КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО ИНДИКАТОРА ПАРОВОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к средствам термометрии, а именно к средствам контроля работы стерилизаторов, и может быть использовано при изготовлении химических термовременных индикаторов, предназначенных для контроля процессов стерилизации и дезинфекции, используемых в медицине, ветеринарии, бальнеологии, фармацевтической и пищевой промышленности.

В медицине, фармакопии и пищевой промышленности основной технологией стерилизации является обработка стерилизуемых объектов насыщенным водяным паром. Предстерилизационная очистка и дезинфекция медицинских изделий, стерилизационная фильтрация лекарственных препаратов не обеспечивает гарантийной стерильности. Для достижения стерильности всегда используются методы стерилизации: радиационной, газовой, воздушной, паровой. Наиболее надежным методом является стерилизация насыщенным водяным паром.

Надежность паровой стерилизации обеспечивается многими факторами - предстерилизационной очисткой изделий, используемым стерилизационным оборудованием, а также методами контроля. Для контроля процесса стерилизации используются в основном два метода - контроль с использованием бактериальных и химических индикаторов.

Наиболее информативным методом является использование бактериологических индикаторов (бактесты), указывающих на стерильность. Данные индикаторы закладываются в наиболее труднодоступные для стерилизующего агента места. Использование бактестов, представляющих собой наиболее термостойкие споровые штаммы бактерий, ограничено его недостатками.

Недостатком этого метода является то, что бактесты нельзя использовать для текущего контроля. Данный контроль осуществляют периодически специальные организации. Самый главный недостаток - результат теста становится известен только через 2-3 суток культивации бактестов после контрольного цикла.

Для текущего экспресс-контроля в настоящее время широко используют химические индикаторы, при использовании которых результат становится известен сразу после завершения цикла стерилизации. Химические индикаторы работают на принципе изменения их цвета при воздействии стерилизующего агента (для паровой стерилизации - водяной пар), при этом чем дольше воздействие стерилизующего агента, тем больше изменяется цвет. Цвет индикатора при паровой стерилизации изменяется в результате прохождения реакции между его компонентами и водяным паром или реакции между компонентами индикатора, которая активизируется водяным паром.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является индикаторная композиция, приведенная в патенте 238902 (Чехия, класс G 01 Т 31/22, 1985).

В данном патенте приведена композиция, состоящая из смеси карбоната свинца с серой в полимерном связующем. В композиции химическая реакция происходит только в присутствии паров воды, которые активизируют молекулы серы, что приводит к образованию сульфида свинца, в результате индикатор из бежевого становится темно-коричневым, почти черным.

Недостатком данной композиции является выделение газообразных продуктов (продукты диспропорционирования серы), которые на поверхности стерилизуемых металлических изделий образуют налет темного цвета (сульфиды металлов).

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является исключение образования газообразных продуктов с содержанием серы, что, в свою очередь, исключает образование налета на стерилизуемых изделиях, и обеспечение возможности регулирования времени достижения конечного цвета при заданной температуре.

Указанный результат достигается за счет того, что заявленная композиция для температурно-временного индикатора паровой стерилизации содержит малорастворимую или нерастворимую в воде соль или смесь солей поливалентного металла, которые в условиях паровой стерилизации изменяют свой цвет, и компонент-регулятор, позволяющий регулировать скорость гидролиза соли или смеси солей поливалентного металла, при этом в качестве соли или смеси солей поливалентного металла композиция содержит соль или смесь солей железа, марганца, кобальта, меди и/или никеля при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Соль или смесь солей поливалентного металла - 30,0-99,9
Компонент-регулятор - 0,1-70,0
В качестве соли или смеси солей поливалентного металла композиция может содержать карбонаты, гидрокарбонаты, фосфаты, оксалаты, стеараты, пальминаты, цитраты и другие соли слабых кислот железа, марганца, кобальта, меди, никеля и комплексные соли железа, кобальта, марганца, меди, никеля с нитрит, фосфат, роданит анионами. В качестве компонента-регулятора композиция может содержать соли щелочных, щелочноземельных металлов, аммония - карбонаты, фосфаты, оксалаты, сульфаты, роданиты, тартраты, бораты, соль дигидроксобензойной кислоты.

В данной композиции как исходные, так и конечные окрашенные компоненты малорастворимы или нерастворимы в воде и водяном паре, не содержат серу или сульфидную серу, выделяемые в результате реакции газообразные продукты (углекислый газ, азот) инертны и не оказывают воздействия на стерилизуемые изделия.

