СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПРОТИВОМИКРОБНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
SYNERGETIC ANTIMICROBIAL COMPOSITION

Настоящая заявка в соответствии с 35 U.S.С. $119(е) претендует на приоритет предварительной заявки на патент U.S. №61/273529, зарегистрированной 5 августа 2009 г.
Настоящее изобретение относится к комбинациям биоцидов, а именно к комбинациям, обладающим активностью, которая превышает сумму активностей входящих в нее противомикробных соединений при их индивидуальном применении.
Применение комбинаций, включающих по меньшей мере два противомикробных соединения, может дать возможность расширять потенциальные рынки, уменьшать используемые концентрации и стоимость, а также снижать уровень отходов. В некоторых случаях поступающие в продажу противомикробные соединения не позволяют эффективно бороться с микроорганизмами (обеспечивать эффективный контроль микроорганизмов) даже при их применении в высоких концентрациях, что обусловлено низкой активностью в отношении определенных типов микроорганизмов, например микроорганизмов, обладающих устойчивостью к определенным противомикробным соединениям. Иногда применяют комбинации различных противомикробных соединений для обеспечения общего контроля микроорганизмов в конкретных условиях конечного применения. Например, в U.S. №6197805 описана комбинация 3-йод-2-пропинилбутилкарбамата (IPBC) и 2-(метоксикарбониламино)бензимидазола, однако в этом процитированном документе не предложена ни одна из комбинаций, заявленных в настоящем изобретении. Кроме того, существует необходимость в разработке дополнительных комбинаций противомикробных соединений, обладающих повышенной активностью в отношении различных штаммов микроорганизмов для обеспечения эффективного контроля микроорганизмов, прежде всего при их применении в составе сухих пленочных покрытий. В основу настоящего изобретения была положена задача -разработать такие дополнительные комбинации противомикробных соединений.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к синергетической противомикробной композиции, содержащей: (а) 3-йод-2-пропинилбутилкарбамат и (б) флуметсулам, в которой массовое соотношение 3-йод-2-пропинил-бутилкарбамата и флуметсулама составляет от 10:1 до 1:10.
Кроме того, настоящее изобретение относится к синергетической противомикробной композиции, содержащей: (а) 3-йод-2-пропинилбутилкарбамат и (б) диклосулам, в которой массовое соотношение 3-йод-2-пропинил-бутилкарбамата и диклосулама составляет от 15:1 до 1:15.
Подробное описание изобретения
В контексте настоящего описания перечисленные ниже понятия имеют указанные ниже значения, если из контекста ясно не следует иное. Понятие «противомикробное соединение» относится к соединению, обладающему способностью ингибировать рост или контролировать рост микроорганизмов; в качестве противомикробных соединений можно применять бактерициды, бактеристатики, фунгициды, фунгистатики, альгициды и альгистатики в зависимости от применяемого уровня доз, системных условий и требуемого уровня контроля микроорганизмов. Понятие «микроорганизм» включает, например, грибы (такие как дрожжевые и плесневые грибы), бактерии и водоросли. В настоящем описании используются следующие сокращения: част./млн обозначает массовые части на миллион (мас./мас.), мл обозначает миллилитр, АТСС обозначает Американская коллекция типовых культур и МПК обозначает минимальная подавляющая концентрация. Если не указано иное, то температуры даны в градусах Цельсия (°С), а проценты представляют собой массовые проценты (мас.%). Процентные содержания противомикробных соединений в композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, даны в пересчете на общую массу действующих веществ в композиции, т.е. самих противомикробных соединений, без учета каких-либо количеств растворителей, носителей, диспергирующих средств, стабилизаторов или иных материалов, которые могут присутствовать в композиции.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, в которых противомикробная композиция содержит IPBC и флуметсулам, массовое соотношение IPBC и флуметсулама составляет от 9:1 до 1:8, в других вариантах оно составляет от 8:1 до 1:6, в других вариантах оно составляет от 8:1 до 1:5, в других вариантах оно составляет от 7:1 до 1:5, в других вариантах оно составляет от 8:1 до 1:3, в других вариантах оно составляет от 8:1 до 1:2, в других вариантах оно составляет от 7:1 до 1:3; в других вариантах оно составляет от 7:1 до 1:2, в других вариантах оно составляет от 7:1 до 1:1, в других вариантах оно составляет от 6:1 до 1:2; в других вариантах оно составляет от 6:1 до 1:1; в других вариантах оно составляет от 5:1 до 1:1; в других вариантах оно составляет от 4:1 до 2:1.