DE60011613T2

DE60011613T2 - Mikrobizide formulierungen und verfahren zur bekämpfung von mikroorganismen

Info

Publication number: DE60011613T2
Application number: DE60011613T
Authority: DE
Inventors: Kareem Batarseh; Marwan Naour Al-Kayed
Original assignee: Batarseh Kareem Morgantown
Current assignee: Batarseh Kareem Morgantown
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP2003521472A; US6939566B2; WO2000062618A1; CA2369828C; US6242009B1; DE60011613D1; EP1180936B1; US20030035848A1; EP1180936A1; WO2000062618A8; ATE268992T1; AU4650400A; CA2369828A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf bekämpfende Mikrobizide und insbesondere auf Mikrobizide, welche vorzugsweise umweltfreundlich und für Säuger ungiftig sind und welche gegen Viren, Amöben, Bakterien (sowohl gram-negative als auch -positive), Pilze, Algen und Sporen hochwirksam sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Wasser ist das wichtigste Lebenselement, da es nahezu 80% des menschlichen Körpers ausmacht. Außerdem hängt die Lebensmittelhygiene allein vom Wasser ab und deshalb ist eine Verschmutzung des Wassers ein allgemeines Medium für die Übertragung von epidemischen Krankheiten, wie Typhus, Lebensmittelvergiftung und Dysenterie auf Menschen. Ein Beispiel sind psychrophile Bakterien, deren Vorhandensein in der Mikroflora im Wasser gekühlte Lebensmittel beeinträchtigen und sie verderben kann. Folglich kann die Wasserverschmutzung nicht ignoriert werden und es sollten außerordentliche Maßnahmen ergriffen werden, um eine hohe Wasserqualität zum Aufrechterhalten des Lebens zu gewährleisten.
Mit dem Aufkommen der Technik ist sauberes Wasser ein knapper Rohstoff geworden. Die Wasserverschmutzung entwickelt sich eindeutig zu einem weltweiten Problem mit nicht bekannten Weiterungen und Milliarden US-Dollar werden jedes Jahr ausgegeben, um seine Qualität zu verbessern. Die Gewässerverschmutzung ist nicht nur auf Industrieländer beschränkt, sondern auch in Entwicklungsländern zu verzeichnen. Deshalb gibt es einen unmittelbaren Bedarf an prägnanten Lösungen zum Aufrechterhalten und Schützen von Wasserquellen.
In letzter Zeit gab es unter Wissenschaftlern und Ingenieuren ein zunehmendes Interesse an der Entwicklung neuer Wasser- und Lebensmittel-Desinfektionstechnologien, um Wasser von gefährlichen Mikroorganismen zu säubern. Es wurden verschiedene Verfahren eingesetzt, welche in zwei Kategorien, nämlich physikalische, chemische oder beide eingeteilt werden. Die physikalische Kategorie stellen Methoden dar, die eine Ult rafiltration, Umkehrosmose, Strahlung, Einfrieren, Erhitzen und Ultraschall verwenden. Wenngleich diese Verfahren sich als wirksam erwiesen haben, gehören zu den Nachteilen der große Elektrizitätsbedarf und eine teure Anlage. Andererseits beruht die chemische Kategorie auf der Verwendung von chemischen Hilfsmitteln, welche biozide Eigenschaften aufweisen, wie etwa Aldehyde, Phenole, Alkohol, Kaliumpermanganat und Chlor und bestimmte chlorhaltige Verbindungen. Einige von diesen Chemikalien weisen zahlreiche mit ihnen verbundene Nachteile auf und werden nun als giftige Verbindungen angesehen. Zum Beispiel können Menschen, die mit diesen Substanzen in Berührung kommen, eine Hautreizung entwickeln und unter lang andauernden Krankheiten leiden, welche in einigen Fällen tödlich sein können; ganz zu schweigen von dem unangenehmen Geschmack und Geruch, der mit diesen Chemikalien verbunden ist. Außerdem sind auch die Bildung von mutagenen und karzinogenen Substanzen und eine genetische Resistenz einige ihrer Nachteile. Nichtsdestoweniger haben solche Verbindungen eine Möglichkeit zum Bekämpfen dieser schädlichen Mikroorganismen geboten und ihre Wirksamkeit ist eindeutig nachgewiesen worden.
