Биоциды: свойства и области применения
Biocides: Properties and Field of Application
Keywords: oxidizing biocides, non-oxidizing biocides
Biocides – chemical substances or microorganisms that suppress growth of pathogenic microorganisms and destroy all hazardous organisms, such as mold, fungi, bacteria, microbes, etc. They are used in medical, food, oil producing, agricultural and other industries.
Биоциды – это химические вещества, которые подавляют развитие патогенных и непатогенных микроорганизмов, таких как бактерии, плесневый грибок и т. п., а также уничтожают другие вредные организмы. Применяются в медицинской, пищевой, нефтедобывающей, сельскохозяйственной и др. областях.
Биоциды: свойства и области применения
Биоциды – это химические вещества, которые подавляют развитие патогенных и непатогенных микроорганизмов, таких как бактерии, плесневый грибок и т. п., а также уничтожают другие вредные организмы. Применяются в медицинской, пищевой, нефтедобывающей, сельскохозяйственной и др. областях.
Все разнообразие биоцидов можно разделить на две большие группы – органические и неорганические.
По назначению можно выделить следующие биоциды:
Кроме того, в зависимости от целей биоцидные средства можно разделить на следующие категории:
Микроорганизмы различаются по способу дыхания. Аэробным бактериям для жизни нужно присутствие кислорода. Такие бактерии могут полностью окислять органические загрязнения (жиры, углеводы, масла, спирты, органические кислоты). В свою очередь, анаэробным бактериям не нужен для существования кислород. Они умеют приспосабливаться как к среде с воздухом, так и к бескислородной среде.
Биоциды для воды
На производствах водоемкие процессы сопровождаются созданием благоприятной среды, при которой начинают активно развиваться микроорганизмы. Поэтому биоцидная обработка применяется, например, при производстве бумаги, салфеток и в процессах охлаждения воды.
Также биоциды применяют для водоподготовки. Они используются для обеззараживания воды, чтобы на трубопроводах и оборудовании, охлаждающих водооборотные системы и системы тепловодоснабжения, не появлялись биологические отложения, негативно влияющие на их состояние и работу.
| Немного статистики | |
| Метилизотиазолинон (MIT) | ACTICIDE® M 50 |
| Бензизотиазолинон (BIT) | ACTICIDE ® BW 33 |
| Метилизотиазолинон / Бензизотиазолинон (1:1) | ACTICIDE® MBS |
| Полигексаметиленбигуанидин | ACTICIDE® PHB 20 |
| Октилизотиазолинон (OIT) | ACTICIDE®45 или DW |
| Иодпропилбутилкарбамат (IPBC) | ACTICIDE® IPS 30 |
| Пиритион натрия | ACTICIDE ® LV 508 |
Состав биоцидов
Рассмотрим биоцидов состав. Современные препараты имеют подложку, которая может быть твердой, жидкой, похожей на тесто, с ее помощью при добавлении активных химических ингредиентов получается нужный состав.

В качестве подложек используют:
Виды биоцидов
Различают несколько видов биоцидов, среди которых можно выделить:
Рекомендуется, конечно, для получения наибольшего эффекта применять препараты широкого охвата, или соединять несколько видов биоцидов в один состав. Существуют биоциды, у которых срок годности ограничен, а когда он заканчивается токсичность препарата пропадает.
Полимерные составы наносят меньший вред окружающей среде.
Как уже указывалось выше, биоцидные препараты применяются в целях защиты материалов от вредного воздействия, а также защиты здоровья человека от патогенных микробов.

По спектру применения биоцидные составы подходят:
Но чаще всего биоцидные средства по своим характеристикам подходят для использования в нескольких группах материалов.
По своему набору химических веществ биоциды можно классифицировать на:
материалы по теме
Производство полимерных биоцидов будет запущенно в Челябинской области
На территории Увельского и Саткинского районов Челябинского региона скоро будут возведены два новых индустриальных парка, сообщили в пресс-службе губернатора области. Документ подписало руководство «Корпорация развития индустриальных парков» («КРИП») и Борис Дубровский, губернатор Челябинской области.
Краска, убивающая микробов, доступна для вашего дома
Теперь вы можете покрыть ваши стены краской, которая убивает вредные бактерии. Sherwin-Williams запустил Paint Shield еще в октябре, но она стала доступной для общественности только в начале этого месяца.
Ежегодное увеличение потребления антимикробных добавок в США составит 6,1%
В США потребление антимикробных и дезинфицирующих химических добавок увеличится на 6,1% в год, объём рынка к 2017 году составит 1,6 млрд. долларов.
