殺生物劑組合物和方法
【專利摘要】用于在需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的組合物和方法。所述組合物是2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的混合物。
【專利說明】殺生物劑組合物和方法
[0001] 本申請是國際申請日為2009年7月13日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2009/050372、國 家申請?zhí)枮?00980127264. 0并且發(fā)明名稱為"殺生物劑組合物和方法"的申請的分案申 請。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及用于快速凈化和長期保存堿性水性介質(zhì)的殺生物劑組合物和方法。該 組合物包括2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的混合物。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 工業(yè)衛(wèi)生在防止成品的細(xì)菌污染和生物變質(zhì)中起重要作用。術(shù)語工業(yè)衛(wèi)生包括良 好的家務(wù)管理實(shí)踐，材料和加工設(shè)備的微生物監(jiān)測，和凈化原材料、生產(chǎn)用水、回收材料、成 品和加工設(shè)備的模式。
[0005] 為了用于工業(yè)衛(wèi)生應(yīng)用，殺生物劑組合物應(yīng)該至少展示快速凈化功效，從而廣泛 適用。例如，在油漆制造過程中的高生產(chǎn)率期間內(nèi)，洗滌水的恒定快速再循環(huán)要求殺生物劑 在相對短的期限（數(shù)分鐘至數(shù)小時）內(nèi)消除微生物。此外，在大量儲存罐中的剩余原材料 尾料（heels)(例如，膠乳、稠化劑、礦物漿、和表面活性劑）普遍變質(zhì)并可以隨后在添加和 接觸新鮮原材料時發(fā)揮污染源的作用。因此，具有快速凈化活性的殺生物劑的應(yīng)用有益于 在即將補(bǔ)充儲存罐前衛(wèi)生處理原材料尾料。除快速凈化外，殺生物劑長期保持具有防御進(jìn) 一步接種微生物的功能也非常重要。而且，由于需要微生物凈化的水性材料經(jīng)常是堿性的， 所以殺生物劑組合物應(yīng)該能夠在所述堿性條件下提供這種延長的保存。
[0006] 目前，用于凈化的產(chǎn)品分為兩類：1)快速作用，并可迅速降解的殺生物劑諸如基 于2,2_二溴-3-次氮基丙酰胺（DBNPA)的產(chǎn)品，其中凈化最經(jīng)常發(fā)生在小于1小時內(nèi)；和 2)較慢作用并持續(xù)較長的殺生物劑，諸如基于CMIT/MIT的產(chǎn)品（5-氯-2-甲基-3-異噻唑 酮和2-甲基-3-異噻唑酮的混合物），其中凈化發(fā)生在約24小時后并且該抗菌劑在該系統(tǒng) 中穩(wěn)定超過一周。在該第二供給（offerings)家族中，是CMIT/MIT和2-溴-2-硝基-1， 3_丙二醇（BNPD)的混合物。這些混合物受益于BNH)的快速抗菌作用和CMIT/MIT的較長 期保存。然而，CMIT/MIT是已知的致敏物。
[0007] DBNPA是理想的殺生物劑，因?yàn)樗强焖僮饔谩⒌统杀静牧?，其表現(xiàn)出針對廣譜微 生物的功效。然而，已知DBNPA在堿性溶液中經(jīng)歷快速水解降解。例如，Exner等，J. Agr. Food. Chem.(農(nóng)業(yè)和食品化學(xué)雜志），1973,21 (5)，838-842(" Exner")教導(dǎo) DBNPA"在酸 性條件下穩(wěn)定，但消失速度在從基本中性的PH6變?yōu)槁詨A性的pH8. 9時增加至約450倍。在 pHll. 3時，DBNPA消失的半衰期（t1/2)是25秒，基本是瞬間的。"（參見Exner，第839頁，右 欄）。在PH8時，DBNPA的半衰期報告為2小時（在25°C )。參見Exner，第839頁，表1。
[0008] BNPD在使用水平中表現(xiàn)出針對廣譜微生物的高度活性、功效和低哺乳動物毒性， 并且因此也是高度理想的殺生物劑。然而，已知BNH)在堿性pH下經(jīng)歷一些分解。結(jié)果，BNPD 的供應(yīng)商通常建議使用非堿性或僅稍微堿性的pH范圍。例如，Clariant關(guān)于Nipaguard⑧ BNPD的產(chǎn)品文獻(xiàn)建議ρΗ3· 0-7.0的范圍。陶氏化學(xué)公司（Dow Chemical Company)關(guān)于 Bioban? Bronopol(BNPD產(chǎn)品）的產(chǎn)品文獻(xiàn)教導(dǎo)關(guān)于該材料的最長期化學(xué)穩(wěn)定性在約4-8 之間的pH水平下獲得。
