Наши журналы
Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ИЗУЧЕНИЕ СРАВНИТЕЛЬНОЙ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИАНТИСЕПТИКОВ

Научная статья
Лыков И.Н.
Асирова Э.И.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.117.3.035
Выпуск: № 3 (117), 2022
Опубликована:
2022/03/17
PDF

Изучение сравнительной антибактериальной активности антисептиков

Научная статья

Лыков И.Н.1, *, Асирова Э.И.2

1 ORCID0000-0002-5326-0442;

1, 2 Калужский государственный университет им. К. Э. Циолковского, Калуга, Россия

* Корреспондирующий автор (linprof47[at]yandex.ru)

Аннотация

Антимикробные средства широко используются в период пандемии для борьбы с микроорганизмами и вирусами. Их активность может варьироваться в зависимости от химических особенностей антисептика. Настоящее исследование направлено на изучение антимикробной активности широко используемых дезинфицирующих средств и сравнение их эффективности. В статье обсуждается лабораторная оценка антибактериальной активности препаратов санокс гель, дезинфицирующее и моющее средство Макси-Дез, ISL-sept, аламинол, антисептическое средство для обработки рук (Dr. Clean), антисептический гель для обработки рук Tolliplus, антисептик «FA». Исследование показало, что наилучшей ингибирующей активностью в отношении Staphylococcusaureusза 30 и 60 минутный интервал времени обладали спиртосодержащие антисептики ISL-sept, Dr. Clean и Tolliplus. Антимикробная эффективность остальных находилась в интервале от 85,7% до 99,8%.

Ключевые слова: антисептики, стафилококк, антимикробная активность.

A Comparative Study of the Antibacterial Activity of Antiseptics

Research article

Lykov I.N.1, *, Asirova E.I.2

1 ORCID0000-0002-5326-0442;

1, 2 Kaluga State University, Kaluga, Russia

*Corresponding author (linprof47[at]yandex.ru)

Abstract

Antimicrobial agents are widely used during the pandemic to fight microorganisms and viruses. Their activity may vary depending on the chemical characteristics of the antiseptic. The current study is aimed at examining the antimicrobial activity of widely used disinfectants and comparing their effectiveness. The article discusses the laboratory evaluation of the antibacterial activity of sanoks gel, disinfectant and detergent Maksi-Dez, ISL-sept, alaminol, hand sanitizer (Dr. Clean), hand sanitizer gel Tolli plus, and antiseptic "FA". The study demonstrates that the best inhibitory activity againstStaphylococcus aureus over a 30- and 60-minute time interval was observed in the alcohol-containing antiseptics ISL-sept, Dr. Clean, and Tolli plus. The antimicrobial efficacy of the rest was in the range from 85.7% to 99.8%.

Keywords: antiseptics, staphylococcus, antimicrobial activity.

Введение

Антисептики и дезинфицирующие средства широко используются для инактивации или уничтожения микроорганизмов в различных условиях. В этих продуктах содержится широкий спектр активных химических агентов, многие из которых использовались в течение сотен лет для антисептики, дезинфекции и консервации [1], [2].

Антисептики и дезинфицирующие средства бывают разных типов и могут включать спирты, четвертичные аммониевые соединения, гипохлориды, йод, бром, хвойные масла, пероксиды и фенольные соединения. Одни антимикробные вещества влияют на клеточную стенку (глутаровый альдегид), а другие активно взаимодействуют с цитоплазматической мембраной и содержимым цитоплазмы бактериальной клетки (антимикробные агенты фенольного типа) [2], [3]. Антимикробные агенты фенольного типа давно используются из-за их антисептических, дезинфицирующих и консервирующих свойств [4].

Под влиянием четвертичных аммониевых соединений (ЧАС) у бактерий происходит потеря структурной организации и целостности цитоплазматической мембраны. ЧАС вызывают лизис сферопластов и протопластов. Они реагируют с фосфолипидными компонентами цитоплазматической мембраны, тем самым вызывая деформацию мембраны и лизис протопластов при осмотическом стрессе.

Грамотрицательные бактерии, как правило, более устойчивы к антисептикам и дезинфицирующим средствам, чем грамположительные бактерии. Наружная мембрана грамотрицательных бактерий действует как барьер, ограничивающий проникновение многих антибактериальных средств [5], [6], [7].

