Baktericides und sporicides Mittel
Dampfsterilisation unber Druck wurde seit langem als das ideale und wirkungsvollste Mittel zur Desinfektion gehalten. Allerdings eignet sich diese Methode nicht zur allgemeinen Anwendung, da sie umständlich und zeitraubend ist. Darüber hinaus verlangt sie teure Apparaturen und Fachleute. Ebenso ist Dampfsterilisation nicht anwendbar, wo es sich darum handelt, z. B. Spitalbetten, Wände, Böden oder feine, auf erhöhte Temperaturen empfindliche Instrumente zu desinfizieren.
In den letzten Jahren wurde wesentliche Forschungsarbeit darauf verwendet, ein passendes Verfahren für rasche Sterilisation zu finden und viele Ersatzmittel wurden erfunden, um die Dampfsterilisation zu ersetzen. Seit Listers Zeit sind sowohl Phenol als auch die verschiedenen Kresole für diesen Zweck verwendet worden, aber alle diese Substanzen riechen ausserordentlich stark. Dasselbe gilt für Formaldehyd, welches zugegebenermassen wirkungsvoll ist, anderseits aber einen ausserordentlich unangenehmen Geruch aufweist. Die niederen Alkanole, wie z. B. Isopropanol und Athanol, sind weitgehend verwendet worden, ebenso die quartären Ammoniumverbindungen, von welchen aber keines als voller Ersatz für die Phenole gelten darf.
Die chemischen Sterilisationsmittel sollen unter anderem die folgenden Eigenschaften aufweisen : a) Fähigkeit, zertrümmertes Gewebe zu durch dringen ; b) Korrosionsfreiheit ; c) Ungiftigkeit.
Bis jetzt wurde kein chemisches Desinfektionsmittel gefunden, das alle wünschenswerten Eigenschaften in sich vereinigt.
Die desinfizierende Kraft eines chemischen Sterilisationsmittels kann am besten an seiner Fähigkeit gemessen werden, sporenbildende Bakterien, wie z. B. jene, welche Tetanus und Gasgangrän verursachen, abzutöten. Die meisten zur Zeit verwendeten chemischen Sterilisationsmittel besitzen wohl die Fähigkeit, vegetative Bakterien zu töten, aber nur sehr wenige, wenn überhaupt, sind imstande, Sporen, wie z. B.
Clostridium sporogenes, Clostridium tetani, Bacillus subtilis und Bacillus pumilus, zu töten. Formaldehyd enthaltende Mischungen, wie z. B. Formaldehydalkohol, haben die Fähigkeit, eine Anzahl von wider standsfähigen Sporen zu töten, aber, wie schon erwähnt, besitzen sie unangenehme Eigenschaften, die ihre Verwendung als chemische Desinfektionsmittel nicht als wünschenswert erscheinen lassen.
Es wurde nun ein bactericides und sporicides Mittel gefunden, welches manche der Nachteile der zum Stande der Technik gehörenden Mittel überwindet. Das Patent bezieht sich auf ein baktericides und sporicides Mittel zur Desinfizierung von Gegenständen, insbesondere von medizinischen bzw. chirur- gischen Instrumenten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen gesättigten Dialdehyd mit 2-6 C-Atomen, Isopropanol und ein Alkalisierungsmittel enthält.
Das erfindungsgemässe neue Mittel ist befähigt, Bakterien und Bakteriensporen innerhalb einer kürzeren Zeit abzutöten, als manche bis heute bekannten chemischen Desinfektionsmittel dies imstande sind. Es behält seine keimtötende Kraft auch bei Lagerung bei, ist ohne unangenehmen Geruch oder Aussehen, und hat ein breites Wirkungsspektrum.
Die genannten gesättigten Dialdehyde (mit Ausnahme des vorzugsweise zu verwendenden Glyoxals) können auch als a, av-Diformyl-n-aLkane, deren Alkankette 1 bis 4 C-Atome aufweist, bezeichnet werden.
Solche Dialdehyde umschliessen Malondialdehyd, Bernsteindialdehyd, Glutardialdehyd und Adipaldehyd. Die genannten Dialdehyde können auch in Form eines Adduktes, z. B. eines Alkalimetallbisulfitadduktes, zur Verwendung gelangen.