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, в которых противомикробная композиция содержит IPBC и диклосулам, массовое соотношение IPBC и диклосулама составляет от 15:1 до 1:10, в других вариантах оно составляет от 15:1 до 1:5, в других вариантах оно составляет от 12:1 до 1:5, в других вариантах оно составляет от 15:1 до 1:2, в других вариантах оно составляет от 15:1 до 1:1, в других вариантах оно составляет от 12:1 до 1:2, в других вариантах оно составляет от 12:1 до 1:1, в других вариантах оно составляет от 12:1 до 2:1, в других вариантах оно составляет от 11:1 до 1:1, в других вариантах оно составляет от 11:1 до 2:1, в других вариантах оно составляет от 11:1 до 3:1, в других вариантах оно составляет от 10:1 до 4:1.
В некоторых вариантах осуществления изобретения противомикробные комбинации, предлагаемые в настоящем изобретении, включают в состав жидких композиций, прежде всего в состав дисперсий полимеров в водных средах. Биоцидные комбинации особенно пригодны для предохранения строительных материалов, таких, например, как адгезивы, уплотняющий состав, соединения, применяемые для склейки, герметик, обшивочный лист и т.д., краски, покрытия, полимеры, пластмассы, синтетический и натуральный каучук, продукты из бумаги, листы из стекловолокна, изоляционный материал, системы для наружной изолирующей отделки, рулонные кровельные материалы и материалы для настилки полов, строительные штукатурные растворы, материалы из древесины и древесно-пластмассовые композиционные материалы. В некоторых вариантах осуществления изобретения противомикробные композиции представляют собой латексные краски или другие жидкие композиции для нанесения покрытия, которые содержат биоцидные комбинации, предлагаемые в настоящем изобретении. Биоцидные комбинации можно применять для предохранения сухих пленочных покрытий, образующихся после нанесения краски или другой жидкой композиции для нанесения покрытий. В некоторых вариантах осуществления изобретения противомикробная композиция представляет собой акриловую латексную краску, которая содержит одну или несколько биоцидных комбинаций, предлагаемых в настоящем изобретении, или сухое пленочное покрытие, образовавшееся после нанесения краски на поверхность.
Как правило, содержание действующего вещества в биоцидных комбинациях, предлагаемых в настоящем изобретении, необходимое для контроля роста микроорганизмов, составляет от 100 до 10000 част./млн. В некоторых вариантах осуществления изобретения действующие вещества, входящие в композицию, присутствуют в количестве, составляющем по меньшей мере 300 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем по меньшей мере 500 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем по меньшей мере 600 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем по меньшей мере 700 част./млн. В некоторых вариантах осуществления изобретения действующие вещества, входящие в композицию, присутствуют в количестве, составляющем не более чем 8000 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем не более чем 6000 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем не более чем 5000 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем не более чем 4000 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем не более чем 3000 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем не более чем 2500 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем не более чем 2000 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем не более чем 1800 част./млн, в других вариантах в количестве, составляющем не более чем 1600 част./млн. Указанные выше концентрации представляют собой концентрации в жидкой композиции, содержащей биоцидные комбинации; уровни биоцидов в сухом пленочном покрытии должны быть более высокими.
Под объем настоящего изобретения подпадает также способ предупреждения роста микроорганизмов в строительных материалах, прежде всего в сухих пленочных покрытиях, заключающийся в том, что в материалы вносят любую из заявленных биоцидных комбинаций.
