PL230718B1 - Zastosowanie preparatu do higieny wymienia i strzykow zwierzat - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie preparatu do higieny wymienia i strzyków krów oraz innych gatunków zwierząt, od których pozyskiwane jest mleko.

Prawidłowa pielęgnacja wymienia oraz strzyków krowy lub innego gatunku zwierzęcia, od którego jest pozyskiwane mleko daje gwarancję spełnienia standardów jakości higienicznej mleka - do obrotu rynkowego w UE może być dopuszczone jedynie mleko o zawartości drobnoustrojów do 100 tys./ml. Najbardziej istotnym problemem związanym z niedostateczną higieną okołoudojową jest stan zapalny gruczołu mlekowego.

Stan zapalny gruczołu mlekowego (mastitis) jest chorobą endemiczną, która uważana jest za jedną z najczęściej występujących i najbardziej kosztowną chorobę w hodowli krów mlecznych. Badania Wolf i in. (2012) wskazują, że około 80% krów w Danii, Finlandii, Szwecji i Norwegii chorowało na kliniczną postać mastitis, natomiast u około 15% krów odnotowano nawroty tej choroby. Choroba ta może zaatakować pojedynczą ćwiartkę wymienia, kilka lub wszystkie. W Polsce szacuje się, że kliniczna forma mastitis dotyczy 6,5% ćwiartek wymienia, natomiast forma podkliniczna (utajona) została zaobserwowana aż w 43,4% badanych przypadków (Smulski i in., 2011). Zapalenie gruczołu mlekowego u krów mlecznych wywoływane może być przez szerokie spektrum bakterii z grupy zarówno Gram-dodatnich (m.in. Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae, Corynebacterium bovis, Streptococcus dysgalactiae), jak i Gram-ujemnych (m.in. Enterococcus spp., Escherichia coli, Enterobacter sp.) oraz chorobotwórczych grzybów (Candida, Trichosporon, Geotrichum, Rhodotorula i Cryptococcus) (Lassa i in., 2013).

Poza stratami gospodarczymi, ze względu na fakt, że stan zapalny wymienia krowy związany jest z bolesnością, zaczerwienieniem, obrzmieniem tego narządu oraz podwyższoną temperaturą ciała, dochodzi do pogorszenia dobrostanu zwierząt. Krowy chore zaczynają wydalać wraz z mlekiem leukocyty oraz naturalny nabłonek w postaci komórek somatycznych (LKS); ich podwyższona koncentracja świadczy o stanie zapalnym. Zmienia się również wygląd mleka - mleko pochodzące od chorych krów najczęściej ma kolor szarożółty, różowy, a nawet czerwony (obecność krwi), ma smak słonawy, a w konsystencji pojawiają się zmiany w postaci kłaczków, grudek. Obniżeniu ulega sucha masa, a w składzie chemicznym kazeina (z 77 do 50%), tłuszcz (nawet o 1,5%) oraz laktoza (do 1%). Zawartość białka raczej pozostaje bez zmian, natomiast podwyższeniu, nawet 5-krotnie, ulega koncentracja białek serwatkowych, szczególnie bydlęca albumina serum i immunoglobuliny. W wyniku schorzenia mleko zawiera mniej witamin i składników mineralnych, a sama wydajność mleczna krów chorych obniża się do nawet 40% (Kuczyńska, 2011).

Koszty bezpośrednie, które są związane z tą chorobą, to koszty leków i opieki weterynaryjnej, koszty mleka pozaklasowego utraconego na skutek utylizacji, czas hodowcy, straty związane ze śmiertelnością zwierząt i nawrotami choroby (Petrovski i in. 2006). Straty oszacowane w wyniku podwyższonej liczby komórek somatycznych (200 tys.-399 tys. LKS) w USA wynosiły 108 $ na krowę dla stada, natomiast postać podkliniczna (powyżej 400 tys. LKS) przynosiła 1 bilion $ strat w produkcji mleczarskiej (Ott 1999). W stadach polskich objętych programem „Zdrowa Krowa” w Polsce średnia zawartość LKS w mleku wynosiła ok. 464 tys. w ml, powodując 1164 zł za szt. strat (Slósarz i Gołębiewski, 2013). W przypadku przewlekłych zapaleń wywołanych przez Staphylococcus aureus (gronkowiec złocisty) zaleca się eliminację chorych zwierząt z hodowli. Ogólny koszt finansowy związany z mastitis to średnio 140 funtów na krowę w ciągu roku (Yalcin, 2000), a około 100 funtów/krowę/rok to koszty związane z subkliniczną postacią mastitis (Yalcin i in., 1999).

