Проблемы безопасности использования дезинфицирующих средств на основе полигексаметиленгуанидина (обзор литературы)

В статье приводятся данные анализа отечественной и зарубежной литературы, посвящённой токсичности и опасности полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) и препаратов на его основе, которые уже несколько десятилетий широко применяются в качестве дезинфицирующих средств. Пандемия коронавирусной инфекции COVID-19 способствовала резкому росту использования средств дезинфекции, в том числе на основе полигексаметиленгуанидина, что обусловливает актуальность изучения безопасности дезинфицирующих средств. Представленные материалы свидетельствуют об эффективности ПГМГ и его соединений в отношении широкого спектра бактерий, вирусов и грибов. В статье рассматривается механизм бактерицидного действия гуанидиновых полимеров, основанный на разрушении клеточной стенки бактерии за счёт электростатического воздействия положительно заряженных молекул вещества на анионные группы на клеточной стенке. Показаны способы применения дезинфицирующих средств на основе ПГМГ для санитарной обработки различных поверхностей и сред.

Отражены результаты токсикологических исследований, согласно которым соединения полигексаметиленгуанидина обладают низкой токсичностью при пероральном поступлении в организм, но представляют большую опасность для дыхательной системы. При хроническом воздействии они вызывают лёгочный фиброз — серьёзное заболевание лёгких, развитие которого связано с необратимым разрушением архитектоники лёгкого, лёгочной недостаточностью и нарушением газообмена, обусловленным избыточным накоплением белков во внеклеточном матриксе. Применение препаратов на основе полигексаметиленгуанидина не рекомендуется для аэрозольной дезинфекции воздушной среды помещений в присутствии людей.

Участие авторов:
Лебедь-Шарлевич Я.И. — сбор материала и обработка данных, написание текста;
Мамонов Р.А. — редактирование.
Все соавторы — концепция и дизайн исследования, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 19.05.2023 / Принята к печати: 26.09.2023 / Опубликована: 30.10.2023

1. Линденбратен А.Л., Сидоренко Н.В., Гололобова Т.В., Шестопалова Т.Н. Роль стандартов операционных процедур в управлении качеством медицинской деятельности. Вестник Росздравнадзора. 2018; (6): 40–4. https://elibrary.ru/vnjjmm

2. Гембицкий П.А., Воинцева И.И. Полимерный биоцидный препарат полигексаметиленгуанидин. Запорожье: Полиграф; 1998.

3. Dias F.G.G., de Freitas Pereira L., Parreira R.L.T., Veneziani R.C.S., Bianchi T.C., de Paula Fontes V.F.N., et al. Evaluation of the antiseptic and wound healing potential of polyhexamethylene guanidine hydrochloride as well as its toxic effects. Eur. J. Pharm. Sci. 2021; 160: 105739. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2021.105739

4. Очиров О.С., Разуваева Я.Г., Бадмаев Н.С., Стельмах С.А., Могнонов Д.М. Ранозаживляющее действие гидрогеля на основе полигуанидинов. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2016; 1(5): 117–20. https://elibrary.ru/wxbrsn

5. Pan Y., Xia Q., Xiao H. Cationic polymers with tailored structures for rendering polysaccharide-based materials antimicrobial: An overview. Polymers. 2019; 11(8): 1283. https://doi.org/10.3390/polym11081283

6. Heydarifard S., Pan Y., Xiao H., Nazhad M.M., Shipin O. Water-resistant cellulosic filter containing non-leaching antimicrobial starch for water purification and disinfection. Carbohydr. Polym. 2017; 163: 146–52. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.01.063

7. Zhang H.L., Gao Y.B., Gai J.G. Guanidinium-functionalized nanofiltration membranes integrating anti-fouling and antimicrobial effects. J. Mater. Chem. A. 2018; 6(15): 6442–54. https://doi.org/10.1039/C8TA00342D