Примеры
Приготовление образца:
2
Приготавливали образцы белой акриловой латексной краски, свободной от биоцидов, в виде аликвот объемом по 50 мл. Затем добавляли каждый биоцид до достижения необходимой концентрации действующего вещества в краске. Осуществляли тестирование при следующих общих концентрациях биоцидов: 750, 1500, 2500 и 5000 част./млн. После добавления биоцидов каждый образец перемешивали вручную в течение как минимум 30 с, после чего в течение 3 мин осуществляли смешение с помощью шейкера-миксера для красок (типа RED DEVIL). Каждый из образцов краски, а также контрольный образец (не содержащий биоцид), использовали для нанесения с помощью аппликатора типа Bird Bar пленок толщиной 3 мила (1 мил=0,001 дюйма) на черные пластиковые панели из сополимера винилхлорида/ацетата (фирма LENETA, Мава, шт. Нью-Джерси). Панели тщательно сушили в течение 5 дней, избегая воздействия прямых солнечных лучей. Из каждой панели вырезали квадратные диски (15 мм) и использовали в качестве субстрата при проведении тестов на эффективность в отношении грибов и водорослей. Этот размер образца позволял иметь агаровую границу при помещении вырезанного из образца диска в лунку тест-планшета.
Условия тестирования:
Для поддержания роста микроорганизмов применяли соответствующие среды (3 н. среду Болда (BOLD) для хлорофитов, BG-11 для цианобактерий и PDA для грибов). При оценке эффективности в отношении водорослей тест-планшеты выдерживали при комнатной температуре (25-26°С) в условиях циклического изменения света и темноты в течение 3 недель. В тестах с контрольным заражением грибами планшеты выдерживали при 30°С в течение трех недель. По окончании периода инкубации проводили балльную оценку образцов, подсчитывая процент площади, на которой визуально обнаружен рост микроорганизмов.
Инокулят водорослей
Организмы
Сокращение
Тип
Среда для тестирования
Gleocapsa sp.
Gs
ATCC 29159
одноклеточные колониальные цианобактерий
BG-11
Oscillatoria sp.
Os
ATCC 29135
нитчатые цианобактерий
BG-11
Nostoc commune
Nc
CCAP 1453/29
одноклеточные ценобиальные хлорофиты
BOLD
Trentepohlia aurea + Trentepohlia odorata
Ta+To
UTEX LB 429+CCAP 483/4
нитчатые хлорофиты
BOLD
Chlorella sp. UTEX + Chlorella kessleri
Cs+Ck
ATCC 30582+ATCC 11468
одноклеточные хлорофиты
BOLD
Calothrix parientina
Cp
UTEX LB 1952
нитчатые цианобактерий
BOLD
Организмы
Сокращение
ATCC №
Среда для роста и тестирования
Aspergillus niger
An
9642
PDA
Penicillium funiculosum
Pf
11797
PDA
Cladosporium herbarum
Ch
11281
PDA
Организмы
Сокращение
ATCC №
Среда для роста и тестирования
Aureobasidium pullulans
Ар
9348
PDA
Trichoderma viride
tv
32630
PDA
Alter naria alternata
Aa
20084
PDA
Stachybotris chartarum
Sc
208877
PDA
Оценка эффективности в отношении водорослей - модифицированный метод ASTM 5589
6
ASTM 5589 представляет собой стандартный ускоренный метод тестирования (standard accelerated test method), предназначенный для оценки устойчивости различных покрытий (включая краски) к повреждению водорослями. Для его приспособления к условиям высокопроизводительного скрининга, масштаб метода был уменьшен путем перехода от чашек Петри к 12-луночным планшетам. С помощью пары стерильных пинцетов помещали один образец в центр агаровой пробки (наверх) окрашенной стороной вверх. Каждую лунку инокулировали с использованием 150 мкл конкретного организма (1×10 КОЕ/мл), обращая внимание на то, чтобы вся поверхность (пленка краски, а также окружающий ее агар) была равномерно покрыта. Планшеты инкубировали в течение трехнедельного периода времени при комнатной температуре (25-26°С) в условиях циклического чередования фаз света (светильники модели OTT-Lite №OTL4012P, 40 Вт, 26 клм) и темноты. Через две недели опыта по окончании каждой недели оценивали общую покрытую площадь, при этом определение процента покрытой площади проводили, округляя результат до 5%. При проведении оценки пластин отмечали зоны ингибирования.