Biorąc pod uwagę skomplikowany i wieloczynnikowy charakter mastitis, zapobieganie tej chorobie, zarówno w stadium klinicznym i podklinicznym, wymaga szerokiego zakresu działania (Blowey i Edmonson, 2009): terapia krów zasuszonych (podanie antybiotyku na 8 tygodni przed porodem); prewencja transmisji infekcji od krowy do krowy (pre- i postdipping) poprzez środowisko; poprawa systemu odpornościowego krowy (autoszczepienia); leczenie (antybio tyko terapia). Nadmierne i niewłaściwe wykorzystanie antybiotyków prowadzi do antybiotykoodporności patogenów wywołujących mastitis u krów (Oliver i Murinda, 2012).

Znane działania prewencyjne i profilaktyczne w kierunku zapobiegania mastitis zaczynają się od poprawnie przeprowadzonego doju. Pierwszą i najważniejszą czynnością podczas doju jest tak zwany przeddój - na tackę o czarnym dnie zdaja się pierwsze strugi mleka. Czynność ta pozwala na ocenę barwy oraz konsystencji mleka - jeśli jest ono prawidłowe to przystępuje się do dalszych czynności związanych z dojeniem.

PL 230 718 B1

Po wykonaniu przedzdajania, każdą ćwiartkę powinno się umyć za pomocą czystej ścierki. W praktyce wykorzystywane są różne rozwiązania, takie jak materiałowe bądź tetrowe szmatki wielokrotnego użytku, papierowe biodegradowalne ściereczki nasączone środkami dezynfekcyjnymi oraz myjącymi. Innym rozwiązaniem służącym przedudojowej dezynfekcji skóry wymienia i strzyków, które zostały już uprzednio oczyszczone, jest kąpiel poszczególnych strzyków w specjalnym płynie do kąpieli lub natryskiwanie takiego płynu. Po wykonaniu oczyszczenia i przedudojowej pielęgnacji strzyków podłącza się kubki udojowe i następuje dój właściwy. Po wydojeniu krowy i zdjęciu kubków udojowych ze strzyków wykonuje się z kolei pielęgnację poudojową wymienia, która także polega na kąpieli w odpowiednim płynie lub jego natryskiwaniu. Pielęgnacja poudojową ma na celu utworzenie powłoki na skórze strzyków, tak aby powstający na końcu czop zabezpieczał kanał strzykowy, który przez około 0,5 h po doju pozostaje otwarty, przed wniknięciem drobnoustrojów będących zagrożeniem dla zdrowia wymienia. Zarówno pielęgnacja przedudojowa, jak i ta wykonywana po zakończeniu doju, służy zmniejszeniu częstotliwości zachorowań na mastitis.

Zwykle do kąpieli podudojowej strzyków stosuje się środki oparte na jodoforach, chloreksydynie, czwartorzędowych związkach amoniowych, kwasie dodecylobenzenosulfonowym czy podchlorynach. Środki te do skutecznego działania wymagają dużych stężeń, co może powodować podrażnienia skóry. Poza tym, niektóre z wyżej wymienionych środków mają ograniczone działanie w zetknięciu z powierzchniami organicznymi. Inne z kolei mają jedynie selektywne działanie, które nie obejmuje działania przeciwko bakteriom z rodzaju Pseudomonas i Norcardia (Biggs, 2009; Bowley i Edmonson 2009).

