CN101222846B - 使用醋酸盐和醇得到戊二醛消毒剂分枝杆菌杀菌活性的提高和气味的减少 - Google Patents

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Abstract

加入醇和醋酸盐出乎意料地提高了戊二醛的分枝杆菌杀菌活性，并减少了高效消毒剂配方中的戊二醛的气味。

Description

使用醋酸盐和醇得到戊二醛消毒剂分枝杆菌杀菌活性的提高和气味的减少
技术领域
本发明是对授权日为1999年1月26日的美国专利5,863,547的改进。最近发现，为了达到戊二醛高效消毒剂在20℃下于10分钟内杀死分枝杆菌(TB)、革兰氏阳性和革兰氏阴性植物性细菌、真菌和病毒，有必要同时加入醇和醋酸盐。另外，醇和醋酸盐的组合可显著抑制戊二醛的气味。这样做的结果是，用于对热敏性重复使用的医用、牙医用和兽医用器具进行高效消毒和/或杀菌的改进的戊二醛的配方能够更快速地杀灭细菌和产生较少的气味。本人在授权日为1999年1月26目的美国专利5,863,547中所做的披露通过引用而并入本申请。
背景技术
许多的医疗器具都是用热敏性的聚合物材料、胶、玻璃镜头和电子元件构成。这样的器具例如有胃窥镜、结肠镜、膀胱镜、关节内窥镜、经过食道的和***的探测器、以及麻醉和呼吸治疗装置。这些热敏性器具非常昂贵，因此通常是在一个病人使用后对另一病人重复使用，且不能用蒸汽或干热进行消毒。因此，这些热敏性器具使用最高效的液体化学消毒剂进行消毒。高效消毒剂能够在相对短的暴露时间内杀死革兰氏阳性和革兰氏阴性植物性细菌、分枝杆菌如结核分枝杆菌、真菌、以及各种类型的病毒，并且能够在更长的暴露时间内杀死在表面上变干的大量的细菌孢子。
可用于消毒医疗器具的高效消毒剂化学试剂有戊二醛、其他的醛类，如邻苯二甲醛和甲醛、过氧乙酸、次氯酸和二氧化氯。这些化学试剂作为高效消毒剂都具有严重的缺陷。根据官方分析化学协会(AOAC)杀孢子测试966.04(Association of Official Analytical Chemists(AOAC)Sporicidal Test966.04)进行的测量，戊二醛在25℃下需要约45分钟来杀死106的分枝杆菌，戊二醛在25℃下需要约10.0小时来杀死细菌孢子。这样的暴露时间和温度都是不现实的，在实际操作中通常会被人为地减少。戊二醛具有强烈的气味和致敏问题，因此需要特殊的装备来防止气味泄漏和排出。而甲醛是一种具有有害气味的致癌物质。邻苯二甲醛的蒸气相对没有味道，但其蒸气会使病人和医护人员产生过敏。一些病人和医护人员对邻苯二甲醛产生过敏，并反应为过敏性休克当重复暴露于他们无法闻到的气味中。根据AOAC杀孢子测试966.04，邻苯二甲醛需要约32小时来杀死细菌孢子。邻苯二甲醛的溶解性相对较差，因此很难将其从表面上洗掉。醛类通常可使用以及重复使用14到30天。过氧乙酸具有刺激的气味，必须盛在装置内，产品在50℃-56℃的温度下使用。在较高温度50℃-56℃下使用的氧化性过氧乙酸可损坏一些胶质和聚合物材料。所有的氧化性化学试剂例如过氧乙酸、次氯酸和二氧化氯均不稳定，因此为一次性或一日使用的产品。
因此就需要一种高效的消毒剂，其能够在实际操作允许的环境温度和暴露时间内进行消毒，且安全和无可察觉到气味，以及能够使用和重复使用数天。为此目的，本人在先的美国专利是第一步的改进。
之前，我们发现，相对较低浓度的醇提高了戊二醛的对分支杆菌的活性(美国专利5,863,547)。然而，该专利却明确教导避免加入醋酸盐(第2栏，28-30行)。进一步研究现已发现，结合醇和醋酸盐对在温度如20℃下以及可实现的暴露时间内非常迅速地优化戊二醛的对分支杆菌的活性是必要的。进一步令人吃惊的发现是，由于醇和一定量的醋酸盐的存在，戊二醛的气味大大减小。
