ES2211230T3 - Composicion biocida y metodo de esterilizacion que lo utiliza. - Google Patents
Composicion biocida y metodo de esterilizacion que lo utiliza.Info
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Abstract
Una composición biocida que contiene 3-isotiazolona de la fórmula general 1 siguiente y polihexametilenguanidina-fosfato de la fórmula general 2 siguiente: **FORMULA** donde R es hidrógeno o cloro en la fórmula general 1 anterior, m es un número entero de 4 a 7, y n es un número entero de 1 a 14 en la fórmula general 2 anterior.
Description
Composición biocida y método de esterilización
que la utiliza.
La presente invención se refiere a una
composición biocida, más particularmente a una composición biocida
que tiene efectos sinérgicos porque comprende
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato, y un método para
esterilizar microorganismos, hongos, etc. utilizando la misma.
Los microorganismos, bacterias, mohos, algas,
etc., crecen en agua industrial tal como agua de refrigeración,
agua de deshecho, emulsionantes empleados en la industria textil,
etc. y tienen un efecto deteriorante en las operaciones de los
procedimientos industriales. Tales microorganismos se propagan
empleando organismos que contiene el agua industrial como una fuente
de nutrientes y polisacáridos secretados. Las diversas sustancias
orgánicas e inorgánicas se combinan con estos polisacáridos
secretados y forman grumos o masas viscosas también llamadas limo.
Los materiales orgánicos como celulosa, hemicelulosa, y las fibras
de las aguas blancas en la industria papelera en particular
proporcionan tener fuentes de nutrientes suficientes para tales
microorganismos. El limo formado en zonas de bajo flujo de fluido en
un procedimiento para procesar papel da como resultado pérdidas
tanto directas como indirectas, como la pérdida de tiempo de
fabricación, el deterioro del rendimiento del equipo, etc. debido
al deterioro de la calidad de la pulpa, etc. Además, el crecimiento
de microorganismos en lugares tales como la instalación del agua de
refrigeración, donde se contiene o recircula tanta agua causa un
fenómeno de incrustación. Esto deteriora el rendimiento en la
transferencia de calor en una torre de refrigeración industrial,
así como corroe el metal o erosiona las partes de madera.
Las bacterias, como procariotas taloblásticos
pueden propagarse por descomposición de varios tipos de organismos,
algunos de los cuales son fuentes de corrosión inducida
microbiológicamente, por secretar y liberar polisacáridos que
forman una biopelícula. Los hongos, como eucariotas, pueden también
propagarse por descomposición de varios tipos de organismos como
bacterias, y algunos tipos de hongos que secretan celulasa son las
fuentes de decoloración y descomposición de las partes de madera
mediante la degradación de los materiales fibrosos de las partes de
madera de una torre de refrigeración, etc.
Las algas, como eucariotas, pueden propagarse por
fotosintetización en un ambiente con luz, aire y una pequeña
cantidad de organismos, y el carbohidrato formado por las algas se
emplea como una fuente de nutrientes para otros microorganismos
tales como bacterias y hongos, de ese modo se acelera el fenómeno
de incrustación. La incrustación de las algas debido a la
propagación de las algas se intensifica en lugares que están
expuestos a la luz del sol, particularmente en instalaciones de
refrigeración con agua, piscinas, etc. Este fenómeno da como
resultado la obstrucción con bloques de las tuberías de agua, así
como el deterioro del rendimiento en la transferencia de calor, la
oxidación de las superficies metálicas por generación de oxígeno, y
el fomento de la corrosión en agujeros de superficies metálicas
mediante una reacción galvánica parcial cuando el organismo
muere.
Se están desarrollando distintos biocidas para
matar dichos microorganismos, hongos, algas, etc. o para evitar su
adhesión superficial al metal, etc. Estos biocidas se dividen
generalmente en biocidas oxidantes y biocidas no oxidantes. Los
biocidas oxidantes que se emplean principalmente son compuestos
halógenos como cloro, bromo, etc. que son conocidos por la ventaja
económica de su capacidad de oxidación fuerte y bajo precio. Sin
embargo, pueden causar la erosión de las partes de madera de las
torres de refrigeración y la descomposición metálica, y su
eficiencia de esterilización tiende a deteriorarse ya que pueden
liberarse fácilmente a la atmósfera. Además, su efectividad práctica
es pobre debido a su modo peculiar de reaccionar primero con los
polisacáridos secretados, antes de reaccionar con los
microorganismos que son las fuentes reales de formación de la
biopelícula.