Sowohl Glyoxal aIs auch andere einfache Dialdehyde haben schon verschiedene industrielle Anwendung gefunden. So wurden einige, wie z. B.
Glyoxal, bereits in Desinfektionsmitteln verwendet.
Obwohl nun Glyoxal als solches gegenüber Formaldehyd einige physikalische und physiologische Vorteile aufweist (z. B. milder Geruch, weder Haut noch Schleimhäute irritierend), kann es nicht als wirkungsvolles chemisches Sterilisationsmittel betrachtet werden, da es den sporentötenden Anforderungen nicht entspricht.
Die Verbesserung in der Wirkung der obengenannten Stoffe besteht nun darin, dass sie mit Isopropanol und einem alkalisierenden Mittel vermischt zur Anwendung gelangen. Bedeutungsvoll in diesem Zusammenhang ist, dass der Zusatz des Verdünnungsmittels, das heisst Isopropanol, und der Zusatz des alkalisierenden Mittels unerlässlich sind zur Gewinnung von Mischungen mit sporiciden Eigenschaften ; es ist nämlich bemerkenswert, dass weder eine Kombination von Dialdehyd mit Isopropanol noch von Dialdehyd mit alkalisierendem Agens die sporen tötende Wirkung aufweisen, welche der Kombination Dialdehyd/Isopropylalkohol/alkalisierendes Agens innewohnt.
Das erfindungsgemässe Mittel wird erhalten, wenn man z. B. 0,5 g Natriumbicarbonat und 1 g eines gesättigten Dialdehyds, vorzugsweise Glyoxal, in einer gewissen Menge destillierten Wassers lost, um ein angenommenes Volumen von 30% zu erhalten, worauf dann mit 70 % Isopropanol auf 100 Vol. % ergänzt wird. Eine so hergestellte Lösung wurde auf ihre keim-und sporentötenden Eigenschaften nach der von Chandler, Pepper und Gordon [J. Am.
Pharm. Assoc. Sci. Ed. (1957), Bd. 46, Nr. 2,124 bis 128] beschriebenen Methode untersucht.
Tabelle I zeigt die sporentötende Aktivität von Lösungen, welche 1 % Glyoxal, 70 % Isopropanol und unterschiedliche Mengen von Natriumbicarbonat enthalten. Kontaktbedingung : 18 Stunden bei 20-23 C.
Tabelle 1% Glyoxal Resultate nach 30 Tagen Versuchslösung
NaHCO3 Cl. sporogenes Cl. tetani B. subtilis Bacillus sp.
0,1% + + + + + + + +
0,15%-------
0,2%------- 03%
0,4%-------
0,5 % -- -- -- - Wachstum ; kein Wachstum
Als Alkalisierungsmittel kann irgendeines der Alkalimetallcarbonate oder-bicarbonate, wie z. B.
Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat, verwendet werden.
Die Wichtigkeit von Isopropanol als Bestandteil des erfindungsgemässen Mittels wird in Tabelle II aufgezeigt, welche die sporentötende Wirkung einer 1 % Glyoxallösung, enthaltend gleichwertige Mengen von Natriumbicarbonat und im einen Falle 70 % Iso- propanol und im andern Falle destilliertes Wasser als Lösungsmittel, vergleicht. Kontaktbedingung : 18 Stunden bei 20-25 C.
Tabelle 11 Verdiinnungs-alkalischer Resultate nach 30 Tagen mittel Zusatz Cl. sporogenes Cl. tetani B. subtilis Bacillus sp.
70 % Isopropanol 0,5 % NaHCOg------- Dest. H20 0,5 % NaHCO3 + + + + + + + + + = Wachstum ;-= kein Wachstum
Die Spezifizität von Isopropanol wird weiter durch Tabelle III illustriert, worin die Wirkung von Mischungen, welche verschiedene Alkanole enthalten, verglichen wird. B. subtilis wurde als Testkeim verwendet. Kontaktzeit : 4 Stunden bei 25 .