加入醋酸盐后，未活化的戊二醛溶液的pH值增加至约6.5。戊二醛的稳定的pH值约为3.5-4.5。由于pH值为6.5时，未活化的戊二醛的浓度会在9-12个月的仓储时间内慢慢降低。因此，例如有必要使开始的戊二醛的浓度维持在约3.5％，这样在12个月的储存期间后戊二醛在使用和重复使用14天后的浓度至少为2.0％。重复使用消毒剂会无意间地稀释戊二醛的浓度，比如由于刚清洁过的湿器具将一些水带进消毒剂中，以及刚消毒过的器具所带的一些戊二醛被洗掉。另外，由于无意间的稀释会在14天的使用和重复使用期间发生，因此有必要开始时使用较高浓度，即达到26％的醇，这样在由于使用和重复使用导致的无意间的稀释之后的醇浓度可以约为15％。醋酸盐必须具有约为8％较高的起始浓度，这样在使用和重复使用14天后仍能维持约为5％的最低有效浓度。这里使用的有效浓度意思为在使用和重复使用14天后的浓度。
本发明的主要目的是对本人拥有的在先美国专利5,863,547的配方进行如下几个重要方面的改进。首先，提高抗菌杀伤速率；第二，改进配方，使其即使在使用或重复使用如14天后仍保持最低有效浓度；第三，通过加入3％-8％的醋酸盐，从而提高杀伤率和消毒剂的效率；第四，通过组合所存在的醋酸盐和醇，出乎意外地减少戊二醛辛辣的气味。
由以下对本发明的描述中，可明确实现该主要目的以及其他目的的方法或方式。
发明内容
本发明描述了高效消毒剂配方，该配方可对热敏性医疗器具在环境温度下进行快速的消毒，例如在10.0分钟内完成，并且具有可感知的但相对较低的戊二醛气味。该配方包含戊二醛(2.0％-5.0％)，以及醇(5％-26％)，和醋酸盐(重量百分比3％-重量百分比8％)，它们均在使用时用pH值在7.3-7.9的碱性缓冲体系进行缓冲。这可使戊二醛在14天的使用和重复使用期间内稳定。按照AOAC杀孢子测试966.04，这种配方在最差浓度下也能够在20℃下6.0小时内杀死细菌孢子。戊二醛的气味降低到75％，这不是由于戊二醛浓度的降低导致的，而是由于醇和醋酸盐的存在产生的。这些发现提供了改进的可在实际许可的时间和温度下消毒的高效消毒剂配方。
具体实施方式
戊二醛是组合物中的第一种成分，其最初含量在体积百分比约2.0％-5.0％之间。除非另外指出，这里所表示的百分比范围均是体积百分比范围。优选地戊二醛的最初浓度的体积百分比为3.5％，这样戊二醛的浓度可在储存期间以及使用和重复使用14天后仍能够维持在2.0％或更高。醋酸盐将提高配方的储存pH值到约6.5。戊二醛在pH值为约3.5-4.5时最为稳定。在超过约12个月的pH为6.5的仓储期间，戊二醛的浓度将逐渐降低。因此，有必要以较高浓度的戊二醛开始，从而能够在仓储期间以及使用和重复使用14天后仍能够维持有效的最低浓度。戊二醛为组合物提供了最主要的抗菌活性。
醇是组合物中的第二种成分。适用于本发明的醇为直链和支链的易与水混合的醇，包括甲醇、乙醇、异丙醇以及其他醇。其中以异丙醇和乙醇为优选。
醇的浓度以体积百分比约5％到约26％存在。优选的醇的体积浓度是24-26％。该醇浓度极大地增强了如2.0％的戊二醛对分枝杆菌的杀菌活性。浓度为体积百分比5％-20％的醇本身无分枝杆菌杀菌活性，而体积百分比2.0％的戊二醛在20℃下和10分钟的实际可行的暴露时间内也无分枝杆菌杀菌活性。然而，浓度为体积百分比5.0％-26.0％的醇与如体积百分比2.0％的戊二醛的组合却在20℃下10分钟内能够快速杀灭分枝杆菌。而醋酸盐将进一步增强戊二醛对分枝杆菌的杀菌活性，从而配方中的戊二醛浓度可进一步降低。