Andere Verfahren beruhen auf der Verwendung von mit Ultraviolettlicht bestrahlten Silberfluoridlösungen, die kolloidales Silber als Quelle von keimtötenden Aktivitäten enthalten, siehe US-A-3,422,183. Solche Methoden erfordern jedoch eine teure Anlage und große Elektrizitätsmengen.
Wasserstoffperoxid ist ein starkes Oxidationsmittel und es ist in den vergangenen 40 Jahren als Desinfektionsmittel verwendet worden. Sein Hauptvorteil ist, dass es keine giftigen Rückstände oder Nebenprodukte erzeugt. Es wurde allgegenwärtig als indirekter Lebensmittelzusatzstoff, als Desinfektionsmittel in Krankenhäusern, als Dekontimations- und Reinigungsmittel für Industrieabwasser und als Reinigungsmittel für Abluft verwendet. Nichtsdestoweniger zersetzt es sich leicht unter Bildung von Wasser und Sauerstoff und weist eine hohe Empfindlichkeit für Sonnenlicht und UV-Strahlen auf. Deshalb ist es für eine Langzeitanwendung nicht geeignet, da eine Rekontamination nicht verhindert werden kann.
Im Jahr 1880 beobachtete der Schweizer Botaniker Carl von Nägeli, dass stark verdünnte Silberlösungen eine algizide Wirkung aufweisen. Um diese Wirkung zu beschreiben, prägte er den Begriff "Oligodynamik". Kolloidales Silber, welches eine reine, vollkommen natürliche Substanz ist, die aus submikroskopischen Agglomeraten von Silberionen besteht, die in entionisiertem Wasser durch winzige positive Ladungen an den Silberionen in Suspension gehalten werden, ist ein starkes prophylaktisches Antibiotikum, welches jahrelang ohne bekannte Nebenwirkungen verwendet wurde. Es wirkt als ein Inhibitor, der bestimmte Enzyme ausschaltet, welche Bakterien, Pilze und Viren in ihrem speziellen Metabolismus verwenden.
Auf der Grundlage dieser oligodynamischen Eigenschaft kombiniert US-A-4,915,955 die keimtötenden Wirkungen von Wasserstoffperoxid mit kolloidalem Silber, einer anorganischen Säure und einem organischen Stabilisator in Konzentrationen von 10 bis 35 mg/l gegen zahlreiche Formen von Bakterien und Viren. Das Verfahren beruht auf Silberionen, welche mit Hilfe von Wasserstoffperoxid die schützenden Biofilme dieser Mikroorganismen schädigen. Folglich verlässt sich dieses Verfahren ausschließlich darauf, Keime interzellulär abzutöten.
WO 96/01231 offenbart eine Wasserbehandlung unter Verwendung von Silberionen als antimikrobieller Wirkstoff, in Verbindung mit einem Komplexbildner, um die Silberionen wirksamer zu machen. Der Komplexbildner ist ein organischer Ligand, welcher mit Silberionen einen löslichen Komplex bildet.
DE-A-16 42 001 offenbart Antiseptika für die Medizin und Kosmetika, die Alkohol, Wasser und Silber, welches in seiner ionisierten Form vorliegt, verwenden.
US-A-4,396,413 offenbart Metallsalzkomplexe von 3-Isothiadiazolonen.
FR-A-2 728 143 offenbart eine wässrige Zusammensetzung auf der Grundlage von H₂O₂, die außerdem eine Percarbonsäure und bestimmte Carbonsäuren umfasst.
WO 94/04167 offenbart Formulierungen auf Metallbasis mit einer hohen mikrobiziden Wirksamkeit, die Übergangsmetalle in Kombination mit einem Chelatbildner umfassen.
WO 97/02 038 offenbart pharmazeutische Zusammensetzungen auf Silberbasis, die stabilisierte ionisierte antimikrobielle Verbindungen auf Silberbasis umfassen.
JP-A-07-138167 stellt Antitumormittel und antibakterielle Wirkstoffe bereit, die einen Metallkomplex von Nukleinsäuren, Peptiden oder Aminosäuren umfassen.
JP-A-10-338605 offenbart eine Lösung, die kaum eine Farbänderung verursacht und ein Silbersalz von einer organischen Säure umfasst.
