Поліоксипропіленглікольгуанідин як бактерицидна речовина

Поліоксипропіленглікольгуанідин формули: Корисна модель відноситься до похідних гуанідину, його солей, комплексів або продуктів приєднання, конкретно до поліоксипропіленглікольгу анідину формули: Задачею корисної моделі є створення поліоксипропіленглікольгуанідину, який забезпечує бактерицидну активність щодо грампозитивних та грамнегативних бактерій. Поставлена задача виконується одержанням поліоксипропіленглікольгуанідину формули: NH NH m де: R - CH2CH(CH3), n=4-34, m=8-12, як бактерицидна речовина. , U NH.HCl (13) NH NH n n де R-CH2CH(CH3) n=4-34, m=8-12. як бактерицидна речовина та призначена для використання у мікробіологічній промисловості, а також для обробки води, як дезінфектант та антисептик. У літературі наведено бактерицидні речовини, які містять у своєму складі вторинні та третинні аміногрупи [1-4]. Відомою бактерицидною речовиною є алкоксиметилметиламонійметасульфат, комерційна назва алкамон ДС [5] формули: [CnH2n+1OCH2N+(CH3)(CH2CH3)2][CH3SO4-] n=10-18 Він широко використовується як дезінфікуюча речовина для обробки приміщень тваринницьких ферм, ветеринарного, промислового та медичного обладнання. Але він характеризується незначною бактерицидною активністю щодо умовнопатогенних грампозитивних та грамнегативних бактерій. Крім того він не виробляється в Україні. NH O NH NH n NH.HCl m де R-CH2CH(CH3) n=4-34, m=8-12. Суть корисної моделі пояснюється наступними прикладами: Лінійні аліфатичні поліоксипропіленглікольгуанідини синтезували по реакції олігооксіпропіленгликолів з кінцевими аміногрупами та гуанідінійхлориду. Реакція проходить в одну стадію. Схему реакції та структурну формулу отриманих полімерів можна NH .HCl представити наступним чином: R H2 N O NH 2 n R + NH2 H2N NH O NH NH n NH. HCl m де R - СН2СН(СН3) n=4-34, m=8-12. Приклад 1 Вихідними компонентами для синтезу були діолігопропіленгліколь з кінцевими аміногрупами Д 32599 R m (11) NH .HCl UA O O (19) R NH R NH 3 32599 4 вакуумі за 80°С протягом 2 годин для видалення 230 та гуанідинійхлорид. Перед синтезом дівологи. Визначали процентний вміст аміногруп олігопропіленгліколь та гуанідинійхлорид сушили у титриметричним методом, він становив 8,0%. вакуумі за 80°С протягом 2 годин для видалення Синтез даного полімеру здійснювали в масі вологи. Визначали процентний вміст аміногруп при мольному співвідношенні компонентів 1:1 за титриметричним методом, він становив 69,8%. температури 150°С та в умовах вакууму, при яких Синтез даного полімеру здійснювали в масі аміак, що виділяється при реакції видаляється з при мольному співвідношенні компонентів 1:1 за реакційної суміші. температури 150°С та в умовах вакууму, при яких Молекулярну масу визначали методом гельаміак видаляється з реакційної суміші. проникної хроматографії: Мn=16800, Mw=36120, Молекулярну масу визначали методом гельMn/Mm=2,15, m=8. проникної хроматографії: Мn=2860, Mw=5291, Контроль за завершеністю реакції здійснювали Mn/Mm=1,85, m=12. методом ІЧ-спектроскопії (зникнення смуги Контроль за завершеністю реакції здійснювали 3450см-1 -валентних коливань первинних методом 14-спектроскопії (зникнення смуги аміногруп). Кінцевий продукт переосаджували із 3450см-1 - валентних коливань первинних спирту в гексан. аміногруп). Кінцевий продукт переосаджували із Продукт реакції розчиняється у воді, спирті, спирту в гексан. ДМФА, являє собою в'язкоподібну речовину. Продукт реакції розчиняється у воді, спирті, Вивчено поверхнево-активні властивості ДМФА, являє собою в'язкоподібну речовину. синтезованого продукту і отримано наступні Вивчено поверхнево-активні властивості величини характеристик водних розчинів: синтезованого продукту і отримано наступні величини характеристик водних розчинів: gmin=38,46мН/м; ККМ=4,12.10-3моль/л, gmin=42,46мН/м; ККМ=5,12. 