(57)【要約】微生物汚染水用、特に、グラム陽性菌及びグラム陰性菌、酵母菌、マイコプラズマ、及び寄生虫菌を不活性化するための光殺菌作用剤としての、カチオン性フタロシアニン塩の新規な利用法。前記カチオン性フタロシアニン塩と、フタロシアニンに典型的な機序と同じ機序によってその光殺菌作用を行うとともに、その可視光吸収スペクトルがフタロシアニン吸収を効果的に補足するポルフィリン分子とを同時に使用することによる水の光殺菌のための相互作用。本発明の光殺菌塩は、溶液、又は粉体、タブレットとして、或いは、不活性基質と組み合わせて、水に添加することができる。
2005506199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物汚染水の光殺菌作用剤としてのカチオン性フタロシアニン塩の新規な利用法。
【請求項２】
グラム陽性菌及びグラム陰性菌、酵母菌、マイコプラズマ、及び寄生虫菌の不活性化を感光化するために使用される請求項１に記載の光殺菌作用剤。
【請求項３】
粉体、タブレット形態、又は溶液、又は、固体表面上に層に使用される請求項１又は２に記載の感光性作用剤。
【請求項４】
下記の一般式を有する前記クレームのいずれかに記載の光殺菌作用剤。
【化１】
2005506199.tif 000011
ここで、Ｍは金属イオン、
ｅ，ｆ，ｇ及びｈは、Ｈ又は、可変長を有するアルキル鎖とすることができ、該アルキル鎖は単数又は複数の炭素原子を備える骨格鎖であって、更に、該骨格鎖に組み込まれた、又は追加の置換基として存在する官能基を有し、前記官能基は、好ましくは単数又は複数のヘテロ原子を含み、これらヘテロ原子の内の少なくとも１つのヘテロ原子はカチオン性であり、好ましくは単数又は複数の下記の構造を有する。
【化２】
2005506199.tif 000012
アニリニウムタイプ
【化３】
2005506199.tif 000013
ピペリジニウムタイプ
【化４】
2005506199.tif 000014
アルキル−アンモニウムタイプ
【化５】
2005506199.tif 000015
モルホリニウムタイプ
【化６】
2005506199.tif 000016
ピリジニウムタイプ
【請求項５】
前記金属イオンは、Ｚｎ（ＩＩ）、Ｍｇ（ＩＩ）、Ａｌ（ＩＩＩ）、Ｓｉ（ＩＶ）、Ｇｅ（ＩＶ）、Ｓｎ（ＩＶ）、Ｐｄ（ＩＩ）、Ｃａ（ＩＩ）、Ｌａ（ＩＩＩ）、Ｇａ（ＩＩＩ）から成るグループから選択される非常磁性体金属イオンである請求項４に記載の光殺菌作用剤。
【請求項６】
前記カチオン性置換基のそれぞれは、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、及びｐ−トルエンスルホン酸イオンから成るグループから選択される単数又は複数の１価の対イオンによって中和される請求項４又は５に記載の光殺菌作用剤。
【請求項７】
前記炭化水素置換基は、二つ又は三つの隣接するイソインドール環に結合され、その他の環に結合された前記置換基は、水素と、フェノール、Ｃ０−Ｃ１２のアルキル基、ピリジン及びピペリジン環から成るグループから選択される非カチオン性疎水基とを含み、それによって両性分子を形成する請求項４〜６のいずれかに記載の光殺菌作用剤。
【請求項８】
少なくとも１つのポルフィリン分子を含む請求項２〜７のいずれかに記載の光殺菌作用剤。
【請求項９】
前記少なくとも１つのポルフィリンは、当該分子に両性を付与するのに適した構造を有する請求項８に記載の光殺菌作用剤。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのポルフィリンはヘマトポルフィリンを含む請求項８又は９に記載の光殺菌作用剤。
【請求項１１】
前記ヘマトポルフィリンは、下記の一般式を有するオクタ置換テトラピロール構造を有する請求項１０に記載の光殺菌作用剤。
【化７】
2005506199.tif 000017
【請求項１２】
殺菌されるべき水に、光化学的有効量の請求項２〜１１のいずれかに記載の少なくとも１つのカチオン性フタロシアニンを添加し、
前記カチオン性フタロシアニンを含有する水を、３８０−８００ｎｍの領域又は、それに含まれるより狭い範囲の波長を有する電磁放射線によって照射する微生物汚染水の殺菌方法。
【請求項１３】
前記殺菌対象水中のフタロシアニンおよび／又はヘマトポルフィリンの量は、０.１μｍｏｌ／ｌ以上である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記照射を開始する前に、前記水を、数秒間から６０分間、前記カチオン性フタロシアニンと接触させる請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
光源が作動する強度を、パワーフロー率が１０〜１５０ｍＷ／ｃｍ２の範囲になるように調節する請求項１２〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記殺菌対象水の照射時間は、５分間以上である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記光殺菌対象水は、飲用又は農用又は工業用水容器、又は、魚タンク、人造湖、スイミング・プール、生化学器具容器、又は加湿器に格納されている請求項１２〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記水の光殺菌は、それが含まれている容器又はタンク内で直接行う請求項１２〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記水の光殺菌は、少なくとも１つの照射チャンバを有する専用プラント内で行う請求項１２〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