Znane są przeciwbakteryjne właściwości nanocząstek srebra i miedzi, które mogą stanowić alternatywę dla tradycyjnych środków przeciwbakteryjnych - antybiotyków (Castellano i in. 2007). Właściwości fizyko-chemiczne nanocząstek, niespotykane w materiałach o większych rozmiarach, wynikają głównie z różnicy w reaktywności i stosunku powierzchni do objętości nanocząstek. Zatem ich wpływ i oddziaływanie na struktury biotyczne i abiotyczne (jak np. dystrybucja, transport, retencja, specyficzność oddziaływania, biokinetyka) jest unikalna i zależna od materiału i właściwości środowiska. Co więcej w przypadku stosowania nanocząstek nie występuje zagrożenie uodpornienia bakterii na stosowany środek, co wynika z mechanizmów bakteriobójczego działania nanocząstek (Rai i in., 2012).

Istotę wynalazku stanowi zastosowanie preparatu do higieny wymienia i strzyków zwierząt, składającego się z: nanocząstek srebra o wielkości cząstki 1-100 nm w ilości 1000-5000 ppm, nanocząstek miedzi o wielkości cząstki 1-100 nm w ilości 1000-5000 ppm, emolientu w ilości 8-10% wag., niejonowego surfaktantu w ilości 6-7% wag., środka zagęszczającego w ilości do 6% wag. oraz wody do 100%, do kąpieli wymienia i strzyków zwierząt po udoju.

Opcjonalnie do płynu dodaje się barwnik w ilości do 4% wag.

Płyn charakteryzuje się pH w zakresie 4,5-5,5 oraz lepkością 0,006-0,01 Pas^-1 w temperaturze 35°C.

Określenie emolient, inaczej substancja nawilżająca, oznacza substancję chemiczną redukującą utratę wody z epidermy skóry strzyka i wymienia, której działanie polega na fizycznym pokryciu skóry strzyka powłoką (filmem) powodującą obniżenie tempa utraty wody przez parowanie. Emolient jednocześnie ma działanie ochronne, ponieważ ogranicza bezpośredni kontakt skóry wymienia i strzyka z czynnikami zewnętrznymi. Emolienty są środkami zróżnicowanymi chemicznie, które składają się z części lipidowej oraz wody, a postać fizyczna emolientu zależy od proporcji tych dwóch części. Korzystnie jako emolient stosuje się homopolimery albo/i kopolimery siloksanu dialkilu, polimery glikolu propylenowego, węglowodory ropopochodne w formie płynnej lub żelowej (na przykład weterynaryjnie dopuszczalne oleje mineralne i wazelina), oleje zwierzęce i/lub roślinne i ich pochodne (na przykład lanolina), oksypropylenowane etery alkilowe oraz estry alkilowe, na przykład palmitynian izopropylu, palmitynian etyloheksylu, izostearynian izopropylu, mirystynian mirystylu i mleczan cetylu, przy czym wszystkie wymienione substancję mogą być stosowane pojedynczo albo w dowolnych mieszaninach.

Określenie surfaktant, czyli środek powierzchniowo czynny, oznacza substancję mającą właściwości obniżające napięcie powierzchniowe cieczy poprzez adsorbowanie się na powierzchni cieczy i tworzenie miceli. Korzystnie jako surfaktant stosuje się etoksylaty alkoholi, etoksylaty oleju rycynowego, etoksy-propoksylaty alkoholi tłuszczowych, polietylenosorbitany, poliglikoloetery, poli- i glukozydy, estry gliceryny, glicerolu, alkohole polioksyetylenowane, alkilofenole polioksyetylenowane, najkorzystniej laurylosiarczan czy lauryloglukozyd.

Określenie środek zagęszczający oznacza substancję zwiększającą gęstość cieczy. Korzystnie jako środek zagęszczający stosuje się glikol polietylenowy, glikol propylenowy, syntetyczne polimery, takie jak polimery kwasu akrylowego oraz gumy roślinne, a także oraz wazelinę i woski.

PL 230 718 B1

Jako barwniki korzystnie stosuje się chlorofil, fluoresceinę, fuksynę zasadową, tlenek cynku, ditlenek tytanu.