Композиция в качестве солей поливалентных металлов может содержать окрашенные карбонаты железа, марганца, меди, никеля и кобальта - FеСО₃, СоСО₃, МnСО₃ и др., гидроксокарбонаты кобальта, меди, никеля - Со₂(СО₃)(ОН)₂•Н₂O, Со₃(СО₃)₂(ОH)₂5Н₂О, СO₅(СО₃)₂(ОH₆)H₂О и др. , оксалаты железа, марганца, меди, никеля и кобальта - FeC₂O₄ и др., фосфаты железа, кобальта, меди, никеля - FePO₄, FePO₄ 2Н₂О, Со₃(РO₄)₂ и др., стеараты, пальминаты, цитраты, тартраты железа, марганца, меди, никеля и кобальта, комплексные соли железа, марганца, меди, никеля и кобальта - например, гексанитрокобальтатат калия К₃[Со(NO₂)₆], железная лазурь Fe₄ ³⁺[Fe²⁺(CN)₆]₃•K₄[Fe(CN)₆]nH₂O,
и др. Цветовые переходы некоторых солей поливалентных металлов приведены в таблице.

В качестве компонента-регулятора могут быть использованы соли щелочных, щелочноземельных металлов, аммония - карбонаты, фосфаты, оксалаты, сульфаты, роданиты, тартраты, малонаты, соли дигидроксобензойной кислоты и др.

Компонент-регулятор в композиции позволяет создавать определенную рН-среду. Скорость гидролиза солей поливалентных металлов сильно зависит от рН среды, введение компонента-регулятора в композицию обеспечивает необходимое время изменения цвета индикатора. Так, в композиции, состоящей из карбоната железа и сульфата аммония, скорость гидролиза карбоната ускоряется за счет создания кислой среды сульфатом, композиция из бежевого цвета приобретает темно-коричневый цвет. В то время как карбонат железа без сульфата аммония при выдержке в паре гиролизуется очень медленно и за реальные значения стерилизационных выдержек не достигает конечного цвета.

В другой композиции, состоящей из оксалата железа и карбоната кальция, процесс гидролиза оксалата ускоряется созданием нейтральной среды карбонатом кальция. Исходный желтый цвет композиции после обработки паром приобретает темно-бурый цвет в результате образования гидроксидов железа, композиция при этом не выделяет газообразные продукты. Исходные компоненты и конечные продукты малорастворимы в воде.

При изготовлении индикатора композиция наносится на носитель или подложку поливом, печатью и т.д. в виде смеси композиции и полимерного связующего. В качестве связующего можно использовать нерастворимые в воде полимеры: простые и сложные полиэфиры - эфиры целлюлозы, поливинилхлорид, полистирол и т.п., в качестве растворителя - спирты и эфиры, алифатические, ароматические и хлорированный углеводороды и т.д. Для улучшения технологических свойств в состав связки допускается введение эмульгаторов, пеногасителей, загустителей, стабилизаторов. Для придания разных цветов исходной индикаторной композиции в ее состав могут быть введены нерастворимые в воде инертные органические и неорганические пигменты и красители.

При замешивании такой краски рекомендуется соотношение масс связующего и композиции поддерживать от 4:1 до 1:1, в пределах которого время смены цвета индикатора остается постоянным. Использование нерастворимого в воде связующего позволяет задерживать проникновение пара к частицам композиции, препятствует размыванию индикаторного пятна паром и загрязнению стерилизуемых изделий.

Проведенные нами исследования показали, что предложенные композиции позволяют изготавливать химические индикаторы в широком диапазоне температурно-временных параметров срабатывания: от температур 90^oС (от 1 минуты до 2 часов) до 150^oС (от 10 секунд до 10 минут).

Индикаторы, обработанные в паровом стерилизаторе, как поменявшие цвет, так и не поменявшие цвет, в течение длительного времени (более 2 лет) сохраняют свои цвета, что позволяет использовать индикаторы для документирования, т. е. для использования этих индикаторов или их фрагментов в технологических архивируемых документах или рабочих журналах.

Отличительным признаком изобретения является использование в составе композиции в качестве активных и красящих компонентов малорастворимых и нерастворимых в воде солей поливалентных металлов (железа, кобальта, марганца, меди, никеля) или их смесей в сочетании с компонентом-регулятором - солями щелочных, щелочноземельных металлов, аммония.

Пример 1.

100 г тщательно перетертого оксалата железа и 20 г карбоната кальция вводится в 50 г 8% (масс)-ного раствора поливинилбутираля в бутаноле. Все тщательно растирается в краскотерке до гомогенного состояния. Полученная краска наносится методом трафаретной печати на бумажную или полимерную положку и сушится. Исходный цвет индикаторной композиции индикатора - желтый. При воздействии водяного пара из композиции выделяется только инертный углекислый газ.