記専用プラントは、少なくとも１つのポンプを有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記専用プラントは、少なくとも１つのフィルタを有する請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記専用プラントは、少なくとも１つのプログラム化可能な電子制御ユニットを有する請求項１９〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記専用プラントは、少なくとも１つの容器を有する請求項１９〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記照射チャンバは、その端部に前記フタロシアニンとその化合物を除去するための樹脂又は吸収剤を使用したフィルタを備えている請求項１９〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記水の光殺菌は、日光へ晒すことによって行われる請求項１２〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記水の光殺菌は、少なくとも１つの人造光源と日光へ晒すこととの組み合わせによって行われる請求項１２〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
順番に、少なくとも１つの圧力ポンプ（２）、前記又は各供給ポンプ（２）から圧送された液体用のフィルタまたはフィルタ層（３）、照射チャンバでもある殺菌対象液体用の少なくとも１つの容器（４，８，９）、各チャンバ８に設けられ、該チャンバ内に格納された液体を制御可能に照射するのに適した少なくとも１つの光源、そしてプログラム化可能な制御ユニット（７）を含む、供給ループ（１）を有する請求項１２〜２６のいずれかに記載の方法を実施するためのプラント。
【請求項２８】
前記又は各照射チャンバ（４，８，９）は、入口バルブ（１０，１４）、出口バルブ（６，１４，１５）、処理対象液体の存在と各チャンバ（４，８，９）内における上方閾値レベルとをチェックするための、少なくとも、下方容量センサ（１１）と上方容量センサ（１２）、前記各チャンバ（４，８，９）に充填された前記液体中にフタロシアニンが存在するか否かを確認するために光吸収をチェックするセンサ（１３）、フタロシアニンを保持するためのフィルタ（４ａ，１６，１７）、そして、各チャンバ（４，８，９）の壁に形成され、制御可能に閉じられるのに適した少なくとも１つのポート（１８）に配設された複数の照射ランプ、を有する請求項２７に記載のプラント。
【請求項２９】
各フィルタには、それぞれのフィルタの作用を制御するためのセンサが設けられている請求項２７又は２８に記載のプラント。
【請求項３０】
前記プラントは、前記照射チャンバ（４，８，９）の下流側に配置された少なくとも１つの圧力ポンプ（５）を有する請求項２７〜２９のいずれかに記載のプラント。
【請求項３１】
前記プラントは、互いにカスケード状に接続された複数の照射チャンバ（８ ９）を有する請求項２７〜３０のいずれかに記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光性作用剤によって微生物汚染された水を効率的に汚染除去することを可能にする方法に関する。より詳しくは、本発明は、グラム陽性菌及びグラム陰性菌、酵母菌、マイコプラズマ、及び寄生虫菌、菌類などの微生物性の病原性物質によって汚染された水を汚染除去し殺菌するための感光性作用剤としての、カチオン性フタロシアニン（Pcs）誘導体及びそのポルフィリンとの可能な組み合わせの利用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物性の汚染物質からの水の汚染除去は、世界各地において主要な関心事項となっている。それは、発展途上国のみならず、ヨーロッパ共同体科学委員会の結論において今後３０年間中に水資源の深刻な不足の現実の危険が存在するという、地中海を取り囲む地理学上の地域でもなっている（ヨーロッパ共同体のＤＧＸＩＩ  ＩＮＣＯ−ＤＣ部によって１９９７年に発行された「ユーロ−地中海Ｓ＆Ｔ共同」を参照）。
【０００３】
この予想される水不足は、飲用水又は灌漑水のみならず、進行する天然の魚類相の貧困化のために、特に地中海地方において益々広く行われている慣行である水産増殖等の分野で使用される水にも関連する。この理由により、いくつかの方法が適用され、化学的及び生物学的汚染物質からの水の汚染除去を目的とする処理の実用性を評価するための研究及び実験研究がこれまで行われ、或いは、現在も進行中である。これまで利用可能であった方法、特に微生物汚染水の処理及び汚染除去を目的とするものは、以下のように要約分類することができる。
【０００４】
ａ）非常に明るい日光に晒すことによる水の加熱
コスト的に有利で、環境に対してほとんど影響を与えないこの方法には、十分に長い時間日照に晒される水系にのみ適用可能であり本質的に予測不可能である天候条件に強く依存するものであるという明らかな限界がある。更に、そのような条件下において通常到達可能な温度（６０−７０℃）の高さは、多くの耐熱性微生物種を不活性化するためには不十分である（ＥＵ出版社 Wallingford Oxon OVERSEAS部によって発行されたパンフレット「科学、研究及び開発」の一部、ページ７１，１９９７年を参照）。
【０００５】
ｂ）殺菌フィルタ又は吸着性物質（例えば砂）を介した水のろ過
