ПРИМЕНЕНИЕ РАСЧЕТНОГО МЕТОДА К ОЦЕНКЕ СРАВНИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ БАКТЕРИЦИДНЫХ ПРЕПАРАТОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 614.484:615.331.036.8.076.7

Т. Б. Крученок, П. П. Лярский, Л. С. Федорова, С. Е. Глейберман,

В. М. Цетлин

ПРИМЕНЕНИЕ РАСЧЕТНОГО МЕТОДА К ОЦЕНКЕ СРАВНИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ БАКТЕРИЦИДНЫХ ПРЕПАРАТОВ

ВНИИ дезинфекции и стерилизации Минздрава СССР, Москва

В предыдущем сообщении описан расчетный метод критериальной оценки биоцидной активности дезинфицирующих препаратов по отношению к вирусам гриппа и парагриппа (Крученок Т. Б. и др., 1983). В качестве параметров оценки антимикробного действия на этапе первичного отбора перспективных препаратов предложено использовать концентрацию растворов, вызывающих 100 % гибель микроорганизмов при заданной экспозиции (Сюо), относительную активность (Аотн), коэффициент избирательного действия (Кн.д)- Кроме того, в качестве ориентировочного показателя на указанном этапе может быть применен коэффициент избирательной токсичности (Кн.т), близкий к химиотерапевтиче-скому индексу или индексу токсичности (Мош-ковский Ш. Д., 1936; Фробишер М., 1965; Альберт Э., 1971) и представляющий собой отношение летальных доз для млекопитающих (мышей, крыс) к микробоцидным концентрациям для микроорганизмов соответствующих видов.

В данной работе приведены результаты расчетов указанных критериев по отношению к кишечной палочке, золотистому стафилококку и спорам Вас. агНЬгаоиёез для наиболее часто используемых при медицинской дезинфекции химических веществ (хлорсодержащих соединений, перекиси водорода, фенола, формальдегида), а также для некоторых композиционных препаратов (хлордезина, сульфохлорантина).

Исходные экспериментальные данные о зависимости времени 100 % гибели микроорганизмов от концентраций растворов активнодействующих веществ и препаратов получены методом батистовых тестов, инфицированных 2 млрд. взвесью суточных культур указанных микроорганизмов из расчета 0,2 мл на 1 тест (0,5 см2). После инфицирования тест-объекты подвергали действию растворов испытуемых веществ различных концентраций (18—20 °С) при экспозиции от 5 до 30 мин (для спор антракоида до 6 ч), далее промывали в нейтрализаторе и засевали на питательные среды. Посевы выращивали в термостате при 37 °С. Предварительный учет результатов опыта проводили через 24 ч, окончательный через 7 сут (для спор антракоида 14 сут).

В качестве эталонного соединения для оценки относительной активности веществ при их воздействии на кишечную палочку и золотистый стафилококк использовали монохлорамин Б, при воздействии на споры антракоида (из-за отсут-

ствия спороцидной активности у хлорамина)— нейтральный гипохлорит кальция.

Для оценки избирательного действия (Кц.д) соединений на микроорганизмы за эталон принята кишечная палочка.

В табл. 1 приведены результаты расчетов указанных параметров для выбранных экспозиций т 5, 30 и 60 мин.

Приведенные данные показывают, что активность, степень избирательного действия и избирательной токсичности изученных веществ определяются как видовой чувствительностью микроорганизмов, так и экспозицией. Поэтому последовательность расположения бактерицидов пс каждому критерию неодинакова, что подтверждает необходимость комплексной оценки перспективности вещества на стадии первичного отбора.

Для удобства анализа и оценки перспективности изучаемых веществ предложено подразделять их на 3 условные группы в зависимости от выраженности и характера их биологической активности (табл. 2).

Вещества 1-й группы отличаются сравнительно низкими концентрациями, обеспечивающими 100 % гибель микроорганизмов, высокой (более чем в 10 раз выше, чем эталонного вещества) относительной активностью, универсальностью действия на изучаемые виды микроорганизмов и эталонную культуру, относительно меньшей острой токсичностью для млекопитающих.

Вещества 2-й группы менее активны по абсолютному и относительному показателям антимикробной активности, оказывают избирательное действие на микроорганизмы (т. е. могут иметь узкоспециализированное назначение); их острая токсичность примерно одинакова для млекопитающих и микроорганизмов.

Таблица 2

Классификация дезинфицирующих веществ по параметрам их антимикробного действия

Параметр Группа вещества

1-я 2-я 3-я

Сюо. г/л <0,1* 0,11—3* >3*

<25,0** 25,0—300** >300**

Аотн >10,0 10,0—1,0 <0,1

К„.Д 0,5-2 >2 <0,5

Ки.т >3,0 3,0—0,3 <0,3

* С100 для вегетативных форм. ** С^ю Д-"я споровых форм.

