ОКИСЛЯЮЩИЙ ЩЕЛОЧНОЙ ГЕЛЬ ДЛЯ БИОДЕКОНТАМИНАЦИИ И СПОСОБ БИОДЕКОНТАМИНАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭТОГО ГЕЛЯ
OXIDIZING ALKALINE BIODECONTAMINATION GEL AND SURFACE BIODECONTAMINATION METHOD USING SAID GEL

Область техники, к которой относится изобретение
Предметом настоящего изобретения является окисляющий щелочной гель для биологической деконтаминации, который можно применять для обеззараживания поверхностей.
Настоящее изобретение также относится к способу биологической деконтаминации поверхностей с применением этого геля.
Изобретение применяют для деконтаминации загрязненных поверхностей, контаминированных биологическими агентами.
Способ в соответствии с настоящим изобретением можно применять для любого вида поверхностей, таких как металлические поверхности, пластиковые поверхности, поверхности из стеклянных материалов, поверхности цементных материалов, таких как гидросмеси, строительные растворы и бетонные смеси; кирпичные поверхности; гипсовые поверхности; и поверхности из натурального или искусственного камня. Эти поверхности могут быть окрашенными или не окрашенными.
Областью техники, к которой относится настоящее изобретение, является биологическая деконтаминация поверхностей, контаминированных больше всего биологическими видами, и особенно токсичными биологическими видами, например, из типов: эндоспор, токсинов, вирусов; для удаления этих видов, присутствие которых на этих поверхностях является нежелательным, с этих поверхностей.
Уровень техники
В последние десятилетия успешные террористические акты с применением химикатов, а позднее с применением биологических агентов, например, атаки с газом зарином в метро в Токио в 1995 и возбудителями сибирской язвы, заложенными в конвертах Почтовой службы США в 2001, побудили многие страны к развитию стратегических средств для эффективной реакции на последствия возможных террористических атак с применением биологических, химических или радиологических агентов.
По существу, поражающие вещества, имевшие химическую природу, в начале XX века развивались в направлении оружия большей поражающей силы, простого в применении и особенно не обнаруживаемого до развития первых симптомов в организме.
Таким образом, опасения в настоящее время скорее связаны с террористическими атаками биологического типа, в частности с инфекционными биологическими агентами класса А, которые могут быть легко распространены и вызывают значительную заболеваемость и смертность. Патогенные биологические виды, такие как Bacillus anthracis (возбудитель антракса или сибирской язвы), или также бактерия Yersinia pestis (возбудитель чумы) считаются агентами с наиболее высокой вероятностью применения.
С учетом такого случая, приоритетом для властей является ограничение последствий нападения на гражданское население путем быстрой деконтаминации открытых, особенно гражданских инфраструктур, чтобы избежать распространения токсичных видов через технические установки и оборудование, такое как вентиляционные трубопроводы и канализация для сброса сточных вод, и как можно быстрее восстановить здания для их использования без сохранения риска воздействия токсичных видов.
Эту деконтаминацию можно осуществлять посредством двух последовательных этапов:
- нейтрализации, или даже деструкции токсических видов, если это возможно;
- переноса токсичных видов по направлению к твердой или жидкой фазе, обеспечивающий их удаление.
Как правило, санитарные методики для материалов, загрязненных биологическими контаминантами, заключаются в нанесении жидкости, содержащей биоцидный агент, в контакте с контаминированными поверхностями. Применение биоцидного раствора обычно осуществляют путем распыления или промывания, в сочетании с механической обработкой, например, щеткой, или без нее.
Обзор этих методик обеспечен в документах FR-A1-2962046 и WO-A1-2012/001046 [1].
Особо отмечается, что продукты для деконтаминации, которые существуют в виде геля, образуют твердые отходы, и таким образом, обеспечивают возможность деконтаминации без применения жидких растворов для подвергаемых санитарной обработке помещений с большими поверхностями и сложной геометрией.
Эти гели обычно наносят путем распыления на поверхность, подлежащую деконтаминации.
После периода контакта геля с поверхностью, подлежащей деконтаминации, эквивалентного периоду испарения растворителя, полученные сухие отходы удаляют щеткой и/или путем аспирации. Главным преимуществом этих способов является их способность к обработке больших поверхностей с неровной геометрией.
Таким образом, документ [2] описывает гелевую композицию, содержащую окисляющие агенты для химической или биологической деконтаминации контаминированных областей. Эту композицию готовили путем добавления загустителей или желирующих агентов, таких как коллоиды, в раствор окисляющего агента для получения вязкого коллоидного геля.
Этот раствор может быть водным или органическим раствором.
Загустители или желирующие агенты могут быть выбраны из диоксида кремния, оксида алюминия, алюминосиликатов, смесей диоксида кремния и оксида алюминия, и глин, таких как смектит.
Окислительными агентами являются, в частности, гипохлорит натрия, персульфат аммония, или перекись водорода.
Упоминалось, что гель может быть основным с рН, большим или равным 12, но не указано ничего, касающегося природы основания, добавленного для получения такого рН.
Указано, что эти гели могут быть использованы для удаления биологических агентов, таких как микроорганизмы, такие как бактерии, грибки, вирусы и споры, или химических агентов, таких как нейротоксичные газы.
Гели затем распыляют на обрабатываемые поверхности, а затем удаляют путем аспирации после высыхания.
Указано, что окисляющий гель, содержащий пероксимоносульфат калия и 15% диоксида кремния Cab-O-Sil ЕН-5 в качестве желирующего агента, разрушает химические агенты иприт, «Ви-Экс» и зоман в пределах времени, необходимого для высыхания геля, и что Bacillus globigii (BG), имитатор возбудителя сибирской язвы, также частично разрушается этим гелем.
Желированные рецептуры, разработанные Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса под наименованием L-гели, такие как L-Gel 115 и L-Gel 200, подобны рецептурам, разработанным в документе [2], и наносятся так называемым способом «L-геля». Этот способ, как кажется, обладает некоторой эффективностью против биологической контаминации, такой как контаминация спорами Bacillus globigii [3].
Так называемые «L-гели» получают из растворов окисляющей кислоты, в которые добавляют органические растворители и кварцевый наполнитель. Гели затем распыляют на обрабатываемые поверхности, а затем удаляют путем аспирации после высыхания. Одной из критических точек этого способа, во-первых, является присутствие мощных окисляющих агентов, для которых химическая стабильность часто высоко ограничена по времени.
Далее, чтобы избежать стоков, в частности, когда гель (т.е. гель из документа [2] или «L-гель» наносят на стены или потолки, последний применяется в виде очень тонких пленок с толщиной, не превышающей 125 мкм, как показано в документе [2]. В результате этого образуются порошковые сухие отходы, которые могут вызывать, в случае неполной эффективности обработки, распространение биотоксичных и химических видов, таких как окисляющие соединения, в атмосферу.
7
8
2
4
Эффективность способа, определенная по отношению к контаминации спорами сибирской язвы в виде аэрозоля (10 и 10 спор на образец 0,16 м), показывает, что он не обеспечивает снижения контаминации более чем до 10 [3].
Далее, в рамках ядерной деконтаминации, желированные рецептуры, которые позволяют избавиться от проблем, связанных с порошковой природой сухих отходов, повышение эффективности способа нанесения геля является предметом документов [4] и [5].
Эти документы описывают неорганические коллоидные гели, так называемые «вакуумируемые гели», специально разработанные так, чтобы распыляться, а затем при сушке разламываться, захватывая и удерживая радиоактивную контаминацию в виде непорошковых вакуумируемых хлопьев, которые можно непосредственно кондиционировать и хранить.
0
Документ [4] описывает гель, состоящий из коллоидного раствора, содержащего неорганический загущающий агент, как правило, диоксид кремния или оксид алюминия, активный агент для обработки, который является, например, неорганической кислотой или основанием, таким как гидроксид натрия или поташ, и факультативно, окисляющий агент, имеющий нормальный окислительно-восстановительный потенциал Е больше 1,4 В в сильно кислой среде, такой как Ce(IV), Со(III) или Ag(II).
0
Документ [5] описывает гель, состоящий из коллоидного раствора, включающего органический загуститель, как правило, диоксид кремния или оксид алюминия, сурфактант, неорганическую кислоту или основание, факультативно, окисляющий агент, имеющий нормальный окислительно-восстановительный потенциал Е более 1,4 В в сильно кислой среде, такой как Ce(IV), Co(III), или Ag(II).
Эти неорганические коллоидные гели из-за различных компонентов, входящих в их состав, имеют текучие свойства, которые позволяют распылять их на контаминированную поверхность, и обеспечивают их прилипание к этой поверхности, даже к вертикальной поверхности, без утечки.
Таким образом, это обеспечивает длительный контакт между контаминантом и активным деконтаминирующим агентом, без какого-либо нарушения механических свойств субстрата.
После его распыления гель высыхает, ломается и образует сухой остаток, называемый «хлопьями», прилипающий к субстрату, который впоследствии удаляют щеткой или путем аспирации, как непосредственно кондиционированный.
Способы деконтаминации с применением таких вакуумируемых гелей являются, таким образом, способами деконтаминации сухим путем, без генерации каких-либо жидких стоков и с очень малым количеством твердых остатков. Действительно, эти сухие твердые остатки в среднем представляют четверть от массы исходно распыляемого геля. Далее, эти способы ограничивают время воздействия для операторов при радиоактивной контаминации, благодаря простому нанесению распылением с последующей аспирацией сухих остатков, поскольку присутствие оператора не требуется при высыхании геля.
Гели, описанные в документах [4] и [5], однако, специально предназначены для деконтаминации радиоактивного загрязнения поверхностей, в частности, в рамках демонтажа ядерных установок, и совершенно не приспособлены и не могут быть адаптированы к биологической деконтаминации поверхностей.
Документы FR-A1-2962046 и WO-A1-2012/001046 [1] относятся к «вакуумируемому» гелю для биологической деконтаминации, и к способу биологической деконтаминации поверхностей с применением этого геля.
Это гель образуется с помощью коллоидного раствора, содержащего по меньшей мере один неорганический загуститель, по меньшей мере один агент для биологической деконтаминации, по меньшей мере один сверхпоглощающий полимер, и по меньшей мере один сурфактант.
Сверхпоглощающий полимер, такой как полиакрилат натрия, обеспечивает повышение эффективности геля на пористых материалах, например, цементе.
6
6
8
Однако, этот гель и особенно гели, описанные в примерах из этого документа, включающие оксид алюминия, гидроксид натрия, сурфактант и сверхпоглощающий полимер, который является полиакрилатом натрия, недостаточно эффективны с учетом маркетинга в области ЯРБХ деконтаминации, где необходима биологическая деконтаминация по меньшей мере 10, а точнее, в диапазоне 10-10.
Сверхпоглощающий полимер, такой как полиакрилат натрия, обеспечивает повышение эффективности геля на пористых материалах, например, цементе.
Однако было показано, что гель из этого документа имеет очень короткий срок годности, например, несколько недель.
Этот сниженный срок годности особенно неудобен, когда гель применяют для ЯРБХ деконтаминации. Действительно, для такого применения гель должен быть пригоден для хранения в течение периода нескольких месяцев, который может составлять даже до 3 лет, и должен быть непосредственно доступным в случае обработки после происшествия.
Раскрытие изобретения
Таким образом, с учетом вышеизложенного, существует потребность в геле для биологической деконтаминации, в котором повышена эффективность активного агента для биологической деконтаминации, другими словами, в котором усилена биоцидная активность, по сравнению с гелями для деконтаминации из предшествующего уровня техники, и для которого устойчивость со временем и срок годности значительно увеличены, по сравнению с гелем, описанным в документе [1].
Особенно существует потребность в геле для биологической деконтаминации, для которого срок годности существенно продлен так, чтобы обеспечить его применение для ЯРБХ деконтаминации, и для которого свойства остаются неизменными даже после хранения в течение длительного периода, так чтобы гель был немедленно доступным в случае вмешательства после происшествия.
Эти улучшения с точки зрения эффективности активного агента, стабильности и срока годности должны быть достигнуты без влияния на другие физико-химические свойства геля, такие как его текучие свойства, или другие свойства. В частности, гель должен иметь все свойства вакуумируемого геля, со всеми преимуществами, связанными с применением такого геля в способе деконтаминации, которые уже обсуждались выше.
Этот гель для биологической деконтаминации должен формировать непорошковые, сухие отходы, которые легко удалить без диссеминации биологических загрязнителей, обеспечивая обработку с той же самой эффективностью широкого ряда поверхностей, независимо от их формы, геометрии, размера и природы.
