Біологічно активна нанодисперсія комплексної дії для пригнічення патогенної мікрофлори і стимулювання біогенної мікрофлори

1. Біологічно активна нанодисперсія комплексної дії для пригнічення патогенної мікрофлори і стимулювання біогенної мікрофлори, що містить наночастинки біогенних і благородних металів у вигляді наноаквахелатів, яка відрізняється тим, що містить наночастинки щонайменше двох металів, з яких щонайменше один вибраний з групи, що складається з срібла, золота, платини, паладію, а інші з групи, що складається з міді, цинку, магнію, заліза, кобальту, марганцю, селену, при цьому в наноаквахелатах комплексоутворювачем висту U 2 44141 1 3 іони срібла 0,00002-0,05 іони міді 0,1-1,0 лимонна кислота 0,5-1000 хлорид натрію 5,0-25,0г/л. (Патент RU №2209773. АНТИМИКРОБНАЯ КОМПОЗИЦИЯ. МПК7 C02F1/50, A01N59/16, A61L2/16, C02F10/04, C02F103/42. Опубл. 2003.08.10). Дана антимікробна композиція на основі мідьсрібного водного розчину володіє високими віруліцидними і бактерицидними властивостями навіть при концентраціях Ag+ і Сu2+, що не перевищують 0,00002мг/л і 0,1-0,5мг/л відповідно, а досягши концентрації іонів срібла і міді 0,00078мг/л і 1,0мг/л відповідно, розчин набуває додатково і фунгіцидні властивості, проте недоліком його є присутність металів в токсичній іонній формі. Відомий склад з бактерицидними властивостями, що містить суміш наночастинок срібла і міді з розмірами від 2нм до 200нм при вмісті наночастинок металів від 2,5 ´ 10 -6 до 0,2 молей в 1кг лакофарбного матеріалу ((Патент России №2186810. СОСТАВ С БАКТЕРИЦИДНЫМИ СВОЙСТВАМИ. МПК7 C09D5/14, B22F9/24. Опубл. 2002.08.10). Наночастинки срібла і міді, що використовуються в якості бактерицидного компоненту, отримують на основі складного і дорогого методу біохімічного синтезу в зворотних міцелах (RU 2147487, С1, 20.04.2000), що призводить до дорожчання препарату і не дозволяє отримувати високі концентрації наночастинок в препараті. Крім того, використання у складі препарату наночастинок тільки двох металів - срібла і міді звужує спектр біоцидної дії препарату. Відомий біологічно активний препарат (патент России №2290838. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЙ ПРЕПАРАТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ. МПК A23L1/30 (2006.01), A23L1/304 (2006.01), А61К36/00 (2006.01). Опубликовано: 2007.01.10), що містить суміш солей мікроелементів Ва, Sn, Co, Cr, V, Zn, Fe, Mn, Мо-пермалой при наступному співвідношенні, мг/кг рослинної сировини: Ва - 4,08,0; Sn - 6,0-15,0; Co - 1,6-3,5; Cr - 0,10-0,49; V 0,4-0,8; Zn - 300-600; Fe - 400-800; Mn - 5,5-8,5; Мопермалой - 0,5-5,0. Недоліком відомого біологічно активного препарату є знаходження в ньому мікроелементів у вигляді солей, що призводить до його низької засвоюваності. Відома біологічно активна нанодисперсія комплексної дії для пригнічення патогенної мікрофлори і стимулювання біогенної мікрофлори на основі гідратованих і карботованих наночастинок біогенних металів, що містить воду, карбонову кислоту і наночастинки щонайменше одного металу з групи, що включає цинк, срібло, магній, марганець, залізо, мідь, кобальт, молібден, хром, селен, кремній, германій, ванадій, вісмут, в якої наночастинки хелатовані молекулами води і карбонової кислоти, при цьому молекули води і молекули карбонової кислоти утворюють навколо наночастинок змішані наногідратні і нанокарбоксилатні оболонки, в яких ліганди орієнтовані атомами водню до поверхні наночастинок і утворюють негативно заряджений 44141 4 зовнішній шар в наногідратних і нанокарбоксилатних оболонках, а наночастинки отримані диспергуванням металевих гранул імпульсами електричного струму у воді (див. патент Україні на корисну модель № 36076. Універсальна мікроелементна добавка на основі гідратованих і карботованих наночастинок біогенних металів. МПК (2006) А23К1/175, А61К31/295, A23L1/29 Опубл. 