ES2319064B1

ES2319064B1 - Uso de clusteres cuanticos atomicos (aqcs) como antimicrobianos y biocidas.

Info

Publication number: ES2319064B1
Application number: ES200702615A
Authority: ES
Inventors: Manuel Arturo Lopez Quintela; Jose Rivas Rey; M. Carmen Blanco Varela
Original assignee: Universidade de Santiago de Compostela
Current assignee: Universidade de Santiago de Compostela
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2010-02-15
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: US9315380B2; JP2011504459A; ES2593837T3; ES2319064A1; US20100215766A1; EP2206503A4; EP2206503B1; EP2206503A1; WO2009043958A1

Abstract

Uso de clústeres cuánticos atómicos (AQCs) como antimicrobianos y biocidas.

Los AQCs estables están compuestos por menos de 500 átomos de metal (Mn, n<500); los metales se seleccionan de entre Au, Ag, Co, Cu, Pt, Fe, Cr, Pd, Ni, Rh, Pb o sus combinaciones bi y multimetálicas. Los AQCs utilizados como agentes antimicrobianos, antifúngicos y biocidas a concentraciones del orden de 1 nM a 100 nM o mayor en átomos del metal correspondiente. La actividad antimicrobiana es específica tanto del tipo de metal empleado como del tamaño de clúster utilizado.

Description

Uso de clústeres cuánticos atómicos (AQCs) como antimicrobianos y biocidas.

La presente propuesta de invención describe el uso de la actividad antimicrobiana y biocida que presentan clústeres cuánticos atómicos (Atomic Quantum Clusters: AQCs) de diferentes metales sintetizados según el procedimiento descrito en la solicitud de patente de invención P200502041 y los AQCs reivindicados en su correspondiente solicitud internacional WO 2007/017550.

Estado de la técnica

Aunque el uso de metales, tales como el oro y la plata, como bactericidas y biocidas se conoce desde muy antiguo no existe acuerdo unánime respecto a su modo de actuación, que parece depender de su forma, tamaño y método de preparación. Así, por ejemplo, Pal et al. [S. Pal, Appl. Environ. Microbiol. 2007, 73, 1712] han mostrado que la geometría de las nanopartículas juega un papel muy importante en sus actividades frente a Escherichia coli. Por su parte, Cioffi et al. [N. Cioffi, Anal Bioanal Chem., 2005, 382, 1912] han mostrado la actividad antimicrobiana frente a Escherichia coli y Saccharomyces cerevisiae de nanopartículas de Ag y Cu de tamaños comprendidos entre 1.7 nm y 6.3 nm, obtenidas electroquímicamente en presencia de sales de tetraoctilamonio. Asimismo, esos autores mostraron que la introducción de las partículas en un polímero inerte no disminuye su actividad antimicrobiana. Lee et al. [H.J. Lee, J. Mater. Sci. 2003, 38, 2199] han mostrado que partículas de plata de 2-5 nm presentan también actividad antimicrobiana frente a una bacteria Gram-positiva, Staphylococcus aureus, así como también frente a una Gram-negativa, Klebsiela pneumoniae y que esa actividad se mantenía cuando se introducían las nanopartículas en fibras de algodón o poliéster. Por su parte, Sondi et al. [I. Sondi, J. Colloid Interface Sci. 2004, 275, 177] observaron también la actividad bactericida frente a E. coli de nanopartículas de Ag de 12 nm recubiertas con un tensioactivo de alto peso molecular. Asimismo Xu et al. en la patente US2003108612A1 describen el uso de nanopartículas metálicas como método de inhibición del crecimiento de bacterias y tratamiento de enfermedades causadas por las bacterias. Aunque en la citada patente, se indica en sus reivindicaciones que las partículas que presentan estas propiedades han de poseer tamaños de 100 nm o inferiores (reivindicaciones 1, 17, 39 y 54), en la patente se comenta varias veces que los tamaños ideales han de estar comprendidos en el intervalo 50 a 100 nm (reivindicaciones 13, 29, 51 y 56). Por lo que, de esa patente de invención se desprende que el tamaño, siempre que se encuentre en esos intervalos (menores de 100 nm), no influye apreciablemente en sus propiedades antibacterianas. Las partículas descritas en dicha patente se caracterizan, aparte de por sus tamaños obtenidos por microscopia electrónica de transmisión y microscopia de campo oscuro, también mediante la posición de su banda plasmónica por espectroscopia visible.