Далее, этот гель, с учетом его окончательного применения, не должен вызывать каких-либо химических, механических или физических повреждений обрабатываемых поверхностей.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение геля для биологической деконтаминации, который, среди прочего, удовлетворяет запросам и требованиям, указанным выше.
Задачей настоящего изобретения также является обеспечение геля для деконтаминации, который не имеет побочных эффектов, дефектов, ограничений и недостатков гелей для биологической деконтаминации из предшествующего уровня техники, и который решает проблемы гелей для биологической деконтаминации из предшествующего уровня техники, в частности, гелей из документа [1].
Эта и другие задачи решаются в соответствии с настоящим изобретением с гелем для биологической деконтаминации, состоящим из коллоидного раствора, предпочтительно состоящего из:
- от 5 до 30 масс. %, предпочтительно от 5 до 25 масс. %, еще более предпочтительно от 8 до 20 масс. %, на основе массы геля, по меньшей мере одного неорганического загустителя;
- активного агента для биологической деконтаминации, состоящего из комбинации минерального основания, выбранного из гидроксидов щелочных металлов, гидроксидов щелочноземельных металлов, и их смесей, и окисляющего агента, стабильного в основной среде, выбранного из перманганатов, персульфатов, озона, гипохлоритов, и их смесей; где минеральное основание присутствует в количестве от 0,05 до 10 моль/л геля, предпочтительно в количестве от 0,1 до 5 моль/л геля, а окисляющий агент, стабильный в основной среде, присутствует в количестве от 0,05 до 5 моль/л геля, предпочтительно от 0,1 до 2 моль/л геля;
- факультативно, от 0,1 до 2 масс. % на основе массы геля по меньшей мере одного сурфактанта;
- и растворителя до полной массы (остатка);
и гель не содержит какого-либо сверхпоглощающего полимера.
«Растворитель до полной массы» означает, что растворитель уже присутствует в коллоидном растворе, и что количество растворителя является таким количеством, что при добавлении к количествам компонентов коллоидного раствора, иным, чем растворитель (где эти компоненты являются обязательными компонентами или факультативно упомянутыми выше, или далее другими упомянутыми факультативными дополнительными компонентами, такими как пигменты, или не упомянутыми), общее количество всех компонентов коллоидного раствора составляет 100% по массе.
Гели в соответствии с настоящим изобретением никогда не были описаны в предшествующем уровне техники.
Гель в соответствии с настоящим изобретением, в соответствии с первой фундаментальной характеристикой, в первую очередь определяется тем, что он содержит активный агент для биологической деконтаминации, состоящий из специфической комбинации, т.е. комбинации специфического минерального основания, выбранного из гидроксидов щелочных металлов, гидроксидов щелочноземельных металлов, и их смесей, и специфического биоцидного окисляющего агента, который является окисляющим агентом, стабильным в основной среде, выбранного из перманганатов, персульфатов, озона, гипохлоритов, и их смесей.
Такой активный агент для биологической деконтаминации, состоящий из такой специфической комбинации, никогда не был описан и не предполагается в предшествующем уровне техники.
Гель в соответствии с настоящим изобретением также определяется тем фактом, что он не содержит какого-либо сверхпоглощающего полимера.
И тем более, гель для биологической деконтаминации содержит специфический активный агент для биологической деконтаминации, состоящий из указанной комбинации специфического минерального основания и специфического окисляющего агента, стабильного в основной среде, никогда не описанный и не предполагавшийся в предшествующем уровне техники.
Гель в соответствии с настоящим изобретении, который содержит специфический активный агент для биологической деконтаминации, состоящий из комбинации специфического минерального основания, такого как гидроксид щелочного металла, такого как натрий, или гидроксида щелочноземельного металла, и специфического окисляющего агента, такого как гипохлорит, такого как гипохлорит натрия, неожиданно обладает биоцидной активностью, заметно усиленной по сравнению с гелями, такими как в документе [1], содержащими только активный агент для биологической деконтаминации, состоящий из минерального основания, такого как гидроксид натрия.
Можно установить, что комбинация специфического минерального основания, такого как щелочной гидроксид, такой как гидроксид натрия, или гидроксид щелочноземельного металла, и специфического окисляющего агента, такого как гипохлорит, такого как гипохлорит натрия, который сам по себе обладает биоцидной активностью, является действительно синергетической комбинацией, как разъясняется ниже.
Действительно, активный агент для биологической деконтаминации в геле в соответствии с настоящим изобретением действительно содержит два активных соединения для биологической деконтаминации, два биоцидных соединения, т.е. первое активное биоцидное соединение, которое является минеральным основанием, таким как гидроксид натрия, и второе активное биоцидное соединение, которое является окисляющим агентом, таким как отбеливатель (гипохлорит натрия) («Javel»). Он является комбинацией двух активных соединений, которые делают гель еще более эффективным.
Окисляющий агент, такой как отбеливатель (гипохлорит натрия) («Javel») является не только простым окислительным соединением, но также отличным биоцидом.
Еще более неожиданно, гель в соответствии с настоящим изобретением, имеющий, таким образом, повышенную биологическую активность, также является стабильным, и имеет повышенную стабильность со временем.
Действительно, авторы настоящего изобретения показали, что плохая стабильность со временем геля для биологической деконтаминации из документа [1] была обусловлена сверхпоглощающим полимером, поскольку этот сверхпоглощающий полимер изменяет реологию геля при его хранении, что делает его непригодным для распыления и для нанесения на вертикальную поверхность из-за плохой адгезии.
Авторы настоящего изобретения далее показали, что применение окисляющих агентов в присутствии сверхпоглощающих полимеров также существенно снижает стабильность при хранении геля для биологической деконтаминации из документа [1], до периода меньше нескольких суток (см. примеры).
Отсутствие сверхпоглощающего полимера в геле в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, значительно улучшает стабильность в течение времени.
Гель в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, является существенным улучшением рецептуры гелей для биологической деконтаминации из предшествующего уровня техники, и особенно гелей из документа [1], как с точки зрения биоцидной активности, так и стабильности в течение времени.
Можно установить, что в геле для биологической деконтаминации в соответствии с настоящим изобретением эффективность активного вещества для деконтаминации улучшена, с одной стороны, а стабильность геля повышена, с другой стороны, без добавления сверхпоглощающего полимера.
Более точно, совершенно неожиданно, и в отличие от того, что можно было ожидать с учетом результатов, полученных с гелем для биологической деконтаминации из документа [1], гель в соответствии с настоящим изобретением имеет биоцидную активность, например, на 2-3 порядка выше амплитуды геля из документа [1], без изменения со временем, т.е. в течение, например, периода, указанного в примерах.
Предпочтительно, минеральное основание выбрано из гидроксида натрия, гидроксида калия, и их смесей, а окисляющий агент, стабильный в основной среде, выбран из гипохлоритов, и их смесей.
Более предпочтительный активный агент для биологической деконтаминации состоит из комбинации гидроксида натрия и гипохлорита натрия.
В этом случае гидроксид натрия присутствует в количестве от 0,05 до 10 моль/л геля, предпочтительно, от 0,5 до 5 моль/л геля, а гипохлорит натрия присутствует в количестве от 0,05 до 5 моль/л геля, предпочтительно от 0,1 до 1,5 моль/л геля.
Действительно, путем добавления гипохлорита натрия (отбеливающего концентрата, концентрата «Javel») можно усилить биоцидную агрессивность геля в соответствии с настоящим изобретением, и таким образом, повысить фактор биологической деконтаминации относительно геля, содержащего только гидроксид натрия (фиг. 2), без фундаментальной модификации его физико-химических свойств или текучих свойств. Гидроксид натрия как таковой также является хорошим биоцидом. Кроме того, он является отличным стабилизатором для гипохлорита натрия, и гарантирует хорошее сохранение содержания гипохлорит-иона при обеспечении биоцидной функции.
В итоге, гели в соответствии с настоящим изобретением удовлетворяют всем потребностям, упомянутым выше, они не имеют недостатков, дефектов, ограничений и неудобств гелей для биологической деконтаминации из предшествующего уровня техники, таких как те, что описаны в документах, упомянутых выше.
Таким образом, гели в соответствии с настоящим изобретением решают проблемы, связанные с гелями для биологической деконтаминации из предшествующего уровня техники, не имея их недостатков, но сохраняя все известные полезные свойства этих гелей, особенно их «вакуумируемую» («аспирируемую», «всасываемую») природу.
Гель в соответствии с настоящим изобретением является коллоидным раствором, что означает, что гель в соответствии с настоящим изобретением содержит неорганические, минеральные твердые частицы загустителя, для которого элементарные первичные частицы имеют размер, как правило, от 2 до 200 нм.
Из-за применения в качестве загустителя в целом и исключительно неорганического агента, без какого-либо органического загустителя, содержание органических материалов в геле в соответствии с настоящим изобретением, как правило, составляет меньше 4 масс. %, предпочтительно, меньше 2 масс. %, что является еще одним преимуществом гелей в соответствии с настоящим изобретением.
Эти неорганические, минеральные твердые частицы играют роль загустителя для обеспечения желирования раствора, например, водного раствора, и таким образом, для адгезии к поверхностям, подлежащим обработке, деконтаминации, независимо от их геометрии, формы, размера, и независимо от того, где находятся загрязнители, подлежащие удалению.
Предпочтительно, неорганический загуститель может быть выбран из оксидов металлов, таких как оксид алюминия, оксидов металлоидов, за исключением диоксида кремния, гидроксидов металлов, гидроксидов металлоидов, оксигидроксидов металлов, оксигидроксидов металлоидов, алюминосиликатов, глин, таких как смектит, и их смесей; эти загустители являются стабильными в основной среде.
2
3
В частности, неорганический загуститель может быть выбран из оксидов алюминия (AlO).
2
3
2
3
Неорганический загуститель может содержать только единственный оксид алюминия или их смесь, т.е. смесь двух различных оксидов алюминия, или больше (смесь AlO/AlO).
Оксид алюминия может быть выбран из кальцинированных окисей алюминия, молотых кальцинированных оксидов алюминия, и их смесей.
2
В качестве примера, можно упомянуть продукт, поставляемый EVONIK INDUSTRIES под торговой маркой «Aeroxide Alu С», который является пирогенированным оксидом алюминия, имеющий удельную площадь поверхности БЭТ 100 м/г.
Предпочтительно, в соответствии с настоящим изобретением, загуститель состоит из одного или нескольких оксидов алюминия. Этот или эти оксиды алюминия, как правило, составляют от 5 до 30 масс. %, на основе массы геля.
В этом случае, оксид(ы) алюминия находится предпочтительно в концентрации от 8 до 17 масс. %, на основе общей массы геля (для обеспечения высыхания геля при температуре от 20°С до 50°С, и относительной влажности от 20% до 60% в среднем за 30 минут - 5 часов).
Природа минерального загустителя, особенно когда он состоит из одного или нескольких оксидов алюминия, неожиданно влияет на высыхание геля в соответствии с настоящим изобретением, и размер зерен полученного осадка.
Действительно, сухой гель выглядит как частицы с контролируемым размером, в частности, миллиметровые твердые хлопья, для которых размер, как правило, находится в диапазоне от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 5 мм, особенно за счет вышеупомянутых композиций из настоящего изобретения, в частности, когда загуститель состоит из одного или нескольких оксидов алюминия.
Указываем, что размер частиц, как правило, соответствует их наибольшему размеру.
Гель в соответствии с настоящим изобретением содержит активный агент для биологической деконтаминации, как определено выше.
Агент для биологической деконтаминации, который может также быть описан как биоцидный агент, означает агент, который при приведении в контакт с биологическими видами, и особенно токсическими биологическими видами, способен инактивировать или убивать их.
Биологические виды означают любой тип микроорганизма, такой как бактерии, грибки, дрожжи, вирусы, токсины, споры, особенно споры Bacillus anthracis, прионы и простейшие животные.
Биологические виды, которые удаляют, разрушают, инактивируют посредством геля в соответствии с настоящим изобретением, являются по существу биотоксичными видами, такими как патогенные споры, например, такие как споры Bacillus anthracis, бактерии, например, такие как бактерии Yersinia pestis, токсины, например, такие как ботулинический токсин или рицин, и вирусы, например, такие как вирусы коровьей оспы или вирусы геморрагических лихорадок (например, типа Эбола).
Активный агент для биологической деконтаминации применяют в концентрациях, упомянутых выше, для обеспечения мощности удаления биологических, особенно биотоксичных видов, совместимой с временем высыхания геля, и для обеспечения, например, высыхания геля при температуре от 20°С до 50°С, и относительной влажности от 20% до 60% в среднем за 30 минут - 5 часов.