组合物中的第二种成分优选为异丙醇，其最初含量优选在体积百分比约24％-26％之间。异丙醇在仓储期间内将保持稳定。当消毒剂使用或重复使用14天后，一些醇将挥发，另一些醇将被湿的器具带进消毒剂中的水而无意地稀释，而刚消毒过的设备将带有醇而被冲洗掉。因此，有必要开始时采用如约26％的起始体积醇，这样在使用或重复使用14天消毒剂后仍能保持至少15％的醇。优选的异丙醇与醋酸盐的组合极大地增强了戊二醛对分枝杆菌的杀菌活性，且醇还抑制了组合物由于加入表面活性剂而产生的泡沫。
以醋酸钾或醋酸钠为优选的醋酸盐是组合物的第三种成分，最初以重量百分比约3％-重量百分比8％存在。醋酸盐在仓储期间是稳定的。有必要以重量百分比约8％的醋酸盐开始，这样在使用或重复使用14天消毒剂后仍能保持至少5％的优选最低有效水平。醋酸盐与醇的组合极大地增强了戊二醛对分枝杆菌的杀菌活性。醋酸盐还可增强组合物的杀孢子活性。醋酸盐与醇一同出乎意料地抑制了戊二醛的气味，这一点无疑是所期望的。
该消毒配方的第四种成分是缓冲剂，优选为磷酸盐缓冲剂。戊二醛在缓冲到约pH7.3-7.9的该组合物中可以在使用和重复使用期间稳定地存在约14天。采用磷酸盐之外的缓冲剂，如用重碳酸盐缓冲剂活化消毒剂，将导致戊二醛浓度降低约40％。所以，磷酸盐是优选的。对该组合物而言，在14天的使用和重复使用期间能保持活化的戊二醛的浓度是很有价值的。相比于用其他缓冲剂缓冲的组合物而言，在14天的使用和重复使用期间的这种化学稳定性将在给定时间内提供更多的具有抗菌活性的戊二醛。缓冲剂的量为从4g/l-7g/l。
如在本人之前的专利的组合物中那样，在优选地组合物中含有表面活性剂。优选的表面活性剂的水平是重量百分比0.0025％-重量百分比0.01％。适合的表面活性剂并不是必需的，基本上是与列于本人在先的专利中使用的表面活性剂相同，该专利在这里通过引用而并入。
总的来说，用磷酸盐缓冲剂活化的，含有2％-5％的戊二醛、5％-26％的醇，重量百分比3％-重量百分比8％的醋酸盐，重量百分比0.0025％-重量百分比0.01％的低发泡的非离子型表面活性剂的组合提供了高效的消毒剂，其在环境温度下10.0分钟内杀死所有的非形成孢子的微生物，在环境温度下6.0小时内杀死在表面上变干的培养介质中的细菌孢子，具有无刺鼻性但又可感知到从而可避免的气味，并且该消毒剂可安全经济地用于热敏性装置长达14天。因此，本发明的目的得以实现。
下面提供的例子进一步对本发明进行了非限制性的描述。不言而喻，在本发明的精神和范围内，可对成分和加入的成分的范围进行改变。换句话说，以下实施例仅为描述性的，并不构成对本发明范围的限制。
实施例1
本发明的典型配方按如下进行混合：
  戊二醛异丙醇非离子表面活性剂Na<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub>缓冲剂醋酸盐水   到体积百分比3.2％体积百分比26％重量百分比0.01％7.4pH重量百分比8％余量
这配方用于实施例2中。
实施例2
本实施例展示出醇(优选为异丙醇)和醋酸盐对于优化对分枝杆菌的杀菌活性均为必须的。