この方法自体は、微生物細胞の通過を遮るための適当なサイズを有する孔を備えたフィルタを使用した場合、非常に効果的であるが、これは高価であり、しかも、非常に少量の水の処理に限定される。砂、獣炭、及びその他の吸着性物質を使用するフィルタは、殺菌能力が小さく、微生物個体群を部分的に減少させることができるに過ぎない（Xanthoulis D. Guillaume博士“La valorization des eaux residuaires de l’usine de surgelation”, AGROPHORA, アテネ、１９９４を参照）。
【０００６】
ｃ）高熱と嫌気との併用
二種類の技術を組み合わせることによって、達成可能な殺菌レベルは確かに高められるが、水の脱酸素化プロセスは長時間かかり、かつ、嫌気性環境において増殖可能ないくつかの微生物種に対しては限られた作用しかない（サンロマン（Sanroman）他“immobilisation of Aspergillus niger and Paenerochete Chysosporium on polyurethane foam” “ImmobilisedCells: Basics and Applications, Elsevier Science Publisher, pp.32-135, 1995を参照）。
【０００７】
ｄ）二酸化チタン触媒光汚染除去
二酸化チタンは、高度に有効で速効性の感光性作用剤である。しかしながら、この化合物は、近紫外線域の光波長（約３５０ｎｍ）での照射によって活性化されるものであり、これは、先ず、特に水が比較的濁っている場合には、水に対する浸透力が限定されており、これによって単位時間当たりの殺菌可能量が減少し、第２に、それは、微生物細胞の遺伝子物質によって直接吸収され、これによって、突然変異効果の誘導と、光抵抗性微生物種の漸進的選択とを必然的に伴う（Balcioglou I.A. Inel Y., “Photocataliticdegradation of organic contaminants in semiconductor suspensions with added hydrogen peroxide”, J. Environ. Sci. Health A3 （1）: 123-138, 1996を参照）。
【０００８】
ｅ）紫外線の直接照射
この方法は、紫外線光を効率的に吸収するために、細胞と組織（核酸やたん白質等）のいくつかの偏在する構成物の特性に依存するものであるため、それには、高コストや、紫外線源の操作に必要な高度な技術、これらの放射線、とりわけ、より短い波長のもの、は水中深く浸透する能力が限られていること、そして、これらの放射線による細胞の遺伝子的突然変異を引き起こす突然変異作用、及び光抵抗性を有する種の選択、等のいくつかの望ましくない副作用が必然的に伴う（ポウセル・ティ（Poussel T.）, “Possibilites d’alimentation des decharges haute preccion par les alimentations de resonace. Comparaisonavec d’autres modes d’alimentation”, These de l’Univerrsite Paul Sabatier, Toulouse, 1996を参照）。
【０００９】
ｆ）塩素と二酸化塩素による処理
塩素によって提供される酸化作用は、確かに、大半の微生物起源の病原性物質に対して致死的である。この技術を大規模に利用することは、高等生物に対して塩素によって与えられる二次的作用、特に肌と目の組織に対する刺激作用の可能性によって限定されている。更に、環境に対する、そのような高濃度の塩素や、例えば、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素源のもたらす結果に関して益々懸念が高まっている。
【００１０】
ｇ）広スペクトル抗生物質による処理
この技術は、現在、特定のケース（例えば、集中水産増殖）においてのみ使用されている。その理由は、それは高コストであり、そのため多量の水を処理するには適してないからである。更に、このタイプの処理は、それによって抗生物質抵抗性微生物種の選択が誘導されて、これが効率的な水の殺菌を妨害することに加えて、処理が困難な病気の蔓延を通じていくつかのエコシステム（そして人間）に対する現実の脅威の原因となりうる高いリスクを伴う。
【００１１】
ｈ）可視光と不活性基質に結合したフタロシアニンによる光殺菌
微生物細胞に対して本来的に無害な可視光は、それが、可視光照射によって活性化されると高反応性の細胞毒素性種を発生させるポルフィリンなどの感光性作用剤と組み合わせると、高い毒性となる。このような光と感光性作用剤との組み合わせ（合成）作用に基づくプロセスは以下の利点を有する。
１）可視光はかなりの深さまで水中に浸透し、それは低コストであり、それを作り出すために単純で簡単な技術しか必要としない。
２）光活性化されたポルフィリンによって与えられる細胞毒性作用は、遺伝子物質を巻き込むことなく、細胞質細胞膜のレベルで集中し、従って、感光に対して抵抗性を有する微生物種の選択を促進させない。ポルフィリンも天然物であり、その使用によっていかなる環境汚染も生じない（特許ＤＥ  １９  ９６２  ５０５及びＷＯ−９７／２９  ６３６を参照）。
【００１２】
最後に、上記ポイント（ｈ）に記載した従来技術は、樹脂、ゲル及びポリマーなどの不活性基質に共有結合された、クロリンやフタロシアニンなどの、ポルフィリンとその誘導体とに関するものであることが銘記されなければならない。これらの基質に結合されたポルフィリンの限定された移動性によって、それらの感光性作用剤としての有効性が劇的に低下する。というのは、それは、それらの、空間配向と細胞膜自身との相互作用に影響を与えるそれらのフレキシビリティを強く減少させ、とりわけ、それは、細胞の生存にとって最も重要な部位である、細胞膜の最も内側の領域への感光性作用物質の浸透を妨げるからである。従って、感光された細胞が受けるダメージは、比較的その表層レベルに留まり、致死的にならないかもしれない。
