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
Bactericidal and sporicidal agent
Non-pressure steam sterilization has long been considered the ideal and most effective means of disinfection. However, this method is not suitable for general use because it is cumbersome and time-consuming. In addition, it requires expensive equipment and specialists. Steam sterilization is also not applicable where it is a question, e.g. B. to disinfect hospital beds, walls, floors or fine instruments that are sensitive to elevated temperatures.
In recent years, significant research has been devoted to finding a suitable method for rapid sterilization, and many substitutes have been devised to replace steam sterilization. Both phenol and the various cresols have been used for this purpose since Lister's time, but all of these substances have an extremely strong odor. The same applies to formaldehyde, which is admittedly effective, but on the other hand has an extremely unpleasant odor. The lower alkanols, such as. B. isopropanol and ethanol have been used extensively, as have the quaternary ammonium compounds, but none of which can be considered a full substitute for the phenols.
The chemical sterilants should have the following properties, inter alia: a) ability to penetrate shattered tissue; b) freedom from corrosion; c) non-toxicity.
So far, no chemical disinfectant has been found that combines all of the desirable properties.
The disinfecting power of a chemical sterilant can best be measured by its ability to remove spore-forming bacteria such as B. kill those causing tetanus and gas gangrene. Most of the chemical sterilants currently in use are believed to have the ability to kill vegetative bacteria, but very few, if any, are capable of removing spores, e.g. B.
Clostridium sporogenes, Clostridium tetani, Bacillus subtilis, and Bacillus pumilus, to kill. Formaldehyde-containing mixtures, such as. B. formaldehyde alcohol, have the ability to kill a number of resilient spores, but, as mentioned, they have unpleasant properties that make their use as chemical disinfectants undesirable.
A bactericidal and sporicidal agent has now been found which overcomes some of the disadvantages of the agents belonging to the prior art. The patent relates to a bactericidal and sporicidal agent for disinfecting objects, in particular medical or surgical instruments, which is characterized in that it contains a saturated dialdehyde with 2-6 carbon atoms, isopropanol and an alkalizing agent.
The novel agent according to the invention is capable of killing bacteria and bacterial spores within a shorter time than some chemical disinfectants known to date are capable of doing. It retains its germicidal power even when stored, has no unpleasant odor or appearance, and has a broad spectrum of activity.
The saturated dialdehydes mentioned (with the exception of the glyoxal which is preferably to be used) can also be referred to as α, α-α-diformyl-n-alkanes, the alkane chain of which has 1 to 4 carbon atoms.
Such dialdehydes include malondialdehyde, succinic dialdehyde, glutaraldehyde and adipaldehyde. The dialdehydes mentioned can also be in the form of an adduct, e.g. B. an alkali metal bisulfite adduct, come to use.
Both glyoxal and other simple dialdehydes have already found various industrial applications. Some, such as B.
Glyoxal, already used in disinfectants.
Although glyoxal as such has some physical and physiological advantages over formaldehyde (e.g. mild odor, neither irritating to skin nor mucous membranes), it cannot be regarded as an effective chemical sterilant because it does not meet the sporicidal requirements.
The improvement in the effect of the above-mentioned substances consists in the fact that they are used mixed with isopropanol and an alkalizing agent. It is significant in this context that the addition of the diluent, that is to say isopropanol, and the addition of the alkalizing agent are essential to obtain mixtures with sporicidal properties; This is because it is remarkable that neither a combination of dialdehyde with isopropanol nor of dialdehyde with an alkalizing agent exhibits the sporicidal effect which is inherent in the combination of dialdehyde / isopropyl alcohol / alkalizing agent.
The agent according to the invention is obtained when z. B. 0.5 g of sodium bicarbonate and 1 g of a saturated dialdehyde, preferably glyoxal, dissolved in a certain amount of distilled water to obtain an assumed volume of 30%, whereupon 70% isopropanol is added to 100% by volume. A solution prepared in this way was tested for its germicidal and sporicidal properties according to that of Chandler, Pepper and Gordon [J. At the.
Pharm. Assoc. Sci. Ed. (1957), Vol. 46, No. 2.124 to 128] investigated.
Table I shows the sporicidal activity of solutions containing 1% glyoxal, 70% isopropanol and varying amounts of sodium bicarbonate. Contact condition: 18 hours at 20-23 C.
Table 1% glyoxal results after 30 days of test solution
NaHCO3 Cl. sporogenic Cl. tetani B. subtilis Bacillus sp.
0.1% + + + + + + + +
0.15% -------
0.2% ------- 03%
0.4% -------
0.5% - - - - growth; no growth
As the alkalizing agent, any of the alkali metal carbonates or bicarbonates, e.g. B.
Sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, sodium carbonate or potassium carbonate can be used.