При выдержке индикатора в условиях паровой стерилизации при 121^oС:
в течение 3 минут цвет индикаторной композиции желтый;
в течение 5 минут - темно-желтый;
в течение 10 минут - желто-коричневый;
в течение 20 минут - темно-коричневый.

При выдержке индикатора в условиях паровой стерилизации при 132^oС:
в течение 3 минут цвет индикаторной композиции темно-желтый;
в течение 5 минут - желто-коричневый;
в течение 10 минут - темно-коричневый.

При выдержке индикатора в сухом воздухе при температуре 140^oС в течение 30 минут цвет не меняется.

При увеличении в композиции содержания карбоната кальция время достижения конечного цвета в условиях паровой стерилизации при 132 следующее:
- 100 г оксалата железа и 100 г карбоната кальция - 5 минут,
- 100 г оксалата железа и 200 г карбоната кальция - 2 минуты.

Индикаторы, как исходный, так и поменявший свой цвет при паровой обработке, при длительном хранении (более 3 лет) сохраняют свои цвета.

Пример 2.

Смесь 100 г гексанитрокобальтата калия, 10 г оксалата железа и 100 г карбоната магния, тщательно перетертая в планетарной мельнице, вводится в 300 г 60% (масс)-ного раствора полистирола в тетралине и тщательно растирается в краскотерке до гомогенного состояния. Полученная краска наносится методом трафаретной печати на бумажную или полимерную подложку и сушится, в результате получается индикатор с индикаторными метками лимонно-желтого цвета. При паровой стерилизации в виде газообразного продукта выделяются инертные компоненты - азот и углекислый газ, что не оказывает воздействия на стерилизуемые изделия.

Выдержка полученного индикатора в условиях паровой стерилизации при 121^oС дает следующие изменения цвета:
в течение 3 минут цвет индикаторной композиции желтый;
в течение 5 минут - темно-желтый;
в течение 10 минут - желто-коричневый;
в течение 20 минут - темно-коричневый.

При выдержке индикатора в условиях паровой стерилизации при 132^oС:
в течение 3 минут цвет индикаторной композиции темно-желтый;
в течение 5 минут - желто-коричневый;
в течение 10 минут - темно-коричневый.

При выдержке индикатора в сухом воздухе при температуре 140^oС в течение 30 минут цвет не меняется.

Так же, как и в примере 1, изменение компонентов композиции приводит к изменению времени достижения конечного цвета.

Индикаторы, как исходный, так и поменявший цвет при паровой обработке, при длительном хранении (более 3 лет) сохраняют свои цвета.

Пример 3.

100 г тщательно перетертого карбоната марганца и 50 г сульфата аммония вводятся в 150 г 10% (масс)-ного раствора нитроцеллюлозы в ацетоне. Все тщательно растирается в краскотерке до гомогенного состояния. Полученная краска наносится методом глубокой печати на бумажную или полимерную положку и сушится. Исходный цвет индикаторной композиции индикатора - розовато-бежевый. При воздействии водяного пара при стерилизации наблюдается выделение только инертного углекислого газа.

При выдержке индикатора в условиях паровой стерилизации при 121^oС:
в течение 3 минут цвет индикаторной композиции бежевый;
в течение 5 минут - коричневый;
в течение 10 минут - темно-коричневый.

При выдержке индикатора в условиях паровой стерилизации при 132^oС:
в течение 1 минуты цвет индикаторной композиции коричневый;
в течение 2 минут - темно-коричневый.

При выдержке индикатора в сухом воздухе при температуре 140^oС в течение 30 минут цвет индикаторной композиции не меняется.

Изменение содержания сульфата аммония в композиции позволяет регулировать время достижения конечного цвета, уменьшение содержания данного сульфата удлиняет время, увеличение - сокращает время достижения конечного цвета.

Индикатор, как исходный, так и поменявший цвет при паровой обработке, при длительном хранении (более 3 лет) сохраняют свои цвета.

Пример 4.

100 г тщательно перетертого оксалата меди и 30 г натриевой соли дигидроксобензойной кислоты вводятся в 200 г 10% (масс)-ного раствора нитроцеллюлозы в спирте. Все тщательно растирается в краскотерке до гомогенного состояния. Полученная краска наносится методом типографской печати на бумажную подложку и сушится. Исходный цвет индикаторной композиции индикатора - голубой.

При выдержке индикатора в условиях паровой стерилизации при 121^oС:
в течение 1 минуты цвет индикаторной композиции голубой;
в течение 5 минут - зеленовато-голубой;
через 10 минут - черный.

В данной композиции компонентом-регулятором является соль дигидроксобензойной кислоты, изменением содержания которой в композиции можно регулировать время достижения конечного цвета.

Индикаторы, как исходный, так и поменявший цвет при паровой обработке, при длительном хранении (более 3 лет) сохраняют свои цвета.