RU2815980C1 - Способ повышения эффективности дезинфектантов и состав комбинированных дезинфектантов против биоплёнок бактерий - Google Patents

Способ повышения эффективности дезинфектантов и состав комбинированных дезинфектантов против биоплёнок бактерий Download PDF

Info

Publication number
RU2815980C1
RU2815980C1 RU2023116059A RU2023116059A RU2815980C1 RU 2815980 C1 RU2815980 C1 RU 2815980C1 RU 2023116059 A RU2023116059 A RU 2023116059A RU 2023116059 A RU2023116059 A RU 2023116059A RU 2815980 C1 RU2815980 C1 RU 2815980C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentration
disinfectants
bfr
magnitude
biofilms
Prior art date
Application number
RU2023116059A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Александрович Николаев
Галина Ивановна Эль-Регистан
Елена Витальевна Дёмкина
Екатерина Александровна Ильичева
Юлия Константиновна Юшина
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук
Application granted granted Critical
Publication of RU2815980C1 publication Critical patent/RU2815980C1/ru

Links

Abstract

Группа изобретений относится к области санитарии и гигиены производственных и медицинских помещений и может быть использована для повышения эффективности дезинфекции в случае наличия микробных биоплёнок. Предложен способ повышения антибиопленочной эффективности дезинфектантов, характеризующийся использованием веществ адьювантов, причем в качестве адьювантов и дезинфектантов применяются соответственно: перекись водорода в концентрации 6% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%; этиловый спирт в концентрации 30% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%; этиловый спирт в концентрации 30% и Димакс хлор в концентрации 0,038%; этиловый спирт в концентрации 30% и надуксусная кислота в концентрации 0,05%; изопропиловый спирт в концентрации 30% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%; изопропиловый спирт в концентрации 30% и Димакс хлор в концентрации 0,038%; изопропиловый спирт в концентрации 30% и Фудлекс ОХУ в концентрации 0,05%; гексилрезорцин в концентрации 10-3 М и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%; или гексилрезорцин в концентрации 10-3 М и надуксусная кислота в концентрации 0,05%. Предложены также комбинации, содержащие указанные соответствующие дезинфектанты и адьюванты. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности дезинфекции при наличии поверхностной контаминации, представленной биопленками. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относится к области санитарии и гигиены производственных и медицинских помещений, в частности, может быть использовано для повышения эффективности дезинфекции химическими веществами (биоцидами, дезинфектантами), особенно в случаях наличия микробных биопленок. Изобретение основано на создании эффективных композиций на основе известных дезинфектантов, биоцидное действие которых усиливается за счет добавления специальных усилителей, адьювантов. Изобретение применимо в борьбе с многокомпонентными бактериальными биопленками, как формой существования бактерий, наиболее устойчивой к процедурам дезинфекции, образующимися на поверхностях помещений и оборудования медицинских учреждений, пищевых и иных производств.
Биопленка (или биологическая пленка, БП) - сообщество микроорганизмов, которое включает в себя прикрепленные к поверхности и друг к другу клетки, заключенные в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ (ВПМ). Клетки в БП отличаются от планктонных клеток, у них изменены параметры роста и экспрессии специфичных генов (Тутельян с соавт., 2020). Клетки биопленки в отличие от планктонных клеток более устойчивы к воздействиям дезинфицирующих средств (Akinbobola A.B., et al.,2017, Alvarez-Ordóñez et al.,2019, Cai et al.,2018 ). Более 95 % всех бактерий обитают на абиотических и биотических поверхностях в состоянии биопленки, а не в виде планктонных (свободноживущих) форм (Николаев, Плакунов, 2007).
В качестве дезинфицирующих средств (ДС) на предприятиях пищевой промышленности получили распространение следующие группы веществ: фенолы, хлорсодержащие средства, препараты на основе перекисей (включая перекись водорода), четвертичные аммониевые соединения (ЧАС), средства на основе третичных аминов, спиртосодержащие, йодосодержащие и альдегидосодержащие препараты, а также полигуанидины (Люсовал с соавт., 2018).
Известно, что применяемые ДС, эффективно действующие на планктонные культуры бактерий, не всегда оказывают биоцидное действие на моно- и поликомпонентные биопленки (Brown, Gilbert, 1993). Недостаточно эффективны в отношении зрелых биопленок хлорактивные соединения, включая хлорамин и натриевую соль дихлоризоциануровой кислоты, альдегиды и спирты в бактерицидных концентрациях. Средства на основе ЧАС оказались недостаточно эффективны против биопленок E. coli, Pseudomonas, Listeria и S. aureus даже в повышенных концентрациях, т.к. отрицательно заряженные полисахариды ВПМ способны связывать положительно заряженные молекулы катионных ПАВ и тем самым защищать биопленку от уничтожения. Экзополисахариды в поверхностных слоях биологической пленки также инактивируют гипохлорит-ионы, снижая их активность (Brown, Gilbert, 1993; Gómez de Saravia, Lorenzo de Mele, 2003).
