PL236815B1

PL236815B1 - Zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego

Info

Publication number: PL236815B1
Application number: PL414732A
Authority: PL
Inventors: Wojciech BUKOWSKI; Wojciech Bukowski
Original assignee: Wojciech Bukowski; Gwd Global Inc
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2021-02-22
Also published as: PL3393242T3; EP3393242A1; WO2017082745A1; CA3004881A1; US20180317483A1; US12376591B2; EP3393242B1; CA3004881C; PL414732A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie preparatu pochodzenia organicznego, stanowiącego dodatek do materiałów i produktów wymagających właściwości antybakteryjnych i antygrzybicznych, niezawierający cząstek nanometali. Opracowany preparat może być łączony z niemal każdym rodzajem tworzyw polimerowych i innych materiałów - począwszy od biodegradowalnych opakowań polimerowych, tekstyliów, farb po utwardzony PVC - przy zastosowaniu każdej z technik przetwórstwa, takich jak: wytłaczanie, wtryskiwanie, wydmuchiwanie, prasowanie, laminowanie, wlewanie czy tłoczenie przez kapilary przy produkcji włókna ciągłego dla przemysłu tekstylnego. Preparat będzie mógł być dodawany, na przykład do tworzyw syntetycznych używanych do wytwarzania antymikrobowych urządzeń medycznych, próżniowych pojemników do przechowywania żywności, opakowań na produkty spożywcze, uszczelnianych opakowań próżniowych, kuchennych desek do krojenia. Może on również być stosowany do wytwarzania innych akcesoriów kuchennych, urządzeń AGD, klimatyzatorów, urządzeń oczyszczających wodę, zabawek, do wykonywania elementów samochodów, artykułów biurowych, artykułów konfekcyjnych i obuwniczych. Może on stanowić dodatek do farb, lakierów, tekstyliów i tym podobnych wyrobów. Wynalazek ujawnia również substancję czynną wykorzystaną w preparacie.

Z niemieckiego opisu patentowego DE 1 932 415 (zgłoszenie z 26 czerwca 1969 r.), znany jest wynalazek, który dotyczy nowej grupy związków molekularnych soli powstałych poprzez dodanie kwasu sorbinowego, które mogą powstać z połączenia z cząsteczką chloru, bromu lub jodu. Opisana tu substancja wykazuje właściwości grzybo- i drożdżobójcze stosowane do ochrony drzew owocowych i nasion, środków spożywczych.

Z angielskiego opisu patentowego znany jest natomiast wynalazek EN-988,483 (zgłoszenie z 11 lutego 1963 r.), w którym opisano siarczan soli 5-metylo-8-hydroksychinoliny. Jest ona otrzymywana jako roztwór siarczanu w roztworze kwasu solnego i chinoliny. Substancja ta wykazuje właściwości bakteriostatyczne i bakteriobójcze.

Z polskiego opisu patentowego znany jest także wynalazek „Środek pleśniobójczy” patent nr PL-187979 (publ. BUP 18/1999 z 30 sierpnia 1999 r.), w którym opisano środek pleśniobójczy, zawierający jako substancję biologicznie czynną mieszaninę bis (8-chinolinolanu) miedzi w ilości 5 do 80% wagowych z pochodną wielosiarczku bis-tiokarbamylu o wzorze przedstawionym na rysunku, w którym R-ι, R2, R3 i R4 są jednakowe i oznaczają grupą metylową lub etylową, a „n” oznacza liczbę całkowitą „1” lub „2”, zwłaszcza z disulfidem tetrametylotiuramowym w ilości 20 do 95% wagowych.

s s

R₂\ II I /Rq ^N-C-ISL-C—K ³ ^R1 X

Środek ten znajduje zastosowanie jako dodatek do materiałów wykończeniowych w budownictwie.

Znane jest także rozwiązanie przedstawione w opisie polskiego zgłoszenia patentowego P-355623 (publ. BUP 9/2004 z 4 maja 2004) „Kombinacje grzybobójczych substancji czynnych”. Opisany tu środek grzybobójczy zawiera kombinację substancji czynnych, składającą się z A) 8-t-butylo-2-(N-etylo-N-n-propyloamino)metylo-1,4-dioksaspiro[5,4]dekanu o wzorze (1) (=spiroksaminy) i B) 1-(4-chlorofenylo)-4,4-dimetylo-3-(1,2,4-tiazol-1-ylometylo)pentan-3-ol o wzorze (II) (= tebukonazolu) i C) 5,7-dichloro-4-(4-fluorofenoksy)chinoliny o wzorze (III) (= chinoksyfenu).