Таблица 1

Параметры антимикробного действия дезинфицирующих веществ

Экспозиция, мин

Б 30 60

Дезинфицирующее вещество

Сто. Г/л Аотн ки.д Ки.т Сц>а. г/л Аотн ки. д ки. т С,00. г/Л А отн ки. д ки. т

Золотистый стафилококк

Дихлордиметилгидантоин Калиевая соль дихлоризоциану-ровой кислоты Хлорная известь

Гипохлорит кальция нейтральный

Хлордезин

Сульфохлорантин

Монохлорамин Б

Фенол

Формальдегид Перекись водорода

Дихлордиметилгидантоин Калиевая соль дихлоризоциану-ровой кислоты Хлорная известь

Гипохлорит кальция нейтральный

Хлордезин

Сульфохлорантин

Монохлорамин Б

Фенол

Формальдегид Перекись водорода

Дихлордиметилгидантоин Калиевая соль дихлоризоциану-ровой кислоты Хлорная известь

Гипохлорит кальция нейтральный

Хлордезин

Сульфохлорантин

Монохлорами Б

Фенол

Формальдегид Перекись водорода

0,0376

0,0412 0,0579 0,059 0,065 0,197 2,26 26,3 37,3 107

0,0178

0,0300 0,0306 0,0546 0,0301 0,0151 0,262 15,9 42,1 30

60,1

54,9 39 38,3 34,8 11,5 1,0

0,0859 0,0606 0,0211

14,7

8,73 8,56 4,80 8,70 17,4 1,00 0,0165 0,00623 0,00873

0,473

0,728 0,528 0,925 0,463 0,0766 0,116 0,602 1,13 0,280

17

25 27,6 32,2 43,1 4,1 0,23 0,19 0,01 0,018

0,00793

0,0192 0,0124 0,0111 0,00518 0,00306 0,176 12 9,89 26

22,2

9,17 14,2 15,9

34 57,5

1

0,0147 0,0178 0,00677

Кишечная палочка

35,4

34,6

53 33,1

100

54 2

0,11

0,009

0,066

0,00168

0,00500 0,00990 0,00872 0,00677 0,00193 0,0188 10 3,86 12,3

Споры антракоида Неактивен

16,7 214 289 21 55960

611 104

17,4 1,35 1

13,8 0,0052 Неактивен

0,473 2,78

11,2

3,76 1,90 2,16 2,78 9,74 1

0,00188 0,00487 0,00153

0,212 79,4 0,00434 15,1 0,156

0,260 54 0,0143 4,57 0,175

0,798 129 0,00680 9,62 0,941

0,786 171 0,00579 11,3 0,741

1,31 579 0,00195 33,5 1,95

0,631 264 0,000610 107 1,43

0,107 3 0,0654 1 0,104

0,836 0,035 8,81 0,00742 0,950

0,390 0,04 5,92 0,0110 0,258

0,471 0,077 15,0 0,00435 0,576

1 375 0,000675 10 1

1 207 0,00250 2,71 1

1 161 0,00640 1,06 I

1 217 0,00429 1,58 1

1 443 0,00380 1,78 1

1 419 0,000869 7,80 1

1 28,3 0,00678 1 1

1 0,0427 8,37 0,000810 1

1 0,103 1,53 0,00443 1

1 0,163 8,66 0,000783 1

3-ю-4 0,0621 5 10,7 5,00- Ю-4

4,63-Ю-5 0,0074 65,4 0,821 9,79-Ю-5

3,02- Ю-5 0,0065 53,7 1,00 7,99- Ю-5

3 23-Ю-4 0,143 7,27 7,39 5,23- Ю-4

3,45- Ю-8 0,00001 1790 0,030 4,85-10-7

6,32- Ю-3 0,006 214 0,251 7,15-10-'

0,118 0,0192 63,8 0,842 0,136

Примечание. Здесь и в табл. 3 (—) концентрация не определялась, нет данных.

Распределение дезинфицирующих веществ по параметрам антимикробного действия (экспозиция 30 мин)

Таблица 3

Группа веществ

Пока- 1-я 2-я 3-я

затель

золотистый стафилококк кишечная палочка споры антрако-ида золотистый стафилококк кишечная палочка споры антракои- да золотистый стафилококк кишечная палочка споры аитракои» Да

Сульфохлорантин Хлордезин Дихлордиметил-гидантоин Гипохлорит кальция нейтральный Хлорная известь Калиевая соль дихлоризоциану-ровой кислоты

Сульфохлорантин Хлордезин Дихлорднмстнл-гидантоин Гипохлорит кальция нейтральный Хлорная известь