De todo ello se desprende que, a pesar de los numerosos estudios realizados hasta la fecha, todavía es desconocido el mecanismo por el cual las nano/micropartículas metálicas presentan, en ciertas condiciones, un comportamiento antibacteriano/biocida. Debido a que el uso directo de las sales metálicas (fundamentalmente de oro, plata y cobre) presenta también propiedades antibacterianas [véase por ejemplo, J.A. Spadaro, et al., Microb. Agents Chemother. 6 (1974) 637] una de las hipótesis actuales es que las micro/nanopartículas metálicas pueden servir como un reservorio de iones metálicos liberando iones que son los que actúan de bactericidas/biocidas. Así, por ejemplo, C.E. Easterly et al. en la solicitud de patente US2006280785A1 utilizan esta idea mediante la incorporación de nanopartículas de Ag de tamaño < 10 nm en liposomas de tamaños < 85 nm. La utilización preferente de nanopartículas en el intervalo 1-10 nm se realiza porque, de esta forma, se intenta que al disolverse las nanopartículas se genere una concentración constante de iones metálicos. El hecho de utilizar partículas metálicas de los tamaños mencionados es por la baja estabilidad que presentan las nanopartículas a medida que decrece su tamaño.

Por su parte, en la solicitud de patente española P200502041 y su solicitud internacional WO 2007/017550 se describe un procedimiento para la obtención de clústeres cuánticos atómicos, denominados AQCs, y que se identifican con partículas que poseen un tamaño inferior a 1 - 2 nm, de diferentes metales. Asimismo, se describe cómo proceder para su separación, estabilización y funcionalización; y en el fundamento del método se indica que las propiedades fisicoquímicas de los clústeres sintetizados por dicho procedimiento, son diferentes de las nanopartículas (partículas mayores de 1 - 2 nm). Esto es debido a que, en los AQCs se origina una separación de los niveles energéticos al nivel de Fermi (''HOMO-LUMO gap o bandgap), lo que hace que estas partículas dejen de comportarse como metálicas, lo que se observa fácilmente por la supresión de su banda plasmónica y la aparición de diferentes bandas debidas a transiciones electrónicas entre los diferentes niveles energéticos de los clústeres, que dejan entonces de comportarse de forma "metálica" y su comportamiento pasa a ser de tipo molecular. Aparecen así nuevas propiedades en estos clústeres que no están presentes en las nanopartículas, micropartículas o el material metálico masivo. Debido a que las propiedades fisicoquímicas de los AQCs no pueden ser simplemente extrapoladas a partir de las nano/micropartículas es por esto por lo que, en principio, no se pueden predecir las propiedades que presentan estos clústeres a partir de las propiedades que presenten las nano/micropartículas, tales como las propiedades antibacterianas descritas más arriba para las nanopartículas o iones metálicos. Por su parte, los AQCs (contrariamente a lo que sucede con las nanopartículas, que requieren una "extraestabilización" por carga o impedimento estérico mediante alguna molécula protectora) presentan una extraordinaria estabilidad debido precisamente a la existencia de ese "gap" en el nivel de Fermi. Es decir, que los clústeres -contrariamente a lo que sucede en las nanopartículas- no se disuelven para generar iones, por lo que, en principio, tampoco se puede extrapolar que posean propiedades bactericidas, como las descritas en la solicitud de patente US2006280785 A1.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere al uso de clústeres cuánticos atómicos estables, AQCs, es decir, agrupaciones de átomos con un número de átomos inferior a 500 (correspondiente a un tamaño de aproximadamente 2 nm), como agentes antimicrobianos, antifúngicos y biocidas.

Se entiende por AQCs:

- AQCs, clústeres cuánticos atómicos estables, AQCs, caracterizados por estar compuestos por menos de 500 átomos de metal (Mn, n<500),

- AQCs caracterizados por estar compuestos por menos de 200 átomos de metal (Mn, n<200),

- AQCs caracterizados por estar compuestos de entre más de 2 y menos de 27 átomos de metal (Mn, 2<n<27),

- AQCs caracterizados por estar compuestos de entre 2 a 5 átomos de metales,

- AQCs, donde los metales se seleccionan de entre Au, Ag, Co, Cu, Pt, Fe, Cr, Pd, Ni, Rh, Pb o sus combinaciones bi y multimetálicas,

- AQCs donde el metal es Au o Ag o sus combinaciones.