PL 236 815 B1

Z amerykańskiego opisu patentowego znany jest wynalazek „Stały koncentrat żywicy biocydowej” [„Resin-immobilized biocides”] patent nr US 4,789,692 (Apel. No.897,760), w którym stały koncentrat żywicy biocydowej użyty w mieszaninie żywicy końcowego użytku, której podstawowa żywica termoplastyczna zawiera główne proporcje, biocyd w ilości skutecznej, aby chronić mieszaninę żywicy przed atakiem mikroorganizmów, stały koncentrat żywicy biocydowej zawierający pierwszą żywicę termoplastyczną identyczną lub mocno podobną do wymienionej głównej żywicy termoplastycznej, wymienionej pierwszej żywicy termoplastycznej, która nie jest kompatybilna ze stałym włączeniem wymienionego biocydu przy 20 krotnym stężeniu końcowym, drugi stop żywicy termoplastycznej i biocyd wybrany z grupy składającej się z 10,10-oxybisfenoksazyna i jej pochodnych, N(2-metyl-1-naftalen) malemid I 2 oktyl, 4-izotiazoline-3one, trwale połączony i unieruchomiony w wymienionym stopie żywicy przy stężeniu przynajmniej 20 razy stężenia końcowego. Wymieniona pierwsza żywica termoplastyczna wybrana z grupy zawierającej polietylen, nylon, poliestyren, polichlorek winylu, poliwęglany, polipropylen, polichlorek winylu/kopolimer polioctanu winylu, poliwinyl, octan, polimetyl i metakrylan, oraz jeżeli wymieniona pierwsza żywica termoplastyczna jest polietylenem, wymieniona druga żywica została wybrana z grupy zawierającej etylen/kopolimer kwasu akrylowego, polipropylen, poliestyren, polichlorek winylu/kopolimer polioctanu winylu, kwas poliakrylowy, etylen/octan winylu/terpolimer tlenku węgla; oraz jeżeli pierwsza żywica termoplastyczna została wybrana z grupy zawierającej nylon, poliestyren, polichlorek winylu, poliwęglan, polipropylen, polichlorek winylu/kopolimer polioctanu winylu, polioctan winylu, metakrylan polimetylu, wymieniona druga żywica termoplastyczna pochodzi z grupy zawierającej etylen/kopolimer kwasu akrylowego i etylen/octan winylu/terpolimer tlenku węgla.

Dodatkowo, publikacja P. P. Sambavekar ET AL: „ln-silico, in-vitro antibacterial activity and toxicity profile of new quinoline derivatives”, Indian Journal of Chemistry, 1 December 2013 (2013-12-01), pp 1521-1526, ujawnia, iż nowe pochodne chinoliny zostały zsyntetyzowane i scharakteryzowane różnymi technikami spektroskopowymi. Predykcja widm aktywności dla substancji (PASS) syntetyzowanych związków chinolinowych wykazała, że są one aktywne przeciwbakteryjnie. W związku z tym wszystkie nisko zsyntetyzowane związki zostały sprawdzone pod względem ich antybakteryjnej aktywności in-vitro przeciwko Staphylococcus aureus i Escherichia coli. Zaobserwowano, że kwas 6-chloro-4-fenylo-chinolino-2,3-dikarboksylowy selektywnie aktywny wobec Gram (-) ve E. coli i 8-chloro-10-fenylo-2,3-dihydropirydazyno [4,5-b] chinolino-1,4-dion wykazał selektywność wobec Gram (+) ve S. aureus. Większość dzisiejszych leków na rynku to związki heterocykliczne; wśród nich najważniejsza jest chinolina. Związki zawierające chinolinę mają szeroki zakres zastosowań, takich jak przeciwbakteryjne, przeciwnowotworowe, przeciwmalaryczne i przeciwgrzybicze. Stosowanie tej substancji - ze względu na tak ogromne znaczenie - stało się celem wielu grup badaczy chemii organicznej i leczniczej. Ostatnio zaobserwowano, że niektóre bakterie rozwinęły odporność na dobrze znane antybiotyki. Fakt ten zmniejsza skuteczność dzisiejszych antybiotyków, które zainspirowały do poszukiwania nowych cząsteczek antybakteryjnych o wysokiej skuteczności i mniejszej toksyczności.

