facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Page translation
 

A COMPARATIVE STUDY OF THE ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF OINTMENT BASED ON DIPEROXYAZELAIC ACID AND BENZALKONIUM CHLORIDE AND «PEROXYGEL 3%» PREPARATION

A COMPARATIVE STUDY OF THE ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF OINTMENT BASED ON DIPEROXYAZELAIC ACID AND BENZALKONIUM CHLORIDE AND «PEROXYGEL 3%» PREPARATIONA COMPARATIVE STUDY OF THE ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF OINTMENT BASED ON DIPEROXYAZELAIC ACID AND BENZALKONIUM CHLORIDE AND «PEROXYGEL 3%» PREPARATION
Prysiazhniuk Oleksandr, student

Mykola Blazheyevskіy, professor, doctor of chemistry, full professor

Leonid Strelnikov, professor, doctor of pharmaceutics, full professor

National University of Pharmacy, Ukraine

Championship participant: the National Research Analytics Championship - "Ukraine";

the Open European-Asian Research Analytics Championship;

It is known that inflammation of the skin accompanied by inflammation bacterial contamination and therefore require the use of antimicrobial prolonged action. Said effect can be achieved by using external antimicrobial agents in the form of ointments, creams and gels [1].

From the literature it is known that preparations based on peroxides or quaternary-ammonium  compounds (QAC) are widely used in the treatment of skin diseases and occupies an important place in the pharmaceutical market [2].

So, hydrogen peroxide has almost universal antimicrobial action. It as susceptible Gram-positive and Gram-negative bacteria, viruses, most species of pathogenic fungi. Causes the death of most gene spore bacteria. Antimicrobial action of hydrogen peroxide is associated with its high oxidative resolution. Released as a result of microbial decomposition of H2O2 tissue proteases and reactive oxygen species (ROS) oxidize sulfhydryl and hydroxyl groups of proteins and lipids, causing the death of germs. The high popularity of hydrogen peroxide due to the fact that it is well tolerated by the skin and mucous membranes, does not accumulate in the body after prolonged use, does not exert toxic and allergenic action shows such additional therapeutic effects as mechanical cleaning space applications, deodorization, stimulating blood circulation and regeneration tissues. There is a highly refined product, high-tech and economical. However, preparations hydrogen peroxide quickly decompose by light, the interaction with metal ions and organic substances. Therefore, organic substrates that contain these microbial fabric peroxidase and catalase, hydrogen peroxide antimicrobial activity rapidly decreases. Moreover, recently stated reduction of background bacteria sensitivity to hydrogen peroxide and the emergence of drug-resistant variants of the bacteria. This is due to the selection of active producers of catalase. Further scientific research in the chemistry of hydrogen peroxide, improving its stability, processing (creating) the combined assets give hope to address the shortcomings of this valuable drug in many ways.

QAC belonging to the cationic surface active compounds (substances) (SAC). They contain a single molecule of hydrophilic and hydrophobic group. With this specific structure, they can be adsorbed at the interface and therefore reduce their surface tension.

In living organisms, including microbes, the main surface of the interface is the cell membrane composed of proteins adsorbed on which the hydrophilic part of surfactants SAC and lipids with which interacts hydrophobic part. The main mechanism of action is destructive because the surfactant SAC molecule penetrates the system and penalized two-layer packaging phospholipids, which leads to increase their mobility, changes in physical, chemical and functional properties of the membrane. Depending on the concentration of SAC membranes of SAC and sensitivity can lead to lysis of cells, increasing membrane permeability, fracture features that are part of the membrane enzymes (permease, oxidoreductase et al.). Therefore, in some cases they do bactericidal action, while others - bacteriostatic action. Hydrophilic cationic SAC has a positive charge. A typical representative of  QAC, which is widely used in medicine and is well tolerated by the skin and mucous membranes of people are benzalkonium chloride (syn. Roccal). He is bactericide and bacterial effect on gram positive in relatively large doses - for gram-negative bacteria and candida. In combination with alcohols inhibit viruses. Inactive regarding micobacterias’ spores. In antiseptic, has a deodorizing effect. Used as an antiseptic to treat acne, folliculitis, seborrhea a concentration of 0.025-0.1%.

So interesting seemed elaboration and implementation of systematic research of new dosage forms for external application, which would combine the benefits immediately two members of these classes of antimicrobial agents, such as relatively stable organic peroxide and QAC.

The aim of the study was a comparative study of antimicrobial activity of the ointment of the original to the new substance – 1.5% dyperoxyazelaic acid in combination with benzalkonium chloride 0.05% and contemporary brand antimicrobial - "Peroxygel" 3% (Code ATC D08A Х01).