Необходимо отметить, что гель из настоящего изобретения является основным гелем, в дополнение к деконтаминации он обладает обезжиривающей активностью.
Для достижения полной эффективности, включая наиболее неблагоприятные погодные условия по отношению к времени высыхания геля, гель в соответствии с настоящим изобретением может иметь широкий диапазон концентраций основного агента(ов) для биологической деконтаминации.
Действительно, повышение концентрации основного агента для биологической деконтаминации, такого как NaOH или KOH, обычно играющего роль биоцидного агента, обеспечивает возможность значительного повышения скоростей деструкции биологических видов, например, таких как споры Bacillus thuringiensis (подобные спорам Bacillus anthracis).
Минеральное основание применяют в концентрации, определенной выше, для обеспечения высыхания геля при температуре от 20°С до 50°С и относительной влажности от 20% до 60% в среднем за 30 минут - 5 часов.
В случае обработки цементного матрикса основной рН геля, индуцированный, например, путем использовании гидроксида натрия или калия, обеспечивает возможность предотвращения кислотно-основных реакций между деконтаминируемым материалом и гелем, которые вредны для целостности материала, а также для геля на поверхности, и таким образом, для эффективности способа.
Гигроскопичность гидроксида натрия или гидроксида калия также является значительным преимуществом для замедления феномена высыхания геля. Время контакта между гелем в соответствии с настоящим изобретением, например, содержащим биоцидный раствор, и биологической контаминации, после этого значительно возрастает.
Действительно, конкуренция между процессом испарения водной фазы и выхода воды из кристаллов гидроксида натрия или гидроксида калия благоприятно модифицирует кинетику высыхания геля.
В соответствии с настоящим изобретением, гель из настоящего изобретения не содержит, в отличие от геля, описанного в документе [1], какого-либо сверхпоглощающего полимера, другими словами, гель в соответствии с настоящим изобретением свободен от какого-либо сверхпоглощающего полимера.
«Сверхпоглощающий полимер», также называемый «СПП», обычно означает полимер, способный в сухих условиях к самопроизвольному поглощению водной жидкости, превышающей его массу по меньшей мере в 10 раз, или предпочтительно по меньшей мере в 20 раз, в частности, воды, и особенно дистиллированной воды. Такие сверхпоглощающие полимеры подробно описаны в уже упомянутом документе [1].
Гель может также факультативно содержать сурфактант или смесь сурфактантов, предпочтительно выбранную из неионных сурфактантов, таких как последовательные блок-сополимеры, такие как блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида, и этоксилированные жирные кислоты; и их смеси.
Для этого типа геля сурфактанты предпочтительно являются блок-сополимерами, поставляемыми BASF под наименованием «Плюроники». Например, можно применять Pluronic РЕ6200.
Плюроники являются блок-сополимерами этиленоксида и пропиленоксида.
Эти сурфактанты влияют на реологические (текучие) свойства геля, особенно тиксотропность продукта и время восстановления, для обеспечения распыляемости на полах, стенках или потолках при предупреждении стекания.
Далее, сурфактанты обеспечивают возможность контроля адгезии сухих отходов и контроля размера хлопьев сухого остатка, для обеспечения не-порошковой природы отходов. Эти сурфактанты в итоге обеспечивают возможность контроля феномена отстаивания геля со временем, и таким образом, улучшение его способности к распылению после хранения.
Растворитель в соответствии с настоящим изобретением, как правило, выбран из воды, органических растворителей, и их смесей.
Предпочтительным растворителем является вода, и в этом случае растворитель состоит из воды, включая 100% воды.
Предпочтительно, гель в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно содержать по меньшей мере один минеральный пигмент, такой как оксид железа.
Как правило, коллоидный раствор может содержать от 0,01 до 10 масс. %, предпочтительно от 0,1 до 5 масс. % на основе массы геля указанного по меньшей мере одного минерального пигмента.
Нет ограничений по минеральному пигменту, встроенному в деконтаминирующий гель в соответствии с настоящим изобретением.
Как правило, минеральный пигмент выбран из минеральных пигментов, стабильных в геле, особенно с учетом активного агента для деконтаминации, который содержится в геле.
Стабильный пигмент обычно означает, что пигмент не проявляет какого-либо устойчивого изменения окраски со временем, при хранении геля в течение периода минимум 6 месяцев.
Не имеется ограничения цвета пигмента, который обычно является цветом, придаваемым гелю. Пигмент может быть черным, красным, синим, зеленым, желтым, оранжевым, фиолетовым, коричневым цветом и т.д., и даже белым.
Как правило, гель, таким образом, имеет окраску, идентичную цвету пигмента, который он содержит. Однако возможно, чтобы гель имел окраску, отличающуюся от цвета пигмента, который он содержит, например, в случае, когда пигмент реагирует с активным агентом для деконтаминации, но это нежелательно.
Пигмент, особенно если он белый, обычно отличается он неорганического загустителя.
Предпочтительно, минеральный пигмент выбран так, что он придает гелю (т.е. гелю во влажном состоянии, как определено выше, перед высыханием) цвет, отличающийся от цвета поверхности, подлежащей деконтаминации, на которую наносят гель.
Предпочтительно, минеральный пигмент является микронизированным пигментом, и средний размер частиц минерального пигмента может быть от 0,05 до 5 мкм, предпочтительно от 0,1 до 1 мкм.
Благодаря тому, что пигмент является микронизированным, можно избежать модификации текучих свойств и способности геля к распылению («распыляемости»), поскольку пигмент имеет тот же самый микрометровый размер, который, как правило, имеется для неорганического загустителя, такого как агрегаты оксида алюминия.
Предпочтительно, минеральный пигмент выбран из оксидов металла (металлов) и/или металлоида(ов), гидроксидов металла (металлов) и/или металлоида(ов), оксигидроксидов металла (металлов) и/или металлоида(ов), ферроцианидов и феррицианидов металла (металлов), алюминатов металла (металлов), и их смесей.
Предпочтительно, минеральный пигмент выбран из оксидов железа, предпочтительно микронизированных, и их смесей.
Оксиды железа могут иметь различную окраску; они могут быть, например, желтыми, красными, фиолетовыми, оранжевыми, коричневыми или черными.
Действительно, считается, что пигменты из оксида железа имеют хорошую кроющую способность и хорошую устойчивость к кислотам и основаниям.
Для включения в гель для деконтаминации оксиды железа имеют наилучшую эффективность с точки зрения стабильности и красящей активности. Так, содержание оксида железа 0,1 масс. % или даже 0,01 масс. % может быть достаточным для сильной окраски геля без изменения его свойств.
Как уже было указано выше, благодаря тому, что пигмент из оксида железа предпочтительно является микронизированным, можно избежать изменения текучих свойств и способности геля к распылению («распыляемости»), поскольку пигмент имеет микрометровый размер, т.е. размер, обычно схожий с размером неорганического загустителя, такого как агрегаты оксида алюминия.
Микронизированные оксиды железа поставляются Rockwood под торговой маркой Ferroxide.
Можно упомянуть, среди прочего, Ferroxide 212 М, который является микронизированным красным оксидом железа со средним размером частиц 0,1 мкм, и Ferroxide 228 М, который является микронизированным красным оксидом железа со средним размером частиц 0,5 мкм.
2
5
2
В дополнение и/или вместо оксидов железа, другие окрашенные оксиды или гидроксиды металлов или металлоидов можно встроить в гель в соответствии с изобретением, в зависимости от рН геля; можно особо упомянуть оксид ванадия (VO), который является оранжевым, оксид марганца (MnO), который является черным, оксид кобальта, который является синим или зеленым, и оксиды редкоземельных металлов. Однако оксиды железа являются предпочтительными по причинам, указанным выше.
Среди оксигидроксидов можно упомянуть гетиты, т.е. оксигидроксид железа FeOOH, который является сильно окрашенным.
В качестве примера ферроцианида металла можно упомянуть берлинскую лазурь, т.е. ферроцианид трехвалентного железа, или в качестве примера алюмината можно упомянуть кобальтовую синь, т.е. алюминат кобальта.
Включение в гель в соответствии с настоящим изобретением минерального пигмента обеспечивает возможность лучшей визуализации влажного геля, а затем сухих остатков, независимо от субстрата, на который наносят гель.
Неожиданно было показано, что специфическое красящее вещество, которое может быть встроено в гель в соответствии с изобретением, являющееся минеральным пигментом, не влияет на деконтаминирующие и физико-химические свойства геля для деконтаминации в соответствии с изобретением, который является, как и гели без каких-либо неорганических пигментов, распыляемым, вакуумируемым после высыхания, и который можно применять во многих ситуациях для широкого ряда биологических контаминантов и субстратов.
Другими словами, было показано, что среди всех красящих агентов и пигментов, которые можно применять для достижения окраски гелей для биологической деконтаминации в соответствии с изобретением, которые можно распылять или вакуумировать, только минеральные пигменты, в частности, пигменты на основе оксидов металла (металлов) и/или металлоида(ов), или гидроксидов металла (металлов) и/или металлоида(ов), оксигидроксидов металла (металлов) и/или металлоида(ов), ферроцианидов и феррицианидов металлов, алюминатов металла (металлов), и их смесей; и еще более предпочтительно, пигменты на основе микронизированных оксидов железа, совместимы с рецептурой окисляющего щелочного геля для деконтаминации в соответствии с изобретением, т.е. не влияют на необходимые свойства гелей в соответствии с настоящим изобретением и преимущества их применения.
Неожиданно, только минеральные пигменты, в частности, пигменты на основе оксидов, гидроксидов, оксигидроксидов, ферроцианидов, феррицианидов и алюминатов, еще более предпочтительно, пигменты на основе микронизированных оксидов железа, обеспечивают хорошую красящую активность и хорошее сохранение окраски со временем без заметного изменения свойств (см. выше) окисляющего щелочного геля, составленного в соответствии с настоящим изобретением.
Факультативное добавление минеральных пигментов в гель в соответствии с изобретением обеспечивает возможность, во многих аспектах, облегчения и улучшения его применения, особенно его применения в районах, пострадавших в результате стихийного бедствия, в чрезвычайных ситуациях в замкнутой среде или при сниженной видимости, в частности, для операторов в ЯРБХ спецодежде.
Факультативное присутствие минеральных пигментов в геле в соответствии с настоящим изобретением не только обеспечивает лучшую визуализацию областей, покрытых влажным гелем после распыления, но также лучшую визуализацию сухих хлопьев на деконтаминированном субстрате.
Другим дополнительным преимуществом факультативного включения пигмента в гель в соответствии с настоящим изобретением является то, что он обеспечивает возможность легкого различения сухих областей, т.е. областей, покрытых сухими хлопьями геля, от все еще влажных областей геля.
Это возможно за счет обесцвечивания геля во время высыхания, если, конечно, пигмент не является белым пигментом.
Таким образом, можно визуально убедиться, легко и точно, что действие геля завершено, и что продолжительность, с которой он остается на субстрате, была достаточной для обеспечения полного высыхания геля, даже если эта продолжительность является произвольной и варьирует в зависимости от погодных условий, т.е. особенно от температуры, относительной влажности и вентиляции.
Кроме того, изобретение относится к способу биологической деконтаминации поверхности твердого субстрата, контаминированного по меньшей мере одним биологическим видом, находящимся на указанной поверхности, на которой проводят по меньшей мере один цикл, включающий следующие последовательные этапы:
(a) гель в соответствии с настоящим изобретением, как описано выше, наносят на указанную поверхность;
(b) гель выдерживают на поверхности в течение достаточного времени (продолжительности) так, чтобы гель разрушал и/или инактивировал и/или абсорбировал биологические виды, и так, чтобы гель высыхал и формировал сухой и не-порошковый твердые осадок, по возможности, содержащий указанные биологические виды;
(c) сухой и твердый осадок, по возможности содержащий указанные биологические виды, удаляют.
Как правило, твердые остатки не содержат какие-либо живые биологические виды.
Разрушенное, «убитое» биологическое загрязнение удаляют в виде сухих хлопьев геля.
Предпочтительно, субстрат изготовлен по меньшей мере из одного материала, выбранного из металлов и сплавов, таких как нержавеющая сталь; окрашенная сталь; полимеров, таких как пластические материалы или резины, такие как поливинилхлориды или ПВХ, полипропилены или ПП, полиэтилены или ПЭ, особенно полиэтилены высокой плотности или ПЭВП, полиметилметакрилаты или ПММА, поливинилиденфториды или ПВДФ, поликарбонаты или ПК; стекло; цементы; строительные растворы и бетоны; гипсы; кирпичи; натуральный или искусственный камень; керамика.
Предпочтительно, биологические виды выбраны из токсичных биологических видов, перечисленных выше.