Биоцидные препараты на основе производных полигексаметиленгуанидина
Введение
Полимерные препараты природного и синтетического происхождения (гормоны, ферменты, белковые препараты крови, поливинилпирролидон, декстраны, крахмал и т.п.) широко используются в практической медицине и биотехнологии в основном в качестве лекарственных средств, плазмозаменяющих и детоксицирующих препаратов, а также в других областях науки и техники. В последние годы усилился интерес к возможности использования данной группы препаратов для борьбы с микроорганизмами, т.е. создания антибактериальных и антивирусных полимерных препаратов. Применение указанных препаратов позволяет решить проблемы патогенного воздействия микроорганизмов на организм человека и животных, обеспечения длительности действия и надежного транспорта активного начала в организме до мишени, оптимальное решение проблем, связанных с защитой окружающей среды.
Основное место среди антимикробных полимерных материалов на рынке принадлежит полипептидным антибиотикам (грамицидинам, тироцидинам, аламетицинам, полимиксинам, валиномицинам, мономицинам, эннианам), а также полимерным производным таких аминокислот как; лизин, орнитин, аргинин, являющихся потенциальными антимикробными агентами.
Как правило, большинство полимерных антимикробных препаратов представляют собой макромолекулу, несущую в себе положительный заряд, обусловленный наличием в их структуре атомов азота.
Установлено, что антимикробная активность растет с увеличением числа положительно заряженных групп в полимерной цепи. При этом для таких высокомолекулярных препаратов как соли поливинилпирролидона молекулярная масса полимера и природа противоиона существенное значение не имеет (хлориды, иодиды и бромиды имели одинаковый уровень активности).Для низкомолекулярных полимеров на основе винилпирролидона биоцидные свойства во многом определяются природой радикала у четвертичного атома азота, т.е. степенью гидрофобности полимера.
О механизме воздействия катионных полимерных биоцидов на
клетки микроорганизмов
Бактерицидное действие производных гуанидинов определяется их способностью связываться с клеточными стенками и мембранами бактерий, проникать в ядро клеток и ингибировать клеточные ферменты.(Воробьева и сооавт. 1988)
Последовательность процессов, приводящих к гибели клетки, включает в себя:
1. адсорбцию молекулы биоцида на поверхности клетки,
2. диффузию сорбированной молекулы через клеточную стенку,
3. связывание диффундировавшей молекулы с цитоплазматической мембраной,
4. дестабилизацию или деструкцию цитоплазматической мембраны,
5. выделение из клеток компонентов цитоплазмы,
6. гибель клеток.
Способность связываться с мембранами в основном определяется наличием в макромолекуле положительно заряженных групп, в частности, четвертичных аммонийных групп и наличием на поверхности клетки отрицательного заряда, обусловленного фосфатными группами липидов, а также сиаловых и тейхоевой кислот. Механизм взаимодействия биоцидного полимера с мембранами микроорганизмов представляется следующим.
По проведенным расчетам каждая микробная клетка взаимодействует с 0.00000006 мкг полимера, причем его строение существенное влияние на количество связываемого вещества не оказывает. При контакте с клеткой вначале происходит электростатическое взаимодействие отрицательно заряженных групп на клеточной мембране с молекулой полимера, что ведет к переориентации молекулы и введению ее заряженных фрагментов в липидный монослой мембраны. Макромолекула кооперативно связывается с большим числом молекул фосфолипидов мембраны, вызывая нейтрализацию отрицательного заряда их полярности.. Образующийся комплекс стабилизируется сильным гидрофобным взаимодействием алкильных цепей жирных кислот фосфолипидов, что ведет к изменению стабилизирующих мембрану электростатического и гидрофобного взаимодействия, ослаблению липид-липидного взаимодействий. Еще одним следствием сорбции является нарушение барьерных и транспортных функций мембраны.
Дальнейшее проникновение гидрофобного фрагмента в неполярную часть клеточной мембраны приводит к ее расширению и к нарушению вандерваальсовского взаимодействия между липидными молекулами. В результате меняются сначала проницаемость, а затем и целостность мембраны, которая фрагментируется и разрушается.
Препараты на основе гуанидина и основные области их применения
Анализ перечня фирм свидетельствует о необычайно высокой доле крупных химических и фармацевтических корпораций, что подтверждает перспективность препаратов гуанидина при одновременном отсутствии монополии какой-либо фирмы на рынке. Последнее говорит об ограниченности проводимых работ, ненасыщенности рынка, возможности рассматривать указанные фирмы в качестве потенциальных лицензиатов.