在该项研究中，配制了多种含有以及不含活性成分异丙醇和醋酸钾的配方，并测试了它们在杀死悬浮测试速率(rate of kill suspension test)下杀死牛型结核分枝杆菌变种BCG(Mycobacterium bovis var.BCG)的能力。杀死悬浮测试速率下的BCG。将含5％(v/v)热灭活的小牛血清的5.0ml的牛型结核分枝杆菌变种GCG(M.bovis var.GCG)培养物在20℃下加入进45.0ml的实施例1的配方中。在20℃下2.5、5.0、7.5、和10.0分钟后，在以上时刻分别取出1.0ml的反应混合物，在9ml的中和恢复培养基中配制出连续的十倍稀释液。用滤孔大小为0.45微米的膜过滤器过滤稀释液，并用去离子水洗。过滤器放置到35±2℃的陪替氏培养盘中的M7H9琼脂上3-4周。数出菌落的数目，并乘以适当的稀释系数以确定在给定暴露时刻中反应烧瓶中的存活菌落形成单元(CFU)数目。将一种可商业购买的材料Cidex
Figure 200680025411X_0
在25℃下暴露5.0，10.0，20.0和30.0分钟后，按同样的方式进行测定。
在上述两项研究中，本发明的含2.4％的戊二醛、15％的异丙醇和5％的醋酸钾的配方比包括Cidex
Figure 200680025411X_1
在内的其他配方能更快地杀死牛型结核分枝杆菌变种BCG。将相同配方稀释1.5倍而含有约1.6％的戊二醛、10％的异丙醇和3.33％的醋酸钾，该稀释的配方在杀死牛型结核分枝杆菌变种BCG的速率上位居第二。含有2.4％的戊二醛和15％的异丙醇(无醋酸钾)的配方在杀死牛型结核分枝杆菌变种BCG的速率上略微快于含有2.4％和5％的醋酸钾(无异丙醇)的配方和Cidex
Figure 200680025411X_2
。
在上述两项研究中，本发明的配方(全部浓度的和稀释了1.5倍的)同时含有异丙醇和醋酸钾两种组分，它比起缺少这两种组分中之一的配方以及Cidex
Figure 200680025411X_3
均表现出更好的效果。由此可见，异丙醇和醋酸钾两者均为极大地增强对牛型结核分枝杆菌变种BCG的杀伤力所必不可少的成分。
为获得上述该实施例2中结论的必要步骤如下：
牛型结核分枝杆菌变种BCG的制备
在该测试前12个月内取得牛型结核分枝杆菌变种BCG。牛型结核分枝杆菌变种BCG的培养物在35±2℃下在25×250mm螺旋盖的试管中的M7H9琼脂斜面上生长21-25天。产生的母培养物储存在3±2℃的冰箱里用于测试。肉汤培养物在涡动搅拌器中搅拌，并在40ml的组织均质器中匀质5-10次。将一(1)份加热灭活的小牛血清加入到19份的培养物中(最终浓度为5％(v/v))。
发明配方的配制
配制以下配方并进行测试：
(1)2.4％的戊二醛，15％的异丙醇，5％的醋酸钾，0.001％的磨蓝(keyacidblue)，0.0025％的Laureth-23，Q.S.到100ml的蒸馏水。用黄#5活化、用NaH2PO4和Na2HPO4调节pH到7.60左右。
(2)2.4％的戊二醛，15％的异丙醇，0.001％的磨蓝(keyacid blue)，0.0025％的Laureth-23，Q.S.到100ml的蒸馏水(无醋酸钾)。用黄#5活化、用NaH2PO4和Na2HPO4调节pH到7.60左右。
(3)2.4％的戊二醛，5％的醋酸钾，0.001％的磨蓝(keyacid blue)，0.0025％的Laureth-23，Q.S.到100ml的蒸馏水(无异丙醇)。用黄#5活化、用NaH2PO4和Na2HPO4调节pH到7.60左右。
(4)2.4％的戊二醛，15％的异丙醇，5％的醋酸钾，0.001％的磨蓝(keyacidblue)，0.0025％的Laureth-23，Q.S.到100ml的蒸馏水。用黄#5活化、用NaH2PO4和Na2HPO4调节pH到7.60左右。用合成的硬水稀释2+1。(1.6％的戊二醛，10％的异丙醇，3.33％的醋酸钾)。
将牛型结核分枝杆菌变种BCG暴露于配方(1)-(4)
