Хімічна композиція, яка містить пероксид водню та наноемульсію довголанцюгових спиртів

Реферат: Даний винахід забезпечує хімічну композицію, яка містить пероксид водню та наноемульсію довголанцюгових спиртів, котра у комбінації цих складників синергетично підвищує швидкість знезараження, що нею характеризується пероксид водню. Наноемульсійний склад на основі пероксиду для нанесення на шкіру включає в себе схвалену для застосування в косметиці сполуку, яка містить пероксид, присутню в діапазоні концентрацій, що дає від близько 0,1 до близько 4 % мас./мас. для вивільнення пероксиду водню, органічну кислоту, присутню в концентрації від близько 0,01 до близько 5 % мас./мас. для регулювання рН складу в діапазоні від близько рН 1 до близько рН 4, довголанцюговий (С9-С22) ариловий та/або алкіловий спирт, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 20 % мас./мас., та пом'якшувальний засіб, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 40 % мас./мас., та емульгатор, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 20 % мас./мас. для того, щоб привести склад у стан наноемульсії. UA 108425 C2 (12) UA 108425 C2 UA 108425 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ГАЛУЗЬ ВИНАХОДУ Даний винахід стосується дуже швидкодійного та легкого для шкіри хімічного складу, який включає пероксид водню та мікро- або наноемульсію довголанцюгових спиртів і проявляє антимікробну активність. ПЕРЕДУМОВИ ВИНАХОДУ Пероксид водню є дезінфікувальним засобом природного походження. Він природним чином присутній в молоці, меді і в людській слині і тканинах як результат клітинного метаболізму. Таким чином, він є бактерицидним засобом з широким спектром антимікробної активності, що сприяє зовнішньому захисту організму, який реалізується не завдяки імунній системі. Пероксид водню знищує патогенні мікроорганізми, які фагоцитуються лейкоцитами (білими клітинами). Самі білі клітини захищені від пероксиду водню за допомогою молекул природних антиоксидантів, як-от супероксиддисмутаза, глутатіон (GHS) і каталаза (пероксидаза). Механізм дії пероксиду водню базується на продукуванні кисневмісних вільних радикалів, як-от супероксидний аніон (O2° ) та гідроксильний радикал (ОН°). Ці дуже нестабільні молекули надзвичайно швидко взаємодіють з клітинною стінкою мікроорганізмів, клітинною мембраною, ДНК та ферментами, спричиняючи незворотні ушкодження. Однак цей процес є досить повільним, і швидкість знезараження, що нею характеризується пероксид водню, не можуть розглядатися як достатньо швидкі стосовно до гігієни шкіри. Наприклад, для дезінфекції поверхні за допомогою дезінфікувального засобу може знадобитися щонайменше 30 хвилин. Відомі комбінації пероксиду водню з різними стабілізаторами (хелатоутворювачами, кислотами) та активаторами знищення мікробів (органічними кислотами, поверхнево-активними речовинами). Наприклад, Н. Омідбахш (N. Omidbakhsh) в патенті США № 6346279 розкриває поняття "форсований пероксид водню" (АНР) наступним чином. "Забезпечується кислий водний розчин пероксиду водню з поліпшеною дезінфекційною активністю. Концентровані розчини переважно містять до приблизно 8 %, а готові до застосування концентрати містять приблизно 0,5 % пероксиду. Розчин також містить від 0,1 до 5,0 % щонайменше однієї кислотної сполуки, наприклад, фосфорної кислоти та/або фосфонату з 1-5 групами фосфонової кислоти та від 0,02 до 5 % щонайменше однієї аніонної поверхневоактивної речовини. Поверхнево-активну речовину обирають з C8-C16-алкіларилсульфонових кислот, сульфованих С12-С22-карбонових кислот, сульфоновокислих C8-C22алкілдифенілоксидів, нафталінсульфонових кислот, C8-C22-алкілсульфонових кислот та їхніх солей лужних металів і амонійних солей, а також С8-С18-алкілсульфатів лужних металів та їхніх