Тестирование для оценки эффективности в отношении грибов - модифицированный метод ASTM 5590
6
ASTM 5590 представляет собой стандартный ускоренный метод тестирования, предназначенный для оценки устойчивости различных покрытий (включая краски) к повреждению грибами. Для его приспособления к условиям высокопроизводительного скрининга, масштаб метода был уменьшен путем перехода от чашек Петри к 12-луночным планшетам. Для проведения теста агаровую пробку помещали на дно каждой лунки стерильного 12-луночного планшета. С помощью пары стерильных пинцетов помещали один образец в центр агаровой пробки (наверх) окрашенной стороной вверх. Каждую лунку инокулировали с использованием 150 мкл конкретного организма (1×10 КОЕ/мл), обращая внимание на то, чтобы вся поверхность (пленка краски, а также окружающий ее агар) была равномерно покрыта. Планшеты инкубировали в течение трехнедельного периода времени при 30°С во влажных условиях. Через две недели опыта по окончании каждой недели оценивали общий процент покрытой площади и регистрировали, округляя результат до 5%.
Коэффициент синергизма (SI)
Величину SI рассчитывали согласно методу, описанному у F.C.Kull и др., Applied Microbiology, том 9, 1961. При создании настоящего изобретения величину SI рассчитывали на основе приведенной ниже формулы с использованием минимальной подавляющей концентрации, которую определяли на основе процента ингибирования индивидуальным биоцидом каждого тестируемого микроорганизма.
SI=Qa/QA+Qб/QБ
Qa обозначает концентрацию биоцида А при его применении в составе смеси;
QA обозначает концентрацию биоцида А при его применении индивидуально;
Qб обозначает концентрацию биоцида Б при его применении в составе смеси;
QБ обозначает концентрацию биоцида Б при его применении индивидуально.
Если рассчитанная по данной формуле величина SI<1, то это означает, что смесь биоцидов обладает синергетическим действием.
Пример 1
Проводили исследование эффективности флуметсулама (Flumet) в отношении различных видов водорослей и грибов при его применении в виде индивидуального действующего вещества и в составе смеси с IPBC в пленках краски. Установлено, что смеси обладали высоким уровнем синергизма в отношении широкого спектра грибов и водорослей. Синергетическое действие указанных смесей было более высоким при использовании более высокой концентрации 1РВС. Результаты, полученные после выдерживания в течение трех недель, представлены в таблице 1 (для водорослей) и в таблице 2 (для грибов).
