殺生物劑組合物和方法
【專利摘要】用于在需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的組合物和方法。所述組合物是2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的混合物。
【專利說明】殺生物劑組合物和方法
[0001] 本申請是國際申請日為2009年7月13日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2009/050372、國 家申請?zhí)枮?00980127264. 0并且發(fā)明名稱為"殺生物劑組合物和方法"的申請的分案申 請。 發(fā)明領域
[0002] 本發(fā)明涉及用于快速凈化和長期保存堿性水性介質(zhì)的殺生物劑組合物和方法。該 組合物包括2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的混合物。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 工業(yè)衛(wèi)生在防止成品的細菌污染和生物變質(zhì)中起重要作用。術(shù)語工業(yè)衛(wèi)生包括良 好的家務管理實踐，材料和加工設備的微生物監(jiān)測，和凈化原材料、生產(chǎn)用水、回收材料、成 品和加工設備的模式。
[0005] 為了用于工業(yè)衛(wèi)生應用，殺生物劑組合物應該至少展示快速凈化功效，從而廣泛 適用。例如，在油漆制造過程中的高生產(chǎn)率期間內(nèi)，洗滌水的恒定快速再循環(huán)要求殺生物劑 在相對短的期限（數(shù)分鐘至數(shù)小時）內(nèi)消除微生物。此外，在大量儲存罐中的剩余原材料 尾料（heels)(例如，膠乳、稠化劑、礦物漿、和表面活性劑）普遍變質(zhì)并可以隨后在添加和 接觸新鮮原材料時發(fā)揮污染源的作用。因此，具有快速凈化活性的殺生物劑的應用有益于 在即將補充儲存罐前衛(wèi)生處理原材料尾料。除快速凈化外，殺生物劑長期保持具有防御進 一步接種微生物的功能也非常重要。而且，由于需要微生物凈化的水性材料經(jīng)常是堿性的， 所以殺生物劑組合物應該能夠在所述堿性條件下提供這種延長的保存。
[0006] 目前，用于凈化的產(chǎn)品分為兩類：1)快速作用，并可迅速降解的殺生物劑諸如基 于2,2_二溴-3-次氮基丙酰胺（DBNPA)的產(chǎn)品，其中凈化最經(jīng)常發(fā)生在小于1小時內(nèi)；和 2)較慢作用并持續(xù)較長的殺生物劑，諸如基于CMIT/MIT的產(chǎn)品（5-氯-2-甲基-3-異噻唑 酮和2-甲基-3-異噻唑酮的混合物），其中凈化發(fā)生在約24小時后并且該抗菌劑在該系統(tǒng) 中穩(wěn)定超過一周。在該第二供給（offerings)家族中，是CMIT/MIT和2-溴-2-硝基-1， 3_丙二醇（BNPD)的混合物。這些混合物受益于BNH)的快速抗菌作用和CMIT/MIT的較長 期保存。然而，CMIT/MIT是已知的致敏物。
[0007] DBNPA是理想的殺生物劑，因為它是快速作用、低成本材料，其表現(xiàn)出針對廣譜微 生物的功效。然而，已知DBNPA在堿性溶液中經(jīng)歷快速水解降解。例如，Exner等，J. Agr. Food. Chem.(農(nóng)業(yè)和食品化學雜志），1973,21 (5)，838-842(" Exner")教導 DBNPA"在酸 性條件下穩(wěn)定，但消失速度在從基本中性的PH6變?yōu)槁詨A性的pH8. 9時增加至約450倍。在 pHll. 3時，DBNPA消失的半衰期（t1/2)是25秒，基本是瞬間的。"（參見Exner，第839頁，右 欄）。在PH8時，DBNPA的半衰期報告為2小時（在25°C )。參見Exner，第839頁，表1。
