substancje aktywne preparatów myjących stosowanych w
advertisement
TECHNIKA – TECHNOLOGIA SUBSTANCJE AKTYWNE PREPARATÓW MYJĄCYCH STOSOWANYCH W PLACÓWKACH MEDYCZNYCH Preparaty myjące do rąk, powierzchni i narzędzi to niezbędne środki stosowane w placówkach medycznych; są one warunkiem prawidłowego funkcjonowania tych zakładów. Warto przyjrzeć się substancjom czynnym i pomocniczym, które wpływają na skuteczne działanie tych preparatów. dr med. Patryk Tarka Zakład Medycyny Zapobiegawczej i Higieny, Warszawski Uniwersytet Medyczny kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Longina Kłosiewicz-Latoszek 24 M ydła to sole sodowe i potasowe wyższych kwasów tłuszczowych, zmydlonych za pomocą wodorotlenku sodu lub potasu. Najważniejszymi surowcami mydlarskimi są naturalne tłuszcze – zarówno roślinne, jak i zwierzęce – oraz otrzymywane z nich kwasy tłuszczowe. Do surowców pochodzenia zwierzęcego wykorzystywanych do produkcji mydeł zaliczamy: łój wołowy, łój barani, smalec wieprzowy (1-8). Z kolei surowce pochodzenia roślinnego to m.in.: olej kokosowy, olej z ziaren palmowych czy olej z nasion bombassu i olej palmowy (pochodzą one z palm brazylijskich) oraz olej oliwkowy (1-8). Do produkcji mydeł na bazie oleju oliwkowego (nieprawidłowa, powszechnie stosowana nazwa to oliwa z oliwek) stosuje się surowiec gorszego gatunku, tzw. olej sulfurowy, o zielonej barwie spowodowanej obecnością chlorofilu, dający mydło zielone (1). Jasne mydła z oleju oliwkowego otrzymuje się z lepszych gatunków oleju i są to tzw. mydła marsylskie (1). Innym cenionym mydłem opartym na oleju oliwkowym jest mydło Aleppo. W skład tego produktu wchodzi również olej laurowy. Olej ten otrzymywany jest z rośliny o nazwie wawrzyn szlachetny (Laurus nobilis L.). Jego zawartość w gotowym mydle może się wahać od 5 do nawet 50 procent, co determinuje jego właściwości antyseptyczne. Mydeł w postaci kostek nie stosuje się w placówkach medycznych. Na rynku medycznym spotykamy preparaty w płynie, na bazie naturalnego mydła. Przykładem takich wyrobów są produkty do mycia rąk – Sterisol Liquid Soap oraz Esemsoft. Mydło stanowi także składnik preparatów myjącodezynfekujących na bazie pochodnych fenolu, takich jak: lizol (łac. Lysolum, syn. Cresolum saponatum FP IV, Sapo Cresoli, Liquor Cresoli saponatus), zawierający roztwór krezolu surowego (Cresolum crudum), czyli trikrezolu w mydle potasowym, kreolina (łac. Creolinum; saprol) – zawierająca emulsję krezoli ze smoły pogazowej z mydłami żywicznymi (9). Niegdyś mydło stanowiło także składnik preparatów myjąco-dezynfekujących na bazie formaldehydu pod nazwą lizoform (niem. Lysoform). Są to już historyczne preparaty. Współcześnie mydło wchodzi – obok związków po- wierzchniowo czynnych – w skład jednego preparatu myjąco-dezynfekującego na bazie podchlorynu sodu pod nazwą Domestos. Związki powierzchniowo czynne w preparatach myjących Związki powierzchniowo czynne funkcjonują także pod nazwami takimi jak: surfaktanty (od angielskiego słowa surface active agent) lub tenzydy (od niemieckiego słowa Tenside), a także detergenty. Nazwa „detergenty” pochodzi od łacińskiego słowa de tergere, gdzie de oznacza „stąd”, a tergere oznacza „ścierać”, „czyścić”, „usuwać” (1-8). Nazwa „detergenty” dotyczy tylko związków powierzchniowo czynnych stosowanych w procesach mycia, prania i czyszczenia. Związki powierzchniowo czynne zbudowane są z części hydrofobowej i hydrofilowej. Pierwsza z wymienionych wykazuje powinowactwo do roztworów niepolarnych, np. do tłuszczów, natomiast część hydrofilowa – powinowactwo do wody. Budowa taka determinuje specyficzne właściwości związków, które przejawiają się obniżaniem napięcia powierzchniowego roztworu (1-8). Klasyfikacja związków powierzchniowo czynnych Istnieje kilka kryteriów klasyfikacji związków powierzchniowo czynnych, najczęściej jednak stosowana jest klasyfikacja ze względu na zdolność lub brak zdolności do dysocjacji elektrolitycznej w roztworach