Хлорид бензалкония: свойства, применение и токсичность.

Введение

Поверхностно-активное и антисептическое средство.

Бензалкония хлорид (BZK, BKC, BAK, BAC), также известный как алкилдиметилбензиламмония хлорид (ADBAC) и под торговым названием Zephiran, является типом катионного поверхностно-активного вещества. Это органическая соль, классифицируемая как четвертичное аммониевое соединение. ADBAC имеют три основных области применения: в качестве биоцида, катионного поверхностно-активного вещества и агента межфазного переноса. ADBAC представляют собой смесь хлоридов алкилбензилдиметиламмония, в которых алкильная группа имеет различные алкильные цепи с четным числом атомов углерода.

Растворимость и физические свойства

В зависимости от чистоты, хлорид бензалкония может быть бесцветным или бледно-желтым (при наличии примесей). Хлорид бензалкония легко растворим в этаноле и ацетоне. Растворение в воде происходит легко при перемешивании. Водные растворы должны быть нейтральными или слабощелочными. Растворы пенообразуются при встряхивании. Концентрированные растворы имеют горький вкус и слабый запах, напоминающий миндаль. Стандартные концентраты производятся в виде 50% и 80% растворов по массе и продаются под торговыми названиями, такими как BC50, BC80, BAC50, BAC80 и т.д. 50% раствор является чисто водным, а для более концентрированных растворов требуется добавление реологических модификаторов (спиртов, полиэтиленгликолей и т.д.) для предотвращения повышения вязкости или образования геля при низких температурах.

Катионные поверхностно-активные вещества

Хлорид бензалкония обладает поверхностно-активными свойствами, растворяя липидный слой слезной пленки и усиливая проникновение лекарственных средств, что делает его полезным вспомогательным веществом, но существует риск повреждения поверхности глаза. Моющие средства и средства для обработки белья. Смягчители для тканей.

Агент фазового переноса

Хлорид бензалкония — широко используемый катализатор межфазного переноса, важная технология в синтезе органических соединений, в том числе лекарственных препаратов.

Медицина

Хлорид бензалкония – часто используемый консервант в глазных каплях; типичные концентрации составляют от 0,004% до 0,01%. Более высокие концентрации могут обладать едким действием и вызывать необратимые повреждения эндотелия роговицы. В литературе обсуждается вопрос об избежании использования растворов хлорида бензалкония при ношении контактных линз. Благодаря своей антимикробной активности при нанесении на кожу, некоторые местные препараты для лечения акне вульгариса содержат хлорид бензалкония для повышения эффективности или срока годности продукта. Также было показано, что хлорид бензалкония обладает спермицидным действием. В России и Китае хлорид бензалкония используется как контрацептивное средство. Таблетки вводятся вагинально или применяется гель, что обеспечивает местную спермицидную контрацепцию. Это не полностью надежный метод и может вызывать раздражение.

Пчеловодство

Он используется в пчеловодстве для лечения гнильцовых болезней расплода.

Побочные эффекты

Хотя в прошлом хлорид бензалкония был широко распространен в качестве консерванта в офтальмологических препаратах, его токсичность для глаз и раздражающие свойства, в сочетании с потребительским спросом, побудили фармацевтические компании увеличить производство препаратов без консервантов или заменить хлорид бензалкония менее вредными консервантами. Многие широко распространенные ингаляторы и назальные спреи содержат хлорид бензалкония в качестве консерванта, несмотря на значительные доказательства того, что он может негативно влиять на движение ресничек, мукоцилиарный клиренс, гистологию слизистой оболочки носа, функцию человеческих нейтрофилов и реакцию лейкоцитов на местное воспаление. Хотя некоторые исследования не выявили корреляции между использованием хлорида бензалкония в концентрациях 0,1% или ниже в назальных спреях и лекарственно-индуцированным ринитом, другие рекомендовали избегать использования хлорида бензалкония в назальных спреях. В Соединенных Штатах назальные стероидные препараты, не содержащие хлорида бензалкония, включают будесонид, триамцинолона ацетонид, дексаметазон, а также аэрозольные ингаляторы Беконаза и Ванценаза. Профессиональное воздействие хлорида бензалкония связывают с развитием астмы. В 2011 году крупное клиническое исследование, разработанное для оценки эффективности антисептиков для рук на основе различных активных ингредиентов в предотвращении передачи вирусов среди школьников, было пересмотрено с целью исключения антисептиков на основе хлорида бензалкония из-за опасений по поводу безопасности. Хлорид бензалкония широко используется в качестве фармацевтического консерванта и антимикробного средства с 1940-х годов. В то время как ранние исследования подтвердили коррозионные и раздражающие свойства хлорида бензалкония, исследования неблагоприятных эффектов и заболеваний, связанных с хлоридом бензалкония, появились только за последние 30 лет.