Se entiende por biocidas las sustancias activas y preparados que contienen una o más sustancias activas, presentados en la forma en que son suministrados al usuario, destinados a destruir, contrarrestar, neutralizar, impedir la acción o ejercer el control de otro tipo sobre cualquier organismo nocivo por medios químicos o biológicos.

Asimismo, se comprueba que el mecanismo de acción de estos AQCs es diferente al que pueda existir en las micro/nanopartículas, ya que los clústeres presentan actividades antimicrobianas, mientras que nanopartículas de 5 nm ensayadas como blanco, en concentraciones (expresadas en átomos del metal correspondiente) incluso 100000 veces superiores a la de los AQCs, no presentan actividad alguna, tal como se demostrará en los ejemplos que describiremos más adelante. Además, contrariamente a lo que se observa en las nanopartículas (citado por ej. en la patente US2006280785A1), los clústeres presentan determinada especificidad frente a los diferentes patógenos, tanto por tamaño del clúster, como por tipo de elemento metálico utilizado, tal como se verá en los ejemplos citados más adelante. Por último, también los mecanismos son diferentes de los que pudieran existir en la utilización de sales metálicas con la misma finalidad, pues también se han utilizado blancos con las sales metálicas correspondientes, no observándose ninguna actividad antibacteriana para las mismas condiciones experimentales, incluso con concentraciones 100000 veces superiores a las de los clústeres.

Los AQCs de la presente invención presentan actividades antimicrobianas y biocidas en concentraciones del orden de 1 nM (expresada en átomos del metal correspondiente), que es del orden de 100000 veces menor que la concentración mínima de inhibición (MIC), utilizada normalmente en los estudios de actividad antimicrobiana de nanopartículas (véase por ej. la citada en la patente US2003108612A1), lo que demuestra que el mecanismo de acción es también diferente. Además, debido a su extrema estabilidad, estos clústeres pueden ser usados directamente sin necesidad de utilizar ningún vehículo, evitando procesos como el descrito en la solicitud de patente US2006280785A1 para la utilización de las nanopartículas como agentes bactericidas.

La presente invención se basa en el hecho sorprendente de que los AQCs presentan propiedades antimicrobianas, antifúngicas y biocidas.

Las bacterias frente a las que actúan los AQCs incluyen, entre otras, a:

- bacterias Gram positivas seleccionadas dentro del grupo Staphylococcus aureus, Staphylococsus epidermidis, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Enterococcus faecalis y faecimus, Corynebacterium diphtheriae, Listeria monocytogenes, Bacillus anthracis, Clostridium perfringens, Clostridium difficile, Clostridium botulinum, Clostridium tetanus, y Clostridium novyi.

- bacterias Gram negativas seleccionadas dentro del grupo Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrheae, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenza, Haemophilus haemolyticus, Haemophilus parahaemolyticus, Haemophilus aphrophilus, Klebsiella pneumoniae, Campylobacter foetus, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Helicobacter pylori, Vibrio cholerae, Vibrio opticus, Salmonella typhimurium, Salmonella spp, Shigella sonnei, Shigella boydii, Shigella flexneri, Shigella dysenteriae, Escherichia coli, Brucella melitensis, Brucella abortus, Brucela suis, Rickettsia rickettsii, Francisella tularensis, Pasteurella multocida, Yersinia pestis, Acinetobacter baumani, Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis, Proteus mirabilis, Bacteroides spp., Fusobacterium spp., Bordetella pertussis y Legionella pneumophilia.

- bacterias anaerobias, ácido-alcohol resistentes, espirales, riquetzias, micoplasmas, actinomices y bacterias miscelaneos entre las que podemos citar por ejemplo Clamidea, Clamidofila, Micoplasma Pneumonie, Rickettsia, Mycobacterium, Treponema pallidum, Treponema pertenue, Treponema carateum, Leptospira interrogaos, Borrelia hermsii, Borrelia turicatae, Borrelia parkeri y Borrelia burgdorferi, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium Bovis, Mycobacterium africanum, Mycobacterium microtii y Mycobacterium leprae.