[0009] DBNPA和BNH)的混合物已經(jīng)在美國專利4, 732, 913中被報告有效用于多種應(yīng)用， 諸如冷卻水和紙漿和紙張制造。然而，這些應(yīng)用僅需要迅速凈化該系統(tǒng)的快速作用殺生物 齊U。長期保存，尤其是該系統(tǒng)在最初凈化后再接種微生物，通常不是關(guān)心的問題。
[0010] 市場上存在對使快速微生物凈化（在1小時內(nèi)微生物濃度最少有41og1Q減?。┖?針對未來微生物危害的至少一周的延長防御相結(jié)合的非致敏殺生物劑的需要。另外，該殺 生物劑應(yīng)該在堿性條件下提供這些特征。
[0011] 發(fā)明概述
[0012] 在一方面，本發(fā)明提供用于在堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法，所述介質(zhì) 需要快速凈化和長期保存二者。該方法包括使所述水性介質(zhì)包含有效量的殺生物劑混合 物，所述殺生物劑混合物包含2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺（DBNPA)和2-溴-2-硝基-1， 3_ 丙二醇（BNPD)。
[0013] 在第二方面，本發(fā)明提供組合物，其中短期和長期抑制微生物生長。所述組合物包 括：2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺（DBNPA) ;2_溴-2-硝基-1，3-丙二醇（BNPD);和堿性水 性介質(zhì)。
[0014] 發(fā)明詳述
[0015] 如上所述，本發(fā)明提供用于在堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法和組合物， 其中所述介質(zhì)需要快速凈化和長期保存二者。用于本文中時，快速凈化意指1小時內(nèi)最少 41〇g 1(1微生物濃度減小。用于本文中時，長期保存意指水性介質(zhì)抵抗在該介質(zhì)中引入殺生 物劑混合物后最長1周的任何時刻發(fā)生的至少一種微生物危害。
[0016] 為了在堿性水性介質(zhì)中提供微生物（例如，細(xì)菌、酵母、真菌和藻類）生長的快速 凈化和長期保存，本發(fā)明提供引入所述介質(zhì)中的殺生物劑混合物，其包含2, 2-二溴-3-次 氮基丙酰胺（DBNPA)和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇（BNPD)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該殺生物劑 混合物意外地在堿性基質(zhì)中提供快速凈化和長期保存最長1-2周。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)被 微生物污染的堿性水性介質(zhì)通過該殺生物劑混合物迅速凈化，并且被處理的介質(zhì)在例如,3 或7天后進(jìn)一步抵抗所實(shí)施的第二次微生物接種的污染。通過"堿性"意指水性介質(zhì)的pH 高于7。優(yōu)選地，pH為7. 5以上，更優(yōu)選8以上。在其他實(shí)施方案中，pH為8. 5以上，或9 以上。
[0017] 本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)是驚人的，因?yàn)楦鶕?jù)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)，DBNPA和BNPD二者在堿性 pH下均迅速分解。因此，預(yù)期這些殺生物劑在該pH下不表現(xiàn)出長期功效。如上所述，DBNPA 本身在PH8下具有僅約2小時的半衰期，且關(guān)于BNPD推薦使用的范圍為pH3-8。本發(fā)明人 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，DBNPA/BNH)混合物令人驚訝地實(shí)際上在以前認(rèn)為通過這些堿性-不穩(wěn)定分子無 法獲得的時間點(diǎn)表現(xiàn)出強(qiáng)保存力。