US-A-5,504,055 offenbart ein wasserlösliches Metallaminosäurechelat.
WO 00/27390 offenbart eine im Wesentlichen nicht-kolloidale Lösung, die Wasser, eine Quelle von freien Silberionen und einen im Wesentlichen ungiftigen, im Wesentlichen thiolfreien, im Wesentlichen wasserlöslichen Komplexbildner umfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Verwendung von Metallionen (M). Es wird eine chemische Matrix oder ein chemischer Komplex gebildet, worin diese Metallionen an eine organische chelatbildende Komponente (R) gebunden sind, die in stöchiometrischen Mengen oder mehr verwendet werden soll, um Komplexe zu bilden, welche als Träger für M in das intrazelluläre Medium von solchen Mikroorganismen dienen. Diese konzentrierten Komplexe können dann mit Wasser vermischt werden, um geeignete Desinfektionsmittel zu bilden. Dieses Verfahren unterscheidet sich von den in der Literatur erwähnten früheren Verfahren, bei denen die Metallionen in Lösung frei suspendiert bleiben.
Es versteht sich, dass die vorangegangene allgemeine Erörterung und die Erörterung, welche folgt, zur Erläuterung dienen und beispielhaft sind und ausschließlich die Vorzüge der vorliegenden Erfindung, so wie sie beansprucht ist, hervorheben sollen.
Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine mikrobizide Zusammensetzung bereit, umfassend einen unlöslichen Komplex der Formel R-M, wobei R wenigstens eine organische chelatbildende Komponente ist, die wenigstens eine Aminosäure umfasst, und M wenigstens ein Metallion ist, und wobei R in einer wenigstens äquimolaren Menge, bezogen auf die Menge von M, vorhanden ist, und M für wenigstens einen Mikroor ganismus mikrobizid ist, und wobei R und M unter sauren Bedingungen vereinigt werden.
Vorzugsweise umfasst die mikrobizide Zusammensetzung außerdem eine wässrige Lösung.
Mehr bevorzugt ist das wenigstens eine Metallion ein Silberion oder das wenigstens eine Metallion wird ausgewählt aus Kupfer, Zinn, Quecksilber, Chrom, Mangan, Nickel, Cadmium, Arsen, Cobalt, Aluminium, Blei, Selen, Platin, Gold, Titan, Zinn und Kombinationen davon.
Vorzugsweise umfasst die mikrobizide Zusammensetzung außerdem wenigstens ein Desinfektionsmittel.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine organische chelatbildende Komponente aus einer Alpha-Aminosäure gebildet oder wird die wenigstens eine organische chelatbildende Komponente ausgewählt aus Isoleucin, Phenylalanin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Valin, Alanin, Glycin, Arginin, Histidin und Gemischen davon.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Bekämpfen des Wachstums von Mikroorganismen bereit, umfassend das Inkontaktbringen der Mikroorganismen mit einer mikrobiziden Zusammensetzung, die die mikrobizide Zusammensetzung der Erfindung umfasst, und wobei die Zusammensetzung die Mikroorganismen intrazellulär abtötet.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Bekämpfen eines Biobewuchses in einem System bereit, umfassend das Einbringen einer wirksamen Menge der mikrobiziden Zusammensetzung der Erfindung in das System, um den Biobewuchs zu bekämpfen.
In der mikrobiziden Zusammensetzung ist es bevorzugt, dass das Molverhältnis von R zu M ungefähr 1 : 1 bis ungefähr 2 : 1 beträgt.
Wenn sie als wässrige Lösung vorliegt, ist es bevorzugt, dass die mikrobizide Zusammensetzung in der wässrigen Lösung in einer Konzentration von ungefähr 0,001% bis ungefähr 10%, bezogen auf das Gesamtvolumen, vorhanden ist.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der mikrobiziden Zusammensetzung der Erfindung bereit, umfassend das Auflösen eines metallhaltigen Salzes in wenigstens einer anorganischen Säure und einem wässrigen Ausgangsmaterial; und das Zugeben wenigstens einer organischen chelatbildenden Verbindung, die R enthält, um einen Metallkomplex mit der Formel R-M zu bilden, wobei die Herstellung der Zusammensetzung bei einem pH von ungefähr 2,0 oder weniger erfolgt.
