Антисептики та дезінфікуючі засоби широко використовуються в лікарнях та інших закладах охорони здоров’я для різноманітних місцевих застосувань та обробки твердих покриттів. У складі цих препаратів знайдено найрізноманітніші активні хімічні речовини (біоциди), багато з яких використовуються вже протягом сотень років, включаючи спирти, феноли, йод та хлор. Більшість з цих активних речовин демонструють антимікробну активність широкого спектра дії.
«Біоцид» – загальний термін, що описує хімічний агент, як правило, широкого спектру дії, який інактивує мікроорганізми. Оскільки біоциди мають різну антимікробну активність, інші терміни можуть бути більш конкретними, включаючи “-статичний”, що стосується засобів, що пригнічують ріст (наприклад, бактеріостатичні, фунгістатичні та споростатичні) та “-цидний”, що стосуються агентів, що вбивають цільовий організм (наприклад, спороцидні, віроцидні та бактерицидні).
Онлайн школи на платформі DoctorThinking. Навчайтесь зручно разом з нами
Антисептики – це біоциди або продукти, які знищують або пригнічують ріст мікроорганізмів у живій тканині або на ній; дезінфікуючі засоби подібні, але, як правило, це продукти або біоциди, які використовуються на неживих предметах або поверхнях. Дезінфікуючі засоби можуть бути споростатичними, але не обов’язково спороцидними.
Антисептики та дезінфікуючі засоби вбивають мікроорганізми, і багато людей використовують ці терміни як взаємозамінні. Щоб додати плутанини, антисептики іноді називають дезінфікуючими засобами для шкіри.
Але є велика різниця між антисептиками та дезінфікуючими засобами. На тіло наносять антисептик, а дезінфікуючі засоби – на неживі поверхні, такі як стільниці та поручні. Наприклад, в хірургічних умовах лікар застосовуватиме антисептик у зоні хірургічного втручання на тілі людини і використовуватиме дезінфікуючий засіб для стерилізації операційного столу.
Як антисептики, так і дезінфікуючі засоби містять хімічні агенти, які іноді називають біоцидами. Перекис водню є прикладом поширеного інгредієнта як антисептиків, так і дезінфікуючих засобів. Однак антисептики зазвичай містять менші концентрації біоцидів, ніж дезінфікуючі засоби.
Механізми дії антисептиків та дезінфікуючих засобів на мікроорганізми, особливо на бактерії, досить багаточисленні. Сюди входять лізису мембран і клітинних стінок мікроорганізмів та виток внутрішньоклітинних складових, порушення клітинного гомеостазу, інгібування ферментів, транспорту електронів та окислювального фосфорилювання, взаємодія з макромолекулами, вплив на високомолекулярні біосинтетичні процеси.
Механізми антипротозойної дії широко не досліджені. Однією з причин цього є труднощі в культивуванні деяких найпростіших (наприклад, Cryptosporidium) в лабораторних умовах. Однак різні стадії життя (трофозоїти та кісти) справді є захоплюючим прикладом проблеми того, як зміни в цитології та фізіології можуть модифікувати реакцію на антисептики та дезінфікуючі засоби.
Спирти
Кілька спиртів виявилися ефективними протимікробними препаратами, і з них найбільш широко використовуються етиловий спирт (етанол), ізопропіловий спирт (ізопропанол, пропан-2-ол) та н-пропанол (зокрема, в Європі).
Спирти виявляють швидку антимікробну активність широкого спектра дії проти вегетативних форм бактерій (включаючи мікобактерії), вірусів та грибків, але не є спороцидними: як відомо, вони інгібують спороношення та проростання спор, але цей ефект є оборотним. Через відсутність спороцидної активності спирти не рекомендуються для стерилізації, але широко використовуються як для дезінфекції твердих поверхонь, так і для антисептики шкіри. Більш низькі концентрації також можуть бути використані як консерванти та для посилення активності інших біоцидів.
Багато готових спиртовмісних антисептиків містять низький рівень інших біоцидів (зокрема хлоргексидину), які залишаються на шкірі після випаровування спирту, або допоміжні речовини (включаючи пом’якшувальні речовини), які зменшують час випаровування спирту та можуть значно збільшити ефективність. Загалом, ізопропіловий спирт вважається дещо більш ефективним проти бактерій, а етиловий спирт є більш потужним проти вірусів, однак це залежить від концентрації як активного агента, так і мікроорганізму. Наприклад, ізопропіловий спирт має вищі ліпофільні властивості, ніж етиловий спирт, і менш активний щодо гідрофільних вірусів (наприклад, поліовірусу). Як правило, антимікробна активність спиртів значно нижча при концентраціях нижче 50% і є оптимальною в діапазоні від 60 до 90%.