10.10.2008, бюл. №19). Відома біологічно активна нанодисперсія високоефективна для стимуляції біогенної мікрофлори, проте по відношенню до патогенної мікрофлори її ефективність низька. Це обумовлено тим, що в ній відсутні наночастинки інших благородних металів, окрім срібла, що володіють широкою біоцидною дією. Найбільш близькою до тієї, що заявляється є, нанодисперсія з біоцидними властивостями, що містить наночастинки срібла, наночастинки міді, наночастинки магнію, при цьому наночастинки срібла, міді і магнію отримані в хелатній формі ерозійно-вибуховим диспергуванням срібних, мідних і магнієвих гранул, а компоненти препарату узяті в наступних кількостях, в мг/л: наночастинки срібла 0,001-0,1 наночастинки міді 0,1-50 наночастинки магнію 5-500 вода до 1000мл. (Див. патент Україні на корисну модель №36076. МЕТАЛОВМІСНІЙ ПРЕПАРАТ НА ВОДНІЙ ОСНОВІ З БІОЦИДНІМІ ВЛАСТІВОСТЯМІ. МПК (2006) C09D5/14, A61L2/16. Опубл. 10.09.2007, бюл. №14). Недоліком відомої нанодисперсії є низька стимулююча дія на біогенну мікрофлору, оскільки в ній не представлені наночастинки інших біогенних металів, що мають високу біогенну активність. В основу корисної моделі поставлена задача розширення спектру біологічної дії нанодисперсії і надання їй комплексної дії - такої, що як пригнічує патогенну мікрофлору, так і стимулює біогенну мікрофлору. Запропонована, як і відома біологічно активна нанодисперсія для пригнічення патогенної мікрофлори і стимулювання біогенної мікрофлори містить наночастинки біогенних і благородних металів у вигляді наноаквахелатів і, відповідно до цієї пропозиції, містить наночастинки, щонайменше двох металів, з яких щонайменше один вибраний з групи, що складається з срібла, золота, платини, паладію, а інші з групи, що складається з міді, цинку, магнію, заліза, кобальту, марганцю, селену, при цьому в наноаквахелатах комплексоутворювачем виступають наночастинки металів, а в ролі лігандів - молекули води і карбонової кислоти. При цьому компоненти узяті в наступних кількостях, в мг/л: наночастинки срібла 0,001-1 наночастинки золота 0,001-1 наночастинки платини 0,001-1 наночастинки паладію 0,001-1 наночастинки міді 0,1-150 наночастинки цинку 0,2-150 наночастинки магнію 5-1000 наночастинки заліза 0,3-200 5 наночастинки кобальту 0,01-2 наночастинки марганцю 0,1-100 наночастинки селену 0,001-2 карбонова кислота 10-2000 вода до 1000мл. Запропонована нанодисперсія містить наночастинки щонайменше двох металів, з яких щонайменше один вибраний з групи, що складається з срібла, золота, платини, паладію, а інші з групи, що складається з міді, цинку, магнію, заліза, кобальту, марганцю, селену. Це розширює спектр біологічної дії нанодисперсії. У наноаквахелатах комплексоутворювачем виступають наночастинки металів, а в ролі лігандів - молекули води і карбонової кислоти. Це підвищує біологічну сумісність нанодисперсії, що активізує її активність по відношенню до біогенної мікрофлори. Компоненти нанодисперсії узяті в наступних кількостях, в мг/л: наночастинки срібла 0,001-1 наночастинки золота 0,001-1 наночастинки платини 0,001-1 наночастинки паладію 