[0008] BNPD在使用水平中表現(xiàn)出針對廣譜微生物的高度活性、功效和低哺乳動物毒性， 并且因此也是高度理想的殺生物劑。然而，已知BNH)在堿性pH下經(jīng)歷一些分解。結(jié)果，BNPD 的供應商通常建議使用非堿性或僅稍微堿性的pH范圍。例如，Clariant關于Nipaguard⑧ BNPD的產(chǎn)品文獻建議ρΗ3· 0-7.0的范圍。陶氏化學公司（Dow Chemical Company)關于 Bioban? Bronopol(BNPD產(chǎn)品）的產(chǎn)品文獻教導關于該材料的最長期化學穩(wěn)定性在約4-8 之間的pH水平下獲得。
[0009] DBNPA和BNH)的混合物已經(jīng)在美國專利4, 732, 913中被報告有效用于多種應用， 諸如冷卻水和紙漿和紙張制造。然而，這些應用僅需要迅速凈化該系統(tǒng)的快速作用殺生物 齊U。長期保存，尤其是該系統(tǒng)在最初凈化后再接種微生物，通常不是關心的問題。
[0010] 市場上存在對使快速微生物凈化（在1小時內(nèi)微生物濃度最少有41og1Q減小）和 針對未來微生物危害的至少一周的延長防御相結(jié)合的非致敏殺生物劑的需要。另外，該殺 生物劑應該在堿性條件下提供這些特征。
[0011] 發(fā)明概述
[0012] 在一方面，本發(fā)明提供用于在堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法，所述介質(zhì) 需要快速凈化和長期保存二者。該方法包括使所述水性介質(zhì)包含有效量的殺生物劑混合 物，所述殺生物劑混合物包含2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺（DBNPA)和2-溴-2-硝基-1， 3_ 丙二醇（BNPD)。
[0013] 在第二方面，本發(fā)明提供組合物，其中短期和長期抑制微生物生長。所述組合物包 括：2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺（DBNPA) ;2_溴-2-硝基-1，3-丙二醇（BNPD);和堿性水 性介質(zhì)。
[0014] 發(fā)明詳述
[0015] 如上所述，本發(fā)明提供用于在堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法和組合物， 其中所述介質(zhì)需要快速凈化和長期保存二者。用于本文中時，快速凈化意指1小時內(nèi)最少 41〇g 1(1微生物濃度減小。用于本文中時，長期保存意指水性介質(zhì)抵抗在該介質(zhì)中引入殺生 物劑混合物后最長1周的任何時刻發(fā)生的至少一種微生物危害。
[0016] 為了在堿性水性介質(zhì)中提供微生物（例如，細菌、酵母、真菌和藻類）生長的快速 凈化和長期保存，本發(fā)明提供引入所述介質(zhì)中的殺生物劑混合物，其包含2, 2-二溴-3-次 氮基丙酰胺（DBNPA)和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇（BNPD)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該殺生物劑 混合物意外地在堿性基質(zhì)中提供快速凈化和長期保存最長1-2周。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)被 微生物污染的堿性水性介質(zhì)通過該殺生物劑混合物迅速凈化，并且被處理的介質(zhì)在例如,3 或7天后進一步抵抗所實施的第二次微生物接種的污染。通過"堿性"意指水性介質(zhì)的pH 高于7。優(yōu)選地，pH為7. 5以上，更優(yōu)選8以上。在其他實施方案中，pH為8. 5以上，或9 以上。
[0017] 本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)是驚人的，因為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的教導，DBNPA和BNPD二者在堿性 pH下均迅速分解。因此，預期這些殺生物劑在該pH下不表現(xiàn)出長期功效。如上所述，DBNPA 本身在PH8下具有僅約2小時的半衰期，且關于BNPD推薦使用的范圍為pH3-8。本發(fā)明人 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，DBNPA/BNH)混合物令人驚訝地實際上在以前認為通過這些堿性-不穩(wěn)定分子無 法獲得的時間點表現(xiàn)出強保存力。