Das wenigstens eine Desinfektionsmittel umfasst vorzugsweise eine oder mehrere der Verbindungen Chlorhexidingluconat, Chlorhexidindigluconat, Chlorhexidindihydrochlorid und Chlorhexidindiacetat oder das wenigstens eine Desinfektionsmittel umfasst eine oder mehrere der Verbindungen Isopropylalkohol und Wasserstoffperoxid. Es ist ferner bevorzugt, dass das Metallion M durch den doppelt gebundenen Sauerstoff der Carboxylgruppe komplexiert ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein geeignetes Konzentrat von Organometallverbindungen bereit, welche beim Vermischen mit Wasser oder anderen wässrigen Ausgangsmaterialien geeignete Desinfektionsmittel bilden. Das Grundprinzip, welches für die Bildung eines solchen Konzentrats maßgebend ist, ist die Tatsache, dass die Metallionen an eine organische chelatbildende Gruppe R gebunden sind, die in stöchiometrischen Mengen oder mehr verwendet wird und organische Komplexe bildet. Diese organischen Komplexe können die schützenden Biofilme von Keimen und anderen Mikroorganismen durchdringen. Sobald der R-M-Komplex im Inneren des Biofilms ist, kann er dann seine keimtötenden oder bioziden Wirkungen durch Freisetzen von M in ihre intrazellulären Medien ausüben und folglich mikrobielle Aktivitäten unterbrechen. Ganz allgemein kann dieses Szenario so dargestellt werden, als würde diesen Keimen eine "Giftpille" verabreicht. Somit macht die vorliegende Erfindung im Gegensatz zu anderen Verfahren, welche ihre bioziden Wirkungen auf eine Schädigung der schützenden Biofilme (von außen herein, d. h. interzellulär) zurückführen, das Gegenteil, genauer gesagt, werden die Mikroorganismen von innen heraus, d. h. intrazellulär, abgetötet.
Um seine Aktivität zu verstärken, kann der konzentrierte organische Komplex mit anderen Desinfektionsmitteln vermischt werden, welche Isopropanol, Chlorhexidingluconat, Chlorhexidindigluconat, Chlorhexidindihydrochlorid, Chlorhexidindiacetat und/oder Wasserstoffperoxid einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind, wenngleich dies nicht notwendig ist. Außerdem können natürliche und künstliche Farbstoff- und Aromazusätze ebenfalls zugegeben werden.
Natürlich können die mikrobiziden Formulierungen der vorliegenden Erfindung entweder direkt, durch Einbringen in ein System, z. B. ein Schwimmbecken, verwendet werden oder mit wässrigen Lösungen wie destilliertem und/oder entionisiertem Wasser verdünnt werden, um die erforderliche biozide Aktivität je nach der Anwendung bereitzustellen.
Was den organischen Komplex, R-M, anbelangt, ist die Gruppe R eine organische Gruppe, welche mit einem oder mehreren Metallionen einen Komplex bilden kann, und vorzugsweise eine Gruppe, welche amphoter ist. Außerdem weist die Gruppe R vorzugsweise eine chemische Beschaffenheit auf, welche Mikroorganismen als Nahrung nutzen können. Die Gruppe R umfasst wenigstens eine Aminosäure oder kann aus wenigstens einer Aminosäure gebildet werden. Die Aminosäuren sind vorzugsweise amphoter, d. h. sie können je nach den Umständen entweder als Säuren oder als Basen reagieren. Sie liegen in erster Linie als neutrale dipolare Ionen oder Zwitterionen (Z = HN₃ ⁺-CRH-COO^–) vor. Folglich liegen bei niedrigem pH die Zwitterionen als Kationen vor und bei hohem pH liegen sie als Anionen vor; deshalb liegen bei einem bestimmten pH die Aminosäuren vorzugsweise in erster Linie als Zwitterionen vor. Dieser Punkt wird als der isoelektrische Punkt bezeichnet, welcher von der Struktur der bestimmten Aminosäure abhängt. Primäre, sekundäre oder tertiäre Amine können alle hier verwendet werden, so lange das Amin mit (M) bei der Bildung des Komplexes verträglich ist. Die Aminosäuren werden vorzugsweise so gewählt, dass das freie Elektronenpaar an dem Stickstoffatom ausgenutzt wird, wo die Metallionen (die Lewis-Säure, der Elektronenpaarakzeptor) dative kovalente Bindungen (auch als koordinative kovalente Bindung bekannt) mit der Carboxylgruppe der Aminosäure bilden können. Im Wesentlichen können diese Metallionen oder Lewis-Säuren ein gemeinsames Elektronenpaar haben, das von der Aminosäure, d. h. dem Liganden oder der Lewis-Base abgegeben wird. Vorzugsweise ist der doppelt gebundene Sauerstoff der Carboxylgruppe der Aminosäure an das Metall (M) und nicht an die Hydroxygruppe der Carboxylgruppe der Aminosäure komplexiert (oder bildet eine dative kovalente Bildung mit dem doppelt gebundenen Sauerstoff). Dies wird vorzugsweise erzielt durch Bilden des Komplexes unter niedrigen pH-Bedingungen (z. B. sauren Bedingungen) und vorzugsweise bei pH-Bedingungen von pH 2,0 oder weniger und mehr bevorzugt bei einem pH 1,0 oder weniger.
