Procédé pour inhiber l'activité microbienne au moyen de
polysaccharides dialdéhydiques insolubles..
La présente invention se rapporte à des procédés pour inhiber l'activité microbienne. En particulier, l'invention concerne des procédés réalisés au moyen d'agents antimicrobiens insolubles dans les milieux aqueux.
Le brevet des Etat-Unis d'Amérique N[deg.] 2.801.216 indique que certains dialdéhydes inférieurs saturés ont une activité bactéricide à l'égard des bactéries réduisant les sulfates. Par ailleurs, le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3.016.328 préconise des solutions sporicides alcooliques contenant des dialdéhydes inférieurs saturés semblables. En outre, le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3.679.792 mentionne que de l'amidon dialdéhydique hydrosoluble peut être incorporé à des gommmes
à mâcher comme agent cariostatique qui est dégagé dans la bouche lors de la mastication. Dans tous les cas ci-dessus, l'agent bactéricide ou sporicide est soluble et pénètre aisément dans le milieu susceptible d'une croissance microbienne. La Demanderesse a cependant découvert à présent qu'il est possible d'inhiber efficacement l'activité microbienne au moyen de polysaccharides dialdéhydiques qui ne sont pas solubles dans le milieu de croissance et ainsi, qui n'exercent aucun effet systénique sur ce milieu.
La présente invention vise l'application,en un endroit susceptible d'une croissance microbienne,d'un polysaccharide dialdéhydique insoluble en quantité efficace suffisante pour maintenir une teneur en aldéhyde insoluble dans le milieu d'au
<EMI ID=1.1>
plaies ou lésions peut être inhibée par le traitement topique au moyen d'un polysaccharide dialdéhydique comme ci-dessus.
Des constituants actifs spécialement préférés aux fins de l'invention sont l'amidon dialdéhydique insoluble et la cellulose dialdéhydique insoluble dont les radicaux 2,3-hydroxyle ont été oxydés en radicaux aldéhyde à raison d'environ 15 à 100%, c'est-à-dire que le polysaccharide dialdéhydique insoluble contient au moins environ 6% de radicaux aldéhyde,sur la base du poids
du polysaccharide dialdéhydique.
La Demanderesse a découvert que les polysaccharides dialdéhydiques insolubles dans l'eau, comme l'amidon dialdéhydique et la cellulose dialdéhydique insolubles dans l'eau,inhibent la croissance des micro-organismes avec lesquels ils viennent en contact. Au contraire d'autres agents antimicrobiens connus qui
se dissolvent dans un milieu susceptible d'entretenir l'activité microbienne ou qui diffusènt dans un tel milieu, les polysaccharides dialdéhydiques insolubles dans l'eau ne deviennent pas partie intégrante du milieu de croissance et, ainsi, ne modifient pas les conditions naturelles. Ceci est une propriété très utile, du fait que l'agent antimicrobien ne pénètre pas dans l'organisme hôte et n'est pas absorbé par celui-ci, ni
par le personnel qui fabrique et/ou administre ces agents antimicrobiens.
Les polysaccharides dialdéhydiques insolubles dans l'eau peuvent être incorporés à des pansements chirurgicaux,
des pansements pour brûlures, des bandages adhésifs, des serviettes hygiéniques, des tampons, des serviettes pour incontinents, des alèzes à jeter après usage et ainsi de suite et peuvent de plus être appliqués à l'état de poudre directement
sur une plaie ou lésion ouverte. En outre, le procédé de l'invention assure en même temps un effet désodorisant dans la mesure où l'inhibition de la croissance des bactéries empêche
la formation des métabolites normaux de la croissance de micro-organismes provoquant les odeurs désagréables.
L'invention peut être appliquée pour inhiber_la croissance des bactéries in vitro, de même que chez les animaux, tèrme par lequel on entend, aux fins de l'invention, tout le règne animal, y compris l'homme . Dans le cas d'une utilisation in vitro, les polysaccharides dialdéhydiques insolubles dans l'eau peuvent être répartis de manière homogène dans le milieu ou bien être utilisés au contact d'une surface du milieu. Pour les animaux,les polysaccharides dialdéhydiques peuvent être administrés topiquement,mais en variante ils peuvent l'être par voie orale. Par exemple, lorsque l'inhibition de
la croissance des bactéries vise à empScher la formation de métabolites malodorants chez les animaux et en particulier sert à la désodorisation chez l'homme, les polysaccharides dialdéhydiques peuvent être utilisés sous la forme courante pour les désodorisants, par exemple sous forme d'une poudre à poudrer, ou être mis en composition avec d'autres constituants sous forme d'une lotion, d'une crème, d'un bâton ou aussi d'un désodorisant à appliquer par pulvérisation.