По этой причине были разработаны специальные ДС для борьбы с биопленками. Известен способ воздействия на микроорганизмы в биопленочном состоянии (WO 2017/127040 А2), основанный на использовании водного раствора пероксодисульфата натрия в концентрации 10,00 мас. % и гидроксида натрия в концентрации 15.00 мас. %. Несмотря на свою высокую эффективность, этот способ стерилизации является крайне химически агрессивным и не может быть рекомендован для использования в пищевой промышленности.
Известен способ усиления ДС (Патент RU2527894C2), согласно которому авторы рекомендуют для борьбы с биопленками использовать альгинатный олигомер в составе очищающей композиции, а также в качестве покрытия абиотических поверхностей. Контакт с альгинатными олигомерами должен быть до 24 часов, например, 6 часов. Недостатком изобретения является слишком длительное время контакта микроорганизмов с альгинатным олигомером для достижения антимикробного эффекта. Такие длительные времена обработки не пригодны для большинства ситуаций на производстве, в медицине или в быту.
Известен способ удаления биопленки с поверхности, включающий применение фермента пергидролазы и смеси ферментов для удаления биопленки в течение времени, достаточного для сокращения указанной биопленки по меньшей мере на 25%, которое составляет 45 мин (Патент RU 2495098 C2). Недостатком этого способа является высокая длительность обработки, поскольку минимальное время воздействия дезинфектанта на поверхность должно составлять несколько минут, и это параметр, который учитывается при разработке дезинфицирующих средств для обеспечения биоцидного эффекта (Holah, J.T. 1995).
Известен способ удаления БП, являющийся одним из прототипов (патент RU2722795 C1), согласно которому биоцидная смесь содержит полиферментную субстанцию и смесь ЧАС. Антимикробное действие обусловлено содержанием ЧАС, составляющих почти 20% биоцидной композиции. Для усиления действия ЧАС использованы ферменты класса карбогидраз, гидролизующих полимерные углеводы внеклеточного полимерного матрикса (ВПМ). Недостатком этого способа является высокая зависимость скорости ферментативного гидролиза от температуры и, соответственно, ее понижение при низких температурах, а также дороговизна ферментативных препаратов.
В настоящий момент на пищевых производствах для дезинфекции рабочих поверхностей широко используются препараты из группы хлорсодержащих (например, ДИМАКС хлор, инструкция №Д-11П/20), перекисей (фудлекс ОХУ 0.05%, надуксусная кислота 0.05%), четвертичных аммониевых солей (БФР Биоцид энзим, инструкция №18-11/П) (Юшина, 2022). Недостатком указанных дезинфектантов является их низкая эффективность против зрелых биопленок, как показано ниже в наших исследованиях.
Отмеченных недостатков, низкой эффективности против БП, длительности обработки или токсичности применяемых средств, лишен предлагаемый способ.
В настоящем изобретении предложен способ увеличения биоцидности вышеупомянутых препаратов путем добавления функциональных веществ (адьювантов) аналогично тому, как это описано для усиления действия антибиотиков в способе-прототипе (патент РФ № 2665006 Эль-Регистан Г.И., Николаев Ю.А., Лойко Н.Г., Плакунов В.К. Композиция антимикробных препаратов для лечения инфекционных заболеваний людей и животных и способ ее применения. Патент РФ № 2665006).
В качестве усилителей (адьювантов) были выбраны вещества с определенными механизмами действия, усиливающие биоцидное действие основного дезинфектанта. Так, перекись водорода использовалась как разрыхлитель экзополисахаридного матрикса биопленки за счет образования пузырьков кислорода, что облегчает проникновение дезинфектанта непосредственно к клеткам биопленки. Гексилрезорцин выступает как агент полимодального действия на клетки бактерий (мембранотропный и белок-ингибирующий). Спирты (этанол и изопропанол) обладают белок-денатурирующей и полимер-осаждающей способностью.
Все эти вещества разрешены к использованию на пищевых производствах в качестве дезинфектантов.
Техническим результатом предлагаемого решения является способ повышения антибиопленочной эффективности дезинфектантов, основанный на применении специальных веществ, усиливающих действие известных дезинфектантов, а также линейка композиций дезинфектантов и адьювантов, эффективных против бактериальных биопленок. Изобретение обеспечивает повышение эффективности дезинфекции в случаях наличия поверхностной контаминации, представленной биопленками.
Поставленная задача решается описываемым способом получения комбинированных дезинфектантов с повышенной эффективностью против биопленок бактерий.
В соответствии с предлагаемым способом создаются комбинированные ДС, включающие одно из известных ДС, а также вещество, усиливающее его действие, адьювант;
в соответствии с предлагаемым способом, в качестве адьюванта берутся вещества, облегчающие проникновение ДС в биопленку, например, перекись водорода или спирты;
в соответствии с предлагаемым способом, в качестве адьюванта берутся вещества, усиливающие действие ДС на микроорганизмы, находящиеся в биопленке, например, гексилреозрцин;
в соответствии с предлагаемым способом, предложены комбинации дезинфектантов в соответствующих концентрациях: БФР Биоцид Энзим 0.5% + гексилрезорцин 10-3 М; Димакс хлор 0.038% + этиловый спирт 30% ; БФР Биоцид Энзим 0.5% + этиловый спирт 30%; Димакс хлор 0.038% + изопропиловый спирт 30%; БФР Биоцид Энзим 0.5% + изопропиловый спирт 30%; БФР Биоцид Энзим 0.5% + перекись водорода 6%; надуксусная кислота 0.05% + БФР Биоцид Энзим 0.5% + перекись водорода 6%.