сумішей. Розчин найпереважніше містить емульгатор, наприклад, сіль алкілованого дифенілоксиду. Розчин може також містити інгібітори корозії та/або нижчі спирти". Вищевказаний склад включає фосфоровмісні інгредієнти, які не можуть розглядатися як дружні до довкілля. Він також потребує значної кількості активаторів знищення бактерій, що зумовлює менший біорозклад складів. З цих міркувань було б вигідно забезпечити склади, які містять пероксид, які підвищують швидкість знезараження, що нею характеризується пероксид водню, які не містять небезпечні для довкілля складники та легко піддаються біорозкладу. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Автори даного винаходу виявили спосіб синергетичного підвищення швидкості знезараження, що нею характеризується пероксид водню, шляхом його розподілу як частини наноемульсійного складу. Даний винахід забезпечує хімічну композицію, яка міститьпероксид водню в наноемульсії довголанцюгових спиртів, котра у комбінації цих складників синергетично підвищує швидкість знезараження, що нею характеризується пероксид водню. Без обмежень будь-якою теорією, вважається, що високоенергетичний стан створюється в частинках наноемульсії під час її виготовлення з використанням або механічних засобів (високошвидкісного змішувача), або хімічних засобів (поверхнево-активних речовин, які утворюють наноемульсії, з різних типів хімічних сполук та їх співвідношення). Вважають, що активний інгредієнт і високий рівень енергії емульгування є важливими для механізму протимікробної дії. Отримані емульсії є текучими за консистенцією і молочними за зовнішнім виглядом. За бажання можна додати додаткові загусники для збільшення в'язкості цих емульсій і запобігання розтіканню в конкретних шляхах застосування. Відповідно, даний винахід забезпечує наноемульсійний склад на основі пероксиду для нанесення на шкіру, який містить: щонайменше одну сполуку, яка містить пероксид, присутню в діапазоні концентрацій, що дає від близько 0,1 до близько 4 % вага/вага вивільненого пероксиду водню; 1 UA 108425 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щонайменше одну органічну кислоту, присутню в концентрації від близько 0,01 до близько 5 % вага/вага для регулювання рН складу в діапазоні від близько рН 1 до близько рН 4; щонайменше один довголанцюговий (C9-C22) ариловий та/або алкіловий спирт, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 20 % вага/вага; щонайменше один пом'якшувальний засіб, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 40 % вага/вага; воду, присутню в кількості, достатній для отримання наноемульсії, та щонайменше один неіонний та/або аніонний емульгатор, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 20 % вага/вага; що, таким чином, приводить склад у стан наноемульсії. Додаткове розуміння функціональних і переважних аспектів даного винаходу може бути реалізовано за допомогою посилання на наступний докладний опис та графічні матеріали. КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ Переважні варіанти здійснення даного винаходу будуть тепер описані лише як приклад з посиланням на графічні матеріали, на яких зображено наступне. Фігура 1 являє собою схематичне представлення процесу вбивання патогенних мікроорганізмів з використанням композицій, на якій розкрито: (а) наноміцели в контакті з бактеріями, (b) злиття наноміцел з бактеріальною клітинною стінкою, (c) руйнування бактеріальної клітинної стінки та мембрани, внаслідок чого клітина знищується. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ У цілому, описані в даному документі варіанти здійснення спрямовано на хімічні склади, які складаються з емульсій, що містять сполуки на основі пероксиду та довголанцюгових спиртів. Варіанти здійснення даного винаходу розкриті в даному документі відповідно до вимог. Однак розкриті варіанти здійснення є лише ілюстративними, і слід розуміти, що даний винахід може бути втілено в багатьох різних і альтернативних формах. Фігури наведено без дотримання масштабу, і деякі ознаки можуть бути перебільшеними або зведеними до мінімуму, щоб показати деталі конкретних елементів, у той час як пов'язані елементи можуть бути усунуті задля запобігання ускладненню розуміння нових аспектів. Таким чином, конкретні структурні та функціональні деталі, розкриті в даному документі. не слід інтерпретувати як обмежувальні, а лише як основу для формули винаходу і як типову основу для того, щоб навчати фахівців в даній галузі застосовувати даний винахід різним чином. Для цілей навчання, а не для обмеження. Хімічні склади, які складаються з емульсій, що містять сполуки на основі пероксиду та довголанцюгові спирти, розкрито з метою навчання, а не обмеження. Застосовувані у даному документі вирази "близько" та "приблизно", коли їх вживають стосовно діапазонів розмірів, концентрацій, температур або інших фізичних властивостей або характеристик, призначені охоплювати невеликі відхилення, які можуть мати місце на верхніх та нижніх межах діапазонів властивостей/характеристик. Даний винахід забезпечує наноемульсію довголанцюгових спиртів, яка містить сполуку, що містить пероксид. Ця комбінація складників синергетично підвищує швидкість знезараження, що нею характеризується пероксид водню. Без обмежень будь-якою теорією, вважається, що високоенергетичний стан створюється в частинках наноемульсії під час її виготовлення з використанням або механічних засобів (високошвидкісного змішувача), або хімічних засобів (поверхнево-активних речовин, які утворюють наноемульсії, з різних типів хімічних сполук та їх співвідношення). Варіанти здійснення композиції включають щонайменше одну фізіологічно прийнятну, схвалену для застосування в косметиці пероксидну сполуку, як-от, без обмежень, пероксид водню, пероксид кальцію, пероксид магнію, пероксид карбонату натрію, пероксид магнію, пероксид стронцію, пероксид сечовини, пероксид цинку. Схваленими для застосування в косметиці пероксидними сполуками є такі, що дозволені згідно з чинними нормативноправовими актами з питань косметики (тобто Європейською косметичною директивою 76/768/EC). Пероксиди присутні в концентрації (за вивільненим пероксидом водню) від близько 0,1 % вага/вага до близько 4 % вага/вага. Під час розчинення у воді сполук, які містять пероксид (утворених з материнської молекули), вони вивільняють пероксид водню. Сполуки, які містять пероксид, повільно розкладаються, вивільняючи х молів зв'язаного пероксиду водню на моль "материнської молекули". Композиції можуть також включати щонайменше один неіонний та/або аніонний емульгатор, зокрема, етоксильовані жирні спирти С8-С22 з лінійним або розгалуженим ланцюгом або жирні кислоти С8-С22. Вона також може включати щонайменше один складний ефір жирної кислоти С8-С22 та/або щонайменше один жирний спирт С8-С22 або будь-яку їх комбінацію. 2 UA 108425 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ілюстративні емульгатори включають полістеарат цукрози, бегенет-10 - бегенет-25, олет-5 олет-30, стеароїлглутамат натрію, сорбітанмонолаурат, лаурилглюкозид, полігліцерил-2диполігідроксистеарат в концентрації від 0,1 до 20 % вага/вага. Переважними емульгаторами є цетеарет-20, цетеарет-30, гліцерилстеарат та цетеарет-12 або будь-яка їх комбінація. Переважна комбінація емульгаторів включає кожний з цетеарету-20, цетеарету-30, гліцерилстеарату та цетеарету-12 разом, що дає гарні результати. Композиції також включають щонайменше одну органічну кислоту (наприклад, пропанову, бутанову, пентанову, гексанову, гептанову, октанову одно-, дво- та триосновні кислоти або