Про конкретний механізм дії спиртів відомо мало, але, виходячи з підвищеної ефективності у присутності води, вважається, що вони спричиняють пошкодження мембран і швидку денатурацію білків з подальшим втручанням в обмін речовин та лізисом клітин.
Альдегіди як антисептики
Глутаральдегід
Глутаральдегід є важливим діальдегідом, який знайшов застосування в якості дезінфікуючого та стерилізуючого засобу, зокрема для дезінфекції та стерилізації ендоскопів та хірургічного обладнання при низьких температурах. Глутаральдегід має широкий спектр дії проти бактерій та їх спор, грибків та вірусів, і зараз доступна значна кількість інформації про шляхи інактивації цих різних організмів.
Очевидно, що механізм дії глутаральдегіду включає сильну асоціацію із зовнішніми шарами бактеріальних клітин, зокрема з непротонованими амінами на поверхні клітини. Такий ефект може пояснити його інгібуючу дію на транспорт і ферментні системи.
Часткове або повне видалення клітинної стінки в гіпертонічному середовищі, що призводить до продукування сферопластів або протопластів і подальшого запобігання лізису глутаральдегідом при розведенні в гіпотонічному середовищі, передбачає додатковий вплив на внутрішню мембрану. Діальдегід перешкоджає селективному вивільненню деяких мембранно-зв’язаних ферментів Micrococcus lysodeikticus. Глутаральдегід більш активний при лужному, ніж при кислому рН. Оскільки зовнішній рН змінюється від кислого до лужного, на поверхні клітини утворюються більш реакційноздатні ділянки, що призводить до більш швидкого бактерицидного ефекту. Отримані таким чином зшивки означають, що клітина тоді не в змозі виконувати більшість, якщо не всі свої основні функції. Глутаральдегід також є мікобактерицидним.
Бактеріальна спора має кілька ділянок, на яких можлива взаємодія з глутаральдегідом, хоча взаємодія з певним сайтом не обов’язково означає, що це пов’язано з інактивацією спор. E. coli, S. aureus та вегетативні клітини Bacillus subtilis зв’язують більше глутаральдегіду, ніж спори B. subtilis; поглинання глутаральдегіду більше під час проростання та росту, ніж у зрілих спор, але все ще нижче, ніж у вегетативних клітин. Низькі концентрації діальдегіду (0,1%) стримують проростання, тоді як набагато вищі концентрації (2%) є спороцидними.
Формальдегід
Формальдегід (метаналь, CH2O) – це моноальдегід, який існує як вільно розчинний у воді газ. Розчин формальдегіду (формалін) – це водний розчин, що містить бл. 34 – 38% CH2O з метанолом для затримки полімеризації. Як правило, застосовується як дезінфікуючий засіб та стерилізатор у рідині або в поєднанні з парою з низькою температурою. Формальдегід є бактерицидним, спороцидним та віруцидним, але діє повільніше, ніж глутаральдегід.
Формальдегід – надзвичайно реакційноздатна хімічна речовина, яка взаємодіє з білками, ДНК та РНК in vitro. Він здавна вважався спороцидним завдяки своїй здатності проникати всередину спор бактерій. Взаємодія з білком виникає в результаті поєднання з первинним амідом, а також з аміногрупами. Формальдегід утворює поперечні зв’язки білок-ДНК у SV40, інгібуючи тим самим синтез ДНК. Низькі концентрації формальдегіду є споростатичними та стримують проростання бактерій.
Аніліди
Аніліди досліджувались в основному для використання в якості антисептиків, але вони рідко використовуються в клініці. Триклокарбан (TCC; 3,4,4′-трихлоркарбанілід) є найбільш широко вивченим у цій серії і застосовується здебільшого у споживчому милі та дезодорантах. TCC особливо активний щодо грампозитивних бактерій, але значно менш активний щодо грамнегативних бактерій та грибків. Вважається, що аніліди діють шляхом адсорбції та руйнування цитоплазматичної мембрани, що призводить до загибелі клітин.
Бігуаніди
Хлоргексидин
Хлоргексидин є, мабуть, найбільш широко використовуваним біоцидом в антисептичних продуктах, зокрема в засобах для миття рук та зрошення ротовій порожнині, а також як дезінфікуючий засіб.