Los hongos frente a los que actúan los AQCs incluyen, entre otros a Actinomices, Aspergilus, Blatomyces, Cándida, Cromoblastomices, Cocidios, Criptococcus, Dermatophitos, Fusarius, Histoplasma, Madura, Mocor, Nocardia, Paracocidius, Penicillinum, Phaeohyphomyces, Scedosporium y Sporotricum.

Asimismo puede ser utilizada en combinación con otros antifúngicos, como por ejemplo Anfotericinas, Caspofungina, Micafungina, Amidulafungina, Fluconazol, Flucitosina, Griscofulvina, Imidazoles, Itraconazoles, Ketoconazoles, Micronazoles, Nystatina, Posaconzoles, Terbinafina y Boriconazol.

La presente invención se puede utilizar para el tratamiento de una enfermedad originada por bacterias o para la inhibición del crecimiento de bacterias. Especialmente indicado se encuentra su uso en infecciones nosocomiales por agentes que se han hecho resistentes a los antibióticos tradicionales.

El objeto de invención puede utilizarse también in vitro para todos aquellos casos en los que sea indeseable el crecimiento de bacterias o para la preparación de kits en tests de diagnósticos clínicos.

El objeto de invención puede utilizarse para conferir propiedades antibacterianas a otros materiales como polímeros y plásticos; así como a material quirúrgico, hospitalario, tales como vendas, apósitos, dispersiones y disoluciones desinfectantes.

Los AQCs son adecuados para la preparación de un medicamento o un producto fitosanitario para el tratamiento de estados patológicos o fisiológicos en humanos, animales y plantas.

Los AQCs son adecuados para la preparación de un medicamento para administrar por vía transdérmica, transmucosal, bucal, oral, rectal, ocular, nasal, ótica, tópica, vaginal, o parenteral.

Los AQCs son adecuados para la preparación de cosméticos y desinfectantes.

Los AQCs son particularmente indicados cuando la bacteria es resistente a un antibiótico diferente de los AQCs. Por su parte, la administración de los AQCs puede ser superpuesta a la de otros tipos de antibióticos, entre los que podemos citar como ejemplo, penicilinas y medicamentos relacionados, carbapenémicos, monobactémicos, fluoroquinolonas, cefalosporinas parentales y orales, aminoglicósidos, macrólidos, ketólidos, tetraciclinas, glicilciclinas, glicopépticos, nitrofurantoina, fosfomicina, rifampicina, metronidazol, quinopristina, linezolid, daftomicina, cloranfenicol, clindamicina, ácido fusídico, trimetroprium y celestina.

Asimismo, los AQCs pueden ser también utilizados en combinación con nanopartículas que presenten actividad antibiótica conocida.

Los AQCs son indicados para conferir propiedades biocidas a formulaciones varias, tales como pinturas, sellantes, polímeros y plásticos.

Asimismo, los AQCs se pueden utilizar en materiales para construcción, automoción y textiles.

Los AQCS se pueden utilizar solos o en combinación con otros biocidas conocidos.

Los AQCs son especialmente adecuados como biocidas para el tratamiento de aguas.

Para el uso de los AQCS, tanto en aplicaciones antibacterianas como biocidas, la concentración a utilizar (referida a átomos del metal correspondiente) será de aproximadamente 1 nM a 100 nM, o mayor.

La patente de invención se demuestra mediante ejemplos. Los ejemplos son únicamente a título de ilustración y no deben ser usados como limitación a la invención.

Exposición detallada de modos de realización

Los siguientes ejemplos demuestran claramente las propiedades antimicrobianas y biocidas de los AQCs. En el ejemplo 1 se detalla la preparación de las muestras de AQCs cuyas propiedades antibacterianas se describen en el ejemplo 2. También se describen en el ejemplo 1 los blancos de nanopartículas y sales de los metales correspondientes utilizadas para contrastar su actividad antimicrobiana, que se refleja también en el ejemplo 2. En el ejemplo 3 se detalla la preparación de las muestras de AQCs utilizadas en los ensayos de actividad biocida, así como la de los blancos y muestras de biocidas de referencia.

