PES - Kesla.de

Herzlich willkommen
zum
10. Wissenschafts-Praxis-Forum
der KESLA HYGIENE AG

Wofasteril ®
neue Entwicklungen und Herausforderungen für
ein innovatives Stoffsystem
Dr.-Ing. Gerd Schreiner
KESLA PHARMA WOLFEN GMBH

Bob Simms
„Peracetic acid
is the best desinfective agent
in the world.“
Peressigsäure
ist das beste Desinfektionsmittel der Welt.
Robert A. Simms,
Solvay Interox Ltd., Warrington, U.K.

Schwerpunkte
• Historische Meilensteine der PES-Desinfektion
• Was ist PES wirklich?
• PES ist nicht gleich PES: Wofasteril und sein Pendant im
Westen
• Stabilität von PES als Konzentrat und Gebrauchslösung:
Peroxidzerfall und Hydrolyse
• Anwendungslimitierende Eigenschaften der PES:
Korrosivität und Geruch
• Ansatzpunkte der Eigenschaftsoptimierung: selektive
Neutralisation der Gleichgewichts-Essigsäure
• Das Wofasteril-Kombiverfahren und seine Leistungen

Meilensteine
Jahr Ereignis Folgen
1902
Freer und Novy publizieren in
den USA erstmals über die bis
dahin einzigartige Mikrobizidie
v. „hydrolyzed Diacetlyperoxide“
-

Free
r +
Nov
y
Wirkungsvergleich PES und H 2 O 2
(aus: P.C. Freer u. F.G. Novy: Am Chem J. Vol. XXVII,
March, 1902, No. 3, p161 – 192
Laboratories of General Chemistry and of Hygiene, University of Michigan
Hydrolyzed Acetyl Peroxide, 0,026 % AO Hydrogen Peroxide, 0,05 % AO
Minutes
Minutes
1. 3. 5. 10. 15. 30. 60. 1. 3. 5. 10. 15. 30. 60.
B. pyocyaneus - - - - - - - + + + + + + +
B. coli - - - - - - - + + + + + + +
B. thyphosus - - - - - - - + + + + + + +
B. diphtheriae - - - - - - - + + + + + + +
Vib. Cholerae - - - - - - - - - - - - - -
S. pyog. aureus - - - - - - - + + + + + + +
Strept. pyogenes - - - - - - - + + + + + + +
Spores anthrax B. + - - - - - - + + + + + + +
Spores hay B. + - - - - - - + + + - - - -
Spores potato B. + - - - - - - + + + + + + +

Meilensteine
Jahr Ereignis Folgen
1902
1912
Freer und Novy publizieren in
den USA erstmals über die bis
dahin einzigartige Mikrobizidie
v. „hydrolyzed Diacetlyperoxide“
d‘Ans und Frey (TH Darmstadt)
veröffentlichen „Direkte
Darstellung von Persäuren“.
-
Name „Peressigsäure“
statt des richtigeren
„Acetylhydroperoxid“,
Image der Explosivität

Acetylierungsstufen

Atomkalottenmodell des
Acetylhydroperoxides („PES“)
H C
O
O
CH 3CO-
Acetyl-
O
-O-OH
Hydroperoxidgruppe

Meilensteine
Jahr Ereignis Folgen
1902
1912
1951
1956
1960
Freer und Novy publizieren in
den USA erstmals über die bis
dahin einzigartige Mikrobizidie
v. „hydrolyzed Diacetlyperoxide“
d‘Ans und Frey (TH Darmstadt)
veröffentlichen „Direkte
Darstellung von Persäuren“.
Greenspan u. MacKellar
entkeimen Tomaten von Hefen
u.Schimmelpilzen: PES ist Nr. 1
Lowings setzt PES in der Grafschaft
Kent bei Erdbeeren zum
Schutz vor Grauschimmel ein.
Kline und Hull berichten über
sensationelle viruzide Effekte
der PES
-
Name „Peressigsäure“
statt des richtigeren
„Acetylhydroperoxid“,
Image der Explosivität
Regt Arbeit von
Lowings an
Es etablieren sich
zwei Arbeitsgruppen
in Prag und Erfurt

Die Resultate von Kline und Hull auf einen Blick:
0,04 % PES führten beim Poliovirus Typ I zu einer
Titerreduktion von 7,5 log-Stufen.
Für den äquivalenten Effekt waren erforderlich:
Wirkstoff Konzentration Einwirkzeit
Wasserstoffperoxid
75fach 15fach
Formaldehyd 125fach 6fach
Phenol 500fach 250fach
Bei den meisten der geprüften Wirkstoffe und Handelsprodukte
wurde eine solche Titerreduktion überhaupt nicht erreicht.