Dodatkowo preparat może zawierać dodatkowe substancje o działania antyseptycznym tj.: alkohole alifatyczne (etylowy, izopropylenowy), heksachlorofen, chlor, chloramina B, chloreksydyna, jod, jodyna, jodofory (np. poliwinylopirolidon), preparaty roślinne (wyciągi, olejk i).

Preparat według wynalazku ma działanie dezynfekcyjne i pielęgnacyjno-ochronne. Połączenie w produkcie nanocząstek srebra i nanocząstek miedzi zapewnia skuteczne działanie przeciwbakteryjne płynu, zarówno wobec bakterii Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych. Bakterie Gram-dodatnie ze względu na grubszą warstwę peptydoglikanu są mniej wrażliwe na toksyczne działanie nanocząstek srebra niż bakterie Gram-ujemne. (Radzig i in., 2012).

Nanocząstki miedzi natomiast wykazują stosunkowo duże powinowactwo do bakterii Gramdodatnich, które doprowadza do niszczenia ściany bakterii. Wynika to z dużego powinowactwa miedzi do grup aminowych oraz karboksylowych znajdujących się w dużej ilości w ścianie bakterii Gram dodatnich (Beveridge i Murray, 1980). W proponowanym w wynalazku zastosowaniu ważna jest ograniczona toksyczność nanocząstek wynikająca z największej reaktywności powierzchni nanocząstki nie pokrytej strukturami biotycznymi (bakterie, białka, lipidy). W związku z tym największą reaktywność i toksyczność nanocząstki wykazują na początku zetknięcia się z nowym środowiskiem (Saptarshi i in., 2013).

Dzięki tej właściwości ich działanie jest skuteczne mimo krótkiego czasu kontaktu ze skórą zwierzęcia.

Preparat ma podwyższoną lepkość, ponieważ poza dezynfekcją oraz pielęgnacją skóry strzyków i wymienia ma wpływać korzystnie na tymczasowe zamknięcie otworu kanału strzykowego. Dodatek barwnika ułatwia ocenę stopnia pokrycia płynem skóry strzyka.

Preparat według wynalazku nanoszony jest na skórę wymienia i strzyków w poprzez kąpiel strzyków (ich zanurzenie) w preparacie. Do tego celu można stosować np. znane aplikatory zanurzeniowe w postaci elastycznych plastikowych pojemników, w których znajduje się płynny środek.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach.

P r z y k ł a d 1

Skład preparatu do poudojowej kąpieli wymienia oraz strzyków w postaci zagęszczonego płynu: nanocząstki srebra o wielkości cząstki 1-100 nm w ilości 0,2% wag, nanocząstki miedzi o wielkości 1-100 nm w ilości 0,2% wag, emolient: glikol propylenowy w ilości 8,496% wag., surfaktant niejonowy: laurylosiarczan w ilości 6% wag., zagęszczacz: glikol propylenowy w ilości 3,5%, barwnik: tlenek cynku w ilości 2% wag., dodatkowy środek dezynfekujący heksachlorofen w ilości 1% wag., woda do 100% wag. Płyn charakteryzuje się PH 5,0 oraz lepkością 0,008 Pas^-1 w temperaturze 35°C.

P r z y k ł a d 2

Skład preparatu do poudojowej kąpieli wymienia oraz strzyków w postaci zagęszczonego płynu: nanocząstki srebra o wielkości cząstki 1-100 nm w ilości 0,5% wag, nanocząstki miedzi o wielkości 1-100 nm w ilości 0,5% wag , emolient: lanolina w ilości 8,49% wag., surfaktant niejonowy: lauryloglukozyd w ilości 6% wag., zagęszczacz: glikol propylenowy w ilości 3,5%, barwnik: tlenek cynku w ilości 2,5% wag., woda do 100% wag. Płyn charakteryzuje się pH 5,2. oraz lepkością 0,007 Pas^-1 w temperaturze 35°C.