Хлоргексидин є бактерицидним агентом. Пошкодження зовнішніх шарів клітини має місце, але недостатньо, щоб викликати лізис або загибель клітини. Потім агент перетинає клітинну стінку або зовнішню мембрану, імовірно, шляхом пасивної дифузії, а згодом атакує бактеріальну цитоплазматичну або внутрішню мембрану або дріжджову плазматичну мембрану. Пошкодження ніжної напівпроникної мембрани супроводжується витоком внутрішньоклітинних структур.
Мікобактерії, як правило, дуже стійкі до хлоргексидину. Мало відомо про поглинання хлоргексидину (та інших антисептиків та дезінфікуючих засобів) мікобактеріями та про біохімічні зміни, що відбуваються в оброблених клітинах. Хлоргексидин не є спороцидним і мало впливає на проростання спор бактерій, але пригнічує їх ріст.
Галогенвивільняючі агенти
Сполуки на основі хлору та йоду є найважливішими мікробіцидними галогенами, що використовуються в клініці, і традиційно використовуються як для антисептичних, так і для дезінфікуючих цілей.
Хлоровивільнюючі агенти
Найбільш важливими типами є гіпохлорит натрію, діоксид хлору та сполуки N-хлору, такі як дихлоризоціанурат натрію (NaDCC), хлорамін-Т. Розчини гіпохлориту натрію широко застосовуються для дезінфекції твердих поверхонь (побутовий відбілювач) і можуть використовуватися для дезінфекції розливу крові, що містить вірус імунодефіциту людини або ВГВ. NaDCC також може бути використаний для цієї мети і має переваги у тому, що забезпечує більш високу концентрацію доступного хлору і є менш сприйнятливим до інактивації органічними речовинами.
Хоча ці сполуки переважно використовуються як дезінфікуючі засоби, новий підкислений хлорит натрію (двокомпонентна система хлориту натрію та мигдальної кислоти) описаний як ефективний антисептики.
Цей клас сполук є високоактивними окислювачами і тим самим впливають на клітинну активність білків; потенціювання окислення може відбуватися при низькому pH, де активність хлоровмісних сполук максимальна. Вони також мають віроцидну активність.
Йод та йодофори
Хоча йод менш реактивний, ніж хлор, він має сильну бактерицидну, фунгіцидну, туберкулоцидну, віроцидну та спороцидну дію. Йодофори – це комплекси йоду та солюбілізуючого агента або носія, який діє як резервуар активного «вільного» йоду . Хоча бактерицидна активність зберігається, йодофори вважаються менш активними щодо певних грибів і спор, ніж спиртові йодні розчини.
Як і у хлору, протимікробна дія йоду є швидкою, навіть при низьких концентраціях, але точний спосіб дії невідомий. Йод швидко проникає в мікроорганізми та атакує ключові групи білків (зокрема сірковмісні амінокислоти цистеїн і метіонін), нуклеотиди та жирні кислоти, що завершується загибеллю клітин. Про противірусну дію йоду відомо менше, але неліпідні віруси та парвовіруси менш чутливі, ніж віруси, що мають ліпідну оболонку. Подібно до бактерій, ймовірно, що йод атакує поверхневі білки оболонок вірусів, але вони також можуть дестабілізувати мембранні жирні кислоти, реагуючи з ненасиченими вуглецевими зв’язками.
Сполуки срібла як антисептики
У тій чи іншій формі срібло та його сполуки здавна використовувались як протимікробні. Найважливішою сполукою срібла, що використовується в даний час, є сульфадіазин срібла (AgSD. В останні роки сполуки срібла використовуються для запобігання інфікування опікових ран та лікування деяких офтальмологічних інфекцій.
Нітрат срібла
Механізм протимікробної дії іонів срібла тісно пов’язаний з їх взаємодією з тіоловими (сульфідрильними, SH) групами. Liau та співавт. продемонстрували, що амінокислоти, такі як цистеїн та інші сполуки, такі як тіогліколат натрію, що містять тіолові групи, нейтралізують активність нітрату срібла проти P. aeruginosa. На відміну від них, амінокислоти, що містять дисульфідні (SS) зв’язки, несірковмісні амінокислоти та сірковмісні сполуки, такі як цистатіон, цистеїнова кислота, 1-метіонін, таурин, бісульфіт натрію та тіосульфат натрію, не змогли нейтралізувати Ag+.