Tabelle III
Resultate nach 30 Tagen % Glyoxal % NaHCO3 Alkohol Inkubationszeit Resultate
1% 0, 5% 70% Methanol 13 Tage +
1% 0, 5 % 70 %¯thanol 13 Tage + 1% 0,5 % 70 % n Propanol 13 Tage +
1% 0,5% 70% Isopropanol 13 Tage + = Wachstum ;-= kein Wachstum
Obwohl die Volumenkonzentration von Isopropanol innerhalb gewisser Grenzen variiert werden kann, wurde eine, ungefähre Konzentration von 70 % als die wünschenswerteste befunden, da diese optimale sporentötende Resultate ergibt. Aber auch sachgemässe Variationen dieser Konzentration ergeben befriedigende Resultate, wie Tabelle IV zeigt.
Tabelle IV
Resultate nach 30 Tagen Kontaktbedingungen : 4 Std. bei 25 C Testkeim : B. subtilis % Glyoxal % NaHCO3 % Isopropanol Inkubationstage Resultate
1% 0,5% 65 10 1% 0,5% 70 10-
1 % 0,5 % 75 6 190 0,3 % 80 6-
1% 0,2 % 85 6- -= kein Wachstum
Um die Verwendbarkeit anderer Carbonate und Bicarbonate darzustellen, wurde eine Serie von Versuchen mit Mischungen durchgeführt, welche mit Zusätzen von Natriumbicarbonat (f r Vergleichszwecke), Natriumcarbonat, Kaliumbicarbonat und Kaliumcarbonat versehen waren. Kontaktbedingungen : 18 Stunden bei 20-23 . Die erhaltenen Resultate sind in der nachstehenden Tabelle V aufgeführt.
Tabelle V Versuchsmaterial (in 70 % Cl. sporogenes Cl. tetani B. subtilis Bacillus sp.
Isopropanol) 1 % Glyoxal/0, 5 % NaHCO3---- 1% Glyoxal/0, 17% Na2CO3 1 l Glyoxa10, 5 % KHC03---- 1 % Glyoxal/0, 25 % K2CO3---- 1 % Glyoxal + + + + - -= Wachstum ;-= kein Wachstum
Als Alkalisierungsmittel werden in der Regel Alkalimetallcarbonate und-bicarbonate vorgezogen ; es kann aber für diesen Zweck auch eine begrenzte Anzahl von Aminen verwendet werden. Zweckmässig befunden wurden folgende Amine : Dimefhylamino- äthanol, DiÏthylaminoÏthanol, Triäthylamin und Dibutylamin.
Die Resultate der mit diesen Alkalisie- nmgsmitteln durchgeführten Versuche sind in Tabelle VI angegeben ; verwendet wurde zu Vergleichszwecken eine Mischung von 1 % Glyoxal und 0,5 % Natriumbicarbonat in 70 % Isopropanol. Kontaktzeit : 18 Stunden bei 20-23 .
Tabelle VI Resultate nach 30 Tagen Versuchsmischung
Cl.sporogenes Cl.tetani B.subtilis Bacillus sp.
1 %Glyoxal/1 % Diäthylaminoäthanol in 90% IPA, pH =10, 0-5--+- 1% Glyoxal/l % Triäthylamin in90%IPA, pH=10, 65--+- 1 % Glyoxal/1 % Dibutylamin in 90 % IPA, pH ==10,35---)--j- 1 % Glyoxal/1 % Dimethylaminoäthanol in 90% IPA, pH =10, 5---- 1 % Glyoxal/0,5 % NaHCO3 in 70 % IPA- - - t = Wachstum ;- = kein Wachstum ; IPA = Isopropanol
Wie Tabelle I zeigt, besitzt das erfindungsgemässe neue Mittel eine kräftige sporentötende Wirksamkeit, wenn man dieses während 18 Stunden mit Testkeimen in Kontakt bringt. Es hat sich nun auch gezeigt, da¯ das Mittel in der Lage ist, innerhalb einer verhältnismässig kurzen Zeit eine sporentötende Wirkung auszu ben.
Tatsächlich ist es diese Eigenschaft, die das genannte Mittel von andern bekannten chemischen Sterilisationsmitteln unterscheidet.