Ejemplo 1 Preparación de los AQCs, muestras de nanopartículas y muestras para blancos

Ag 01; 05; 06; 07; 08. Ag blanco.

Au6; Au7; Au8; Au9. Au blanco (muestras Au6-8). AulO. Au blanco (muestra Au10).

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1) Muestra Ag blanco: disolución 100 \muM de AgNO_{3} y 200 \muM de bromuro de tetrabutil amonio.

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Muestras Ag05 Ag08: AQCs de Ag

La síntesis de AQCs de Ag se llevó a cabo en una celda electroquímica, mediante una potenciometría galvanostática, aplicando una densidad de corriente constante de 0.2 mA/cm^{2} durante diferentes tiempos (t), en las siguientes condiciones experimentales:

- Electrodo de trabajo: Pt (6 cm^{2})

- Contraelectrodo: Ag

- Electrodo de referencia: Ag/AgCl

- Disolución electrolítica: 200 gM de bromuro de tetrabutil amonio en agua.

- Temperatura: 25ºC

- Las muestras finales fueron diluidas en agua para obtener en todas ellas una concentración final de clústeres 100 nM en átomos de Ag.

Todas las muestras presentaban dos picos de absorción en el UV a 211 nm y 227 nm, así como una pequeña banda ancha centrada alrededor de 260 nm.

Los tiempos de síntesis empleados fueron:

2) Muestra Ag05; t = 210 minutos

3) Muestra Ag06; t = 90 minutos

4) Muestra Ag07; t = 65 minutos

5) Muestra Ag08; t = 55 minutos

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6) Muestra Ag01: Nanopartículas de Ag

La síntesis de nanopartículas de plata se realizó por reacción entre PVP, poli(N-vinil-2-pirrolidona), de peso molecular, PM=10000 y nitrato de plata.

Primeramente se preparan 50 mL de disolución 20 mM de AgNO_{3}. Por otra parte se pesan 20 g de PVP en un vaso de precipitados de 250 mL y se disuelven en agua destilada. Se continúa añadiendo agua hasta un total de 91.25 mL. A esa disolución se le añaden 8.75 mL de la disolución de nitrato de plata. El vaso se coloca en un baño de agua a 70ºC durante 4 horas. Una vez terminada la reacción se añade un exceso de acetona para precipitar las nanopartículas. Por decantación se elimina parte del disolvente y el restante se elimina por evaporación en estufa. La muestra obtenida, dispersa en agua, presenta una banda de absorción a 410 nm característica de la banda plasmónica de partículas de Ag. El tamaño de las nanopartículas, medido por TEM, es de 6 nm. La muestra para los ensayos microbiológicos se preparó realizando una etapa de lavado con 10 mL de acetona a una disolución de 0.5 g en 10 mL de agua, al objeto de eliminar la PVP en exceso. La disolución resultante se diluyó finalmente para obtener una disolución 100 nM de nanopartículas de Ag.

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7) Muestra Au blanco: 100 \muM de HAuCl_{4} y 200 \muM de TBABr (bromuro de tetrabutilamonio) en una mezcla 1:1 acetonitrilo/agua.

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Muestras Au 6-Au9: AQCs de Au

La síntesis de los AQCs de Au se llevó a cabo en una celda electroquímica, mediante una potenciometría galvanostática, aplicando una densidad de corriente constante de 10 mA/cm^{2} durante diferentes tiempos (t), en las siguientes condiciones experimentales:

- Electrodo de trabajo: Pt (2.5 cm^{2})

- Contraelectrodo: Au

- Electrodo de referencia: Ag/AgCl

- Disolución electrolítica: 0.1M de bromuro de tetrabutil amonio en una mezcla (1:1) acetonitrilo/agua.

- Atmósfera inerte de nitrógeno

- Temperatura: 25ºC

- Las muestras finales fueron diluidas en una mezcla 1:1 acetonitrilo/agua para obtener en todas ellas una concentración final de clústeres 100 nM en átomos de Au.

Todas las muestras presentaban dos picos de absorción en el UV-vis a 260 nm y 390 nm además de un pequeño pico a 470 nm. Por su parte, las muestras Au6 y Au7 presentaban además un pico adicional a 300 nm.