Реализуемость и эффективность заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами.
Методика исследования.
В практике текущего санитарного надзора за критичными объектами лечебно-профилактических учреждений и предприятий пищевой промышленности широко используется метод смывов бактерий на питательные среды с целью контроля санитарной обработки поверхностей, инструментария, аппаратуры и оборудования (СП 3.1.3263-15). Однако данная методика смывов с поверхностей может определять только лишь планктонные, отдельно растущие формы бактерий или грибов, которые составляют незначительную часть вероятного микробного обсеменения поверхностей (Тутельян с соавт.,2020).
Поскольку смывы с поверхностей не дают полного представления об эффективности ДС против биопленок, мы использовали специальные тест-системы, разработанные для исследования биопленок (Плакунов с соавт., 2016; Заявка на патент № 2022121521). Была использована тест-система на волокнистых материалах (волокна целлюлозы, стекловолокно) на границе «воздух-твердая поверхность». Этот тип БП моделирует БП в реальных производственных условиях.
Биопленки данного типа могут быть получены с использованием волокнистых легкоразрушаемых (диспергируемых) материалов разной природы в зависимости от целей исследования. Главное требование к материалу - способность к диспергированию при воздействиях, не разрушающих клетки бактерий.
Биопленки на стекловолокне. Данный материал, стекловолокно, является моделью таких применяемых в производстве материалов, как стекло и керамика.
Суточные бульонные (среда LB) культуры грамотрицательных бактерий Escherichia coli, Salmonella typhimurium, или грамположительных бактерий Staphylococcus aureus доводят до оптической плотности ≈ 0.5 и аликвоту чистых культур бактерий или их смеси суммарным объемом 20 мкл наносят на расположенные на агаризованной среде LB стерильные стекловолоконные фильтры (15х15 мм). Фильтры изготавливали путем их вырезания из стекловолоконных фильтров (Whatman GF/F). После стерилизации автоклоавированием (20 мин, 121°С) фильтры располагают на поверхности агаровых пластинок. Бактериальную суспензию равномерно распределяют по поверхности фильтра с помощью автоматической пипетки капельным методом. После нанесения суспензий чашки переворачивают, инкубируют при 30°С в термостате в течение 1-6 суток, отбирая образцы на исследование по мере надобности.
Биопленки на волокнах целлюлозы. Данный материал, целлюлоза, является моделью таких применяемых в производстве материалов, как дерево, бумага, натуральные ткани из растительных волокон. Методика формирования, диспергирования и анализа биопленок аналогична описанной выше для стекловолоконных фильтров. В качестве материала для выращивания биопленок используют бумажные фильтры из целлюлозы неплотных сортов, легко диспергируемые, например, фильтры черная лента, белая лента, желтая лента. Фильтры нарезаются на квадратики со стороной 15 мм, стерилизуются при 1 ати, и далее используются, как описано выше для стекловолоконных фильтров.
Обработка дезинфектантами и определение количества жизнеспособных клеток.
Полученные БП переносили в стерильные чашки Петри на горизонтальной поверхности и на них наносили растворы биоцидов в объеме 0.5 мл, так, чтобы поверхность биопленок была полностью покрыта, выдерживали в течение необходимого времени (5-10 минут) после чего БП извлекали, ополаскивали физраствором и определяли количество жизнеспособных клеток.
Для определения количества жизнеспособных клеток стекловолоконный или бумажный фильтр гомогенизируют с использованием гомогенизатора Ultra Turax, IKA (Германия). Для гомогенизации используют стаканы серии DT-20 c ротор-статорной вставкой в 10 мл стерильного физраствора (0.9% хлорида натрия). Стерильным пинцетом фильтр переносят в стакан и гомогенизируют в режиме: 10 сек при 4000 об/мин, 10 сек при 6000 об/мин и остальное время до 2 минут в режиме 8000 об/мин. Первый этап гомогенизации позволяет смывать бактериальные клетки в мягком режиме, второй этап позволяет мягко дефрагментировать стекловолоконный фильтр, а третий этап позволял провести тонкую и эффективную гомогенизацию всего фильтра до отдельных фрагментов волокон. Полученную суспензию разбавляют методом десятичных разведений. Для этого 100 мкл гомогената переносят в 900 мкл стерильного изотонического раствора 0.9% NaCl и далее аналогично разбавляют суспензии до значений 10-8. Для определения численности жизнеспособных клеток, определяемых как колониеобразующие единицы, КОЕ, пользуют метод десятичных разведений с последующим высевом на плотную среду LB.
Результаты оценки эффективности противомикробного действия представляют в виде процентов или долей относительно содержания жизнеспособных клеток в контрольных образцах (не подвергавшихся воздействию дезинфектантов или иных стрессоров). Выражение результатов в относительных единицах позволяет сравнивать действие различных дезинфектантов между собой.
