Хлорид бензалкония ( BZK , BKC , BAK , BAC ), также известный как хлорид алкилдиметилбензиламмония ( ADBAC ) и под торговым названием Зефиран , [1] представляет собой тип 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 хлоридов алкилбензилдиметиламмония, в которых алкильная группа имеет различную четную длину алкильной цепи.
В зависимости от чистоты хлорид бензалкония варьируется от бесцветного до бледно-желтого (нечистого). Бензалкония хлорид хорошо растворяется в этаноле и ацетоне . Растворение в воде готово при взбалтывании. Водные растворы должны быть от нейтральных до слабощелочных. Растворы пенятся при встряхивании. Концентрированные растворы имеют горький вкус и слабый миндальный запах. [ нужна цитата ]
Стандартные концентраты производятся в виде 50- и 80-процентных растворов и продаются под торговыми названиями, такими как BC50, BC80, BAC50, BAC80 и т. д. 50-процентный раствор является чисто водным, тогда как более концентрированные растворы требуют включения модификаторов реологии ( спирты , полиэтиленгликоли и т. д.) для предотвращения увеличения вязкости или образования геля в условиях низких температур.
Бензалкония хлорид обладает свойствами поверхностно-активного вещества, растворяя липидную фазу слезной пленки и увеличивая проникновение лекарства, что делает его полезным вспомогательным веществом , но с риском повреждения поверхности глаза. [3]
Бензалкония хлорид является основой межфазного катализа, важной технологии синтеза органических соединений, включая лекарства. [ нужна цитата ]
Благодаря своей антимикробной активности бензалкония хлорид является активным ингредиентом многих потребительских товаров:
Бензалкония хлорид также используется во многих процессах и продуктах, не связанных с потреблением, в том числе в качестве активного ингредиента при хирургической дезинфекции. Полный список применений включает промышленное применение. [9]
Во время пандемии COVID-19 время от времени возникала нехватка средств для мытья рук, содержащих этанол или изопропанол в качестве активных ингредиентов. FDA заявило, что хлорид бензалкония может использоваться в качестве альтернативы для использования в составе средств для протирания рук 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 больничной инфекции опубликовал исследование составов хлорида бензалкония; Было обнаружено, что лабораторные и коммерческие дезинфицирующие средства, содержащие всего 0,13% хлорида бензалкония, инактивируют вирус SARS-CoV-2 в течение 15 секунд контакта, даже в присутствии почвы или жесткой воды. [12] Это привело к растущему консенсусу в отношении того, что дезинфицирующие средства BZK так же эффективны, как и дезинфицирующие средства на спиртовой основе, несмотря на рекомендации CDC. [13] В некоторых ситуациях использование БЗК в качестве дезинфицирующего средства для рук может быть предпочтительнее этанола, поскольку он оказывает значительно большее остаточное антибактериальное действие на кожу после первоначального применения. [14] Бензалкония хлорид продемонстрировал стойкую противомикробную активность в течение четырех часов после контакта, тогда как дезинфицирующее средство на основе этанола обеспечивает 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 высокие концентрации могут быть едкими [17] и вызывать необратимые повреждения эндотелия роговицы . [18]
В литературе обсуждается отказ от использования растворов бензалкония хлорида при ношении контактных линз. [19] [20]
Из-за его антимикробной активности [21] при нанесении на кожу в некоторые лекарства местного применения от обыкновенных угрей добавляют хлорид бензалкония для увеличения эффективности или срока годности продуктов. [22] [23]
Также было показано, что бензалкония хлорид является спермицидом. [24] В России и Китае бензалкония хлорид используется в качестве противозачаточного средства . Таблетки вводятся вагинально или наносится гель, что обеспечивает местную спермицидную контрацепцию. [25] [26] Это не совсем надежный метод и может вызвать раздражение.