【００１３】
上述したように、微生物細胞は、感光性作用剤の存在下で適当な波長を有する可視光の照射によって様々な程度に不活性化可能であることは従来から提案されていた。感光性作用剤の典型は、適当なエネルギを有する光子を吸収すると、励起電子状態へと活性化する多環化合物である。電子励起状態へと昇進されると、感光性作用物質は、一連の光物理的、光化学的及び光生物的事象を開始し、それらによって、大半の生物系に対して不可逆的ダメージを起こすことができる。種々のクラスの感光性作用物質の中で、重要な役割は、テトラピロール大環状基、例えば、ポルフィリン、クロリン、及びフタロシアニン、を含有する誘導体によって果たされる。というのは、これらの化合物は、可視スペクトルの赤領域（６００−８００ｎｍ）に強い吸収帯を有し、従って、いくつかの哺乳動物組織、及びその他のシステム、例えば水へ、強い浸透力を有する波長の放射線の吸収によって電子的に励起可能である。従って、これらの放射線を使用することにより、かなり大量の標的とする系を通した照射（そして光損傷）を得ることができるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の主たる課題は、従来技術の類似のシステムよりも顕著に良好な感光及び光毒性特性を有する感光性作用剤による微生物殺菌方法を提供することにある。より詳しくは、本発明の目的は、（ａ）微生物細胞に対する相互作用の完全なフレキシビリティ、その表面に対する自動的配向性、及び貫通性を有し、それによって光プロセスの全体的有効性を高める感光性作用剤の利用すること、及び（ｂ）最適な光吸収特性を有する感光性作用剤の利用し、それによって、満足できるレベルの水殺菌を達成するのに必要な、感光性作用剤の投与量と、光の量とを減らすことにある。
【００１５】
本発明の別の課題は、合理的経路と、これまで知られている光殺菌システムに必要なものよりも遥かに単純なワークアップ（work-up）プロセスによる製造によって、極めて高いコスト競争力で得られるように構成された感光性作用剤を使用することにある。
【００１６】
本発明の更に別の課題は、「特別設計（engineered）」の感光性作用剤、即ち、意図される目的のために、これまで知られている類似のシステムの典型的なものよりも遥かに良好な、特定かつ所定の物理化学特性を得るように構成された化学構造を有する感光性作用剤を製造するための構造的汎用性（可変性）が高い感光性作用剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
下記の記載からよりよく理解されるであろうこれら及びその他の課題は、感光性作用剤として、次の骨格鎖を有する下記の一般式を有する少なくとも１つのカチオン性フタロシアニンを含む少なくとも１つの感光性作用剤によって微生物汚染水を殺菌する方法によって達成される。
【００１８】
【化８】
2005506199.tif 000003
ここで、Ｍは、Ｚｎ（ＩＩ）、Ｍｇ（ＩＩ）、Ａｌ（ＩＩＩ）、Ｓｉ（ＩＶ）、Ｇｅ（ＩＶ）、Ｓｎ（ＩＶ）、Ｐｄ（ＩＩ）、Ｃａ（ＩＩ）、Ｌａ（ＩＩＩ）、Ｇａ（ＩＩＩ）から成るグループから選択される非常磁性体金属イオン、ｅ、ｆ、ｇ及びｈは、Ｈ又は、可変長のアルキル鎖によって形成され、前記骨格鎖中又は、特異的に添加された置換基中に位置する単数又は複数の官能基を含有する置換基とすることができ、前記官能基は、その内の少なくとも１つがカチオン性であり、好ましくは単数又は複数の下記の構造を有する。
【００１９】
【化９】
2005506199.tif 000004
アニリニウムタイプ
【００２０】
【化１０】
2005506199.tif 000005
ピペリジニウムタイプ
【００２１】
【化１１】
2005506199.tif 000006
アルキル−アンモニウムタイプ
【００２２】
【化１２】
2005506199.tif 000007
モルホリニウムタイプ
【００２３】
【化１３】
2005506199.tif 000008
ピリジニウムタイプ
【００２４】
前記種々のカチオン性の置換基は、１価の対イオン、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、及びｐ−トルエンスルホン酸イオンによって中和される。
【００２５】
前記カチオン性置換基は、水素原子、又は、二つ又は三つの隣接するイソインドール環上に配置可能であり、これに対してその他の環の置換基は、フェノール、Ｃ０−Ｃ１２アルキル基、ピリジン及びピペリジン環から成るグループから選択される非カチオン性疎水基を含み、それによって両性分子を形成する。
【００２６】
フタロシアニンは、ポルフィリンに類似の感光及び光毒性特性を有する化学化合物である。しかしながら、フタロシアニンは、ポルフィリンと比較して、いくつかの重要な利点を有する。即ち、第１に、それらは、はるかに単純な化学合成経路と、ワークアップ（work-up）プロセスによって得ることができ、これによって、コストが少なくとも１／５に減少する。そして第２に、これも同様に重要なことであるが、構造的汎用性（可変性）が高いことによって、それらに、非常に特定の標的目的のための特定所定の化学的及び物理的特性を与えるべく「特別設計（engineered）」のフタロシアニンを作成することが可能である（F.H. Moser, A.L. Thomas, The phthalocyanines, CRC Press, Boca Raton, 1983）。
【００２７】
しかしながら、フタロシアニンを、ポルフィリン、特に、それらに前述した両性を付与するのに適した化学構造を有するポルフィリンと同時に組み合わせて使用することも考えられる。この点に関して、重要な具体例は、そのテトラピロール、オクタ置換構造が下記の式を有するヘマトポルフィリンである。
【００２８】