Особую активность против грамположительных бактерий проявляет триклозан. Конкретный механизм действия триклозана неизвестен, но было высказано предположение, что его первичное воздействие направлено на цитоплазматическую мембрану. Триклозан в субингибирующих концентрациях подавлял поглощение основных питательных веществ, в то время как более высокие бактерицидные концентрации приводили к быстрому высвобождению клеточных компонентов и гибели клеток [8].

На антимикробную активность могут влиять многие факторы, такие как температура, рН, органические вещества, синергизм, разбавление и метод тестирования [9].

Микроорганизмы могут быстро адаптироваться к различным физическим и химическим условиям окружающей среды, поэтому они способны формировать устойчивость к используемым антисептикам и дезинфицирующим средствам, так же, как и к антибиотикам. Выживанию микроорганизмов способствуют низкие концентрации антисептиков и дезинфицирующих средств. Некоторые антисептики и антибиотики могут оказывать сходное действие на бактерии. Например, образование филаментов индуцируется у грамотрицательных бактерий, как антибиотиками, так и биоцидами. Предполагается, что автолиз, вызванный низкими концентрациями фенолов и неорганических и органических соединений ртути, подобен антимикробному действию пенициллина [10].

В связи с растущими опасениями по поводу развития у микроорганизмов устойчивости к биоцидам и перекрестной устойчивости к антибиотикам становится ясно, что исследование характера ингибирующего действия антисептиков и дезинфицирующих средств на микроорганизмы позволит лучше понять внутренние и приобретенные механизмы устойчивости бактерий и возможную связь между использованием биоцидов и устойчивостью к антибиотикам [11], [12], [13]. Это подчеркивает необходимость изучения антимикробной эффективности коммерческих антисептиков и дезинфектантов.

Методы исследования

При изучении бактерицидной активности антисептиков в качестве тест-микроорганизмов использовали Staphylococcus aureus (штамм 906). Staphylococcus aureus – наиболее часто встречающийся представитель грамположительной группы микроорганизмов.

Оценку антимикробной активности осуществляли в соответствии с Р4.2.2643-10 «Методы лабораторных исследований и испытаний дезинфекционных средств для оценки их эффективности и безопасности» от 01 июня 2010 года. Рабочую суспензию тест-культуры готовили из односуточной культуры, выращенной на скошенном питательном агаре при температуре 37°С в течение 18–24 часов. Для приготовления бактериальной взвеси культуру смывали с агара стерильным физиологическим раствором и использовали в день приготовления. Полученную бактериальную взвесь фильтровали через стерильный ватно-марлевый фильтр и разводили стерильным физиологическим раствором до концентрации 5×106 по оптическому стандарту мутности.

Для заражения стерильного физиологического раствора в него вносили расчетное количество бактериальной суспензии. Инициальную микробную зараженность воды определяли методом десятикратных серийных разведений с последующим посевом на питательный агар.

Антисептики в количестве 3 мл добавляли непосредственно перед проведением исследований в колбы со 100 мл зараженного физиологического раствора. Через 30 и 60 минут экспонирования осуществляли посев 1 мл раствора антисептика на питательный агар из разведений 10-1, 10-2, 10-3. Температура инкубирования посевов в термостате – 37°С, сроки учета результатов опыта – 24 ч.

Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием классических методов математической статистики и табличного процессора MicrosoftExcel.

Результаты исследования

Исходная зараженность физиологического раствора составила 47000 КОЕ Staphylococcusaureus в 1 см3 (4,67 log). Установлено, что наиболее заметным антимикробным действием в отношении Staphylococcusaureus за 30 и 60-ти минутный интервал времени обладали антисептики ISL-sept, Dr. Clean и Tolliplus. У остальных антисептиков антимикробная активность после 30 и 60 минутной экспозиции проявлялась в меньшей степени (рис. 1).

1

Рис. 1 – Остаточное количество Staphylococcusaureus после действия антисептиков

Эффективность ингибирования Staphylococcusaureus всеми антисептиками после 30 и 60-минутной экспозиции находилась в интервале 85,7%–99,8% (табл. 1).