The pharmaceutically active ingredient (API) of ointment is an organic peroxide, such as commercially available, relatively stable and low toxicity dyperoxyazelaic acid (DPAA), which contains just two responsible for the antimicrobial activity of the peroxide functional groups (picture 1). To strengthen our antifungal action in addition to the ointment was introduced benzalkonium chloride.

 

НО3С-(СН2)7-СО3Н


Fig. 1 – Chemical formula diperoxyazelaic acid

 

Materials and methods.  Diperoxyazelaic acid  was synthesized by a known method of Swern [3].

Diperoxyazelaic acid (nonanebis (peroxoic acid), T mp. + 90-90,5ºC (with decomp.), the active oxygen content (% AOC) of the sample was 14,2%; рКа1=8,08, рКа2=9,19.

To confirm the stability of DPAA, one sample was kepted in a self-sealing bag at room temperature (30–35 °C). The active oxygen content of the sample was determined by iodometric titration after every 10 days. It was found that it retains its active oxygen content over a period of 50 days (14,2-14,1%). There was no change observed in the physical appearance, too. This confirms the stability of DPAA at room temperature.

Benzalkonium chloride, pharmacopeia purity containing basic substance S9H13ClNR 99.0% (China).

Ointment composition: 1.5 wt.% DPAA, benzalkonium chloride 0.05% sodium pyrophosphate (0.01 wt.%), The rest - polyethylene oxide basis: PEO-400 (80 wt.%), PEO- 1500 (20 wt.%) was studied. Content DPAA ointment consisting determined experimentally, its reduction leads to a marked reduction of antimicrobial activity. The composition of water-soluble hydrophilic ointment base with the specified content PEO 400, PEO-1500, and the content of benzalkonium chloride was chosen as experimental in the previous experiments. Due to optimal components of this framework is the most appropriate, since promotes optimal release of active substances, chemically indifferent with respect to the drug, and is convenient in terms of technology in the manufacture of ointments.

Polyethylene oxide (PEO) - is the most common excipient of all known water-soluble bases Pharmacopoeias most part of the world. The advantages of PEO: satisfactory water solubility, the ability to dissolve the hydrophilic and hydrophobic drugs, well mixed with wax and glycerides to form stable pseudo emulsion well applied to the skin, does not prevent gas exchange and does not affect the activity of glands are weak bactericidal effect due to the presence of primary hydroxyl groups osmotic active. All PEO base neutral, non-toxic, physiologically neutral, long-term use does not damage the skin, easy to release drugs is not the environment for the development of microflora. Through active mixed with other substances, these bases can be used for all soluble and insoluble most drugs [4].

Antimicrobial activity of drugs was evaluated by diffusion in agar according to SPU, based on the ability of the active pharmaceutical ingredient (API) substances to diffuse in the culture medium, previously inoculated microorganisms.

Antimicrobial effect of the ointment optimized based diperoxyazelaic acid and 1.5% benzalkonium chloride 0.05% studied after 1 month of storage atroom temperature.

The comparator was chosen «Peroxygel 3%» produced by Pharmaceutical Production Enterprise «GEMI» (Karchev, Poland), 15 g tubes (Series 011014). Composition of drug: Active ingredient: 100 g of product contains 30% hydrogen peroxide, 10 g; Excipients: Disodium edetate, Poloxamer 407, 96% ethanol, concentrated phosphoric acid, purified water.

According to IOPH recommendations [5] for the evaluation of antibacterial and antifungal activity of drugs as a test culture was used museum strains (gram-negative rods Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, gram-positive cocci Staphylococcus aureus ATCC 25923 and spore-forming bacillus Bacillus subtilis ATCC 6633, yeast fungi Candida albicans ATCC 653 / 885) and clinical isolates (Candida tropicalis, Candida krusei, Candida glabrata). In the experiment used daily suspension of microorganisms in saline. Microbial load was 1∙106 colony-formingunits to 1 ml of the nutrient medium. Results of the study of comparative activity of a new ointment based diperoxyazelaic acid  and benzalkonium chloride drug-comparison "Peroxygel 3%" are given in Table 1.

             

Table 1

Comparative antimicrobial activity of the samples studied drugs

 

Test culture

Zones of growth inhibition test cultures mm (n = 3)

Ointment based diperoхyazelaiсacid 1.5% and benzalkonium chloride 0.05%

Staphylococcus aureus

35.6±1.2

Escherichia coli

28.2±1.6

Pseudomonas aeruginosa

26.6±2.2

Bacillus subtilis

34.8±0.8

Candida tropicalis

38.4±0.6

Candida albicans

45.5±1.5

Candida krusei

41.2±0.8

Candida glabrata

40.0±0.5

PEROХYGEL 3%

Staphylococcus aureus

55.5±2.6

Escherichia coli

59.0±1.1

Pseudomonas aeruginosa

43.5±1.5

Bacillus subtilis

26.2±0.8

Candida tropicalis

36.6±1.4

Candida albicans

34.7±2.8

Candida krusei

35.5±2.5

Candida glabrata

24.6±2.2

 

Conclusions. A new ointment based on diperoxyazelaic acid 1.5% benzalkonium chloride 0.05% and poly(ethylene oxide) possesses a sufficiently high antifungal and sporicidal activity, which significantly exceeds the brand name «Peroxygel 3%». Given the lower levels of API in the newly developed ointment, it can be considered promising for further in-depth research.       