Los tiempos de síntesis empleados fueron:

8) Muestra Au6; t = 200 s

9) Muestra Au7; t = 150 s

10) Muestra Au8; t = 100 s

11) Muestra Au9; t = 50 s

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12) Muestra Au10: Nanopartículas de Au

La síntesis de nanopartículas de oro se llevó a cabo por el método de Brust [M. Brust, et al. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 801]. Para ello se preparan dos disoluciones. Por un lado, 10 mL de disolución de HAuCl_{4} 30 mM. Y por otro, se disuelven 0.670 g de TOABr (bromuro de tetraoctilamonio) en 24 mL de tolueno. Se introduce la disolución de Au(III) en un balón de 100 mL con una barra agitadora y se añade lentamente bajo agitación la disolución de TOABr produciéndose el intercambio de la sal de Au(III) a la fase orgánica. Luego se disuelven 0.114 g de NaBH_{4} en 30 mL de H_{2}O (0.1 M) y se añaden lentamente con un embudo de adición gota a gota sobre la mezcla anterior. El hidruro reduce la sal de Au y la muestra toma un color rojo intenso característico de las nanopartículas de Au. Finalmente, se purifica la muestra. Para ello se separa la fase acuosa. Se lava la fase orgánica con 25 mL de H_{2}SO_{4} 0.1M. Luego se lava 5 veces con 25 mL de agua destilada y, finalmente, se seca con NaSO_{4} anhidro. La muestra obtenida, dispersa en tolueno, presenta una banda de absorción a 540 nm correspondiente a la banda plasmónica característica de las nanopartículas de Au. El tamaño de las nanopartículas, obtenido por microscopía TEM, es de 5 nm. La muestra final utilizada en los ensayos microbiológicos se obtuvo disolviendo 333 \mul del producto anterior en la cantidad correspondiente de tolueno para que la concentración final de partículas fuera de 100 \muM.

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13) Muestra Tol Blanco

Muestra conteniendo 100 \muM de HAuCl_{4} y 200 \muM de TOABr en tolueno. Secado con NaSO_{4} anhidro, filtrado con un filtro de plieges y finalmente con un filtro de 0.2 micras.

Ejemplo 2 Ensayo de actividad antimicrobiana

Todas las muestras se esterilizaron por filtración a través de membranas de 0,22 micrometros. El método utilizado para el ensayo de actividad antimicrobiana fue el de disco-placa (o disco-difusión). La carga de los discos de celulosa para los ensayos se realizó por inmersión en las disoluciones de AQCs y posterior secado a 4º. La cantidad de disolución de clústeres adsorbida por los discos del presente ejemplo fue de 25\pm1 mL. El medio de crecimiento utilizado fue Agar Müeller-Hilton. La suspensión microbiana utilizada fue de 0,5 McFarland.

Microorganismos ensayados - E. coli ATCC 25922 - E. faecalis ATCC 29212 - P. aeruginosa ATCC 27853 - S. aureus ATCC 29213 - C. albicans spp obtenida de una muestra clínica

La incubación de los microorganismos se realizó durante 24 horas a 35ºC en atmósfera aerobia.

En las Figuras 1 a 5 se presentan los halos observados con los diferentes AQCs ensayados, así como también con las nanopartículas y las sales correspondientes ensayadas como blancos.

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Descripción de figuras y tabla Figura 1

Halos obtenidos para los experimentos de inhibición del crecimiento frente a E. coli ATCC 90028.

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1

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Figura 2

Halos obtenidos para los experimentos de inhibición del crecimiento frente a Staphylococcus aureus ATCC 29213.

Figura 3

Halos obtenidos para los experimentos de inhibición del crecimiento frente a Enterococcus faecalis ATCC 29212.

Figura 4

Halos obtenidos para los experimentos de inhibición del crecimiento frente a Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853.

Figura 5

Halos obtenidos para los experimentos de inhibición del crecimiento frente a Candida spp.

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Tabla 1

Resultados de los halos de inhibición observados (expresados en mm), frente a distintos microorganismos, para los experimentos descritos en el ejemplo 2

La Tabla 1 muestra los diámetros de los halos observados utilizando un diámetro del disco de celulosa de 6 mm.

