Результат интеллектуальной деятельности: МИКРОБИЦИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Настоящее изобретение относится к синергетической комбинации выбранных микробицидов, обладающей более высокой активностью, чем активность, которую можно ожидать при применении микробицидов индивидуально.

В некоторых случаях поступающие в продажу микробициды не обеспечивают эффективный контроль микроорганизмов даже при их применении в высоких концентрациях, что обусловлено слабой активностью в отношении определенных типов микроорганизмов, например, обладающих устойчивостью к некоторым микробицидам, или агрессивными условиями окружающей среды. Для того, чтобы обеспечить полный контроль микроорганизмов в конкретной окружающей среде для конечного применения, иногда используют комбинации различных микробицидов. Например, в публикации заявки на патент США 2007/0078118 описаны синергетические комбинации N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-она (MBIT) с другими биоцидами. Однако существует необходимость в дополнительных комбинациях микробицидов, обладающих повышенной активностью в отношении различных штаммов микроорганизмов, обеспечивающих эффективный контроль микроорганизмов. Кроме того, существует необходимость в комбинациях, содержащих индивидуальные микробициды в меньших количествах, которые обладают преимуществом с точки зрения защиты окружающей среды и стоимости. В основу настоящего изобретения была положена задача разработать такие дополнительные комбинации микробицидов.

Изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение относится к синергетической микробицидной композиции, содержащей: (а) N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он; и (б) по меньшей мере один микробицид, выбранный из группы, состоящей из додецилгуанидина, поли(гексаметиленбигуанидгидрохлорида), пиритиона натрия, орто-фенилфената натрия, тербутрина, диметоксана и 2-(гидроксиметил)-2-нитропропан-1,3 -диола.

Подробное описание изобретения

В контексте настоящего описания следующие понятия имеют указанные значения, если из контекста ясно не следует иное. «MBIT» обозначает N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он. «Диметоксан» обозначает ацетат 2,6-диметил-1,3-диоксан-4-ола. Понятие «микробицид» относится к соединению, обладающему способностью уничтожать, ингибировать рост или контролировать рост микроорганизмов в их локусе; микробициды (в широком смысле) включают собственно микробициды, фунгициды и альгициды. Понятие «микроорганизм» включает, например, грибы (такие как дрожжи и плесневые грибы), бактерии и водоросли. Понятие «локус» относится к промышленной системе или продукту, которая/который подвергается загрязнению микроорганизмами. В описании используются следующие сокращения: част./млн обозначает массовые части на миллион (мас./мас.), мл обозначает миллилитр, АТСС обозначает Американскую коллекцию типовых культур, ММК обозначает минимальную микробицидную концентрацию и МПК обозначает минимальную подавляющую концентрацию. Если не указано иное, то температуры даны в градусах Цельсия (°С), а проценты представляют собой массовые проценты (мас. %). Количества органических микробицидов даны в пересчете на количество действующего вещества в част./млн (мас./мас.).

При создании изобретения неожиданно было установлено, что композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, обладают более высокой микробицидной эффективностью при суммарном уровне действующих веществ, меньшем чем уровень, в котором применяют индивидуальные микробициды. В композиции могут присутствовать дополнительные микробициды помимо тех, которые перечислены в формуле изобретения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения антимикробная композиция содержит N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он и додецилгуанидин, при этом соотношение N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-она и додецилгуанидина составляет от 1:1 до 1:650, предпочтительно от 1:1 до 1:30 или от 1:50 до 1:650, предпочтительно от 1:3 до 1:30 или от 1:80 до 1:650, предпочтительно от 1:3,5 до 1:28 или от 1:80 до 1:640.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения антимикробная композиция содержит N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он и поли(гексаметиленбигуанидгидрохлорид), при этом соотношение N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-она и поли(гексаметиленбигуанидгидрохлорида) составляет от 4:1 до 2:1 или от 1:533 до 1:1067.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения антимикробная композиция содержит N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он и пиритион натрия, при этом соотношение N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-она и пиритиона натрия составляет от 21:1 до 1:40, предпочтительно от 5:1 до 1:40, предпочтительно от 3,3:1 до 1:35.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения антимикробная композиция содержит N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он и орто-фенилфенат натрия, при этом соотношение N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-она и орто-фенилфената натрия составляет от 1:60 до 1:135, предпочтительно от 1:60 до 1:130, предпочтительно от 1:62,5 до 1:125.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения антимикробная композиция содержит N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он и тербутрин, при этом соотношение N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-она и тербутрина составляет от 1:100 до 1:110000, предпочтительно от 1:104 до 1:106667.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения антимикробная композиция содержит N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он и диметоксан, при этом соотношение N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-она и диметоксана составляет от 1:1 до 1:650, предпочтительно от 1:1 до 1:30 или от 1:50 до 1:650, предпочтительно от 1:3 до 1:30 или от 1:80 до 1:650, предпочтительно от 1:3,5 до 1:28 или от 1:80 до 1:640.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения антимикробная композиция содержит N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-он и 2-(гидроксиметил)-2-нитропропан-1,3-диол. Предпочтительно массовое соотношение N-метил-1,2-бензизотиазолин-3-она и 2-(гидроксиметил)-2-нитропропан-1,3-диола составляет от 3:1 до 1:5, предпочтительно от 2:1 до 1:4.