Los biocidas no oxidantes que superan estas
desventajas incluyen 3-isotiazolona, sal de amonio
cuaternario, compuestos que emiten formaldehído, glutaraldehído,
etc. y se emplean principalmente de forma separada. Aunque la
3-isotiazolona, que se describe en las patentes de
los Estados Unidos N^{os} 3.761.488, 4.105.431, 4.279.762, etc.,
tiene un efecto esterilizante elevado y un espectro antibiótico
amplio, tiene una desventaja en que sus efectos esterilizantes
instantáneos inmediatos son bajos. Además, la solicitud de patente
coreana Nº 89-20.381 describe una composición
antiséptica útil para evitar la putrefacción del agua de
circulación en la que los biocidas
5-cloro-2-metil-4-isotiazolona-3-ona
y
2-metil-4-isotiazolona-3-ona
se mezclan en una proporción alrededor de 3:1 y en la que esta
composición antiséptica contiene además cloruro de
didecil-dimetil-amonio. La patente
de Estados Unidos Nº 4.379.137 describe un método para mejorar la
capacidad de esterilización mezclando una sal de amonio cuaternario
de un polímero y 3-isotiazolona. Sin embargo, ya
que estas mezclas emiten materiales corrosivos, esto es, compuestos
halógenos como flúor, cloro, etc., es difícil aplicarlas donde se
utilizan metales susceptibles de corrosión, tales como acero al
carbono, hierro colado, acero inoxidable, cobre, etc.
Adicionalmente, la solicitud de patente coreana
Nº 97-80.170 describe un procedimiento que puede
aplicarse incluso cuando se utilizan metales susceptibles de
corrosión ya que el procedimiento descrito no emite un compuesto
halógeno. Otra composición biocida soluble en agua que tiene efectos
sinérgicos contiene 3-isotiazolona, que tiene
efecto esterilizante alto en fosfato de amonio cuaternario y
microorganismos, se describe en la solicitud de patente coreana Nº
97-46.517 como un biocida que tiene propiedades
superiores de efectos de esterilización inmediata en
microorganismos, durabilidad, anticorrosividad, etc. Sin embargo,
hay un problema al aplicar esta invención a varios campos
industriales debido a cuestiones tales como formación de burbujas y
espumas, etc. si se añade amonio cuaternario para proporcionar
efectividad inmediata a la 3-isotiazolona.
El documento
JP-A-10.175.809 describe la
composición biocida que se basa en
2-n-octil-4-isotiazolin-3-ona
e hidrocloruro de polihexametilen-biguanidina.
Además, mientras la
polihexametilenguanidina-fosfato tiene efectividad
inmediata, y se emplea en el control efectivo y amplio de
microorganismos en varios campos industriales, incluido el
tratamiento de aguas, así como muestra bajas propiedades
espumantes, tiene la desventaja de no tener un amplio espectro
antibiótico por si misma.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar una composición biocida que pueda emplearse en
procedimientos donde se utilicen metales susceptibles a la
corrosión, tales como acero al carbono, hierro colado, acero
inoxidable, cobre, etc., así como que tenga una capacidad de
esterilización alta, un espectro antibiótico amplio, y efectos
antisépticos superiores.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar una composición biocida que no sólo pueda aplicarse a
varios procedimientos industriales por sus bajas propiedades
espumantes, sino que también tenga una capacidad de esterilización
alta incluso cuando se emplea una cantidad pequeña.
La presente invención proporciona una composición
biocida que comprende 3-isotiazolona de la
siguiente fórmula general 1 y
polihexametilenguanidina-fosfato de la siguiente
fórmula general 2 para lograr los objetivos anteriores:
donde R es hidrógeno o cloro en la fórmula
general 1 anterior, m es un número entero de 4 a 7, y n es un
número entero de 1 a 14 en la fórmula general 2 anterior. La
presente invención proporciona además un método esterilizante que
mata o contiene el crecimiento de bacterias, hongos o algas mediante
la introducción de la composición biocida anterior en un medio que
esté contaminado por bacterias, hongos, y
algas.