Хлордезин Фенол

Хлорная известь Гипохлорит кальция нейтральный Сульфохлоран тин

Хлордезин Сульфохлорантин

Дихлордиметил гидантоин Сульфохлорантин Калиевая соль дихлоризоциану-ровой кислоты Хлордезин Гипохлорит кальция нейтральный Хлорная известь Монохлорамин Б

Дихлордиметил-гндантоин

Хлордезин Сульфохлорантин

Калиевая соль

дихлоризоциа нуровой кислоты

Хлордезин

Калиевая соль

дихлоризоциа-нуровой кислоты

Хлордезин

Монохлорамин Б

Калиевая соль

дихлоризоциа-нуровой кислоты

Монохлорамин Б

Монохлорамин Б

Сульфохлорантин Калиевая соль дихлор-изоциануровой кислоты Хлордезин Гипохлорит кальция нейтральный Хлорная известь

Монохлорамин Б

Перекись водорода Хлорная известь Гипохлорит кальция нейтральный

Перекись водорода Хлорная известь Гипохлорит кальция нейтральный

Формальдегид Фенол Перекись водорода

Формальдегид Фенол Перекись водорода

Перекись водорода

Формальдегид Калиевая соль дихлоризоциа-нуровой кислоты

Дихлорметил-гидантоин Монохлорамин Б

Перекись водорода

Формальдегид Фенол Перекись водорода

Формальдегид Фенол Перекись водорода

Перекись

водорода

Формальдегид Сульфохлорантин

Формальдегид Сульфохлорантин

Перекись водорода

Формальдегид Хлордезин Калиевая соль дихлоризоциа-нуровой кислоты

Хлорная известь

Гипохлорит кальция нейтральный Сульфохлорантин

Хлордезин Калиевая

X в

я * о

СО »X х О О. 03

о о л ч а. 2

ч £ 57

п Т 2 П ^

£ § ,

н Па.

в я Ц о

а. "3 ч

2 к '5 чй

а Е Ч

оххо.2о.3т,хгага^>>х

5

к а

а х

= =г э- о

■

Ч

Ж о а. х

о &>

ее

з* ь о

=1 Я

5

2 ч г о о. я

о о

ее

3 о а*

а в

И

I4

х

х

ж «г о

3 £ 2 и ч

X X

з о ах

Л '5

ч 2 я

и

■=( X о. я о 5

* с

я 5

* Л 5

Ос"

о §

х х «

>. н

£ 3 а 1

5 о п г Я Ч х га

О О о.

5 ; к о * ч

п.- = *

5 о о г

5 о Ч О §

X

■е-

1°

£ е г о

й! я^

0- — 5 = к о к >х 5 5 5 "

^ 5 га о. р о 5 5 £ х о £ <у

£ — о. с; = х

§ £ £ о х £ ч

1— ж о.Х Чь*

>> 5 3

га н

о о со X X X

а. о « ч о х а X о сз а.

К 3-й группе отнесены вещества с низкой (ниже, чем эталонного вещества) абсолютной антимикробной активностью, более значительным избирательным действием на эталонную культуру и с острой токсичностью, которая для млекопитающих более выражена, чем для микроорганизмов.

Следует подчеркнуть, что Ки.д определяют не столько качество препарата, сколько возможную сферу его дальнейшего исследования и применения, так как и универсальность, и узкая направленная специфичность могут представляться полезными в зависимости от поставленной задачи.

В табл. 3 приведено распределение соединений по мере возрастания Сюо и уменьшения остальных критериев при средней (30-минутной) экспозиции. Из данных табл. 3 следует, что для золотистого стафилококка высокую антимикробную активность по большинству параметров (Сюо. Аотн, Ки.т) проявляют почти все изученные хлор-активные соединения, что позволяет отнести их к 1-й группе. Однако по сравнению с кишечной палочкой золотистый стафилококк более устойчив ко всем этим соединениям (Кн.д<0,5).

Высокую активность (Сюо) и низкую токсичность (Ки.т) проявили хлорсодержащие препараты по отношению к кишечной палочке. Однако по относительной активности многие из них должны быть отнесены ко 2-й группе.

Для спор антракоида лишь 2 препарата — хлордезин и его активнодействующее вещество калиевая соль дихлоризоциануровой кислоты могут быть отнесены по Сюо и А0тн к 1-й группе. Некоторые хлорсодержащие вещества (гипохлорит кальция нейтральный, хлорная известь, перекись водорода) по активности соответствуют 2-й группе, остальные изученные соединения либо вообще лишены спороцидной активности (монохлорамин Б, дихлордиметилгидантоин, фенол), либо требуют для достижения необходимого эффекта высоких концентраций, что, естественно, отрицательно сказывается на показателях избирательного действия и избирательной токсичности (3-я группа).