[0018] 在堿性pH下的快速凈化和長期保存在許多領域中非常重要，包括工業(yè)衛(wèi)生和多 種其他應用，諸如凈化和保存原材料，成品和生產(chǎn)用水/洗滌水，其用于成品制造中，以及 設備和罐清潔中。合適的工業(yè)的實例包括油漆和涂料，膠乳，礦物漿，粘合劑，去污劑，清潔 齊U，清潔布，汽車養(yǎng)護產(chǎn)品和在這些產(chǎn)品的原材料中。其他合適的工業(yè)包括油氣勘探，壓裂 液（fracture fluid)保存，皮革鞣制，和個人護理產(chǎn)品。冷卻塔水，紙漿和紙張應用，以及 湖和瀉湖不包括在本發(fā)明中，因為這些是通常不需要長期保存的工業(yè)。
[0019] 優(yōu)選地，本發(fā)明使用的DBNPA : BNPD重量比約為100 : 1-1 : 100,更優(yōu)選 16 : 1-1 : 16,和甚至更優(yōu)選5 : 1-1 : 5。在進一步優(yōu)選的實施方案中，該重量比 (DBNPA : BNPD)為約5 : 1-2 : 1，特別優(yōu)選地，該比是約3 : 1。
[0020] 優(yōu)選地，兩種殺生物劑以以上優(yōu)選的比率預混合，并作為單一產(chǎn)品施用到水性介 質(zhì)中。然而，殺生物劑也可以分別加入水性介質(zhì)，盡管這不太優(yōu)選。該混合物的使用濃度可 以容易地由本領域中普通技術(shù)人員確定。優(yōu)選地，使用濃度為約100ppm-4000ppm，更優(yōu)選約 125-2000ppm，其以基于水性介質(zhì)總重量的重量計。在某些實例中，可能需要快速凈化或長 期保存（與需要二者相對）。在這些情形中，可以容易地相應調(diào)節(jié)所需的殺生物劑的量。
[0021] 優(yōu)選地，殺生物劑在水和二元醇（glycol)或其他合適溶劑中配制在一起作為混 合物。關于該優(yōu)選的實施方案，該混合物的總活性濃度為優(yōu)選約5% -約90%，更優(yōu)選約 10% -約30%，其以重量計。
[0022] 可以在水性介質(zhì)中引入其他殺生物劑。然而，優(yōu)選如果存在CMIT/MIT，則其基于 水性介質(zhì)總重的濃度小于15ppm，更優(yōu)選小于5ppm。甚至更優(yōu)選地，水性介質(zhì)無 CMIT/MIT。 這是因為CMIT/MIT是已知的皮膚致敏物。
[0023] 如上所述，DBNPA/BNH)混合物有效用于需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性 介質(zhì)中。該混合物優(yōu)選用于凈化原材料，成品，生產(chǎn)用水/洗滌水和設備，其用于多種工業(yè)， 包括油漆和涂料、膠乳、礦物漿、粘合劑、去污劑、清潔劑、清潔布和汽車養(yǎng)護產(chǎn)品。
[0024] 以下實施例舉例說明本發(fā)明但不意欲限制其范圍。 實施例
[0025] 在市售水基膠乳（獲自陶氏化學公司（The Dow Chemical Company)的UCAR Latex 626)和無品牌（generic)礦物漿樣品中測試DBNPA，BNPD，和DBNPA-BNPD(3 : lw/w)組合 的抗菌劑特征。市售膠乳的pH值不同，從微酸性到堿性。為了該研究的目的，選擇具有堿 性pH(8. 7)的膠乳，因為已知BNH)和DBNPA二者均在堿性pH下具有有限的化學穩(wěn)定性。礦 物漿的pH不同，但是它們通常是堿性的。為了該研究的目的，選擇具有pH8. 35的二氧化鈦 漿。
[0026] 膠乳和礦物漿二者在測試前均無污染。在時間0點，對測試基質(zhì)接種微生物庫（如 下列出），直到總濃度為5xl0 6CFU/ml。將污染的樣品的等分試樣稱重到一系列無菌容器中， 隨后添加獲得理想濃度所需的合適量的殺生物劑。在各評估中包括對照樣品，其缺少殺生 物劑。在殺生物劑添加后，樣品徹底混合，并取出等分試樣并在不同的時間點劃線接種于胰 胨豆胨瓊脂平板（tryptic soy agar plate),從而計數(shù)存活的微生物。全部瓊脂平板在評 估可生存細菌前在30°C溫育72小時。在所有產(chǎn)生的結(jié)果中，與對照樣品相比，最少41og 1Q 微生物濃度減小認為是顯著功效。
