Бактерицидний засіб з сріблом та міддю

Бактерицидний засіб з сріблом та міддю, що включає водний розчин наночастинок срібла та міді, який відрізняється тим, що додатково містить наночастинки оксидів міді, в кількості 0,4...2,5мг/л, а срібло та мідь, в кількості 0,2...1,25мг/л кожного, існують як у вигляді наночастинок, так і оболонок наночастинок оксидів міді, при цьому як розчинник використовують дистильовану воду. (19) (21) u201002109 (22) 26.02.2010 (24) 12.07.2010 (46) 12.07.2010, Бюл.№ 13, 2010 р. (72) ЛОПАТЬКО КОСТЯНТИН ГЕОРГІЙОВИЧ, АФТАНДІЛЯНЦ ЄВГЕН ГРИГОРОВИЧ, КОВАЛЕНКО В'ЯЧЕСЛАВ ЛЕОНІДОВИЧ, ЯЩЕНКО МИКОЛА ФЕДОРОВИЧ, ЗАСЕКІН ДМИТРО АДАМОВИЧ, СОЛОМОН В'ЯЧЕСЛАВ ВІТАЛІЙОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ 3 складу є низька біоцидна активність на поверхні розділу фаз "повітря - лакофарбовий матеріал" і "лакофарбовий матеріал поверхня, що фарбується," в той час, як саме в цих зонах потрібна максимальна біоцидна активність фарб і лаків. Відомий склад з бактерицидними властивостями, що включає водорозчинний лакофарбовий матеріал и наночастинки срібла, міді або суміш наночасток срібла і міді з розмірами 2...200нм при вмісті наночасток металів від 2,5 10-6 до 0,2 молів в 1кг лакофарбового матеріалу. Металовмісний бактерицидний компонент включає агломерати наночасток срібла або агломерати наночасток міді, або агломерати, що складаються з суміші наночасток срібла і міді, при цьому наночастинки з переважно меншими розмірами в агломератах розташовуються на поверхні частинок з переважно більшими розмірами, а в поверхневому шарі складу з бактерицидними властивостями переважають наночастинки срібла або міді [Патент України №25023. Склад з бактерицидними властивостями. МПК C09D5/14. Бюл. №11, 2007]. Однак використання відомого складу як дезінфектанту для ветеринарії та медицини неможливо, тому що він має недостатню пролонговану дію, складний в виготовленні тому що має багату кількість технологічних операцій при виробництві і коштовний в наслідок вмісту у складу лаків та фарб. Відомий металовмісний препарат з біоцидними властивостями, що містить воду і наночастинки срібла, міді, магнію, цинку, золота, платини, паладію, іридію, олова, сурми, які гідратовані, мають поверхневий електричний заряд, а наночастинки різнорідних металів утворюють коротко замкнуті наногальванічні елементи. Препарат отриманий диспергуванням срібних, мідних, магнієвих, цинкових, золотих, платинових, паладІєвих, іридієвих, олов'яних, сурм'яних гранул імпульсами електричного струму у воді. Компоненти препарату взяті в таких кількостях, мг/л: наночастинки срібла -0,001 -0,1; міді-0,1 -50; магнію-5 500; цинку - 0,5 - 100; золота-0,001 -0,1; платини 0,001 - 0,1; паладію - 0,001 - 0,1; іридію - 0,001 0,1; олова -20 - 200; сурми - 0,001 - 0,05; вода решта [Деклараційний патент України на корисну модель №26607. Металовмісний препарат з біоцидними властивостями. МПК C09D 5/14; C02F 1/50; B22F 9/00. Бюл. №13. Опубл. 10.07.2008]. Недоліком відомого препарату з біоцидними властивостями є короткострокова дія, складний склад, який включає такі дефіцитні та багато коштовні метали, як золото, платина, паладій, іридій, що не дає можливість широкого використання його для дезінфекції об'єктів тваринництва і ветеринарії. Найбільш близьким до складу, що заявляється є наноматеріал з біоцидними властивостями, що містить наночастинки срібла і наночастинки міді в хелатній формі, які мають поверхневий електричний заряд і об'єднані в агломерати наночастинок, що є сукупністю короткозамкнутих гальванічних пар з наночастинок срібла і міді, як розчинник використовують деіонізовану воду, а компоненти містить в наступних кількостях, мг/л: наночастинки 51429 4 срібла - від 0,001 до 1000; наночастинки міді - від 0,1 до 1000; деіонізована вода - решта [Деклараційний патент України на корисну модель №28910. Наноматеріал з біоцидними властивостями "Шумерське срібло". МПК C02F 1/50; B22F 9/16. Бюл. № 21. Опубл. 