Vorzugsweise gehören zu Beispielen für Aminosäureverbindungen, welche zum Bilden der Gruppe R verwendet werden können, α-Aminosäuren, sie sind aber nicht darauf beschränkt. Zu speziellen Beispielen gehören Isoleucin, Phenylalanin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Valin, Alanin, Glycin, Arginin, Histidin, Hydroxyprolin, γ-Aminobuttersäure, Asparagin, Asparaginsäure, Cystein, Glutaminsäure, Glutamin, Phenylalanin, Prolin, Serin, Tyrosin und Derivate davon und Gemische davon, sie sind aber nicht darauf beschränkt.
Was den anderen Teil des Komplexes, nämlich M, anbelangt, bedeutet M wenigstens ein Metallion, welches für wenigstens einen Mikroorganismus mikrobizid ist. Vorzugsweise ist das Metallion für eine Mehrzahl von Mikroorganismen mikrobizid. Zu Beispielen für das Metallion gehören Silber, Kupfer, Zink, Quecksilber, Mangan, Chrom, Nickel, Cadmium, Arsen, Cobalt, Aluminium, Blei, Selen, Platin, Gold, Titan, Zinn und Kombinationen davon, sie sind aber nicht darauf beschränkt. Mehr als eine Art der Gruppe R und mehr als eine Art von M können verwendet werden, um den R-M-Komplex zu bilden, außerdem können auch Gemische von verschiedenen R-M-Komplexen verwendet werden.
Der Komplex der vorliegenden Erfindung kann durch Bilden des Metallions aus einer Metallsalzverbindung und der organischen chelatbildenden Komponente aus einer organischen Verbindung, welche vorzugsweise ein Amin und mehr bevorzugt eine Aminosäure ist, hergestellt werden. In dem bevorzugten Verfahren zum Herstellen des organischen Komplexes der vorliegenden Erfindung wird eine Metallsalzverbindung mit wenigstens einer anorganischen Säure vermischt, vorzugsweise bei Raumtemperatur und vorzugsweise in Gegenwart einer wässrigen Lösung, wie einem destillierten und entioni sierten Wasser. Anschließend wird wenigstens eine äquimolare Basis der organischen chelatbildenden Verbindung, wie etwa eine Aminosäure, zugegeben, um den Metallkomplex zu bilden, vorzugsweise während das Gemisch homogenisiert wird. Diese Herstellung erfolgt vorzugsweise unter niedrigen pH-Bedingungen, wie etwa bei einem pH von ungefähr 2,0 oder weniger und mehr bevorzugt bei einem pH von 1,0 oder weniger. Die resultierende Lösung kann dann mit einer wässrigen Lösung und vorzugsweise destilliertem und entionisiertem Wasser weiter verdünnt werden und weitere Desinfektionsmittel oder andere Zusatzstoffe können zugegeben werden, um die mikrobizide Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu bilden. Der pH der resultierenden Lösung kann anschließend angehoben werden, wie etwa durch Zugeben von Wasser.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Bekämpfen des Wachstums von wenigstens einem Mikroorganismus sowohl die Verringerung als auch/oder die Verhinderung eines solchen Wachstums. Es versteht sich ferner, dass durch "Bekämpfen" das Wachstum von wenigstens einem Mikroorganismus gehemmt wird. Mit anderen Worten gibt es kein Wachstum oder im Wesentlichen kein Wachstum von wenigstens einem Mikroorganismus. "Bekämpfen" des Wachstums von wenigstens einem Mikroorganismus schließt das Halten einer Mikroorganismen-Population auf einem gewünschten Niveau (einschließlich nicht nachweisbarer Niveaus, wie einer Nullpopulation), das Verringern einer Mikroorganismen-Population auf ein gewünschtes Niveau und/oder das Hemmen oder Verlangsamen des Wachstums von wenigstens einem Mikroorganismus ein. Somit werden Materialien und Medien, die für einen Befall durch wenigstens einen Mikroorganismus anfällig sind, konserviert und/oder vor diesem Befall und den daraus resultierenden schädlichen Wirkungen geschützt. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Bekämpfen des Wachstums von wenigstens einem Mikroorganismus in oder auf einem Material oder Medium bereit, das für einen Befall durch den Mikroorganismus anfällig ist, welches den Schritt des Zugebens einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Menge, die zum Bekämpfen des Wachstums des Mikroorganismus wirksam ist, zu dem Material oder Medium umfasst.
