Противомикробные средства: аммониевые соли

     Для того чтобы создать вещество, способное убивать бактерий, нужно наделить его тремя свойствами: первое - это способность прикрепляться к бактериальной стенке; второе - способность проникать через стенку; и третье - способность разрушать жизненно важные компоненты бактериальной клетки или препятствовать репродукции бактерии. Разрушающее действие антибактериального вещества может быть направлено и на саму клеточную мембрану бактерии, приводя к ее разрыву и вытеканию бактериального содержимого в окружающую среду. Пока не существует совершенных дезинфектантов, но четвертичные аммониевые соли по своим свойствам к ним очень близки.

Четвертичные аммониевые соли удовлетворяют первому из приведенных выше свойств эффективной бактерицидности благодаря положительному заряду, который несут их молекулы, за счет него они притягиваются к наружной поверхности бактериальной мембраны, заряженной отрицательно. И хотя эффект замещения четвертичными аммониевыми солями других положительно заряженных ионов не столь велик, его оказывается достаточно для дестабилизации микроба. В том месте, где аммониевая соль связывается с бактерией, происходит разрыв мембраны, через который осуществляется фатальная утечка клеточного содержимого. Чтобы вызвать такое повреждение, длина углеводородной цепочки аммониевой соли должна составлять не менее 30 нанометров. Молекула действует по типу клинка, вонзенного в мембрану, создавая разрыв, который не может быть репарирован.

Немецкий биохимик Герхард Домагк (1895-1964) начал эру исследований бактерицидных свойств четвертичных аммониевых солей. Он занимался изучением сульфаниламидов, одних из первых известных антибактериальных препаратов, содержащих в своем составе атом азота, который при определенных условиях легко приобретает положительный заряд. Помимо заряда молекулы Домагка также интересовал вопрос о длине углеводородной цепи, он обнаружил, что хорошими антибактериальными свойствами обладают молекулы, содержащие от 8 до 18 атомов углерода, связанных с азотом. Было исследовано множество веществ с подобным строением, но лишь небольшая часть из них приобрела коммерческий успех.

Лучшими представителями четвертичных аммониевых солей, выдержавшими проверку временем, являются хлорид бензалкония и цетавлон, оба появились в шестидесятых годах прошлого века. У хлорида бензалкония было множество коммерческих названий, два самых известных - это «Сефиран» и «Герминол». Его молекула состоит из атома азота, с которым связаны две метальных (СН3) и одна бензильная группировка (это метильный радикал, в котором один атом водорода замещен на бензольное кольцо). За счет четвертой валентности к атому азота прикрепляется углеводородная цепочка, состоящая из 8-18 атомов углерода. И, как понятно из названия, положительный заряд азота нейтрализуется отрицательным зарядом хлорид-иона, С1-. Хлорид бензалкония хорошо растворим в воде, и это важно для его практического использования.

Цетримид - это смесь четвертичных аммониевых солей, в которых атом азота связан с тремя метальными группировками и одной длинной углеводородной цепью, которая может состоять из 12, 14 или 16 атомов углерода. Он был впервые получен в 1946 году, его до сих пор используют для создания кожных антисептических мазей, обладающих прекрасным заживляющим эффектом.

На случай эпидемий было бы прекрасно сделать так, чтобы поверхности предметов, с которыми соприкасается большое число людей, например дверных ручек, выключателей, стульев, ресторанных меню и тому подобных, не могли служить средством распространения инфекции. Вероятно, когда-нибудь станет возможным химически связывать четвертичные аммониевые соли с такими поверхностями, делая их при этом смертельными для бактерий. И сейчас ведется работа над созданием такого рода материалов.

Бактерии, безопасные для нормального здорового человека, могут угрожать здоровью тех, у кого имеются заболевания иммунной системы или кто получил тяжелые ожоги. Обычно таких людей стараются изолировать в палаты интенсивной терапии, где предпринимаются активные меры, направленные на то, чтобы предотвратить развитие вторичной инфекции. Но, несмотря на все старания врачей и медицинских сестер, эти пациенты часто становятся жертвами антибиотикорезистентных бактерий. В 1996 году в журнале «Анналы терапии» сообщалось о том, что такие бактерии могут длительное время находиться на форме медработников. Поскольку ткани могут быть модифицированы за счет внедрения в их волокна таких химических веществ, как красители, УФ-фильтры, огнезащитные материалы, нет причин, которые помешали бы приданию текстилю бактерицидных свойств за счет связывания с его волокнами веществ с антибактериальной активностью. Ранее тканям придавали противомикробные свойства за счет обработки их антисептическими агентами, однако такая защита была временной, так как через несколько стирок агент полностью вымывался. Сейчас появилась возможность создавать текстиль с устойчивыми к многочисленным стиркам антибактериальными свойствами.

Ткани с внедренными в волокна четвертичными аммониевыми солями впервые стали производиться в США в 1970-х годах компанией Dow. Этот текстиль получил широкую популярность в Японии, Китае и других азиатских странах, так как одежда, изготовленная из него, позволяла избавиться от неприятного запаха, вызываемого бактериями кожи. Позднее химики из Массачусетского технологического института нашли способ внедрения четвертичных аммониевых солей в самые различные материалы, такие как стекло, полиэтилен, полипропилен, нейлон, полиэстер все они оказались эффективны против бактерий.

Тем временем другие американские химики нашли способ связывать четвертичные аммониевые с соли с углеводсодержащими материалами такими как хлопок, шерсть и бумага. В своей технологии они использовали аммониевые соли с углеводородным клинком, образованным шестнадцатью углеродными атомами. Такие материалы предполагается использовать для пошива хирургических костюмов, которые можно будет стирать без потери бактерицидных свойств. Исследования показали, что подобные ткани препятствуют росту большинства видов бактерий.

Немецкая компания Degussa разработала полиаминный полимер, эффективный против многих бактерий, в том числе против E.coli и Staphylococcus aureus, а также против некоторых грибов и водорослей. Интересным является тот факт, что мономер, из которого состоит это вещество, бактерицидными свойствами не обладает. Такая особенность связана с тем, что отрицательный заряд мономерных молекул слишком слаб для нанесения вреда бактериям. Но в полимере суммарный заряд отдельных мономеров оказывается достаточным для взаимодействия с микроорганизмами и проявления биоцидного эффекта. Возможно, новое вещество будет использоваться для протравки древесины, покраски лодок, для зашиты исторических ценностей, а также в пищевой промышленности и на водоочистных станциях.

Источник: по материалам книги Джона Эмсли «О пользе и вреде продуктов, которые мы любим покупать»

Статья защищена законом об авторских и смежных правах. При использовании и перепечатке материала активная ссылка на портал о здоровом образе жизни hnb.com.ua обязательна!