25.12.2007 - прототип]. Недоліком відомого наноматеріалу з біоцидними властивостями є вузькій спектр бактерицидної дії, довгий час початку дії препарату та висока вартість внаслідок використання у якості розчинника деіонизованої води. Корисною моделлю ставиться завдання скоротити час початку дії препарату бактерицидної дії та зниження його вартості. Поставлене завдання досягається тим, що бактерицидний засіб з сріблом та міддю, що включає водний розчин наночастинок срібла та міді, згідно корисної моделі, що додатково містить наночастинки оксидів міді, в кількості від 0,4...2,5мг/л, а срібло та мідь, в кількості від 0,2...1,25мг/л кожного, існують як у вигляді наночастинок так і оболонок наночастинок оксидівміді, при цьому в якості розчинника використовується дистильована вода. Відомо, що срібло має антимікробну дію [Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. К.: Здоровье, 1991.- С.6-89; Потапченко Н.Г., Григорьева Л.В., Савлук О.С., Кульский Л.А. Дозо временная зависимость серебра в воде на патогенные эшерихии/УХимия и технология воды. 1989. -№4.-С.366-369]. Разом з тим срібло є дорогим і досить дефіцитним реагентом, на антимікробну дію якого помітно впливають фізико-хімічні властивості речовини в якої воно розчиняється [Кульский Л.А. Серебряная вода. - К.: Здоровье, 1987. - С.13-17]. Відповідно до результатів роботи [Григорьева Л.В., Потапченко Н.Г., Савлук О.С., Ерусалимская Л.Ф., Русакова Л.Т., Глушкевич Т.Г. Устойчивость к серебру и антибиотикам у патогенных эшерихий, выделенных из окружающей среды // Гигиена и санитария, 1988. №8. - С.22-23], можливий розвиток стійкості до срібла в патогенних мікроорганізмів. Необхідний бактерицидний ефект при концентрації срібла 0,06-0,1 мг/л досягається після експозиції 2-6 годин, а в ряді випадків - через 24 години [Барков Г. Д., Эльпинер Л.И. О необходимости ограничения количества серебра в питьевой воде // Гигиена и санитария, 1968. №6. - С. 1621]. Для підвищення бактерицидного ефекту срібла його концентрацію в пропонованому засобу збільшили від 0,2 до 1,25мг/л. При концентрації срібла менше 0,2мг/л спостерігається незначна бактерицидного активність препарату. Концентрація срібла більше 1,25мг/л недоцільна, оскільки приводить до здороження засобу та обмеженню його застосування. Відомі антимікробні властивості міді, яка є складовою частиною великої кількості ферментів і грає ключову роль в обмінних процесах і використовується як бактерицидний компонент у матеріалах [Савлук О.С., Бухарская Л.П., Томашевская И.П. Антимикробные свойства меди // 5 Химия и технология воды, 1986. №6. - С. 65-67]. Власними дослідженнями встановлено, що оптимальна концентрація міді, при якій спостерігається ефективна бактерицидна дія складає 0,2...1,25мг/л. При концентрації міді менше 0,2мг/л присутність міді незначно підсилює бактерицидного активність препарату. Концентрація міді більше 1,25мг/л недоцільна, оскільки приводить до нестійкості колоїдного розчину. Проте бактерицидний засіб, який вмістить тільки срібло та мідь, володіє вузьким спектром бактерицидної дії характерним тільки для срібла та міді. Для розширення області дії бактерицидного засобу в його склад додатково вводяться наночастинки оксидів міді в кількості від 0,4...2,5мг/л, які володіють додатковими, відмінними від міді, бактерицидними властивостями [Переработка лигнина с использованием конверсионных продуктов и производственных отходов/ А. К. Цветников, Л. Н. Игнатьева, Ю. М. Каплин и др.