三氯生-醇免洗凝胶手部消毒剂的研究

刘忠杰， 汤小群， 严万春， 薛仲华

1.华东理工大学化学与分子工程学院，上海 200237;2.上海桑迪精细化工研究所有限公司，上海 200025

2020年新年伊始一场突如其来的新型冠状病毒风暴袭来。新型冠状病毒感染的肺炎疫情广泛、快速，传播快、传染性强。新冠病毒是不同于其他疾病的新型病毒，它的适应能力非比寻常，世界卫生组织公开表示，新冠病毒很可能无法被彻底消灭，将与人类长期共存，所以对于全人类来说，要想打赢这场抗疫战争，除了加速研发有效治疗药物和疫苗外，就是要千方百计地控制病毒的感染和传播。新冠肺炎病毒除了飞沫传播，接触传播也是主要途径之一。在进入超市等公共场所和搭乘交通工具之后，应尽快对接触之手部消毒清洗。消毒洗手是预防冠毒最简便有效的方法，可以降低感染新型冠状病毒的风险[1,2]。

手部消毒剂的剂型多种多样，有液体的，乳状的，膏状的，等等。为携带使用方便，研发免洗型凝胶消毒洗手液成为热点。三氯生(学名三氯羟基二苯醚，也称二氯苯氧氯酚)是一种高效的广谱抗菌剂，其杀菌原理在于破坏微生物的细胞壁膜；乙醇可使细菌蛋白脱水、凝固变性而坏死，也是一种广谱消毒剂。卡波姆(丙烯酸树脂)是一种新型的安全药用凝胶剂基质，其增稠性及助悬性较好，与消毒剂相容稳定性好，有缓释效果。利用卡波姆凝胶剂的特性，将两种消毒剂完美结合，提高杀菌消毒效果。再添加适宜、温和的表面活性剂、保湿剂及润滑护肤剂等，增加清洗和滋润护手作用，这对于需要频繁消毒洗手的医护人员更为重要[3-5]。

此类凝胶消毒剂投放市场后，明显提高医务人员手部消毒清洗效果，有效地防止交叉感染，降低医院致病源的传播发生率，是目前临床较为理想的快速手部凝胶消毒剂[6-8]。

本文报告研制三氯生-醇免洗凝胶消毒剂的过程，并评价了其消毒效果和使用舒适度。

1 材料与方法

1.1 化学试剂

卡波姆940，青岛天力源生物科技有限公司；乙醇胺、丙三醇(均为分析纯)国药集团化学试剂有限公司；三氯生(山东奥友生物科技股份有限公司)。

1.2 试验菌株

大肠杆菌(8099)、金黄色葡萄球菌(ATCC6538)、白色念珠菌(ATCC10231)，由中国普通微生物菌种保藏中心提供。

培养基:胰蛋白胨大豆琼脂、胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)、沙氏琼脂。

中和剂:含0.5%硫代硫酸钠、0.5%卵磷脂、1.0%甘氨酸、3.0%吐温-80的PBS磷酸盐缓冲溶液。

1.3 仪器与设备

电子分析天平(瑞士梅特勒仪器公司)；数字酸度计(上海虹益仪器仪表有限公司)；HH-2数显恒温水浴锅(江苏荣华仪器有限公司)；小型台式离心机(德国Sigma公司)；NDJ-1旋转黏度计(上海雷韵实验仪器制造有限公司)。

1.4 三氯生含量测定方法

HPLC高效液相色谱法,测试条件:

色谱柱：岛津Shlm-pack C18 5 μm 4.6 mm×250 mm；

流动相：甲醇∶水=80∶20；

柱温：室温；流速：1 mL/min；进样量：20 μL。

1.5 凝胶消毒剂制备工艺确定

1.5.1预溶解

凝胶剂A和助凝剂C均是高分子树脂，它们在水中的溶解溶胀性能优于在乙醇-水体系中的溶解溶胀性能，因此，先把它们溶解溶胀在水中，待完全溶胀后，再加入其它组分。

1.5.2中和剂的加入

由于有机胺A的直接加入会引起体系呈凝胶状，黏度增高，使中和剂较难与树脂中和均匀，所以先用部分乙醇溶解有机胺A，降低其使用浓度，使其在中和过程中黏度不致升得太快，这样制得的胶体较均匀。