8. Гандурина Л.В., Латышев Н.С., Ивкин П.А. Эффективность применения биоцидного коагулянта-полигексаметиленгуанидин гидрохлорида в схемах очистки природных вод. Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2012; (9): 34–7. https://elibrary.ru/pcvdgr

9. Богачук Г.П. Прикладные аспекты применения перспективных антисептиков на основе полигексаметиленгуанидина (ПГМГ). Сообщение первое. Сборник научных трудов Ангарского государственного технического университета. 2006; 2(1): 48–60. https://elibrary.ru/rdekmd

10. Тарасевич В., Добыш В., Карпинчик Е., Агабеков В. Полимерные биоциды. Наука и инновации. 2019; (11): 23–6. https://elibrary.ru/ltfdrh

11. Oule M.K., Azinwi R., Bernier A.M., Kablan T., Maupertuis A.M., Mauler S., et al. Polyhexamethylene guanidine hydrochloride-based disinfectant: a novel tool to fight meticillin-resistant Staphylococcus aureus and nosocomial infections. Med. Microbiol. 2008; 57(Pt. 12): 1523–8. https://doi.org/10.1099/jmm.0.2008/003350-0

12. Oule M.K., Quinn K., Dickman M., Bernier A.M., Rondeau S., De Moissac D., et al. Akwaton, polyhexamethylene-guanidine hydrochloride-based sporicidal disinfectant: a novel tool to fight bacterial spores and nosocomial infections. J. Med. Microbiol. 2012; 61(Pt. 10): 1421–7. https://doi.org/10.1099/jmm.0.047514-0

13. Oule M.K., Staines K., Lightly T., Roberts L., Traore Y.L., Dickman M., et al. Fungicidal activity of AKWATON and in vitro assessment of its toxic effects on animal cells. J. Med. Microbiol. 2015; 64(Pt. 1): 59–66. https://doi.org/10.1099/jmm.0.079467-0

14. Choi H., Kim K.J., Lee D.G. Antifungal activity of the cationic antimicrobial polymer-polyhexamethylene guanidine hydrochloride and its mode of action. Fungal. Biol. 2017; 121(1): 53–60. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2016.09.001

15. Пантелеева Л.Г. Вирулицидная активность катионных поверхностно-активных веществ и дезинфицирующих средств на их основе. Дезинфекционное дело. 2006; (1): 34–8. https://elibrary.ru/jxrmbh

16. Федорова Л.С., Панкратова Г.П., Левчук Н.Н., Чернявский И.Н., Ефимов К.М., Дитюк А.И. и др. Дезинфицирующие свойства полигуанидинов пролонгированного действия и их практическое применение на предприятиях пищевой промышленности. Дезинфекционное дело. 2013; (3): 27–33. https://elibrary.ru/rapjdp

17. Zhou Z.X., Wei D.F., Guan Y., Zheng A.N., Zhong J.J. Damage of Escherichia coli membrane by bactericidal agent polyhexamethylene guanidine hydrochloride: micrographic evidences. J. Appl. Microbiol. 2010; 108(3): 898–907. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2009.04482.x

18. Шандала М.Г., Федорова Л.С., Панкратова Г.П., Ефимов К.М., Дитюк А.И., Снежко А.Г. и др. Гигиенические обоснования разработки и применения полигуанидинов как антимикробных профилактических средств инновационного класса. Гигиена и санитария. 2015; 94(8): 77–81. https://elibrary.ru/vjzdhj

19. Qian L., Xiao H., Zhao G., He B. Synthesis of modified guanidine-based polymers and their antimicrobial activities revealed by AFM and CLSM. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2011; 3(6): 1895–901. https://doi.org/10.1021/am200094u

20. Brzezinska M.S., Walczak M., Jankiewicz U., Pejchalová M. Antimicrobial activity of polyhexamethylene guanidine derivatives introduced into polycaprolactone. J. Polym. Environ. 2018; 26(2): 589–95. https://doi.org/10.1007/s10924-017-0974-9