Les polysaccharides dialdéhydiques peuvent être combinés à tout véhicule convenant pour l'application topique. Le polysaccharide dialdéhydique peut être présenté 'sous forme d'une poudre à poudrer en combinaison avec d'autres matières pulvérulentes convenables, comme l'amidon de mai's, le talc et ainsi de suite. Ces mélanges peuvent être utilisés seuls ou bien être davantage modifiés au moyen d'autres poudres inertes, comme l'oxyde de zinc ou le phosphate dicalcique. La composition peut comprendre des lubrifiants ou additifs de mobilité, comme des sels de calcium et de magnésium d'acides gras.
Dans les compositions désodorisantes à appliquer par pulvérisation, le polysaccharide dialdéhydique peut être combiné avec les propulseurs liquides connus, comme les hydrocarbures fluorés disponibles dans le commerce sous les noms de Freon, Ucon, et Genetron entre autres.
Les compositions liquides, par exemple dans des flacons à bille,-et les compositions solides, par exemple en bâtons;dans lesquelles le polysaccharide dialdéhydique est mélangé avec des véhicules convenables,comme l'eau, un alcool,
de l'eau d'hamamélis dans le cas des liquides, et des cires,
<EMI ID=2.1>
l'acide stéarique ou l'isopropanolamide de l'acide stérique) dans le cas des solides conviennent aussi.
Les polysaccharides dialdéhydiques convenant aux fins de l'invention peuvent s'obtenir par oxydation sélective des radicaux 2,3-hydroxyle sur les unités de glucose constitutives de la chaîne de polysaccharide. De préférence, les radicaux <EMI ID=3.1>
hydiques insolubles dans l'eau utiles aux fins de l'invention doivent comprendre au moins environ 50 unités récurrentes par molécule.
Des procédés pour l'oxydation sélective ci-dessus des polysaccharides en polysaccharides dialdéhydiques sont classiques. Un procédé spécialement commode à cette fin comprend l'oxydation au moyen d'acide périodique décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3.086.969. Suivant ce procédé,
un polysaccharide est mis à réagir avec une solution d'acide périodique d'une concentration d'au moins environ 10% en poids, sur la base de l'ensemble des réactifs, en présence d'un acide fort qui entretient une concentration en ions hydrogène de la solution d'acide périodique correspondant à un pH inférieur à environ 1,0. La température pour la réaction est habituellement
<EMI ID=4.1>
L'inhibition de l'activité microbienne par le procédé de l'invention a été démontré in vitro et in vivo. Les résultats des essais sont mentionnés ci-après.
EXEMPLE 1.-
On soumet divers échantillons d'une poudre de polysaccharide comprenant du polysaccharide aldéhydique à divers traitements préalables, puis on ajoute chacun des échantillons traités à de la gélose nutritive fondue à environ 45[deg.]C. On répartit alors chacun des mélanges résultants dans des boîtes de Pétri stériles où on les laisse se solidifier. Par frottis croisé, on ensemence alors la surface des divers mélanges solidifiés avec des aliquotes d'environ 0,01 ml de cultures de
18 heures de divers microbes tombant dans un spectre étendu et comprenant des bactéries Gram positives et Gram négatives. Par frottis croisé, on ensemence au moyen des mêmes bouillons de culture, à titre de témoins, des plaques de gélose nutritive exemptes de la poudre de polysaccharide dialdéhydique. On met alors les plaques ainsi inoculées à incuber pendant 18 à 24 heures à une température d'environ 37[deg.]C, puis on détermine la croissance maximale de l'organisme d'essai. Les échantillons de polysaccharide en poudre et la nature du traitement préalable sont mentionnés au tableau I, cependant que les résultats des essais sont repris au tableau II. Les constituants appelés celluloses dialdéhydiques sont obtenus à partir de pâte de bois
<EMI ID=5.1> <EMI ID=6.1> tiennent à partir d'amidon do mais cireux d'un degré do polymérisation d'environ 1.000. Les polysaccharidos aldéhydiques résultants ont essentiellement le même degré de polymérisation et sont insolubles dans l'eau.