0,001-1 наночастинки міді 0,1-150 наночастинки цинку 0,2-150 наночастинки магнію 5-1000 наночастинки заліза 0,3-200 наночастинки кобальту 0,01-2 наночастинки марганцю 0,1-100 наночастинки селену 0,001-2 карбонова кислота 10-2000 вода до 1000мл. При концентрації наночастинок срібла, золота, платини, паладію менше 0,001мг/л слабо виражена бактерицидна активність нанодисперсії. Концентрації наночасток срібла, золота, платини, паладію більше 1мг/л недоцільна, оскільки призводить до дорожчання нанодисперсії. При концентрації наночастинок міді менше 0,1мг/л слабо виражена фунгіцидна активність нанодисперсії. Концентрації наночастинок міді більше 150мг/л недоцільна, оскільки це призводить до зниження стійкості колоїдного розчину. При концентрації наночастинок цинку менше 0,2мг/л слабо виражена бактерицидна активність нанодисперсії. Концентрації наночастинок цинку більше 150мг/л недоцільна, оскільки призводить до нестійкості колоїдного розчину. При концентрації наночастинок магнію менше 5мг/л слабо виражена бактерицидна активність нанодисперсії. Концентрації наночастинок магнію більше 1000мг/л недоцільна, оскільки призводить до нестійкості колоїдного розчину. При концентрації наночастинок заліза менше 0,3мг/л слабо виражена біогенна активність нанодисперсії. 44141 6 Концентрації наночастинок заліза більше 200мг/л недоцільна, оскільки призводить до нестійкості колоїдного розчину. При концентрації наночастинок кобальту менше 0,01мг/л слабо виражена біогенна активність нанодисперсії. Концентрації наночастинок кобальту більше 2 мг/л недоцільна, оскільки це не призводить до зростання біологічної активності нанодисперсії. При концентрації наночастинок марганцю менше 0,1мг/л слабо виражена біогенна активність нанодисперсії. Концентрації наночастинок марганцю більше 100мг/л недоцільна, оскільки це не призводить до зростання біологічної активності нанодисперсії. При концентрації наночастинок селену менше 0,001мг/л слабо виражена біогенна активність нанодисперсії. Концентрації наночастинок селену більше 2мг/л недоцільна, оскільки це не призводить до зростання біологічної активності нанодисперсії. При концентрації карбонової кислоти менше 10мг/л слабо виражена біогенна активність нанодисперсії. Концентрації карбонової кислоти більше 2000мг/л недоцільна, оскільки це не приводить до зростання біологічної активності нанодисперсії. Нанодисперсію отримують ерозійновибуховим диспергуванням металевих гранул, що знаходяться в деіонізованій воді (див. Патент Україні на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл. №7.) Диполі води, за рахунок дії електростатичного поля наелектризованих наночастинок, обволікають наночастинки металів, утворюючи хелатні комплекси. До колоїдного розчину наночастинок додають карбонову кислоту. Електризація наночастинок в полі електричних розрядів з високим градієнтом потенціалу забезпечує утворення хелатных сполук металевих наночастинок з полярними молекулами деіонізованої води, що додає препарату на водній основі велику стійкість і дозволяє отримувати колоїдні розчини наночастинок металів широкої біологічної дії, які при необхідності можна розбавляти до потрібної концентрації безпосередньо перед застосуванням. Молекулі води в наногідратних оболонках аквананокомплексів легко заміщаються молекулами карбонових кислот, утворюючи широкий клас нових функціональних наноматеріалів. Молекули води і молекули карбонової кислоти утворюють навколо наночастинок змішані наногідратні і нанокарбоксилатні оболонки. Це підвищує біологічну активність і біологічну сумісність гідратованих і карботованих наночастинок мікроелементів. Приклад. Біологічна активність нанодисперсії і її комплексна дія з пригнічення патогенної мікрофлори і по стимулюванню біогенної мікрофлори були перевірені на двох групах підсосних поросят, хворих на гастроентерит бактерійної етіології, підібраних за принципом аналогів. Тварини знаходились в одному приміщенні в однакових умовах годівлі і утримання. 