Этот химикат используется в пчеловодстве для лечения гнилых заболеваний расплода. [27]
Хотя исторически бензалкония хлорид повсеместно использовался в качестве консерванта в офтальмологических препаратах, его глазная токсичность и раздражающие свойства [28] в сочетании с потребительским спросом заставили фармацевтические компании увеличить производство препаратов без консервантов или заменить бензалкония хлорид консервантами. которые менее вредны. [29]
Многие массово продаваемые составы ингаляторов и назальных спреев содержат бензалкония хлорид в качестве консерванта, несмотря на существенные доказательства того, что он может отрицательно влиять на движение ресничек , мукоцилиарный клиренс , гистологию слизистой оболочки носа, функцию нейтрофилов человека и реакцию лейкоцитов на местное воспаление . [30] Хотя некоторые исследования не обнаружили корреляции между использованием бензалкония хлорида в концентрациях 0,1% или ниже в назальных спреях и лекарственным ринитом , [31] другие рекомендовали избегать использования бензалкония хлорида в назальных спреях. [32] [33] В Соединенных Штатах к назальным стероидным препаратам, не содержащим хлорида бензалкония, относятся будесонид , ацетонид триамцинолона , дексаметазон , а также аэрозольные ингаляторы беконаза и ванценаза. [30]
Бензалкония хлорид в обычно используемых концентрациях раздражает ткани среднего уха. Была продемонстрирована токсичность внутреннего уха. [34]
Профессиональное воздействие хлорида бензалкония связано с развитием астмы. [35] В 2011 году крупное клиническое исследование, предназначенное для оценки эффективности дезинфицирующих средств для рук на основе различных активных ингредиентов в предотвращении передачи вируса среди школьников, было изменено с целью исключения дезинфицирующих средств на основе хлорида бензалкония из соображений безопасности. [36]
Бензалкония хлорид широко используется в качестве фармацевтического консерванта и противомикробного средства с 1940-х годов. Хотя ранние исследования подтвердили коррозионные и раздражающие свойства хлорида бензалкония, исследования побочных эффектов и болезненных состояний, связанных с хлоридом бензалкония, появились только в течение последних 30 лет. [ нужна цитата ]
RTECS приводит следующие данные о острой токсичности: [37]
Бензалкония хлорид вызывает сильное раздражение кожи человека и глаз. [38] Это респираторный токсикант, иммунотоксикант, желудочно-кишечный токсикант и нейротоксикант. [39] [40] [41]
Препараты бензалкония хлорида для потребительского использования представляют собой разбавленные растворы. Концентрированные растворы токсичны для человека, вызывая коррозию/раздражение кожи и слизистых оболочек и смерть при приеме внутрь в достаточных объемах. 0,1% — максимальная концентрация бензалкония хлорида, которая не вызывает первичного раздражения неповрежденной кожи и не действует как сенсибилизатор. [42]
В литературе отмечено отравление бензалкония хлоридом. [43] Тематическое исследование 2014 года, подробно описывающее фатальный проглатывание до 8,1 унции (240 мл) 10% раствора бензалкония хлорида 78-летним мужчиной, также включает краткое изложение опубликованных в настоящее время сообщений о случаях проглатывания бензалкония хлорида. Хотя большинство случаев было вызвано путаницей в отношении содержимого контейнеров, в одном случае причиной отравления двух младенцев было названо неправильное аптечное разведение бензалкония хлорида. [44] В 2018 году японская медсестра была арестована и призналась, что убила около 20 пациентов в больнице в Иокогаме, вводя им хлорид бензалкония в капельницы для внутривенного введения. [45] [46]
Установлено отравление домашних животных бензалкония хлоридом в результате прямого контакта с поверхностями, очищенными дезинфицирующими средствами с использованием бензалкония хлорида в качестве действующего вещества. [47]
Антимикробная активность зависит от длины цепи. Например, на дрожжи и грибы больше всего влияет С12, на грамположительные – С14, а на грамотрицательные – С16. [48]
Наибольшую биоцидную активность имеют додецил-С12- и С14- миристилалкилпроизводные . Считается, что механизм бактерицидного / микробицидного действия обусловлен нарушением межмолекулярных взаимодействий. Это может вызвать диссоциацию липидных бислоев клеточных мембран , что нарушает контроль клеточной проницаемости и вызывает утечку клеточного содержимого. Другие биомолекулярные комплексы внутри бактериальной клетки также могут подвергаться диссоциации. Ферменты , которые тонко контролируют широкий спектр респираторной и метаболической активности клеток, особенно подвержены дезактивации. Критические межмолекулярные взаимодействия и третичные структуры в таких высокоспецифичных биохимических системах могут быть легко нарушены катионными поверхностно-активными веществами. [ нужна цитата ]
Растворы бензалкония хлорида являются быстродействующими биоцидными средствами с умеренно длительной продолжительностью действия. Они активны в отношении бактерий и некоторых вирусов, грибов и простейших. Бактериальные споры считаются устойчивыми. Растворы в зависимости от концентрации обладают бактериостатическим или бактерицидным действием. Грамположительные бактерии обычно более восприимчивы, чем грамотрицательные . Его активность зависит от концентрации ПАВ, а также от концентрации бактерий (посевного материала) на момент обработки. [49] На активность не сильно влияет pH, но существенно возрастает при более высоких температурах и длительном времени воздействия.