The importance of isopropanol as a component of the agent according to the invention is shown in Table II, which compares the sporicidal effect of a 1% glyoxal solution containing equivalent amounts of sodium bicarbonate and in one case 70% isopropanol and in the other case distilled water as solvent. Contact condition: 18 hours at 20-25 C.
Table 11 Alkaline dilution results after 30 days with the addition of Cl. sporogenic Cl. tetani B. subtilis Bacillus sp.
70% isopropanol 0.5% NaHCOg ------- Dest. H20 0.5% NaHCO3 + + + + + + + + + = growth; - = no growth
The specificity of isopropanol is further illustrated by Table III, in which the effect of mixtures containing different alkanols is compared. B. subtilis was used as a test germ. Contact time: 4 hours at 25.
Table III
Results after 30 days% glyoxal% NaHCO3 alcohol incubation time results
1% 0.5% 70% methanol 13 days +
1% 0.5% 70% ethanol 13 days + 1% 0.5% 70% n propanol 13 days +
1% 0.5% 70% isopropanol 13 days + = growth; - = no growth
Although the volume concentration of isopropanol can be varied within certain limits, an approximate concentration of 70% has been found to be the most desirable because it gives optimal sporicidal results. However, appropriate variations in this concentration also give satisfactory results, as Table IV shows.
Table IV
Results after 30 days of contact conditions: 4 hours at 25 C Test germ: B. subtilis% glyoxal% NaHCO3% isopropanol days of incubation results
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- - = no growth
In order to demonstrate the usability of other carbonates and bicarbonates, a series of tests were carried out with mixtures which were provided with additions of sodium bicarbonate (for comparison purposes), sodium carbonate, potassium bicarbonate and potassium carbonate. Contact conditions: 18 hours at 20-23. The results obtained are shown in Table V below.
Table V Test material (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 + + + + - - = growth; - = no growth
Alkali metal carbonates and bicarbonates are generally preferred as alkalizing agents; however, a limited number of amines can also be used for this purpose. The following amines were found to be useful: dimethylamino ethanol, diethylamino ethanol, triethylamine and dibutylamine.
The results of the tests carried out with these alkaline agents are given in Table VI; For comparison purposes, a mixture of 1% glyoxal and 0.5% sodium bicarbonate in 70% isopropanol was used. Contact time: 18 hours at 20-23.
Table VI Results after 30 days of experimental mix
Cl.sporogenes Cl.tetani B.subtilis Bacillus sp.
1% glyoxal / 1% diethylaminoethanol in 90% IPA, pH = 10, 0-5 - + - 1% glyoxal / 1% triethylamine in 90% IPA, pH = 10, 65 - + - 1% glyoxal / 1% dibutylamine in 90% IPA, pH == 10.35 ---) - j- 1% glyoxal / 1% dimethylaminoethanol in 90% IPA, pH = 10.5 ---- 1% glyoxal / 0.5% NaHCO3 in 70% IPA- - - t = growth; - = no growth; IPA = isopropanol
As Table I shows, the new agent according to the invention has a strong sporicidal activity if it is brought into contact with test germs for 18 hours. It has now also been shown that the agent is able to exert a sporicidal effect within a relatively short time.
Indeed, it is this property that distinguishes the said agent from other known chemical sterilants.
The following Table VII illustrates the sporicidal effect of a mixture of 1% glyoxal in 70% isopropanol, which was made alkaline with 0.5% sodium bicarbonate, against 4 test organisms for periods which vary between 1 and 7 hours. Test temperature: 20-23.
Table VII
Results after 30 days of control incubation, exposure time Cl. sporogenic Cl. tetani B. subtilis B. pumilus 1 hour + + + +
2 hours - + + +
3 hours - +
4 hours----
5 hours----
6 hours----
7 hours - - - + = growth; - = no growth
Another unique and remarkable property of the agent according to the invention is stability. It retains its germicidal and sporicidal properties for up to 4 weeks after its manufacture. Table VIII illustrates the ability of the new agent to retain its sporicidal activity during prolonged storage at room temperature (approximately 22-24).
The solution used in this experiment consisted of a mixture of 1; Glyoxal and 70% isopropanol, made alkaline with various amounts of sodium bicarbonate. Contact condition: 18 hours at 20-23.
Table VII Age of the NaHCO3 Cl solution. sporogenic Cl. tetani B. subtilis Bacillus sp. while trying
Initial test 0.15% - - - - + - +
0.2% - - - - + - -
0.3% -------
0.4% - - - - - - -
0.5% - - - - - - -
2 weeks 0.15% ---- +++
0.2% - - - - - -
0.3% - - - - - - -
0.4% ------.-
0.5 ------
4 weeks 0, 15% ---- ++ + +
0.2% ----
0.3% ----
0.4% - - - - - - -
0.5% - - - - - - - growth; - = no growth
The amount of saturated dialdehyde to be used in the mixtures mentioned can vary between approximately 0.01% and approximately 1%, depending on the choice of the corresponding dialdehyde.