Die nachfolgende Tabelle VII illustriert die sporentötende Wirkung einer Mischung von 1 % Glyoxal in 70% Isopropanol, welche mittels 0,5% Natriumbicarbonat alkalisch gemacht wurde, gegen über 4 Versuchsorganismen für Perioden, welche zwischen 1 und 7 Stunden variieren. Versuchstemperatur : 20-23 .
Tabelle Vll
Resultate nach 30 Tagen Kontrollbebrütung Aussetzungszeit Cl. sporogenes Cl. tetani B. subtilis B. pumilus 1 Stunde + + + +
2 Stunden - + + +
3 Stunden--+
4 Stunden----
5 Stunden----
6 Stunden----
7 Stunden- - - + = Wachstum ;-= kein Wachstum
Eine weitere einzigartige und bemerkenswerte Eigenschaft des erfindungsgemässen Mittels ist die Stabilität. Es behält die keim-und sporentötende Wirkung während bis zu 4 Wochen nach ihrer Herstellung bei. Tabelle VIII illustriert die Fähigkeit des neuen Mittels, seine sporentötende Wirkung während einer verlängerten Lagerung bei Raumtemperatur (ungefähr 22-24 ) zu bewahren.
Die in diesem Versuch benützte Lösung bestand aus einer Mischung von 1; Glyoxal und 70 % Isopropanol, alkalisch gemacht mit verschiedenen Mengen von Natriumbicarbonat. Kontaktbedingung : 18 Stunden bei 20-23 .
Tabelle Vlll Alter der Losung NaHCO3 Cl. sporogenes Cl. tetani B. subtilis Bacillus sp. beim Versuch
Anfangstest 0, 15 % - - - - + - +
0,2 % - - - - + - -
0,3%-------
0,4 % - - - - - - -
0,5 % - - - - - - -
2 Wochen 0,15%----+++
0,2 % - - - - - -
0,3 % - - - - - - -
0,4%------.-
0,5------
4 Wochen 0, 15%----++ + +
0, 2%----
0, 3%----
0,4 % - - - - - - -
0, 5 % - - - - - - - Wachstum ;-= kein Wachstum
Die in den genannten Mischungen zu beniitzende Menge von gesättigtem Dialdehyd kann zwischen un gefähr 0, 01 % und ungefähr 1 % variieren, je nach der Wahl des entsprechenden Dialdehyds.
Ferner kann man ohne weiteres von dieser Konzentration ausgehen, ohne ernsthafte Abschwächung ihrer Wirk samkeit. So kann man z. B. gewünschtenfalls die endgültige Konzentration an Dialdehyd bis zu 10% erhöhen oder bis zu 0, 005 % erniedrigen. Allerdings sind Mengen ber 1 % unn¯tig. In der Praxis wird ein Bereich von zwischen ungefähr 0,01 % und ungefÏhr 1% vorgezogen. Die nachstehende Tabelle IX illustriert die verschiedenen Konzentrationen von Glyoxal, welche benützt werden können. Als Testorganismus wurde B. subtilis verwendet. Kontaktbedingung : 4 Stunden bei 25 .
Tabelle IX
Resultate nach 30 Tagen % Glyoxal % NaHCO3 % IPA Inkubationstage Resultate
9 0,5 70 13
5 0,5 70 13
1 0,5 70 13
0,5 0,5 70 13
0,4 0,4 70 6
0,3 0,3 70 6-
0,25 0,3 70 6- = Wachstum ;-= kein Wachstum ; IPA = Isopropanol Das verwendete Glyoxal kann bestehen aus : a) handelsüblicher wässriger Glyoxallösung, welche gewöhnlich in 30% iger Konzentration, verunrei nigt mit Ameisensäure, Athylenglykol und Gly kolsäure, geliefert wird ; b) reiner wässriger Glyoxallösung, welche frei ist von Keimen und Unreinheiten und normalerweise in 30% iger Konzentration erhältlich ist ;
c) trockenem festem Glyoxal, hergestellt durch
Spraytrocknung entweder des handelsüblichen oder des reinen wässrigen Glyoxals in Anwesen heit eines Alkalimetallsalzes.