W publikacji Chi-Hoon Lee ET AL.: „Growth Inhibiting Activity of Quinaldic Acid Isolated from Ephedra pachyclada against Intestinal Bacteria”; J.Korean Soc. Appl. Biol. Chem. 52 (4), 331-335 (2009) przeanalizowano hamowanie wzrostu bakterii jelitowych przez materiały pochodzące z łodyg Ephedra pachyclada (krzewu). Oczyszczanie aktywnego składnika z łodyg E. pachyclada przeprowadzono metodą chromatografii z wykorzystaniem żelu krzemionkowego oraz HPLC (wysokosprawnej chromatografii cieczowej). Strukturę aktywnego składnika przy użyciu różnych analiz ektoproskopowych zidentyfikowano jako kwas chinaldynowy (kwas chinalidowy, chinaldowy) (C10H7NO2, 173, kwas chinolino-2-karboksylowy) przy wykorzystaniu różnych analiz spektroskopijnych, wliczając w to EI-MS, 1H-NMR i 13C-NMR. Aktywność hamująca wzrost różniła się zgodnie z badanym szczepem chemicznym, dawkowym i bakteryjnym. Kwas chinaldynowy (kwas chinalidowy, chinaldowy) wykazał silne hamowanie na poziomie 1.0 mg/disc Clostridium difficile i Clostridium perfringens i miernie wyhamował wzrost C. difficile oraz C. perfringens odpowiednio na poziomie 0.5 i 0.1 mg/disc, nie miał jednak wpływu na rozwój Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus acidophilus oraz Lactobacillus casei. Wyniki te wskazują, że kwas chinaldynowy (kwas chinalidowy, chinaldowy) można uznać za środek anty bakteryjny służący leczeniu chorób wywoływanych przez bakterie jelitowe.

Natomiast z publikacji Revathi V. Padmanabhuni ET AL pt. „Preparation and Characterization of N-Halamine Based Antimicrobial Fillers” (INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH, vol. 51, no. 14, 26 March 2012 (2012-03-26), pages 5148-5156, XP55610036, ISSN: 0888-5885, DOI: 10,1021 /ie300212x) znane są wypełniacze antymikrobowe do zastosowania w kompozycjach polimerowych i farbach. Celem badania opisanego w publikacji było wykazanie, że powierzchnia wypełniaczy

PL 236 815 B1

CaCO może być pokryta kwasem tłuszczowym na bazie N-halaminy, aby powierzchnia wypełniacza była organofilowa i jednocześnie aby możliwe było osiągnięcie działania przeciwbakteryjnego. Powstałe dzięki temu kompozyty polimer-wypełniacz mają właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Zatem powstały nowy związek dwufunkcyjny: kwas 4,4-dimetylohydantoiny-undekanowy (DMH-UA), - zsyntetyzowano przez traktowanie soli potasowej dimetylohydantoiny (DMH) kwasem 11-bromoundekanowym (BUA). Po obróbce chlorowania rozcieńczonym wybielaczem, DMH-UA przekształcono w kwas 3-chloro-4, 4-dimetylo hydantoino-undekanowy (Cl-DMH-UA). Alternatywnie, DMH-UA może być powlekany na powierzchni CaCO w celu uzyskania odpowiedniej soli wapnia, 4,4-dimetylo hydantoiny-kwasu undekanowego-węglanu wapnia (DMH-UA-CaCO). W obecności rozcieńczonego chlorowego wybielacza powleczony DMH-UA na powierzchni CaCO został przekształcony w Cl-DMH-UA, co doprowadziło do powstania CI-DMH-UACaCO. Zarówno CI-DMH-UA, jak i Cl-DMH-UA-CaCO zastosowano jako dodatki przeciwdrobnoustrojowe do octanu celulozy (CA). Skuteczność przeciwdrobnoustrojową otrzymanych próbek oceniono zarówno w stosunku do Escherichia coli (bakterie Gram-ujemne), jak i Staphylococcus aureus (bakterie Gram-dodatnie). Stwierdzono, że przy tej samej zawartości dodatków próbki CA z Cl-DMH-UA-CaCO i CI-DMH-UA miały bardzo podobne działanie przeciwdrobnoustrojowe i kontrolujące biofilm, ale te pierwsze uwalniały mniej aktywny chlor do otaczającego środowiska niż drugie.

Dodatkowo z amerykańskiego opisu patentowego nr US 7,361,719 (Apel. No. 503,040) znany jest wynalazek „Antybakteryjny monomer, zawierający dopolimer i sposób ich wytwarzania” [„Monomer with anti-microbial charakter, polimer using the same, and manufacturing metod therof”], w którym ujawniono antybakteryjny akrylowy kopolimer posiadający wagę molekularną 10 000-1 000 000, opisany ujawnionym w wynalazku wzorem. Przy czym jednym z podstawników jest tu grupa alkanów C1-C13 składająca się z jednej lub więcej wybranych grup zawierających estry, grupę karbonylową, amid, aminę, cykloalkile, eter, grupę hydroksylową, kwas karboksylowy, C2-C10 pierścień hetero zawierający N lub 0, grupę sulfonową, krzemowodór, laktony i grupy aldehydowe.

