Бензалконийхлорид ( BZK , BKC , BAK , BAC ), также известный как алкилдиметилбензиламмонийхлорид ( ADBAC ) и под торговым названием Zephiran , [1] является типом катионного поверхностно-активного вещества . Это органическая соль, классифицируемая как четвертичное аммониевое соединение . ADBAC имеют три основные категории использования: в качестве биоцида , катионного поверхностно-активного вещества и агента фазового переноса . [2] ADBAC представляют собой смесь алкилбензилдиметиламмонийхлоридов, в которых алкильная группа имеет различные четные длины алкильных цепей.
В зависимости от чистоты хлорид бензалкония может быть от бесцветного до бледно-желтого (нечистый). Хлорид бензалкония легко растворяется в этаноле и ацетоне . Растворение в воде готово при перемешивании. Водные растворы должны быть нейтральными или слегка щелочными. Растворы пенятся при встряхивании. Концентрированные растворы имеют горький вкус и слабый запах миндаля. [ необходима цитата ]
Стандартные концентраты производятся в виде 50% и 80% растворов по массе и продаются под такими торговыми наименованиями, как BC50, BC80, BAC50, BAC80 и т. д. 50% раствор является чисто водным, в то время как более концентрированные растворы требуют включения модификаторов реологии ( спиртов , полиэтиленгликолей и т. д.) для предотвращения увеличения вязкости или образования геля в условиях низких температур.
Бензалкония хлорид обладает поверхностно-активными свойствами, растворяя липидную фазу слезной пленки и увеличивая проникновение лекарственных средств, что делает его полезным вспомогательным веществом , но при этом существует риск повреждения поверхности глаза. [3]
Хлорид бензалкония является основой межфазного катализа, важной технологии синтеза органических соединений, включая лекарственные препараты. [ необходима ссылка ]
Благодаря своей антимикробной активности хлорид бензалкония является активным ингредиентом во многих потребительских товарах:
Бензалкония хлорид также используется во многих непотребительских процессах и продуктах, в том числе в качестве активного ингредиента в хирургической дезинфекции. Полный список применений включает промышленные применения. [9]
В ходе пандемии COVID-19 время от времени возникала нехватка очистителей для рук, содержащих этанол или изопропанол в качестве активных ингредиентов. FDA заявило, что хлорид бензалкония может использоваться в качестве альтернативы в составе средств для обработки рук для медицинского персонала. [10] Однако, ссылаясь на правило FDA, CDC заявляет, что у него нет рекомендуемой альтернативы этанолу или изопропанолу в качестве активных ингредиентов, и добавляет, что «имеющиеся данные указывают на то, что хлорид бензалкония обладает менее надежной активностью против определенных бактерий и вирусов, чем любой из спиртов». [11] В ноябре 2020 года журнал Journal of Hospital Infection опубликовал исследование составов хлорида бензалкония; было обнаружено, что лабораторные и коммерческие дезинфицирующие средства с содержанием хлорида бензалкония всего 0,13 % инактивировали вирус SARS-CoV-2 в течение 15 секунд после контакта, даже в присутствии почвы или жесткой воды. [12] Это привело к растущему консенсусу, что дезинфицирующие средства на основе BZK столь же эффективны, как и дезинфицирующие средства на спиртовой основе, несмотря на рекомендации CDC. [13] В качестве дезинфицирующего средства для рук использование BZK может быть выгоднее, чем этанола в некоторых ситуациях, поскольку он оказывает значительно большее остаточное антибактериальное действие на кожу после первоначального нанесения. [14] Бензалкония хлорид продемонстрировал стойкую антимикробную активность в течение четырех часов после контакта, тогда как дезинфицирующее средство на основе этанола демонстрирует защиту кожи только в течение 10 минут после нанесения. [15]
Бензалкония хлорид — часто используемый консервант в глазных каплях ; типичные концентрации варьируются от 0,004% до 0,01%. [16] Более сильные концентрации могут быть едкими [17] и вызывать необратимое повреждение эндотелия роговицы . [18]
В литературе обсуждается необходимость избегать использования растворов хлорида бензалкония при ношении контактных линз. [19] [20]
В связи с его антимикробной активностью [21] при нанесении на кожу, в некоторые местные препараты для лечения угревой сыпи добавляют хлорид бензалкония для повышения эффективности или срока годности продукта. [22] [23]
Было также показано, что хлорид бензалкония является спермицидом. [24] В России и Китае хлорид бензалкония используется в качестве контрацептива . Таблетки вводятся вагинально или наносится гель, что приводит к местной спермицидной контрацепции. [25] [26] Это не совсем надежный метод, и он может вызывать раздражение.