Les résultats mentionnés dans ces tableaux montrent que l'activité antimicrobienne à l'égard de bactéries tant
Gram négatives que Gram positives tombant dans un spectre étendu existe pour autant que la teneur totale en aldéhyde du système
<EMI ID=7.1>
à 0,2% en poids.
Les résultats montrent en outre que 1)activité antimicrobienne des polysaccharides dialdéhydiques n'est pas perdue lors d'un chauffage, d'un lavage dans l'eau froide, dans l'eau chaude ou en présence d'un détergent.
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
TABLEAU II.
RESULTATS DES ESSAIS DU POUVOIR ANTIMICROBIEN.
<EMI ID=13.1>
<EMI ID=14.1> . lée sur la base de la teneur en aldéhyde annoncée pour la substance essayée, en fonction du poids total de l'échantillon et de la gélose nutritive.
+ = inhibition totale
+. =légère inhibition
0 = pas d'inhibition
N.E.= non essayé.
EXEMPLE 2.-
Pansement antibactérien en papier
On prépare une feuille de papier à partir d'un mé-
<EMI ID=15.1>
cellulose dialdéhydique à 80% d'aldéhyde et 50% en poids de pâte de bois.
On prépare des boîtes de Petri contenant 10 ml de gélose tryptijcase au soya en ensemençant par frottis croisé la surface de la gélose au moyen des bactéries d'essai, à saVoir S. aureus et P. mirabilis. On dépose dors un carré de
<EMI ID=16.1>
gélose ensemencée et on met le tout à incuber pendant 18 à 24 heures. On observe une inhibition en surface de S. aureus et de P. mirabilis,de même qu'une légère zone d'inhibition à l'égard de S. aureus.
<EMI ID=17.1>
Pembroke Welsh Corgi. Après 2 jours, on observe une infection de la région amputée,chez deux des chiots. On observe une sécrétion purulente sanguinolente, de même qu'un gonflement du tronçon de queue. On applique des compresses chaudes sur la zone infectée à intervalles réguliers pendant environ 1 jour sans observer d'amélioration. Ensuite, on répand sur le tronçon de queue de l'un des chiots de la poudre de cellulose
<EMI ID=18.1>
ron 60 à 80 microns, cependant qu'on ne traite pas l'autre chiot. Après 1 jour, le tronçon de queue traité par la cellulose dialdéhydique n'est plus gonflé, ni humide et la chair apparaît propre. D'autre part, le tronçon de queue non traité reste gonflé et humide et on note la même exsudation purulente.
EXEMPLE 4.-
Lavage de la cellulose dialdéhydique
On lave un échantillon de cellulose dialdéhydique (échantillon H) dans diverses conditions reprises au Tableau 3 ci-après et on évalue l'activité antimicrobienne des liqueurs de lavage résultantes de la manière décrite à l'exemple 1. On n'observe aucune inhibition de la croissance des bactéries'par ces liqueurs de lavage. Ainsi, les propriétés de stérilisation des polysaccharides dialdéhydiques sont propres aux polysaccharides oxydés insolubles dans l'eau.
TABLEAU III.
ESSAI DE LAVAGE A L'EAU DE L'ECHANTILLON H DE CELLULOSE
DI ALDEHYDI QUE
<EMI ID=19.1>
<EMI ID=20.1>
ministration topique et une quantité bactéricide efficace d'un polysaccharide dialdéhydique insoluble dans l'eau choisi parmi
<EMI ID=21.1>
entendu que le polysaccharide dialdéhydiquo insoluble dans ]' PU il comprend au moins environ 50 unités récurrentes par molécule.
<EMI ID=22.1>
Method for inhibiting microbial activity by means of
insoluble dialdehyde polysaccharides.
The present invention relates to methods for inhibiting microbial activity. In particular, the invention relates to methods carried out using antimicrobial agents insoluble in aqueous media.
The patent of the United States of America N [deg.] 2,801,216 indicates that certain saturated lower dialdehydes have bactericidal activity against bacteria reducing sulphates. Furthermore, United States Patent No. 3,016,328 recommends alcoholic sporicidal solutions containing similar saturated lower dialdehydes. In addition, US Pat. No. 3,679,792 mentions that water-soluble dialdehyde starch can be incorporated into gums.
chewable as a cariostatic agent that is released in the mouth during chewing. In all of the above cases, the bactericidal or sporicidal agent is soluble and readily penetrates into the medium susceptible to microbial growth. The Applicant has now discovered, however, that it is possible to effectively inhibit microbial activity by means of dialdehyde polysaccharides which are not soluble in the growth medium and thus, which exert no systemic effect on this medium.