Микробициды в композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, можно применять в немодифицированном виде или их можно сначала объединять с растворителем или твердым носителем. Пригодными растворителями могут служить, например, вода, гликоли, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, полиэтиленгликоль и полипропиленгликоль; простые гликолевые эфиры; спирты, такие как метанол, этанол, пропанол, фенэтиловый спирт и феноксипропанол; кетоны, такие как ацетон и метилэтилкетон; сложные эфиры, такие как этилацетат, бутилацетат, триацетилцитрат и глицерилтриацетат; карбонаты, такие как пропиленкарбонат и диметилкарбонат; и их смеси. Предпочтительно растворитель выбирают из воды, гликолей, простых гликолевых эфиров, сложных эфиров и их смесей. Пригодными твердыми носителями могут служить, например, циклодекстрин, кремнеземы, диатомовая земля, воски, производные целлюлозы, щелочные и щелочно-земельные металлы (например, натрий, магний, калий), монтмориллонит, цеолит, соли из слоистых двойных гидроксидов металлов (например, хлорид, нитрат, бромид, сульфат) и древесный уголь.

Содержащий микробицид компонент можно приготавливать в форме эмульсии, дисперсии или раствора. Компонент, являющийся растворителем, может представлять собой органический растворитель или воду, предпочтительно воду. Такие смеси могут содержать адъюванты, сорастворители, загустители, антифризы, эмульгаторы, диспергаторы, наполнители, пигменты, поверхностно-активные вещества, биодиспергаторы, противовспенивающие средства, сульфосукцинаты, терпены, фураноны, поликатионы, стабилизаторы, ингибиторы накипеобразования и антикоррозийные добавки.

Когда оба микробицида сначала включают в препаративную форму с растворителем, то растворитель, применяемый для первого микробицида, может быть тем же самым, который применяют для приготовления препаративной формы другого поступающего в продажу микробицида, или может быть отличным от него, хотя для большинства промышленных применений биоцидов предпочтительной является вода. Предпочтительно два растворителя являются смешивающимися.

Специалистам в данной области должно быть очевидно, что содержащие микробицид компоненты, предлагаемые в настоящем изобретении, можно добавлять в локус последовательно, одновременно или их можно объединять перед добавлением в локус. Предпочтительно первый содержащий микробицид компонент и второй содержащий микробицид компонент добавляют в локус одновременно или последовательно. Если микробициды добавляют одновременно или последовательно, то каждый индивидуальный компонент может содержать адъюванты, растворитель, загустители, антифризы, красители, секвестранты (такие как этилендиаминтетрауксусная кислота, этилендиаминдиянтарная кислота, иминодиянтарная кислота и их соли), диспергаторы, поверхностно-активные вещества, биодиспергаторы, сульфосукцинаты, терпены, фураноны, поликатионы, стабилизаторы, ингибиторы накипеобразования и антикоррозийные добавки.