Natomiast inny środek antybakteryjny, zawierający pochodną chinoliny opisano w amerykańskiej publikacji zamieszczonej w „Jurnal of manomer Since part B: FIZYKS” (Nr 48: 755-765, 2009 ISSN 00222348, print/ N5 25 - 609 IX) „Effects of Anti-Bacterial Agents, Sample Preparation and Contact Time on Anti-Bacterial Efficacy in MDPE Film”. Omówiono tu skuteczność antybakteryjną polietylenu średniej gęstości (MDPE) zawierającego różną zawartość środków antybakteryjnych w zależności od stężenia antybakteryjnego, rozmiaru i formy próbki, MDPE i czasu kontaktu. Przy czym posłużono się trzema różnymi typami środków antybakteryjnych: mianowicie (a) karbendazym i dimetyl cynku ditiokarbaminian (b) 2-hydroksypropyl-3-piperazinyl chinolinowy karboksylowy kwasowy metakrylowy i zeolit substytowany srebrem. W celu oceny działania antybakteryjnego wybrano najbardziej powszechne mikroby, Escherichia coli (E. Coli) ATCC 29214 i Staphylococcus aureus (S.aureus) ATCC 73565, jako gram negatywne i gram pozytywne.

W czerwcu 2011 r. w czasie międzynarodowej konferencji poświęconej technologiom przetwarzania materiałów [International Conference on Materiale Processing Technology 2011, June 2-3, Puket, THAILAND] zaprezentowane zostały materiały dotyczące oceny mechanicznych i antybakteryjnych właściwości mieszanek gumy silikonowej, do których wprowadzono substancję BIOCLEANCT: metakrylan kwasu 2-hydroksypropylo-3-piperazynylo-chinolinokarboksylowego (2-Hydroxypropyl-3-Piperazinyl-Quinoline Carboxylic Acid Methacrylate (HPQM)), wykazującą właściwości bakteriobójcze i grzybobójcze.

Środki biostatyczne, określane niekiedy „antymikrobami” używane będą w licznych zastosowaniach tworzyw syntetycznych i w różnych gałęziach przemysłu. Produkty zawierające dodatek bakteriostatyczny wykazują liczne zalety. Najważniejszą ich cechę stanowi niedopuszczanie do rozwoju grzybów i bakterii. Wzrastające możliwości rozprzestrzeniania się chorób obecnie tworzą zapotrzebowanie na chemikalia antybakteryjne stosowane w przemyśle, medycynie i produktach konsumenckich, a także przemyśle artykułów spożywczych. Dotychczas problem stanowi jednak opracowanie preparatu, który redukowałby przenoszenie chorób zakaźnych i bakterii lub różnego rodzajów grzybów, a jednocześnie nie zawierał substancji toksycznych, szkodliwych dla zdrowia. Znane i stosowane preparaty wydzielają toksyczne związki chemiczne, które mogą wywoływać choroby nowotworowe i bezpłodność. Wzrastająca łatwość przenoszenia chorób podnosi niebezpieczeństwo ich rozprzestrzeniania i powoduje konieczność opracowania substancji hamujących to zjawisko. Wysiłki skierowane na zredukowanie przenoszenia chorób zakaźnych (w tym AIDS) są bodźcem do poszukiwania coraz to nowych i efektywniejszych środków chroniących powszechnie używane substancje i materiały oraz żywność.

PL 236 815 B1

W publikacji P. P. Sambavekar ET AL: „In-silico, in-vitro antibacterial activity and toxicity profile of new quinoline derivatives” opisano poszukiwania nowych substancji antybakteryjnych wykazujących wysoką skuteczność, które byłyby równocześnie mniej toksyczne w porównaniu ze znanymi antybiotykami. W publikacji tej przedstawiono nowe pochodne chinoliny, które zostały zsyntetyzowane i scharakteryzowane różnymi technikami spektroskopowymi, a także wykazano, że wykazują one aktywność przeciwbakteryjną.

W kolejnej publikacji Chi-Hoon Lee ET AL.: „Growth Inhibiting Actuvity of Quinaldic Acid Isolated from Ephedra pachyclada against Intestinal Bacteria” wskazano i wyjaśniono, że kwas chinaldynowy (C10H7NO2, 173, quinoline-2carboxylic acid) może być uznany za środek antybakteryjny, służący leczeniu chorób wywoływanych przez bakterie jelitowe.

Przedmiotem badań znanych ze stanu techniki i opisanych w publikacji Revathi V. Padmanabhuni ET AL: „Preparation and Characterization of N-Halamine Based Antimicrobial Fillers” - były kompozyty łączące polimer z wypełniaczem, które mają właściwości przeciwdrobnoustojowe. Cechę tę osiągnięto w wyniku aplikacji dodatku przeciwdrobnoustrojowego wprowadzonego do octanu celulozy (CA). Zastosowano tu odpowiednio kwas 3-chloro-4, 4-dimetylo hydantoino-undekanowy CI-DMH-UA lub 4,4-dimetylo hydantoiny-kwasu undekanowego-węglanu wapnia CI-DMH-UA-CaCO.