Пример 1. Сравнительное тестирование эффективности промышленных дезинфектантов против планктонных и биопленочных культур бактерий.
На самом первом этапе работы необходимо было убедиться в эффективности ДС, широко применяемых на пищевых производствах, против биопленочной поверхностной контаминации биопленками бактерий. Для этого были использованы ДС трех основных механизмов действия - на основе перекисей, четвертичных аммониевых солей и галогенов, в рекомендованных концентрациях (табл. 1).
Первичное тестирование проводили с использованием бульонных культур бактерий. Ночные культуры Escherichia coli К12, Staphylococcus aureus 209, выращенные на богатой среде LB (Miller, Luria-Bertani, USA) (1 петля культуры на 5 мл среды в пробирке типа Фалькон объемом 50 мл) используют в качестве инокулята для выращивания клеток стационарной фазы роста на жидкой среде LB (50 мл в колбах объемом 250 мл на роторном шейкере при температуре 28оС). Для получения бинарной планктонной культуры суспензии стационарных клеток S. aureus и E. coli смешивали в соотношении 3:1 соответственно, для получения аликвоты 1% по объему от жидкой среды LB (50 мл). Далее культивировали полученные бинарные культуры и монокультуры в колбах объемом 250 мл на роторном шейкере при температуре 28°С до стационарной фазы роста (1 сут). Затем добавляли исследуемые ДС до конечных концентраций, указанных в Таблице 1, и выдерживали в течении 10 и 30 мин при температуре 28°С. Сразу после окончания времени воздействия готовили серию десятичных разведений. Из каждого разведения делали высев на плотную агаризованную среду LB в количестве 5-6 повторностей, инкубировали в течение 2-3 сут и рассчитывали титр колониеобразующих единиц, КОЕ.
Результаты тестирования этих ДС против планктонных культур представлены в таблице 2 как долю клеток, выживающих после обработки ДС.
Таблица 1. Испытуемые концентрации дезинфицирующих средств.
Название дезинфицирующего вещества Рекомендованная
производителем концентрация, %
Дополнительные концентрации, %
Фудлекс OXY 0,05 0,2
ДИМАКС хлор 0,038 0,152
БФР Биоцид Энзим 0,5 0,25 0,125
Таблица 2. Снижение численности клеток планктонных культур возрастом 1 сут (стационарная фаза роста) после воздействия различных дезинфектантов в течении 10 и 30 минут (количество порядков (в десятичных логарифмах) титра КОЕ/мл относительно контроля и % выживших клеток от контроля).
Дезинфектант Концентрация Снижение титра после воздействия дезинфектанта, порядки, %.
10 минут 30 минут
E. coli
Контроль (100%)
Фудлекс ОХУ 0.05% менее 1 порядка (90%) менее 1 порядка (62%)
0.2% менее 1 порядка (90%) 1.5 порядка (2%)
Димакс хлор 0.038% 1 порядок (10%) менее 1 порядка (36%)
0.152% -* 6 порядков (0.00007%)
БФР Биоцид Энзим 0.5% -* -*
0.25% -* -*
0.125% -* -*
S. aureus
Контроль (100%)
Фудлекс ОХУ 0.05% менее 1 порядка (28%) менее 1 порядка (23%)
0.2% менее 1 порядка (36%) 1 порядок (10%)
Димакс хлор 0.038% 1 порядок (10%) 2.5 порядка (0.5%)
0.152% -* -*
БФР Биоцид Энзим 0.5% -* -*
0.25% -* -*
0.125% -* -*
Бинарная культура (S.aureus:E.coli - 3:1)
Контроль (100%)
Фудлекс ОХУ 0.05% менее 1 порядка (34%) менее 1 порядка (41%)
0.2% менее 1 порядка (34%) 2.5 порядка (1%)
Димакс хлор 0.038% 2 порядка (5%) 2 порядка (4%)
0.152% -* -*
БФР Биоцид Энзим 0.5% -* -*
0.25% -* -*
0.125% -* -*
*- полная стерилизация (снижение численности КОЕ/мл до уровня, ниже детектируемого, т.к. 102 кл/мл (что соответствует снижению на 8 порядков).
Дезинфектанты Фудлекс ОХУ и Димакс хлор в рекомендованных концентрациях при времени обработки 30 мин планктонных моно- и бинарных культур, снижают численность клеток на 2.5 порядка (Димакс хлор для S. aureus при обработке 30 мин). Увеличение концентрации в 4 раза обеспечивает при обработке от 10 до 30 мин полную стерилизацию образцов (табл. 2).
Для препарата БФР Биоцид Энзим стерилизующий эффект для всех исследуемых планктонных культур наблюдаем в концентрациях 0.5-0.125% (табл.2).
Результаты представленного опыта показывают, что использованные ДС эффективны против планктонных бактерий.
На втором этапе эти ДС были испытаны против бактерий, находящихся в состоянии БП. БП были получены, как описано выше, результаты представлены в табл. 3.