Die Art sowie die Raten der Anwendung der Zusammensetzung dieser Erfindung könnten je nach der beabsichtigten Verwendung variieren. Die Zusammensetzung könnte durch Sprühen oder Aufstreichen auf das Material oder Produkt angewandt werden. Das infrage kommende Material oder Produkt könnte auch durch Eintauchen in eine geeig nete Formulierung der Zusammensetzung behandelt werden. In einem flüssigen oder Flüssigkeits-ähnlichem Medium könnte die Zusammensetzung durch Gießen oder durch Dosieren mit einer geeigneten Vorrichtung in das Medium zugegeben werden, so dass eine Lösung oder Dispersion der Zusammensetzung hergestellt werden kann. Somit werden die Substrate oder Materialien, die für einen Befall durch diese Arten von Mikroorganismen anfällig sind, vor diesem Befall und dem resultierenden Sprühnebel oder anderen schädlichen Wirkungen, die durch die Mikroorganismen verursacht werden, geschützt. Ferner versteht sich, dass das "Bekämpfen" des Wachstums von wenigstens einem Mikroorganismus auch das biostatische Verringern und/oder Aufrechterhalten eines niedrigen Niveaus von Mikroorganismen einschließt, so dass der Befall durch Mikroorganismen und ein daraus resultierender Verderb oder andere schädliche Wirkungen beseitigt werden, d. h. die Wachstumsrate des Mikroorganismus oder die Befallsrate des Mikroorganismus verlangsamt oder beseitigt wird.
Zu Mikroorganismen, so wie sie hier verwendet werden, gehören Bakterien, Pilze, Algen, Viren, Amöben und Sporen, sie sind aber nicht darauf beschränkt, und schließen sowohl Hefen als auch Schimmelpilze ein.
Vorzugsweise wird wenigstens ein äquimolarer Anteil der gewählten Aminosäure zum Herstellen der Lösung verwendet, vorzugsweise mehr als zur Maskierung von einwertigen Metallionen (z. B. Ag) benötigt wird; wenigstens zweimal soviel für zweiwertige Metalle (z. B. Cu) usw. Jedes Ausgangsmaterial für ionisches M in Form von Salzen kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Im Fall von Silber kann auch kolloidales Silber verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin durch die folgenden Beispiele veranschaulicht. Diese Versuche stellen einige der Ausführungsformen der hier offenbarten Erfindung dar. Nach der Herstellung dieser Desinfektionsmittel gemäß der Methode der vorliegenden Erfindung wurde ihre Wirksamkeit im Hinblick auf die Toxizität gegen ein breites Spektrum von pathogenen Mikroorganismen getestet und bewertet.
METHODIK
I. Chemische
Unter minimaler Lichteinwirkung und bei Raumtemperatur wurde eine Silberionenlösung mit 1,1 × 10⁵ ppm durch Auflösen von 400 mg Silbernitrat in 2,045 ml doppelt destilliertem entionisiertem Wasser und 0,255 ml 85% Phosphorsäure hergestellt. Diese Lösung wurde dann für die weitergehenden Versuche verwendet.