// Химия в інтересах устойчивого развития, 2001. № 9. - С. 299-305]. Існування оксидів міді у вигляді наночастинок обумовлено тим, що матеріали у нанорозмірному стані мають збільшену поверхневу енергію, яка інтенсифікує процес взаємодії наночастинок оксидів міді з бактеріями. При кількості наночастинок оксидів міді менше 0,4мг/л, присутність наночасток оксидів міді незначно підсилює біоцидну активність препарату. Концентрація наночасток оксидів міді більше 2,5мг/л недоцільна, оскільки приводить до нестійкості колоїдного розчину. Застосування, для пропонованого бактерицидного засобу, деіонизованої води у якості розчинника недоцільно, оскільки для її виготовлення потрібні ємкості для деІонизованої смоли, іонні" обмінні смоли, картриджі механічної та вугільної очистки, мембрани зворотного осмосу. Все це здорожує та ускладнює процес виготовлення засобу, що обмежує його застосування. Для здешевлення вартості та спрощення технології виготовлення пропонованого бактерицидного засобу, у якості розчинника використовували дистильовану воду, для виготовлення якої потрібна тільки перегонка в дистиляторах і яка коштує в 2-3 рази менше ніж деіонізована вода. Водні колоїдні розчини, що містять наночастинки срібла, міді і оксидів міді, у вигляді окремих фаз, володіють ефективною, але нетривалою бактерицидною дією, оскільки наночастинки срібла, міді і оксидів міді одночасно взаємодіють з бактеріями і швидко вичерпують свій бактерицидній потенціал. Для збільшення пролонгуючої дії засобу необхідне, щоб срібло та мідь покривали поверхню наночастинок оксидів міді. В цьому випадку дія засобу починається з бактерицидного впливу срібла та міді, а після закінчення їх взаємодії з бактеріями або їх відшаровування продовжується бактерицидна дія наночасток оксидів міді. Відомий наноматеріал з біоцидними властивостями (Патент України на корисну модель №28910 - прототип), відповідно до опису, отримували за 51429 6 допомогою методу наведеному у патенті України на корисну модель №23550 (Спосіб ерозІйновибухового диспергування металів. МПК B22F 9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл. №7). Пропонований бактерицидний засіб отримували шляхом об'ємно електроіскрової ерозією гранул срібла та міді в воді відповідно до патенту України на корисну модель №46533 (Спосіб отримання композиційних наночастинок. МПК В01J 13/00; B22F 9/14; В32В 5/16. Опубл. 25.12.2009. Бюл. №24], і змішуванням отриманого розчину з дистильованої водою до концентрацій, що заявляються. Вивчення впливу бактерицидних засобів на тест-культури Escherichia coli і Staphylococcus aureus проводились відповідно до вимог "Методических указаний о порядке испытания новых дезинфицирующих средств для ветеринарной практики" (1987г.) та "Рекомендацій щодо санітарномікробіологічного дослідження змивів з поверхонь тест-об'єктів та об'єктів ветеринарного нагляду і контролю", що схвалені науково-методичною радою Державного департаменту ветеринарної медицини Міністерства аграрної політики України, протокол №4, 22-23.12.2004р., а також методики, яка викладена в збірці «Методы испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности». - Москва, 1998р. В якості тест-об'єктів використовували чашки Петри. Тест-об'єкти попередньо очищали і стерилізували в автоклаві при температурі + 120°С протягом 60хв. Для контамінації тест-об'єктів на їх поверхні наносили стерильною піпеткою 1мл 2-х мільярдної культури