Таблица 1 (водоросли)
Ср
Cs+Ck
Ta+To
Nc
Gs
Os
смесь IPBC: Flumet (2:1)
общая конц., част./млн
1500
2500
750
1500
750
750
% ингибирования
100
100
90
100
90
85
SI
0,87
1,00
0,50
1,00
0,83
0,50
смесь IPBC: Flumet (3:1)
общая конц., част./млн
750
1500
750
1500
750
750
% ингибирования
80
90
95
100
100
100
SI
0,45
0,60
0,50
1,00
0,88
0,50
смесь IPBC: Flumet (4:1)
общая конц., част./млн
750
1500
750
750
750
750
% ингибирования
80
100
90
90
100
95
SI
0,92
0,60
0,50
0,50
0,88
0,50
1РВС
общая конц., част./млн
1500
2500
1500
1500
750
1500
% ингибирования
80
80
80
80
80
80
флуметсулам
общая конц., част./млн
2500
2500
1500
1500
1500
1500
% ингибирования
90
80
85
85
90
80
Таблица 2 (грибы)
An
Pf
Ch
Ар
Tv
Aa
Sc
смесь IPBC: Flumet (2:1)
общая конц., част./млн
1500
750
750
2500
750
1500
750
% ингибирования
75
90
100
95
90
100
100
SI
0,87
0,50
0,50
1,44
0,43
0,87
0,30
смесь IPBC: Flumet (3:1)
общая конц., част./млн
750
750
750
1500
1500
750
1500
% ингибирования
90
100
100
90
90
85
95
SI
0,45
0,50
0,50
0,90
0,90
0,45
0,60
смесь IPBC: Flumet (4:1)
общая конц., част./млн
750
750
750
1500
1500
1500
1500
% ингибирования
100
100
100
95
90
90
95
SI
0,46
0,50
0,50
0,92
0,92
0,86
0,60
1РВС
An
Pf
Ch
Ар
tv
Aa
Sc
общая конц., част./млн
1500
1500
1500
1500
1500
1500
2500
% ингибирования
60
90
90
90
75
85
65
флуметсулам
общая конц., част./млн
2500
1500
1500
2500
2500
2500
2500
% ингибирования
40
80
85
90
70
90
70
Пример 2
Рассматриваемое исследование было проведено с целью изучения эффективности смесей IPBC и диклосулама в диапазоне массовых соотношений IPBC и диклосулама (Dido) от 10:1 до 4:1. Установлено, что указанные смеси характеризовались очень высоким уровнем синергизма в отношении широкого спектра грибов и водорослей. Каждая протестированная смесь обладала синергетическим действием в отношении по меньшей мере одного организма при всех протестированных соотношениях IPBC и диклосулама. Результаты, полученные после выдерживания в течение трех недель, представлены в таблице 3 (для водорослей) и в таблице 4 (для грибов).
Таблица 3 (водоросли)
Cs+Ck
Nc
Cp
Ta+To
Gs
Os
смесь IPBC: Diclo (10:1)
общая конц., част./млн
2500
750
750
1500
750
1500
% ингибирования
75
100
100
85
70
100
SI
1,21
0,48
1,00
1,00
0,32
0,73
смесь IPBC: Diclo(7:1)
общая конц., част./млн
750
750
750
750
750
750
% ингибирования
90
100
100
90
75
90
SI
0,39
0,48
1,00
0,50
0,33
0,39
смесь IPBC: Diclo (4:1)
общая конц., част./млн
750
750
750
1500
750
1500
% ингибирования
90
100
90
95
65
100
SI
0,44
0,46
1,00
1,00
0,34
0,88
IPBC
Cs+Ck
Nc
Cp
Ta+To
Gs
Os
общая конц., част./млн
2500
1500
750
1500
2500
2500
% ингибирования
80
80
80
80
80
80
диклосулам
общая конц., част./млн
750
2500
750
1500
1500
750
% ингибирования
75
75
80
80
60
80
Таблица 4 (грибы)
Ар
Ch
Pf
An
Aa
Tv
смесь IPBC: Diclo (10:1)
общая конц., част./млн
750
750
750
750
750
750
% ингибирования
90
100
90
100
80
100
SI
0,95
0,48
0,48
0,50
0,30
0,55
смесь IPBC: Diclo(7:1)
общая конц., част./млн
750
750
750
750
750
750
% ингибирования
95
100
90
80
80
100
SI
0,94
0,48
0,48
0,50
0,30
0,56
смесь IPBC: Diclo (4:1)
общая конц., част./млн
750
750
750
750
750
750
% ингибирования
90
95
90
90
45
95
SI
0,90
0,46
0,46
0,50
0,29
0,60
IPBC
общая конц., част./млн
750
1500
1500
1500
2500
1500
% ингибирования
60
80
70
85
50
85
диклосулам
общая конц., част./млн
1500
2500
2500
1500
2500
750
% ингибирования
35
80
45
80
0
80