The present invention relates to the application, in a place susceptible to microbial growth, of an insoluble dialdehyde polysaccharide in an effective amount sufficient to maintain an insoluble aldehyde content in the medium of at
<EMI ID = 1.1>
wounds or lesions can be inhibited by topical treatment using a dialdehyde polysaccharide as above.
Especially preferred active constituents for the purposes of the invention are insoluble dialdehyde starch and insoluble dialdehyde cellulose, the 2,3-hydroxyl groups of which have been oxidized to aldehyde groups in an amount of about 15 to 100%, that is to say that is, the insoluble dialdehyde polysaccharide contains at least about 6% aldehyde radicals, based on weight
dialdehyde polysaccharide.
The Applicant has discovered that water-insoluble dialdehyde polysaccharides, such as water-insoluble dialdehyde starch and dialdehyde cellulose, inhibit the growth of microorganisms with which they come into contact. Unlike other known antimicrobial agents which
dissolve in a medium capable of maintaining microbial activity or which diffusens in such a medium, the water-insoluble dialdehyde polysaccharides do not become an integral part of the growth medium and, thus, do not modify the natural conditions. This is a very useful property, since the antimicrobial agent does not enter and is not absorbed by the host organism, nor
by personnel who manufacture and / or administer these antimicrobial agents.
Water insoluble dialdehyde polysaccharides can be incorporated into surgical dressings,
burn dressings, adhesive bandages, sanitary napkins, tampons, incontinence pads, disposable draw sheets and so on and moreover can be applied as a powder directly
on an open wound or lesion. Furthermore, the method of the invention at the same time ensures a deodorizing effect insofar as the inhibition of the growth of bacteria prevents
the formation of normal metabolites of the growth of microorganisms causing unpleasant odors.
The invention can be applied to inhibit the growth of bacteria in vitro, as well as in animals, by which is meant, for the purposes of the invention, the entire animal kingdom, including man. In the case of in vitro use, the water-insoluble dialdehyde polysaccharides can be distributed homogeneously in the medium or else be used in contact with a surface of the medium. For animals, the dialdehyde polysaccharides can be administered topically, but alternatively they can be administered orally. For example, when the inhibition of
the growth of bacteria is aimed at preventing the formation of malodorous metabolites in animals and in particular serves for deodorization in humans, the dialdehyde polysaccharides can be used in the common form for deodorants, for example in the form of a powder with powder, or be put in composition with other constituents in the form of a lotion, a cream, a stick or also a deodorant to be applied by spraying.
The dialdehyde polysaccharides can be combined with any vehicle suitable for topical application. The dialdehyde polysaccharide can be presented as a powder for dusting in combination with other suitable powder materials, such as corn starch, talc and so on. These mixtures can be used alone or they can be further modified by means of other inert powders, such as zinc oxide or dicalcium phosphate. The composition can include lubricants or mobility additives, such as calcium and magnesium salts of fatty acids.
In spray-on deodorant compositions, the dialdehyde polysaccharide can be combined with known liquid propellants, such as fluorinated hydrocarbons commercially available under the names of Freon, Ucon, and Genetron among others.
Liquid compositions, for example in roll-on flasks, and solid compositions, for example in sticks; in which the dialdehyde polysaccharide is mixed with suitable vehicles, such as water, an alcohol,
witch hazel water in the case of liquids, and waxes,
<EMI ID = 2.1>
stearic acid or steric acid isopropanolamide) in the case of solids are also suitable.
The dialdehyde polysaccharides suitable for the purposes of the invention can be obtained by selective oxidation of the 2,3-hydroxyl radicals on the glucose units constituting the polysaccharide chain. Preferably, the radicals <EMI ID = 3.1>
Water insoluble hydrochloric acids useful for the purposes of the invention should contain at least about 50 repeating units per molecule.
Methods for the above selective oxidation of polysaccharides to dialdehyde polysaccharides are conventional. An especially convenient process for this purpose comprises the oxidation by means of periodic acid described in United States Patent No. 3,086,969. According to this process,
a polysaccharide is reacted with a periodic acid solution having a concentration of at least about 10% by weight, based on all the reagents, in the presence of a strong acid which maintains an ion concentration hydrogen of the periodic acid solution corresponding to a pH less than about 1.0. The temperature for the reaction is usually
<EMI ID = 4.1>
The inhibition of microbial activity by the method of the invention has been demonstrated in vitro and in vivo. The results of the tests are mentioned below.
