Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка рецептуры и технологии генерирующего диоксид хлора бинарного дезинфицирующего состава

Докладчик: Климочкин Юрий Николаевич

Должность: заведующий кафедрой "Органическая химия", заведующий кафедрой

Цель проекта:
1. Среди факторов, способствующих росту заболеваемости внутрибольничными инфекциями, выделяются несоблюдение противоэпидемического режима; отсутствие во многих лечебно-профилактических учреждениях современных дезинфицирующих средств и необходимого оборудования для стерилизации; формирование антибиотикоустойчивых госпитальных штаммов. Эффективность борьбы с ВБИ зависит от строгости выполнения требований противоэпидемического режима на всех этапах предоставления медицинской помощи. Из основных направлений профилактики ВБИ особое внимание уделяется проблеме повышения эффективности дезинфекционных мероприятий. На сегодняшний день отсутствует отечественная экономически эффективная технология получения композиций нового поколения для дезинфекции высокого уровня, которая могла бы приносить огромную прибыль тем компаниям, которые развивают производство дезинфицирующих средств путем обоснованного подбора сырья для приготовления оптимальной рецептуры и совершенствования технологии. 2. Создание новой конкурентоспособной на мировом уровне технологии производства дезинфицирующей композиции на основе диоксида хлора

Основные планируемые результаты проекта:
1. Основным результатом реализации проекта является технология производства дезинфицирующей композиции на основе диоксида хлора, предназначенной для дезинфекции высокого уровня в лечебно-профилактических учреждениях и применяющейся на других объектах народного хозяйства. По результатам разработанной технологии также будет технических условий (ТУ) на дезинфицирующую композицию на основе диоксида хлора, проект технического задания на проведение ОКР для организации серийного производства дезинфицирующей композиции на основе диоксида хлора
2. Разработанная технология получения дезинфицирующей композиции на основе диоксида хлора открывает возможность реализовывать одностадийный производственный процесс. Существенным конкурентным преимуществом продукции, полученной по разработанной технологии, будет невысокая стоимость при наличии хороших характеристик продукции. Данная продукция будет импортозамещающей, планируется вытеснение существующих составов за счет существенного снижения себестоимости.
Разработанная дезинфицирующая композиция тандемного действия на основе диоксида хлора будет обладать следующими характеристиками:
 высокой антимикробной, вирулицидной и спороцидной активностью;
 низкой токсичностью;
 будет индифферентна к материалам и оборудованию;
 будет растворима в воде;
 будет проявлять активность при минимальных концентрациях действующего начала;

