CZ30473U1 - Kvarterní amoniová sůl, dezinfekční kompozice - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká A, A/-dialkyl-TV-fenylethylalkan-1-amoniové soli jako dezinfekčního činidla, dezinfekční kompozice, která tuto sůl obsahuje.

Dosavadní stav techniky

Odolnost vůči bakteriálním kmenům představuje v současné době jeden z největších problémů v oblasti desinfekčních přípravků. Netýká se to jen odolnosti vůči antibiotikům, ale také obecně i odolnosti vůči běžně používaným desinfekčním přípravkům. Mluví se o tzv. multi-rezistentních kmenech, které jsou odolné vůči oběma skupinám antimikrobiálních činidel. Tento trend je výsledkem dlouhodobého používání antibiotik a desinfekčních přípravků, zvláště v nemocnicích, ve kterých jsou bakterie neustále vystaveny selekčnímu tlaku antibiotik a jsou schopné se stát vůči běžným desinfekčním přípravkům rezistentními.

Odolnost vůči antimikrobiálním sloučeninám je bud primární, vyjádřená absencí (nebo nedostupností) cílové struktury pro desinfekční přípravek, nebo sekundární, která se postupně vytvoří v původně citlivém kmeni. Příčinou nemocničních infekcí je celá řada bakterií a hub, přítomných v nemocničním prostředí. Pravděpodobnost jejich propuknutí se zvyšuje zvláště u pacientů s oslabeným imunitním systémem. Minimalizace rizika infekce může být dosaženo uplatňováním racionální metodiky pro podávání antibiotik a v případě desinfekčních přípravků přísným dodržováním desinfekčních programů. Klíčovým aspektem je pravidelné obměňování antibiotik a desinfekčních přípravků, aby se zamezilo vystavování kmenů bakterií a hub jednomu produktu déle, než je kritická doba, po níž se riziko vzniku odolnosti zvyšuje.

Kvartémí amoniové sloučeniny mají široké použití. Používají se jako dezinfekční látky, tenzidy, změkčovače textilu nebo antistatická činidla. Benzalkoniové soli (A-alkyl, JV-benzyl, ΛζΑ-dimethylamin) s délkou alkylového řetězce Cl0-08 se běžně používají v potravinářském průmyslu, protože chrání před kontaminací potravin, léků a jiných produktů různými mikroorganismy, včetně plísní. Prodlužují dobu trvanlivosti a zvyšují bezpečnost (Grillitsch, Gans a kol., 2006). Benzalkoniové soli s 02 řetězcem jsou velmi účinné proti plísním, s 04 řetězcem zase vůči Gram pozitivním bakteriím a s 06 řetězcem vůči Gram negativním bakteriím (Daoud, Dickinsonakol., 1983).

Další skupinou sloučenin, která je benzalkoniovým solím strukturně podobná, jsou sloučeniny obsahující heterocyklický kruh mající jako heteroatom dusík. V porovnání s benzalkoniovými solemi, nejsou tyto látky tak široce používány. Nicméně například cetylpyridinium je znám jako účinný desinfekční a ochranný přípravek, a proto je součástí celé řady léčivých přípravků. Může vytvářet micely a má použití v celé řadě jiných odvětví, například se používá k odstraňování nečistot, v kombinaci s barvivém se používá k barvení textilií atd.

Syntéza či biologická účinnost sloučenin obsahující jiné heterocykly (např. chinolin, nebo isochinolin), nejsou v literatuře dostatečně popsány.

Podstata technického řešení

Předmětem technického řešeníje nová kvarterní amoniová sůl, vyvinutá jako desinfekční činidlo aplikovatelné vůči široké škále původců nemocničních bakteriálních a plísňových infekcí a zároveň omezující vznik rezistence vůči desinfekčním přípravkům.