Предпочтительно, гель наносят на поверхность, подлежащую деконтаминации, в количестве от 100 г до 2000 г геля на кв.метр поверхности, предпочтительно от 500 до 1500 г геля на кв.метр поверхности, еще более предпочтительно от 600 до 1000 г на кв.метр поверхности, что обычно соответствует толщине геля, нанесенного на поверхность, от 0,5 мм до 2 мм.
Предпочтительно, гель наносят на твердую поверхность путем распыления, щеткой, или шпателем.
Предпочтительно (во время этапа (b)) высыхание проходит при температуре от 1°С до 50°С, предпочтительно от 15°С до 25°С, и при относительной влажности от 20% до 80%, предпочтительно от 20% до 70%.
Предпочтительно, гель выдерживают на поверхности в течение периода от 2 до 72 часов, предпочтительно от 2 до 48 часов, еще более предпочтительно от 3 до 24 часов.
Предпочтительно, сухой и твердый осадок выглядит как частицы, например, хлопья, с размером от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 5 мм.
Предпочтительно, сухой и твердый осадок удаляют с твердой поверхности щеткой и/или посредством аспирации.
Предпочтительно, цикл, описанный выше, можно повторять, например, от 1 до 10 раз с применением того же самого геля во время всех циклов или с применением разных гелей во время одного или нескольких циклов.
Предпочтительно, во время этапа (b) гель перед полным высыханием повторно увлажняют раствором агента для биологической деконтаминации, предпочтительно, раствором активного агента для биологической деконтаминации из геля, наносимого во время этапа (а), в растворителе этого геля.
Во время этапа (b) гель можно перед полным высыханием повторно увлажнять биоцидным раствором, содержащимся в геле для биологической деконтаминации, уже описанном выше, что в целом позволяет избежать повторения нанесения геля на поверхность и способствует экономии реагента и ограничению количества отходов. Эту операцию повторного увлажнения можно повторять.
В итоге, способ и гель в соответствии с настоящим изобретением имеют, среди прочего, следующие предпочтительные свойства:
- нанесение геля распылением,
- прилипание к стенам,
- получение максимальной деконтаминирующей эффективности в конце фазы высыхания геля.
Как правило, обеспечивается время высыхания, превышающее или равное продолжительности, необходимой для инактивации.
- осуществление обработки сухим способом на очень широком ряде материалов;
- отсутствие какого-либо механического или физического повреждения материалов в конце обработки;
- применение способа в различных погодных условиях,
- уменьшение объема отходов,
- возможность удаления сухих отходов,
- низкое воздействие загрязнения на операторов.
Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из следующего подробного описания, приведенного в качестве иллюстрации, но не для ограничения, в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 (А, В) демонстрирует схематические изображения на поперечном разрезе, иллюстрирующие основные этапы способа в соответствии с настоящим изобретением для деконтаминации твердого материала.
7
Фиг. 2 (А, В, С, D) демонстрирует фотографии чашек Петри, на которых культивировали образцы, взятые с подложки из нержавеющей стали, исходно контаминированной 10 спор Bacillus thuringiensis (подобно Bacillus anthracis, бактерии, вызывающей сибирскую язву), и который затем не деконтаминировали (фиг. 2А) или который деконтаминировали неактивным гелем, с водой (фиг. 2В), или гелем со старой рецептурой (т.е. гелем GB69 с гидроксидом натрия и без СПП) (фиг. 2С), или с гелем GB79 в соответствии с настоящим изобретением (фиг. 2D).
10
Фиг. 3 является графиком, который сравнивает биоцидную эффективность, выраженную фактором деконтаминации (log), для различных гелей на подложках из нержавеющей стали, чистых или загрязненных (смесью монтмориллонитовой глины, машинного масла 15W40 и этанола (подобно использованным и грязным подложкам)), контаминированных спорами Bacillus thuringiensis, т.е. слева направо гель GB70, который является неактивным гелем с водой, на чистой подложке; гель GB69, который является гелем с гидроксидом натрия, на контаминированной чистой подложке; гель GB69 на контаминированной загрязненной подложке; гель GB79, который является гелем с гидроксидом натрия и отбеливателем («Javel») в соответствии с изобретением, на контаминированной чистой подложке; гель GB79, который является гелем с гидроксидом натрия и отбеливателем в соответствии с изобретением, на контаминированной загрязненной подложке.
10
Фиг. 4 является графиком, сравнивающим биоцидную эффективность, выраженную фактором деконтаминации (log), для гелей без (GB79) и с сверхпоглощающим полимером (СПП) (GBC01) на подложке из нержавеющей стали или на подложке, являющейся керамической плиткой, произведенной RATP, т.е. слева направо: гель GB79 и гель GBC0l.
-1
Фиг. 5 является графиком, демонстрирующим вязкость (в Па⋅с против скорости сдвига (в с) для гелей GB69 () (кривая A), GB79 () (кривая В), свежего GBC01, который является непосредственно приготовленным, также называемого новым гелем () (кривая С), и GBC01, хранившегося в течение более одного месяца, также называемого старым гелем (x) (кривая D).
Фиг. 6 является графиком, демонстрирующим напряжение сдвига (в Па) против деформации для нового геля GBC01 (кривая 1), старого геля GBC01 (кривая 2); геля GB69 (кривая 3); и геля GB79 (кривая 4).
10
Фиг. 7 является графиком, демонстрирующим биоцидную эффективность, выраженную фактором деконтаминации (log), для геля GB79, который является гелем с гидроксидом натрия и отбеливателем в соответствии с изобретением на чистых подложках из различных материалов, т.е. слева направо: на стеклянной подложке (называемой подложкой VERRE), на подложке из нержавеющей стали (называемой подложкой INOX), на керамической плитке, произведенной RATP (называемой подложкой RATP), на подложке из строительного раствора (называемой подложкой MORTIER), на подложке из ПВХ (поливинилхлорида), на подложке из ПВДФ (поливинилиденфторида). На этом графике для каждой подложки, в дополнение к фактору деконтаминации, полученному для подложки (левый столбец), также показан фактор деконтаминации, полученный в сухих остатках, хлопьях (правый столбец).
Фиг. 8 является графиком, демонстрирующим выявляемую биологическую активность, выраженную в количестве спор B.t (Bacillus thuringiensis), в сухом остатке, хлопьях, полученных после высыхания геля GB79, который является гелем с отбеливателем и гидроксидом натрия в соответствии с изобретением, на чистых подложках из различных материалов, т.е. слева направо: стеклянной подложке (называемой подложкой VERRE), на подложке из нержавеющей стали (называемой подложкой INOX), на подложке из строительного раствора (называемой подложкой MORTIER), на подложке из ПВХ (поливинилхлорида), на подложке из ПВДФ (поливинилиденфторида), на подложке, являющейся керамической плиткой, произведенной RATP, и наконец, на подложке, являющейся керамической плиткой, произведенной RATP, где хлопья тонко измельчены.
На этом графике для каждой подложки построено количество спор, исходно нанесенных на подложку (исходная контаминация) (левый столбец) и в хлопьях (не измельченных или измельченных в последнем случае) (правый столбец).
Фиг. 9 является графиком, демонстрирующим кинетику действия неактивного геля GB70bis с водой и геля GB79 в соответствии с изобретением на споры Bacillus thuringiensis. Гели наносили на керамические плитки, произведенные RATP.
10
По горизонтальной оси построено время высыхания (в минутах), а по вертикальной оси - фактор деконтаминации (log).
Кривая 1 относится к гелю GB70bis, кривая 2 относится к хлопьям геля GB70bis, кривая 3 относится к гелю GB79, а кривая 4 относится к хлопьям геля GB79.
Фиг. 10 является графиком, демонстрирующим кинетику высыхания в контролируемой атмосфере (температура 25°С, относительная влажность 50%, отверстие дверцы по шкале - 3 см, толщина геля 0,5 мм), геля GB69 и геля GB79 в соответствии с изобретением.
По горизонтальной оси построено время высыхания (в минутах), а по вертикальной оси - потеря массы (в %).
Кривая 1 представляет кинетику высыхания геля GB69, а кривая 2 представляет кинетику высыхания геля GB79.
Фиг. 11 является графиком, который сравнивает растрескивание в контролируемой атмосфере (температура 25°С, относительная влажность 50%, отверстие дверцы по шкале - 3 см, толщина геля 0,5 мм), геля с гидроксидом натрия GB69 и биоцидного геля с отбеливателем и гидроксидом натрия GB79 в соответствии с изобретением (справа).
2
Шкала слева указывает количество хлопьев, а шкала справа указывает площадь хлопьев (в мм).
2
2
Для каждого геля построена средняя площадь хлопьев (в мм) (левый столбец), число хлопьев (средний столбец), средняя площадь (в мм) (правый столбец).
Фиг. 12 представляет трехмерное отображение и профиль, полученный оптическим профилометром вдоль подложки из нержавеющей стали, одна часть которой обработана гелем GB79 в соответствии с изобретением, а другая часть не обработана этим гелем, и остается чистой.
Фиг. 12А представляет трехмерное изображение части подложки, которую обработали гелем в соответствии с настоящим изобретением, а фиг. 12В представляет трехмерное изображение части подложки, которую не обработали этим гелем.
На фиг. 12С левая часть профиля перед разделением является профилем части подложки, обработанной гелем в соответствии с изобретением, а правая часть профиля после отделения является профилем части подложки, которую не обработали гелем в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 13 является графиком, который демонстрирует среднюю шероховатость (в мкм), измеренную оптическим профилометром для поверхности подложек из различных минеральных материалов, т.е. изготовленных из нержавеющей стали (кривая 1 «INOX»), меди (кривая 2), свинца (кривая 3), окрашенной стали (кривая 4), стекла (кривая 5), и керамики (керамической плитки, произведенной RATP (кривая 6 «RATP»).
Каждая из этих поверхностей включала три области, где проводили измерения: первую область обрабатывали неактивным гелем с водой GB70bis, вторую область не обрабатывали (показано ∅ на графике), а третью область обрабатывали активным гелем GB79 в соответствии с изобретением.
Фиг. 14 является графиком, демонстрирующим среднюю шероховатость (в мкм), измеренную оптическим профилометром на поверхности подложек, изготовленных из различных пластических органических материалов, т.е. изготовленных из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) (кривая 1), из поликарбоната (ПК) (кривая 2), из полиметилметакрилата (ПММА) (кривая 3), из полипропилена (ПП) (кривая 4), из полиуретана (ПУ) (кривая 5), из поливинилхлорида (ПВХ) (кривая 6), и из резины (кривая 7).
Каждая из этих поверхностей включала три области, где проводили измерения: первую область обрабатывали неактивным гелем с водой GB70bis, вторую область не обрабатывали (показано ∅ на графике), а третью область обрабатывали активным гелем GB79 в соответствии с изобретением.
Фиг. 15 является графиком, демонстрирующим биоцидную эффективность свежего геля GB79 в соответствии с изобретением (3 левых столбца) и спустя 3 месяца хранения (3 правых столбца) на подложках, являющихся керамическими плитками, произведенными RATP, контаминированных спорами Bacillus thuringiensis.
На левой шкале указано количество спор Bacillus thuringiensis.
Для каждого геля построено слева направо число спор, исходно нанесенных (исходная контаминация), выявленных на подложках, и в хлопьях.
Фиг. 16 является графиком, демонстрирующим зависимое от времени изменение процентного содержания активного хлора в геле GB79 в соответствии с изобретением () (кривая 1), в отбеливателе, хранящемся в холодильнике () (кривая 2), и в отбеливателе, хранящемся в лаборатории (x) (кривая 3).
По вертикальной оси показан активный хлор, в % (% а.х.), по горизонтальной оси показано число дней хранения.
Фиг. 17 является графиком, показывающим отстаивание геля с гидроксидом натрия GB69 (слева) и геля в соответствии с изобретением GB79 (справа).
На левой шкале указано отстаивание (в масс. %).
Для каждого геля показано отстаивание при Т0 (крайний левый столбец), и после периодов хранения 1 месяц, 2 месяца и 3 месяца.
Фиг. 18 показывает операционную процедуру анализа эффективности геля в соответствии с изобретением GB79 в отношении рицина.
Фиг. 19 является графиком (кривыми цитотоксичности), демонстрирующим результаты анализов цитотоксичности, показывающих влияние рицина на клетки, и влияние геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением на рицин. Эту цитотоксичность оценивали путем измерения биосинтеза белка этими клетками. Чем выше цитотоксичность, тем ниже биосинтез.