wodnych. Związki dysocjujące w roztworach nazywamy jonowymi, a te, które nie wykazują dysocjacji, niejonowymi. W zależności od rodzaju ładunku związki jonowe można podzielić na anionowe (dysocjujące na jony obdarzone ładunkiem ujemnym), kationowe jony dysocjujące na jony obdarzone ładunkiem dodatnim i amfoteryczne, których ładunek elektryczny zależy od pH środowiska (1-8). Związki anionowe Do najważniejszych związków anionowych zaliczamy: alkilosiarczany, alkiloeterosiarczany, alkilosulfoniany, alkiloarylosulfoniany (1-8). OPM 11/2013 TECHNIKA – TECHNOLOGIA Alkilosiarczany są to sodowe lub potasowe sole estrów wyższych alkoholi tłuszczowych i kwasu siarkowego. Otrzymuje się je przez uwodornienie oleju olbrotowego (wielorybiego) lub naturalnych olejów roślinnych (kokosowego, palmowego, oliwkowego). W produktach handlowych najczęściej stosuje się sole alkilosiarczanów, takie jak laurylosiarczan sodowy (SLE). Wykazuje on potencjał drażniący w stosunku do skóry człowieka i dlatego nie jest stosowany w produktach do mycia ciała. Natomiast stosuje się go do produkcji płynów do mycia powierzchni (1-8). Do higieny ciała stosuje się sole alkiloeterosiarczanów, do których zaliczamy sól sodową kwasu lauryloeterosiarkowego, tzw. SLES. SLES są powszechnie stosowane w składach preparatów do mycia rąk i szamponów. Preparaty te wykazują znacznie mniejszy potencjał drażniący niż alkilosiarczany. Aby jeszcze skuteczniej eliminować działanie drażniące, wprowadza się do takich receptur inne związki powierzchniowo czynne, takie jak aminobetainy lub jony magnezowe (10). Preparaty oparte na SLES stanowią podstawę tzw. mydeł syntetycznych w płynie. Alkilosulfoniany są to sole sodowe lub potasowe kwasów sulfonowych. W celu otrzymywania tych związków węglowodory nasycone poddaje się działaniu chloru oraz dwutlenku siarki w obecności katalizatora. Stosowane są w detergentach do mycia powierzchni i prania (1-8). Alkiloarylosulfoniany – ich podstawą są węglowodory szeregu aromatycznego, np. benzen czy naftalen. Można także otrzymywać je, przerabiając węglowodory olefinowe (węglowodory nienasycone otrzymywane podczas crackingu ropy naftowej). Są stosowane podobnie jak alkilosufoniany w preparatach do mycia powierzchni i prania (1-8). Związki kationowe Surowcami wyjściowymi do produkcji związków kationowych są kwasy tłuszczowe. Związki kationowe wykazują działanie bójcze. Są stosowane w złożonych preparatach myjąco-dezynfekujących oraz w antyseptykach. Do grupy tej zaliczamy (8): • aminy, poliaminę, glukoprotaminę; • czwartorzędowe zasady amoniowe; • pochodne guanidyny (np. pochodna biguanidyny – chlorheksydyna oraz poliheksanid); • pochodne pirydyny (octenidyna). Spektrum działania czwartorzędowych zasad amoniowych, pochodnych biguanidyny i guanidyny, skupia się na bakteriach, drożdżach, wirusach lipofilnych (HIV, HBV, HCV). Szerszym spektrum działania, obejmującym pleśnie, prątki gruźlicy i część wirusów hydrofilnych, charakteryzują się aminy, glukoprotamina. Najszersze działanie, obejmujące bakterie, drożdże i pleśnie, prątki gruźlicy, wirusy hydrofilne i lipofilne oraz spory, charakteryzują się poliaminy, np. preparat Virusolve+. Związki amfoteryczne Są stosowane głównie w preparatach do mycia rąk i szamponach. Charakteryzują się łagodnym działaniem OPM 11/2013 na skórę człowieka – zmniejszają działanie drażniące anionowych związków powierzchniowo czynnych. Przykładem takich związków są betainy. Najczęściej stosuje się amidopropylobetinę kokosową (10). Związki niejonowe Związki niejonowe nie dysocjują na jony w roztworach. Ich rozpuszczalność jest spowodowana obecnością grup polarnych – polieterowych lub polihydroksylowych. Niejonowe związki powierzchniowo czynne otrzymuje się, działając tlenkiem etylenu na alkohole, alkilofenole lub kwasy tłuszczowe. Związki te stosowane są do mycia i prania, nie stosuje się ich do higieny ciała (5). Do niejonowych związków powierzchniowo czynnych zaliczamy także