K tomuto účelu byla proto vyvinuta nová sloučenina kvarterní amoniová sůl, jmenovitě Λζ/V-dialkyl-yV-fenylethylalkan-l -amoniová sůl podle obecného vzorce I

(I),

-1 CZ 30473 U1 kde R¹ je Ci až C6 alkyl, R² je Cw až C_Ig alkyl, s výhodou Ci₄ až Ci₆ alkyl, výhodněji C₎₄ alkyl, R je anion vybraný ze skupiny obsahující Cl, Br' nebo Γ, případně jiný vhodný anion, zajišťující dostatečnou rozpustnost pro potřeby aplikace. Kvartemí amoniová sůl podle technického řešení vykazuje srovnatelnou desinfekční účinnost ve srovnání s běžně dostupnou a hojně používanou solí - benzyldodecyldimethylamonium bromidem. Nicméně významným rozdílem a výhodou od známých, komerčně dostupných dezinfekčních směsí užívaných v současnosti, je malá pravděpodobnost rezistence vůči mikrobům, jelikož není doposud běžně v praxi využívána jako složka dezinfekčních přípravků.

Dalším provedením podle technického řešení je desinfekční kompozice obsahující kvartemí amoniové soli, jejíž podstatou je, že bud obsahuje alespoň jednu z VV-dialkyl-V-fenylethylalkan-l-amoniových solí podle obecného vzorce I, s výhodou VV-dimethyl-V-fenylethytetradekan-l-amonium bromid nebo jejich směs, nebo jejich kombinaci s alespoň jednou kvartemí amoniovou solí vybranou ze skupiny zahrnující 1 -hexadecylpyridinium, l-hexadecyl-3-[(Z)-(hydroxyimino)methyl]-pyridinium a 4-hexadecyl-4-(2-hydroxyethyl)-morfolin-4-ium obecných vzorců II, III a IV podle pořadí.

(II)

(III) l-hexadecyl-3-[(Z)-(hydroxyimino)methyl]pyridinium

HO

(IV)

4-hexadecyl-4-(2-hydroxyethyl)morfolin-4-ium kde R' je anion vybraný ze skupiny obsahující Cl, Br nebo Γ, případně jiný vhodný anion, zajišťující dostatečnou rozpustnost pro potřeby aplikace.

Desinfekční kompozice podle technického řešení vykázaly dle provedených testů vysokou desinfekční účinnost proti Gram-negativním a Gram-pozitivním bakteriím a vybraným patogenním plísním, včetně vysoce odolných mikroorganismů jako jsou Asperigulus niger či Bacillus subtillis, které běžně způsobují nemocniční infekce. Desinfekční účinnost připravených kompozic podle technického řešení byla srovnatelná s benzyldodecyldimethylamonium bromidem, který představuje hlavní aktivní složku v řadě běžně dostupných desinfekčních přípravků na bázi kvartemích amoniových solí. Na základě provedených testů byla zjištěna nejvyšší účinnost u amoniových solí podle technického řešení, které mají v postranním alkylovém řetězci 14 až 18 uhlíků s maximem účinnosti při délce postranního řetězce 14 až 16 uhlíků. Základní skelet sloučeniny měl podstatný vliv na spektrum dezinfekční účinnosti. Široké spektrum aktivity vůči běžným nemocničním patogenům může být proto dosaženo kombinací sloučenin s odlišným základním skeletem.

V rámci hodnocení biologické bezpečnosti těchto směsí byl prokázán také jejich nedráždivý účinek na pokožku (jak v podmínkách in vitro, tak in vivo).

Výhodný hmotnostní poměr mezi každými dvěma amoniovými solemi v kompozici podle technického řešení je v rozsahu 1:4 až 4:1, s výhodou 1:2 až 2:1. Minimální účinná celková koncen-2CZ 30473 U1 trace amoniové soli a/nebo amoniových solí v kompozici podle technického řešení může být v 0,005 hmotn. % na litr vodného roztoku kompozice. Koncentrace amoniové soli a/nebo amoniových solí v kompozici podle technického řešení se může lišit v závislosti na formě kompozice a/nebo aplikaci přípravku. V případě výroby koncentrátu kompozice podle technického řešení bude obsah účinných složek co nej vyšší ve vztahu k jejich rozpustnosti v roztoku, ve kterém jsou rozpouštěny. Může to být například vodný roztok, případně směs vody a alkoholu.

Naproti tomu pokud je zapotřebí dlouhodobá expozice kompozicí podle technického řešení například pro stálou ochranu některého předmětu, například sondy nebo chirurgického nástroje může být použitá koncentrace velmi nízká, jak je uvedeno výše.