21. Дорожкин В.И., Попов Н.И., Бондаренко В.О., Ходькова Ю.С., Лихих Т.Н., Шульга М.А. Эффективность дезинфицирующего средства на основе полигексаметиленгуанидина гидрохлорида. Российский журнал «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии». 2020; (1): 24–9. https://doi.org/10.36871/vet.san.hyg.ecol.202001004 https://elibrary.ru/mrtkby

22. Ефимов К.М., Григорьев Г.А., Гембицкий П.А., Поликарпов Н.А., Алов Н.В. Исследование пленки «Биопага», адсорбированной на поверхности металлов и керамики методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Журнал физической химии. 2006; 80(2): 360–2. https://elibrary.ru/owanyb

23. Лифенцова М.Н., Горпинченко Е.А. Эффективность препарата роксацин при аэрозольной дезинфекции животноводческих помещений. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016; (121): 1985–94. https://doi.org/10.21515/1990-4665-121-125 https://elibrary.ru/wwsmhd

24. Малков А.Е. Аэрон: обеззараживание и профилактика. Медицинская сестра. 2014; (8): 38–9. https://elibrary.ru/syzbjr

25. Федорова Л.С. Обоснование выбора дезинфицирующих средств для профилактики коронавирусной инфекции. В кн.: Контроль и профилактика инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП-2020). Сборник тезисов VIII Конгресса с международным участием. М.; 2020: 128.

26. Johnston R. Antiviral and antibacterial coatings being tested on Prague trams and buses; 2020. Available at: https://www.expats.cz/czech-news/article/antiviral-and-antibacterial-coatings-being-tested-on-prague-trams-and-buses

27. Deng C., Seidi F., Yong Q., Jin X., Li C., Zheng L., et al. Virucidal and biodegradable specialty cellulose nonwovens as personal protective equipment against COVID-19 pandemic. J. Adv. Res. 2022; 39: 147–56. https://doi.org/10.1016/j.jare.2021.11.002

28. Тульская Е.A., Жолдакова З.И., Синицына О.О., Мамонов Р.А. Токсичность и эффективность «Дезавида» и его аналогов по сравнению с другими средствами обеззараживания воды. Водоснабжение и канализация. 2013; (5-6): 44–50. https://elibrary.ru/rdkpuj

29. Готовский Д.Г., Петров В.В., Щигельская Е.С., Кондакова В.В. Сравнительная эффективность бактерицидного действия и токсичности некоторых биополимеров. Ветеринарный журнал Беларуси. 2021; (1): 6–10. https://elibrary.ru/mhprjj

30. Жолдакова З.И., Одинцов Е.Е., Харчевникова Н.В., Беляева Н.Н., Тульская Е.А., Зайцев Н.А. Полигексаметиленгуанидин гидрохдлоид (ПГМГ-гидрохлорид). Токсикологический вестник. 2004; (6): 35–6. https://elibrary.ru/vzlver

31. Asiedu-Gyekye I.J., Mahmood S.A., Awortwe C., Nyarko A.K. A preliminary safety evaluation of polyhexamethylene guanidine hydrochloride. Int. J. Toxicol. 2014; 33(6): 523–31. https://doi.org/10.1177/1091581814553036

32. Наджарян Л.А., Карпинчик Е.В., Тарасевич В.А., Котеленец А.И. Изучение токсических свойств полигексаметиленгуанидин гидрохлорида и его препаративной формы. Здоровье и окружающая среда. 2011; (19): 127–32. https://elibrary.ru/zatzkf

33. Кондрашов В.А. Гигиеническая оценка нового полимерного флоккулянта полигексаметиленгуанидина. Гигиена и санитария. 1992; (3): 11–3.