Микробицидные композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, можно применять для ингибирования роста микроорганизмов или высших форм водной фауны (таких как простейшие, беспозвоночные, мшанки, динофлагелляты, ракообразные, моллюски и т.д.) путем внесения композиций в микробицидно эффективном количестве на, в или вблизи локуса, подвергающегося микробиологической «атаке». Пригодными локусами могут служить, например: вода, используемая в промышленных процессах; системы для нанесения покрытия электроосаждением; градирни; воздухоочистители; газоочистители; минеральные суспензии; системы обработки сточных вод; декоративные фонтаны; системы фильтрации на основе обратного осмоса; системы ультрафильтрации; балластная вода; испарительные конденсаторы; теплообменники; жидкости и добавки для обработки пульпы и бумажной массы; крахмал; пластики; эмульсии; дисперсии; краски; латексы; покрытия, такие как лаки; строительные материалы, такие как мастики, уплотняющие составы и герметики; строительные клеи, такие как керамические клеи, клеи для ковровых покрытий и клеи для ламинирования; промышленные и потребительские клеи; химические вещества для фотографических целей; жидкости для печати, красители; продукты бытовой химии, такие как чистящие средства для ванной и кухни и санитарные салфетки; косметические средства; туалетные принадлежности; шампуни; мыла; детергенты; промышленные очистители; мастики для пола; промывочная вода для прачечных; жидкости для металлообработки; смазочные материалы для конвейеров; рабочие жидкости; кожа и кожаные изделия; текстиль; текстильные изделия; дерево и изделия из дерева, такие как фанера, переплетный картон, стеновая панель, древесно-стружечная плита, клееные балки, плита из ориентированной плоской стружки, оргалит и древесно-стружечная плита; жидкости, применяемые при переработке нефти; топливо; жидкости, применяемые на нефтяных месторождениях, такие как закачиваемая вода, жидкости для разрыва пластов и буровые растворы; средства консервации адъювантов для сельского хозяйства; средства консервации для сельскохозяйственных продуктов, средства консервации поверхностно-активных веществ; медицинские приборы; средства консервации диагностических реагентов; средства для сохранения пищевых продуктов, такие как пластиковый или бумажный упаковочный материал для пищевых продуктов; пастеризаторы для пищевых продуктов, напитков и применяемые в промышленных процессах; унитазы; рекреационная вода; бассейны и спа-салоны.

Предпочтительно микробицидные композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, применяют для ингибирования роста микроорганизмов в локусе, выбранном из одного или нескольких из следующих локусов: минеральные суспензии, жидкости и добавки для обработки пульпы и бумажной массы, крахмал, пластики, эмульсии, дисперсии, краски, латексы, покрытия, строительные клеи, такие как керамические клеи, клеи для ковровых покрытий, химические вещества для фотографических целей, жидкости для печати, красители, продукты бытовой химии, такие как чистящие средства для ванной и кухни и санитарные салфетки, косметические средства, туалетные принадлежности, шампуни, мыла, детергенты, промышленные очистители, мастики для пола, промывочная вода для прачечных; жидкости для металлообработки, текстильные изделия, дерево и изделия из дерева, средства консервации для сельскохозяйственных продуктов и адъювантов для сельского хозяйства, средства консервации поверхностно-активных веществ, средства консервации диагностических реагентов; средства консервации пищевых продуктов и пастеризаторы для пищевых продуктов, напитков и применяемые в промышленных процессах.

Конкретное количество композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, которое необходимо для ингибирования или контроля роста микроорганизмов и высших форм водной фауны в локусе, зависит от конкретного подлежащего защите локуса. Как правило, количество композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, которое необходимо для контроля роста микроорганизмов в локусе, является достаточным, если оно обеспечивает поступление в локус от 0,1 до 1000 част./млн ингредиента композиции, представляющего собой изотиазолин. Предпочтительно ингредиенты композиции, представляющие собой изотиазолин, должны присутствовать в локусе в количестве, составляющем по меньшей мере 0,5 част./млн, предпочтительно по меньшей мере 4 част./млн, предпочтительно по меньшей мере 10 част./млн. Предпочтительно ингредиенты композиции, представляющие собой изотиазолин, должны присутствовать в локусе в количестве, составляющем не более чем 1000 част./млн, предпочтительно не более чем 500 част./млн, предпочтительно не более чем 200 част./млн, предпочтительно не более чем 100 част./млн.