Тестировали влияние на эти клетки жидкого рицина (кривая А, сплошная линия, точки ), «сухого» рицина после испарения при комнатной температуре (кривая В, пунктирная линия, точки ), рицина после нанесения на сухой рицин геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением и высыхания (кривая С, жирная линия, точки ), рицина, присутствующего в сухих хлопьях геля (точки ).
По вертикальной оси построен биосинтез белка (в % от контроля), а по горизонтальной оси построен логарифм содержания рицина (М).
Фиг. 20 демонстрирует принцип теста цитотоксичности, описанного в приложении 1.
Фиг. 21 демонстрирует примерную кривую цитотоксичности.
По вертикальной оси построен биосинтез белка (в % от контроля), а по горизонтальной оси построен логарифм содержания рицина (М).
Осуществление изобретения
Гель в соответствии с настоящим изобретением может быть легко приготовлен при комнатной температуре.
Например, гель в соответствии с настоящим изобретением может быть приготовлен путем добавления, предпочтительно постепенного, неорганического загустителя(лей), например, оксида(ов) алюминия и/или диоксида(ов) кремния, к раствору, содержащему активный агент для биологической деконтаминации (образованный путем комбинации неорганического основания и окисляющего агента), возможного сурфактанта(ов), и факультативного пигмента(ов). Раствор может быть, например, приготовлен путем, прежде всего, приготовления раствора окисляющего агента, например, раствора гипохлорита натрия в деминерализованной воде, с последующим смешиванием этого раствора окисляющего агента, минерального основания, факультативного сурфактанта(ов) и факультативного пигмента(ов). Эта смесь может быть получена путем механического перемешивания, например, посредством механической мешалки, оснащенной трехлопастным пропеллером. Скорость вращения составляет, например, 200 об/мин, а период перемешивания составляет, например, от 3 до 5 минут.
Добавление неорганического загустителя(ей) в раствор, содержащий активную смесь для биологической деконтаминации, факультативный сурфактант(ы), и факультативный пигмент(ы), может быть осуществлено путем простого выливания загустителя(ей) в указанный раствор. При добавлении неорганического загустителя(ей) раствор, содержащий активную смесь для биологической деконтаминации, факультативный сурфактант(ы) и факультативный пигмент(ы), как правило, выдерживают при механическом перемешивании.
Перемешивание может, например, осуществляться посредством механической мешалки, оснащенной трехлопастным пропеллером.
Скорость перемешивания обычно постепенно повышается, когда вязкость раствора повышается, чтобы в итоге достичь скорости перемешивания, например, от 400 до 600 оборотов в минуту, без каких-либо выходов.
После окончания добавления минерального загустителя(ей) перемешивание продолжают дальше, например, еще 2-5 минут, так чтобы получить отлично гомогенизированный гель.
Совершенно очевидно, что другие процедуры для приготовления гелей в соответствии с настоящим изобретением можно применять с добавлением компонентов геля, в порядке, отличающемся от вышеупомянутого.
-1
Как правило, гель в соответствии с настоящим изобретением имеет вязкость менее 200 мПа⋅с при перемешивании 1000 с, чтобы обеспечить распыление на деконтаминируемой поверхности, на расстоянии (например, на расстоянии от 1 до 5 м) или поблизости (например, на расстоянии менее 1 м, предпочтительно от 50 до 80 см). Время для восстановления вязкости должно, как правило, ограничиваться одной секундой, и вязкость при низком сдвиговом усилии должна быть больше 10 Па⋅с, чтобы не заходить на стенку.
Необходимо отметить, что факультативный сурфактант в геле в соответствии с изобретением оказывает заметное благоприятное влияние на гель в соответствии с изобретением. Этот сурфактант особенно обеспечивает способность геля в соответствии с настоящим изобретением наноситься путем распыления и избегать риска размазывания или стекания при обработке вертикальных поверхностей и потолков. Этот сурфактант также обеспечивает ограничение феномена стекания, наблюдаемого при хранении геля.
Приготовленный таким образом гель в соответствии с настоящим изобретением затем наносят (1) (фиг. 1А) на твердую деконтаминируемую поверхность (2) из субстрата из твердого материала (3), другими словами, на поверхность (2), подверженную воздействию биологической контаминации (4); эта биологическая контаминация (4) может состоять из одного или нескольких биологических видов, уже определенных выше.
За исключением, возможно, сплавов легких металлов типа алюминия, нет ограничений материала, образующего деконтаминируемую поверхность (2); действительно, гель в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает возможность обработки без какого-либо повреждения всех видов материалов, даже хрупких материалов.
Гель в соответствии с настоящим изобретением не вызывает какого-либо повреждения, эрозии; химического, механического или физического воздействия на обработанный материал. Гель в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, не является вредным для целостности материалов, и даже позволяет применять их повторно. Таким образом, чувствительная аппаратура, такая как военное оборудование, сохраняется и может повторно применяться после деконтаминации, в то время как памятники, обработанные гелем в соответствии с настоящим изобретением, абсолютно не повреждаются, и их визуальная и структурная целостность сохраняется.
Этот материал субстрата (3) может, таким образом, быть выбран, например, из металлов или сплавов, таких как нержавеющая сталь, полимеров, таких как пластические материалы или резины, среди которых нужно упомянуть ПВХ, ПП, ПЭ, особенно ПЭВП, ПММА, ПВДФ, ПК; стекла, цементов, строительных растворов и бетонов, гипса, кирпичей, естественного или искусственного камня, керамики.
В каждом случае (см. пример 4 и фиг. 7), независимо от материала, деконтаминирующая эффективность геля в соответствии с настоящим изобретением является полной.
Обрабатываемая поверхность может быть окрашенной или не окрашенной.
Также нет ограничения формы, геометрии и размера деконтаминируемой поверхности; гель в соответствии с настоящим изобретением и способ его нанесения обеспечивают обработку поверхностей большого размера, сложной геометрии, например, имеющей полости (углубления), углы, изгибы.
Гель в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает эффективную обработку не только горизонтальных поверхностей, таких как пол, но также вертикальных поверхностей, таких как стены, или наклонных или нависающих поверхностей, таких как потолки.
По сравнению с существующими способами биологической деконтаминации, которые применяют жидкости, такие как растворы, способ деконтаминации в соответствии с настоящим изобретением, который применяет гель, является особо предпочтительным для обработки материалов с большой поверхностью, которая является не транспортабельной, и которую нельзя вынести на улицу. Действительно, способ в соответствии с настоящим изобретением, благодаря применению геля, обеспечивает деконтаминацию на месте при предотвращении распространения химических растворов в окружающей среде и диспергирования контаминирующих видов.
Гель в соответствии с настоящим изобретением можно наносить на обрабатываемую поверхность любыми способами нанесения, известными специалистам в данной области техники.
Обычными способами нанесения, являются, например, нанесение с распылителем, или с помощью щетки или шпателя.
5
При нанесении посредством распыления геля в соответствии с настоящим изобретением на обрабатываемую поверхность коллоидный раствор можно, например, подавать через насос под низким давлением, например, насос с применением давления, меньшего или равного 7 бар, т.е. примерно 7⋅10 Па.
Нанесение струи геля на поверхность можно, например, достичь посредством сопла с плоской струей или круглой струей.
Расстояние между насосом и соплом может быть любым расстоянием, например, оно может составлять от 1 до 50 м, особенно от 1 до 25 м.
Достаточно короткое время восстановления вязкости для гелей в соответствии с настоящим изобретением позволяет распыляемым гелям прилипать к поверхности, например, к стенам.
2
2
2
Количество геля, наносимого на обрабатываемую поверхность, как правило, составляет от 100 до 2000 г/м, предпочтительно от 500 до 1500 г/м, еще более предпочтительно от 600 до 1000 г/м.
Количество геля, нанесенного на единицу площади, и соответственно, толщина нанесенного геля, влияет на скорость высыхания.
Так, когда гель распыляют слоем толщиной от 0,5 мм до 2 мм на обрабатываемой поверхности, эффективный контакт между гелем и материалами эквивалентен времени высыхания, периоду, в течение которого активный ингредиент, содержащийся в геле, взаимодействует с загрязнением.
2
2
2
Далее, было неожиданно установлено, что количество нанесенного геля, находящееся в вышеуказанном диапазоне, и в частности, превышающее 500 г/м, и особенно в диапазоне от 500 до 1500 г/м, что соответствует минимальной толщине нанесенного геля, например, больше 500 мкм для нанесенного количества геля больше 500 г/м, обеспечивает возможность после высыхания геля получения разламывания геля на миллиметровые хлопья, например, размером от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 5 мм, которые являются вакуумируемыми (аспирируемыми, всасываемыми).
2
Нанесенное количество геля и таким образом, толщина нанесенного геля, предпочтительно больше 500 г/м, т.е. 500 мкм, является фундаментальным параметром, который влияет на размер сухого остатка, образованный после высыхания геля, и который, таким образом, обеспечивает формирование сухого остатка миллиметрового размера, а не порошкового остатка, и такой остаток легко удаляется механическим способом, и предпочтительно аспирацией.
Однако необходимо также отметить, что с помощью сурфактанта в низкой концентрации высыхание геля улучшается, и приводит к феномену однородного разламывания с монодисперсным размером сухого остатка, и повышает отделение сухого остатка от подложки.
Гель затем остается на обрабатываемой поверхности в течение времени, необходимого для его высыхания. Во время этого этапа высыхания, который может считаться активной фазой способа в соответствии с настоящим изобретением, растворитель, содержащийся в геле, т.е. как правило, вода, содержащаяся в геле, испаряется до получения сухого и твердого остатка.
Продолжительность высыхания зависит от состава геля в диапазонах концентрации компонентов, приведенных выше, но, как уже было описано, также от количества геля, нанесенного на единицу площади, т.е. толщины нанесенного геля.
Продолжительность высыхания также зависит от погодных условий, т.е. температуры, вентиляции и относительной влажности атмосферы, в которой находится твердая поверхность.
Способ в соответствии с настоящим изобретением можно применять в очень широком диапазоне погодных условий, т.е. при температуре Т от 1°С до 50°С и относительной влажности ОВ от 20% до 80%.
Время высыхания геля в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, обычно составляет от 1 до 24 часов при температуре Т от 1°С до 50°С при относительной влажности ОВ от 20% до 80%.
Необходимо отметить, что рецептура геля в соответствии с изобретением, особенно когда он содержит сурфактанты, такие как «Плюроники», как правило, обеспечивает время высыхания, которое по существу эквивалентно времени контакта (между деконтаминирующим агентом, таким как биоцидный агент, и биологическими видами, особенно биотоксичными видами, подлежащими удалению), которое необходимо для инактивации и/или абсорбции контаминирующих видов, загрязняющих материал. Другими словами, рецептура геля обеспечивает время высыхания, которое не отличается от времени инактивации биологических контаминирующих видов, и которое совместимо с кинетикой ингибирования биологической контаминации.
2
2
2
Удельная площадь поверхности обычно применяемого минерального наполнителя, которая, как правило, составляет от 50 м/г до 300 м/г, предпочтительно, 100 м/г, и поглощающая способность геля в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают возможность улавливания нестабильного загрязнения (поверхностной контаминации) материала, составляющего обрабатываемую поверхность.
Если необходимо, контаминирующие биологические виды инактивируются в гелевой фазе. После высыхания геля инактивированное загрязнение удаляют (элиминируют) при извлечении сухого остатка геля, описанного ниже.
В конце высыхания геля он однородно разламывается, образуя миллиметровый сухой твердый остаток, например, размером от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 5 мм, не-порошковый, как правило, в виде твердых хлопьев (5) (фиг. 1В).
Сухой остаток может содержать инактивированные контаминирующие виды (6).
Сухой остаток, такой как хлопья (5), полученный в конце высыхания, имеет низкую адгезию с поверхностью (2) деконтаминированного материала. Соответственно, сухой остаток, полученный после высыхания геля, можно легко удалить, например, просто щеткой и/или путем аспирации. Однако сухой остаток можно также удалить струей газа, например, струей газа под давлением.
Таким образом, не требуется смывание, и способ в соответствии с настоящим изобретением не образует вторичных стоков.
Таким образом, способ в соответствии с настоящим изобретением, прежде всего, обеспечивает значительную экономию химических реагентов, по сравнению со способом деконтаминации путем промывания раствором. Далее, поскольку отходы получают в виде сухого остатка, который является непосредственно вакуумируемым, операция промывания водой или жидкостью устраняется. Конечно, это приводит к снижению количества производимых стоков, но также к значительному упрощению с точки зрения легкости обработки и вытекания.
Благодаря в основном минеральному составу геля в соответствии с настоящим изобретением и малому количеству образующихся отходов, сухие отходы можно хранить или направлять на заводы по переработке без какой-либо предварительной обработки.