Таблица 3.Снижение численности клеток биопленочных культур, возрастом 2 и 7 суток, после воздействия различных дезинфектантов в течении 10 и 30 минут (количество логарифмических порядков титра КОЕ/мл относительно контроля и % выживших клеток от контроля).
Дезинфектант Концентра-ция Снижение титра после воздействия дезинфектанта,
порядки, %.
БП возрастом 2 сут БП возрастом 7 сут
10 минут 30 минут 10 минут 30 минут
Моновидовая биопленка E. coli
Контроль (100%) (100%)
Фудлекс ОХУ 0.2% менее 1 порядка (95%) менее 1 порядка (87%) менее 1 порядка (78%) менее 1 порядка (78%)
Димакс хлор 0.152% менее 1 порядка (30%) 1 порядок (8%) 2 порядка (1%) 2 порядка (1%)
БФР Биоцид
Энзим
0.5% менее 1 порядка (74%) менее 1 порядка (72%) менее 1 порядка (72%) менее 1 порядка (51%)
0.125% менее 1 порядка (86%) менее 1 порядка (59%) (100%) менее 1 порядка (91%)
Моновидовая биопленка S. aureus
Контроль (100%) (100%)
Фудлекс ОХУ 0.2% менее 1 порядка (48%) менее 1 порядка (59%) 1 порядок (9%) 1.5 порядка (6%)
Димакс хлор 0.152% 4.5 порядка (0.003%) 2 порядка (1%) 3 порядка (0.1%) 4 порядка (0.01%)
БФР Биоцид
Энзим
0.5% менее 1 порядка (44%) менее 1 порядка (59%) 1.5 порядка (5%) 1 порядок (11%)
0.125% менее 1 порядка (48%) менее 1 порядка (56%) менее 1 порядка (22%) менее 1 порядка (65%)
Бинарная биопленка (S.aureus:E.coli - 3:1)
Контроль (100%) (100%)
Фудлекс ОХУ 0.2% (100%) менее 1 порядка (91%) менее 1 порядка (99%) (100%)
Димакс хлор 0.152% менее 1 порядка (25%) менее 1 порядка (21%) 2 порядка (1%) менее 1 порядка (44%)
БФР Биоцид
Энзим
0.5% менее 1 порядка (70%) менее 1 порядка (70%) менее 1 порядка (60%) менее 1 порядка (62%)
0.125% менее 1 порядка (68%) менее 1 порядка (78%) менее 1 порядка (85%) менее 1 порядка (93%)
Увеличенные в 4 раза от рекомендованных (Таблица 1) концентрации Фудлекс ОХУ и Димакс хлор, не проявляют стерилизующего эффекта в отношении монобиопленок грамположительных (S. aureus) и грамотрицательных (E. coli) бактерий, а также бинарной биопленки, снижая численность выживших клеток после обработки от 10 до 30 мин, не более, чем на 4 порядка (30 мин обработки Димакс хлор монопленки Staphylococcus aureus 209) (таблица 3).
БФР Биоцид энзим в рекомендованной производителем концентрации не оказывает никакого рост-подавляющего действия на моно- и бинарные биопленки при воздействии от 10 до 30 мин.
Бинарная биопленка, наиболее адекватно моделирующая биопленки на производствах и медучреждениях, была практически нечувствительна ко всем испытанным ДС.
Поскольку наиболее устойчивой к воздействию дезинфектантов является бинарная биопленка, по сравнению с монобиоплленками (таблица 3), то дальнейшие примеры по выживаемости клеток в биопленках после воздействия различных комбинаций дезинфектантов будут приведены для бинарных биопленок.
Приведенный пример показывает актуальность повышения эффективности применяемых ДС против бактериальных БП.
Пример 2. Оценка эффективности разработанных комбинированных дезинфектантов против биопленочных культур бактерий.
Ночные культуры Salmonella typhimurium 1535, Staphylococcus aureus 209, выращенные на богатой среде LB (Miller, Luria-Bertani, USA) (1 петля культуры на 5 мл среды в пробирке типа Фалькон объемом 50 мл) использовали в качестве инокулята для выращивания клеток стационарной фазы роста на жидкой среде LB (50 мл в колбах объемом 250 мл на роторном шейкере при температуре 28°С). Далее для получения бинарной культуры смешивают культуральные жидкости S. aureus 209 и S. typhimurium 1535 в стерильной пробирке Эппендорфа (2 мл) в соотношении 1:1 и используют в качестве инокулята для получения бинарной биопленки. Перед нанесением на фильтровальную бумагу для выращивания биопленки культуральную жидкость доводят до стандартного значения по ОП=0.5-0.7. Далее инокулят клеток бинарной культуры (S.typhimurium 1535+ S.aureus 209) объемом 20 мкл наносят на стерильные квадраты фильтровальной бумаги, размером 1.5см×1.5см, и выращивают в термостатной комнате при 28°С в течении 7 суток. На 2-е и 7-е сутки фильтры с биопленками обрабатывают указанными концентрациями комбинаций дезинфицирующих средств и адьювантов (Таблица 4). Растворы готовят непосредственно перед нанесением на фильтры и наносят в количестве 100мкл на каждый фильтр до полного промачивания фильтра, выдерживают в течении 10 мин. Затем фильтры диспергируют в 10 мл физ. раствора на приборе IKA ULTRA-TURRAX Tube Drive (Германия). После диспергирования полученную суспензию используют для приготовления серии разведений. Из каждого разведения делают высев на агаризованную среду LB в количестве 5-6 повторностей, инкубируют в течение 1-4 сут, после чего подсчитывают число колоний и, соответственно, количество выживших клеток.