【化１４】
2005506199.tif 000009
【００２９】
二つの二級アルコール基と二つのカルボキシル基とは、テトラピロール大環状基の本来の疎水性構造に対して、いくつかの親水的特徴を追加する。ヘマトポルフィリンは、実際、微生物性の広スペクトルの病原性物質の不活性化を起こす時に、高度に有効な感光性作用物質であることが証明されている（G. Jori, PDT for the treatment of microbial infections, Photodynamics News 2: 2-3, 1999）。
【００３０】
カチオン性フタロシアニンとポルフィリンとの組み合わされた光毒性作用の利点は、特に、下記によって実証される。
ａ）可視スペクトルの赤領域（水中への強力な浸透力によっても特徴付けられる）において、フタロシアニンは、遥かに高い可視光吸収効率（ポルフィリンの１０倍）を示し、これによって、１／１０の低い感光性作用物質投与量を使用して、それに匹敵する感光作用を得ることが可能となり、エネルギを大幅に節約することができる。
ｂ）しかしながら、フタロシアニンは、可視スペクトルの青（４００−４５０ｎｍ）と緑（５００−５５０ｎｍ）との波長はあまり吸収せず、これらのスペクトル領域においてはポルフィリンが強力な吸収帯を示す。従って、ヘマトポルフィリン等の、カチオン性フタロシアニンとポルフィリンとの同時使用は、とりわけ、使用される光が太陽光である場合、又は、光源が全可視光スペクトルに渡って放出するハロゲン又はタングステンフィラメントランプである場合に、最適な光活性効果を提供する。これら後者の光源は、一般的に費用効率が高く、使用が簡単である。
【００３１】
尚、フタロシアニンとポルフィリンとは、微生物細胞に対して同じ機序で作用し、具体的には、それらの感光作用は、細胞質膜レベルに位置する酸素反応性種の光産生に基づくものであり、その結果、遺伝物質の関与が無いことにより、突然変異作用や、光抵抗性微生物種の発達がない。これらの特徴により、必要であれば、光殺菌処理を複数回繰り返すことが可能となる。
【００３２】
フタロシアニンとヘマトポルフィリンは、水系媒質中において自由に移動し、細胞と最適な程度に相互作用するので、それらによって促進される感光処理は、（ｆ）に記載した制限を受けることがない。
【００３３】
更に詳述すると、フタロシアニンはテトライソインドール誘導体であって、大環の中心の１つの金属イオンの配位および／又は前記大環の末梢ポイントにおける１−８の適当な置換基の導入とにより、構造的汎用性（可変）化合物の非常に大きなクラスを構成する  −  化８を参照。フタロシアニンは、極めて優れたクラスの生物的感光性作用剤であって、そのために、医療分野、例えば、光力学的抗腫瘍療法、再狭窄が血管形成術を受けている動脈に影響を与えることの防止、等において複数種類の用途が見つかっている。
【００３４】
フタロシアニンは、又、ガンマ陰性バクテリア（これらは一般に、それらの細胞を取り巻く壁の構造的複雑性によって、いくつかのタイプの治療法によっては影響されない）と、抗生物質抵抗性種（例えば、Staphylococucus aureus、耐メチシリン、耐バンコマイシン種）を含む、広範囲の微生物細胞に対する高い細胞毒性活性によっても特徴付けられる。後者は、益々蔓延しつつあることから、世界的で大きな懸念材料となっている。
【００３５】
抗菌分野において、最適な感光作用を示すフタロシアニンは、反磁性金属イオン、即ち、Ｚｎ（ＩＩ），Ｍｇ（ＩＩ），Ａｌ（ＩＩＩ），Ｓｉ（ＩＶ）と配位され、末梢が、陽荷電基、例えば、アルキル−ピリジン基、によって官能化されたものであり、ここで、Ｒは、例えば、Ｃ１−Ｃ２２鎖を含むアルキル鎖、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリアルキルアニリン基、ピペリジン基であり、Ｎは、４級及び４級アルキルアミノ基である。いずれにせよ、上に示したように、４級化は、アルキル基置換によって行われる。
【００３６】
ヘマトポルフィリンは、野生及び抗生物質抵抗性性バクテリア種（例えば、Streptococcus連鎖球菌とStaphylococcusブドウ状球菌種）、更に、酵母菌（例えばCandidaカンジダ菌種）に対して光毒性を示した。
【００３７】
いくつかのタイプの水の殺菌方法の実施は、二種類の手順を採用して行うことができる。
ａ）所望の投与量に応じて、オプションとしてヘマトポルフィリンと共に、フタロシアニンを、粉体、タブレット、又は既知の滴定濃度の溶液として、殺菌されるべき液相に直接添加する。
ｂ）オプションとしてヘマトポルフィリンと共に、フタロシアニンを、殺菌されるべき系の外部に配置された照射チャンバに投入する。
【００３８】
水に添加されその後照射を受けるフタロシアニンとポルフィリンは、副生成物の形成を伴って部分的減成を受ける可能性がある。本出願人によって行われた実験結果から、これら副生物は、大きな毒性を示さない。
【００３９】
この目的のために、照射され９０％減成されたフタロシアニン水溶液を、ヒト細胞懸濁液（線維芽細胞とケラチン細胞）に暗所で添加したが、長時間のインキュベーション後においても、細胞生存能力の低下は観察されなかった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
前記照射チャンバ法は、貼付の図面にも図示されており、これら貼付の図面において、同じ又は類似の部分又はコンポーネントは、同じ参照番号によって示されている。
【００４１】
図１は、開放サイクル殺菌方法、例えば、加湿容器、スイミング・プール又は水産増殖タンクに供給される水の殺菌、を行うためのプラントを図示し、これは、各ポンプ２を備えた入口１、有機物質を含むなんらかのバルク材、を保持するように構成された機械フィルタ、又は、複数の機械フィルタのバンク３、複数の光源が設けられた単数又は複数の照射チャンバ４、前記容器又は照射チャンバ４の下流側に設けられたフィルタ４ａ、そしてオプションとして、少なくとも１つ又は複数の圧力ポンプ６、出口バルブ６、そしてプログラマブル制御ユニット７、を有する。