2
2
В качестве примера, в настоящем случае наносят 1000 г геля на м обрабатываемой поверхности, получая массу сухого остатка менее 300 г на м.
Изобретение далее описано со ссылкой на следующие примеры, приведенные с целью иллюстрации, но не для ограничения.
Примеры
Пример 1
В этом примера описаны гели, изучаемые в следующих примерах 2-9.
Гели были следующими:
- Сравнительный гель, не соответствующий настоящему изобретению, обозначенный как GB70: это неактивный минеральный гель с водой, содержащий воду и оксид алюминия.
- Сравнительный гель, не соответствующий настоящему изобретению, обозначенный как GB70bis: это активный минеральный гель с водой, содержащий воду и оксид алюминия, как гель GB70, но по вязкости близкий к активным гелям.
- Сравнительный гель, не соответствующий настоящему изобретению, обозначенный как GB69: это щелочной активный минеральный гель, содержащий воду, 1М гидроксид натрия, оксид алюминия, сурфактант и микронизированный красный оксид железа.
- Сравнительный гель, не соответствующий настоящему изобретению, обозначенный как GBC01: это окисляющий щелочной активный минеральный гель, содержащий воду, 1М гидроксид натрия, гипохлорит натрия, оксид алюминия, сурфактант, микронизированный красный оксид железа, и сверхпоглощающий полимер.
- Гель, соответствующий настоящему изобретению, обозначенный как GB79: это окисляющий щелочной активный минеральный гель, содержащий воду, 1М гидроксид натрия, гипохлорит натрия, оксид алюминия, сурфактант, и микронизированный оксид железа, и не содержащий какого-либо сверхпоглощающего полимера.
2
2
3
Оксид алюминия является оксидом алюминия Aeroxide Alu С, поставляемым EVONIK INDUSTRIES, с удельной площадью поверхности 100 м/г (BET), сурфактант является сурфактантом Pluronic РЕ6200, поставляемым BASF, гидроксид натрия является гидроксидом натрия 1М, поставляемой SIGMA-ALDRICH, гипохлорит натрия является гипохлоритом натрия с 10-15% активного хлора, поставляемым SIGMA-ALDRICH, сверхпоглощающий полимер является сверхпоглощающим полимером Aquakeep, производимым SUMITOMO-SEIKA, а красный оксид железа является микронизированным красным оксидом железа, поставляемым под наименованием Ferroxide 212М от ROCKWOOD PIGMENTS LTD, с формулой FeO.
Гель в соответствии с настоящим изобретением, обозначенный как GB79, готовили следующим способом: раствор гипохлорита натрия разбавляли до 50% деминерализованной водой. Этот раствор, сурфактант, оксид железа и гидроксид натрия затем смешивали посредством механической мешалки, оснащенной трехлопастным смесителем, со скоростью 200 об/мин, в течение 3-5 минут. Затем постепенно добавляли оксид алюминия в реакционную смесь, постепенно повышая скорость перемешивания по мере повышения вязкости, до достижения 400-600 об/мин без каких-либо выбросов. Гель затем перемешивали в течение еще 5 минут.
Другие гели готовили подобным образом.
Состав различных изучаемых гелей приведен в таблице 1 внизу.
Пример 2
В этом примере показано улучшение биоцидной эффективности геля из гидроксида натрия - отбеливателя GB79 в соответствии с настоящим изобретением, по сравнению с контрольным гелем GB69, содержащим только гидроксид натрия.
В этом примере для сравнения биоцидной эффективности обоих гелей проводили эксперименты в микробиологической лаборатории L2 в стерильных условиях, т.е. в ламинарно-потоковом боксе, с имитацией Bacillus anthracis, то есть со спорами Bacillus thuringiensis (B.t).
Различные подложки из нержавеющей стали очищали и пропускали через автоклав.
Две из них затем пачкали, загрязняли искусственно, как можно точно пытаясь воспроизвести применение материала. Этот сор, загрязнение получали посредством смеси 1% глины (монтмориллонита, поставляемого SIGMA-ALDRICH под торговой маркой «Aluminum Pillared Clay»), 10% машинного масла 15W40, и этанола для уравновешивания.
8
7
Затем все подложки контаминировали нанесением жидкости с добавлением 100 мкл раствора 2×10 спор Bacillus thuringiensis (B.t.) на мл, т.е. наносили 2×10 спор B.t., оставляя до полного высыхания (примерно 30 минут).
Тестируемый гель затем наносили в соответствии с объемом, рассчитанным в соответствии с площадью поверхности подложек, для получения толщины геля 0,7 мм. Подложки затем клали в закрытые чашки Петри до полного высыхания геля (3-5 часов, в зависимости от температуры в лаборатории).
Затем хлопья извлекали в пробирки Falcon щеткой, в известное количество питательной среды бульона Луриа (LB). Подложки также помещали в известный объем LB в пробирке Falcon. Все пробирке Falcon обрабатывали на вортексе, а затем помещали в инкубатор на 1 час при 30°С с перемешиванием.
Затем пробирки Falcon, содержащие хлопья, центрифугировали (3 мин, 4,500 об/мин).
10
Затем для каждой из пробирки получали объем разведений до одной десятой из надосадочной жидкости. Наконец, 1 мл отбирали из каждой пробирки из диапазона разведений. Образец затем наносили на дно пустой и стерильной чашки Петри. Затем в чашку выливали агаровую LB среду (основной посев). Эти чашки затем помещали в инкубатор при 30°С на 24 часа. Колонии на чашках затем подсчитывали одну за другой, и затем для каждого образца (подложки или хлопьев, для которых был сделан диапазон разведений) рассчитывали среднее количество живых спор. Наконец, учитывали различные разведения для получения общего количества живых спор, присутствующих на подложке или в хлопьях. Фактор деконтаминации затем можно было рассчитать путем определения снижения (уничтожения) числа тысяч убитых спор (log).
В этом примере, поскольку задачей было сравнение биоцидной эффективности биоцидного геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением со сравнительным гелем GB69, гели GB70bis (неактивный гель с водой), GB69 (сравнительный гель) и GB79 (гель в соответствии с настоящим изобретением) тестировали в соответствии с процедурой, описанной выше.
Результаты этих экспериментов показаны на фиг. 3, где указан фактор деконтаминации, полученный на подложках из нержавеющей стали, против использованного геля (см. также фиг. 2А, 2В, 2С, 2D).
7
На этой гистограмме видно, что сравнительный гель GB69 имеет ту же самую биоцидную эффективность, как у геля без какого-либо деконтаминирующего агента, т.е. геля с водой GB70bis. С другой стороны, гель в соответствии с настоящим изобретением GB79, как на чистой подложке, таки и на загрязненной подложке имел биоцидную эффективность минимум 7 log. Действительно, не было выявлено живых спор при подсчете, при исходном нанесении 2×10 живых спор. Таким образом, деконтаминация обрабатываемой поверхности гелем в соответствии с настоящим изобретением, для которого биоцидная активность была усилена, была эффективной даже на загрязненной подложке, таким образом, демонстрируя сильную очищающую активность.
Пример 3
В этом примере показана несовместимость между окисляющим агентом и сверхпоглощающим полимером.
В рецептуре биоцидного геля из документа [1], полиакрилат натрия, который является сверхпоглощающим полимером, добавляли для улучшения эффективности биоцидного геля на пористых материалах, таких как строительные растворы. Действительно, этот адъювант обеспечивает пролонгированное высвобождение активного ингредиента для деконтаминации. Однако реология этого типа геля сильно модифицирована до той точки, когда он становится очень плотным. Следовательно, сильно ухудшается контакт на деконтаминируемых поверхностях.
В этом примере впервые сравнивали биоцидную эффективность двух гелей, содержащих отбеливатель и гидроксид натрия. Первый гель является гелем в соответствии с настоящим изобретением, составленным без какого-либо сверхпоглощающего полимера (GB79), второй гель является сравнительным гелем, содержащим абсорбирующий полимер (GBC01), и который хранили в течение более 30 дней.
7
6
Биоцидную активность точно оценивали в соответствии с той же процедурой, как в Примере 2, за тем исключением, что исходная контаминация составила 2×10 нанесенных спор для подложек, обработанных гелем GB79, и 7.5×10 для подложек, обработанных гелем GBC01.
Подложки, обработанные гелем, являются подложками из нержавеющей стали (называемыми подложками INOX) и подложками, изготовленными из керамических плиток того типа, который покрывает стены станций Парижского метро, и которые производятся RATP (называемыми подложками RATP).
Результаты, иллюстрированные на фиг. 4, показывают снижение биоцидной эффективности для геля, содержащего сверхпоглощающий полимер (СПП), для которого, однако, подложки были слегка меньше контаминированными.
Действительно, с гелем без какого-либо СПП в соответствии с настоящим изобретением (GB79), подложки INOX и RATP были деконтаминированными по меньшей мере на 7 log, т.е. исходно нанесенное количество.
С другой стороны, с гелем, содержащим СПП (GBC01), деконтаминация подложек достигала едва 5 log, в то время как исходная контаминация была более низкой.
Необходимо отметить, что в каждом случае хлопья не содержали каких-либо выявляемых живых спор.
Затем изучали реологию геля в соответствии с изобретением, составленного без какого-либо сверхпоглощающего полимера (GB79), и сравнительного геля, который содержит поглощающий полимер (GBC01).
В частности, оценивали пороговое напряжение и вязкость гелей GB69, GB79, свежего GBC01 (который был приготовлен непосредственно перед анализом), также называемого новым гелем, и GBC01, который хранили в течение более чем одного месяца, также называемого старым гелем.
-1
-1
-1
Измерение вязкости против скорости сдвига проводили посредством вискозиметра Rheomat RM100 от LAMY RHEOLOGY. Вискозиметр оснащен системой измерения якорного типа MS-R3. После предварительной деформации в течение 10 минут при скорости сдвига 1 с, 15 плато скорости сдвига в диапазоне от 1 с до 100 с выполняли с измерением вязкости каждые 20 секунд.
-3
-1
Измерение порогового стресса проводили посредством реометра ТА Instruments AR-1000 в геометрии «поворотной лопасти». Низкую скорость сдвига (6,7×10 с) прилагали к гелям постоянным образом для их деформации с места, и таким образом, определения их порога текучести.
Результаты иллюстрированы на фиг. 5 и 6.
На фиг. 5, которая иллюстрирует вязкость против скорости сдвига в логарифмической шкале, видно, что обе кривых для гелей GB69 и GB79 в соответствии с изобретением, без какого-либо сверхпоглощающего полимера, являются очень близкими и параллельными. Далее, они являются линейными, что соответствует реологическому поведению рео-разжижаемых жидкостей с пороговым стрессом.
С другой стороны, для свежих и хранившихся гелей GBC01, содержащих СПП, кривые не являются линейными (см. коэффициенты регрессии), что характеризует менее идеальное и прогнозируемое реологическое поведение, чем у геля в соответствии с настоящим изобретением без сверхпоглощающего полимера.
Фиг. 6 иллюстрирует сдвиговый стресс против деформации для каждого геля. В каждом случае можно отметить две схемы для каждого геля. Вначале стресс возрастает линейно, материал находится в твердой схеме (эластическая деформация). Затем наблюдается изменение поведения, стресс достигает потокового порога, и материал переходит к жидкой схеме (стационарный поток). Пороговый стресс соответствует стрессу в потоковом пороге, т.е. 106,5 Па для нового геля GBC01 (кривая 1), 49,35 Па для геля после хранения GBC01 (кривая 2), но его внешний вид не соответствует стандартным профилям, и его значение является сильно сомнительным, 49,69 па для геля GB69 (кривая 3) и 39,13 Па для геля GB79 (кривая 4).
Таким образом, этот пример дает возможность показать, что с биоцидным гелем в соответствии с настоящим изобретением можно обойтись без присутствия сверхпоглощающего полимера, такого как полиакрилат натрия, поскольку он не обеспечивает заметного улучшения эффективности биоцидного геля при изменении его текучих свойств; действительно, гель, содержащий СПП, является высоко вязким гелем, для которого реологически разжиженное поведение является плохо прогнозируемым, особенно после нескольких суток хранения, после которого измерение порогового стресса становится невозможным.
Пример 4
В этом примере показана биоцидная эффективность геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением на различных подложках, изготовленных из разных материалов.
7
6
В этом примере оценивали биоцидную эффективность в соответствии с процедурой из примера 2, за тем исключением, что исходная контаминация составила 2×10 спор B.t., нанесенных на все подложки, за исключением двух пластиковых подложек, где она составила 2×10.