34. Лебедева С.Н., Очиров О.С., Григорьева М.Н., Жамсаранова С.Д., Стельмах С.А., Могнонов Д.М. Острая токсичность гидрогеля полигексаметиленгуанидин гидрохлорида. Acta Biomedica Scientifica. 2020; 5(4): 103–7. https://doi.org/10.29413/ABS.2020-5.4.15 https://elibrary.ru/sliiqg

35. Kim H.R., Hwang G.W., Naganuma A., Chung K.H. Adverse health effects of humidifier disinfectants in Korea: lung toxicity of polyhexamethylene guanidine phosphate. J. Toxicol. Sci. 2016; 41(6): 711–7. https://doi.org/10.2131/jts.41.711

36. Park D.U., Park J., Yang K.W., Park J.H., Kwon J.H., Oh H.B. Properties of polyhexamethylene guanidine (PHMG) associated with fatal lung injury in Korea. Molecules. 2020; 25(14): 3301. https://doi.org/10.3390/molecules25143301

37. Ahn J.J. The humidifier disinfectant incident and the self-examination of environmental toxicology and public health experts. Environ. Health Toxicol. 2015; 30: e2015016. https://doi.org/10.5620/eht.e2015016

38. Jeon B.H., Park Y.J. Frequency of humidifier and humidifier disinfectant usage in Gyeonggi provine. Environ. Health Toxicol. 2012; 27: e2012002. https://doi.org/10.5620/eht.2012.27.e2012002

39. Lee J.H., Kang H.J., Seol H.S., Kim C.K., Yoon S.K., Gwack J., et al. Refined exposure assessment for three active ingredients of humidifier disinfectants. Environ. Eng. Res. 2013; 18(4): 253–7. https://doi.org/10.4491/eer.2013.18.4.253

40. Park D.U., Friesen M.C., Roh H.S., Choi Y.Y., Ahn J.J., Lim H.K., et al. Estimating retrospective exposure of household humidifier disinfectants. Indoor Air. 2015; 25(6): 631–40. https://doi.org/10.1111/ina.12180

41. Song J.A., Park H.J., Yang M.J., Jung K.J., Yang H.S., Song C.W., et al. Polyhexamethyleneguanidine phosphate induces severe lung inflammation, fibrosis, and thymic atrophy. Food Chem. Toxicol. 2014; 69: 267–75. https://doi.org/10.1016/j.fct.2014.04.027

42. Park S., Lee K., Lee E.J., Lee S.Y., In K.H., Kim H.K., et al. Humidifier disinfectant-associated interstitial lung disease in an animal model induced by polyhexamethylene guanidine aerosol. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2014; 190(6): 706–8. https://doi.org/10.1164/rccm.201404-0710LE

43. Kim H.R., Lee K., Park C.W., Song J.A., Shin D.Y., Park Y.J., et al. Polyhexamethylene guanidine phosphate aerosol particles induce pulmonary inflammatory and fibrotic responses. Arch. Toxicol. 2016; 90(3): 617–32. https://doi.org/10.1007/s00204-015-1486-9

44. Jung H.N., Zerin T., Podder B., Song H.Y., Kim Y.S. Cytotoxicity and gene expression profiling of polyhexamethylene guanidine hydrochloride in human alveolar A549 cells. Toxicol. In Vitro. 2014; 28(4): 684–92. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2014.02.004

45. Park Y.J., Jeong M.H., Bang I.J., Kim H.R., Chung K.H. Guanidine-based disinfectants, polyhexamethylene guanidine-phosphate (PHMG-P), polyhexamethylene biguanide (PHMB), and oligo (2-(2-ethoxy) ethoxyethyl guanidinium chloride (PGH) induced epithelial-mesenchymal transition in A549 alveolar epithelial cells. Inhal. Toxicol. 2019; 31(4): 161–6. https://doi.org/10.1080/08958378.2019.1624896

46. Lee Y., Seo D. Toxicity of humidifier disinfectant polyhexamethylene guanidine hydrochloride by two-week whole body-inhalation exposure in rats. J. Toxicol. Pathol. 2020; 33(4): 265–77. https://doi.org/10.1293/tox.2020-0043