[0018] 在堿性pH下的快速凈化和長期保存在許多領(lǐng)域中非常重要，包括工業(yè)衛(wèi)生和多 種其他應(yīng)用，諸如凈化和保存原材料，成品和生產(chǎn)用水/洗滌水，其用于成品制造中，以及 設(shè)備和罐清潔中。合適的工業(yè)的實(shí)例包括油漆和涂料，膠乳，礦物漿，粘合劑，去污劑，清潔 齊U，清潔布，汽車養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品和在這些產(chǎn)品的原材料中。其他合適的工業(yè)包括油氣勘探，壓裂 液（fracture fluid)保存，皮革鞣制，和個人護(hù)理產(chǎn)品。冷卻塔水，紙漿和紙張應(yīng)用，以及 湖和瀉湖不包括在本發(fā)明中，因?yàn)檫@些是通常不需要長期保存的工業(yè)。
[0019] 優(yōu)選地，本發(fā)明使用的DBNPA : BNPD重量比約為100 : 1-1 : 100,更優(yōu)選 16 : 1-1 : 16,和甚至更優(yōu)選5 : 1-1 : 5。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，該重量比 (DBNPA : BNPD)為約5 : 1-2 : 1，特別優(yōu)選地，該比是約3 : 1。
[0020] 優(yōu)選地，兩種殺生物劑以以上優(yōu)選的比率預(yù)混合，并作為單一產(chǎn)品施用到水性介 質(zhì)中。然而，殺生物劑也可以分別加入水性介質(zhì)，盡管這不太優(yōu)選。該混合物的使用濃度可 以容易地由本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員確定。優(yōu)選地，使用濃度為約100ppm-4000ppm，更優(yōu)選約 125-2000ppm，其以基于水性介質(zhì)總重量的重量計。在某些實(shí)例中，可能需要快速凈化或長 期保存（與需要二者相對）。在這些情形中，可以容易地相應(yīng)調(diào)節(jié)所需的殺生物劑的量。
[0021] 優(yōu)選地，殺生物劑在水和二元醇（glycol)或其他合適溶劑中配制在一起作為混 合物。關(guān)于該優(yōu)選的實(shí)施方案，該混合物的總活性濃度為優(yōu)選約5% -約90%，更優(yōu)選約 10% -約30%，其以重量計。
[0022] 可以在水性介質(zhì)中引入其他殺生物劑。然而，優(yōu)選如果存在CMIT/MIT，則其基于 水性介質(zhì)總重的濃度小于15ppm，更優(yōu)選小于5ppm。甚至更優(yōu)選地，水性介質(zhì)無 CMIT/MIT。 這是因?yàn)镃MIT/MIT是已知的皮膚致敏物。
[0023] 如上所述，DBNPA/BNH)混合物有效用于需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性 介質(zhì)中。該混合物優(yōu)選用于凈化原材料，成品，生產(chǎn)用水/洗滌水和設(shè)備，其用于多種工業(yè)， 包括油漆和涂料、膠乳、礦物漿、粘合劑、去污劑、清潔劑、清潔布和汽車養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品。
[0024] 以下實(shí)施例舉例說明本發(fā)明但不意欲限制其范圍。 實(shí)施例
[0025] 在市售水基膠乳（獲自陶氏化學(xué)公司（The Dow Chemical Company)的UCAR Latex 626)和無品牌（generic)礦物漿樣品中測試DBNPA，BNPD，和DBNPA-BNPD(3 : lw/w)組合 的抗菌劑特征。市售膠乳的pH值不同，從微酸性到堿性。為了該研究的目的，選擇具有堿 性pH(8. 7)的膠乳，因?yàn)橐阎狟NH)和DBNPA二者均在堿性pH下具有有限的化學(xué)穩(wěn)定性。礦 物漿的pH不同，但是它們通常是堿性的。為了該研究的目的，選擇具有pH8. 35的二氧化鈦 漿。
[0026] 膠乳和礦物漿二者在測試前均無污染。在時間0點(diǎn)，對測試基質(zhì)接種微生物庫（如 下列出），直到總濃度為5xl0 6CFU/ml。將污染的樣品的等分試樣稱重到一系列無菌容器中， 隨后添加獲得理想濃度所需的合適量的殺生物劑。在各評估中包括對照樣品，其缺少殺生 物劑。在殺生物劑添加后，樣品徹底混合，并取出等分試樣并在不同的時間點(diǎn)劃線接種于胰 胨豆胨瓊脂平板（tryptic soy agar plate),從而計數(shù)存活的微生物。全部瓊脂平板在評 估可生存細(xì)菌前在30°C溫育72小時。在所有產(chǎn)生的結(jié)果中，與對照樣品相比，最少41og 1Q 微生物濃度減小認(rèn)為是顯著功效。