В исследовании 1998 года с использованием протокола FDA безспиртовое дезинфицирующее средство с хлоридом бензалкония в качестве активного ингредиента соответствовало стандартам эффективности FDA, тогда как Purell , популярное дезинфицирующее средство на спиртовой основе, не соответствовало. Исследование, которое было проведено и опубликовано ведущим американским разработчиком, производителем и продавцом противомикробных фармацевтических препаратов для местного применения на основе соединений четвертичного аммония, показало, что их собственное дезинфицирующее средство на основе хлорида бензалкония работает лучше, чем дезинфицирующее средство для рук на спиртовой основе, после многократного использования. [50]
Новые составы, в которых используется бензалконий, смешанный с различными производными четвертичного аммония, можно использовать для расширения биоцидного спектра и повышения эффективности дезинфицирующих средств на основе бензалкония. [ нужна цитация ] Методы составления рецептур были использованы с большим эффектом для усиления вирулицидной активности дезинфицирующих средств на основе четвертичного аммония, таких как Virucide 100, в отношении типичных опасностей медицинских инфекций, таких как гепатит и ВИЧ . [ нужна цитация ] Использование соответствующих вспомогательных веществ также может значительно улучшить спектр, производительность и моющую способность , а также предотвратить дезактивацию в условиях использования. [ нужна цитация ] Состав также может помочь свести к минимуму дезактивацию растворов бензалкония в присутствии органических и неорганических загрязнений. [ нужна цитата ] . Однако недавние исследования продемонстрировали способность микроорганизмов окружающей среды развивать пониженную чувствительность к хлориду бензалкония за счет использования таких стратегий, как модификация бактериальных мембран: увеличение активности насоса и снижение экспрессии определенных поринов. [51]
Разложение хлорида бензалкония следует за последовательными стадиями дебензилирования, деалкилирования и деметилирования с образованием бензилхлорида , алкилдиметиламина, диметиламина , длинноцепочечного алкана и аммиака . [52] Промежуточные, основные и второстепенные продукты затем можно разбить на CO 2 , H 2 O, NH 3 и Cl – . Первым шагом на пути биоразложения БАС является деление или расщепление алкильной цепи четвертичного азота, как показано на схеме. Это достигается путем отделения водорода от алкильной цепи с помощью гидроксильного радикала, что приводит к образованию углеродцентрированного радикала. В результате образуется диметилбензиламин в качестве первого промежуточного продукта и додеканал в качестве основного продукта. [52]
Отсюда диметилбензиламин можно окислить до бензойной кислоты с помощью процесса Фентона . Триметиламинная группа в диметилбензиламине может расщепляться с образованием бензила, который может быть дополнительно окислен до бензойной кислоты . Бензойная кислота подвергается гидроксилированию (добавлению гидроксильной группы) с образованием п-гидроксибензойной кислоты . Затем диметилбензиламин можно превратить в аммиак, дважды выполнив деметилирование , при котором удаляются обе метильные группы, с последующим дебензилированием и удалением бензильной группы с помощью гидрирования . [52] Диаграмма [ какая? ] представляет предполагаемые пути биоразложения БАС как для гидрофобных, так и для гидрофильных областей поверхностно-активного вещества. Поскольку хлорид стеаралкония является разновидностью БАК, процесс биоразложения должен происходить таким же образом.
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) классифицирует бензалкония хлорид как антисептический активный ингредиент III категории. Ингредиенты относят к категории III, когда «имеющихся данных недостаточно, чтобы классифицировать их как безопасные и эффективные, и требуются дальнейшие 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 отстранен от дальнейшего нормотворчества в Окончательном правиле FDA 2019 года о безопасности и эффективности потребительских дезинфицирующих средств для рук, «чтобы обеспечить возможность постоянного изучения и предоставления дополнительных данных о безопасности и эффективности, необходимых для определения» того, соответствует ли он этим критериям для использовать в безрецептурных дезинфицирующих средствах для рук, но агентство указало, что не намерено предпринимать действия по удалению с рынка дезинфицирующих средств для рук на основе хлорида бензалкония. [54] Признано, что требуется больше данных о его безопасности, эффективности и действенности, особенно в отношении:
Однако недавние исследования продемонстрировали способность микроорганизмов окружающей среды развивать пониженную чувствительность к хлориду бензалкония за счет использования таких стратегий, как модификация бактериальных мембран: увеличение активности насоса и снижение экспрессии определенных поринов. [55]
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )ПРОФИЛЬ БЕЗОПАСНОСТИ: Яд при проглатывании. Умеренно токсичен при попадании на кожу. Сильное раздражение глаз. Бактерицид и фунгицид. Опасный; при нагревании до разложения выделяет токсичные пары Cl- и NOx.