尚、閉鎖式容器の他に、前記照射チャンバ４は、更に、プール又はタンク、例えば、水産増殖用タンク、井戸、等として構成することも可能であることが銘記される。
【００４２】
図２及び図３に図示の閉鎖式殺菌プラント実施例では、前記照射チャンバは、１つのチャンバ８だけ、又は、互いにカスケード状（直列）に接続された二つのチャンバ８及び９として構成される。
【００４３】
二つのチャンバを有する実施例において、チャンバ８は、チャンバ９の上方に配置することができ、この類似のチャンバ９は、入口電子バルブ１０、そして、処理される液体の存在と、更に、オプションとして、全チャンバ内の液レベルとをチェックするための下方容量センサ１１と上方容量センサ１２、そして、光吸収を制御し、従って、フタロシアニンおよび／又は、主として赤可視光領域で吸収するヘマトポルフィリンの存在を示すＬＥＤ（発光ダイオード）１３、出口電子バルブ１４、１５、更に、フタロシアニン、及び、オプションとして、ヘマトポルフィリン又はその他のポルフィリンを保持する砂フィルタ８（又は、その他の吸着性物質）、制御可能に閉じられるのに適し、チャンバ８及び９の壁に設けられた単数又は複数のポート１９内に配設された照射ランプ１８とを備える。
【００４４】
前記出口電子バルブ１４は、チャンバ８からの排出バルブと、チャンバ９の入口への接続部材との両方を提供する三方バルブである。フィルタ１６及び１７は、光殺菌済みの液体（水）がタンク又は容器８に戻される前に、フタロシアニンと、オプションとしてヘマトポルフィリン、とを吸収、保持するように構成され、これらは、それにカチオン性フタロシアニンが結合する、カルボキシ及び硫酸樹脂、等のアニオン型樹脂、および／又は、ゼオライト又は活性化獣炭等の、多環性構造を有する吸着性物質、から構成することができる。
【００４５】
光処理される水中の前記フタロシアニン及びヘマトポルフィリンの濃度は、処理の最初と、種々の照射時間後との両方において、分光法的方法、例えば、吸収分光測光法又は分光蛍光測定法など、によってリアルタイムで定量測定することができる。
【００４６】
前記照射チャンバ又は容器８および９は、互いに接続され、流体連通するとともに、これらは、可視光によって活性化されるフタロシアニンによって提供される生命破壊作用に基づく。水は、チャンバ８内でフタロシアニンおよび／又はヘマトポルフィリンと混合され、均質溶液を形成し、これが、次に、その内部に適宜配置されたランプ装置によって光に照射される。チャンバ９は、殺菌済みの水を保持し、それを利用可能とする。
【００４７】
処理工程は以下の手順で行われる。
処理される水は、入口電子バルブ１０を介して容器８に、この容器が満杯になるまで供給される。容器中の水位は、それぞれ、容器の上部と、その下方位置とに配設された容積センサ１１、１２によってモニタされる。液レベルが上方容積センサ１２のレベルに達すると、電子バルブ１０は、入口の水流を止める。
【００４８】
同時に、容器８内に設けられ、フタロシアニンおよび／又はヘマトポルフィリンが適宜充填された、固体粉体、タブレット形態、又は、液体又は半液体溶液形態の測定装置（図示せず）は、所定量のフタロシアニンを放出する。このフタロシアニンの量は、更に、前記フタロシアニンおよび／又はヘマトポルフィリン水溶液の光吸収率を測定するダイオード１３によってモニタされる。フタロシアニンの場合は通常、その吸収波長は、赤スペクトル領域（６００−８００ｎｍ）内である。ヘマトポルフィリンが添加される場合には、前記のものと同じ光源と、広可視電磁放射線放出スペクトル源（タングステンランプ、又は蛍光ランプ）の両方が使用可能である。ダイオード１３は、フタロシアニンの不足又は過剰をチェックすることにより、前記測定装置が故障しているか否かを示す。フタロシアニンが不足又は過剰の場合には、殺菌装置は停止され、電子バルブは閉じられる。
【００４９】
容器８内に配設された前記ランプユニットによる数秒間から６０分間の範囲の適当な照射時間後、出口電子バルブ１４が開放され、これによって、タンク９への殺菌済み水の移送が可能となる。下方容積センサ１１が容器８が空であることを検出すると、それによって信号が発生され、入口電子バルブを開放し、容器８を再び充填可能とするべく、これが制御ユニット７に送られる。
【００５０】
図３に図示されているように、水が容器８から放出されている間、それは、その内部にフタロシアニンおよび／又はヘマトポルフィリンを含有保持している砂フィルタ１６を通って流れる。好ましくは、このフィルタ１６に隣接して、その出口側に、水と、フィルタ自身の破損とを検出するために、例えば、前記ダイオード１３と同じタイプのダイオードなどの、１つのダイオードが設けられる。実際には、前記ダイオードによって検出される赤領域の吸収が特定の閾値を超えた場合には（これは、フタロシアニンおよび／又はポルフィリンの不完全な吸収を示す）、フィルタは交換されなければならない。
【００５１】
処理され、従って、殺菌された水が容器８に注ぎ込まれると、そのレベルが、この容器内部に配設されて容器８の場合には、入口１４と出口１５電子バルブを通る水の投入と排出とを制御する容量センサ１１及び１２によってチェックされる。
【００５２】
容器９に送り込まれた殺菌水は、容器８内において光減成を受けた後、有機フィルタ１６によって補足済みであるので感光性作用剤を含まない。
【００５３】
好ましくは、主として更に安全性の理由により、容器９中に含まれる水を更に照射するランプのバンク又はセットを設けることができる。タンク９に設けられた前記ダイオードと同じダイオード１３は、フタロシアニンおよび／又はポルフィリンの残留濃度をモニタし測定する。
