Бактериостатические, альгицидные и антимикробные свойства меди

Медь для очистки воды

Бактериостатические свойства меди привели к её использованию для очистки воды. Медь оказалась одним из самых токсичных металлов для гетеротрофных бактерий в водной среде.

Учёные Albright и Wilson установили следующую чувствительность микрофлоры к тяжёлым металлам (в порядке убывания):

Сагрипанти и др. обнаружили, что хлорид меди инактивировал 9 из 13 тестируемых штаммов бактерий более чем на 99,999% за 30 минут.

Остальные четыре штамма были инактивированы в меньшей степени.

Albright, L. J., Wilson, E. M. Wat. Res. 2001, 8, 101.

Sagripanti, J. L., Routson, L. B., Lytle, C. D. Am. J. Infect. Control 2001, 25, 335.

В другом исследовании воду с суспензией E. coli пропускали через 1,5-метровые змеевики из разных материалов и периодически оценивали жизнеспособность бактерий.

В то время как в стеклянных и других системах уровень бактерий оставался неизменным или даже увеличивался, в медном змеевике через 5 часов выживало лишь 1% E. coli.

Wells, F. Midwest. Res. Inst. 2001, 348 (348C/348D), 48.

Аналогично, системы водоснабжения из меди эффективнее подавляли рост и выживаемость Legionella pneumophila («болезнь легионеров» ) по сравнению с пластиковыми или оцинкованными стальными трубами.

Использование модели непрерывного культивирования L. pneumophila на меди и других материалах показало, что уровень бактерий на медных поверхностях был значительно ниже, чем на стекле и других материалах, при различных температурах и типах воды:

Wells, F. Midwest. Res. Inst. 2001, 348 (348C/348D), 48.

Copper Plumbing Company, link 2004.

Эффективность медно-серебряной ионизации для устранения L. pneumophila из больничных водопроводов также была подтверждена.

После установки станции ионизирования медью и серебром в здании, заражённом легионеллой, уровень колонизации бактерий значительно снизился при концентрациях меди >0,4 ppm и серебра >0,04 ppm.

В контрольном здании без ионизации уровень заражения оставался неизменным. Даже после отключения ионизатора вода оставалась свободной от легионеллы в течение двух месяцев. Подобные результаты были получены и в других исследованиях.

По данным 1998 года, более 30 больниц в США используют медно-серебряную ионизацию для контроля легионеллы.

Liu, Z., Stout, J. E., Tedesco, L., Boldin, M., Hwang, C., Diven, W. F., Yu, V. L. J. Infect. Dis. 1994, 169, 919.

Liu, Z., Stout, J. E., Boldin, M., Rugh, J., Diven, W. F., Yu, V. L. Clin. Infect. Dis. 1998, 26, 138.

Stout, J. E., Lin, Y. S., Goetz, A. M., Muder, R. R. Infect. Control Hosp. Epidemiol. 1998, 19, 911.

Yahya, M. T., Landeen, L. K., Messina, M. C., Kutz, S. M., Schulze, R., Gerba, C. P. Can. J. Microbiol. 1990, 36, 109.

Landeen, L. K., Yahya, M. T., Gerba, C. P. Appl. Environ. Microbiol. 1989, 55, 3045.

Lin, Yu., Vidic, R., Stout, J.E., Yu, V.L. JAWWA 2001, 90, 112.

Эффективность комбинации серебра и меди (1:10) для инактивации амёб Hartmannella vermiformis и инфузорий Tetrahymena pyriformis также изучалась.

Tetrahymena и Hartmannella инактивировались на 99% при концентрациях 0,01 мг/л Ag и 1 мг/л Cu.

Для Naegleria fowleri , вызывающей первичный амёбный менингоэнцефалит, комбинация ионов серебра и меди (0,08 и 0,8 мг/л соответственно) оказалась неэффективной, но добавление 1,0 мг/л свободного хлора создало синергетический эффект, превосходящий действие каждого агента в отдельности. Аналогичный синергизм наблюдался для Staphylococcus sp. и P. aeruginosa .

Rohr, U., Weber, S., Selenka, F., Wilhelm, M. Int. J. Hyg. Environ. Health 2000, 203, 87.

Hambidge, A. Health Estate. 2001, 55, 23.

Медь как альгицид, фунгицид, моллюскоцид и акарицид

Соединения меди широко применяются в сельском хозяйстве.

Первое задокументированное использование меди в агрокультуре относится к 1761 году, когда было обнаружено, что замачивание семян в слабом растворе сульфата меди подавляет рост грибков.

В течение нескольких десятилетий эта практика стала повсеместной, и сегодня грибковые инфекции семян встречаются редко и не имеют экономического значения.

Прорыв в использовании медных солей как фунгицидов произошёл в 1880-х годах, когда французский учёный Милларде разработал известково-медный состав. Он показал, что опрыскивание виноградников смесью сульфата меди, извести и воды защищает их от ложной мучнистой росы.

К 1885 году этот состав, названный «бордосской жидкостью», стал основным фунгицидом в США.

