу 8). Раствор №1 через 38 ч испарился на 87,9%, тогда как растворы №2 и 3 достигли такой же величины через 48 ч.
| Таблица 8 Зависимость скорости испарения препарата однохлористого йода от содержания в нем хлорида натрия | |||
| Время | Масса испарившегося раствора в % от исходной | ||
| раствор №1* | раствор №2* | раствор №3* | |
| 0 ч | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 24 ч | 60,7 | 48,8 | 53,2 |
| 39 ч | 87,9 | 73,1 | 77,3 |
| 45 ч | 95,8 | 81,5 | 86,0 |
| 48 ч | 97,8 | 88,0 | 89,7 |
| 66 ч | 100,8 | 91,7 | 89,7 |
| * - раствор №1: 0,2% ICl, 0,5% HCl; №2: то же + 5% NaCl; №3: то же + 10% NaCl |
Пример 9. Состав препарата (мас.%):
раствор №1: хлористый водород - 36,0; натрия йодид - 6,15; натрия йодат - 4,05; вода - остальное (содержание ICl - 9,98%);
раствор №2: калия хлорид - 5%; вода - остальное.
При разведении раствора №1 раствором №2 в 100 раз получаем водный раствор, содержащий 0,1% ICl, 0,36% HCl и 5% KCl.
Пример 10. Состав по пр. 9, отличающийся тем, что раствор №2 состоит из 5% водного раствора натрия хлорида.
Пример 11. Состав по пр. 9, отличающийся тем, что раствор №2 состоит из 5% водного раствора кальция хлорида.
Источники информации
1. Ветеринарные препараты. Справочник. /Под ред. А.Д.Третьякова/. - М.: Агропромиздат, 1985. - С.252-254.
2. Яхаев Л.И. Патент РФ №2107502 1998.03.27. Ветеринарный препарат, обладающий широким спектром действия, - йод однохлористый (МПК 6 - А 61 К 33/18).
3. Corby M.P. United States Patent №4822513. - 1989. - Cleaning/disinfecting process and composition.
4. Hatch G.L. United States Patent №4594392. - 1986. - Synergistically stabilized mixed form halogenated and/or interhalogenated resins for disinfecting water.
5. Patent GB №659698. - 1951. - Improvements in or relating to disinfectant and method for the production thereof.
6. Belfer W. A., Petillo Ph. J. United States Patent №6106854. - 2000. - Disinfectant composition for infectious water and surface contaminations.
7. Kazantseva N.N., Emepesova A., Khodjamamedov A., Geldyev O.A., Krumgalz B.S. Spectrophotometric analysis of iodide oxidation by chlorine in highly mineralized solutions // Analytica Chimica Acta. - 2002. - V.456. - P.105-119.
8. ТУ 10-23-198-90 - Йод однохлористый.
1. Дезинфицирующий состав, включающий хлористый водород, калия йодид или натрия йодид, калия йодат или натрия йодат, калия хлорид и воду, при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:
| Хлористый водород | 0,04-36,0 |
| Калия йодид или натрия йодид | 0,00136-6,15 |
| Калия йодат или натрия йодат | 0,00088- 4,05 |
| Калия хлорид | 0,5-34,3 |
| Вода | Остальное |
при молярном соотношении калия йодида или натрия йодида к калию йодату или натрия йодату, равном 2.
2. Дезинфицирующий состав, включающий хлористый водород, калия йодид или натрия йодид, калия йодат или натрия йодат, калия хлорид и воду, при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:
| Хлористый водород | 0,04-36,0 |
| Калия йодид или натрия йодид | 0,00136-6,15 |
| Калия йодат или натрия йодат | 0,00088-4,05 |
| Натрия хлорид | 0,1-35,9 |
| Вода | Остальное |
при молярном соотношении калия йодида или натрия йодида к калию йодату или натрия йодату, равном 2.
3. Дезинфицирующий состав, включающий хлористый водород, калия йодид или натрия йодид, калия йодат или натрия йодат, кальция хлорид и воду, при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:
| Хлористый водород | 0,04-36,0 |
| Калия йодид или натрия йодид | 0,00136-6,15 |
| Калия йодат или натрия йодат | 0,00088-4,05 |
| Кальция хлорид | 0,1-74,0 |
| Вода | Остальное |
при молярном соотношении калия йодида или натрия йодида к калию йодату или натрия йодату, равном 2.