En la siguiente descripción detallada, sólo se
han mostrado y descrito las realizaciones preferidas de la
invención, simplemente como vía de ilustración del mejor modo de
realizar la invención contemplado por el(los)
inventor(es).
La presente invención se describe con detalle a
continuación.
La presente invención proporciona una composición
antiséptica y/o biocida que contiene 3-isotiazolona
de la fórmula general 1 siguiente y
polihexametilenguanidina-fosfato de la fórmula
general 2 siguiente:
donde R es hidrógeno o cloro en la fórmula
general 1 anterior, m es un número entero de 4 a 7, y n es un
número entero de 1 a 14 en la fórmula general 2
anterior.
En las fórmulas generales anteriores, la
3-isotiazolona es preferiblemente
2-metil-4-isotiazolona-3-ona
que tiene un grupo R hidrógeno o
5-cloro-2-metil-4-isotiazolona-3-ona
que tiene un grupo R cloro, y más preferiblemente una mezcla en la
que
2-metil-4-isotiazolona-3-ona
y
5-cloro-2-metil-4-isotiazolona-3-ona
se mezclan en una proporción en peso de 1:20 a 20:1. Si la
proporción anterior del compuesto 3-isotiazolona
está fuera del intervalo de 1:20 a 20:1, los efectos esterilizantes
se deterioran.
La proporción de mezcla de
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato anteriores es
preferiblemente una proporción en peso de 1:1 a 1:65, más
preferiblemente de 1:1 a 1:4. Si la proporción de mezcla anterior
de 3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato está fuera del
intervalo anterior, los efectos sinérgicos de la mezcla de los dos
biocidas se deterioran o no se aprecian.
Si la presente invención de una mezcla de
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato se emplea como
composición biocida, la 3-isotiazolona compensa la
desventaja de los bajos efectos de esterilización de la
polihexametilenguanidina-fosfato en hongos y algunas
bacterias, mientras que la
polihexametilenguanidina-fosfato compensa la
desventaja que tiene la 3-isotiazolona en su
capacidad de esterilización inicial e inmediata y efectividad
bajas. Los efectos sinérgicos se observan en que la acción
esterilizante de una mezcla biocida se hace más grande que la suma
de la acción esterilizante que tiene cada compuesto componente.
Esto es, la presente invención de una composición puede contener
microorganismos de forma más amplia y efectiva mediante la mezcla
de los dos tipos de compuestos que tienen diferentes mecanismos de
esterilización, y se obtienen efectos adicionales como la
disminución de la frecuencia de aparición de cepas resistentes más
que en el caso de emplear un compuesto con un solo componente.
Una composición biocida de la presente invención
se emplea preferiblemente en una disolución acuosa y más
preferiblemente se emplea poniendo 5 a 1.000 partes por millón
(ppm) de la misma en agua de refrigeración, etc. en la que existan
los microorganismos, aunque la cantidad empleada no tiene límite
mientras consiga los efectos esterilizantes deseados. Una
composición biocida de la presente invención puede emplearse para
controlar los microorganismos amplia y efectivamente en los
diversos campos industriales como en plantas de pasta y papel,
torres de refrigeración, como desinfectante, etc. En particular,
puede emplearse añadiéndolo a la torre de refrigeración de un
procedimiento industrial, al desinfectante, pintura, antiséptico
del látex, aditivos cosméticos, aditivos para productos de emulsión
como champú, etc. control químico del limo para tejido textil,
agente de control del limo del papel, y antisépticos para
materiales de cuero, aceite de procesado de metal, etc.
Se describen a continuación Ejemplos comparativos
para ayudar a un mayor entendimiento de la presente invención y
Ejemplos preferidos.
Ejemplo
1-6
Los efectos esterilizantes de la
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato en una solución
mezcla de 8 tipos de bacterias (Enterobacter aerogens número
de depósito en la ATCC 13048, Escherichia coli número de
depósito en la ATCC 11229, Micrococcus luteus número de
depósito en la ATCC 9341, Pseudomonas aeruginosa número de
depósito en la ATCC 15442, Klebsiella pneumoniae número de
depósito en la ATCC 1560, Staphylococcus epidermis número de
depósito en la ATCC 155, Staphylococcus aureus número de
depósito en la ATCC 6538, y Bacillus subtilis número de
depósito en la ATCC 6984) se sometieron a ensayo utilizando Tryptic
Soy Broth fabricada por Difco Corporation de acuerdo con el método
de dilución al doble. La concentración mínima de inhibición de cada
biocida y sus mezclas se determinó mediante la observación a simple
vista del grado de turbidez de la concentración más baja en la que
el crecimiento se deterioró después de cultivar de un caldo de
cultivo en el cual se añaden biocidas y microorganismo a 30 grados
centígrados durante 3 días.