Meilensteine II
Jahr Ereignis Folgen
1961
1963
1966
1968
Sprößig (Prof. f. Medizinische
Mikrobiologie) und Mücke
(Chemiker) beginnen mit
Forschungsarbeiten zur PES-
Herstellung und -Anwendung an
der Medizin. Akademie Erfurt.
Sprößig und Mücke tragen im
Oktober zum Hygienekongreß in
Leipzig erstmals über die
viruziden Effekte von PES/Alkoholmischungen
vor
Symposium „Peressigsäure“ in
Prag unter Leitung von Prof. B.
Tichacek (Militärmed. Institut
für Hygiene)
Kooperation zwischen der MedAk
Erfurt und der Pharmasparte der
Farbenfabrik Wolfen (Möhring)
Kollegiale Kooperation
der Arbeitskreise in
Erfurt und Prag
Entwicklung des
Desinfektionsmittels
Wofasteril
Parallelprodukt in der
CSSR: Persteril

Prof.
Wendt
Die „Wofasteril-Veteranen“ zum 5. Wissenschafts-
Praxis-Forum am 15. Oktober 2003
Prof. Werner
Dr. Möhring
Prof. Sprößig
Dr. Mücke

Meilensteine III
Jahr Ereignis Folgen
1969
1972
1975
1989
1993
Pilotproduktion von Wofasteril
in Wolfen am heutigen Standort
der KESLA PHARMA
Wofasteril erhält die Zulassung
als Arzneimittel zur Anwendung
am Menschen durch das IfAr
der DDR
Arzneimittelanwendungen
werden durch veterinärmed.
Indikationen erweitert (u.a.
Zitzendesinfektion vor und
nach dem Melken
Erste Veröffentlichung über
Laborunters. mit alkalisierter
PES durch Mücke u. Wutzler
MBO-Privatisierung der
Pharmasparte Wolfen durch
Kesla.
Beginn umfassender
Erprobungen in nahezu
allen Hygienebereichen
Aufnahme in die amtliche
Liste der Desinfektionsmittel
(Hrsg.: Ministerium
für Gesundheitswesen)
Ab ca. 1995 Fortführung
der Forschung in der
Kesla.

Wirkschema

E
n
e
r
g
i
e
p
r
o
f
i
l
Das typische Energieprofil organischer Peroxide

ng
Gleichgewichtssystem PES
a)
b)
Bildungsgleichung Peressigsäure
CH 3
C
O
+ H OOH
CH C
3
OH
O
OOH
+
H 2O
Essigsäure WPO PES Wasser
CH 3
C
O
OH
HO
O
C
CH3 2 CH3 C
O H
Essigsäure-Dimer PES
O
O

Röhrenmodell

100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
PES ist nicht gleich PES!
Die zwei handelsüblichen Typen 40 %iger Peressigsäure in West und Ost
40 % Epoxidierungs-PES (Degussa) und Wofasteril (E 400)
Epoxidierungs-PES Wofasteril (E 400)
Wasser (+ Stabilisatoren)
H2O2
Essigsäure
PES

PES-Gebrauchslösungen
PES-Gebrauchslösungen
Beim Verdünnen einer PES mit Wasser
setzt Hydrolyse ein:
PES spaltet sich wieder in H 2 O 2 und Essigsäure, bis der
neue Gleichgewichtszustand erreicht ist.
Dieser Vorgang ist durch Entzug des Wassers wieder
umkehrbar (z.B. beim Eintrocknen der ausgebrachten
Gebrauchslösungen).

Tempearurabh. Hydrolyse
Hydrolyseverlauf 0,5 % Wofasteril E 400-
Lösungen in Abhängigkeit der Temperatur
% hydrolysierter Wirkstoffante
80,0
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
Halbwertszeit t50% = 19 Tage
0 5 10 15 20 25 30
Standzeit der Lösungen in Tagen
t50% = 26 Tage
t50% = > 60 Tage
4 °C
20 °C
25 °C

PES-Zerfall
PES-Zerfallsmöglichkeiten
VORGANG
HYDROLYSE
PEROXID-
ZERFALL
MERKMALE
Abspaltung der kompletten
Peroxidgruppe (Umkehr der
PES-Bildungsreaktion)
GAO bleibt konstant
Radikalische Spaltung der
Peroxidgruppe zwischen
den beiden O-Atomen
Abgespaltener AO reagiert
zu Sauerstoffgas (Luft-O 2 )
GAO fällt ab.
AUSWIRKUNG
Vorgang ist reversibel
bei Wasserentzug
Mikrobizides Potenzial
bleibt erhalten.
Vorgang irreversibel.
Mikrobizides Potenzial
geht verloren.
O 2 -Gas bildet Druck in
bei Einschluss.