7 44141 Встановлення видового складу мікрофлори кишечника підсосних поросят проведено в лабораторних умовах. Для порівняння проводили антибіотикотерапію першої групи поросят і лікування другой групи пропонованою нанодисперсією наноаквахелатів Ag, Cu, Zn. У якості антибіотикотерапії для першої групи поросят застосовували пероральне задавання поросятам апроміцину, антибіотику з групи аміноглікозидів. Апроміцин володіє бактерицидним ефектом, тобто діє на бактеріальні клітини, які знаходяться не тільки в стані активного поділу, але і на клітини, що знаходяться в стані спокою, що свідчить про його ефективність по відношенню до широкого спектру мікроорганізмів. 8 Апроміцин застосовували в дозі 12мг/кг маси поросят. Розчин наноаквахелатів Ag, Cu, Zn мав слабо кислу реакцію з рН 6,5-6,9 і вміст металів у нанорозмірному стані 100мг/л. Хворим поросятам другої групи перорально задавали по 10мл колоїдного розчину наноаквахелатів. Тривалість лікування в обох групах 10 днів, після чого ще 10 днів проводили підтримуючестрахувальну (щодо рецидивів захворювання, яке за антибіотикотерапії в господарстві спостерігали раніше) терапію лікувальними засобами в половинній дозі. Видовий склад мікрофлори хворих підсосних поросят представлено в таблиці 1. Таблиця 1 Мікроорганізми Esherichia coli гемолітичні Enterococcus Staphylococcus Clostridium Lactococcus Lactobacterium Bifidobacterium Перша дослідна до лікування 11,8±0,49 11,1±0,27 4,5±0,33 7,1±0,45 Як видно з даної таблиці, видовий і кількісний склад мікрофлори кишечника підсосних поросят при застосування наноаквахелатів металів у порівнянні з антибіотикотекрапією, виразно покращився. Так, вміст гемолітичних (патогенних) штамів кишкової палички зменшився на 12,1%, ентерококів на 9,6%, стафілококів на 14,3%, клострідій на 15%. Крім того, застосування наноаквахелатів Ag, Cu, Zn супроводжувалось не тільки зменшенням в Перша дослідна Друга дослідна до після лікування лікування 9,1±0,59 12,2±0,39 9,4±0,41 11,3±0,36 3,5±0,15 4,8±0,49 6,0±0,10 7,6±0,51 Друга дослідна після лікування 8,0±0,27 8,5±0,27 3,0±0,22 5,1±0,12 7,7±0,47 7,7±0,22 8,3±0,47 кишечнику хворобливотворних патогенних штамів мікроорганізмів, але і його колонізацією корисними сімбіонтами - лакто- і біфідобактеріями. Останні вважаються ефективними факторами природної протидії патогенним мікроорганізмам. Проведене лікування підсосних поросят антибіотиком і колоїдним розчином наноаквахелітів металів супроводжувалось помітними змінами обмінних процесів (Таблиця 2). Таблиця 2 Показники Загальний білок, г/л - альбуміни - альфа-глобуліни - бета-глобуліни - гама-глобуліни Фосфор, ммоль/л Кальцій, ммоль/л Сечовина, ммоль/л ACT, мк. моль/л АЛТ, мк. моль/л Глюкозав, ммоль/л Віт С, мк. моль/л Цинк, мк. моль/л Перша дослідна Друга дослідна Р ДДГ відносно ПДГ Хворі поросята група (ПДГ) після група(ДДГ) після лікування після лікування лікування 54,2±1,88 58,4±0,49* 60,4±0,72 0,05 13,0±0,67 14,4±0,72 12,0±0,67 0,05 15,4±0,49 17,2±0,36* 19,2±0,54