Далее, все подложки были чистыми. Различные тестируемые подложки были следующими: стеклянная подложка (обозначенная как подложка VERRE), подложка из нержавеющей стали, подложка, состоящая из керамической плитки, произведенной RATP, подложка из строительных растворов, подложка из ПВХ (поливинилхлорида), и подложка из ПВДФ (поливинилиденфторида).
Результаты показаны на фиг. 7. Они продемонстрировали, что для подложек из непористых материалов (подложки VERRE, INOX и RATP) деконтаминация достигала минимум 6-7 log.
На подложках из строительных растворов и подложках из пластических материалов было убито почти 5 log спор (напоминаем, что в примере 2 на подложках из нержавеющей стали деконтаминация не достигала 2 log с гелем GB69 с гидроксидом натрия). Что касается сухих остатков, т.е. хлопьев, в каждом случае не было выявлено остатков спор.
Пример 5
В этом примере показано отсутствие живых спор в сухих остатках, хлопьях.
Более точно, в этом примере показано, что действительно не найдено остаточных спор в хлопьях, т.е. не остается живых спор, заключенных в хлопьях, перед подсчетом, поскольку они улавливаются хлопьями и не мигрируют в LB среду.
6
Для выполнения этого на двух чистых RATP подложках, всегда в соответствии с процедурой, подробно описанной в примере 2 (за исключением исходной контаминации, которая составила нанесение 10 спор B.t.), проводили сушку геля в соответствии с изобретением GB79.
В конце высыхания на первой подложке хлопья извлекали обычно щеткой в известное количество LB среды.
На второй подложке хлопья собирали щеткой и затем перемалывали в ступке для обеспечения контакта с LB средой. Последовательность процедуры затем была обычной, т.е. инкубация в течение 1 часа при 30°С, обработка вортексом, центрифугирование, приготовление ряда разведений, подсчет на чашках Петри, инкубация в течение 24 часов при 30°С (см. процедуру из примера 2).
Результаты подсчета в обеих из этих серий хлопьев показаны на фиг. 8 и сопоставлены с результатами предыдущих экспериментов на различных чистых материалах. Независимо от материала, в хлопьях не выявлялось живых спор. Это также подтверждалось, когда хлопья были тонко измельченными (последний столбец гистограммы).
Пример 6
В этом примере показана кинетика действия геля в соответствии с изобретением GB79. Для этого проводили разные эксперименты на 10 чистых подложках, изготовленных из керамики RATP.
7
Исходная контаминация подложек составила 10 спор B.t. на подложку.
Тот же самый эксперимент проводили с гелем с водой GB70bis.
Гели наносили на различные подложки во время Т0=0 минут.
Затем гели в фазе высыхания, или даже в фазе разламывания, собирали спустя 0 мин. 10 мин, 20 мин, 30 мин и 1 час.
Во время каждой операции сбора, гель и подложку извлекали в известное количество среды для культивирования LB перед следующей обычной обработкой, т.е: инкубацией, обработкой вортексом, центрифугированием, приготовлением ряда разведений, подсчета на чашках Петри, инкубацией в течение 24 часов при 30°С (см. процедуру из примера 2).
Результаты показаны на фиг. 9. Видно, что активный гель GB79 в соответствии с настоящим изобретением деконтаминирует подложку более чем на 3 log за первые 10 минут, и что спустя время полного высыхания 210 минут этот гель деконтаминирует с эффективностью по меньшей мере 7 log.
Эти результаты можно сравнить с результатами, полученными в том же самом эксперименте, проведенном с неактивным гелем с водой, для которого не отмечалась деконтаминация со временем.
Что касается хлопьев геля GB79, видно, что спустя 10 минут не выявляется остаточных спор. Это вновь подтверждает результаты, полученные в примере 5. Действительно, от 0 до 60 минут гель еще не ломается и остается влажным. Таким образом, легко поместить его назад в раствор однородно в питательную среду LB во время его извлечения для подсчета числа живых спор. Эти результаты опять показали, что гель полностью находится в растворе в LB, и что в нем не выявляется спор, и не остается живых спор, способных избежать детекции из-за их запирания в твердой сети, образованной хлопьями (которые плохо растворяются, поскольку достигается полное высыхание).
Пример 7
В этом примере показано, что гель GB79 в соответствии с настоящим изобретением особенно хорошо приспособлен для применения распылением.
Реологическое изучение геля GB79 показало возможность определения его порогового стресса, который составил 39,13 Па (пример 3, фиг. 6).
Таким образом, видно, что гели в соответствии с настоящим изобретением, для которых активный ингредиент является смесью отбеливателя и гидроксида натрия, удовлетворяют требованиям «вакуумируемых гелей», т.е. пороговый стресс составляет более 15-20 Па, так что гель не течет под действием силы тяжести на вертикальной стене при толщине 0,5-2 мм.
Далее, вязкость геля в соответствии с настоящим изобретением (см. пример 3, фиг. 5) полностью схожа и очень близка с вязкостью геля с гидроксидом натрия GB69, который уже тестировали путем нанесения и распыления. Таким образом, гель в соответствии с настоящим изобретением соответствует требованиям спецификации «вакуумируемого геля» с реологической точки зрения.
Пример 8
В этом примере показано, что гель в соответствии с настоящим изобретением может действительно быть определен с точки зрения кинетики высыхания и разламывания как «вакуумируемый гель», т.е. он высыхает в рациональное время, например, за несколько часов, и ломается с получением не-порошковых хлопьев.
Эти две характеристики «вакуумируемых гелей», и в частности, кинетика высыхания, близко связаны с погодными условиями и средой высыхания, т.е. температурой, относительной влажностью и вентиляцией/аэрацией.
В этом примере оба геля GB69 (гель с гидроксидом натрия) и GB79 в соответствии с настоящим изобретением (гель с отбеливателем и гидроксидом натрия) помещали до высыхания один после другого в климатическую камеру Binder, установленную на 25°С и относительную влажность 50%.
Гели распределяли поверх подвергнутых механической обработки корзин (сосудов в форме лодки) из нержавеющей стали до получения контролируемой толщины 0,5 мм геля в корзине.
В климатической камере устанавливали аналитические весы Sartorius, а также камеру Moticam, окруженную круговой СИД лампой (VWR), которая была помещена на верхнюю часть весов. Весы и камера Moticam соединялись с компьютером, помещенным вне климатической камеры, что, таким образом, обеспечивало одновременный сбор в контролируемой атмосфере массы и изображений корзин, заполненных гелем.
Необходимо отметить, что корзину, содержащую гель, помещали в измерительные весы, и все дверцы весов закрывали, за исключением дверцы, противоположной вентилятору, которую открывали на 3 см для сохранения контролируемой атмосферы в камере весов при ограничении потока воздуха, связанного с работой климатической камеры.
Путем регистрации массы во время сушки можно затем построить кривую, иллюстрирующую кинетику высыхания, в то время как анализ изображений посредством блока программного обеспечения для обработки изображений полностью сухого геля обеспечивает автоматическую детекцию хлопьев и их подсчет, а также расчет их площади.
Результаты показаны на фиг. 10 и 11.
Результаты, показанные на фиг. 10, показывают кривые потери массы, полностью параллельные для обоих гелей, достигающих полной сухости в пределах 5 часов (300 мин) в условиях температуры и относительной влажности. Действительно, в пределах 260-300 минут гели GB69 и GB79 в соответствии с изобретением, соответственно, теряют 78% и 73% от исходной массы. Таким образом, добавление гипохлорита натрия к рецептуре не оказывало влияния на общее время высыхания геля, который остается широко применяемым в соответствии со способом «вакуумируемого геля» с гелем в соответствии с настоящим изобретением GB79.
2
Что касается разламывания, результаты которого обобщены на фиг. 11, видно, что число хлопьев является менее значительным для хлопьев из геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением, содержащего гипохлорит натрия. Хлопья этого геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением в среднем больше, но остаются миллиметровыми (4 мм в среднем). Таким образом, гель остается пригодным для направленного нанесения, поскольку дает непорошковые хлопья миллиметрового размера.
Пример 9
В этом примере показана безвредность геля в соответствии с настоящим изобретением GB79 на различных материалах.
В частности, в этом примере показано, что гель в соответствии с настоящим изобретением можно наносить на многие материалы без изменения их механических свойств или физической целостности.
Для выполнения этого состояние поверхности, особенно шероховатость различных материалов сравнивали для необработанных поверхностей; поверхностей, на которых сушили неактивный гель с водой GB70bis, или поверхностей, обработанных окисляющим щелочным гелем в соответствии с изобретением GB79.
Профилометр STIL (Sciences et Techniques Industrielles de la ) применяли для построения профилей и измерения средней шероховатости поверхностей частей, подложек, изготовленных из этих различных материалов.
Поверхность каждого анализируемого материала разделяли на три части: часть, на которой высыхал гель с водой GB70bis, вторую часть, на которую ничего не наносили, и третью часть, на которой высыхал гель GB79. При полном высыхании гелей подложки очищали от хлопьев, и чистили надлежащим образом перед проведением измерений профилометром. Тестируемые материалы были следующими: нержавеющая сталь, медь, окрашенная сталь, стекло, керамика, RATP, ПЭВП (полиэтилен высокой плотности), ПК (поликарбонат), ПММА (полиметилметакрилат), ПП (полипропилен), ПУ (полиуретан), ПВХ (поливинилхлорид), ПВДФ (поливинилиденфторид) и резина.
Результаты показаны на фиг. 12 (А, В, С), 13 и 14.
Фиг. 12 иллюстрирует трехмерное изображение и профиль, полученный оптическим профилометром, для подложки из нержавеющей стали. Видно, что не происходит изменения шероховатости (профиля) между частью, обработанной окисляющим щелочным гелем (трехмерное изображение слева (фиг. 12А), и левой частью профиля до разделения (фиг. 12С) и необработанной частью, остающейся интактной (трехмерное изображение справа (фиг. 12В)) и правой частью профиля после разделения (фиг. 12С).
Фиг. 13 и 14 представляют в сокращенном виде результаты этих измерений оптическим профилометром материалов в целом. Для получения этих кривых измеряли среднюю шероховатость на части образца, поверхность которого включала три области, где первую обрабатывали неактивным гелем с водой, вторую не обрабатывали, а третью обрабатывали гелем в соответствии с настоящим изобретением. Для всех материалов не отмечалось изменения поверхности при анализе невооруженным глазом. Измеренная шероховатость оставалась относительно постоянной для различных материалов на обработанной и необработанной поверхности.
Пример 10
В этом примере оценивали сохранение биоцидной активности после хранения геля в соответствии с настоящим изобретением GB79.
Для оценки сохранения биоцидной активности после хранения геля GB79 проводили два различных эксперимента.
В первом эксперименте проводили повторную оценку биоцидной эффективности геля GB79 на спорах Bacillus thuringiensis в соответствии с процедурой, обсуждаемой в примере 2, спустя 3 месяца хранения при комнатной температуре без защиты геля от света, и сравнивая полученные результаты с теми, которые были получены тремя месяцами ранее с тем же самым свежеприготовленным гелем. Эксперимент проводили на подложках, состоящих из керамических плиток, производимых RATP.
Во втором эксперименте проводили измерение процентного содержания активного хлора, присутствующего в геле, для оценки скорости его деградации при хранении. Для этого готовили свежий гель и хранили, защищая от света, в лаборатории. Таким же образом коммерческий раствор гипохлорита натрия (10-15% активного хлора) хранили в холодильнике и в лаборатории. Регулярно извлекали небольшое количество этого геля и этого раствора, и растворяли в дистиллированной воде. Гипохлорит натрия затем определяли обычным способом по восстановлению йода (при добавлении йодида калия) с тиосульфатом натрия.
Результаты анализа на спорах B.t. показаны на фиг. 15. Спустя 3 месяца хранения гель оставался таким же активным, как свежеприготовленный гель.
Что касается содержания гипохлорита натрия в геле, результаты определения которого показаны на фиг. 16, видно, что спустя более одного месяца хранения процент активного хлора (а.х.) слегка изменяется. Действительно, наблюдалось слабое уменьшение процентного содержания активного хлора, которое необходимо контролировать для предотвращения существенного снижения. Тем не менее, с учетом результатов, полученных при анализе биоцидной эффективности на B.t. спустя 3 месяца хранения геля, это легкое снижение процентного содержания активного хлора в геле, как кажется, не влияет на биоцидную эффективность усиленной рецептуры.
В этом примере показано, что гель в соответствии с настоящим изобретением можно хранить после его приготовления с учетом последующего применения при необходимости.
Пример 11
В этом примере оценивали отстаивание геля в соответствии с настоящим изобретением.