10-2моль/л, К=6,2·103Н·м2/Кмоль Для дослідження бактерицидної активності 2 К=2,2·10Нм /Кмоль. На Фіг. Зображено ІЧ-спектр синтезованих сполук щодо грампозитивних та поліоксипропіленглікольгуанідину, на вісі абсцис грамнегативних бактерій як тест-культури наведено смуги поглинання груп, на вісі ординат використовували штами бактерій Чеської (ССМ), інтенсивність смуг поглинання. Американської (АТСС) та Української (УКМ) В ІЧ-спектрі спостерігаються смуги поглинання колекції мікроорганізмів та деякі ізоляти, які на 3300 і 3100см-1, які відповідають валентним даний час підтримуються у науково-методичній коливанням NH-груп гуанідину та лабораторії мікробіологічного профілю кафедри олігооксипропіленглікольдиаміну, 2800-2970см-1 біології НаУКМА, зокрема: Escherichia coli BE, смуги поглинання відповідають валентним Pseudomonas aeruginosa ССМ 1961; Serratia коливанням СН2, CH, СН3, 1110см-1- відповідає marcescens CCM 1257; Enterobacter cloaceae; коливанням С-О, 1660см-1 деформаційним Klebsiella pneumoniae; Micrococcus luteus ССМ коливанням NH. Приклад 2 169Тип; Staphylococcus aureus CCM 209; Вихідними компонентами для синтезу були діCorynebacterium ammoniagenes ATCC олігопропіленгліколь з кінцевими аміногрупами Д6871Тип КМ У = Ac-732; Corynebacterium variable 400 та гуанідинійхлорид. Перед синтезом діATCC 15753Тип УКМ = Ac-717; Rhodococcus олігопропіленгліколь та гуанідинійхлорид сушили у erythropolis УКМ Ас-741Тип і Bacillus subtilis CCM вакуумі за 80°С протягом 2 годин для видалення 104 (Тип - штам, типовий для виду). Усі бактерії вологи. Визначали процентний вміст аміногруп культивували на м'ясо-пептоновому агарі (МПА, титриметричним методом, він становив 40,0%. Difco, США), для культивування кишкової палички Синтез даного полімеру здійснювали в масі застосовували діагностично-диференційне при мольному співвідношенні компонентів 1:1 за середовище Ендо (Fluka, США). та мінімальну Бактерицидну активність температури 150°С та в умовах вакууму, при яких пригнічувальну концентрацію (МПК) аміак, що виділяється при реакції видаляється з гуанідиновмісних сполук щодо грампозитивних і реакційної суміші. грамнегативних бактерій визначали методом Молекулярну масу визначали методом гельрозведень у м'ясо-пептоновому агарі у модифікації проникної хроматографії: Мn=4100, Mw=7831, реплік [7]. Суспензію добових тест-культур Mn/Mm=1,91, m=10. готували у стерильному фізіологічному розчині Контроль за завершеністю реакції здійснювали NaCl. Стандартизовану за оптичним стандартом методом ІЧ-спектроскопії (зникнення смуги каламуті суспензію бактеріальних клітин 3450см-1 - валентних коливань первинних (концентрацією 1·109клітин/мл) об'ємом 0,2мл аміногруп). Кінцевий продукт переосаджували із вносили у лунки реплікатора та висівали спирту в гексан. паралельно у три чашки Петрі на поверхню Продукт реакції розчиняється у воді, спирті, живильного середовища МПА, що містило різні ДМФА, являє собою в'язкоподібну речовину. концентрації (ppm) Вивчено поверхнево-активні властивості поліоксипропіленглікольгуанідинів (приклади 1, 2 і синтезованого продукту і отримано наступні 3). Результати обраховували через 24 і 48 годин величини характеристик водних розчинів: після культивування бактерій за 32°С. Як контроль використовували середовище без додавання gmin=41,46мН/м; ККМ=4,12.10-2моль/л, поліоксипропіленглікольгуанідинів. Мінімальною К=42·10Н·м2/Кмоль Приклад 3 пригнічувальною концентрацією вважали ту Вихідними компонентами для синтезу були дінайменшу концентрацію сполуки у середовищі, за олігопропіленгліколь з кінцевими аміногрупами Дякої Результати визначення бактерицидної дії ріст мікроорганізмів був відсутній. 