Примеры

Синергетическое действие комбинации биоцидов, предлагаемой в настоящем изобретении, определяли с помощью метода, описанного у Kull F.C. и др., Applied Microbiology 9, 1961, с. 538-541.

Для расчета коэффициента синергизма (SI) применяли следующую формулу:

Qa/QA+Qб/QБ=SI,

в которой

QA обозначает концентрацию соединения А в част./млн, обеспечивающую достижение конечной точки при его индивидуальном применении, или, если конечная точка не может быть достигнута, то для расчета можно использовать наибольшую протестированную концентрацию в качестве указанной концентрации для конечной точки, и величины SI следует записывать в следующем виде: «менее чем или <…»;

Qa обозначает концентрацию соединения А в част./млн в смеси, которая обеспечивает достижение конечной точки;

QБ обозначает концентрацию соединения Б в част./млн, обеспечивающую достижение конечной точки при его индивидуальном применении, или, если конечная точка не может быть достигнута, то для расчета можно использовать наибольшую протестированную концентрацию в качестве указанной концентрации для конечной точки, и величины SI следует записывать в следующем виде: «менее чем или <…»;

Qб обозначает концентрацию соединения Б в част./млн в смеси, которая обеспечивает достижение конечной точки.

Комбинация двух биоцидов обладает синергетическим действием, если величина SI меньше 1. Смеси характеризуются аддитивным действием, если SI равен 1, и антагонистическим действием, если SI больше 1.

При создании настоящего изобретения применяли два различных подхода для изучения синергизма. Согласно одному из подходов синергетическое действие определяли на основе минимальной подавляющей концентрации (МПК), т.е. наименьшей концентрации биоцида, которая предупреждает рост тестируемого микроорганизма в конкретном ряде условий. Второе исследование было основано на осуществлении трех-четырех последовательных контрольных заражений. Этот тест осуществляли для того, чтобы учесть механизм действия биоцида и скорость уничтожения. Данные, характеризующие синергетическое действие, представляли графически для любого момента времени при каждом тестировании с использованием контрольного заражения, когда обнаруживали синергетическое действие и имели место наибольшие уровни активности.

Тестировали следующие микроорганизмы: Escherichia coli (E.coli, АТСС №8739), дрожжи, Candida albicans (С. albicans, АТСС №10231) и плесневые грибы, Aspergillus niger (A. niger, АТСС №16404).

Конечная концентрация микроорганизмов в тестируемых средах составляла примерно 10⁴ КОЕ/мл.

Экспериментальный метод 1: Минимальная подавляющая концентрация (МПК)

Синергетическое действие MBIT, применяемого в сочетании с вторым биоцидом, оценивали путем определения минимальной концентрации биоцида или смеси биоцидов, требующейся для ингибирования роста микроорганизмов. Все исследования проводили в формате 96-луночного титрационного микропланшета. При проведении всех исследований в индивидуальные лунки титрационного микропланшета добавляли по 200 мкл питательной среды для микроорганизмов, содержащей в различных концентрациях только MBIT, только второй биоцид или комбинацию обоих обладающих биоцидной активностью химических веществ. Более конкретно, применяли триптический соевый бульон (TSB) для бактерий (Е. coli, АТСС №8739), бульон с солодово-дрожжевым экстрактом (YMB) для дрожжей (Candida albicans, АТСС №10231) и картофельно-декстрозный бульон (PDB) для плесени (Aspergillus niger, АТСС №16404). В параллельном эксперименте в каждую лунку вносили тестируемые организмы в конечной концентрации 10⁴ КОЕ/мл или 10⁴ спор/мл, после чего начинали проводить оценки МПК. Питательную среду без биоцидов использовали в качестве контроля в каждой серии экспериментов для подтверждения способности к росту каждого организма. В опытах по оценке ингибирования роста микроорганизмов оценивали по восемь концентраций (2-кратные разведения) каждого индивидуального биоцида в дополнение к 64 возможным комбинациям указанных концентраций биоцидов. Оценка концентраций индивидуальных биоцидов требовалась для достижения ингибирующей концентрации, соответствующей конечной точке, необходимой для расчета коэффициента синергизма. После добавления организма 96-луночные титрационные микропланшеты инкубировали при 25°С в течение 48 ч или до тех пор, пока наблюдался рост в контрольных лунках, не содержащих биоцид. Индивидуальные лунки оценивали как лунки, в которых происходит рост или в которых рост не происходит, на основе визуальной оценки мутности, зависящей от роста организма. Для расчета коэффициента синергизма регистрировали наименьшие концентрации активного биоцида, приводящие к отсутствию роста, как для MBIT, так и для второго биоцида, в дополнение к концентрациям биоцидов при их совместном применении, приводящем к ингибированию роста микроорганизмов.