将45.0ml所选的配方加入到250ml的厄伦美厄(Erlenmeyer)烧瓶中，并放入20±1℃的水浴中。加入含有5.0％(v/v)加热灭活的小牛血清的5.0ml的牛型结核分枝杆菌变种BCG，并使溶液成漩涡状进行混合。在20±1℃下暴露2.5，5.0，7.5，和10.0分钟后，在以上暴露时刻分别取出1.0ml的消毒剂/培养物溶液，将其加入9ml份的含1％糖胶的Dey-Engley中和恢复培养基中，配制出连续的十倍稀释液。用滤孔大小为0.45微米的膜过滤器过滤稀释液，并用50ml左右的无菌去离子水(SDIW)洗。将过滤器置于陪替氏培养盘中的M7H9琼脂上。将盘在35±2℃下培养3-4周，盘倒置于通气的高压灭菌袋中，以在长时间的培养中尽可能地减少水分的蒸发以及盘的干燥。数出牛型结核分枝杆菌变种BCG菌落的数目，并乘以适当的稀释系数以确定在各时刻(S)反应烧中的菌落形成单元(CFU)数目。
按与如上所述相同的方式稀释Cidex溶液，在25±1℃下用暴露时间5，10，20，和30分钟测试1.5％的戊二醛对牛型结核分枝杆菌变种BCG的杀灭效果。重复整个测试。
中和确认
将1.0ml加入到9.0ml中和恢复培养基中配制出两种测试强度的消毒剂的连续稀释液。每个稀释的试管中均加入200CFU的牛型结核分枝杆菌变种BCG到1.0ml的恢复肉汤中。在环境温度下10分钟后，用滤孔大小为0.45微米的膜过滤器过滤稀释液，并用50ml左右的SDIW洗。将过滤器置于陪替氏培养盘中的M7H9琼脂上。
为了比较数目，在两管中和恢复培养基中加入约200CFU的牛型结核分枝杆菌变种BCG。环境温度下10分钟后，用滤孔大小为0.45微米的膜过滤器过滤稀释液，并用50ml左右的SDIW洗。将过滤器置于陪替氏培养盘中的M7H9琼脂上。
将盘在35±2℃下置于通气的高压灭菌袋中培养3-4周。所有盘上均有类似的数目确认了消毒剂和苯酚通过恢复过程而中和。
确认在反应烧瓶中的原始牛型结核分枝杆菌变种BCG数目(S0)
测试培养物经检验以确定在反应烧瓶中的最初的CFU的数目。在45ml的SDIW中加入5.0ml牛型结核分枝杆菌变种BCG，使溶液成漩涡状进行混合。取出1.0ml，在9ml的中和恢复培养基中配制出十倍连续的稀释液。制成3组稀释液。稀释液3-6用滤孔大小为0.45微米的膜过滤器过滤，并用50ml左右的SDIW洗。将过滤物置于陪替氏培养盘中的M7H9琼脂上，并在35±2℃下置于通气的高压灭菌袋中培养4-5周。数出牛型结核分枝杆菌变种BCG菌落的数目，并乘以适当的稀释系数以确定最初在反应烧瓶中的CFU的数目(S0)。
在上述两项研究中，本发明的含2.4％的戊二醛、15％的异丙醇和5％的醋酸钾的未稀释的配方比包括Cidex
Figure 200680025411X_5
在内的其他配方能更快地杀死牛型结核分枝杆菌变种BCG。将相同配方稀释1.5倍到含有约1.6％的戊二醛、10％的异丙醇和3.33％的醋酸钾，该稀释的配方在杀死牛型结核分枝杆菌变种BCG的速率上位居第二。含有2.4％的戊二醛和15％的异丙醇(无醋酸钾)的配方在杀死牛型结核分枝杆菌变种BCG的速率上略微快于含有2.4％和5％的醋酸钾(无异丙醇)的配方和Cidex
Figure 200680025411X_6
。
实施例3
本实施例示出了对各种戊二醛(GA)测试溶液进行戊二醛在空气中(蒸气)测量相对浓度的测试。
将体积均为1.0L的1)在水中为1.0，2.0，和2.5％ GA，2)在水中为1.0，2.0，和2.5％ GA加上25％ IPA，3)Cidex
Figure 200680025411X_7