Vzniklý dezinfekční roztok může být na povrch nanášen např. rozprašovačem, ponořením nebo potřením vhodným materiálem, napuštěným směsí. Vhodná je např. aplikační forma zásypu, roztoku, pěny nebo gelu. Pro tyto účely mohou být použity pro konkrétní formulaci kompozice podle technického řešení další pomocné látky. Pomocné látky jsou vybrány ze skupiny obsahující parfémy (zlepšení senzorických vlastností), gelotvomá a adhezivní činidla (zvýšení ulpívání na nehorizontálních površích modifikací Teologických vlastností), barviva (kontrola rozsahu ošetřeného povrchu), stabilizátory, plniva nebo vhodná rozpouštědla (potenciace dezinfekční účinnosti, prodloužení nebo zkrácení doby zasychání, možnost zvýšení koncentrace účinných složek). Jako rozpouštědlo je možné použít vodu, alkoholy nebo jiná rozpouštědla, ve kterých jsou předmětné kvartemí amoniové soli lépe rozpustné než ve vodě. Takovéto kompozice je možné použít k dezinfekci skla, kovů nebo odolných plastů, jako je PVC apod.

Optimální čas působení po pečlivém nanesení závisí na koncentraci látek v kompozici podle technického řešení. Například pro kompozice č. 2, 3, a 4 v Tabulce 2 níže je minimální čas působení 2 minuty. Kompozice podle technického řešení vykázaly v testech silnou dezinfekční účinnost proti testovaným mikrobům ze skupiny gramnegativních a grampozitivních bakterií a patogenních hub, které jsou častým původcem nozokomiálních onemocnění (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Candida albicans, Aspergillus niger, Bacillus subtilis. Ve stejné koncentraci byly srovnatelně účinné s benzyldodecyldimethylamonium bromidem, který byl zařazen v testu pro srovnání jako hlavní složka běžně dostupných přípravků na bázi kvartémích amoniových solí (přípravek Ajatin apod.)

Na rozdíl od této běžně užívané látky lze u N,iV-dialkyl-ÍV-fenylethylakan-1 -amoniové soli a dezinfekční kompozice podle technického řešení očekávat malou pravděpodobnost rezistence mikrobů. Jsou tak vhodnou alternativou pro doplnění sortimentu přípravků stávajících dezinfekčních programů v nemocnicích, potravinářství apod.

Příklady uskutečněni technického řešení

Příklad 1

Příprava V, V-dimethyl-V-fenylethyltetradekan-1 -amonium bromidu

Br

Θ

h

2 ³

Schéma 1. Příprava TV, V-dimethyl-V-fenethyltetradekan-1-amonium bromidu (3).

TV.TV-dimethyl-TV-fenethyltetradekan-l -amonium bromid (3) byl připraven reakcí 7V,TV-dimethyl-2-fenylethan-1-aminu (1) s 1-bromotetradekanem (2) v acetonitrilu, dle reakčního schématu 1 výše. Reakční směs, TV,TV-dimethyl-2-fenylethan-l-amin (1) a 1-bromotetradekan (2) v acetonu, byla míchána po dobu 48 h za refluxu. Poté byla reakční směs zchlazena na laboratorní teplotu a rozpouštědlo bylo odpařeno na vakuové rotační odparce. Ze získaného odparku byl získán produkt krystalizací z diethyletheru v podobě bílých krystalků ve výtěžku 91 % (Tabulka 1).

-3 CZ 30473 Ul

Tabulka 1. Výtěžek a bod tání /V,V-dimethyl-V-fenethyltetradekan-l-amonium bromidu (3)

Sloučenina Alkylový řetězec Výtěžek (%) Bod tání (°C) čďďtš 9Í 99,7-102,7

Výchozí sloučeniny byly zakoupeny od Sigma-Aldrich (CZ) v nejvyšší dostupné čistotě. Rozpouštědla, acetonitril a diethylether, byla koupena od Penta Chemicals Co. Na tenkovrstvou chromatografii (TLC) byly použity hliníkové destičky potažené silikagelem Merck silica gel 60 F₂₅4 analytical plates (mobilní fáze: dichlorometan/metanol/25% vodný roztok amoniaku 100/10/2). Jednotlivé sloučeniny byly na TLC detekovány pod ultrafialovým světlem o vlnové délce 254 nm. Bod tání produktu získaného v konkrétní čistotě byl měřen na bodotávku Melting Point Apparatus - Stuart SMP30.