Этот химикат используется в пчеловодстве для лечения гнилостных заболеваний расплода. [27]
Хотя исторически хлорид бензалкония повсеместно использовался в качестве консерванта в офтальмологических препаратах, его токсичность для глаз и раздражающие свойства [28] в сочетании с потребительским спросом побудили фармацевтические компании увеличить производство препаратов без консервантов или заменить хлорид бензалкония консервантами, которые менее вредны. [29]
Многие массовые ингаляторы и назальные спреи содержат хлорид бензалкония в качестве консерванта, несмотря на существенные доказательства того, что он может отрицательно влиять на движение ресничек , мукоцилиарный клиренс , гистологию слизистой оболочки носа, функцию человеческих нейтрофилов и реакцию лейкоцитов на местное воспаление . [30] Хотя некоторые исследования не обнаружили никакой корреляции между использованием хлорида бензалкония в концентрациях на уровне или ниже 0,1% в назальных спреях и лекарственным ринитом , [31] другие рекомендовали избегать использования хлорида бензалкония в назальных спреях. [32] [33] В Соединенных Штатах назальные стероидные препараты, не содержащие хлорид бензалкония, включают будесонид , триамцинолона ацетонид , дексаметазон и аэрозольные ингаляторы Beconase и Vancenase. [30]
Бензалкония хлорид является раздражителем тканей среднего уха в обычно используемых концентрациях. Была продемонстрирована токсичность для внутреннего уха. [34]
Профессиональное воздействие хлорида бензалкония связывают с развитием астмы. [35] В 2011 году крупное клиническое исследование, разработанное для оценки эффективности дезинфицирующих средств для рук на основе различных активных ингредиентов в предотвращении передачи вируса среди школьников, было перепроектировано, чтобы исключить дезинфицирующие средства на основе хлорида бензалкония из-за проблем безопасности. [36]
Хлорид бензалкония широко используется в качестве фармацевтического консерванта и противомикробного средства с 1940-х годов. Хотя ранние исследования подтвердили едкие и раздражающие свойства хлорида бензалкония, исследования побочных эффектов и заболеваний, связанных с хлоридом бензалкония, появились только в последние 30 лет. [ необходима цитата ]
RTECS приводит следующие данные об острой токсичности: [37]
Бензалкония хлорид является сильным раздражителем кожи и глаз человека. [38] Он является респираторным, иммунотоксикантом, желудочно-кишечным токсичным веществом и нейротоксикантом. [39] [40] [41]
Формулы хлорида бензалкония для потребительского использования представляют собой разбавленные растворы. Концентрированные растворы токсичны для людей, вызывая коррозию/раздражение кожи и слизистых оболочек, а также смерть при приеме внутрь в достаточных объемах. 0,1% — максимальная концентрация хлорида бензалкония, которая не вызывает первичного раздражения неповрежденной кожи или не действует как сенсибилизатор. [42]
Отравление хлоридом бензалкония признано в литературе. [43] Исследование случая 2014 года, подробно описывающее фатальный прием внутрь до 8,1 унций (240 мл) 10% хлорида бензалкония у 78-летнего мужчины, также включает в себя резюме опубликованных в настоящее время отчетов о случаях приема внутрь хлорида бензалкония. Хотя большинство случаев были вызваны путаницей относительно содержимого контейнеров, в одном случае упоминается неправильное аптечное разбавление хлорида бензалкония как причина отравления двух младенцев. [44] В 2018 году японская медсестра была арестована и призналась в убийстве около 20 пациентов в больнице в Иокогаме путем инъекции хлорида бензалкония в их внутривенные капельницы. [45] [46]
Отравление домашних животных хлоридом бензалкония было признано результатом прямого контакта с поверхностями, очищенными дезинфицирующими средствами, в которых в качестве активного ингредиента используется хлорид бензалкония. [47]
Антимикробная активность зависит от длины цепи. Например, дрожжи и грибы больше всего подвержены влиянию C12, грамположительные — C14, а грамотрицательные — C16. [48]
Наибольшая биоцидная активность связана с производными додецила C12 и миристила алкила C14. Механизм бактерицидного / микробицидного действия, как полагают, обусловлен нарушением межмолекулярных взаимодействий. Это может вызвать диссоциацию липидных бислоев клеточной мембраны , что ставит под угрозу контроль клеточной проницаемости и вызывает утечку клеточного содержимого. Другие биомолекулярные комплексы внутри бактериальной клетки также могут подвергаться диссоциации. Ферменты , которые тонко контролируют широкий спектр дыхательной и метаболической клеточной активности, особенно подвержены дезактивации. Критические межмолекулярные взаимодействия и третичные структуры в таких высокоспецифичных биохимических системах могут быть легко нарушены катионными поверхностно-активными веществами. [ необходима цитата ]
Растворы хлорида бензалкония являются быстродействующими биоцидными средствами с умеренно длительной продолжительностью действия. Они активны против бактерий и некоторых вирусов, грибков и простейших. Бактериальные споры считаются устойчивыми. Растворы являются бактериостатическими или бактерицидными в зависимости от их концентрации. Грамположительные бактерии, как правило, более восприимчивы, чем грамотрицательные бактерии . Его активность зависит от концентрации поверхностно-активного вещества, а также от концентрации бактерий (инокулята) на момент обработки. [49] Активность не сильно зависит от pH, но существенно увеличивается при более высоких температурах и длительном времени воздействия.