P r z y k ł a d 3

Materiał badawczy stanowiło 12 krów rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej odmiany czarnobiałej. Zwierzęta podzielono na dwie równe grupy po 6 sztuk. Przed rozpoczęciem doświadczenia krowy poddane były badaniom jakości pozyskiwanego od nich mleka. Liczba komórek somatycznych w mleku wynosiła dla obu grup odpowiednio dla grupy kontrolnej 179 tys. LKS i doświadczalnej 189 tys. LKS. Badania statystyczne wykazały brak istotnych różnic między porównywanymi grupami i wskazywała, że badane zwierzęta nie chorowały na mastitis. Następnie krowy z obu grup poddano standardowym procedurom przedudojowym, tj. przedzdajaniu i czyszczeniu wymienia oraz osuszeniu, bez wykorzystania przedudojowych środków chemicznych o działaniu dezynfekcyjnym. Po doju krowy z grupy doświadczalnej poddano czynnościom związanym z dezynfekcją poudojową skóry wymienia i strzyków za pomocą środka do kąpieli skóry strzyków nanoszonego na strzyki za pomocą ręcznego aplikatora z wykorzystaniem wodnego roztworu zawierającego 15% glikolu propylenowego oraz 1000 ppm nanocząstek srebra i 1000 ppm nanocząstek miedzi. W grupie kontrolnej zaniechano jakichkolwiek działań poudojowych. Następnie od wszystkich krów w pobrano wymazy ze skóry strzyka w czasie 0,5 i 2 h po doju. Średni logarytm dziesiętny liczby jednostek tworzących kolonie (CFU) krów

PL 230 718 B1 różnił się w obu grupach. Krowy z grupy kontrolnej charakteryzowały się w okresie 0,5 i 2 h po doju odpowiednio CFU=6,235 i CFU=7,563. Z kolei krowy z grupy doświadczalnej charakteryzowały się CFU w okresie 5,5 i 2 h po doju CFU=2,145 i 3,569. Krowy z grupy kontrolnej charakteryzowały się o ponad 65% CFU w okresie 0,5 h po doju i o 52% CFU w okresie 2 h po doju.

Literatura:

1. Beveridge T J., Murray R.G.J Bacteriol. Sites of metal deposition in the cell wall of Bacillus subtilis.1980 Feb;141(2):876-87.

2. Biggs A. Mastitis in cattle. 2009. The crowood Press.

3. Blowey R., Edmonson P. 2009. Mastitis control in dairy herds, 2^nd edition. CAB International.

4. Castellano J.J., Shafii S.M., KoF., Donate G., Wright T.E., Mannari R.J., Payne W.G., Smith D.J., Robson M.C. 2007. Comparative evaluation of silver-containing antimicrobial dressing and drugs. International Wound Journal, 4(2): 144-22.

5. Kuczyńska B., 2011. Ocena jakości mleka, [w:] Metody chowu i hodowli bydła (red. Grodzki H.), Warszawa 2011, 126-130.

6. Lassa H., Kubiak J., Małkińska-Horodyska M. Bakterie najczęściej izolowane z klinicznych postaci mastitis u krów oraz ich wrażliwość na antybiotyki. Życie Weterynaryjne. 2013, 88(8), 651 -653.

7. Oliver S., Murinda S. Antimicrobial Resistance of Mastitis Pathogens. 2012.28(2): 165-85. DOI: 10.1016/j.cvfa.2012.03.005.

8. Ott S L 1999 Costs of herd-level production losses associated with subclinical mastitis in U.S. dairy cows. National Mastitis Council Annual Meeting Proceedings 1999: 152.

9. Petrovski KR, Trajcev M, Buneski G. (2006): A review of the factors affecting the costs of bovine mastitis. J South Afr VA 77: 52-60.

10. Radzig M. A., Koksharova O. A., Khmel I. A. 2012. Antibacterial effects of silver ions on growth of gram-negative bacteria and biofilm formation. Mol. Genet. Microbiol. Virol. 24 194-199.

11. Rai M.K., Deshmukh S., Ingle I., Ingle A., Gade A.K. Silver nanoparticles: the powerful nanoweapon against multidrug-resistant bacteria. J. Appl. Microbiol. 112(5), 841 -852.

12. Saptarshi S. R., Duschl A., Lopata A.L. Interaction of nanoparticles with proteins: relation to bio-reactivity of the nanoparticle. Journal of Nanobiotechnology 2013, 11:26.