Beispiel I
Unter Verwendung einer Mikropipette wurden 230 μl der vorstehend hergestellten Lösung in ein Mikroreagenzglas gegeben, wo 34,61 mg Glutaminsäure zugegeben wurden, und das Gemisch wurde gründlich gerührt. Diese Menge an Glutaminsäure stellt eine äquimolare Menge der Aminosäure bezogen auf die Silberionen in der vorstehend hergestellten Lösung dar. Es wurde sofort ein unlösliches Material beobachtet. Dieses unlösliche Dispergiermittel weist mikrobenabtötende Aktivitäten auf. Diese hergestellte Lösung wurde dann mit 50 ml eines doppelt destillierten entionisierten Wassers vermischt. Die Lösung wurde kontinuierlich vermischt, bis eine Homogenisierung erreicht war. Dann wurde das Produkt in eine dunkle Flasche gegossen. Dieses gewünschte Produkt kann wässrigen Systemen zugegeben oder zudosiert werden und verdünnt werden, um die erforderliche keimtötende Wirkungsstärke je nach seiner beabsichtigten Verwendung zu erzielen.
Beispiel II
Das gleiche Verfahren wie oben wurde wiederholt, aber die verwendete Aminosäure war Leucin anstelle von Glutaminsäure. Die in diesem Fall verwendete Leucinmenge betrug 30,84 mg, was wiederum eine äquimolare Menge der Säure, bezogen auf die Silberionen, darstellt.
Beispiel III
Das gleiche Verfahren von Beispiel I wurde erneut wiederholt, aber die verwendete Aminosäure war Arginin. Die in diesem Fall verwendete Argininmenge betrug 40,97 mg, was wiederum eine äquimolare Menge darstellt.
Um die Wirkung von Wasserstoffperoxid auf die Erhöhung der Wirkungsstärke dieser Desinfektionsmittel zu untersuchen, wurden die drei hergestellten Lösungen (Beispiel I-III) mit 50 ml 50% H₂O₂ statt mit Wasser vermischt. Diese hergestellten Lösungen wurden wieder in dunkle Flaschen gegossen.
II. Biologische
Die vorstehenden Schritte schließen die Herstellung dieser Desinfektionsmittel ab. Um diese Gemische jedoch als Bakterizide zu verwenden, wurden 5 ml von jeder in Flaschen abgefüllten Lösung zu 45 ml doppelt destilliertem entionisiertem Wasser (10 Vol.-%) zugegeben. Ohne die Anwesenheit von H₂O₂ stellt dies eine aktive Konzentration von ungefähr 51 ppm komplexes Silber dar, welche sich als ausreichend erwies, um Bakterien prompt abzutöten. Die oberen und unteren Konzentrationsgrenzen können unterschiedlich sein, falls dies gewünscht wird, je nach der Art der gewünschten Anwendung. Für die Beispiele, in denen H₂O₂ vorhanden ist, sollte die aktive Konzentration des Desinfektionsmittels ungefähr 56000 ppm betragen.
Die verdünnten Lösungen wurden dann an verschiedenen Arten von aktiv wachsenden pathogenen Bakterien getestet, um ihre Wirksamkeit zu bestimmen. Es wurden verschiedene Stämme von pathogenen Bakterien für die Untersuchung eingesetzt; nämlich E. coli, Staphylococcus, Bacillus und Salmonella. Für alle verwendeten Bakterien wurde prompt die mikrobenabtötende Aktivität beobachtet. Der Argininkomplex wies die größte Wirkungsstärke auf, gefolgt von dem Leucinkomplex und schließlich dem Glutaminsäurekomplex.
Was die Anwesenheit von H₂O₂ in Bezug auf seine Abwesenheit anbelangt, war der Unterschied im Mittel ungefähr dreimal größer, obwohl die aktive Konzentration nahezu 1058 mal größer war als die im Fall der Abwesenheit von H₂O₂. Der Unterschied der bi oziden Aktivität wird in diesem Wert nicht wiedergespiegelt (1098 mal größer, während die Zunahme sich verdreifacht). Dies deutet darauf hin, dass die biozide Aktivität nahezu ausschließlich auf den R-M-Komplex der vorliegenden Erfindung zurückzuführen ist. Die Größenordnung der Wirksamkeit, bezogen auf die verwendete Aminosäure, war die gleiche wie wenn H₂O₂ abwesend war.