Таблица 4. Снижение титра клеток в бинарной биопленке бактерий S. typhimurium и S. aureus разного возраста, сформированной на бумажных фильтрах, после воздействия дезинфектантов совместно с адьювантами в течении 10 минут (количество порядков (десятичных логарифмов) титра КОЕ/мл относительно контроля и % выживших клеток от контроля).
Комбинации дезинфектантов
совместно с адьювантами
Снижение титра после воздействия дезинфектанта (10 минут),
порядки, %
2сутки 7 сутки
Контроль (100%) (100%)
Фудлекс ОХУ
0.05%
+ гексилрезорцин 10-3М (100%) Менее 1 порядка
(40%)
+ этиловый спирт 30% Менее 1 порядка
(97%)
(100%)
+ изопропиловый спирт 30% 3 порядка (0.1%) (100%)
Димакс хлор
0.038%
+ гексилрезорцин 10-3М 1 порядок (11%) 2 порядка (5%)
+ этиловый спирт 30% 6 порядков
(< 0.0002%)
6 порядков
(< 0.0002%)
+ изопропиловый спирт 30% 3 порядка (0.03%) 3.5 порядка (0.04%)
БФР Биоцид
Энзим
0.5%
+ гексилрезорцин 10 -3 М (100%) 4 порядка (0.03%)
+ этиловый спирт 30% 3 порядка (0.05%) 1.5 порядка (6%)
+ изопропиловый спирт 30% 4 порядка (0.01%) 6 порядков
(< 0.0002%)
+ перекись водорода 3% 1.5 х 108
(27%)
2.9 х 106
(3%)
+ перекись водорода 6% 6 порядков (0.0002%) 6 порядков
(< 0.0002%)
+ Димакс хлор 0.038% Менее 1 порядка
(41%)
(100%)
Надуксусная
кислота
0.05%
+ гексилрезорцин 10 -3 М 4 порядка (0.008%) (100%)
+ этиловый спирт 30% 6 порядков (0.0002%) (100%)
+ изопропиловый спирт 30% 2 порядка (1%) 1 порядок (22%)
+ перекись водорода 6% (100%) 2 порядка (4%)
Данные таблицы 4 демонстрируют усиление всех дезинфектантов при добавлении адьювантов, а некоторых - до развития стерилизующего действия (снижение количества КОЕ на 6 порядков). Комбинация Димакс хлор (0.038%) + этиловый спирт (30%) снижает численность клеток (КОЕ/мл) на 6 порядков в 2х суточных и 7 суточных бинарных биопленках. Комбинация БФР Биоцид энзим (0.5%) + перекись водорода 6% снижает численность клеток (КОЕ/мл) на 6 порядков в 2х суточных и 7 суточных бинарных биопленках. Комбинация БФР Биоцид энзим (0.5%) + изопропиловый спирт (30%) снижает численность клеток (КОЕ/мл) на 6 порядков в 7 суточных бинарных биопленках. Комбинация БФР Биоцид энзим (0.5%) + изопропиловый спирт (30%) снижает численность клеток (КОЕ/мл) на 4-6 порядков в 2 и 7 суточных бинарных биопленках, соответственно. Комбинация надуксусная кислота (0.05%)+ этиловый спирт (30%) снижает численность клеток (КОЕ/мл) на 6 порядков в 2х суточных бинарных биопленках. Комбинация надуксусная кислота (0.05%) + гексилреозрцин (10-3 М) снижает численность клеток (КОЕ/мл) на 4 порядка в 2х суточных бинарных биопленках.
Данный пример иллюстрирует техническую достижимость заявленных результатов и высокую дезинфицирующую эффективность новых композиций на основе известных дезинфектантов и специальных усилителей, адьювантов.
Цитированные источники
Akinbobola A.B., Sherrya L., Mckay W.G., Ramage G., Williams C. Tolerance of Pseudomonas aeruginosa in in-vitro biofilms to high-level peracetic acid disinfection // J. Hosp. Infect. 2017. Vol. 97, N 2. Р. 162-168.
Alvarez-Ordóñez, A., Coughlan L.M., Briandet R., and. Cotter P.D. Biofilms in food processing environments: Challenges and opportunities. Annual Review of Food Science and Technology, 2019, 10(1):173-95.
Brown M.R.W., Gilbert Р. Sensitivity of biofilms to antimicrobial agents. Journal of Applied Bacteriology. 1993. V. 74. I. S22. P. 875-975.