ίο K výchozí sloučenině 1 (1,5 g; 10 mmol) rozpuštěné v acetonitrilu (15 ml) byl za laboratorní teploty přidán 1-bromotetradekan (2) (4,19 ml; 14,07 mmol). Poté byla reakční směs míchána 48 h za refluxu. Po uplynutí 48 h byla reakční směs zchlazena na laboratorní teplotu a reakce byla ukončena odpařením rozpouštědla za sníženého tlaku na vakuové odparce. Získaný surový produkt byl přečištěn krystalizací z diehtyl etheru. Vzniklé bílé krystalky produktu byly zfiltrovány za sníženého tlaku, promyty diethyletherem a poté vysušeny za laboratorní teploty (výtěžek 91 %).

Příklad 2: Příklady kompozic dezinfekčních směsí

Suroviny v množstvích, uvedených v Tabulce 2 níže, byly rozpuštěny za laboratorní teploty v deionizované vodě za vzniku roztoku dezinfekční kompozice.

Tabulka 2. Příklady kompozic dezinfekčních směsí

surovina (g) / kompozice č.	1	2	3	4	5	6	7
VV-dimcthyl-ŤV-fenylethyltetradekan-1 -amonium bromid	2,50	1,25	0,625	0,625	0,625	0,625	1,25
N, W-dimethyl-V-fenylethyldodekan-1 -amonium bromid	-	-	-	-	-		0,625
N, N-dimethyl-V-fenylethylthexadekan-1 -amonium bromid	-	-	-	-	-		0,625
1-hexadecylpyridinium bromid		1,25	1,25	1,25	0,375	1,50	-
l-hexadecyl-3-[(Z)- (hydroxyimino)methyl]pyridÍnium bromid	-	-	0,625	-	1,50	-	-
4-hexadecyl-4-(2-hydroxy-ethyl)morfolin-4-ium bromid	-	-	-	0,625	-	0,375	-
voda	do 1000 g

Příklad 3: Mikrobiologické testování

Kompozice 2, 3 a 4 připravené dle Příkladu 2 výše vykázaly při délce expozice 2, 8 nebo 30 minut v koncentraci 0,25 % silnou dezinfekční účinnost proti testovaným mikrobům ze sku25 piny gramnegativních a grampozitivních bakterií a patogenních hub, které jsou častým původcem

-4CZ 30473 U1 nozokomiálních onemocnění (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Candida albicans, Aspergillus niger, Bacillus subtilis). Pro testování byla použita kvantitativní metoda dle Acta hygienica epidemiologica et microbiologica, příl. č. 7/1992. Jde o suspenzní metodu s kvalitativním hodnocením výsledků, která vyjadřuje schopnost mikrobů množit se, jsou-li po expozici v roztoku dezinfekčního prostředku vyočkovány do živné půdy. Po inkubaci živné půdy se hodnotí účinnost schopností růstu mikroba. K analýzám byly použity mikroorganismy České sbírky mikroorganismů (CCM), Masarykova univerzita. Přírodovědecká fakulta. Brno (CCM 3954 Escherichia coli, CCM 3955 Pseudomonas aeruginosa, CCM 3953 Staphylococcus aureus CCM 3954 Candida albicans, CCM 8189 Aspergillus niger, CCM 1999 Bacillus subtilis. Byly použity expoziční doby 2, 8 a 30 min. K testům byly připraveny suspenze referenčních mikroorganismů dle MC Farlandovy zákalové stupnice v denzitách 10⁸ až 10⁹. Procento sporulace Bacillus subtilis, Aspergillus niger bylo před testováním kontrolováno v Búrkerově komůrce. K dosažení hydrofobicity kmene Aspergillus niger bylo použito malé množství (cca 0,1 ml) Tweenu 80. Vzorek je považován za dezinfekčně účinný, pokud testovací organismus vyočkovaný v příslušné živné půdě neroste. Testované kompozice vykázaly v uvedených časech 100% účinnost.