1.5.3投料方式的确定

由于有机胺A与凝胶剂A树脂中和生成的盐在水中的溶解度高于在醇中的溶解度，所以投料方式以有机胺A醇溶液投入凝胶剂A树脂水溶液为宜。

1.5.4搅拌速度的确定

搅拌浆的剪切速度对最后形成的胶体外观，特别是胶体的紧密度有很大的影响，一般搅拌剪切速度越大，形成的胶体紧密度就越高，胶体的外观就越透明。但过高的搅拌速度、过长的搅拌时间会造成胶体黏度的永久损失，所以，针对具体的搅拌桨尺寸，选择合适的搅拌速度、搅拌时间是制成本凝胶消毒剂关键。

1.6 杀菌试验方法

菌悬液的制备和中和剂载体定量鉴定试验按杀菌试验的程序进行试验。试验3次重复均符合《消毒技术规范》(2002年版)的要求，则中和剂的成分及其浓度均合格[1]。

1.7 黏度测定

使用NDJ-1旋转黏度计，对凝胶消毒剂的黏度进行测定，测定温度为(25±1)℃，测定时间为5 min。

1.8 pH值测定

取2 mL凝胶消毒剂样品溶于2 mL去离子水中，搅拌均匀后得混合溶液，用电子pH计测定混合溶液的pH并记录，每组样品重复测定3次。

2 实验部分

2.1 原料的选取

2.1.1消毒、杀菌剂的选取

常用的皮肤消毒剂有乙醇、过氧乙酸、碘伏、季铵盐等。乙醇是一种常用消毒剂，它杀菌迅速，挥发后在手上无残留物，但能去除皮肤上的油脂，使用后皮肤干燥。醇类消毒剂性质稳定，可与其它消毒剂复配，对杀菌起增效作用。其常用的杀菌浓度为65%～75%(v/v)，浓度过高或过低均会降低杀菌作用。

为增强杀灭细菌、病毒效果，加入了三氯生消毒成分，三氯生与乙醇的相容性好，具高效广谱杀菌性能，对革兰氏阳性菌和阴性菌、真菌、酵母及病毒均有抑制和杀灭作用[9,10]。

2.1.2凝胶剂的选择

凝胶剂主要从增稠助悬效果、胶体透明度及皮肤感觉三个方面来选择。常用的增稠剂一般有纤维素类、丙烯酸类及其聚合物类，植物胶、动物胶等。以卡波姆类为辅料制备的凝胶剂质地均匀，涂布在皮肤及黏膜上可形成透明的薄膜，无黏腻感，且释药作用迅速，作为新型的药用辅料广泛用于凝胶剂和乳膏剂中，已收载在《中国药典》(2020版四部，第645页)[11-13]。

卡波姆类分子结构中含52%-68%的羧酸基团，具有一定的酸性，其水分散体用碱中和后能使羧基离子化、负电荷相互排斥，使分子链弥散伸展呈极大的膨胀状态，并具有非牛顿黏性的透明胶体特性。卡波姆类凝胶增稠效率高，使用后手感好，是合适的凝胶增稠剂。