Im letzteren Falle wird ein Mittel mit sporen tötender Wirkung erhalten entweder durch Vermischung des festen trockenen Glyoxals (hergestellt durch Spraytrocknung) als solchem mit dem notwendigen Volumen an Isopropanol oder, falls gewünscht, durch Ergänzen des bereits vorhandenen Alkalimetallsalzgehaltes mit einer zusätzlichen Menge von Alkalimetallsalz, das heisst von ungefähr 0,1 % auf ungefähr l %, vorzugsweise aber von ungefähr 0,1 % auf ungefähr 0,5 % Gewicht. Tabelle X zeigt die Resultate aus Versuchen auf sporentötende Wirkung, welche erhalten werden mit Verbindungen, hergestellt mit spraygetrocknetem festem trockenem Glyoxal (dessen flüssiges Glyoxal aus Handelsquellen erhalten wurde).
Tabelle XI zeigt die Resultate, welche erhalten wurden durch Untersuchungen über die gleiche Wirkung von Verbindungen, hergestellt mit spraygetrocknetem festem trockenem Glyoxal in praktisch reiner Form vorhanden war.
Bemerkung : Wo in den Tabellen X und XI Resultate nur für Eugon Bouillon angegeben sind, wurden B. subtilis Sporen verwendet. Wo die Resultate sowohl für Eugon Bouillon als auch Fl. Thioglycolat angegeben sind, wurden die folgenden Sporen verwendet : Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Clostridium sporogenes und Clostridium tetani.
TabelleX %NaHCO3
Anwesend bei Eugon Bouillon Fl. Thio %Glyoxal noch zu- pH anfÏnglicher total 1 2 3 4. 1 2 3 4 gegeben
L¯sung
1% 0,5 % 0 0,5 % 7,7 + + + - + + -
1 % 0,4 % 0 0,4 % 7,75 + + + + + + +-
1 % 0,4% 0,2% 0, 6% 8,10 + +--+-- 1% 0,3% 0 0,3% 6,95 + + + + + + + + 1 % 0,3 % 0,2 % 0,5 % 8,45 + + + +
KHCO3
Anwesend in
Pulverform 1 % 0,5 % 0 0,5 % 8,75 +-- + = Wachstum;
- = kein Wachstum
Tabelle XI %NaHCO3 %Glyoxal Anwesend in Eugon Bouillon Fl. thio. pH zugegeben total 1 2 3 4 1 2 3 4
Pulverform
1% keines 0 keines 5,15 + + + + + + + + 1% keines 0,1% 0,1% 7,85 + + + + + + + +
1 % keines 0,2 % 0,2 % 8,55 + + +-+ + +-
1 % keines 0,3% % 0,3 % 8, 55 + +--+ +-
1% keines 0,4 % 0,4 % 8,95 + - - - + + - 1% 0,1% 0 0,1% 8,5 + + + + + + + + 1% 0,1% 0,1% 0,2% 8,55 + + +-+ +-
1 % 0,1 % 0,2% % 0,3 % 8,95 +---+ +- 1% 0,1% 0,3% 0, 4% 9,15----+-- -f-= Wachstum ;
-= kein Wachstum
Ausser Glyoxal können für die Herstellung des neuen erfindungsgemässen Mittels, wie gesagt, auch noch weitere Dialdehyde mit 2-6 C-Atomen verwendet werden. Tabelle XII zeigt Resultate, die mit Glutaraldehyd als Dialdehydkomponente erhalten wurden, und Tabelle XIII zeigt die mit Bernstein aldehyd als Dialdehydkomponente erhaltenen Resultate. Testkeime : Cl. sporogenes, CL tetani, B. subtilis und B. pumilus.
Tabelle XII
Kontaktzeit in Stunden
Glutaraldehyd NaHCO3 IPA pH Eugon Bouillon Fl. thio.