Таблица 1 – Эффективность (%) ингибирования антисептиками Staphylococcusaureus

Наименование образцов 30 мин. 60 мин.
ISL-sept 97,3 99,54
Аламинол 88,7 99,11
Антисептик для обработки рук Dr. Clean 98,27 99,8
Санокс 90,0 99,17
Антисептик “FA” 93,33 99,21
Максидез 85,7 99,1
Tolli plus 98,04 99,72

Таким образом, наиболее эффективными были антисептики, в состав которых входили спиртосодержащие компоненты. Тем не менее, ингибирующие свойства остальных антисептиков после часовой экспозиции были на достаточно высоком уровне.

Выводы

  1. Наилучшей ингибирующей активностью в отношении Staphylococcusaureusпосле 30 и 60 минутной экспозиции обладали спиртосодержащие антисептики ISL-sept, Dr. Clean и Tolliplus.
  2. Эффективность антимикробного действия исследованных антисептиков колебалась от 85,7%–99,8%.
Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Лыков И. Н. Биоцидная активность некоторых видов растений из коллекций Никитского ботанического сада / И. Н. Лыков, Л. П. Давидюк, Н. С. Плахова // Биологически активные вещества растений. Ялта. – 1989. – Т. 109. – С. 27–42.
  2. Rutala W. A. Antimicrobial activity of home disinfectants and natural products against potential human pathogens / W. A. Rutala, S. L. Barbee, N. C. Aguiar et al. // Infect. Control. Hosp. Epidemiol. – 2000. – V. 21(1). – Р. 33-38. DOI: 10.1086/501694.
  3. Russell A. D. Mechanisms of antimicrobial action of antiseptics and disinfectants: an increasingly important area of investigation / A. D. Russell // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. – 2002. – V. 49(4). – P. 597–599. DOI:10.1093/jac/49.4.597
  4. Nandhini R. Antimicrobial Activity of Disinfectants and Comparative Study with Phenol / R.Nandhini, V. J .H. Sumathy // Int. J. Curnt. Tren. Pharm. Res. – 2016. – V. 4(6). – Р. 355–361.
  5. Azachi M. The role of the outer membrane in formaldehyde tolerance in Escherichia coli VU3695 and Halomonas sp. /M. Azachi, Y. Henis, R. Shapira et al. // MAC. Microbiology. – 1996. – V. 142 (5). – Р. 1249–1254. DOI:10.1099/13500872-142-5-1249.
  6. Wickham G. An investigation into the relative resistances of common bacterial pathogens to quaternary ammonium cation disinfectants / G. Wickham // The International Journal of Student Research. – 2017. – V. 10. hzx008 DOI:10.1093/biohorizons/hzx008
  7. Reichel M. Efficacy of surface disinfectant cleaners against emerging highly resistant gram-negative bacteria /M. Reichel, A. Schlicht, C. Ostermeyer et al. // BMC Infect. Dis. – 2014. – V. 14. – Р. 292. DOI:10.1186/1471-2334-14-292
  8. McMurry L. M. Triclosan targets lipid synthesis / L. M.McMurry, M.Oethinger, S. B. Levy // Nature. – 1998. – V. 6. 394(6693). – Р. 531–532. DOI:10.1038/28970.
  9. Гаранин Р. А. Механизмы устойчивости микроорганизмов к действию тяжелых металлов / Р. А. Гаранин, И. Н. Лыков, Г. А. Шестакова // Научные труды Калужского государственного педагогического университета им. К.Э. Циолковского. Калуга. – 2006. – С. 199 - 203.
  10. Assessment of the Antibiotic Resistance Effects of Biocides. A Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks. European Commission. Brussels. – 2009. – Р. 1-87.
  11. Russell A. D. Antibiotic and biocide resistance in bacteria: introduction / A. D. Russell // J. Appl. Microbiol. –2002. – V. 92(1). – P. 1S-3S. DOI:10.1046/j.1365-2672.92.5s1.14.x
  12. Russell A. D. Biocide use and antibiotic resistance: the relevance of laboratory findings to clinical and environmental situations // Lancet Infect. Dis. – 2003. – V 3(12). – Р. 794–803. DOI:10.1016/s1473-3099(03)00833-8.