Соотношения двух биоцидов, характеризующиеся синергетическим действием, представлены в таблицах 1-6.

Экспериментальный метод 2: Минимальная смертельная концентрация (МСК)

Оценки МКС применяли для определения синергетического действия MBIT в сочетании с совместно применяемыми биоцидами DXN (6-ацетокси-2,4-диметил-мета-диоксан) и THNM (2-гидроксиметил-2-нитро-1,3-пропандиол), поскольку указанные конкретные обладающие биоцидной активностью химические вещества оказалось невозможным оценить путем анализа МПК. Для оценки вышеуказанных синергетических комбинаций были разработаны представленные ниже методы тестирования. Результаты приведены в таблицах 7 и 8.

Бактерии

Тестирование начинали (день 0) путем добавления стерильной воды, дополненной 2,0% TSB, в каждую лунку 96-луночного титрационного микропланшета. В индивидуальные лунки титрационного микропланшета добавляли в различных концентрациях только MBIT, только совместно применяемый биоцид или комбинации обоих обладающих биоцидной активностью химических веществ, после чего добавляли Escherichia coli (АТСС №8739) в конечной концентрации 5×10⁴ КОЕ/мл. Эквивалентные инокуляции осуществляли в дни 7, 14 и 21 исследования. Для определения степени уничтожения бактерий отбирали аликвоту (20 мкл) из каждого образца в дни 1, 7, 8, 14, 15, 21, 22 и переносили в триптический соевый бульон (180 мкл). После инкубации в течение 48 ч при 30°С визуально оценивали уничтожение бактерий (максимальный предел обнаружения 5×10¹ КОЕ/мл) по наличию или отсутствию мутности в TSB.

Дрожжи

Тестирование начинали (день 0) путем добавления стерильной воды, дополненной 2,0% бульона с солодово-дрожжевым экстрактом, в каждую лунку 96-луночного титрационного микропланшета. В индивидуальные лунки титрационного микропланшета добавляли в различных концентрациях только MBIT, только совместно применяемый биоцид или комбинации обоих обладающих биоцидной активностью химических веществ, после чего добавляли Candida albicans (АТСС №10231) в конечной концентрации 5×10⁴ КОЕ/мл. Эквивалентные инокуляции осуществляли в дни 7, 14 и 21 исследования. Для определения степени уничтожения дрожжей отбирали аликвоту (20 мкл) из каждого образца в дни 1, 7, 8, 14, 15, 21, 22 и переносили в бульон с солодово-дрожжевым экстрактом (180 мкл). После инкубации в течение 48 ч при 30°С визуально оценивали уничтожение дрожжей (максимальный предел обнаружения 5×10¹ КОЕ/мл) по наличию или отсутствию мутности в YMB.

Плесневые грибы

Тестирование начинали (день 0) путем добавления стерильной воды, дополненной 2,0% картофельно-декстрозного бульона, в каждую лунку 96-луночного титрационного микропланшета. В индивидуальные лунки титрационного микропланшета добавляли в различных концентрациях только MBIT, только совместно применяемый биоцид или комбинации обоих обладающих биоцидной активностью химических веществ, после чего добавляли Aspergillus niger (АТСС №16404) в конечной концентрации 5×10⁴ спор/мл. Эквивалентные инокуляции осуществляли в дни 7 и 14 исследования. Для определения степени уничтожения плесневых грибов отбирали аликвоту (20 мкл) из каждого образца в дни 1, 7, 8, 14, 15, 21 и переносили в картофельно-декстрозный бульон (180 мкл). После инкубации в течение 48-96 ч при 30°С визуально оценивали уничтожение плесневых грибов (максимальный предел обнаружения 5×10¹ спор/мл) по наличию или отсутствию мутности в PDB.