 

References:

  • 1. Drogovoz S.M., Shchokina K.G. Pharmacology palms. Directory for provyzorov, doctors, and studentov medytsynskyh farmatsevtycheskyh vuzov. Kharkiv. 2009. - 110 p.
  • 2. Antiseptics in the prevention and treatment of infections / Col. Authors; Ed. GK Paly. - Kyiv: Health, 1997. - 301 p.
  • 3. Winfred E., Witnauer L. P., Swern D. // J. Am. Chem. Soc.- 1957.- Vol. 79, №8.- P. 1929-1931.
  • 4. Pharmaceutical Encyclopedia 2016 - polyethylene. Pod. Ed. IM Pertsev. - [Electronic resource] - Access: http://www.pharmencyclopedia.com.ua/article/882/polietilenoksid
  • 5. Guidance "Determination of the sensitivity of microorganisms to antibiotics." MOH Ukraine from 05.04.2007 №167. - Kyiv 2007.
0
Your rating: None Average: 6.6 (5 votes)
Comments: 10

Tegza Alexandra

Уважаемые Участники первенства! Очень интересная экспериментальная работа. Ваши исследования актуальны, а полученые результаты значимы! Желаю вам дальнейших успехов в научных исследованиях. С уважением Александра Тегза

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая Александра Алексеевна, благодарим Вас за интерес, проявленный к нашей работе и высокую оценку! С уважением Присяжнюк Александр.

Bondarenko Nataliia

В статье описаны первичные данные, полученные при сравнительном изучении противомикробной активности разработанной мази на основе 1.5% дипероксиазелаиновой кислоты и бензалкония хлорида и европейского бренда "Пероксигель 3%". Из полученных результатов исследований видно, что разработанная мазь обладает более выраженной противогрибковой и спороцидной активностью, чем пероксигель. Поставленная авторами цель в работе достигнута и полученные результаты свидетельствуют о перспективности дальнейших исследований.

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая Наталья Юрьевна, большое Вам спасибо за позитивную оценку нашей работы. В дальнейшем будем стараться стандартизировать эту форму и в случае её достаточной эффективности разработать промышленную ТИ. С ув. авторы.

Yelena Sharachova

Не плохая экспериментальная работа! Насколько перспективна должны показать дальнейшие исследования

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая госпожа Yelena, действительно нами получены предварительные скрининговые данные. Нами предложена в качестве АФИ совершенно неизученная новая субстанция - дипероксиазелаиновая кислота. Мы специально синтезировали её для создания новой противомикробной мази. Её активность была прогнозирована по величине окислительно-восстановительного потенциала, а так же результатам влияния на митохондрии в опытах in vitro. И наши ожидания были подтверждены экспериментально, что изложено в данной статье. Большое спасибо Вам за проявленный интерес к нашей работе. С ув. Александр Присяжнюк.

Smetanina Ekaterina

Статья суто технологического профиля. Показан фармацевтический анализ, знание технологических моментов, нюансов активных ингредиентов и не более. С одной , вроде и актуальная, поскольку рассматривает вопросы создания новой лекарственной формы и нового лекарственного средства. А, с другой стороны, вроде и не очень. Микробиологический контроль, сравнительный анализ качества основы и составляющих..., но ни слова о соответствии фармакопейным требованиям. Да и сама лекарственная форма - мазь - в период развития нанотехнологий звучит не очень актуально. Я могу ошибаться - это свойственно каждому, но хотелось бы увидеть реально новую ЛФ

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая Екатерина Ивановна, целью исследования было получение первичных скрининговых результатов изучения активности мази в эксперименте. Следующим этапом будет стандартизация мази и отработка технологии её получения. Разрабатываемая мазь - это дисперсная система - микроэмульсия, которая содержит микрочастицы дисперсной фазы - ДПАК. Активность мази обусловлена не только состоянием АФИ (ДПАК), но и его химическими свойствами. Следует отметить, что это принципиально новая субстанция в ряду противомикробных средств - в этом, собственно, и состоит научная новизна работы. Спасибо Вам за проявленный интерес к нашей работе. С ув. авторы.