alkilopoliglukozydy, otrzymywane działaniem alkoholi tłuszczowych na hydrolizaty skrobi (10). Charakteryzują się one doskonałymi właściwościami myjącymi; nie tylko nie działają drażniąco na skórę człowieka, ale też zmniejszają działanie drażniące anionowych związków powierzchniowo czynnych. Stosowane są w niektórych preparatach do mycia rąk oraz w delikatnych szamponach (10). Substancje pomocnicze preparatów myjących Działanie detergencyjne (proces mycia) nie jest uzależnione wyłącznie od obecności związku powierzchniowo czynnego. Aby było efektywne, do związków powierzchniowo czynnych dodaje się substancje, które wzmacniają ich działanie. Do takich substancji zaliczyć można substancje sekwestrujące, alkalia oraz enzymy (11, 12, 13, 14). Substancje sekwestrujące Działanie związków powierzchniowo czynnych ulega zmniejszeniu w obecności jonów pochodzących z twardej wody. Najmniej wrażliwe na to działanie są niejonowe związki powierzchniowo czynne, jednak i one działają lepiej w miękkiej wodzie. Twardość wody z powodu obecności chlorków oraz siarczanów wapnia i magnezu (CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4) jest nazywana twardością niewęglanową, z kolei twardość spowodowana obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu oraz żelaza i magnezu określa się jako twardość węglanową (3). Twardości wody węglanowa i niewęglanowa razem tworzą twardość ogólną (3). Stąd konieczne jest stosowanie związków zmiękczających wodę. Do tych związków zalicza się fosforany, aminopolikarboksylanty i zeolity. Fosforany złożone – najczęściej stosuje się trójpolifosforan sodu. Wzmaga on działanie wszystkich związków powierzchniowo czynnych. Działanie zmiękczające polega na kompleksowaniu jonów pochodzących z twardej wody. Fosforany są odpowiedzialne za efekt eutrofizacji wody, stąd wielu producentów stosuje inne zamienniki. Należy dodać, że jeżeli ścieki trafiają do oczyszczalni ścieków, fosforany są usuwane w procesie oczyszczania i nie stanowią zagrożenia dla środowiska naturalnego (12-14). Aminopolikarboksylanty – są to kwasy aminopolikarboksylowe. Przedstawicielami tej grupy chemicznej 25 TECHNIKA – TECHNOLOGIA są EDTA, czyli kwas etyleno-diaminotetraoctowy, oraz NTA, czyli kwas nitrylotrójoctowy. Zarówno EDTA, jak i NTA charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami kompleksowania jonów pochodzących z twardej wody. Niestety EDTA i jego kompleksy są bardzo trudno biodegradowalne i związek nie jest traktowany jako przyjazny środowisku. NAT ulega dobrej biodegradacji, ale jest podejrzewany o działanie rakotwórcze u ludzi (12-14). Zeolity – są naturalnymi glinokrzemianami. Działanie zmiękczające w ich przypadku polega na wymianie jonowej. Zeolity nie wpływają na eutrofizację wody, ale ich działanie zmiękczające jest słabsze niż fosforanów (12-14). Alkalia Silnie alkaliczne związki chemiczne, takie jak wodorotlenek sodu, wodorotlenek potasu, oraz słabiej alkaliczne krzemiany sodu/potasu i węglany sodu/potasu wykazują doskonałe właściwości detergencyjne, nawet bez dodatku zawiązków powierzchniowo czynnych (5, 11). Mechanizm działania polega na reakcji hydrolizy substancji organicznych stanowiących składniki zanieczyszczeń. W wyniku działania związków silnie zasadowych następuje hydroliza skoagulowanych, zdenaturownych białek, utrwalonych tłuszczów, w wyniku czego powstają sole sodowe organicznych kwasów tłuszczowych, sole wielkocząsteczkowych oligomerów i sole aminokwasów (5, 11). Ponadto alkalia powodują zwiększenie potencjału elektrostatycznego między powierzchnią a zanieczyszczeniami. Wraz ze wzrostem pH roztworu, np. w wyniku dodania związków alkalicznych, zwiększają się potencjały elektrokinetyczne między zanieczyszczeniami a roztworem. Działające siły elektrostatyczne o jednakowych potencjałach odpychają się, tym samym ułatwiając odrywanie się zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia oderwane od powierzchni nie mogą już na nią powrócić. Jony