Se determinó que se observaba un efecto sinérgico
de un biocida cuando la suma de QA/Qa y QB/Qb era menor que 1, como
en la siguiente ECUACIÓN de acuerdo con el método publicado en el
artículo de Kull, F.C. et al (Appl. Microbiol. 9:53
8\sim544 (1961)), y estos resultados se representan en la Tabla
1:
Indice sinérgico (SI) = (QA/Qa) + (QB/Qb)
en la que Qa y Qb son valores MIC (ppm) de un
solo compuesto A y un solo compuesto B, respectivamente, y QA y QB
son valores MIC (ppm) de los compuestos A y B, respectivamente,
fuera de cada mezcla.
Como se representa en la Tabla 1 anterior, se
puede observar que el mismo efecto destructivo de microorganismos
(SI era 0,53 en el Ejemplo 1) puede obtenerse aún cuando se emplea
sólo la mitad de la cantidad de 3-isotiazolona y la
cantidad de polihexametilenguanidina-fosfato se
reduce a 9,8 ppm. El mismo efecto destructor de microorganismos (SI
era 0,63 en el Ejemplo 6) puede obtenerse también aún cuando sólo
se emplea la mitad de la cantidad de
polihexametilenguanidina-fosfato y sólo se emplean
2,4 ppm de 3-isotiazolona. Por lo tanto, se puede
demostrar que una mezcla de los dos compuestos anteriores puede
inhibir el crecimiento de bacterias más efectivamente que el empleo
individual de cada uno de los dos compuestos, y la proporción de
acción sinérgica de 3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato es más preferible
en el intervalo 1:1 a 1:4, en el que SI es 0,53 a 0,63.
Ejemplo de ensayo 1 y ejemplo comparativo
1
Los valores mínimos de concentración de
inhibición (MIC) de una composición biocida en la que
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato se mezclan en una
proporción 1:4 (1% en peso de 3-isotiazolona y 15%
en peso de
poli-hexametilenguanidina-fosfato al
25% en peso) y de un solo biocida de 3-isotiazolona
al 1,5% en peso se midieron en 7 tipos de cepas individuales.
Después de diluir un biocida utilizando 96 placas de
"multi-wall" de acuerdo con el método de
dilución continua al doble, se inocularon los microorganismos a una
concentración de 104 UFC/ml. Luego, después de cultivar a 30 grados
centígrados durante 48 horas, se midieron los valores MIC por
observación a simple vista del crecimiento de los microorganismos
basado en la turbidez. Los resultados se representan en la Tabla
2.
La turbidez se observó empleando Tryptic Soy
Broth fabricado por Difco Corporation como medio para la medida de
valores MIC y se utilizaron cepas de Enterobacter aerogens
número de depósito en la ATCC 13048, Staphylococcus aureus
número de depósito en la ATCC 6538, Staphylococcus epidermis
número de depósito en la ATCC 155, Bacillus subtilis número
de depósito en la ATCC 6984, Saccharomyces cerevisiae número
de depósito en la ATCC 9763, Rhizopus oryzae número de
depósito en la ATCC 10404, Aspergillus Níger número de
depósito en la ATCC 9642 entre las cepas que se emplearon en el
Ejemplo 1.
Como puede demostrarse a partir de la Tabla 2
superior, una mezcla biocida en la que se mezclan
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato al 25% en peso
empleando el índice sinérgico es mucho más efectiva para controlar
microorganismos que un biocida con un componente individual de
3-isotiazolona al 1,5% en peso.