3. Уникальность научно-технического решения заключается в том, что два безопасных компонента при смешивании в воде образуют мощнейший дезинфектант для систем и поверхностей практически для любой сферы хозяйства. Научная новизна предлагаемых исследований достигается использованием оригинального катализатора на основе переходного металла на стадии генерирования диоксида хлора.
4. На сегодняшний день аналогом технологии производства дезинфектанта на основе диоксида хлора является уже используемая технология, применяемая производителями дезинфицирующих средств. Зарубежный аналог технологии принадлежит компании-производителю данного типа дезинфектантов – Tristel Solution Ltd (Великобритания), и является более затратной. Себестоимость продукции, получаемой по технологии этой компании выше, чем у продукции, получаемой по предлагаемой технологии, за счет использования дорогостоящих антикоррозионных добавок, загустителей и стабилизаторов.
На российском рынке не представлены компании, имеющие права на интеллектуальную собственность по данной тематике. Разработка технологий в сфере дезинфектантов нового поколения в России практически не ведется.
Генерирование диоксида хлора из водных растворов хлорита натрия возможно несколькими способами:
- действием газообразного хлора (патенты AU 68569, EP 0519152, EP 1370715, US 2043284, US 4590057).
- взаимодействием с гипохлоритом натрия и соляной кислотой (US 2010135894, US 4247531, US 5616347)
- под действием органических и неорганических кислот; (патенты US 2010135894, US 4292292, US 4247531, EP 0519152, EP 0119686, WO 2010126548, US 7407642, WO 2010126548, US 2012183469, KR 20120105477, US 2007212292, US 4689169, WO 2006068743, WO 2005104703, US 2010074813, US 2008067470, KR 20120094226, EP 1817100, EP 2262372, US 6479037, US 2006216223)
Экспериментальным путем было установлено, что при смешении водных растворов диоксида хлора и соответствующей кислоты процесс генерирования диоксида хлора протекает достаточно медленно. Из литературных данных известно [US 20100314267, I. Fabian. 2001. The reactions of transition metal ions with chlorine (III), Coordination Chemistry Reviews, S.D. Hicks. 2014. Journal of American Chemical Society. Scott D. Hicks. 2011. Chlorite Dismutation to Chlorine Dioxide Catalyzed by a Water-Soluble Manganese Porphyrin. AngewandteChemie. G. Lamoureux. 2010. Use of the adamantine structure in medicinal chemistry. Current Medicinal Chemistry. ], что катализ комплексами переходных металлов в ряде случаев ускоряет этот процесс. В качестве катализаторов зачастую используют комплексы достаточно сложной структуры в высоких концентрациях, что является существенным недостатком способа. Катализаторы сложной структуры весьма трудносинтезируемы, коммерчески недоступны, и не являются универсальными. В связи с этим, актуальным является поиск катализаторов переходных металлов для генерирования диоксида хлора, которые обеспечивали бы диспропорционирование исходного хлорита натрия при минимальных концентрациях, обладали бы низкой стоимостью и характеризовались простотой получения лигандов.
5. Разработка возможных подходов к оптимальной рецептуре дезинфицирующей композиции будет проводиться на основании проведенного анализа литературных источников по методам генерирования диоксида хлора, использования его для дезинфекции в различных отраслях, а также по способам получения азотсодержащих лигандов и комплексов переходных металлов на их основе, которые могут служить катализатором в процессе получения диоксида хлора.
Предполагаемая стратегия разработки технологии производства дезинфицирующей композиции заключается в проведении испытаний по определению концентрационных параметров исходных соединений для генерирования диоксида хлора. Первоначально будет проведен ряд экспериментов с варьированием исходной концентрации одного из компонентов состава (хлорита натрия). В качестве исходных соединений для генерирования диоксида хлора будут использованы хлорит натрия (база) и лимонная кислота с добавками (активатор).
С целью оптимизации рецептуры состава и ускорения реакции получения диоксида хлора предполагается синтезировать ряд полидентантных лигандов на основе соединений каркасной структуры и гетероциклов, а из них получить соответствующие комплексы с переходными металлами (марганец, хром, никель, железо, кобальт). Далее будут проводиться экспериментальные работы по выявлению минимальной концентрации комплекса, необходимой для эффективного генерирования диоксида хлора. Также планируется изучить кинетические параметры реакции генерирования диоксида хлора в присутствии катализаторов и определить наличие побочных процессов при протекании реакции.
С целью сокращения стадий производства и упрощения аппаратурного оформления процесса нами предполагается провести ряд экспериментальных работ по возможности получения комплекса переходного металла in situ в водном растворе.
Далее будут проводиться испытания по изучению влияния ингибиторов коррозии на кинетические параметры процесса получения диоксида хлора. После этого целесообразно провести испытания на коррозионную активность в отношении материалов для изделий медицинского назначения. Аналогичным образом будут проводиться экспериментальные работы по подбору загустителей и стабилизаторов рецептуры средства.
В качестве ингибитора коррозии и стабилизатора раствора при разработке рецептуры будут использованы коммерчески доступные реагенты, а также оригинальные добавки на основе органических каркасных соединений.
Далее будут проведены испытания рабочих растворов средства в различных концентрациях по изучению антимикробной, вирулицидной и спороцидной активности. На основании комплекса полученных данных будет разработана оптимальная рецептура дезинфицирующей композиции. После этого будет изучены физико-химические характеристики растворов базы и активатора и рабочего раствора средства с привлечением современных физико-химических методов анализа и приборной базы, имеющейся в распоряжении ЦКП ФГБОУ ВПО «СамГТУ».
Далее предполагается провести испытания по воспроизводимости результатов и провести анализ постоянства качественных показателей средства.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Полученные результаты и разработанная технология должны быть ориентированы на применение в учреждениях медицинского профиля (поликлиники, больницы, медико-санитарные части, частные врачебные кабинеты, санатории, профилактории и т.д.) для дезинфекции высокого уровня: обеззараживания изделий медицинского назначения, поверхностей и посуды.
2. В перспективе планируется организовать серийное производство дезинфицирующей композиции на основе диоксида хлора. Потенциальным потребителем разработанной технологии является индустриальный партнер проекта – ООО «ВолгаМедСнаб» - занимается производством и продвижением на рынке лечебно-профилактических учреждений дезинфицирующих средств, расходных материалов медицинского назначения.
3. Проект имеет большое значение, экономически целесообразен и направлен на широкое использование в системе здравоохранения на территории Российской Федерации. Эффективность разработанных технологий производства дезинфектантов нового поколения позволит выпускать конкурентоспособную продукцию, ориентированную на использование в Российской Федерации. Результаты проекта могут быть использованы в учреждениях медицинского профиля. Полученные результаты и создаваемая технология должны обеспечить решение задач здравоохранения, лекарственную безопасность Российской Федерации.
Внедрение разработанной технологии производства дезинфектанта тандемного действия на основе диоксида хлора в медицинскую практику с последующим выводом на рынок обеспечит социальный эффект: позволит достичь улучшения качества жизни и предотвращения заражения больных, уменьшить заболеваемость и смертность населения, что обеспечивает прирост ВВП. Экономический эффект будет достигнут за счет замещения дорогих импортных дезинфицирующих композиций более дешевым отечественным составом, а также улучшенным спектром его характеристик по сравнению с существующими отечественными дезинфектантами.

Текущие результаты проекта:
Проведен сбор литературных данных по методам генерирования диоксида хлора, способам получения лигандов на основе каркасных соединений и гетероциклов и комплексов переходных металлов на их основе. Разработаны возможные подходы к оптимальной рецептуре дезинфицирующей композиции на основе диоксида хлора. Разработаны методы синтеза лигандов на основе соединений каркасной структуры и гетероциклических соединений и наработка образцов. Приведено обоснование использования дополнительных компонентов состава дезинфицирующей композиции: консервантов, стерилизаторов. Проведена оценка направлений возможного использования дезинфицирующей композиции на основе диоксида хлора в здравоохранении и других отраслях и оценка возможного направления технологической реализации. Проведены патентные исследования по способам генерирования диоксида хлора. Разработаны подходы к синтезу комплексов переходных металлов из лигандов на основе соединений каркасной структуры и гетероциклических соединений. Разработана методика по определению концентрации диоксида хлора в водном растворе. Проведено тестирование физико-химических характеристик синтезированных лигандов на основе соединений каркасной структуры и гетероциклических соединений