Таким образом, на основании экспериментальных данных по установлению времени 100 % гибели ряда микроорганизмов в зависимости от концентрации растворов дезинфицирующих веществ и результатов определения летальных доз для млекопитающих (мышей, крыс) для тех же препаратов с применением расчетного метода определены числовые значения предложенных критериев сравнительной оценки антимикробной активности ряда бактерицидных препаратов: Сюо. А отн. Кн.Д.

В зависимости от числовых значений критериев предложена классификация дезинфицирующих веществ, которая может быть использована при первичном отборе соединений и композиций на их основе.

Литература. Крученок Т. Б.. Лярский П. П., Глей- Альберт Э. Избирательная токсичность. М., 1971.

берман С. Е. н др.— Гиг. и сан., 1983, № И, с. 29—33. Фробишер М. Основы микробиологии. М., 1965. Мошковский 111. Д. — Мед. паразитол., 1936, № 5, с. 713—

724. Поступила 06.09.8J

УДК 614.7:66] :574.3:579.26

К. В. Гениатулин

ПРИМЕНЕНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ ДЛЯ АНАЛИЗА ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ СРЕДЫ НА МИКРООРГАНИЗМЫ

Всесоюзный научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума Госстандарта СССР, Москва

В ряде сообщений подробно изложены возможности проведения контроля различных факторов загрязнения среды на основе измерения реакции на их воздействие чувствительных микроорганизмов (Багдасарьян Г. А., Гениатулин К. В., 1981, 1982), При этом отмечено, что указанное измерение реакции (отклика) микроорганизмов должно иметь соответствующее мате-матико-метрологическое обеспечение.

В настоящей работе на ряде примеров рассмотрены возможности некоторых графических методов математической статистики для описания влияния на микроорганизмы химических веществ, являющихся одними из наиболее характерных загрязнителей окружающей среды. Графические методы статистической обработки данных пока еще не используются в повседневной практике исследователей, работающих в области биологии и медицины. И только отдельные специалисты, особенно занимающиеся вопросами, связанными с применением методов математического планирования эксперимента в биологии (Максимов В. Н., 1980), промышленном эксперименте (Дэниел К., 1979; Джонсон Н., Лион Ф., 1981), все чаще стараются привлечь к ним внимание широкого круга исследователей.

Основная задача статистика состоит в том, чтобы помочь экспериментатору получить достоверные, т. е. более обоснованные, результаты исследования. Это достигается, как правило, путем проведения сложных статистических анализов, например полной схемы дисперсионного анализа. Являясь одним из самых совершенных и эффективных методов статистической обработки данных, последний связан, однако, с весьма громоздкими вычислениями. Там, где и когда это возможно, нужно ограничиваться более простыми (но не менее достоверными) методами, к числу которых относятся графические.

Нами были проверены возможности двух графических методов для определения значимости изучаемых эффектов воздействия ряда химических веществ (детергентов, нефти, солей тяжелых металлов) на микроорганизмы (бактерии Е. coli, вирусы, фаги). За выходные данные принята выживаемость указанных микроорганизмов

под действием изолированных химических веществ и их комбинаций (Недачин А. Е., 1976). Идея первого графического метода (Daniel С., 1959) заключается в том, что если измеряемая величина выхода исследуемого процесса (продолжительность выживания микроорганизмов) подчиняется нормальному закону распределения, то на вероятностной бумаге для полунормального распределения все незначимые эффекты (воздействий изучаемых факторов) должны оказаться на прямой, проходящей через начало координат, в стороне же от нее окажутся значимые эффекты. Все наносимые на график эффекты (рассчитанные, например, на основе метода Йетса) ранжируются по абсолютной величине. Можно ранжировать не сами эффекты, а соответствующие им коэффициенты регрессии или средние эффекты. В табл. 1 подробно указаны условия проведения экспериментов, данные обработки результатов по алгоритму Иетса, значения полученных коэффициентов регрессии уравнения изучаемого процесса, средние эффекты и их ранжировка для полного факторного эксперимента 24. Ранжированные величины средних эффектов (предпоследняя графа табл. 1) наносятся на вероятностную бумагу для полунормального распределения, на которой вертикальная шкала изменена по сравнению с соответствующей шкалой вероятностной бумаги для нормального распределения следующим образом: Р' = 2Р—100, где Р — функция нормального распределения, а Р' — функция распределения, используемая на вероятностной бумаге для полунормального распределения. По оси абсцисс откладывают абсолютные величины средних эффектов, по оси ординат — их порядковые номера, которые связаны с Р следующим образом:

где п — общее число эффектов.

Из графика (рис. 1) видно, что часть эффектов заметно отклоняется от прямой, проходящей через начало координат и остальную, большую часть несущественных эффектов (точнее, через точки, соответствующие этим эффектам). Таким

3 Гигиена н санитария № 3

— 65 —