[0027] 微生物：24小時胰胨豆胨肉湯培養(yǎng)物等份混合，從而以5xl06CFU/ml的終濃度制 劑接種。使用的生物體：銅綠假單孢菌（Pseudomonas aeruginosa) (ATCC#15442)，銅綠 假單抱菌（ATCC#10145)，金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus) (ATCC#6538)，洋蔥 伯克霍爾德氏菌（Burkholderia cepacia) (ATCC#25416)，突光假單抱菌 B(Pseudomonas fluorescens B)(環(huán)境隔離群），食油假單抱菌（Pseudomonas oleovorans)(環(huán)境隔離群）， 硫橫腸球菌（Enterococcus sulfureus)(環(huán)境隔離群）。
[0028] 為了評估殺生物劑的快速凈化功效，在最初接種后60分鐘時取出等分試樣，并劃 線接種到胰胨豆胨瓊脂平板上，以計數(shù)存活的微生物。將樣品分別保存在環(huán)境條件下3天 或7天，在該時間點實施第二次接種，以測試殺生物劑的長期保存功效。在第二次接種后4h 和/或24h或48h，取出等分試樣，并劃線接種到胰胨豆胨瓊脂平板上，以計數(shù)存活的微生 物。
[0029] 協(xié)同作用：利用公式1測量和計算本文中報告的協(xié)同作用指數(shù)。在該方法中，1的 協(xié)同作用指數(shù)（SI)表示相加性。如果該協(xié)同作用指數(shù)小于1，則已經(jīng)發(fā)生協(xié)同作用，而大于 1的協(xié)同作用指數(shù)描述對抗性。
[0030] 協(xié)同作用指數(shù)=CA/Ca+CB/Cb (1)
[0031] 其中：
[0032] Ca =抗菌劑A，單獨地產(chǎn)生預定終點的濃度
[0033] Cb =抗菌劑B，單獨地產(chǎn)生預定終點的濃度
[0034] CA和CB =抗菌劑A和B，分別地，在混合物中共同地，產(chǎn)生預定終點的濃度
[0035] 關于UCAR Latex 626的功效結(jié)果
[0036] 如預期地，單獨的DBNPA，在140ppm活性濃度下，在從最初接種開始lh后，有效凈 化膠乳。BNPD，甚至在最高測試活性濃度（600ppm)下，沒有在1小時內(nèi)獲得41og 1(l細菌濃 度減小。120ppm活性DBNPA和35ppm活性BNH)的組合有效凈化樣品，并且在該時間點獲得 小于0. 92的協(xié)同作用指數(shù)。該組合的真實值，和非常意外的結(jié)果是三天時間點時的第二次 接種后的表現(xiàn)。該第二次接種后4小時，最大測試濃度的各種活性不實現(xiàn)凈化，而177. 5ppm DBNPA和59. 2ppm BNPD的組合是有效的（SI < 0· 54)。從該第二次接種開始24h后，發(fā) 現(xiàn)BNPD(95.7ppm活性）有效。然而，該組合在非常低濃度的兩種活性條件下有效（SI = 0. 29)。甚至更令人驚訝地，當?shù)诙谓臃N在從最初接種時刻開始7天后進行時，組合中相 對小濃度的兩種活性在24小時內(nèi)實現(xiàn)凈化（80. 9ppm DBNPA和27ppm BNPD)。單獨的DBNPA 即使在最大測試濃度下也未實現(xiàn)凈化，而在單獨使用時需要95. 7ppm BNPD?；谠摂?shù)據(jù)計 算協(xié)同作用指數(shù)〇. 48。這的確非常意外，因為常規(guī)常識預測這兩種活性成分在該稍后的時 間點應該失活。