Kokolova Luidmila

Один из компонентом мази является перекись водорода имеющая почти универсальное противомикробное действие. Она губительно действует на большинство грамположительные и грамотрицательные бактерии, вирусы, большинство видов патогенных грибов. Новая мазь на основе diperoxyazelaic кислоты 1,5% хлорида бензалкония 0,05% и поли (этиленоксид) , обладает достаточно высокими противогрибковой и спороцидной активностью, что значительно превышает фирменное наименование «Peroxygel 3%». Автор считает, учитывая низкий уровень API в недавно разработанной мази, считает перспективным дальнейшее углубленного изучения действия мази . Статья актуальна.

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая Людмила Михайловна, спасибо за проявленный интерес к нашей работе. С ув. авторы.
Comments: 10

Tegza Alexandra

Уважаемые Участники первенства! Очень интересная экспериментальная работа. Ваши исследования актуальны, а полученые результаты значимы! Желаю вам дальнейших успехов в научных исследованиях. С уважением Александра Тегза

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая Александра Алексеевна, благодарим Вас за интерес, проявленный к нашей работе и высокую оценку! С уважением Присяжнюк Александр.

Bondarenko Nataliia

В статье описаны первичные данные, полученные при сравнительном изучении противомикробной активности разработанной мази на основе 1.5% дипероксиазелаиновой кислоты и бензалкония хлорида и европейского бренда "Пероксигель 3%". Из полученных результатов исследований видно, что разработанная мазь обладает более выраженной противогрибковой и спороцидной активностью, чем пероксигель. Поставленная авторами цель в работе достигнута и полученные результаты свидетельствуют о перспективности дальнейших исследований.

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая Наталья Юрьевна, большое Вам спасибо за позитивную оценку нашей работы. В дальнейшем будем стараться стандартизировать эту форму и в случае её достаточной эффективности разработать промышленную ТИ. С ув. авторы.

Yelena Sharachova

Не плохая экспериментальная работа! Насколько перспективна должны показать дальнейшие исследования

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая госпожа Yelena, действительно нами получены предварительные скрининговые данные. Нами предложена в качестве АФИ совершенно неизученная новая субстанция - дипероксиазелаиновая кислота. Мы специально синтезировали её для создания новой противомикробной мази. Её активность была прогнозирована по величине окислительно-восстановительного потенциала, а так же результатам влияния на митохондрии в опытах in vitro. И наши ожидания были подтверждены экспериментально, что изложено в данной статье. Большое спасибо Вам за проявленный интерес к нашей работе. С ув. Александр Присяжнюк.

Smetanina Ekaterina

Статья суто технологического профиля. Показан фармацевтический анализ, знание технологических моментов, нюансов активных ингредиентов и не более. С одной , вроде и актуальная, поскольку рассматривает вопросы создания новой лекарственной формы и нового лекарственного средства. А, с другой стороны, вроде и не очень. Микробиологический контроль, сравнительный анализ качества основы и составляющих..., но ни слова о соответствии фармакопейным требованиям. Да и сама лекарственная форма - мазь - в период развития нанотехнологий звучит не очень актуально. Я могу ошибаться - это свойственно каждому, но хотелось бы увидеть реально новую ЛФ

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая Екатерина Ивановна, целью исследования было получение первичных скрининговых результатов изучения активности мази в эксперименте. Следующим этапом будет стандартизация мази и отработка технологии её получения. Разрабатываемая мазь - это дисперсная система - микроэмульсия, которая содержит микрочастицы дисперсной фазы - ДПАК. Активность мази обусловлена не только состоянием АФИ (ДПАК), но и его химическими свойствами. Следует отметить, что это принципиально новая субстанция в ряду противомикробных средств - в этом, собственно, и состоит научная новизна работы. Спасибо Вам за проявленный интерес к нашей работе. С ув. авторы.

Kokolova Luidmila

Один из компонентом мази является перекись водорода имеющая почти универсальное противомикробное действие. Она губительно действует на большинство грамположительные и грамотрицательные бактерии, вирусы, большинство видов патогенных грибов. Новая мазь на основе diperoxyazelaic кислоты 1,5% хлорида бензалкония 0,05% и поли (этиленоксид) , обладает достаточно высокими противогрибковой и спороцидной активностью, что значительно превышает фирменное наименование «Peroxygel 3%». Автор считает, учитывая низкий уровень API в недавно разработанной мази, считает перспективным дальнейшее углубленного изучения действия мази . Статья актуальна.

Prysiazhniuk Oleksandr

Уважаемая Людмила Михайловна, спасибо за проявленный интерес к нашей работе. С ув. авторы.
PARTNERS
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.