De los ensayos de actividad antimicrobiana se deduce:

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a) Muestras de Ag

Para las muestras de Ag se puede observar que, mientras que el Ag blanco (iones de Ag+) y la muestra Ag01 (nanopartículas de Ag) no dan halos de inhibición en ninguno de los ensayos. Los AQCs de Ag lo dan en todos salvo en el caso de la E. faecalis. Se observa asimismo que los halos son mayores (para todas las muestras de AQCs ensayadas) en el caso de C. albicans.

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b) Muestras de Au

Para las muestras de Au se puede observar que tanto los iones Au^{3+} [bien en mezclas de acetonitrilo-agua (Au blanco), bien en tolueno (Tol blanco)] como las nanopartículas de Au (Au10) no dan ningún halo de inhibición. Las muestras de AQCs presentan diferentes comportamientos según el tipo de muestra. Así, la muestra Au6 presenta solamente halos de inhibición frente a C. albicans, E. coli y S. aureus. Las muestras Au7 y Au8 presentan actividad solamente frente a E. coli. Por último la muestra Au9 no presenta ninguna actividad.

Se demuestra de esta forma que la actividad de los AQCs es diferente según el tipo de material (Au o Ag en estos ejemplos concretos) y también según el tamaño, dentro de un mismo material (que está relacionado con el tiempo de síntesis, según lo indicado en la solicitud de patente nº P200502041 y su extensión PCT/ES2006/070121. Asimismo se comprueba claramente la mayor actividad de los AQCs que las sales y nanopartículas de los metales ensayados, pues éstos no presentaron actividad alguna en las condiciones de realización de los ensayos.

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Ejemplo 3

Para el estudio de la actividad biocida de los AQCs se prepararon tres muestras diferentes:

Muestra B1: se preparó una pintura-recubrimiento en base acuosa con un filmógeno de un copolímero estireno-acrílico en dispersión acuosa al 50% y una concentración de pigmento-volumen del 22%, pigmentada con óxido de titanio y con una viscosidad de 3Pa s^{-1}. Esta muestra se utilizó como blanco.

Muestra B2: A la muestra B1 se le adicionó una muestra 5 \muM de AQCs Ag05 (véase ejemplo 1), diluida en la muestra final al 0.2%, lo que equivale a una concentración final de clústeres en la pintura de 10 nM.

Muestra B3: A la muestra B1 se le adicionó una muestra 5 \muM de AQCs Ag05 (véase ejemplo 1), diluida en la muestra final al 0.4%, lo que equivale a una concentración final de clústeres en la pintura de 20 nM.

Las muestras fueron almacenadas en envases cerrados de 100 mL y mantenidas a temperatura ambiente (22ºC) durante 3 meses. Se observa que, en las muestras conteniendo AQCs (B2 y B3), comienza una pequeña fermentación anaerobia, que se manifiesta a través de un burbujeo homogéneo en el recipiente. Sin embargo, no se aprecian variaciones en la viscosidad de las muestras respecto a la viscosidad inicial (3 Pa s^{-1}). Por el contrario, la muestra utilizada como blanco, aparte de la fermentación anaerobia que se observa, presenta una caída brusca de la viscosidad
(1 Pa s^{-1}), lo que indica la clara degradación que ha sufrido el polímero en las condiciones ensayadas. Este ejemplo muestra claramente la actividad biocida de los AQCs para inhibir la degradación de polímeros utilizados en formulaciones de pinturas-recubrimientos.

Claims

1. Uso de clústeres cuánticos atómicos (AQCs) estables, caracterizados por estar compuestos por menos de 500 átomos de metal (Mn, n<500), como agente biocida.

2. Uso de AQCs según la reivindicación 1, donde dichos AQCs están compuestos por menos de 200 átomos de metal (Mn, n<200).

3. Uso de AQCs según la reivindicación 2, donde dichos AQCs están compuestos de entre más de 2 y menos de 27 átomos de metal (Mn, 2<n<27).

4. Uso de AQCs según la reivindicación 3, donde dichos AQCs están compuestos de entre 2 a 5 átomos de metal.

5. Uso de AQCs según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde los metales de dichos AQCs se seleccionan de entre Au, Ag, Co, Cu, Pt, Fe, Cr, Pd, Ni, Rh, Pb o cualquiera de sus combinaciones bi o multimetálicas.