Dále byly dále provedeny testy kožní dráždivosti. Negativní výsledek kožní dráždivosti je nezbytnou podmínkou pro jejich praktické využití. Dezinfekční směsi byly hodnoceny ve dvou následných krocích, vyžadovaných platnou legislativou. Nejprve proběhlo testování dle OECD 439 - provedení testu ,/« vitro skin irritation“ na kožním modelu lidské kůže Epiderm v certifikovaném režimu Správné laboratorní praxe. Díky negativnímu výsledku (nebyla prokázána dráždivost v rámci in vitro zkoušky), byla následně u vzorků provedena in vivo kožní dráždivosti dle ČSN EN ISO 10993-10 Biologické hodnocení zdravotnických prostředků - Část 10: Zkoušky dráždivosti a senzibilizace v akreditovaném systému dle ČSN EN ISO/IEC 17025. Test byl proveden na třech albinotických králících a neprokázal kožní dráždivost.

Příklad 4: Mikrobiologické testování Λζ/V-dimethyl-jV-fenylethyltetradekan-l-amonium bromidu

Látka byla hodnocena dle metody popsané v Příkladu 3: Mikrobiologické testování, výsledky jsou shrnuty v Tabulce 3 níže. Již při velmi nízké koncentraci je patrný dezinfekční účinek.

Tabulka 3. Hodnocení antimikrobní účinnosti NN-dimethyl-N-fenylethyltetradekan-l-amonium bromidu v koncentraci 0,005 %

Hodnocení: (-) testovací organismus vyočkovaný v příslušné živné půdě neroste, vzorek je účinný
Hodnocení: (+) testovací organismus vyočkovaný vzorek je neúčinný	v příslušné živné půdě roste
	Expoziční čas
	2 min	8 min	30 min
CCM 3953 Staphylococcus aureus	+	-	-
CCM 3955 Pseudomonas aeruginosa	-	-	-
CCM 3954 Escherichia coli	-	-	-
CCM 3954 Candida albicans		-	-
CCM 8189 Aspergillus niger	+	+	+
CCM 1999 Bacillus subtilis	+	+	+

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Λζ/V-dialkyl-N-fenylethylalkan-l -amoniová sůl jako desinfekční činidlo obecného vzorce 1,

   -5CZ 30473 U1

   R R /

   (I), kde R¹ je Cj až C₆ alkyl, R₂ je C_i0 až Ci₈ alkyl, R'je anion vybraný ze skupiny obsahující CT, Br nebo Γ.
2. 2. W-dialkyl-V-fenylethylalkan-l-amoniová sůl podle nároku 1, kde R² je s výhodou Cu až

   5 C]₆ alkyl, výhodněji C]₄ alkyl.
3. 3. VV-dialkyl-V-fenylethyltetradekan-l-amoniová sůl podle nároku 1 nebo nároku 2, kterou je V,V-dimethyl-iV-(2-fenylethyl)tetradekan-l-amonium bromid.
4. 4. Desinfekční kompozice obsahující kvartemí amoniové soli, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu V, V-dialkyl-V-fenylethylalkan-1-amoniovou sůl podle kteréhokoliv ío z nároků 1 až 3.
5. 5. Desinfekční kompozice podle nároku 4, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jednou kvartemí amoniovou solí vybranou ze skupiny zahrnující 1-hexadecylpyridinium obecného vzorce II, (Π),

   15 1 -hexadecyl-3 -[(Z)-(hydroxyimino)methyl]pyridinium obecného vzorce III nebo 4-hexadecyl-4-(2-hydroxyethyl)morfolin-4-ium obecného vzorce IV

   HO kde R' je anion vybraný ze skupiny obsahující Cl·, Br nebo Γ pro soli obecných vzorců II, III 20 nebo IV.
6. 6. Desinfekční kompozice podle nároku 4 nebo nároku 5, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr mezi každými dvěma amoniovými solemi je v rozsahu 1:4 až 4:1, s výhodou 1:2 až 2:1.
7. 7. Desinfekční kompozice podle kteréhokoliv z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, 25 že dále zahrnuje alespoň jednu pomocnou látku vybranou ze skupiny obsahující parfémy, gelotvomá činidla, adhezivní činidla, barviva, stabilizátory, plniva nebo rozpouštědla.
8. 8. Desinfekční kompozice podle kteréhokoliv z nároků laž7, vyznačující se tím, že je ve formě zásypu, roztoku, pěny nebo gelu.