EXAMPLE 1.-
Various samples of a polysaccharide powder comprising aldehyde polysaccharide were subjected to various pretreatments, then each of the treated samples was added to nutrient agar melted at about 45 [deg.] C. Each of the resulting mixtures is then distributed into sterile Petri dishes where they are allowed to solidify. By cross-smear, the surface of the various solidified mixtures is then inoculated with aliquots of approximately 0.01 ml of cultures of
18 hours of various microbes falling into a broad spectrum and including Gram positive and Gram negative bacteria. By cross-smear, nutrient agar plates free of the dialdehyde polysaccharide powder are inoculated by means of the same culture broths, as controls. The plates thus inoculated are then incubated for 18 to 24 hours at a temperature of about 37 [deg.] C, after which the maximum growth of the test organism is determined. The samples of powdered polysaccharide and the nature of the pretreatment are mentioned in Table I, while the results of the tests are given in Table II. The constituents called dialdehyde celluloses are obtained from wood pulp
<EMI ID = 5.1> <EMI ID = 6.1> are based on waxy corn starch with a degree of polymerization of about 1,000. The resulting aldehyde polysaccharidos have essentially the same degree of polymerization and are insoluble in water.
The results reported in these tables show that the antimicrobial activity against bacteria both
Gram negative as Gram positive falling in an extended spectrum exists as long as the total aldehyde content of the system
<EMI ID = 7.1>
at 0.2% by weight.
The results further show that 1) the antimicrobial activity of the dialdehyde polysaccharides is not lost upon heating, washing in cold water, in hot water or in the presence of a detergent.
<EMI ID = 8.1>
<EMI ID = 9.1>
<EMI ID = 10.1>
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
TABLE II.
RESULTS OF ANTIMICROBIAL POWER TESTS.
<EMI ID = 13.1>
<EMI ID = 14.1>. based on the aldehyde content claimed for the substance tested, as a function of the total weight of the sample and the nutrient agar.
+ = total inhibition
+. = slight inhibition
0 = no inhibition
N.E. = not tried.
EXAMPLE 2.-
Antibacterial paper dressing
A sheet of paper is prepared from a paper
<EMI ID = 15.1>
dialdehyde cellulose with 80% aldehyde and 50% by weight of wood pulp.
Petri dishes containing 10 ml of tryptijcase soy agar are prepared by cross-smearing the surface of the agar with the test bacteria, such as S. aureus and P. mirabilis. We put a square of
<EMI ID = 16.1>
agar seeded and the whole is incubated for 18 to 24 hours. There is a surface inhibition of S. aureus and P. mirabilis, as well as a slight zone of inhibition with regard to S. aureus.
<EMI ID = 17.1>
Pembroke Welsh Corgi. After 2 days, an infection of the amputated region is observed in two of the puppies. There is a purulent bloody secretion, as well as swelling of the tail section. Warm compresses are applied to the infected area at regular intervals for about 1 day with no improvement observed. Then we spread cellulose powder on the tail section of one of the puppies.
<EMI ID = 18.1>
ron 60 to 80 microns, however the other puppy is not treated. After 1 day, the tail section treated with dialdehyde cellulose is no longer swollen or wet and the flesh appears clean. On the other hand, the untreated tail section remains swollen and wet and the same purulent exudation is noted.
EXAMPLE 4.-
Washing of dialdehyde cellulose
A sample of dialdehyde cellulose (sample H) is washed under various conditions listed in Table 3 below and the antimicrobial activity of the resulting washes is evaluated as described in Example 1. No inhibition of the growth of bacteria by these wash liquors. Thus, the sterilization properties of dialdehyde polysaccharides are specific to oxidized polysaccharides insoluble in water.
TABLE III.
CELLULOSE SAMPLE H WATER WASH TEST
DI ALDEHYDI THAT
<EMI ID = 19.1>
<EMI ID = 20.1>
topical administration and a bactericidal effective amount of a water-insoluble dialdehyde polysaccharide selected from
<EMI ID = 21.1>
understood that the dialdehydic polysaccharide insoluble in] 'PU it comprises at least about 50 repeating units per molecule.
<EMI ID = 22.1>