6. Uso de AQCs según la reivindicación 5, donde el metal es Au, Ag o cualquiera de sus combinaciones.

7. Uso de AQCs según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, a una concentración, referida a átomos del metal correspondiente, de al menos 1 nM.

8. Uso de AQCs según la reivindicación 7, donde la concentración, referida a átomos del metal correspondiente, es de entre 1 nM a 100 nM.

9. Uso de AQCs según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 donde el agente biocida es antimicrobiano o antifúngico.

10. Uso de AQCs según la reivindicación 9, donde el agente antimicrobiano actúa contra bacterias Gram positivas, Gram negativas, anaerobias, ácido-alcohol resistentes, espirales, riquetzias, micoplasmas, actinomices o miscelaneos.

11. Uso de AQCs, según la reivindicación 10, donde las bacterias Gram positivas se seleccionan de la lista que comprende Staphylococcus aureus, Staphylococsus epidermidis, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Enterococcus faecalis o faecimus, Corynebacterium diphtheriae, Listeria monocytogenes, Bacillus anthracis, Clostridium perfringens, Clostridium difficile, Clostridium botulinum, Clostridium tetanus o Clostridium novyi.

12. Uso de AQCs según la reivindicación 10, donde las bacterias Gram negativas de la lista que comprende Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrheae, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenza, Haemophilus haemolyticus, Haemophilus parahaemolyticus, Haemophilus aphrophilus, Klebsiella pneumoniae, Campylobacter foetus, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Helicobacter pylori, Vibrio cholerae, Vibrio opticus, Salmonella typhimurium, Salmonella spp, Shigella sonnei, Shigella boydii, Shigella flexneri, Shigella dysenteriae, Escherichia coli, Brucella melitensis, Brucella abortus, Brucela suis, Rickettsia rickettsii, Francisella tularensis, Pasteurella multocida, Yersinia pestis, Acinetobacter baumani, Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis, Proteus mirabilis, Bacteroides spp., Fusobacterium spp., Bordetella pertussis o Legionella pneumophilia.

13. Uso de AQCs según la reivindicación 10, donde las bacterias se seleccionan de la lista que comprende Clamidea, Clamidofila, Micoplasma Pneumonie, Rickettsia, Mycobacterium, Treponema pallidum, Treponema pertenue, Treponema carateum, Leptospira interrogans, Borrelia hermsii, Borrelia turicatae, Borrelia parkeri y Borrelia burgdorferi, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium Bovis, Mycobacterium africanum, Mycobacterium microtii o Mycobacterium leprae.

14. Uso de AQCs según la reivindicación 10, donde el agente antifúngico actúa frente a hongos seleccionados de la lista que comprende Actinomices, Aspergilus, Blatomyces, Cándida, Cromoblastomices, Cocidios, Criptococcus, Dermatophitos, Fusarius, Histoplasma, Madura, Mocor, Nocardia, Paracocidius, Penicillinum, Phaeohyphomyces, Scedosporium o Sporotricum.

15. Uso de AQCs, según la reivindicación 14, en combinación con otro agente antifúngico seleccionado de la lista que comprende Anfotericinas, Caspofungina, Micafungina, Amidulafungina, Fluconazol, Flucitosina, Griscofulvina, Imidazoles, Itraconazoles, Ketoconazoles, Micronazoles, Nystatina, Posaconzoles, Terbinafina o Boriconazol.

16. Uso de AQCs según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para la preparación de un medicamento.

17. Uso de AQCs según la reivindicación 16, para la preparación de un medicamento para el tratamiento de enfermedades originadas por bacterias o para la inhibición del crecimiento de bacterias.

18. Uso de AQCs, según la reivindicación 17, para el tratamiento de enfermedades originadas por bacterias resistentes a antibióticos.

19. Uso de AQCs según la reivindicación 18, para el tratamiento de infecciones nosocomiales.

20. Uso de AQCs, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para la preparación de un producto fitosanitario, cosmético, desinfectante u otros productos seleccionados de la lista que comprende kits para tests de diagnósticos clínicos in vitro, pinturas, sellantes, polímeros o plásticos.

21. Uso de los AQCs, según la reivindicación 20, donde dichos productos se utilizan en tratamiento de aguas, construcción, automoción, textiles o material quirúrgico u hospitalario.