Биоцидные препараты на основе полимерных производных гуанидина
Хлоргексидин (1,1-гексаметилен-бис-парахлорфенил-бис-гуанидин), выпускается как антисептическое средство фирмами «POLFA» (Польша) и «GIFRER-BARBEZAT» (Франция). В качестве активного компонента хлоргексидин входит в состав препарата «Citial» (наряду с гексамидином и хлоркреазолом), выпускаемого французской фирмой «PIERRE-FABRE MED.» и в состав препарата «Plivasept», выпускаемого хорватской фирмой «PLIVA», в виде эмульсий, содержащих 10 мг/г хлоргексидина или в виде раствора, содержащего 50 мг/мл хлоргексидина в 80% спиртовом растворе.
Фирмы » Mitsubishi Material Corp.» и «Yoshida Pharmaceutical» (патенты EP 643044, US 5478864 ) предложили для дезинфекции препарат N-бис(трифторметилфенил- N-бигуанидин).Фирма » Toray K.K.» (патенты Jap. 60-78953, 60-81161) предложила для борьбы с заболеваниями сельскохозяйственных растений, вызываемых Аlternaria и Venturia, препараты бигуанидин-аминоундекан и бигуанидин-ундекансульфат. Среди иных фирм, следует отметить фирму » BASF»(Германия) (патенты EP 534501, DE 3812945, 4028473) фирму «Pamakanu Ajia»(Япония) (патент Jap.3-859), фирму «Henkel KGaT» (Германия)(патент DE.3743374), фирма «ICI» ( США)(патент US 4602042), фирма «Shell Int.»(Англия) (патент EP 414299), фирма «GAF Chemical» (патенты EP 471688, US 4952704), фирма » Jacobus Pharm». (патент РСТ 93/16037). Отдельного упоминания заслуживает полигексаметиленбигуанидин-хлоргидрат. синтезированный фирма «Evans Vadodine Int.»(Англия) (патент GB. 2182245) и предложенный в качестве дезинфицирующего начала для лечения мастита коров.
Биоцидные препараты на основе поигексаметиленгуанидигидрохлорида
Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГ-Х) получен в 30-е годы в Германии фирмой «Schering-Kahlbaum AG» (патент DE. 494918) из цианидных производных гуанидина. Технология синтеза позднее усовершенствована сотрудниками американской фирмы «Du Pont»(США) (патент US 2325586), рассматривавшей препараты такого типа как компоненты полимерных материалов и предложившей получать их конденсацией гексаметилендиамина (ГМДА) с гексаметилендицианамидом.
ПГМГ-фосфат может быть использован в медицине в качестве противоопухолевого средства (Авторское свидетельство СССР 944290).
В рамках создания новых композиций был синтезирован расплав, содержащий ПГМГ-хлорид, гексаметилендиамин и гуанидингидрохлорид (Авторское свидетельство СССР №1616898), бактерицидная активность которого по отношению к зеленым водорослям по сравнению с ПГМГ- хлоридом возрастала в несколько раз при одновременном снижении токсичности в 3 раза.
В настоящее время в Российской Федерации осуществляется производство
Препарата » ПОЛИСЕПТ» в виде кристаллического материала 95,5%ПГМГ-хлорида для дезинфекции в ветеринарной практике, в гальванотехнике как заменитель цианистых соединений, при нефтедобыче как стабилизатор глинистых буровых растворов.
Светлов Дмитрий Анатольевич,
«Жизнь и безопасность» №3-4, 2005 г.



Для борьбы с микробиологическими вредителями, биоциды выполняют следующие функции:
Согласно отчету «Мировой рынок биоцидов: типы, сферы применения, тренды и прогнозы (2011 — 2016), мировой рынок химических веществ в 2010 году имел прибыль равную 7,2 млрд долларов, а к 2016 году прогнозируется 9,4 млрд. Лидером в производстве биоцидов является Северная Америка, которая имела 45% продаж от общего рынка в 2010 году. Быстрое развитие Китая и Индии, и спроса на препараты в них, прогнозирует рост рынка в азиатско-тихоокеанском направлении. Наименьший рынок – это европейский.
Применение биоцидов очень полезно для изготовления специально обработанного белья, которое используется длительное время, если нет возможности своевременной стирки. В экстремальных условиях, во время путешествий, длительных экспедиций это бывает действительно незаменимо для людей, помогает сохранить здоровье. Текстильные материалы, обработанные биоцидами, не позволяют размножаться бактериям, жизнедеятельность которых вызывает появление неприятного запаха, высыпаний на кожном покрове человека. Примером использования антимикробных свойств биоцидов служит производство стелек и подкладок в обувь, которые препятствуют появлению неприятных запахов. Для защиты от грибковых заболеваний ног такие стельки, носочно-чулочные предметы одежды применяются профессиональными спортсменами, военнослужащими.