Cai L., Li Y., Wang H., Xu X., Zhou G. Biofilm formation by meat-borne Pseudomonas fluorescens on stainless steel and its resistance to disinfectants. Food Control. 2018. Vol. 91. Р. 397-403. URL: https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2018.04.035.
Gómez de Saravia S.G., Lorenzo de Mele M.F., Non-invasive methods for monitoring biofilm growth in industrial water systems/ // Latin American applied research Pesquisa aplicada latino americana. 2003. V. 33(3). P. 353-359.
Holah, J.T. Disinfection of food production areas / J. T. Holah // Revue Scientifique et Technique (International Office of Epizootics). 1995. Iss. 14, № 2. - P. 343-363.
Барнетт К. (Us), Кумар М. (Us), У. Грегори М. (Us). Патент RU2495098C2 «Способ ферментативного удаления биопленки, композиция и набор». 2013.
Бевз С.В., Коваль А.В. Способ и состав для уничтожения микроорганизмов в сесильном состоянии. 2017. Патент WO 2017/127040 А2.
Емшанов О.В., Синицын А.П., Романова Ю.М., Алексеева Н.В., Филипова Н.И., Толордава Э.Р. Экспресс -тест для обнаружения биологических пленок бактерий на абиотических поверхностях. 2020. Патент RU2722795 C1.
Люсовал Л.Р., Ильина А.А., Шибряева Л.С. Способы борьбы с биопленками на поверхности полимерных материалов // Тонкие химические технологии. - 2018. - Том 13, № 6. - С. 5-27.
Николаев Ю.А., Плакунов В.К. Биопленка - «город микробов» или аналог многоклеточного организма? // Микробиология. 2007. Т. 76. № 2. С. 149-163.
Онсойен Э., Мирвольд Р. «Использование альгинатных олигомеров в борьбе с биопленками». Патент RU2527894C2, 2008.
Плакунов В.К., Мартьянов С.В., Тетенева Н.А., Журина М.В. Универсальный метод количественной характеристики роста и метаболической активности микробных биопленок в статических моделях // Микробиология. 2016. Т. 85. № 4. С. 484-480.
СП 3.1.3263-15. Санитарно-эпидемиологические правила. Профилактика инфекционных заболеваний при эндоскопических вмешательствах. 2015 год.
Заявка № 2022121521 от 08.08.2022. Тест-система для оценки эффективности дезинфекции относительно микробных биопленок (полезная модель). Авторы: Николаев Ю.А., Панкратов Т.А., Журина М.В., Плакунов В.К., Демкина Е.В., Ильичева Е.А.
Тутельян А.В., Романова Ю.М., Маневич Б.В., Юшина Ю.К., Федорова Л.С., Синицына О.А., Синицын А.П., Емшанов О.В. Методы борьбы с биологическими пленками на пищевых производствах // Молочная промышленность. - 2020. - № 10. - С. 4-9.
Эль-Регистан Г.И., Николаев Ю.А., Лойко Н.Г., Плакунов В.К. Композиция антимикробных препаратов для лечения инфекционных заболеваний людей и животных и способ ее применения. Патент РФ № 2665006. 2018.
Юшина Ю.К. Научные основы реинжиниринга процедур обеспечения микробиологической безопасности мясной продукции. Диссертация на соискание степени доктора наук. Москва. 2022. https://www.vniimp.ru/netcat_files/userfiles/edu2022/DISSERTATsIYa_Yushinoy_Yu.K.pdf.

Claims (20)

1. Способ повышения антибиопленочной эффективности дезинфектантов, характеризующийся использованием веществ адьювантов, причем в качестве адьювантов и дезинфектантов могут применяться соответственно:
- перекись водорода в концентрации 6% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%, или
- этиловый спирт в концентрации 30% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%, или
- этиловый спирт в концентрации 30% и Димакс хлор в концентрации 0,038%, или
- этиловый спирт в концентрации 30% и надуксусная кислота в концентрации 0,05%, или
- изопропиловый спирт в концентрации 30% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%, или
- изопропиловый спирт в концентрации 30% и Димакс хлор в концентрации 0,038%, или
- изопропиловый спирт в концентрации 30% и Фудлекс ОХУ в концентрации 0,05%, или
- гексилрезорцин в концентрации 10-3 М и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%, или
- гексилрезорцин в концентрации 10-3 М и надуксусная кислота в концентрации 0,05%.
2. Комбинация химически совместимых веществ, дезинфектантов и адьювантов, эффективных против биопленок бактерий, характеризующаяся тем, что в качестве адьювантов и дезинфектантов могут применяться соответственно:
- перекись водорода в концентрации 6% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%, или
- этиловый спирт в концентрации 30% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%, или
- этиловый спирт в концентрации 30% и Димакс хлор в концентрации 0,038%, или
- этиловый спирт в концентрации 30% и надуксусная кислота в концентрации 0,05%, или
- изопропиловый спирт в концентрации 30% и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%, или
- изопропиловый спирт в концентрации 30% и Димакс хлор в концентрации 0,038%, или
- изопропиловый спирт в концентрации 30% и Фудлекс ОХУ в концентрации 0,05%, или
- гексилрезорцин в концентрации 10-3 М и БФР Биоцид энзим в концентрации 0,5%, или
- гексилрезорцин в концентрации 10-3 М и надуксусная кислота в концентрации 0,05%.