【００５４】
この段階で、水は意図される目的のために使用可能となり、従って、それは、出口電子バルブ１５を介し、次に、環境へ感光性作用物質の漏出がないようにフタロシアニンおよび／又はポルフィリンを吸収するべく砂又は類似の材料（例えば、ゼオライト又は活性化獣炭）を通して排出される。
【００５５】
フィルタ１７の下流側に配設され、適当なタイプ、例えば、ダイオード１３と同じタイプ、のダイオード、図示せず、は、フィルタ１７の、目詰まりと、フタロシアニンおよび／又はポルフィリンの漏出とをチェックする。万一、フタロシアニンおよび／又はポルフィリンの漏出が検出されたならば、前記ダイオードは制御ユニット７に信号を送り、システムは、即座にシャットダウンされる。
【００５６】
従って、サイクルは流れを中断させることなく続けることができる。
勿論、上述したシステムは、クレームに記載の保護範囲内で様々な改変、改造を行うことができる。例えば、必要量の水が間歇的に供給される全体として非連続的プロセスを行うために１つの容器のみを使用することができる。
【００５７】
あるいは、閉鎖サイクル式プラント構成（図２）は、病原性物質の不活性化を改善するべく、バルブ８、９、１０、１１の作動を通じてプラント内での残留時間のさらに良好な制御を提供することができる。好適には、たとえば、飲料水の製造、水産増殖、又は農業目的のために使用される開放水貯蔵池又はタンクなどの場合のように、もし可能であれば、人工光の代わりに太陽光を使用することができる。
【００５８】
一般に、既に述べたように、フタロシアニンおよび／又はポルフィリンは、可視領域、特に、６００−８００ｎｍ波長の可視領域、の光の照射によって一旦、電子励起状態に活性化されると、いくつかのバクテリア種の急激な低下をもたらす。１つの典型例は、野生種のStaphylococcus aureus黄色ブドウ球菌−（グラム陽性菌）と、その耐メチシリン変異体（ＭＲＳＡ）、Escherichia coli大腸菌（グラム陰性菌）、典型的なマイコプラズマ（Acholeplasma laidlawi）及び典型的な酵母菌（Candida albicans）である。
【００５９】
下記の表１に示されている例から推測可能であるように、フタロシアニンによって与えられる光不活性化作用によって、比較的穏やかな照射プロトコル、例えば、
ａ）ミクロモル範囲のフタロシアニン濃度、
ｂ）数分間（１−５分間）の感光性作用剤−細胞インキュベーション時間、
ｃ）１００ｍＷ／ｃｍ２以下の光フルエンス率と、最大で１５分間の照射時間に対応する８０Ｊ／ｃｍ２未満の総光投与量での照射、
を使用して、微生物細胞ポピュレーションを１／１０５（初期細胞濃度の０.００１％に相当）に減少させることができる。
【００６０】
通常、フタロシアニン分子の陽電荷は、対イオン、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、又はｐ−トルエンスルホン酸イオン等によって中和される。フタロシアニン光不活性化は、電磁スペクトルの可視領域で放出する光源、例えば、タングステンフィラメントランプ、水晶ハロゲンランプ、ダイオードアレイ等によって達成することができる。そのランプからの全光放出をそのまま利用してもよいし、或いは、特定の感光性作用物質の光吸収帯に対応する波長範囲を分離するべく、適当な光学フィルタを光線に導入することも可能である。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
実験条件:
−  水性懸濁液中の微生物細胞濃度：１０６−１０７セル／ｍｌ、
−  媒質のｐＨ：７．４（０．８％  ＮａＣｌ  ｗ／ｖ燐酸緩衝食塩水）
−  インキュベーション及び照射温度：３７±１℃；
−  感光性作用剤−細胞インキュベーション：５分間；
−  インキュベーション媒質中の感光性作用物質濃度：１μｍｏｌ／ｌ；
−  光源：２５０Ｗ  Ｏｓｒａｍ（オスラム）タングステンフィラメントランプ、照射細胞懸濁液のレベルにおいて２５ｍＷ／ｃｍ２に等しい光フルエンス率を得るために使用；
−  放出波長域：３８０−８００ｎｍ；
−  照射時間：１０分間;
−  細胞生存能力測定に使用した技術：クローン形成アッセイ；
【００６３】
図４は、表１に示した構造のフタロシアニン濃度に対する、耐メチシリンStaphylococucus aureusと野生種Staphylococucus aureusとの、前述した装置によって得られる照射時の典型的な光活性化プロットを図示している。このプロットにおいて、生存率は、ｙ軸に、そして分単位の照射時間がｘ軸に示され、０回の洗浄後の照射系が、燐酸緩衝食塩水での３回の洗浄後の系と比較された。
【００６４】
図５は、電磁スペクトルのＵＶ可視域におけるヘマトポルフィリン（典型的な両性ポルフィリン）の吸収スペクトルを示している。容易に理解されるように、このスペクトルは、青色域（３８０−４１０ｎｍ）における強力な吸収バンドと、緑色（４８０−５５０ｎｍ）と赤色領域（６００−７００ｎｍ）において増強されたバンドを示している。
【００６５】
図６は、電磁スペクトルのＵＶ可視領域における亜鉛−フタロシアニン吸収スペクトルを示している。吸収バンドが、ＵＶ−Ａ（３２０−３８０ｎｍ）と赤（６００−７００ｎｍ）領域とに見られるのに対して、青色領域の吸収は有意ではない。
【００６６】
図７に図示のプロットは、抗生物質抵抗性Staphylococucus aureus細胞の生存能力に対するカチオン性オクタ−置換フタロシアニンによる作用を図示している。照射は、暗所での５分間のプレインキュベーション後、種々のモル濃度のフタロシアニンの存在下で行われた。細胞生存能力は、６００−７００ｎｍの波長（５０ｍＷ／ｃｍ２）を有する光による、３７℃、５分間の照射後にクローン形成（clonogenic）アッセイによって測定された。