W treści powołanej publikacji mowa jest także o chlorowaniu rozcieńczonym wybielaczem wiązania amidowego powleczonego DMH-UA, które można w ten sposób przekształcić w N-halaminy, wytwarzając kwas 3-chloro-4, 4-dimetylohydantoiny-undekanowy (CI-DMH-UA, amidowa N-halamina), aby uczynić potraktowany wypełniacz CaCO (Cl-DMH-UA-CaCO) przeciwdrobnoustrojowym.

W opisanych w publikacji kompozytach występują wiązania kowalencyjne N-X (azot-halogen) oraz także wiązania azotu z chlorem (N-CI). W efekcie działanie antybakteryjne preparatu znanego ze stanu techniki wynika z obecności halogenu i reakcji wymiany halogenu między N-halaminami i mikroorganizmami.

Opracowany preparat nie jest natomiast związkiem zawierającym halogen. Opracowany preparat charakteryzuje się zatem znaczną skutecznością antybakteryjną, brakiem nanometali czy halogenów. Nie występują w nim tym samym wiązania kowalencyjne azot-halogen (N-X). Brak w nim także wiązań azotu z chlorem (N-CI). W efekcie działanie antybakteryjne zgłoszonego do ochrony preparatu nie wynika z obecności halogenu i reakcji wymiany halogenu między N-halaminami i mikroorganizmami.

Za to w substancji opisanej w publikacji Revathi V. Padmanabhuni ET AL., znanej ze stanu techniki nie występują grupy karboksylowe.

Porównywane związki, znane ze stanu techniki - są odmienne od zgłoszonej substancji i nie szkodzą zatem nowości zgłaszanego do ochrony rozwiązania.

Preparat opisany w publikacji Revathi V. Padmanabhuni ET AL. zawiera dodatek wypełniaczy mineralnych w postaci krzemionki.

Dodany wypełniacz nie wykazuje właściwości antybakteryjnych czy antygrzybicznych, dlatego też cechy preparatu opisywanego w stanie techniki nie wynikają z obecności wypełniacza. Ostatecznie jednak zastosowany wypełniacz ma wpływ na regulowanie właściwości fizyko-chemicznych preparatu.

Wprowadzenie do preparatu krzemionki jako wypełniacza poprawia właściwości wytrzymałościowe i odporność na ścieranie. Wypełniacze co do zasady posiadają odpowiedni stopień rozdrobnienia w celu uzyskania jak najlepszej dyspersji w preparacie.

W zależności od rodzaju i ilości wprowadzonego wypełniacza poprawiane są w znaczący sposób właściwości modyfikowanego preparatu.

Natomiast w opracowanym wynalazku zastosowano kompozycję wypełniaczy organicznych i nieorganicznych, dzięki temu odpowiedni polimer może być połączony z odpowiednią i odpowiadającą mu kompozycją wypełniaczy.

Zatem wypełniacze dodajemy w zależności od tego jaki produkt chcemy modyfikować, ponieważ nie do wszystkich polimerów możemy dodać każdy wypełniacz, aby uzyskać określony rezultat (nie każdy określony wypełniacz organiczny lub nieorganiczny).

Celem wynalazku jest opracowanie preparatu o właściwościach antybakteryjnych i antygrzybicznych, który nie będzie wykazywał szkodliwych cech znanych dotychczas substancji, często zawierających cząsteczki nanometali, a jednocześnie opracowanie preparatu zawierającego substancję o właściwościach antybakteryjnych i antygrzybicznych, który może być wprowadzany do różnych substancji: tworzyw syntetycznych, żywic, włókien, farb, lakierów, preparatów ochronnych i innych substancji na różnych etapach ich przetwarzania.

PL 236 815 B1

W trakcie prowadzonych badań nieoczekiwanie stwierdzono, że środek o wzorze przedstawionym na rysunku - jest doskonałym środkiem antybakteryjnym i antygrzybicznym, stabilnym w czasie, skutecznym już w małych dawkach, jak również kompatybilnym z bardzo wieloma typami tworzyw syntetycznych i innych materiałów lub ich kompozycji.

Istotę opracowania stanowi zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego zawierającego pochodną kwasu o wzorze I przedstawionym na rysunku, w którym Ri oznacza grupę karboksylową lub wodór i R2 oznacza grupę karboksylową lub wodór, przy czym w substancji biologicznie czynnej występuje co najmniej grupa karboksylowa Ri lub grupa karboksylowa R2, natomiast R3 i R4 oznaczają wodór, R5, R6, R7 oznaczają wodór, X i Y oznaczają kolejno C i N albo N i C w ilości 60-85% wagowych preparatu, oraz zawierającego kompozycję wypełniaczy nieorganicznych i organicznych. Preparat ten dodany jest w ilości 3-7% jako środek antybakteryjny i antygrzybiczny do tworzyw syntetycznych.