配方中试验了凝胶剂A型、助凝剂B型、助凝剂C和助凝剂D对胶体透明度，黏度及手感等效果，实验情况如下：

由上表1可见，通过选择凝胶剂A与助凝剂C复配可达到所需黏度及手感要求。

表1 不同助凝剂效果对比

2.1.3凝胶剂含量的确定

(a)凝胶剂A用量的确定

由上表2可知黏度随凝胶剂A用量的增加而提高，平衡产品黏度及手感后凝胶剂A用量定在0.45%。

表2 助胶剂A用量与黏度的关系

(b)助凝剂C用量的确定

助凝剂C用量主要从改善产品揉搓手部皮肤的感觉来考虑，试验了0.1%、0.125%、0.15%、0.25%四种用量，最后确定其用量为0.15%。

2.1.4中和剂及使用量的选择

由于凝胶剂A为一种全合成聚丙烯酸化合物，含有大量游离羧基。中和使其离子化并沿着聚合物主链产生负电荷，同性电荷之间的相斥促使分子伸直膨胀而导致凝胶增稠。无机氢氧化物及水溶性有机胺是最佳的中和剂，生成的盐必须溶于乙醇-水体系，另外胺盐对皮肤温和。因此有机胺D是一合适的中和剂。其使用量根据凝胶剂A的用量而定。

为平衡最终产品的pH、外观透明度、黏度，实验确定选用中和50%凝胶剂A时的有机胺D用量见表3所示。

表3 有机胺D中和凝胶剂A的中和度与产品外观的关系

2.1.5保湿剂的选择

乙醇对皮肤有一定的干燥作用，因此需加入一定量的保湿剂来保护皮肤。甘油是常用的皮肤保湿剂，既能达到滋润皮肤的作用，使用后皮肤无油腻感觉。

3 杀菌效果

3.1 有效成分浓度的确定

以含质量分数0.1%～0.4%三氯生和45%～70%乙醇配制四批凝胶消毒剂，依据《消毒技术规范》(2002年版)2.1.1.7细菌定量杀灭试验和2.1.1.9真菌杀灭试验方法，对载体上的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌作用1.0 min，分别计算杀灭对数值,结果见表4。

表4 三氯生-乙醇凝胶液消毒杀菌效果

表4结果表明，随三氯生含量降低至0.2%以下杀菌作用下降，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌作用1.0 min，杀灭对数值分别为4.23、4.35、3.35及以下。考虑到三氯生使用限量及安全性，三氯生适宜使用量为0.3%(±0.05)，乙醇使用量为55%～60%，杀灭对数值>5。

3.2 作用不同时间的杀菌效果

以三氯生含量为0.3%(±0.05)，乙醇量为55%～60%配制品原液对载体上的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌作用不同时间并计算杀灭对数值，表5结果表明作用时间在0.5 min以上对3种细菌杀灭对数值均>5.0。

表5 三氯生-乙醇凝胶消毒液作用不同时间的细菌灭活对数值

3.3 手的现场消毒试验结果

随机选取医护人员作为受试者。消毒前让受试者双手充分搓擦，用无菌棉拭沾湿采样液对左手进行涂抹采样，作为阳性对照。取3 mL本品置于受试者双手，充分搓擦3 min进行消毒处理；消毒后用无菌棉拭沾规定的采样液，对受试者右手作涂抹采样，作为试验组。计算消毒前后细菌总数并计算杀灭率,连续重复采样30人次。试验结果表明，用该消毒凝胶对医护人员手擦拭消毒毒作用3 min，对手上自然菌平均杀灭率达到90%以上，手上残留存活菌数符合国家卫生标准。

3.4 稳定性试验结果

三氯羟基二苯醚醇消毒凝胶原包装产品在37 ℃恒温条件下储存3个月，经对三个批次检测结果表明，有效成分三氯生含量下降率为1.94%,乙醇含量下降率为3.51%。企业标准中三氯生含量为0.39%+0.06%(wt%),产品在存放过程中，三氯生含量会随时间增加而浓度略有下降，测试结果符合实际情况。

4 结论

(1)通过对杀菌剂的复配，研制品具有快速杀菌的功效，杀菌效果均可达到消毒要求。

(2)通过对凝胶剂的复配和制备工艺条件的优化，研制品在胶体的性能、使用后的手感、产品的安全性方面，符合预期效果。

该凝胶消毒剂不仅杀菌作用快速、杀菌效果可靠，且储存性能稳定，使用方便，适用于医疗卫生行业、食品和制药行业工作人员手部皮肤消毒，更方便于旅游、野外作业和应急分队携带使用(可免洗)，是一理想的手部皮肤消毒产品。