2000 та гуанідинійхлорид. Перед синтезом дісинтезованих сполук засвідчують, що синтезовані олігопропіленгліколь та гуанідинійхлорид сушили у 5 32599 6 Найвищою бактерицидністю характеризується поліоксипропіленглікольгуанідини (приклади 1, 2 і сполука, наведена як приклад 1 (таблиця 1). 3) виявляють інгібувальну дію щодо грампозитивних і грамнегативних бактерій. Таблиця 1 Бактерицидна активність поліоксипропіленглікольгуанідинів (приклад 1) щодо різних представників грампозитивних і грамнегативних бактерій Тест-культура (рід, вид, штам) 2.5 Кінцева концентрація сполуки приклад 1 у середовищі (ррт): 5.0 10 25 50 100 200 250 Грампозитивні бактерії Micrococcus luteus CCM _10 169Тип Corynebacterium ammoniagenes _4 АТСС6871Тип(=УКМ Ac732) Corynebacterium variabile АТСС15753Тип(=УКМ Ac- +++3 717) Rhodococcus erythropolis ++++6 УКМАс-741Тип Staphylococcus aureus ++++6 CCM 209 Bacillus subtilis CCM 104 Enterobacter cloaceae Serratia marcescens CCM 1257 Escherichia coli BE Pseudomonas aeruginosa CCM 1961 Klebsiella pneumoniae Контроль _10 _10 _10 _10 _10 _10 _10 ++++10 _4 _4 _4 _4 _4 _4 _4 ++++4 _4 _4 _4 _4 _4 _4 _4 ++++4 ++4 _4 _4 _4 _4 _4 _4 ++++5 +++3 _6 _6 _6 _6 _6 _6 ++++6 +3 _8 _8 _8 _8 _8 _8 ++++4 ++++4 ++++4 _6 ++++14 Грамнегативні бактерії ++++12 ++++12 ++++12 ++++12 ++++12 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 ++++5 _6 ++++16 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 _6 ++++18 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 ++++6 +++6 ++++6 _6 ++++6 ++++10 ++++10 ++++10 ++++10 ++++10 ++++10 ++++4 _6 ++++13 Примітка: У таблиці наведено зведені дані після висіву культур на чашки Петрі з різними концентраціями сполуки Індексом позначено кількість повторів. Інтенсивність росту культур визначали за 4-х бальною системою, відповідно, позначали як: "-" - ріст мікроорганізмів відсутній, "+" - ріст поодиноких колоній, "++" - слабкий суцільний ріст, "+++" - суцільний ріст, "++++" - суцільний рясний ріст, подібний до росту в контролі. Визначення мінімальної пригнічувальної концентрації для різних тест-культур дозволило з'ясувати, що із збільшенням молекулярної маси поліоксипропіленглікольгуанідинів їх бактерицидна активність дещо спадає (таблиця 2). Результати порівняльної оцінки чутливості тест-культур - представників різних родів грампозитивних і грамнегативних бактерій представлено у таблиці 2. Таблиця 2 Мінімальна пригнічувальна концентрація поліоксипропіленглікольгуанідинів щодо різних представників грамнегативних і грампозитивиних бактерій Тест-культура (рід, вид, штам) Приклад 1 Грампозитивні бактерії Micrococcus luteus CCM 169 Тип 2.5 Corynebacteriumvariabile ATCC 15753 Тип (=УКМ Ac-717) 5 Corynebacterium ammoniagenes ATCC 6871 Тип (=УКМ Ас-732) 2.5 Rhodococcus erythropolis У KM Ac-741Тип 10 Staphylococcus aureus CCM 209 9 Bacillus subtilis CCM 104 7 МПК сполук, ppm Приклад 2 Приклад 3 5 25 5 25 50 10 10 >250 25 >250 >250 250 7 32599 8 Продовження таблиці 2 Тест-культура (рід, вид, штам) Enterobacter cloaceae Serratia marcescens CCM 1257 Escherichia coli BE Pseudomonas aeruginosa CCM 1961 Klebsiella pneumoniae Приклад 1 Грамнегативні бактерії 250 250 250 240 250 МПК сполук, ppm Приклад 2 Приклад 3 >250 >250 250 240 250 >250 >250 >250 >250 >250 Примітка: CCM - Чеська колекція мікроорганізмів; ATCC - Американська колекція типових мікроорганізмів; УКМ - Українська колекція мікроорганізмів, у таблиці наведено зведені дані, після висіву культур на 