  13. Maillard J.-Y. Antibiotic and Biocide Resistance in Bacteria: perceptions and realities for the prevention and treatment of infection / J.-Y. Maillard // Ther. Clin. Risk Manag. – 2005. – V. 1(4). – Р. 307–320.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Lykov I. N. Biocidnaya aktivnost ne-kotoryh vidov rastenij iz kollekcij Nikitskogo botanicheskogo sada [Biocidal activity of some plant species from the collections of the Nikitsky Botanical Garden] / I.N.Lykov // Biologicheski aktivnye veshestva rastenij. Yalta. [Biologically active substances of plants. Yalta.]– 1989. – Vol. 109. – P . 27–42. [in Russian]
  2. Rutala W. A. Antimicrobial activity of home disinfectants and natural products against potential human pathogens / W. A. Rutala, S. L. Barbee, N. C. Aguiar et al. // Infect. Control. Hosp. Epidemiol. – 2000. – V. 21(1). – Р. 33-38. DOI: 10.1086/501694.
  3. Russell A. D. Mechanisms of antimicrobial action of antiseptics and disinfectants: an increasingly important area of investigation / A. D. Russell // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. – 2002. – V. 49(4). – P. 597–599. DOI:10.1093/jac/49.4.597
  4. Nandhini R. Antimicrobial Activity of Disinfectants and Comparative Study with Phenol / R.Nandhini, V. J .H. Sumathy // Int. J. Curnt. Tren. Pharm. Res. – 2016. – V. 4(6). – Р. 355–361.
  5. Azachi M. The role of the outer membrane in formaldehyde tolerance in Escherichia coli VU3695 and Halomonas sp. /M. Azachi, Y. Henis, R. Shapira et al. // MAC. Microbiology. – 1996. – V. 142 (5). – Р. 1249–1254. DOI:10.1099/13500872-142-5-1249.
  6. Wickham G. An investigation into the relative resistances of common bacterial pathogens to quaternary ammonium cation disinfectants / G. Wickham // The International Journal of Student Research. – 2017. – V. 10. hzx008 DOI:10.1093/biohorizons/hzx008
  7. Reichel M. Efficacy of surface disinfectant cleaners against emerging highly resistant gram-negative bacteria /M. Reichel, A. Schlicht, C. Ostermeyer et al. // BMC Infect. Dis. – 2014. – V. 14. – Р. 292. DOI:10.1186/1471-2334-14-292
  8. McMurry L. M. Triclosan targets lipid synthesis / L. M.McMurry, M.Oethinger, S. B. Levy // Nature. – 1998. –V. 6. 394(6693). – Р. 531–532. DOI:10.1038/28970.
  9. Garanin R. A. Mehanizmy ustojchivosti mikroorganizmov k dejstviyu tyazhelyh metallov [Mechanisms of Microbial Resistance to Heavy Metals] / I.N.Lykov, I. N.Lykov, G. A. Shestakova // Nauchnye trudy Kaluzhskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. K.E. Ciolkovskogo [Scientific Proceedings of K.E. Tsiolkovsky Kaluga State Pedagogical University. Kaluga].– 2006. – P.199 - 203. [in Russian]
  10. Assessment of the Antibiotic Resistance Effects of Biocides. A Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks. European Commission. Brussels. – 2009. – Р. 1-87.
  11. Russell A. D. Antibiotic and biocide resistance in bacteria: introduction / A. D. Russell // J. Appl. Microbiol. –2002. – V. 92(1). – P. 1S-3S. DOI:10.1046/j.1365-2672.92.5s1.14.x
  12. Russell A. D. Biocide use and antibiotic resistance: the relevance of laboratory findings to clinical and environmental situations // Lancet Infect. Dis. – 2003. – V 3(12). – Р. 794–803. DOI:10.1016/s1473 3099(03)00833-8.
  13. Maillard J.-Y. Antibiotic and Biocide Resistance in Bacteria: perceptions and realities for the prevention and treatment of infection / J.-Y. Maillard // Ther. Clin. RiskManag. – 2005. – V. 1(4). – Р. 307–320.