будь-яку їх комбінацію) для регулювання кінцевого рН. Ілюстративні органічні кислоти включають альфа-гідроксикислоти, бета-гідроксикислоти, малеїнову кислоту та/або глюконову кислоту в концентрації від близько 0,01 % вага/вага до близько 5 % вага/вага. Кінцеве значення рН складу переважно становить від приблизно рН 1 до приблизно рН 4, зокрема, від приблизно рН 2 до приблизно рН 3. Склади з рН в діапазоні від 2 до 3 добре переносяться шкірою, оскільки таке значення не спричинене впливом сильних кислот (за даного значення рН вони вивільняють + агресивніші H , ніж слабкі кислоти). Це низьке значення рН також значною мірою сприяє ефективності знищення бактерій, що нею характеризується пероксид водню. Як рКа, так і концентрація кислот визначають кінцеве значення рН складу. Композиції можуть включати щонайменше один довголанцюговий ариловий та/або алкіловий спирт (C9-C22), як-от, без обмежень, бісаболол, та/або фарнезол, та/або неролідол, або будь-яку їх комбінацію. Переважним алкіловим спиртом є неролідол. Довголанцюговий ариловий та/або алкіловий спирт переважно присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 20 % вага/вага. Для отримання мікро- і наноемульсій часто необхідні високі концентрації ліпофільних інгредієнтів. Це пов'язано з фізико-хімічними взаємодіями між ліпофільними та гідрофільними інгредієнтами та емульгаторами. Композиції можуть включати щонайменше один пом'якшувальний засіб, як-от, без обмежень, цетеарилізононаноат, діетилгексилциклогексан, гексилдециллаурат, гексилдеканол, дикаприліловий ефір, складний ефір каприлової/капринової кислоти, каприлат/капрат з кокосової олії в концентрації від 0,1 до 40 % вага/вага. Переважними пом'якшувальними засобами є цетеариловий спирт, гексиловий складний ефір лауринової кислоти, каприлат/капрат з кокосової олії, цетостеарилізононаноат, децилолеат, діетилгексилциклогексан, дикаприліловий ефір. Найпереважнішим пом'якшувальним засобом є цетеарилізононаноат. Пом'якшувальний засіб може бути присутнім в концентрації від близько 0,1 % вага/вага до приблизно 40 % вага/вага. Для отримання мікро- і наноемульсій часто застосовують високі концентрації ліпофільних інгредієнтів. Крім того, високі концентрації є переважними для забезпечення складу з важливими органолептичними властивостями. Склади, забезпечені в даному документі, включають достатню кількість води (H 2O), присутньої в кількості, достатній для отримання наноемульсії. Діапазон концентрації води, присутньої в складі, може становити від приблизно 20 % вага/вага до приблизно 95 % вага/вага. Вважають, що активний інгредієнт і високий рівень енергії емульгування є важливими для механізму протимікробної дії. Отримані емульсії є молочними за консистенцією та за зовнішнім виглядом. За бажання можна додати додаткові загусники для збільшення в'язкості цих емульсій і запобігання розтіканню в конкретних шляхах застосування. Частинки наноемульсії змушують зливатися з організмами, що містять ліпіди, за допомогою методів термодинаміки. Це злиття можна підсилити за рахунок електростатичного притягання між можливим зарядом катіона в емульсії та зарядом аніона на патогені. Коли наночастинки зливаються з патогенами у достатній кількості, вони вивільняють частину енергії, яка міститься всередині емульсії. Як активний інгредієнт, так і енергія, що вивільняється, дестабілізують ліпідну мембрану патогену, що в результаті призводить до лізису та загибелі клітин (див. фігуру 1). На фігурі 1 (a) показано наноміцели 10 в контакті з бактеріальною клітиною 12, (b) показано наноміцели 10, які зливаються з клітинною стінкою бактерій 14, (с) показано руйнування бактеріальної мембрани/клітинної стінки 14 та мембрани, внаслідок чого, таким чином, клітина 12 знищується. Унікальною особливістю наноемульсій