[0037] 類似的結(jié)果在礦物漿中觀察到。對于這些實驗，在從最初接種開始30分鐘后取出 等分試樣，并評估細菌含量。發(fā)現(xiàn)DBNPA (處于23. 4ppm)以及DBNPA和BNPD (3 : 1活性成 分wt比）組合（17. 6ppm DBNPA和5. 9ppm BNPD)有效，而BNPD，在最高測試濃度600ppm活 性下，在該非常早的時間點時無效。關于該組合的協(xié)同作用指數(shù)為0.76。而且，出乎意料 地，該組合有效保護礦物漿以避免7天后實施的第二次接種。因此，在第二次接種后48小 時分析的等分試樣中，400ppm DBNPA或35. lppm BNPD，在單獨使用時，有效獲得41og1Q微生 物減少。通過比較，26. 4ppm DBNPA和8. 8ppm BNH)的組合獲得所需的41og1Q微生物減少。 顯著的協(xié)同作用（協(xié)同作用指數(shù)0.32)在該稍后的時間點觀察到，這支持DBNPA-BNH)組合 的效能。
[0038] 比較實施例。在這兩種基質(zhì)中，單獨的CMIT/MIT或與BNH)組合的CMIT/MIT(以 Acticide LA銷售）不能實現(xiàn)如本文中定義的快速凈化。這兩種產(chǎn)品有效長期保存（且在 一些實例中，對長期保存表現(xiàn)出協(xié)同作用，但是不能一起提供快速凈化和長期保存。注意到 這些是非常重要的，即15ppm CMIT濃度是歐洲通過R43施加的皮膚敏化極限（參見指令 67/548/EEC 的附件 I)。
[0039] 盡管本發(fā)明已經(jīng)在上文中根據(jù)其優(yōu)選的實施方案來描述，但是它可以在本發(fā)明內(nèi) 容的精神和范圍內(nèi)改進。本申請因此意欲包括利用本文中公開的一般原理實現(xiàn)的本發(fā)明的 任何變化、應用、或適應。此外，本申請意欲包括在本發(fā)明所屬領域中的已知或慣例實踐范 圍內(nèi)并屬于以下權(quán)利要求限定范圍內(nèi)偏離本
【發(fā)明內(nèi)容】
的那些。
【權(quán)利要求】
1. 用于在需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法，所 述方法包括使所述堿性水性介質(zhì)包括有效量的殺生物劑混合物，所述殺生物劑混合物包含 2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，其中不包括紙漿和紙張應用， 其中2, 2-二溴_3_次氮基丙醜胺與2-溴_2_硝基-1，3-丙二醇的重量比為5 : 1_2 : 1， 并且其中被處理的介質(zhì)在3或7天后進一步抵抗所實施的第二次微生物接種的污染。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙 二醇以基于所述水性介質(zhì)總重的總初始濃度約lOOppm-約4000ppm包括在所述水性介質(zhì) 中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2的方法，其中所述堿性水性介質(zhì)具有7. 5以上的pH。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-2的方法，其中所述堿性水性介質(zhì)是原材料，成品和成品制造中使 用的生產(chǎn)用水/洗滌水，以及在油漆和涂料、膠乳、礦物漿、粘合劑、去污劑、清潔劑、清潔 布、汽車養(yǎng)護產(chǎn)品、和在這些產(chǎn)品的原材料、油氣勘探、壓裂液保存、皮革鞣制、和個人護理 產(chǎn)品中的設備和罐清潔中使用的生產(chǎn)用水/洗滌水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4的方法，其中所述需要長期保存和快速凈化二者的堿性水性介質(zhì) 在一周期間內(nèi)僅被所述殺生物劑混合物處理一次。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5的方法，其中所述水性介質(zhì)含有小于15ppm CMIT/MIT。
【文檔編號】A01N35/08GK104145955SQ201410393095
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2008年7月15日
【發(fā)明者】約恩·B·雷蒙德, 約阿娜·安妮斯, 朱迪思·阿德奈特 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司