【００６７】
図８は、０.１μｇ／ｍｌ（丸）及び１μｇ／ｍｌ（四角）の濃度のヘマトポルフィリンの存在下での光の照射時におけるStaphylococucus aureusの減少に関する実験結果がプロットされたプロットである。バクテリア細胞は、静止（クローズドマーク）増殖期又は対数的（オープンマーク）のいずれかであった。このポルフィリンが、抗生物質に対する耐性の急速な発達によって特徴付けられる感染力の高いバクテリア種の不活性化をいかに有効に感光化するかが明らかである。
【００６８】
図９に図示されるプロットは、ヘマトポルフィリン（ＨＰ）がバクテリア細胞によって蓄積される効率を示している。具体的には、このプロットは、感染力の高いバクテリア種、たとえば、Staphylococucus aureus、の細胞に結合した、感光性作用物質の量に対するポルフィリン濃度によって与えられる作用を図示している。この特定の場合、ポルフィリン−バクテリア細胞インキュベーションは、室温で６分間行われた。Staphylococucus aureus細胞に結合したポルフィリンの量は、化学的方法を使用した感光性作用物質の抽出後に蛍光分光法によって測定された。
【００６９】
カチオン性フタロシアニン（その分子は１−８陽電荷を有する）が、多くの微生物細胞の広範囲な不活性化を促進する作用は、水の光汚染除去に好適に利用することができる。それによってこの用途のために特に好適となるフタロシアニン感光処理の特徴は、以下のように要約することができる。
−  微生物ポピュレーションが、低フタロシアニン（ミクロモル／リットル）濃度での短時間（１＜１５分間）の照射によって、少なくとも５対数も低下すること、
−  フタロシアニンは、種々の光活性感光性作用物質投与量において動物と植物との両方に対して検出可能な毒性がないこと、
−  カチオン性フタロシアニンは水に対する可溶性が高く、これによって、環境に対して漸進的な分散が提供され、最終的には局所的濃度が無視できる程度になること、
−  フタロシアニン光活性化に使用される波長での放射線の高い浸透性により、比較的多量の水を均一に照射することが可能であること、
−  フタロシアニンは、微生物性の病原性物質を、それらの抗生物質抵抗性スペクトルの如何に拘わらず、光不活性化することができること、
−  フタロシアニンは、細胞に対して、ほとんどもっぱらその膜レベルにおいてダメージを与えることができ、それによって、突然変異プロセスや光抵抗性微生物種の選択が起こるリスクが最小限になること、
−  フタロシアニンは、感光性作用剤として、粉体、タブレット、溶液、又はのゲル形態で使用することが可能であること、
−  フタロシアニンと、ヘマトポルフィリンなどの適当なポルフィリン分子とを、光活性化可能な抗菌性物質として同時に使用することによって、光殺菌プロセス全体の効果を高めることができること、
−  費用効率的で作業者や消費者のための安全手段を必要とせず、しかも、種々のエコシステムの構成物に対して本質的に影響を与えることのない光源によって光殺菌を得ることが可能であること。
【００７０】
好適にはヘマトポルフィリンと組み合わせた、カチオン性フタロシアニンの存在下における可視光による水殺菌は、例えば下記の分野において実施することができる。
−  魚タンク及び人造湖、前者の場合には内蔵された光源、そして後者の場合には太陽光をフタロシアニンの光化学的活性化のために使用、
−  好ましくは、例えば、化学汚染物質の減少を目的とするオゾン処理等による事前処理済みの水の照射による飲用可能水、照射は、主供給入口の上流側に位置するカラムを通して水をろ過する直前に行うことができる、
−  農業分野に使用される灌漑水、
−  後に飲用又は灌漑水として使用されるべく大きなタンクに収集された水、この場合、太陽光と人工光との合成作用が好ましい、
−  微生物ポピュレーションを減少させ、錆び、残滓、堆積、集積、侵食、等のその他の現象の作用を最小化するために、工業用リサイクル廃水に利用、
−  予め、可視光源を備えた容器内に収納されたフタロシアニン／ポルフィリン水溶液中に浸漬された、外科用、より一般的には、生化学用器具の殺菌、
−  現在使用されている殺生物剤を限定使用して、又は、使用せず、微生物ポピュレーションを減少させ、藻類及び菌の増殖を抑制するために、水産養殖、好ましくは、集中魚類−貝類水産増殖に利用、
−  航海、工業及び建築分野におけるバクテリア増殖と藻類増殖を減少させるための処理、
−  潜在的病原菌、例えば、細菌、幼生（larvae）及び寄生虫菌の蔓延を制御するために汚染水。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】開放サイクル式殺菌プラントの図
【図２】閉鎖サイクル式殺菌プラントの図、
【図３】示の殺菌プラント中での使用に適したダブル照射チャンバを図示している、
【図４】ylococcus aureus黄色ブドウ球菌種の光不活性化グラフ
【図５】域のヘマトポルフィリン吸収スペクトルを示すグラフ
【図６】ＵＶ可視領域の亜鉛−フタロシアニン吸収スペクトルを示すグラフ
【図７】オクタ−置換カチオン性亜鉛−フタロシアニンの、Staphylococcus aureus黄色ブドウ球菌種に対する作用を示すグラフ
【図８】ヘマトポルフィリンの存在下における、可視光に対する露出時間に対してプロットされたStaphylococcus aureus黄色ブドウ球菌種の生存能力の減少を示すグラフ
【図９】バクテリア細胞によって蓄積されるヘマトポルフィリン（ＨＰ）の容積を示すグラフ
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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