Die hierin beschriebenen Biozide weisen eine Fülle von Anwendungen und Verwendungszwecken auf. Sie sind geeignet für die Sterilisierung von Trinkwasser, geeignet für die Getränke- und Lebensmittelindustrie, geeignet zum Sterilisieren von exponierten Oberflächen, Abluft- und Ventilationskomponenten, Tiertutter, geeignet für die Verwendung in der pharmazeutischen Industrie, in Krankenhäusern, für chirurgische Ausrüstungen, in Schwimmbädern, in Saunas und für die Fisch-, Geflügel- und Rinderzucht.
Die vorstehende Erklärung und die vorstehend angegebenen Erläuterungen und Verfahren sollen ausschließlich dem Zweck dienen, die generischen und allgemeinen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darzustellen. Deshalb versteht es sich, dass die Erfindungen in keiner Weise auf die hierin offenbarten speziellen Merkmale beschränkt ist, und dass solche Einzelheiten von den Fachleuten unter Berücksichtigung der vorliegenden Beschreibung variiert und praktisch durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Mikrobizide Zusammensetzung, umfassend einen unlöslichen Komplex der Formel R-M, wobei R wenigstens eine organische chelatbildende Komponente ist, die wenigstens eine Aminosäure umfasst, und M wenigstens ein Metallion ist, und wobei R in einer wenigstens äquimolaren Menge, bezogen auf die Menge von M, vorhanden ist und M für wenigstens einen Mikroorganismus mikrobizid ist und wobei R und M unter sauren Bedingungen vereinigt werden.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 1, die außerdem eine wässrige Lösung umfasst.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Metallion ein Silberion ist.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Metallion ausgewählt wird aus Kupfer, Zink, Quecksilber, Chrom, Mangan, Nickel, Cadmium, Arsen, Cobalt, Aluminium, Blei, Selen, Platin, Gold, Titan, Zinn und Kombinationen davon.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 1, die außerdem wenigstens ein Desinfektionsmittel umfasst.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine organische chelatbildende Komponente aus einer Alpha-Aminosäure gebildet ist.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine organische chelatbildende Komponente ausgewählt wird aus Isoleucin, Phenylalanin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Valin, Alanin, Glycin, Arginin, Histidin und Gemischen davon.
Verfahren zum Bekämpfen des Wachstums von Mikroorganismen, umfassend das Inkontaktbringen der Mikroorganismen mit einer mikrobiziden Zusammensetzung, die die Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst, und wobei die Zusammensetzung die Mikroorganismen intrazellulär abtötet.
Verfahren zum Bekämpfen eines Biobewuchses in einem System, umfassend das Einbringen einer wirksamen Menge der mikrobiziden Zusammensetzung nach Anspruch 1 in das System, um den Biobewuchs zu bekämpfen.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Molverhältnis von R zu M ungefähr 1 : 1 bis ungefähr 2 : 1 beträgt.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die mikrobizide Zusammensetzung in der wässrigen Lösung in einer Konzentration von ungefähr 0,001% bis ungefähr 10%, bezogen auf das Gesamtvolumen, vorhanden ist.
Verfahren zum Herstellen der mikrobiziden Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend das Auflösen eines metallhaltigen Salzes in wenigstens einer anorganischen Säure und einem wässrigen Ausgangsmaterial; und das Zugeben wenigstens einer organischen chelatbildenden Verbindung, die R enthält, um einen Metallkomplex mit der Formel R-M zu bilden, wobei die Herstellung der Zusammensetzung bei einem pH von ungefähr 2,0 oder weniger erfolgt.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das wenigstens eine Desinfektionsmittel eine oder mehrere der Verbindungen Chlorhexidingluconat, Chlorhexidindigluconat, Chlorhexidindihydrochlorid und Chlorhexidindiacetat umfasst.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das wenigstens eine Desinfektionsmittel eine oder mehrere der Verbindungen Isopropylalkohol und Wasserstoffperoxid umfasst.
Mikrobizide Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei M durch den doppelt gebundenen Sauerstoff der Carboxylgruppe komplexiert ist.