Pharmacological evaluation and preclinical studies of hypochlorous acid solution

The article presents materials on the electrochemical synthesis of hypochlorous acid and its pharmacological and toxicological evaluation. In the market of veterinary drugs, special attention has been paid to long-known, potent detoxifying antimicrobial agents based on active oxygen obtained by the electrolysis method. In addition to a broad spectrum of antimicrobial action, such drugs have several other advantages, especially the biogenic nature, which causes the absence of allergic reactions. New electrocatalysts were proposed for the electrochemical synthesis of hypochlorous acid, which was produced according to the following method using a combined electrochemical-pyrolytic method. VT1-0 technical titanium was used as a current collector. The current collectors were subjected to several preliminary preparation steps, such as NaOH degreasing and etching in 6 M HCl. Initial nanotubes were obtained by anodizing Ti foil in ethylene glycol with 0.3 wt.% ammonium fluoride and 2 vol.% water for 4 hours. The electrochemical reduction was carried out in 1 M HClO4 by cathodic polarization for 1 hour. Later, a thin discontinuous layer of platinum or consecutive layers of platinum-palladium were applied to the base by electrodeposition. Nitrite electrolytes for platinization and phosphate-palladation were used for this purpose. Depending on the task, platinum, and palladium on the ground's surface varied from 0.1 to 2.0 mg/cm2. The obtained material was heat-treated in an air atmosphere. At this stage, the surface layers of composites were formed due to the oxidation of the base and encapsulation of platinum and palladium particles in titanium oxide. It was established that the solution of hypochlorous acid, obtained by the electrolysis method, is a low-hazard substance that belongs to the fourth class of toxicity. Its half-lethal dose (DL50) is not determined. The fact that, in nature, hypochlorite acid is formed by granulocytes of neutrophils involved in the last link of phagocytosis confirms that the resulting solution is low-toxic, environmentally safe, and incapable of causing side effects and distant consequences. The obtained results proved the perspective of using new technology for producing hypochlorite acid for veterinary medicine; its development is highly relevant, clinically expedient, and economically justified

Вивчення антимікробної дії та дезінфікуючих властивостей розчину гіпохлоритної кислоти, отриманої методом електролізу