є їх вибіркова токсичність стосовно до мікробів за концентрацій, які не подразнюють шкіру. Запас безпеки наноемульсії пов'язаний з низьким рівнем емульгатора в кожній краплині. Наноемульсію можна отримати за допомогою температурної інверсії фаз (PIT) або за допомогою обладнання високого тиску (тобто "гомогенізатора високого тиску/поршневого гомогенізатора", "мікрофлюїдизатора") або за допомогою "впливу ультразвуком" і оптимізувати для того, щоб показати псевдопластичну реологічну ньютонівську поведінку та низьку в'язкість 3 UA 108425 C2 5 10 15 20 25 30 (менше ніж 100 мПа*с), що забезпечує хорошу здатність до розпорошення. Наноемульсії може бути визначено як емульсії "олія у воді" (о/в) із середнім діаметром краплини в діапазоні від 50 до 1000 нм. Зазвичай середній розмір краплини становить від близько 100 до близько 500 нм. Переважний розмір краплини, яка утворює дану наноемульсію, перебуває в діапазоні від близько 0,1 до близько 0,3 мікрометра. Розкриті в даному документі емульсії, об'єднанні з пероксидом водню, демонструють значну бактерицидну активність стосовно грампозитивних (Bacillus, Staphylococcus aureus, Enterococcus feacalis, Streptococcus pyogenes, Listeria monocytogenes, Clostridium difficile) і грамнегативних (Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Serratia marscens, Salmonella enterolytica, Salmonella typhi) бактерій, а також дріжджових грибів (Candida albicans) і цвілевих грибів (Aspergillus niger). Автори даного винаходу виявили, що шляхом комбінації пероксидної сполуки, яка розкладається на пероксид водню, з довголанцюговим спиртом забезпечують склад, який має оптимізовані антимікробні властивості. Знову-таки, без зв'язку з будь-якою теорією, автори даного винаходу припускають, що за допомогою мікроіонізації збільшується спорідненість спирту до бактеріальних структур, і він в кінцевому підсумку пасивно поглинається мікроорганізмами, що, як вважають, знищує їх миттєво. Склади, розкриті в даному документі, є дуже вигідними, тому що вони потребують дуже малої кількості різних інгредієнтів, таким чином забезпечуючи дуже економічно ефективний та нетоксичний дезінфікувальний засіб нового типу для шкіри. Застосовувані в даному документі вирази "містить", "який містить", "включає" та "який включає" слід тлумачити як такі, що є включальними і невичерпними та не є виключальними. Зокрема, застосовувані в даному описі, включаючи формулу винаходу, вирази "містить", "який містить", "включає" і "який включає" та їхні варіанти означають, що зазначені ознаки, етапи або компоненти включено. Ці вирази не слід інтерпретувати як такі, що виключають присутність інших ознак, етапів або компонентів. Наведений вище опис переважних варіантів здійснення даного винаходу представлено для ілюстрації принципів даного винаходу, а не для обмеження даного винаходу конкретними проілюстрованими варіантами здійснення. Передбачається, що обсяг даного винаходу визначають всі варіанти здійснення, охоплені наступними пунктами формули винаходу, та їх еквіваленти. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 60 1. Протимікробний склад на основі пероксиду, який містить наноемульсію для нанесення на шкіру з метою її дезінфекції, де наноемульсія містить: щонайменше одну сполуку, яка містить пероксид, присутню в концентрації, що дає від близько 0,1 до близько 4 % мас./мас. вивільненого пероксиду водню; щонайменше одну органічну кислоту, присутню в концентрації від близько 0,01 до близько 5 % мас./мас. для регулювання рН складу в діапазоні від близько рН 1 до близько рН 4; щонайменше один довголанцюговий (С9-С22) ариловий та/або алкіловий спирт, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 20 % мас./мас.; щонайменше один пом'якшувальний засіб, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 40 % мас./мас.; щонайменше один неіонний та/або аніонний емульгатор, присутній у концентрації від близько 0,1 до близько 20 % мас./мас.; та воду, присутню в концентрації від близько 20 % до близько 95 % мас./мас. 2. Склад за п. 1, де зазначена щонайменше одна сполука, яка містить пероксид, вибрана з групи, що включає пероксид водню, пероксид кальцію, пероксид магнію, пероксид карбонату натрію, пероксид стронцію, пероксид сечовини, пероксид цинку та будь-яку їх комбінацію. 