В исследовании 1998 года с использованием протокола FDA не содержащий спирта дезинфицирующее средство с хлоридом бензалкония в качестве активного ингредиента соответствовало стандартам эффективности FDA, в то время как Purell , популярное дезинфицирующее средство на спиртовой основе, не соответствовало. Исследование, которое было проведено и опубликовано ведущим американским разработчиком, производителем и продавцом местных антимикробных фармацевтических препаратов на основе четвертичных аммониевых соединений, показало, что их собственное дезинфицирующее средство на основе хлорида бензалкония работало лучше, чем дезинфицирующее средство для рук на спиртовой основе после многократного использования. [50]
Новые формулы, использующие бензалконий в смеси с различными производными четвертичного аммония, могут использоваться для расширения биоцидного спектра и повышения эффективности дезинфицирующих средств на основе бензалкония. [ необходима цитата ] Методы формулирования были использованы с большим успехом для повышения вирулицидной активности дезинфицирующих средств на основе четвертичного аммония, таких как Virucide 100, в отношении типичных опасностей инфекций в здравоохранении, таких как гепатит и ВИЧ . [ необходима цитата ] Использование соответствующих вспомогательных веществ также может значительно улучшить спектр, производительность и моющую способность , а также предотвратить дезактивацию в условиях использования. [ необходима цитата ] Формулирование также может помочь свести к минимуму дезактивацию растворов бензалкония в присутствии органических и неорганических загрязнений. [ необходима цитата ] . Однако недавние исследования продемонстрировали способность микроорганизмов окружающей среды развивать пониженную восприимчивость к хлориду бензалкония, используя такие стратегии, как модификация бактериальных мембран: увеличение активности насоса и снижение экспрессии определенных поринов. [51]
Деградация хлорида бензалкония следует за последовательными этапами дебензилирования, деалкилирования и деметилирования, в результате чего получается бензилхлорид , алкилдиметиламин, диметиламин , длинноцепочечный алкан и аммиак . [52] Промежуточные продукты, основные и второстепенные продукты затем могут быть разбиты на CO2 , H2O , NH3 и Cl- . Первым шагом к биодеградации BAC является деление или расщепление алкильной цепи от четвертичного азота, как показано на схеме. Это делается путем отщепления водорода от алкильной цепи с помощью гидроксильного радикала, что приводит к радикалу с углеродным центром. Это приводит к диметилбензиламину в качестве первого промежуточного продукта и додеканалю в качестве основного продукта. [52]
Отсюда диметилбензиламин может быть окислен до бензойной кислоты с использованием процесса Фентона . Триметиламинная группа в диметилбензиламине может быть расщеплена с образованием бензила, который может быть далее окислен до бензойной кислоты . Бензойная кислота использует гидроксилирование (добавление гидроксильной группы) для образования п-гидроксибензойной кислоты . Затем диметилбензиламин может быть преобразован в аммиак путем проведения деметилирования дважды, что удаляет обе метильные группы, с последующим дебензилированием, удаляя бензильную группу с использованием гидрирования . [52] Диаграмма [ which? ] представляет собой предполагаемые пути биодеградации БАС как для гидрофобных, так и для гидрофильных областей поверхностно-активного вещества. Поскольку хлорид стеаралкония является типом БАС, процесс биодеградации должен происходить таким же образом.
Бензалкония хлорид классифицируется как антисептический активный ингредиент категории III Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). Ингредиенты относятся к категории III, когда «имеющихся данных недостаточно для классификации как безопасных и эффективных, и требуются дополнительные испытания».
В сентябре 2016 года FDA объявило о запрете девятнадцати ингредиентов в потребительском антибактериальном мыле, сославшись на отсутствие доказательств безопасности и эффективности. [53] Запрет на три дополнительных ингредиента, включая хлорид бензалкония, был отложен в то время, чтобы позволить завершить текущие исследования.
Бензалкония хлорид был отложен от дальнейшего нормотворчества в окончательном правиле FDA 2019 года о безопасности и эффективности потребительских дезинфицирующих средств для рук, «чтобы обеспечить постоянное исследование и представление дополнительных данных о безопасности и эффективности, необходимых для принятия решения» о том, соответствует ли он этим критериям для использования в безрецептурных дезинфицирующих средствах для рук, но агентство указало, что не намерено предпринимать действия по удалению дезинфицирующих средств для рук на основе бензалкония хлорида с рынка. [54] Существует признание того, что требуются дополнительные данные о его безопасности, эффективности и результативности, особенно в отношении:
Однако недавние исследования продемонстрировали способность микроорганизмов окружающей среды вырабатывать пониженную восприимчивость к хлориду бензалкония, используя такие стратегии, как модификация бактериальных мембран: увеличение активности насоса и снижение экспрессии определенных поринов. [55]
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )ПРОФИЛЬ БЕЗОПАСНОСТИ: Ядовит при проглатывании. Умеренно токсичен при контакте с кожей. Сильный раздражитель глаз. Бактерицид и фунгицид. Опасен; при нагревании до разложения выделяет токсичные пары Cl- и NOx.