3-х чашках Петрі. У результаті вивчення бактерицидної активності поліоксипропіленглікольгуанідинів щодо різних груп бактерій було встановлено, що максимальну бактерицидну дію вони виявляють щодо грампозитивних бактерій. За концентрації 250ppm вже не росла жодна із досліджених тесткультур представників різних родів грампозитивних бактерій. Найчутливіші до згаданих сполук виявилися штами Micrococcus luteus CCM 169Тип і Corynebacterium ammoniagenes ATCC 6871 Тип=УКМ Ас -732. МПК для цих тест-культур для усіх досліджених сполук (приклади 1, 2 і 3) не перевищувала 25ppm (таблиця 2). Дещо вищою МПК була для Staphylococcus aureus CCM 209; Corynebacterium variable ATCC 15753Тип УКМ = Ac-717; Rhodococcus erythropolis УКМ Ac-741 Тип і Bacillus subtilis CCM 104, яка відповідно складала 250ppm. Більш стійкими до поліоксипропіленглікольгуанідинів виявилися представники грамнегативних бактерій. Слід зазначити, що поліоксипропіленглікольгуанідини практично однаково впливали на усі досліджені грамнегативні тест-культури. На відміну від грампозитивних бактерій, МПК для грамнегативних культур була вищою, ніж 250ppm. Таким чином, у результаті проведених досліджень було встановлено, що концентрація 1000ppm поліоксипропіленглікольгуанідинів у середовищі гарантує 100% загибель усіх досліджених тест-культур. За даними літератури відома бактерицидна речовина алкамон ДС широко використовується для знезараження обладнання медичних установ і харчової промисловості, дезінфекції рук, санації ротоглотки тощо. Дана сполука характеризується вибірковою антимікробною дією і більш активно впливає на грампозитивні бактерії, зокрема, Staphylococcus aureus [5], ніж - грамнегативні бактерії, а саме - Pseudomonas aeruginosa [6]. Порівняльний аналіз МІЖ поліоксипропіленглікольгуанідинів з прототипом (алкамон ДС) дозволив з'ясувати, що вони характеризуються бактерицидною активністю, вищою ніж у прототипу, як щодо грампозитивних, так і грамнегативних бактерій (таблиця 3). Так, МПК алкамону ДС була вищою у грампозитивних бактерій в 21 і 4 рази, відповідно для прикладів 1 і 2, і в 1.6 рази - для грамнегативних бактерій. Таблиця 3 Мінімальні пригнічувальні концентрації поліоксипропіленглікольгуанідинів щодо грамнегативних та грампозитивних бактерій Рід, вид, штам Pseudomonas aeruginosa CCM 1961 Staphylococcus aureus CCM 209 Перевагою синтезованих поліоксипропіленглікольгуанідинів є більш висока бактерицидна активність щодо грамнегативних і грам позитивних бактерій, порівняно з такою відомою бактерицидною речовиною як алкамон ДС Джерела: 1. Патент ГДР №215708, Спосіб одержання епоксидних амінних адуктів, 21.01.1981р. 2. Заявка ФРН №3736995, Синтетична смола, що містить азотні групи та її призначення, 11.05.89р. 3. N. Destais, D. Ades, J.Saue. Polym. Bull., 2000, 44, 401. Приклад 1 240 9 Концентрація сполук, ppm Приклад 2 алкамон ДС 240 390 50 195 4. Macromolec. Mater. Eng., 2001,286, №2, p.63-87. 5. Радченко О.С., Степура Л.Г., Фуртат І.М., Михальський Л.О., Крамарєв CO. Перспективність застосування четвертинних амонійних сполук для санації слизових оболонок та дезинфекції ран //Інфекційні хвороби. - 2002. №1. - С.59-63 - прототип. 6. Степура Л.Г., Радченко О.С., Фуртат І.М., Михальський Л.О. Бактерицидні властивості катіонних та інших поверхнево-активних речовин //Агроекологічний журнал. - 2002. - №4. - С.60-63. 9 32599 10 в производстве лизина //Мікробіол.журн. - 1996. 7. Василевская И.А., Сергейчук М.Г., Згонник 58, №5. - С.66-76. В.В., Фуртат И.М., Михальский Л.А. Усовершенствование метода бактериологического контроля Комп’ютерна верстка В. Мацело 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