Modell2

PE S-G ehalt in %
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
Haltbarkeit ungepufferter und alcapurgepufferter
Wofasteril-Gebrauchslösungen
1 2 3 4 5 6
Standzeit der Lösung (h) bei 20 °C
0,2 % Wofasteril
0,2 % WST + 0,6 % alcapur

Stahlkorrosion durch ungepufferte
und gepufferte PES
Materialabtrag in
%
2,000
1,800
1,600
1,400
1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000
1 % WST,
ungepuffert
1 % WST, mit alc
auf pH 9,8
Wasser

Listungen des Wofasteril-Kombiverfahrens
bei DGHM und DVG
• Liste 2000 der DGHM Flächendesinfektion:
0,25 % Wofasteril + 0,75 % alcapur bei 5 min EWZ
• DVG-Liste Lebensmittelbereich (Juli 2002):
0,125 – 0,2 % Wofasteril E400 + 0,375 – 0,6 % alcapur
• DVG-Liste Tierhaltung (Dezember 2002):
0,2 – 0,25 % Wofasteril E400 + 0,6 – 0,75 % alcapur
In allen 3 Listen:
effektivstes und wirtschaftlichstes aller gelisteten Verfahren!

Zweikomponenten-Dosierinjektor für das
Wofasteril-Kombiverfahren
• Konzentrationseinstellung durch
Düsenkaliber von 0,2 bis 1 % WST
und 0,6 bis 3 % Pufferadditiv
• Stets konstanter Wasserdruck an
den Injektoren
• Geeignet für Wasserdrücke von 2 – 6
bar
• Zertifizierung in Anlehnung an
DIN 1988-4 durch DVGW

Erfolgsfaktoren des Wofasteril-Kombiverfahrens
Meilensteine bei Kesla
☺ Wofasteril mit dem „ besten
Desinfektionswirkstoff der Welt“
+
☺ chem. Verfahrensoptimierung, die
Geruch und Korrosion beseitigt ohne
die Wirkung abzuschwächen
+
☺ Listungen bei DGHM und DVG
bestätigen die einzigartige Leistung des
Verfahrens
+
☺ Bereitstellung von Technik zur
einfachen und verlässlichen Dosierung
von zwei Komponenten
Reaktionen der Anwender
☺

Anwendungsbeispiele für das Wofasteril-Kombiverfahren
• Melkzeugzwischendesinfektion in Melkmaschinen mit PESempfindlichen
Bauelementen
• Als Schaum zur hygienischen Klauenwäsche bei Milchkühen
• Fahrzeugdesinfektion zur Tierseuchenprophylaxe (z.B. 2002 im Weser-
Ems-Gebiet nach Auftreten von MKS in Holland)
• Sporozide Desinfektion in Truppenküchen der Bundeswehr
• bei Dekon-Einheiten der Berufsfeuerwehr und des
Katastrophenschutzes
• in den WMD („Weapons of Mass Destruction“) der US-Army-
Feuerwehren an allen europäischen Standorten zur schnellen
Massendekontamination bei ABC-Einsätzen

Zusammenfassung
• PES ist ein ungewöhnliches Mikrobizid mit ungewöhnlicher
Historie. Sein optimaler Einsatz erfordert Hintergrundwissen.
• Wofasteril ist für die Belange der Seuchenbekämpfung,
für Rettungswesen u. Katatrophenschutz fast ideal, weil
ν keine Wirkungslücken
ν schnellste Wirkung aller bekannten Mikrobizide
ν in Form von Wofasteril auch zur hygienischen Händedesinfektion
einsetzbar
ν Ein Mittel für alle Anwendungsbereiche

Vielen Dank fürs Zuhören

Reservebilder
(Diskussion)

Verdampfungsverlauf von Wofasteril (E 400)
% verdampfte Menge
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Wasser
PES
Essigsäure
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Temperatur in °C
Anreicherungsphase von H2O2 bis
zum explosiven Zerfall um 160 °C

Verpuffung einer 40 % Peroxidierungs-PES
nach Spontanzersetzung mit Braunstein

Aufbauprinzip der Solvent-Cage-PES
PES Käfig (engl. Cage)
+
Acetatgruppen =
gebundene Essigsäure

% AO (PES, WPO, GAO
Lagerstabilität einer Solvent Cage-PES
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
Wofasteril SC spezial (F280100/2)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Standzeit in Tagen bei Raumtemperatur
AO (PES)
AO (WPO)
GAO

Temperaturbereiche der Wofasteril-
Kombiverfahren

P
E
S
-
B
i
l
d
u
n
g
s
r
e
a
k
t
i
o
n
PES-Bildungsreaktion
% Aktivsauerstoff
18,00
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
Bildungskinetik von Wofasteril bei 60 °C
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Zeit
% AO(WPO)
% AO(PES)
% GAO

Hydro
lyse
% Aktivsauerstoff (AO
PES-Hydrolyse
9
8
7
6
5
4
3
2
1
PES-Hydrolyse beim Verdünnen von W ofasteril 1:1 mit W asser
0
0 1 2 3 4 5 6 7
Standzeit der Lösung in h
AO(PES)
AO(W PO)
GAO

Elektrochemisches Zustandsdiagramm

Neutralisierung von Essigsäure

Säurekorrosion von Fe