[0027] 微生物：24小時胰胨豆胨肉湯培養(yǎng)物等份混合，從而以5xl06CFU/ml的終濃度制 劑接種。使用的生物體：銅綠假單孢菌（Pseudomonas aeruginosa) (ATCC#15442)，銅綠 假單抱菌（ATCC#10145)，金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus) (ATCC#6538)，洋蔥 伯克霍爾德氏菌（Burkholderia cepacia) (ATCC#25416)，突光假單抱菌 B(Pseudomonas fluorescens B)(環(huán)境隔離群），食油假單抱菌（Pseudomonas oleovorans)(環(huán)境隔離群）， 硫橫腸球菌（Enterococcus sulfureus)(環(huán)境隔離群）。
[0028] 為了評估殺生物劑的快速凈化功效，在最初接種后60分鐘時取出等分試樣，并劃 線接種到胰胨豆胨瓊脂平板上，以計數(shù)存活的微生物。將樣品分別保存在環(huán)境條件下3天 或7天，在該時間點(diǎn)實(shí)施第二次接種，以測試殺生物劑的長期保存功效。在第二次接種后4h 和/或24h或48h，取出等分試樣，并劃線接種到胰胨豆胨瓊脂平板上，以計數(shù)存活的微生 物。
[0029] 協(xié)同作用：利用公式1測量和計算本文中報告的協(xié)同作用指數(shù)。在該方法中，1的 協(xié)同作用指數(shù)（SI)表示相加性。如果該協(xié)同作用指數(shù)小于1，則已經(jīng)發(fā)生協(xié)同作用，而大于 1的協(xié)同作用指數(shù)描述對抗性。
[0030] 協(xié)同作用指數(shù)=CA/Ca+CB/Cb (1)
[0031] 其中：
[0032] Ca =抗菌劑A，單獨(dú)地產(chǎn)生預(yù)定終點(diǎn)的濃度
[0033] Cb =抗菌劑B，單獨(dú)地產(chǎn)生預(yù)定終點(diǎn)的濃度
[0034] CA和CB =抗菌劑A和B，分別地，在混合物中共同地，產(chǎn)生預(yù)定終點(diǎn)的濃度
[0035] 關(guān)于UCAR Latex 626的功效結(jié)果
[0036] 如預(yù)期地，單獨(dú)的DBNPA，在140ppm活性濃度下，在從最初接種開始lh后，有效凈 化膠乳。BNPD，甚至在最高測試活性濃度（600ppm)下，沒有在1小時內(nèi)獲得41og 1(l細(xì)菌濃 度減小。120ppm活性DBNPA和35ppm活性BNH)的組合有效凈化樣品，并且在該時間點(diǎn)獲得 小于0. 92的協(xié)同作用指數(shù)。該組合的真實(shí)值，和非常意外的結(jié)果是三天時間點(diǎn)時的第二次 接種后的表現(xiàn)。該第二次接種后4小時，最大測試濃度的各種活性不實(shí)現(xiàn)凈化，而177. 5ppm DBNPA和59. 2ppm BNPD的組合是有效的（SI < 0· 54)。從該第二次接種開始24h后，發(fā) 現(xiàn)BNPD(95.7ppm活性）有效。然而，該組合在非常低濃度的兩種活性條件下有效（SI = 0. 29)。甚至更令人驚訝地，當(dāng)?shù)诙谓臃N在從最初接種時刻開始7天后進(jìn)行時，組合中相 對小濃度的兩種活性在24小時內(nèi)實(shí)現(xiàn)凈化（80. 9ppm DBNPA和27ppm BNPD)。單獨(dú)的DBNPA 即使在最大測試濃度下也未實(shí)現(xiàn)凈化，而在單獨(dú)使用時需要95. 7ppm BNPD?；谠摂?shù)據(jù)計 算協(xié)同作用指數(shù)〇. 48。這的確非常意外，因?yàn)槌Ｒ?guī)常識預(yù)測這兩種活性成分在該稍后的時 間點(diǎn)應(yīng)該失活。