Ejemplo de ensayo 2 y ejemplo comparativo
2
Para determinar el tiempo de destrucción para
matar microorganismos cuando se utiliza la mezcla biocida del
Ejemplo de ensayo 1 y 3-isotiazolona al 1,5% que se
utilizó en el Ejemplo comparativo 1, se realizaron medidas de la
efectividad inmediata, la durabilidad, y el número de cepas tomando
una disolución de una cepa en periodos correspondientes a 0 horas,
3 horas, 24 horas, 48 horas, 72 horas, y 96 horas después de
añadirlos respectivamente a 50, 100, y 200 ppm de una mezcla
biocida y 3-isotiazolona en el agua de
refrigeración de una torre de refrigeración de polimerización que
tiene una concentración de microorganismos alrededor de 104 UFC/ml.
Se utilizó como blanco una solución en la que no se añadió biocida.
Los resultados medidos de las proporciones de reducción de la cepa
según el tiempo en el que la mezcla biocida, en la que
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato se mezclaron, se
presentan utilizando un índice sinérgico, así como los datos para
un biocida de componente individual de
3-isotiazolona al 1,5% en peso, se representan en
la Tabla 3 y la Tabla 4.
\newpage
Como puede demostrarse en la Tabla 3 y la Tabla 4
anteriores, el biocida de un compuesto individual
3-isotiazolona al 1,5% en peso muestra capacidad de
esterilización después de 24 horas, mientras que la efectividad
inmediata es baja y hay también una propagación de microorganismos
secundaria después de 48 horas. La mezcla biocida de
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato logra efectos
sinérgicos como se ve en efectividad inmediata, durabilidad, y
efectos esterilizantes superiores en microorganismos comparados con
el biocida de componente individual. Por lo tanto, puede
demostrarse que si se mezclan 3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato, la desventaja de
la 3-isotiazolona en la efectividad inmediata y los
problemas de la polihexametilenguanidina-fosfato
asociados con el espectro antibiótico se compensan mutuamente, y
la capacidad esterilizante se correlaciona con un índice de efecto
sinérgico.
Como se ha descrito anteriormente, una
composición biocida de la presente invención puede utilizarse
efectivamente en el control amplio de microorganismos en varios
campos industriales tales como tratamiento de aguas, desinfectantes,
etc. ya que tiene efectividad inmediata y durabilidad, así como
aplicabilidad a un espectro antibiótico amplio. Además, una
composición biocida de la presente invención puede controlar
efectivamente la contaminación de microorganismos en agua
industrial y el ambiente de vida real de los microorganismos ya que
es más efectiva en el control de microorganismos y tiene mayor
capacidad de esterilización inmediata que un biocida de un
compuesto individual. Una composición biocida de la presente
invención tiene el efecto de disminuir la frecuencia de aparición
de una cepa resistente comparada con un biocida de un compuesto
individual, esto se consigue utilizando una mezcla de biocidas que
tienen mecanismos de acción diferentes.
Claims (5)
1. Una composición biocida que contiene
3-isotiazolona de la fórmula general 1 siguiente y
polihexametilenguanidina-fosfato de la fórmula
general 2 siguiente:
donde R es hidrógeno o cloro en la fórmula
general 1 anterior, m es un número entero de 4 a 7, y n es un
número entero de 1 a 14 en la fórmula general 2
anterior.
2. Una composición biocida de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que la proporción de mezcla de
3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato anteriores está en
una proporción en peso de 1:1 a 1:65.
3. Una composición biocida de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que la anterior
3-isotiazolona es una mezcla en la que la
3-isotiazolona que tiene un R hidrógeno y la
3-isotiazolona que tiene un R cloro se mezclan en
una proporción en peso de 1:20 a 20:1 y la proporción de mezcla de
la anterior 3-isotiazolona y
polihexametilenguanidina-fosfato es de 1:1 a
1:4.
4. Una composición biocida de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque antes de emplear la
composición biocida anterior, se mezcla con un medio seleccionado
del grupo que consiste en agua de refrigeración de un procedimiento
industrial, desinfectante, pintura, antiséptico para látex,
aditivos para cosméticos, aditivos para productos de emulsión,
productos químicos para el control del limo para tejido textil,
agente de control del limo del papel, antisépticos para materiales
de cuero, y antisépticos para aceite de procesado del metal.
5. Un método esterilizante para matar o retener
el crecimiento de las bacterias, hongos y/o algas poniendo una
composición biocida de la reivindicación 1 en la zona que está
contaminada por bacterias, hongos y /o algas.
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