Zwykle zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego przewiduje, że preparat ten wprowadzony jest do farb do stosowania wewnątrz i na zewnątrz, lakierów i impregnatów w ilości od 3-7%.

Korzystnie, zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego zakłada, że zostanie on wprowadzony do silikonów i żywic w ilości od 3-7%.

Zazwyczaj zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego przewiduje wykorzystanie jako wypełniacza organicznego kwasu benzoesowego, benzoesanu sodu, kurkuminy.

Przeważnie zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego przewiduje, że jako wypełniacz nieorganiczny zastosowana jest kreda, krzemionka.

Zastosowanie opracowanego preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego, który jest biostatycznym dodatkiem pochodzenia organicznego, który nie zawiera związków toksycznych realizuje zapotrzebowanie na produkty o działaniu antybakteryjnym, w których nie są obecne cząsteczki nanometali. Wykorzystany preparat hamuje rozwój mikroorganizmów. Prowadzone badania wykazały, że produkty wytworzone z użyciem opracowanego środka skutecznie zapobiegają rozwojowi znanych bakterii, takich, jak Bacillius subtilis, Escherichia Coli, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Streptococcus pneumoniae, Salmonelle i wiele innych, oraz grzyby Candida albicans, Aspergillus niger, Penicillium ochro-chloron, jak również wiele innych. Zaletą opracowanego rozwiązania jest też łatwość jego stosowania, brak toksyczności, doskonałe właściwości mechaniczne materiałów, w których zastosowano opracowany preparat antybakteryjny i antygrzybiczny oraz jego kompatybilność z biodegradowalnymi tworzywami nowej generacji. Preparat ten wykazuje tolerancję na ciepło. Zastosowanie opracowanego preparatu umożliwia walkę z plamami i dekoloryzacją tworzyw barwnych wywołanymi przez mikroorganizmy, powstrzymuje rozwój i rozprzestrzenianie się substancji wywołujących nieprzyjemny zapach oraz utratę pożądanych właściwości mechanicznych w produktach przemysłowych i handlowych. Wykorzystany związek może być stosowany przy każdej metodzie formowania tworzyw termoplastycznych i może być dodawany do każdego urządzenia do przetwarzania tworzyw bez potrzeby dodatkowej rozbudowy, czy montowania dodatkowego osprzętu. Ta prosta integracja z istniejącymi już procesami produkcji tworzyw eliminuje bariery do wprowadzenia opracowanego preparatu do realizowanych już produkcji bez konieczności podrażania procesu wytwarzania.

Ważną zaletę zastosowania opisanej kompozycji - z uwagi na możliwość wewnętrznego wbudowania w strukturę polimeru - stanowi fakt, że wykorzystany środek jest obojętny dla środowiska zarówno w czasie jego wkomponowywania do polimerów na przykład termoplastycznych w postaci tak zwanych przedmieszek (masterbatch), jak również w procesie produkcyjnym, a także podczas recyklingu. Cechuje go możliwość stosowania do zabezpieczenia różnych polimerów termoplastycznych LDPE, MDPE, HDPE, PP, P5, gumy, PCV, PLA, PET i innych przed ESCHEICHIA coli (ATCC 25922), Stappylococcus ureus (ATC 25 923) oraz innymi bakteriami.

Zastosowanie preparatu, który charakteryzuje się znaczną skutecznością antybakteryjną, brakiem nanometali, halogenów, jak również tym, że dodatek tego środka nie powoduje obniżenia współczynnika bieli tworzywa, jak również nie przeszkadza w jego barwieniu - stwarza możliwość realizacji oczekiwań użytkowników. Stosunkowo niska temperatura topnienia substancji czynnej i znaczna temperatura wrzenia ułatwia stosowanie preparatu w wielu rynkowych produktach.

Tworzywa zawierające preparat według wynalazku mogą być poddawane recyklingowi.

W zastosowanym preparacie substancję biologicznie czynną stanowi pochodna kwasu o wzorze 1 przedstawionym na rysunku, w którym Ri oznacza grupę karboksylową lub wodór i R2 oznacza grupę karboksylową lub wodór, przy czym w substancji biologicznie czynnej występuje co najmniej grupa karboksylowa Ri lub grupa karboksylowa R2, natomiast R3 i R4 oznaczają wodór, R5, R6, R7 oznaczają

PL 236 815 Β1 wodór, X i Y oznaczają kolejno C i N albo N i C, opisana substancja biologicznie czynna stanowi 60 do 85% wagowych preparatu, a pozostałą ilość stanowi kompozycja wypełniaczy nieorganicznych i organicznych. Preparat ten dodany jest do tworzyw syntetycznych w ilości od 3-7%.