[0037] 類似的結(jié)果在礦物漿中觀察到。對于這些實(shí)驗(yàn)，在從最初接種開始30分鐘后取出 等分試樣，并評估細(xì)菌含量。發(fā)現(xiàn)DBNPA (處于23. 4ppm)以及DBNPA和BNPD (3 : 1活性成 分wt比）組合（17. 6ppm DBNPA和5. 9ppm BNPD)有效，而BNPD，在最高測試濃度600ppm活 性下，在該非常早的時間點(diǎn)時無效。關(guān)于該組合的協(xié)同作用指數(shù)為0.76。而且，出乎意料 地，該組合有效保護(hù)礦物漿以避免7天后實(shí)施的第二次接種。因此，在第二次接種后48小 時分析的等分試樣中，400ppm DBNPA或35. lppm BNPD，在單獨(dú)使用時，有效獲得41og1Q微生 物減少。通過比較，26. 4ppm DBNPA和8. 8ppm BNH)的組合獲得所需的41og1Q微生物減少。 顯著的協(xié)同作用（協(xié)同作用指數(shù)0.32)在該稍后的時間點(diǎn)觀察到，這支持DBNPA-BNH)組合 的效能。
[0038] 比較實(shí)施例。在這兩種基質(zhì)中，單獨(dú)的CMIT/MIT或與BNH)組合的CMIT/MIT(以 Acticide LA銷售）不能實(shí)現(xiàn)如本文中定義的快速凈化。這兩種產(chǎn)品有效長期保存（且在 一些實(shí)例中，對長期保存表現(xiàn)出協(xié)同作用，但是不能一起提供快速凈化和長期保存。注意到 這些是非常重要的，即15ppm CMIT濃度是歐洲通過R43施加的皮膚敏化極限（參見指令 67/548/EEC 的附件 I)。
[0039] 盡管本發(fā)明已經(jīng)在上文中根據(jù)其優(yōu)選的實(shí)施方案來描述，但是它可以在本發(fā)明內(nèi) 容的精神和范圍內(nèi)改進(jìn)。本申請因此意欲包括利用本文中公開的一般原理實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的 任何變化、應(yīng)用、或適應(yīng)。此外，本申請意欲包括在本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的已知或慣例實(shí)踐范 圍內(nèi)并屬于以下權(quán)利要求限定范圍內(nèi)偏離本
【發(fā)明內(nèi)容】
的那些。
【權(quán)利要求】
1. 用于在需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法，所 述方法包括使所述堿性水性介質(zhì)包括有效量的殺生物劑混合物，所述殺生物劑混合物包含 2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，其中不包括紙漿和紙張應(yīng)用， 其中2, 2-二溴_3_次氮基丙醜胺與2-溴_2_硝基-1，3-丙二醇的重量比為5 : 1_2 : 1， 并且其中被處理的介質(zhì)在3或7天后進(jìn)一步抵抗所實(shí)施的第二次微生物接種的污染。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙 二醇以基于所述水性介質(zhì)總重的總初始濃度約lOOppm-約4000ppm包括在所述水性介質(zhì) 中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2的方法，其中所述堿性水性介質(zhì)具有7. 5以上的pH。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-2的方法，其中所述堿性水性介質(zhì)是原材料，成品和成品制造中使 用的生產(chǎn)用水/洗滌水，以及在油漆和涂料、膠乳、礦物漿、粘合劑、去污劑、清潔劑、清潔 布、汽車養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品、和在這些產(chǎn)品的原材料、油氣勘探、壓裂液保存、皮革鞣制、和個人護(hù)理 產(chǎn)品中的設(shè)備和罐清潔中使用的生產(chǎn)用水/洗滌水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4的方法，其中所述需要長期保存和快速凈化二者的堿性水性介質(zhì) 在一周期間內(nèi)僅被所述殺生物劑混合物處理一次。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5的方法，其中所述水性介質(zhì)含有小于15ppm CMIT/MIT。
【文檔編號】A01N35/08GK104145955SQ201410393095
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2008年7月15日
【發(fā)明者】約恩·B·雷蒙德, 約阿娜·安妮斯, 朱迪思·阿德奈特 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司