活化的戊二醛溶液(2.5％ GA)，4)本发明(3.0％ GA+25％ IPA+8％醋酸盐)，和5)配方IV(2.5％ GA+20％ IPA+8％醋酸盐)置于5.0加仑的玻璃罐底。塞住罐，塞子具有两种不同尺寸的玻璃管，较长的玻璃管连接到空气泵，较短的玻璃管连接到在MBTH溶液中的气石。空气饱和达1.0小时后，通过玻璃罐的顶部空间向50.0ml的0.5％ 3-甲基-2-并噻唑酮(MBTH)泵入恒定体积的空气，保持5.0分钟，加入20.0ml的1.75％的氧化剂(加入六水合三氯化铁和氨基磺酸)，保持1.0小时，测量所产生的颜色来判断吸收度。GA与这些溶液反应，转变成与GA的浓度成函数关系的各种强度的绿色/蓝色。测量结果直接与标准曲线对比，以确定由1.0L的各种测试溶液释放出的GA在空气中(蒸气)的浓度。结果显示出，当存在醋酸盐时，蒸气得到抑制。
从本发明的含有醇和醋酸盐的配方中释放出的戊二醛蒸气一直显著低于Cidex
Figure 200680025411X_8
溶液释放出的蒸气。例如，由标定为3％的戊二醛、25％的异丙醇和8％的醋酸钾的配方和标定为2.5％的戊二醛、20％的异丙醇和8％的醋酸钾的配方释放出的戊二醛蒸气分别比Cidex
Figure 200680025411X_9
(2.5％的戊二醛)少65-80％和78-85％。因此，本研究证明了本发明(戊二醛+异丙醇+醋酸盐)释放出的戊二醛蒸气远少于从Cidex
Figure 200680025411X_10
(仅戊二醛)释放出的。从戊二醛释放的对比戊二醛+异丙醇释放的戊二醛蒸气的水平也类似。结论是醋酸盐在一定程度下抑制了戊二醛蒸气。
以上数据和由这些数据得到的结论清楚地表明本发明至少实现了所有提出的主要目的。

Claims (9)

1.一种在室温下气味小，并具有活化的pH为7.3-7.9的水溶性的消毒剂和/或消毒水基的溶液，其包括：体积百分比2.0％-5.0％的戊二醛，体积百分比15.0％-26.0％的醇，其中，醇选自由甲醇、乙醇和异丙醇组成的组；有效量的与戊二醛相容的缓冲剂；以及重量百分比3％-8％的醋酸盐。
2.权利要求1的水溶性的消毒剂和/或消毒溶液，其中，醇的浓度为体积百分比24％-26％。
3.权利要求1的水溶性的消毒剂和/或消毒溶液，其中，缓冲剂是磷酸盐缓冲剂。
4.权利要求1的水溶性的消毒剂和/或消毒溶液，进一步包括重量百分比0.0025％-0.01％的表面活性剂，其选自由非离子、阳离子和阴离子的表面活性剂组成的组。
5.权利要求4的水溶性的消毒剂和/或消毒溶液，其中，表面活性剂是非离子的表面活性剂。
6.权利要求2的水溶性的消毒剂和/或消毒溶液，其中，醋酸盐的重量百分比为8％。
7.一种提高活化的pH为7.3-7.9并包含体积百分比2.0％-5.0％的戊二醛的戊二醛消毒剂水基溶液的杀菌性和降低其气味的方法，包括：组合使用浓度为体积百分比15％-26％的直链或支链的低级醇溶液和重量百分比3％-8％的醋酸盐，其中醇选自由甲醇、乙醇和异丙醇组成的组。
8.一种消毒剂试剂盒，包括：存放可储存溶液的第一容器，其中可稳定达到12个月的可储存溶液含有体积百分比2％-5％的戊二醛，体积百分比15％-26％的醇，其中，醇选自由甲醇、乙醇和异丙醇组成的组，以及重量百分比3％-8％的醋酸盐；存放磷酸盐缓冲剂的第二容器，缓冲剂的量足以提供4g/l每升到7g/l每升的浓度，并在与第一容器合并时提供的pH为7.3-7.9；以及混合所述第一和第二容器以提供可稳定达14天的消毒溶液的说明书。
9.权利要求8的消毒剂试剂盒，其中醇的体积百分比为24％-26％，而醋酸盐的重量百分比为8％。
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