Escherichia coli і Staphylococcus aureus. Контаміновані тест-об'єкти залишали в горизонтальному положенні до повного висихання. Потім тест-об'єкти розміщали в лотку в горизонтальному положенні, наносили розчин бактерицидних засобів і витримували певну експозицію. Норма витрати робочого розчину 2 складала 150мл/м . Контроль ефективності дезінфекції здійснювали наступним методом. Стерильним ватним тампоном, змоченим дистильованої водою, робили змиви з тест-об'єктів. Тампони старанно відтискали у пробірках з 10мл стерильної води, рідину центрифугували при 3000 обертах протягом 20хв. Потім надосадову рідину зливали, а в центрифужну пробірку доливали таку ж кількість дистильованої води, вмістимо перемішували і центрифугували протягом 20хв. Після цього надосадову рідину зливали, а із ресуспензованого осаду робили посів. У якості живильного середовища використовували м'ясопептонний агар (МПА). Посіви поміщали в термостат при температурі +37°С. Ефективність дезінфекції визначали по наявності (+) 7 51429 8 Таблиця Склад відомого наноматеріалу з біоцидними властивостями (варіант 1 - прототип), бактерицидного засобу, що заявляється (варіанти 2-4) та склади, що виходять за межі, які заявляються (варіанти 5, 6) та ефективність знезараження тест-об'єктів, контамінованих Escherichia coli (штам 1257) і Staphylococcus aureus (штам 209) № Склад бактерицидного засобу, мг/л варіа На М Мідьу вигляді Срі Срібло у вигляді Вода нту ноідь бло часнанообонанооботинки частинок лонок частинок лонок оксидів наночананочаміді стинок стинок оксидів оксидів міді міді Відомий наноматеріал з біоцидними властивостями - прототип 1 0 0,20 0,2 0,20 Деіоні,20 0 зованарешта Пропонований бактег рицидний засіб 2 0, 0 0,10 0,10 0,2 0,10 0,10 Дис4 ,20 0 тильована 3 1, 0 0,35 0,35 0,7 0,35 0,35 решта 5 ,70 0 4 2, 1 0,65 0,60 1,2 0,65 0,60 5 ,25 5 5 0, 0 0,05 0,05 0,1 0,05 0,05 2 ,10 0 6 3, 1 0,70 0.70 1,4 0,70 0,70 0 ,40 0 Ек Час інкубації посівів, спогод. зиція, Escherichi Staphyloc год. a coli occus aureus 2 4 7 2 4 7 4 8 2 4 8 2 4 + + + + 1 1 1 1 ± ± 1 ± ± "+" - наявність росту; "-" - відсутність росту; "±" - результат непостійний. або відсутності (-) росту Escherichia coli і Staphylococcus aureus на живильних середовищах після інкубації посівів в термостаті при 37°С через 24-48 годин. Оцінку якості дезінфекції тест-об'єктів проводили через 24 і 48 годин. Склад відомого наноматеріалу з біоцидними властивостями (варіант 1 - прототип), бактерицидного засобу, що заявляється (варіанти 2-4) та склади, що виходять за межі, які заявляються (варіанти 5, 6) та ефективність знезараження тестоб'єктів, контамінованих Escherichia coli (штам 1257) і Staphylococcus aureus (штам 209) приведені в таблиці. З приведених в таблиці даних видно, що бактерицидного засіб з сріблом та міддю, який заявляється, має суттєві переваги, а саме починає діяти після експозиції в 4 рази меншої ніж прото Комп’ютерна верстка Л. Купенко тип і зберігає тривалість залишкової бактерицидної дії у 2 - 3 рази довше. Істотними відмінностями запропонованого препарату є: - присутність та кількість наночастинок оксидів міді; - присутність міді та срібла у вигляді наночастинок і шарів, які покривають наночастинки оксидів міді; використання у якості розчинника дистильованої води. Таким чином, використання у складі бактерицидного засобу наночастинок оксидів міді та срібла і міді, які існують як у вигляді наночастинок, так і оболонок наночастинок оксидів міді, а в якості розчинника дистильованої води дозволяє підвищити ефективність та час його бактерицидної дії. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601