3. Склад за п. 1, де зазначена щонайменше одна сполука, яка містить пероксид, являє собою пероксид водню. 4. Склад за будь-яким з пп. 1, 2 або 3, де зазначений щонайменше один неіонний та/або аніонний емульгатор вибраний з групи, що включає етоксиловані жирні спирти С 8-С22 з лінійним або розгалуженим ланцюгом, етоксиловані жирні кислоти C8-C22 з лінійним або розгалуженим ланцюгом, складні ефіри жирних кислот С8-С22, жирні спирти С8-С22 та будь-яку їх комбінацію. 5. Склад за будь-яким з пп. 1, 2 або 3, де зазначений щонайменше один неіонний та/або аніонний емульгатор вибраний з групи, що включає полістеарат цукрози, бегенет-10 - бегенет25, олет-5 - олет-30, стеароїлглутамат натрію, сорбітанмонолаурат, лаурилглюкозид, полігліцерил-2-диполігідроксистеарат та будь-яку їх комбінацію. 4 UA 108425 C2 5 10 15 20 25 30 6. Склад за будь-яким з пп. 1, 2 або 3, де зазначений щонайменше один неіонний та/або аніонний емульгатор вибраний з групи, що включає цетеарет-20, цетеарет-30, гліцерилстеарат, цетеарет-12 та будь-яку їх комбінацію. 7. Склад за будь-яким з пп. 1, 2 або 3, де зазначений щонайменше один неіонний та/або аніонний емульгатор являє собою комбінацію цетеарету-20, цетеарету-30, гліцерилстеарату, цетеарету-12. 8. Склад за будь-яким з пп. 1-7, де зазначена щонайменше одна органічна кислота вибрана з групи, що включає пропанову, бутанову, пентанову, гексанову, гептанову, октанову одно-, двота триосновні кислоти та будь-яку їх комбінацію. 9. Склад за будь-яким з пп. 1-7, де зазначена щонайменше одна органічна кислота вибрана з групи, що включає альфа-гідроксикислоти, бета-гідроксикислоти, малеїнову кислоту і глюконову кислоту та будь-яку їх комбінацію. 10. Склад за будь-яким з пп. 1-7, де зазначена щонайменше одна органічна кислота являє собою малеїнову кислоту. 11. Склад за будь-яким з пп. 1-10, де зазначений щонайменше один довголанцюговий ариловий та/або алкіловий спирт вибраний з групи, що включає бісаболол, фарнезол, неролідол та будьяку їх комбінацію. 12. Склад за будь-яким з пп. 1-10, де зазначений щонайменше один довголанцюговий ариловий та/або алкіловий спирт являє собою неролідол. 13. Склад за будь-яким з пп. 1-12, де зазначений щонайменше один пом'якшувальний засіб вибраний з групи, що включає цетеарилізононаноат, діетилгексилциклогексан, гексилдециллаурат, гексилдеканол, дикаприліловий ефір, складний ефір каприлової/капринової кислоти, каприлат/капрат з кокосової олії, цетеариловий спирт, гексиловий складний ефір лауринової кислоти, каприлат/капрат з кокосової олії, цетостеарилізононаноат, децилолеат, діетилгексилциклогексан, дикаприліловий ефір, парафінову олію та будь-яку їх комбінацію. 14. Склад за будь-яким з пп. 1-12, де зазначений щонайменше один пом'якшувальний засіб являє собою цетеарилізононаноат. 15. Склад за будь-яким з пп. 1-14, де зазначена щонайменше одна органічна кислота вибрана для регулювання рН складу в діапазоні від близько рН 2 до близько рН 3. 16. Склад за будь-яким з пп. 1-15, де зазначена емульсія на основі пероксиду складається з краплин, які мають розмір в діапазоні від близько 0,1 до близько 0,3 мікрометра. 17. Склад за будь-яким з пп. 1-16, отриманий за допомогою температурної інверсії фаз. 5 UA 108425 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6