0 1/2 1 2 3 4 0 1/2, 1 2 3 4 1% 0 70% 4,8 + +
1% 0,3% 70% 8, 9+-----+----
0, 5 % 0, 3% 70% 9,3 d-+---
0,5% 0, 2% 70% 8,7 +----+----
0,25 % 0,3 % 70 % 8,75 +----+----
0,2% 70% 8,65 +----+----
0,1% 70% 8,55 +--+---
0,125% 0,3% 70% 9,40 + +---+----
0, 2 % 70 % 9,35 + + + - - + + - -
0, 1 % 70 % 8, 95+ + + + + - -
0,03 % 0,3 % 70 % 9, 25 + + + + + + + + + +
0,06 % 0, 3 % 70 % 9, 30 + + + - - + +- -
0,09% 0,3% 70% 9,35 +----+----
0,125% 0,3% 70% 9,35 +----+----
0, 125 0 70% 6,75 + + + + + + + + + + 0 0,3 % 70 % 9,
45 + + + + + + + + + + + = Wachstum ;-= kein Wachstum ; IPA = Isopropanol
Tabelle Xlll
Kontaktzeit in Stunden
Bernsteinaldehyd NaHCO3 IPA Eugon Bouillon Fl. thio.
0 1/2, 1 2 3 4 0 1/2 1 2 3 4 1% 0,5% 70 % + ----- + ----
0,5% 0, 3 % 70 % + + - - - - + - - - -
0,5% 0,3% 70%-----------
0, 25 % 0,3 % 70 % + + + + + + - - - 0, 25 % 0,3% % + % + + +-+ +----
0,25% 0,2% 70%... +-+
0,25% 0, 2% 70% + + + + +-+---- + = Wachstum ;-=kein Wachstum ; IPA = Isopropanol
Die f r das neue Mittel speziell wegen seines nicht ätzenden Charakters in Frage kommenden Anwendungen sind vielfältig. Im chirurgischen und medizinischen Gebiet können verschiedene Instrumente und GerÏte sicher sterilisiert werden durch Eintauchen während ungefähr 2-12 Stunden bei Raumtemperatur. Geeignete Objekte f r die chemische Sterilisation sind z. B.
Katheter, Klammern, Zangen, Nadeln, Spritzen, Scheren, Skalpelle, Thermometer, Augen-, Ohren-, Nasen-und Halsinstrumente usw.
In der Industrie können die neuen Mittel in ähnli- cher Weise verwendet werden f r die Sterilisation von Tellern, E¯utensilien, Emailartikeln usw. als auch f r die Desinfizierung von WÏnden, B¯den usw., wobei die letztere durchgeführt wird, indem man die Objekte mit der genannten Isopropylalkohol/ Alkali-Mischung wäscht.
Je zwei Katheter (ungefähr 2,5 cm) aus den folgenden Materialien : 1. roter Gummi von ungefähr 3 rnm ;
2. brauner Latex von ungefähr 13 mm ; 3. weisser Latex von ungefähr 5 mm und
4. Polyäthylen von 3 mm Durchmesser wurden in eine wässrige Suspension von B. subtilis Sporen, enthaltend ungefähr 4 X 103/ml, gegeben.
Nach gutem Umrühren, um eine durchgreifende Ansteckung jedes Stückes zu erreichen, wurden die Katheterstücke entfernt, zwischen die Falten eines trockenen Handtuches gelegt und über Nacht zum Trocknen in den 37 Inkubator gelegt. Am nächsten Tag wurde jedes Stück in eine Glyoxallösung der nachstehenden Zusammensetzung gegeben :
Glyoxal (30 % wässerig) 16,5 ml
NaHCO3 2,5 g
Dest. H20 133,5 ml
99-100% Isopropanol 350,0 ml
Total 500,0 ml
Nach einer Minute wurde je ein Stück jedes Types zu Kontrollzwecken entfernt. Die andern Stücke wurden während 4 Stunden bei ungefähr 23 in der Lösung aufbewahrt und dann auf Sterilität geprüft.
Die Kontrollbebrütung wurde bei 37 durch- geführt.
Tabelle XIV
Resultate nach 6 Tagen
Aussetzung Aussetzung Typ des Katheters
1 Min. 4 Std. roter Gummi +- brauner Latex + weisser Latex +
Polyäthylen + +-= Wachstum ;-= kein Wachstum