ujemne mogą powstawać również na skutek adsorpcji anionów pochodzących ze środka powierzchniowo czynnego (5, 11). Enzymy Enzymy są to wielkocząsteczkowe katalizatory przyspieszające reakcje chemiczne. Dzielimy je na proste, zbudowane wyłącznie z aminokwasów (część hydrolaz) oraz złożone z części białkowej – apoenzymu, i części niebiałkowej – koenzymu lub grupy prostetycznej (5, 7, 11). Enzymy różnią się od zwykłych katalizatorów, przejawiając znacznie większą specyficzność substratową. Dlatego w kompozycjach myjących najlepsze działanie mają preparaty o kombinacji enzymów. Aktywność enzymatyczna może być zatrzymana lub obniżona przez inne substancje – tzw. inhibitory lub podwyższoną temperaturę. Enzymy są wrażliwe na preparaty na bazie aktywnego chloru oraz na temperatury powyżej 50°C. Również niektóre związki powierzchniowo czynne są niekompatybilne z enzymami (5, 7, 11). Pierwsze próby zastosowania enzymów rozpoczęto w Niemczech w latach 1936-1941. Zastosowano je w proszkach do prania. Natomiast pierwsze środki piorące pod nazwą Biotex zawierające enzymy 26 wyprodukowane w Europie (Dania, Szwajcaria) – w 1963 r. (15). W Polsce wyprodukowano (na enzymach pochodzących z importu) pierwszy enzymatyczny proszek do prania pod nazwą E w roku 1969 (16). Wprowadzenie enzymów do proszków do prania stanowiło prawdziwy przełom w usuwaniu zanieczyszczeń. Stosowano wówczas proteazy rozkładające białka. W związku z tak korzystnymi efektami enzymy zaczęto stosować w preparatach myjących do wyrobów medycznych, np. endoskopów oraz w preparatach myjąco-dezynfekujących do narzędzi. Obecnie na r ynku spotykamy produkty 3- i 5-enzymatyczne, np. amylazy rozkładające skrobię, lipazy rozkładające tłuszcze, mannazy rozkładające wielocukry (polisacharydy), celulazy rozkładające celulozę i zabrudzenia pigmentowo-tłuszczowe. Podsumowanie Mycie jest skomplikowanym procesem, w którym zachodzi współdziałanie czynników fizycznych, chemicznych oraz biologicznych (enzymy). Wieloskładnikowe preparaty myjące wzmocnione substancjami alkalicznymi i/lub enzymami gwarantują dobry efekt myjący, oszczędzając jednocześnie czas i działanie mechaniczne. Piśmiennictwo 1. Profic J., Planeta B., Pilichowski B., Szmidtgal E.: Środki powierzchniowo czynne. Technologia i zastosowanie. PWT, Warszawa 1959. 2. Anastasiu S., Jelescu E.: Środki powierzchniowo czynne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1973. 3. Szarek H.: Konserwacja wyrobów włókienniczych. Część I. WSiP, Warszawa 1985. 4. Hoffman T., Kozłowski T.: Towaroznawstwo środków piorących i czyszczących. Wydawnictwo WSE w Krakowie, Kraków 1973. 5. Przondo J.: Związki powierzchniowo czynne i ich zastosowanie w produktach chemii gospodarczej. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2010. 6. Łunina M.A.: Nie tylko mydło pierze. WSiP, Warszawa 1974. 7. Ogonowski J., Tomaszkiewicz-Potępa A.: Związki powierzchniowo czynne. Skrypt Politechniki Krakowskiej, 1999. 8. Zieliński R.: Surfaktanty. Budowa, właściwości, zastosowania. Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, 2009. 9. Polakow A.A.: Dezynfekcja weterynaryjna. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne. Warszawa 1982. 10. Arct J.: Skład i zasady komponowania szamponów. Wiadomości PTK, 2000, 3 (1), 10. 11.Tarka P.: Dekontaminacja wyrobów medycznych. Część I. Rola i działanie substancji pomocniczych chemicznych preparatów dezynfekcyjnych. „Zakażenia”, 3/2013. 12. Frydrych A., Arct J.: Modern complexing agents in homecare & cosmetic products. SÖFW – Journal, 1-2009. 13. Banach M., Makara A.: Tripolifosforan sodu: rozwiązanie dla środków czystości. „Czasopismo Techniczne Chemia”, 107 (10): 3-18. 2010. 14. Banach M., Pulit J.: Tripolifosforan sodu – wypełniacz aktywny środków piorących. „Laboratorium”, 3-4/2012. 15. Nowakowski E.: Zakłady pralnicze. Wydawnictwo Arkady, 1982. 16. Saar D.: Pranie bielizny – technika i technologia. Zakład Wydawnictw CZSR, Warszawa 1977. OPM 11/2013