Биологическая активность

Антимикробная активность зависит от длины цепи. Например, дрожжи и грибы наиболее чувствительны к C12, грамположительные бактерии – к C14, а грамотрицательные – к C16. Наибольшая биоцидная активность связана с додецильными и миристиловыми алкильными производными C12 и C14 соответственно. Механизм бактерицидного/микробицидного действия, предположительно, обусловлен нарушением межмолекулярных взаимодействий. Это может приводить к диссоциации липидных бислоев клеточной мембраны, что нарушает контроль клеточной проницаемости и вызывает утечку клеточного содержимого. Другие биомолекулярные комплексы внутри бактериальной клетки также могут подвергаться диссоциации. Ферменты, тонко регулирующие широкий спектр дыхательных и метаболических клеточных процессов, особенно восприимчивы к деактивации. Критические межмолекулярные взаимодействия и третичные структуры в таких высокоспецифичных биохимических системах могут быть легко нарушены катионными поверхностно-активными веществами. Растворы хлорида бензалкония – это быстродействующие биоциды с умеренно продолжительным эффектом. Они активны против бактерий, некоторых вирусов, грибков и простейших. Бактериальные споры считаются устойчивыми. Растворы проявляют бактериостатические или бактерицидные свойства в зависимости от их концентрации. Грамположительные бактерии, как правило, более восприимчивы, чем грамотрицательные. Активность зависит от концентрации поверхностно-активного вещества, а также от концентрации бактерий (инокулята) в момент обработки. На pH активность существенно не влияет, но она значительно возрастает при более высоких температурах и длительном времени экспозиции. В исследовании 1998 года, проведенном по протоколу FDA, не содержащий спирта антисептик с хлоридом бензалкония в качестве активного ингредиента соответствовал стандартам FDA, в то время как Purell, популярный антисептик на спиртовой основе, – нет. Исследование, выполненное и опубликованное ведущим американским разработчиком, производителем и поставщиком местных противомикробных препаратов на основе четвертичных аммониевых соединений, показало, что их антисептик на основе хлорида бензалкония демонстрировал лучшие результаты после многократного применения по сравнению со спиртовым антисептиком. Новые составы, содержащие бензалконий в сочетании с различными производными четвертичного аммония, могут использоваться для расширения биоцидного спектра и повышения эффективности дезинфицирующих средств на основе бензалкония. Методы разработки составов эффективно использовались для повышения вируцидной активности дезинфицирующих средств на основе четвертичного аммония, таких как Virucide 100, в отношении типичных инфекционных рисков для здравоохранения, таких как гепатит и ВИЧ. Использование соответствующих вспомогательных веществ также может значительно улучшить спектр действия, эффективность и моющие свойства, а также предотвратить деактивацию в условиях применения. Разработка состава также может помочь минимизировать деактивацию растворов бензалкония в присутствии органических и неорганических загрязнений. Однако недавние исследования показали, что микроорганизмы окружающей среды способны развивать сниженную чувствительность к хлориду бензалкония, используя такие стратегии, как модификация бактериальных мембран, увеличение активности насосов и снижение экспрессии определенных поринов.

The antimicrobial activity is dependent on the chain length. For example, yeast and fungi are most affected by C12, gram positive by C14, and gram negative by C16. The greatest biocidal activity is associated with the C12 dodecyl and C14 myristyl alkyl derivatives. The mechanism of bactericidal/microbicidal action is thought to be due to disruption of intermolecular interactions. This can cause dissociation of cellular membrane lipid bilayers, which compromises cellular permeability controls and induces leakage of cellular contents. Other biomolecular complexes within the bacterial cell can also undergo dissociation. Enzymes, which finely control a wide range of respiratory and metabolic cellular activities, are particularly susceptible to deactivation. Critical intermolecular interactions and tertiary structures in such highly specific biochemical systems can be readily disrupted by cationic surfactants. Benzalkonium chloride solutions are fast acting biocidal agents with a moderately long duration of action. They are active against bacteria and some viruses, fungi, and protozoa. Bacterial spores are considered to be resistant. Solutions are bacteriostatic or bactericidal according to their concentration. Gram positive bacteria are generally more susceptible than gram negative bacteria. Its activity depends on the surfactant concentration and also on the bacterial concentration (inoculum) at the moment of the treatment. Activity is not greatly affected by pH, but increases substantially at higher temperatures and prolonged exposure times. In a 1998 study using the FDA protocol, a non alcohol sanitizer with benzalkonium chloride as the active ingredient met the FDA performance standards, while Purell, a popular alcohol based sanitizer, did not. The study, which was undertaken and reported by a leading US developer, manufacturer and marketer of topical antimicrobial pharmaceuticals based on quaternary ammonium compounds, found that their own benzalkonium chloride based sanitizer performed better than alcohol based hand sanitizer after repeated use. Newer formulations using benzalkonium blended with various quaternary ammonium derivatives can be used to extend the biocidal spectrum and enhance the efficacy of benzalkonium based disinfection products. Formulation techniques have been used to great effect in enhancing the virucidal activity of quaternary ammonium based disinfectants such as Virucide 100 to typical healthcare infection hazards such as hepatitis and HIV. The use of appropriate excipients can also greatly enhance the spectrum, performance and detergency, and prevent deactivation under use conditions. Formulation can also help minimise deactivation of benzalkonium solutions in the presence of organic and inorganic contamination However, recent studies have demonstrated the capacity of environmental microorganisms to develop reduced susceptibility to benzalkonium chloride by employing strategies such as modifying bacterial membranes: increasing pump activity, and reducing the expression of certain porins.