The article presents the materials for the study of the antimicrobial action against the test strains of microorganisms: E. coli, S. aureus, P. aeruginosa, B. subtilis, C. albicans, as well as the disinfecting properties of hypochlorite acid (HClO), obtained by the electrolysis method. It has been established that hypochlorous acid exhibits pronounced bactericidal, sporicidal, and fungicidal effects, has multifunctional and long-term activity against various bacteria and fungi, and is safe for the environment. The conducted studies established that the effectiveness of the antimicrobial action of hypochlorous acid depended on the type of microorganisms, concentration, and duration of exposure. The minimum bactericidal concentration of hypochlorous acid for E. coli and P. aeruginosa was 100 mg/l; for S. aureus and the yeast-like fungus C. albicans, it was at the level of 150 mg/l. The product under study showed bactericidal activity against E. coli, S. aureus, P. aeruginosa, B. subtilis, and C. albicans at a concentration of 500 mg/l after exposure for 30 minutes. Under the presence of a protein load, the ability of hypochlorous acid to disinfect an object from spore-forming microorganisms B. subtilis at the level of 2.8 lg was confirmed. At the same time, the obtained results indicated the absence of a linear relationship between the amount of organic load and sporicidal activity. To achieve a 100% fungicidal effect against A. niger in the presence of a protein load, the concentration of the tested agent should not be less than 700 mg/l, and the contact time should not be less than 3 hours. The use of HOCl, obtained by electrolysis, as a veterinary remedy is effective, as it has a high safety profile and a favorable therapeutic index and mimics the reaction of the immune system of animals to invasive microorganisms. Namely, it affects the microbial cell's physicochemical processes, disrupts the plasma membrane's permeability, and interferes with its normal functioning, which in turn leads to inhibition of activity or death in general. HOCl is one of the few substances of natural origin that is safe for humans and animals and lethal to almost all known pathogens.В статті наведені матеріали вивчення антимікробної дії щодо тест-штамів мікроорганізмів: E. сoli, S. aureus, P. аeruginosa, B. subtilis, C. albicans, а також дезінфікуючих властивостей гіпохлоритної кислоти (НClO), отриманої методом електролізу. Встановлено, що гіпохлоритна кислота проявляє виражену бактерицидну, спороцидну і фунгіцидну дії, володіє багатофункціональною і довготривалою активністю щодо широкого спектра бактерій і грибів, а також є безпечною для навколишнього середовища. Проведені дослідження встановили, що ефективність антимікробної дії гіпохлоритної кислоти була залежною від виду мікроорганізмів, концентрації та тривалості експозиції. Мінімальна бактерицидна концентрація гіпохлоритної кислоти щодо E. coli і P. aeruginosa становила 100 мг/л, для S. aureus та дріжджоподібного гриба C. albicans була на рівні 150 мг/л. Досліджуваний засіб проявляв бактерицидну активність щодо E. сoli, S. aureus, P. аeruginosa, B. subtilis, C. albicans в концентрації 500 мг/л за експозиції 30 хвилин. За умов наявності білкового навантаження підтверджено здатність гіпохлоритної кислоти знезаражувати об’єкт від спороутворюючих мікроорганізмів В. subtilis на рівні 2,8 lg, при цьому отримані результати вказували на відсутність лінійної залежності між величиною органічного навантаження та спороцидною активністю. Для досягнення 100 % фунгіцидного ефекту щодо A. niger, за наявності протеїнового навантаження, концентрація досліджуваного засобу не повинна бути меншою за 700 мг/л, а час контакту не менше ніж 3 години. Використання HOCl, отриманої методом електролізу, як ветеринарного засобу є результативним, оскільки вона володіє високим профілем безпеки і сприятливим терапевтичний індексом, імітує реакцію імунної системи тварин на інвазивні мікроорганізми. А саме: впливає на фізико-хімічні процеси мікробної клітини, порушує проникливість плазматичної мембрани, перешкоджає її нормальному функціонуванню, що своєю чергою призводить до пригнічення активності або загибелі загалом. HOCl є однією з небагатьох речовин природного походження, безпечною для людей і тварин та смертельною майже для всіх відомих патогенних мікроорганізмів

Вивчення токсикологічних параметрів у лабораторних тварин за впливу гіпохлоритної кислоти в хронічному досліді