Furthermore, one can easily assume this concentration without seriously weakening its effectiveness. So you can z. B. if desired increase the final concentration of dialdehyde up to 10% or lower it up to 0.005%. However, amounts over 1% are unnecessary. In practice, a range of between about 0.01% and about 1% is preferred. Table IX below illustrates the various concentrations of glyoxal that can be used. B. subtilis was used as the test organism. Contact condition: 4 hours at 25.
Table IX
Results after 30 days% glyoxal% NaHCO3% IPA incubation days results
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- = growth; - = no growth; IPA = isopropanol The glyoxal used can consist of: a) commercially available aqueous glyoxal solution, which is usually supplied in a 30% concentration contaminated with formic acid, ethylene glycol and glycolic acid; b) pure aqueous glyoxal solution which is free from germs and impurities and is normally available in a 30% concentration;
c) dry solid glyoxal manufactured by
Spray drying of either commercially available or pure aqueous glyoxal in the presence of an alkali metal salt.
In the latter case, an agent with a sporicidal effect is obtained either by mixing the solid dry glyoxal (produced by spray drying) as such with the necessary volume of isopropanol or, if desired, by supplementing the alkali metal salt content already present with an additional amount of alkali metal salt means from about 0.1% to about 1%, but preferably from about 0.1% to about 0.5% weight. Table X shows the results of sporicidal experiments obtained with compounds prepared with spray-dried solid dry glyoxal (the liquid glyoxal of which was obtained from commercial sources).
Table XI shows the results obtained by investigating the same effect of compounds prepared with spray-dried solid dry glyoxal in a substantially pure form.
Note: Where in Tables X and XI results are only given for Eugon bouillon, B. subtilis spores were used. Where the results for both Eugon Bouillon and Fl. Thioglycolate, the following spores were used: Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Clostridium sporogenes and Clostridium tetani.
TableX% NaHCO3
Present at Eugon Bouillon Fl. Thio% glyoxal added to pH initially total 1 2 3 4. 1 2 3 4
Solution
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
Present in
Powder form 1% 0.5% 0 0.5% 8.75 + - + = growth;
- = no growth
Table XI% NaHCO3% Glyoxal Present in Eugon Bouillon Fl. thio. pH added total 1 2 3 4 1 2 3 4
Powder form
1% none 0 none 5.15 + + + + + + + + + 1% none 0.1% 0.1% 7.85 + + + + + + + +
1% none 0.2% 0.2% 8.55 + + + - + + + -
1% none 0.3%% 0.3% 8, 55 + + - + + -
1% none 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- = growth;
- = no growth
In addition to glyoxal, other dialdehydes with 2-6 carbon atoms can also be used for the production of the new agent according to the invention. Table XII shows results obtained with glutaraldehyde as the dialdehyde component, and Table XIII shows the results obtained with succinaldehyde as the dialdehyde component. Test germs: Cl. sporogenes, CL tetani, B. subtilis and B. pumilus.
Table XII
Contact time in hours
Glutaraldehyde 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 + + + + + + + + + + + = growth; - = no growth; IPA = isopropanol
Table Xlll
Contact time in hours
Amber aldehyde 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% + + + + + - + ---- + = growth; - = no growth; IPA = isopropanol
The possible applications for the new agent, especially because of its non-caustic character, are diverse. In the surgical and medical fields, various instruments and devices can be safely sterilized by immersing them for about 2-12 hours at room temperature. Suitable objects for chemical sterilization are e.g. B.
Catheters, clips, forceps, needles, syringes, scissors, scalpels, thermometers, eye, ear, nose and throat instruments, etc.
In industry, the new agents can be used in a similar way for the sterilization of plates, utensils, enamel items etc. as well as for the disinfection of walls, floors, etc., the latter being carried out by using the Wash objects with the above-mentioned isopropyl alcohol / alkali mixture.
Two catheters each (approximately 2.5 cm) made of the following materials: 1. Red rubber of approximately 3 mm;
2. brown latex of about 13 mm; 3. white latex of about 5 mm and
4. Polyethylene 3 mm in diameter was placed in an aqueous suspension of B. subtilis spores containing approximately 4 X 103 / ml.
After stirring well to achieve thorough infection of each piece, the catheter pieces were removed, placed between the folds of a dry towel and placed in the incubator to dry overnight. The next day, each piece was placed in a glyoxal solution of the following composition:
Glyoxal (30% aqueous) 16.5 ml
NaHCO3 2.5 g
Dest. H20 133.5 ml
99-100% isopropanol 350.0 ml
Total 500.0 ml
After one minute, one piece of each type was removed for control purposes. The other pieces were kept in the solution for 4 hours at about 23 and then checked for sterility.
The control incubation was carried out at 37.
Table XIV
Results after 6 days
Suspension Suspension type of catheter
1 min. 4 hrs. Red rubber + - brown latex + white latex +
Polyethylene + + - = growth; - = no growth