Вскоре появилась и «бургундская жидкость» на основе сульфата меди и карбоната натрия.

Испытания «бордосской и бургундской жидкостей» против различных грибковых заболеваний растений подтвердили:

• Небольшие дозы меди, применённые правильно, могут предотвращать многие болезни;
• С тех пор медные фунгициды стали незаменимыми;
• Ежегодно во всём мире используются тысячи тонн этих соединений.

Открытие высокой чувствительности водорослей к сульфату меди привело к его применению для предотвращения их роста в водохранилищах.

Сульфат меди также используется для борьбы с водорослями в прудах, рисовых полях, каналах, реках, озёрах и бассейнах. Однако он токсичен для рыб, а сульфат-ионы могут образовывать серную кислоту, которая вызывает коррозию.

Экологические риски, связанные с накоплением меди в осадках, и необходимость высоких доз привели к разработке хелатных форм меди. Хелатированная медь не реагирует с другими химическими компонентами воды.

SePro Company http://www.sepro.com/aquatics/captain 2004.

Applied Biochemist Company http://www.appliedbiochemists.com 2004.

Cheng, T. C., Guida, V. G., Butler, M. S., Howland, K. H. INCRA PROJECT NO. 262B , 2001, 31.

Тем не менее, сульфат меди по-прежнему широко применяется для борьбы с водорослями из-за низкой стоимости и простоты использования. Он также защищает древесину и ткани от грибков и насекомых.

С 1838 года сульфат меди используется для консервации древесины и является основой многих современных пропиток. Медь также входит в состав средств для предотвращения роста мха на крышах.

Plumb, J. A. Vet. Hum. Toxicol. 1991, 33 Suppl 1, 34.

3M Industrial Mineral Products Division

Аналогично сульфату меди, медно-8-хинолинолат и его производные проявляют фунгицидную активность против Aspergillus spp. при концентрациях выше 0,4 г/мл.

Поскольку инфекции, вызванные этим грибком, являются серьёзной проблемой для пациентов с ослабленным иммунитетом (например, больных СПИДом), это соединение используется для снижения уровня грибков в больницах.

Gershon, H. J. Med. Chem. 1968, 11, 1094.

Gershon, H., McNeil, M. W., Hinds, Y. J. Med. Chem. 1969, 12, 1115.

Gershon, H. J. Med. Chem. 1974, 17, 824.

Gershon, H., Clarke, D. D., Gershon, M. J. Pharm. Sci. 1989, 78, 975.

Weber, D. J., Rutala, W. H. In Disinfection, Sterilization, and Preservation; Block, Ed.; Lippincott Williams and Wilkins: New York , 2001, 5, pp. 415–430.

Применение меди может быть полезно и при более распространённых состояниях. Например, 15–20% населения страдает от микоза стоп — tinea pedis . Хотя эта грибковая инфекция обычно не опасна, она вызывает дискомфорт, трудно поддаётся лечению и может распространяться на другие части тела или передаваться другим людям.

 Кроме того, поражённые участки часто инфицируются бактериями.

Auger, P., Marquis, G., Joly, J., Attye, A. Mycoses 1993, 36, 35.

Lacroix, C., Baspeyras, M., de La, S. P., Benderdouche, M., Couprie, B., Accoceberry, I., Weill, F. X., Derouin, F., Feuilhade, d. C. J. Eur. Acad. Dermatol. Venereol. 2002, 16, 139.

Недавно было обнаружено, что носки с медными волокнами могут помочь в профилактике и лечении микоза стоп:

Borkow, G., Gabbay. FASEB Journal 2004, 18(14), 1728–30.

Ещё одно возможное применение медных тканей связано с аллергиями и астмой.

Около 15% населения страдает от аллергических заболеваний, среди которых аллергический ринит является самым распространённым. В США от него страдают 20–40 миллионов человек .

Астма диагностирована у 15 миллионов американцев , включая 5 миллионов детей , и ежегодно уносит около 5500 жизней .

Пылевые клещи считаются важным источником аллергенов, вызывающих ринит и приступы астмы, а медные ткани уничтожают их. Таким образом, устранение клещей в матрасах, одеялах, коврах и подушках может значительно улучшить качество жизни аллергиков.

Skoner, D. P. J Allergy Clin. Immunol 2001, 108, S2–S8.

Redd, S. C. Environ. Health Perspect. 2002, 110 Suppl. 4, 557.

Brunton, S. A., Saphir, R. L. Hosp. Pract. (Off Ed) 1999, 34, 67, 75.

Сульфат меди также оказался эффективным моллюскоцидом. Контроль над популяциями улиток может быть важной стратегией в борьбе с такими заболеваниями, как шистосомоз, вызываемый трематодой Schistosoma mansoni , которая использует улиток и человека в качестве хозяев.

Международная ассоциация исследований меди протестировала 23 соединения меди и обнаружила, что хлорид-бис-н-додециламин меди превосходит сульфат меди по эффективности в различных условиях.

International Copper Research Association Biological Effect of Copper in Water , 2001, Report 3, pp. 1–40.