RU2023116059A 2023-06-19 Способ повышения эффективности дезинфектантов и состав комбинированных дезинфектантов против биоплёнок бактерий RU2815980C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2815980C1 true RU2815980C1 (ru) 2024-03-25

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783927C2 (ru) * 2016-02-12 2022-11-22 Медикал Компонентс, Инк. Раствор замка катетера и терапия с применением замка катетера

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783927C2 (ru) * 2016-02-12 2022-11-22 Медикал Компонентс, Инк. Раствор замка катетера и терапия с применением замка катетера
RU2787106C2 (ru) * 2017-10-18 2022-12-28 Соленис Текнолоджиз, Л.П. Композиции, проявляющие синергию при контроле биопленок
RU2786564C1 (ru) * 2022-05-25 2022-12-22 Общество с ограниченной ответственностью "БФР лабораториз" Средство для экспресс-дезинфекции с моющим эффектом

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PRESTERL E. et al. Effects of alcohols, povidone-iodine and hydrogen peroxide on biofilms of Staphylococcus epidermidis. Journal of Antimicrobial Chemotherapy (2007) 60, 417-420 doi:10.1093/jac/dkm221. МАРТЬЯНОВ С.В. Возможности управления формированием и функционированием микробных биопленок на примере хемогетеротрофных бактерий из разных экотопов. Диссертация на соиск. уч. ст. к.б.н., Москва 2021, раздел "3.1.1.13.1.1 Действие 4- гексилрезорцина на биопленки модельных микроорганизмов. Устранение эффекта стимуляции роста биопленок азитромицином". ЛЯМИН А.В. и др. Проблемы в медицине, связанные с бактериальными пленками. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия, 2012, т.14, N4, с.268-275. TALLARIDA R.J. Quantitative Methods for Assessing Drug Synergism. Genes & Cancer, 2011, V.2, N11, pp. 1003-1008. SCHIAVANO G.F. et al. Disinfection efficiency of peracetic acid, alone and in combination with hypochlorite, against Mycobacterium avium in drinking water. Ann Ig. 2006 Sep-Oc *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Møretrø et al. Control of Salmonella in food related environments by chemical disinfection
Capita et al. Effect of low doses of biocides on the antimicrobial resistance and the biofilms of Cronobacter sakazakii and Yersinia enterocolitica
Oule et al. Akwaton, polyhexamethylene-guanidine hydrochloride-based sporicidal disinfectant: a novel tool to fight bacterial spores and nosocomial infections
Köse et al. The comparison of various disinfectants? efficacy on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa biofilm layers
KR20200039847A (ko) 하이포아염소산 수용액
Wirtanen et al. Removal of foodborne biofilms-comparison of surface and suspension tests. Part I
Sauer et al. Neutral super-oxidised solutions are effective in killing P. aeruginosa biofilms
Rushdy et al. Bactericidal efficacy of some commercial disinfectants on biofilm on stainless steel surfaces of food equipment
Maillard Factors affecting the activities of microbicides
Popova et al. Investigation of the biocidal effect of electrochemically activated aqueous sodium chloride solution on Gram-negative pathogenic bacteria
Salisbury et al. The efficacy of an electrolysed water formulation on biofilms
RU2815980C1 (ru) Способ повышения эффективности дезинфектантов и состав комбинированных дезинфектантов против биоплёнок бактерий
Fakruddin et al. Occurrence of ingression of Salmonella spp. In betel leaf (Piper betle L.)
Quan et al. Bactericidal activity of strong acidic hypochlorous water against Escherichia coli O157: H7 and Listeria monocytogenes in biofilms attached to stainless steel
KR100363896B1 (ko) 과초산을 이용한 의료기기 세척제 및 그 제조방법
Medina-Cordoba et al. Evaluation of the efficacy of a hydrogen peroxide disinfectant
Rajitha et al. Assessment of alkylimidazolium chloride ionic liquid formulations for cleaning and disinfection of environmental surfaces
Gonca et al. Investigation of diode laser effect on the inactivation of selected Gram-negative bacteria, Gram-positive bacteria and yeast and its disinfection on wastewater and natural milk
Assadian et al. A novel micellar formulation based on natural plant extracts enhances the efficacy of hydrogen peroxide against biofilms of Staphylococcus spp. and Pseudomonas aeruginosa
Popova Examination of effect of electrochemically activated water solutions on Candida albicans after different periods of storage
Turetgen et al. The efficacy of nano silver sulfadiazine and nano benzalkonium chloride on heterotrophic biofilms
JP2012017275A (ja) 新規アルコール消毒剤の作製法
Wijesinghe A Study on the bactericidal efficieny of selected chemical disinfectants and antiseptics
Urata et al. Comparison of the microbicidal activities of superoxidized and ozonated water in the disinfection of endoscopes
Candeliere et al. Biocidal and sporicidal efficacy of Pathoster® 0.35% and Pathoster® 0.50% against bacterial agents in potential bioterrorism use