W opracowanym rozwiązaniu przewidziano, że preparat antybakteryjny i antygrzybiczny, zawiera od 60 do 85% wagowych substancji czynnej, a pozostałą część preparatu stanowi kompozycja wypełniaczy organicznych i nieorganicznych, które stanowią korzystnie kwas benzoesowy, benzoesan sodu, kurkumina, kreda, krzemionka. Przy czym kurkumina to organiczny związek chemiczny zbudowany z dwóch reszt feruloilowych połączonych atomem węgla.

Zastosowanie preparatu zostało ujawnione w przykładach wykonania, które jednak tylko ilustrują wynalazek, a nie ograniczają możliwości jego wykorzystania.

Przykład nr 1

Preparat zawierający 80% substancji czynnej ujawnionej w wynalazku w zastrz. 1 i 20% napełniaczy nieorganicznych - kredy i krzemionki w proporcji 1:1. Tak skomponowany preparat dodawany jest do farb lateksowych w ilości 5% na jednostkę masy, a cały kompozyt jest mieszany aż do zupełnej homogenizacji.

Farby lateksowe zawierające preparat według wynalazku wykazują odporność na działanie grzybów i bakterii.

Badania odporności na rozwój grzybów i bakterii prowadzono zgodnie z instrukcją roboczą JA/0074/R w oparciu o metodykę opisaną w normie ISO 22196.

Analizom poddano próbki:

próbka „O” - farba referencyjna, próbka „1” - farba, do której wprowadzono 3% preparatu, próbka „2” - farba, do której wprowadzono 5% preparatu.

Metoda badań:

Zawiesiny szczepów nanoszono na próbki o wymiarach 5x5 cm. Zawiesiny na próbkach pokrywano kawałkami wyjałowionej folii PE o wymiarach 4x4 cm celem równomiernego rozprowadzenia mikroorganizmów. Próbki inkubowano 24 h w temperaturze 36°C dla bakterii oraz w temperaturze 22°C dla pleśni. Natychmiast po zaszczepieniu prób spłukiwano zawiesinę z części próbek próby referencyjnej w celu określenia liczby komórek/zarodników w czasie 0 h. Podobnie postępowano po 24-godzinnym czasie kontaktu z resztą próbek próby referencyjnej oraz badanej.

Wyniki zaprezentowano w tabelach poniżej obliczając różnicę logarytmów z liczby cfu/ml odzyskanych z próby referencyjnej i próby badanej po czasie kontaktu.

Wyniki badań i ocena z wymaganiami.

Redukcja Logio - różnica między logarytmem ze średniej liczby cfu na próbkach referencyjnych po 24 h, a logarytmem ze średniej liczby cfu na próbkach badanych.

Szczep bakterii - Staphylococcus aureus.

Próbka	Nr powtórzę nia	Liczba Kom/cm³	Sr. geom. z liczby Kom/cm³	Logio z Kom/cm²	Sr. Logio z Kom/cm²	Redukcja Logio
	1	lJE+0,4		4,23
Ref.	2	1,5 E+0,4	1,4 E+0,4	4,17	4,16
t=Oh	3	l,2E+0,4		4,09
	1	5,0E+0,4		4,70
Ref.	2	6,3E+0,4	6,35E+O,4	4,80	4,80
24h	3	8,3E=0,4		4,92
	1	<1,OE+O,1		1,00
Próbka 1	2	<1,OE+O,1	<1,OE+O,1	1,00	1,00	3,80
	3	<l,0E+0,l		1,00
	1	<l,0E+0,l		1,00
Próbka 2	2	<l,0E+0,l	<1,OE+O,1	1,00	1,00	3,80
	3	<l,0E+0,l		1,00

PL 236 815 Β1

Szczep bakterii - Escherichia coli

Próbka	Nr powtórzę nia	Liczba Kom/cm³	Śr. geom. z liczby Kom/cm³	Logio z Kom/cm²	Śr. Logio z Kom/cm²	Redukcja Logio
	1	2,2E+0,4		4,35
Ref.	2	2,3E+0,4	2,2E+O,4	4,35	4,34
t=Oh	3	2,1E+O,4		4,33
	1	9,3E+0,4		3,97
Ref.	2	4,4E+0,4	l,7E+0,3	2,64	3,23
24h	3	l,2E=0,4		3,09
	1	<1,OE+O,1		1,00
Próbka 1	2	<l,0E+0,l	<1,OE+O,1	1,00	1,00	2,23
	3	<l,0E+0,l		1,00
	1	<l,0E+0,l		1,00
Próbka 2	2	<1,OE+O,1	<1,OE+O,1	1,00	1,00	2,23
	3	<l,0E+0,l		1,00