13. Slósarz J., Gołębiewski M. Ocena zmian wskaźników techniczno-produkcyjnych w gospodarstwach objętych programem „Zdrowa Krowa”. IX Międzynarodowe Targi „Ferma Bydła”. Forum Hodowli Bydła-Produkcji Mleka i Żywca Wołowego. Hala Atlas Arena Łódź, Łódź, 2.03.2014.

14. Smulski, S.; Malinowski, E.; Kaczmarowski, M.; Lassa, H., 2011. Occurrence, forms and etiologie agents of mastitis in Poland depending on size of farm. Medycyna Weterynaryjna 2011 Vol. 67 No. 3 pp. 190-193.

15. Wolff C., Espetvedt M., Lind A., Rintakoski S., Egenvall A., Lindberg A.,Emanuelson U.Completeness of the disease recording systems for dairy cows in Denmark, Linland, Norway and Sweden with special reference to clinical mastitis. Veterinary Research 2012, 8:11.

16. Yalcin C 2000 Cost of mastitis in Scottish Dairy herds with low and high subclinical mastitis problems. Turkish Journal of Veterinary and Animal Science 24: 465-472.

17. Yalcin C, Stott AW, LogueDN, Gunn J 1999 The economic impact of mastitis-control procedures used in Scottish dairy herds with high bulk-tank somatic-cell counts. Preventive Veterinary Medicine 41: 135-149.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zastosowanie preparatu do higieny wymienia i strzyków zwierząt, składającego się z: nanocząstek srebra o wielkości cząstki 1-100 nm w ilości 1000-5000 ppm, nanocząstek miedzi o wielkości cząstki 1-100 nm w ilości 1000-5000 ppm, emolientu w ilości 8-10% wag., niejonowego surfaktantu w ilości 6-7% wag., środka zagęszczającego w ilości do 6% wag. oraz wody do 100%, i charakteryzującego się pH w zakresie 4,5-5,5 oraz lepkością 0,006-0,01 Pas^-1 w temperaturze 35°C, do kąpieli wymienia i strzyków zwierząt po udoju.
2. 2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że emolient wybiera się z grupy zawierającej: homopolimery albo/i kopolimery siloksanu dialkilu, polimery glikolu propylenowego, węglowodory ropopochodne w formie płynnej lub żelowej, oleje zwierzęce i/lub roślinne i ich pochodne, oksypropylenowane etery alkilowe oraz estry alkilowe, przy czym wszystkie wymienione substancje mogą być stosowane pojedynczo albo w dowolnych mieszaninach.
3. 3. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że emolient wybiera się z grupy zawierającej: weterynaryjnie dopuszczalne oleje mineralne, wazelinę, lanolinę, palmitynian izopropylu, palmitynian etyloheksylu, izostearynian izopropylu, mirystynian miry stylu i mleczan cetylu.
4. 4. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że surfaktant wybiera się z grupy zawierającej: etoksylaty alkoholi, etoksylaty oleju rycynowego, etoksy-propoksylaty alkoholi tłuszczowych, polietylenosorbitany, poliglikoloetery, poli- i glukozydy, estry gliceryny, glicerolu, alkohole polioksyetylenowane, alkilofenole polioksyetylenowane, przy czym wszystkie wymienione substancje mogą być stosowane pojedynczo albo w dowolnych mieszaninach.
5. 5. Zastosowanie według zastrz. 4, znamienne tym, że jako surfaktant stosuje się laurylosiarczan i/albo lauryloglukozyd.
6. 6. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że środek zagęszczający wybiera się z grupy zawierającej: glikol polietylenowy, glikol propylenowy, polimery kwasu akrylowego, gumy roślinne, wazelinę, woski, przy czym wszystkie wymienione substancję mogą być stosowane pojedynczo albo w dowolnych mieszaninach.
7. 7. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że stosowany preparat dodatkowo zawiera barwnik w ilości do 4% wag.
8. 8. Zastosowanie według zastrz. 7, znamienne tym, że jako barwniki stosuje się chlorofil, fluoresceinę, fuksynę zasadową, tlenek cynku, ditlenek tytanu.