Лукенс припустив, що солі срібла та інші важкі метали, такі як мідь, діють шляхом зв’язування з ключовими функціональними групами грибкових ферментів. Ag + викликає вивільнення іонів K + з мікроорганізмів; мікробна плазма або цитоплазматична мембрана, з якою пов’язано багато важливих ферментів, є важливим місцем для активності Ag+ .
Окрім впливу на ферменти, Ag + викликає інші зміни в мікроорганізмах. Нітрат срібла викликає помітне пригнічення росту Cryforcoccus neoformans і відкладається у вакуолі та клітинній стінці у вигляді гранул. Ag + пригнічує поділ клітин і пошкоджує оболонку клітини та вміст P. aeruginosa. Нарешті, іон Ag + взаємодіє з нуклеїновими кислотами; він переважно взаємодіє з основами в ДНК, а не з фосфатними групами.
Сульфадіазин срібла
AgSD – це, по суті, комбінація двох антибактеріальних засобів, Ag + та сульфадіазину (SD). AgSD має широкий спектр дії. Він зв’язується з клітинними компонентами, включаючи ДНК.
Пероксигени
Перекис водню
Перекис водню (H2O2) – широко застосовуваний біоцид для дезінфекції, стерилізації та антисептики. H2O2 демонструє ефективність широкого спектру проти вірусів, бактерій, дріжджів та спор бактерій. Загалом, спостерігається більша активність щодо грампозитивних, ніж грамнегативних бактерій; однак присутність каталази або інших пероксидаз у цих організмах може підвищити толерантність за наявності менших концентрацій. Для спороцидної активності необхідні вищі концентрації H2O2 (від 10 до 30%) і довший час контакту, хоча ця активність значно збільшується в газовій фазі. H2O2 діє як окислювач, виробляючи вільні радикали гідроксилу (• OH), які атакують основні клітинні компоненти, включаючи ліпіди, білки та ДНК.
Оцтова кислота
Оцтова кислота (CH3COOOH) вважається більш потужним біоцидом, ніж перекис водню, будучи спороцидною, бактерицидною, віруцидною та фунгіцидною при низьких концентраціях (<0,3%). Вона також розкладається на безпечні побічні продукти (оцтова кислота та кисень), але має додаткові переваги, оскільки не розкладається пероксидазами, на відміну від H2O2, і залишається активно за наявності органічних навантажень. Вона, подібно перекису водню, ймовірно, денатурує білки та ферменти та підвищує проникність клітинної стінки, порушуючи сульфгідрильні та дисульфідні зв’язки.
Феноли
Антимікробні засоби фенольного типу здавна використовувались завдяки своїм антисептичним, дезінфікуючим або консервуючим властивостям, залежно від сполуки.
Фенол індукує прогресивне витікання внутрішньоклітинних складових, включаючи вивільнення K +, перший показник пошкодження клітин.
Фентихлор впливає на метаболічну активність S. aureus та E. coli та викликає селективне збільшення проникності для протонів з подальшим розсіюванням рушійної сили протона та роз’єднанням окисного фосфорилювання. Подібну дію має хлор крезол. Описана коагуляція цитоплазматичних компонентів при більш високих концентраціях фенолу, що спричиняє незворотні клітинні пошкодження.
Фенольні речовини мають протигрибкові та противірусні властивості. Їх протигрибкова дія, ймовірно, передбачає пошкодження плазматичної мембрани, що призводить до витоку внутрішньоклітинних складових.
Четвертинні амонієві сполуки
Поверхнево-активні речовини мають у своїх молекулярних структурах дві ділянки: вуглеводневу, гідрофобну групу, та гідрофільну або полярну групу. Залежно від заряду або відсутності іонізації гідрофільної групи ПАР класифікуються на катіонні, аніонні, неіоногенні та амфолітні (амфотерні) сполуки. З них катіонні агенти, представлені четвертинними амонійними сполуками , є найбільш ефективними антисептиками. Їх іноді називають катіонними миючими засобами.
Салтон запропонував наступну послідовність подій з мікроорганізмами, що зазнали дії катіонних агентів: (i) адсорбція та проникнення агента в клітинну стінку; (ii) реакція з цитоплазматичною мембраною (ліпідна або білкова) з наступною дезорганізацією мембрани; (iii) витік внутрішньоклітинного низькомолекулярного матеріалу; (iv) деградація білків та нуклеїнових кислот; і (v) лізис стінки, спричинений автолітичними ферментами. Таким чином, відбувається втрата структурної організації та цілісності цитоплазматичної мембрани у бактерій, разом з іншими пошкоджуючими ефектами на бактеріальну клітину.