Действительно, другим феноменом, который является важным для учета в случае хранения геля, является его отстаивание, т.е. осаждение, вызванное длительным хранением, факультативно требующее, чтобы продукт вновь гомогенизировали перед применением.
Для оценки этого феномена 90 г геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением хранили без применения или гомогенизации, регулярно измеряли количество надосадочной жидкости на протяжении времени для количественной оценки этого феномена. Таким же способом проводили это измерение для геля GB69, чтобы оценить возможное влияние на отстаивание добавления в рецептуру гипохлорита натрия.
Результаты показаны на фиг. 17. Видно, что этот феномен определенно влияет на гель в соответствии с настоящим изобретением GB79, составляя 3,3% за три месяца, но является более значительным для геля GB69, вызывая отстаивание более 5% за три месяца.
Таким образом, гели из отбеливателя/гидроксида натрия в соответствии с настоящим изобретением имеют схожую или даже лучшую способность к хранению, чем гели из старой рецептуры.
Заключение по примерам 1-11
Что касается примеров, показанных выше, кажется, что гель в соответствии с настоящим изобретением, особенно из-за добавления гипохлорита натрия, является эффективным продуктом как в том, что касается рецептуры, так и в том, что касается его применения в области биологической деконтаминации.
Действительно, биоцидная активность геля в соответствии с настоящим изобретением усилена по сравнению с гелем, содержащим только гидроксид натрия в качестве биоцидного деконтаминирующего агента, поскольку он обеспечивает возможность достижения факторов деконтаминации на имитациях спор сибирской язвы по меньшей мере 6 log при отсутствии добавления сверхпоглощающего полимера, который делает гель из документа [1] непригодным для применения посредством распыления после хранения.
Далее, гель в соответствии с настоящим изобретением можно хранить, а затем применять в соответствии с так называемой концепцией применения «вакуумируемого геля», поскольку его вязкость и пороговый стресс остаются приспособленными к применению путем распыления на горизонтальных или вертикальных стенках, и поскольку гель высыхает и разламывается на не-порошковые миллиметровые хлопья в рациональном интервале времени, и приспособлен к воздействию после происшествия в случае злоумышленной биологической атаки.
В следующих примерах 12 и 15 гель GB79 в соответствии с настоящим изобретением тестировали на действительных патогенных биологических агентах для демонстрации его эффективности на реальных агентах ЯРБХ угрозы.
С этой целью тест, нацеленный на демонстрацию эффективности геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением, проводили на подложках, контаминированных рицином (токсином), спорами Bacillus anthracis (В.а.) (сибирской язвы), бактерией Yersinia pestis (Y.p.) (чумы) и вирусом коровьей оспы.
Пример 12
В этом примере оценивали деконтаминирующую эффективность биоцидного геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением на патогенном биологическом агенте токсина растительного типа, рицина. Этот токсин, побочный продукт обработки семян клещевины, ингибирует клетки, ответственные за синтез белков в организме, и может привести к гибели.
Эффективность геля против рицина тестировали на стеклянных слайдах, контаминированных 10 мкл различных растворов рицина (с большей или меньшей концентрацией) (см. фиг. 18).
Анализы цитотоксичности (см. процедуру далее) проводили на клетках Vero для выявления активности рицина с применением и без применения биоцидного геля (рицин предотвращает выработку белка клетками).
Результаты этих анализов показаны на фиг. 19.
Кривая А, сплошная линия, с точками  показывает влияние жидкого рицина в различных концентрациях на этих клетках.
Кривая В, пунктирной линией, точки  показывает влияние сухого рицина (как на опытных слайдах) в различных концентрациях на эти клетки.
Кривая С, жирной линией, точки , показывает влияние рицина после нанесения геля GB79 на рицин.
Отмечалось, что гель способен к эффективной инактивации рицина на стекле (по меньшей мере на фактор 1000: не отмечалось летальности (и таким образом, потери синтеза белка), когда гель наносили на рицин.
Наконец, точками  представлены хлопья, но к сожалению, остаточная токсичность хлопьев по отдельности (без рицина) оказывала значительное гибельное влияние на клетки, и таким образом, эти результаты не показывают возможного активного рицина в хлопьях.
Пример 13
В этом примере эффективность биоцидного геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением тестировали на подложках, контаминированных спорами Bacillus anthracis (В.а), бактерией Yersinia pestis (Y.p), или дополнительно вирусом коровьей оспы. Анализы проводили в стандартных условиях.
Используемые подложки были чистыми пластинами из нержавеющей стали (INOX) и керамическими плитками (RATP) размером 5 см × 5 см.
Анализы, проводимые в стандартных условиях, были анализами, проводимыми на чистых материалах при комнатной температуре, т.е. около 20°С, и при относительной влажности 40%.
Анализы проводили с помощью следующей процедуры:
(1) контаминация подложек (горизонтально расположенных на чашках Петри во время анализа) путем нанесения микропипеткой 100 мкл бактериальной или вирусной суспензии в виде капель;
(2) высыхание контаминации;
(3) нанесение пипеткой примерно 2-3 мл геля GB79 в соответствии с настоящим изобретением на пластины, с последующим распределением с помощью стерильных пластиковых шпателей;
(4) высыхание геля при рекомендуемой температуре для анализа. Анализ проводили после полного высыхания геля;
(5) извлечение сухих частиц геля в чашках Петри;
(6) взятие мазка со всей поверхности подложек посредством увлажненного тампона;
(7) экстракция тампонов 2 мл стерильной воды для бактерий, или культуральной среды для вирусов, путем перемешивания на вортексе;
(8) «протирание» экстрагированными тампонами агаровой культуральной среды (этап, который не проводили для вирусов, поскольку коровью оспу нельзя культивировать на «твердой» среде;
(9) получение «отпечатка» протертых тампонами подложек посредством контакта с агаром (не проводили для вирусов);
(10) ресуспендирование частиц цельного или сухого геля в 4 мл воды для бактерий, 2 мл культуральной среды для вирусов, с последующей экстракцией с перемешиванием на вортексе;
(11) подсчет микроорганизмов, содержащихся в каждой из извлеченных суспензий во время анализа, путем культивирования на/в подходящей среде для тестируемого биологического агента.
Для каждого анализа готовили 5 опытных подложек - пластин или плиток, а также 3 контрольных платины или плитки. Контрольные подложки подвергали тем же самым этапам, как и опытные подложки, за исключением деконтаминации гелем, и всех этапов, связанных с ней.
Таким образом, к ним применяли только этапы №№1, 2, 6, 7 и 11. Подложки также подвергали тем же самым условиям, что и опытные подложки при высыхании геля (особенно, например, условиям температуры, влажности и времени выдерживания).
6
Результаты показаны в таблице 1. Видно, что независимо от патогена, подложки отлично деконтаминировались, поскольку результаты были ниже пределов детекции микроорганизмов. Что касается хлопьев, они не были контаминированы во всех случаях, за исключением одного, где хлопья содержали очень мало спор сибирской язвы (по сравнению с исходно нанесенным количеством 2,4×10 спор). Необходимо отметить, что в условиях комнатной температуры и относительной влажности, гели полностью высыхали за 4-6 часов в ламинарном боксе MSS (Microbiological Safety Station) на открытых чашках Петри.
(1) КОЕ = колониеобразующая единица, БОЕ = бляшкообразующая единица.
(2) п.д. = предел детекции (1 КОЕ для спор и бактерий на подложках, 60 КОЕ для спор и бактерий вы хлопьях, 20 БОЕ для вирусных частиц на подложках и 10 БОЕ для вирусных частиц в хлопьях).
Пример 14
В этом примере биоцидную эффективность геля в соответствии с настоящим изобретением оценивали на двух бактериальных штаммах B.t. and Y.p. в экстремальных температурных условиях, т.е. при 5°С и 50°С на тех же самых материалах, что и в примере 13. Процедура была той же самой, что и в предьщущем примере, за исключением того, что условия высыхания геля были следующими:
- для анализов при 5°С высыхание геля осуществляли в холодной комнате в течение 24 часов (подложки помещали в закрытые контейнеры, чтобы избежать контаминации холодной камеры). Затем чашки помещали под MSS при комнатной температуре для завершения сушки (поскольку при 5°С нужно неограниченное время для сушки геля без какой-либо вентиляции в закрытой камере);
- для анализов при 50°С пластины на чашках Петри помещали в печь во время высыхания геля. Чашки были слегка открыты.
Необходимо отметить, что сушку контаминированных подложек перед нанесением геля проводили под MSS при комнатной температуре.
Результаты показаны в таблице 3.
Что касается условий сушки при 5°С, видно, что на подложке и на стороне хлопьев не выявляется остаточной контаминации. Длительное высыхание геля, связанное с низкотемпературными условиями, усиливает деконтаминирующую активность геля. Что касается условий сушки при 50°С, гель высыхал примерно за 3 часа 30 минут. При этой температуре на поверхности подложек деконтаминация была полной почти на всех пластинах, за исключением легкой остаточной контаминации на керамической подложке. На поверхности с твердым остатком в некоторых случаях выявлялась остаточная контаминация. В любом случае, что касается бактерий, подложки и хлопья являлись полностью чистыми. Для спор, которые являются более устойчивыми микроорганизмами, деконтаминация подложек была полностью удовлетворительной, либо за счет уничтожения спор, либо за счет их переноса в гелевую фазу.
6
Этот пример позволяет продемонстрировать, что гель остается эффективным по всему диапазону температурных условий. При высокой и при низкой температуре подложки эти подложки в целом были сильно контаминированы, и эта исходная контаминация во всех случаях превышала 10 КОЕ в большинстве случаев.
Пример 15
В этом примере эффективность биоцидного геля в соответствии с настоящим изобретением показана на Y.p. в условиях сильного загрязнения подложек. Другими словами, в этом примере показано, что гель для биологической деконтаминации GB79 в соответствии с настоящим изобретением является эффективным для загрязненных подложек. Процедура для анализа была подобной примеру 13, за исключением того, что подложки предварительно загрязняли посредством щетки со смесью 1% глины монтмориллонитового типа, 10% машинного масла 10W40 и 89% этанола, перед нанесением контаминанта на их поверхность. Тестировали только контаминацию чумой.
Результаты показаны в таблице 4. Видно, что очищающий и деконтаминирующий эффект геля в соответствии с настоящим изобретением является достаточным для удаления бактериального биологического загрязнения и контаминации с подложки.
Заключение по всем примерам
Что касается примеров 12 и 15, а также 1-11, видно, что щелочной и окисляющий гель для биологической деконтаминации в соответствии с настоящим изобретением является эффективным средством против патогенных биологических контаминантов, присутствующих на различных инфраструктурах после случайной или злонамеренной биологической диссеминации.
Приложение 1
Процедура анализа цитотоксичности
2
2
Анализ цитотоксичности показан на фиг. 20 и 21. Человеческие клетки HeLa культивировали при 37°С в атмосфере, содержащей 5% СО во флаконах для культивирования по 150 см в DMEM (модифицированной Дульбекко среде Игла) среде, содержащей 100 Ед./мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина.
14
Клетки засевали с плотностью 50,000 клеток на ячейку в 96-луночные планшеты с плоским дном для сцинтиллятора Cytostar-T (Perkin-Elmer). Клетки (150 мкл в полной DMEM: DMEM+105 эмбриональной телячьей сыворотки, ЭТС) добавляли в каждую лунку микропланшета. В полную среду добавляли токсин, а затем вносили ее в каждую лунку (50 мкл). В качестве общего правила, на каждый ряд использовали различные концентрации рицина. После инкубации в течение 20 часов среду (200 мкл) удаляли и заменяли средой DMEM без лейцина (Eurobio), содержащей 105 ЭТС и 0,5 мкКюри/мл С-лейцина (GE). После инкубации в течение 6 часов при 37°С, включение радиоактивности клетками определяли путем считывания планшетов счетчиком сцинтилляции Wallac 1450 microbeta trilux (РЕ) (фиг. 20).
-14
-16
Поскольку эти токсины блокировали синтез белков, пораженные клетки были более неспособны к включению радиоактивно-меченного лейцина. С другой стороны, клетки, не обработанные рицином, или с очень низкой концентрацией рицина (10-10 М) все еще синтезировали белки, и таким образом, включали радиоактивно-меченную аминокислоту. Поскольку клетки концентрировали радиоэлемент достаточно близко к дну ячейки, это вызывало возбуждение сцинтиллятора, содержащегося на планшетах, и приводило к эмиссии фотонов, определяемых счетчиком сцинтилляции (измерение в импульсах в минуту, имп./мин). Эти данные затем выражали в процентном отношении синтеза белка к клеткам. Таким способом можно было построить кривые цитотоксичности и определить ЕС50 (фиг. 21).