The article presents materials on studying toxicological parameters in laboratory animals under hypochlorite acid obtained by electrolysis. It was established that the intra-gastric administration of a solution of hypochlorous acid in a concentration of 50 and 150 mg/l does not lead to systemic disturbances in the functional state of the most important organs and systems of the body and does not cause a decrease in the level of physical capabilities in experimental animals. At the same time, using a concentration of 300 mg/l caused a slight reduction in the physical capabilities of the experimental animals; namely, the swimming time decreased by 18.2 % compared to animals of the control group. With repeated administration of hypochlorous acid at a concentration of 300 mg/l, the absence of spontaneous “atypical” behavioral reactions was established, which could serve as important markers of stress or indicate severe behavioral and neurological disorders on the part of the central nervous system. Functional indicators of vertical and especially horizontal activity indicated regular physiological activity and emotional reaction, determined by the number of intersected squares in the center of the field and the time the animals were in the central squares. The experimental rats did not differ from the animals of the control group in terms of general psychophysiological parameters, the level of motor activity, tentative-exploratory reaction, the degree of their aggressive reaction to a change in the environment, and the absence of gait disturbances indicated the absence of changes in skeletal muscle tone. According to the “Straub Test”, the tone of experimental rats' tail muscles” stated a sufficient degree of excitation of the spinal motoneurons responsible for its regulation. The frequency of grooming and the number of fecal boluses in the experimental rats were within the physiological norm in frequency, quantity, and consistency and did not differ from the animals of the control group, indicating the absence of passive fear. The studied solution of hypochlorous acid at a concentration of 1000 mg/l did not cause signs of skin irritation, did not lead to the development of irritant reactions and non-allergic contact dermatitis in laboratory rats, and did not show an irritating, dermonecrotic, and resorptive effect on the skin of rabbits. Installation of a solution of hypochlorous acid at a concentration of 50 mg/l, in a volume of 0.05 cm3, into the conjunctival sac of a rabbit's eye did not cause an irritating effect on the mucous membrane.В статті подані матеріали щодо вивчення токсикологічних параметрів у лабораторних тварин за впливу гіпохлоритної кислоти, отриманої методом електролізу. Встановлено, що внутрішньошлункове введення розчину гіпохлоритної кислоти в концентрації 50 та 150 мг/л не призводить до системних порушень функціонального стану найважливіших органів і систем організму та не викликає зниження рівня фізичних можливостей у дослідних тварин. Водночас застосування концентрації 300 мг/л викликало незначне зниження рівня фізичних можливостей дослідних тварин, а саме час плавання знижувався на 18,2 % порівняно з тваринами контрольної груп. При багаторазовому введенні гіпохлоритної кислоти в концентрації 300 мг/л встановили відсутність спонтанних “атипових” поведінкових реакції, які могли б служити важливими маркерами стресу або свідчити про серйозні поведінкові та неврологічні порушення з боку ЦНС. Функціональні показники вертикальної та особливо горизонтальної активності вказували на нормальну фізіологічну активність та емоційну реакцію, яка визначалась за числом пересічених квадратів у центрі поля і часом знаходження тварин в центральних квадратах. Дослідні щури за загальними психофізіологічними параметрами, рівнем рухомої активності, орієнтовно-дослідницькою реакцією, ступенем їхньої агресивної реакції на зміну довкілля не відрізнялись від тварин контрольної групи, а відсутність порушень ходи вказувала на відсутність змін тонусу скелетних м’язів. Тонус м’язів хвоста дослідних щурів за “Тестом Штрауба” вказував на достатній ступінь збудження спінальних мотонейронів, відповідальних за його регуляцію. Частота грумінгу, кількість фекальних болюсів у дослідних щурів були в межах фізіологічної норми за частотою, кількістю і консистенція не відрізнялись від тварин контрольної групи, що вказувало на відсутність пасивного страху. Досліджуваний розчин гіпохлоритної кислоти в концентрації 1000 мг/л не викликав ознак подразнення шкіри, не призводив до розвитку іритативних реакцій і контактного неалергічного дерматиту у лабораторних щурів та не справляв подразнюючої, дермонекротичної та резорбтивної дії на шкірі кроля. Інсталяція розчину гіпохлоритної кислоти в концентрації 50 мг/л, в об’ємі 0,05 см3 в кон’юнктивальний мішок ока кроля не викликала подразнюючої дії на слизову оболонку

Electrochemical properties of Ebonex/Pt anodes

The electrochem. behavior of platinized Ebonex was studied. The electrochem. and semiconductor properties of electrodes can be varied within wide limits by thermal treatment of Ebonex/Pt, which selectively affects the electrocatalytic activity of anodes in the O evolution reaction. The redn. peak of Pt oxides on the cyclic voltammetry (CV) curves can be used as a correlation parameter when evaluating the electrocatalytic activity of Ebonex/Pt electrodes in the O evolution reaction

Electrochemical properties of thermally treated platinized Ebonex with low content of Pt

Effect of thermal treatment on the physicochem. and electrochem. properties of platinized Ebonex electrodes, contg. low amt. of Pt was studied. New phases in systems Ti-O (310°) and Pt-Ti-O (410°) were found for treated Ebonex that affects electrochem. behavior of electrodes. Ebonex/Pt-electrodes are n-type highly doped semiconductors, as well as Ebonex. Increase in treatment temp. leads to both oxidn. of Ti suboxides and diffusion of Pt deep into substrate and results in shift of flatband potential to pos. values and decrease in donor concn. as a rule. The peak of redn. of Pt phase oxides on the cathodic branch of voltammograms could be correlated with electrocatalytic activity of platinized Ebonexelectrodes since it characterizes the amt. of electrochem. active Pt on the electrode surface. Thermally treated platinized Ebonex anodes could be applied in a trivalent Cr electroplating bath