Szczep grzybów - pleśni - Cladosporium cladosporoides

Próbka	Nr powtórzę nia	Liczba Kom/cm³	Śr. geom. z liczby Kom/cm³	Log_w z Kom/cm²	Śr. Log_w z Kom/cm²	Redukcja Logio
	1	2,2E+0,4		4,34
Ref.	2	2,2E+0,4	2,2E+0,4	4,35	4,34
t=0h	3	2,2E+0,4		4,35
	1	l,8E+0,4		3,26
Ref.	2	l,6E+0,4	l,64E+0,3	3,21	3,22
24h	3	l,5E=0,4		3,18
	1	<1,OE+O,l		1,00
Próbka 1	2	<1,OE+O,1	<1,OE+O,l	1,00	1,00	2,22
	3	<l,0E+0,l		1,00
	1	<l,0E+0,l		1,00
Próbka 2	2	<l,0E+0,l	<1,OE+O,l	1,00	1,00	2,22
	3	<l,0E+0,l		1,00

Przykład nr 2

Preparat zawierający 70% substancji czynnej według wynalazku i 30% kompozycji wypełniaczy, wypełniacz organiczny - 17% kwas benzoesowy, wypełniacz nieorganiczny - 13% krzemionka, mieszany jest z tworzywem PCW w formie przedmieszki, przy czym wprowadza się go do tworzywa w ilości 3% wagowych.

Kompozycja tworzywa z preparatem była przetwarzana metodą termoformowania (wytłaczanie) przy następujących parametrach:

Obroty ślimaków: 185 obr/min

Ciśnienie głowicy: 11-15 bar

Temperatura masy: 180°C.

Otrzymany produkt wykazuje dużą odporność na rozwój bakterii i grzybów.

Przykład nr 3

Preparat zawierający 85% substancji czynnej według wynalazku i 15% kompozycji wypełniaczy, wypełniacz organiczny -15% kwas benzoesowy, mieszanyjest z tworzywem PP w formie przedmieszki, przy czym wprowadza się go do tworzywa w ilości 3% wag.

PL 236 815 Β1

Kompozycja tworzywa z preparatem była przetwarzana metodą termoformowania (wytłaczanie).

Obroty ślimaków: 185 obr/min

Ciśnienie głowicy: 12-16 bar

Temperatura masy: 195°C

Otrzymany produkt wykazuje dużą odporność na rozwój bakterii i grzybów.

Badanie odporności próbek PP z dodatkiem preparatu na grzyby pleśniowe wykonano według normy PN-EN ISO 846.

Skażone próbki poddano inkubacji w temperaturze 29±1°C przez okres 28 dni. Wilgotność względna w komorze cieplarki była wyższa niż 90%.

Uzyskane wyniki:

Próbki	CD (+S)	CD (-S)
PP +3% preparatu	0	0
PP + 5 % preparatu	0	0
PP +10% preparatu	0	0

Wyniki prowadzonych badań nad skutecznością biostatyczną środka ujawnionego w wynalazku dowodzą, że preparat wykazuje korzystne działanie o charakterze biochronnym.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego zawierającego pochodną kwasu o wzorze I przedstawionym na rysunku, w którym

Ri oznacza grupę karboksylową lub wodór i R2 oznacza grupę karboksylową lub wodór, przy czym w substancji biologicznie czynnej występuje co najmniej grupa karboksylowa R1 lub grupa karboksylowa R2, natomiast R3 i R4 oznaczają wodór, R5, Re, R7 oznaczają wodór, X i Y oznaczają kolejno C i N albo N i C, w ilości 60-85% wagowych preparatu oraz zawierającego kompozycję wypełniaczy nieorganicznych i organicznych, dodawanego w ilości 3-7% preparatu jako środka antybakteryjnego i antygrzybicznego do tworzyw syntetycznych.
2. Zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego, według zastrz. 1, znamienne tym, że preparat dodawany jest do farb do stosowania wewnątrz i na zewnątrz, lakierów i impregnatów w ilości od 3-7%.
3. Zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego, według zastrz. 1, znamienne tym, że preparat dodawany jest do silikonów i żywic w ilości od 3-7%.
4. Zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego, według zastrz. 1, znamienne tym, że wykorzystywany jest on z wypełniaczem organicznym, który stanowi kwas benzoesowy, benzoesan sodu, kurkumina.
5. Zastosowanie preparatu antybakteryjnego i antygrzybicznego, według zastrz. 1, znamienne tym, że wykorzystywany jest on z wypełniaczem organicznym, który stanowi kreda, krzemionka.