ES2850125T3 - Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida - Google Patents

Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida Download PDF

Info

Publication number
ES2850125T3
ES2850125T3 ES16827304T ES16827304T ES2850125T3 ES 2850125 T3 ES2850125 T3 ES 2850125T3 ES 16827304 T ES16827304 T ES 16827304T ES 16827304 T ES16827304 T ES 16827304T ES 2850125 T3 ES2850125 T3 ES 2850125T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
particles
antimicrobial
support
group
silicon oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES16827304T
Other languages
English (en)
Inventor
Baviera José Manuel Barat
Martinez María Dolores Marcos
Manez Ramón Martinez
Esteve Edgar Perez
Rico María Ruiz
Galarza Félix Sancenon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad Politecnica de Valencia
Original Assignee
Universidad Politecnica de Valencia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad Politecnica de Valencia filed Critical Universidad Politecnica de Valencia
Application granted granted Critical
Publication of ES2850125T3 publication Critical patent/ES2850125T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing solids as carriers or diluents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing solids as carriers or diluents
    • A01N25/10—Macromolecular compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/26—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests in coated particulate form
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/34—Shaped forms, e.g. sheets, not provided for in any other sub-group of this main group
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N31/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic oxygen or sulfur compounds
    • A01N31/08—Oxygen or sulfur directly attached to an aromatic ring system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N31/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic oxygen or sulfur compounds
    • A01N31/08—Oxygen or sulfur directly attached to an aromatic ring system
    • A01N31/14—Ethers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N35/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having two bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. aldehyde radical
    • A01N35/04—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having two bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. aldehyde radical containing aldehyde or keto groups, or thio analogues thereof, directly attached to an aromatic ring system, e.g. acetophenone; Derivatives thereof, e.g. acetals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/045—Hydroxy compounds, e.g. alcohols; Salts thereof, e.g. alcoholates
    • A61K31/05—Phenols
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/075—Ethers or acetals
    • A61K31/085—Ethers or acetals having an ether linkage to aromatic ring nuclear carbon
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/185—Acids; Anhydrides, halides or salts thereof, e.g. sulfur acids, imidic, hydrazonic or hydroximic acids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04—Antibacterial agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/18—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
    • D06M13/12—Aldehydes; Ketones
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
    • D06M13/144—Alcohols; Metal alcoholates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema antimicrobiano, insecticida y acaricidaque comprende partículas de soporte funcionalizadas con al menos un compuesto antimicrobiano de origen natural. Las partículas se seleccionan preferiblemente del grupo constituido por materiales inorgánicos de base silícea, como por ejemplo partículas mesoporosas de óxido de silicioo partículas de óxido de silicio amorfo;y también de partículasde celulosa,como por ejemplo celulosa microcristalina. Mientras que elcompuesto antimicrobiano se selecciona preferiblemente del grupo constituido por carvacrol, cinamaldehído, perillaldehído, eugenol, timol, vainillina, ácido gálico y ácido ferúlico.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de los compuestos antimicrobianos, insecticida y acaricida, y más concretamente a sistemas antimicrobianos, insecticida y acaricida para la administración de dichos compuestos. Antecedentes de la invención
Los metabolitos de plantas tales como los compuestos activos de aceites esenciales y ácidos orgánicos de extractos de plantas presentan actividad acaricida, antimicrobiana e insecticida probada frente a diversas plagas (“Antimicrobial gallic acid from Caesalpinia mimosoides Lamk”. Food Chemistry, 100(3), 1044-1048, 2007; “Biological effects of essential oils-a review”. Food and Chemical Toxicology, 46(2), 446-475, 2008; “Essential oils in food preservation: mode of action, synergies, and interactions with food matrix components”. Frontiers in Microbiology, 3, 2012). El uso de estos extractos, así como de los compuestos activos de los mismos, como agentes fitosanitarios en cultivos, tratamientos post-cosecha y en la industria alimentaria como agentes antimicrobianos en alimentos, recubrimientos y envases se ha estudiado ampliamente en los últimos años (“Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods — a review”. International journal of food microbiology, 94(3), 223-253, 2004; “Commercial opportunities for pesticides based on plant essential oils in agriculture, industry and consumer products”. Phytochemistry Reviews, 10(2), 197-204, 2011).
Las principales limitaciones del uso de este tipo de compuestos son la solubilidad de los mismos, su volatilidad, así como la modificación de las características organolépticas de los alimentos tras su incorporación, principalmente el fuerte olor que impide su uso a concentraciones efectivas para la conservación del alimento.
Recientemente ha comenzado a estudiarse la encapsulación de este tipo de compuestos en partículas mesoporosas de óxido de silicio como forma de administración alternativa.
Las partículas mesoporosas de óxido de silicio, o PMS, se consideran en la bibliografía como materiales biocompatibles, tal como se desprende por ejemplo del estudio realizado por Wehling et al. (“A critical study: Assessment of the effect of silica particles from 15 to 500 nm on bacterial viability”. Environmental Pollution, 176, 292-299, 2013), en el que se investigó el efecto de partículas de óxido de silicio con un tamaño comprendido entre 15 y 500 nm sobre la viabilidad bacteriana. Los resultados establecieron que las partículas no mostraron propiedades inhibitorias independientemente de su tamaño de partícula. Otras investigaciones en las que se ha establecido el efecto antibacteriano de partículas cargadas también mostraron que los soportes no cargados no tenían actividad inhibitoria sobre los microorganismos estudiados.
La carga de compuestos antimicrobianos en el interior de los poros de las partículas mesoporosas de óxido de silicio se ha estudiado ampliamente. Por ejemplo, en el artículo de Izquierdo-Barba et al. (“Incorporation of antimicrobial compounds in mesoporous silica film monolith”. Biomaterials, 30(29), 5729-5736, 2009), se encapsuló el péptido antimicrobiano LL-37, así como clorhexidina, en óxido de silicio mesoporoso y se obtuvo la liberación controlada de los mismos mediante el anclado de grupos -SH sobre la superficie del óxido de silicio. Ambas partículas cargadas mostraron actividad bactericida frente a bacterias gram-positivas y gram-negativas, siendo las partículas cargadas con clorhexidina más tóxicas según los ensayos de hemólisis, liberación de lactato deshidrogenasa y viabilidad celular.
Por otra parte, se encapsuló nitroimidazol PA-824, que presenta alta actividad antituberculosa, en partículas mesoporosas de óxido de silicio consiguiendo una mejora de su solubilidad, y por tanto, su biodisponibilidad. Sin embargo, la actividad antibacteriana de este compuesto encapsulado no fue mayor que el efecto producido por el compuesto libre. La ausencia de mejora en la actividad pudo deberse a dificultades durante la liberación del pA-824 desde las partículas mesoporosas como consecuencia de moléculas que pueden interferir en el ambiente celular (“Encapsulation of anti-tuberculosis drugs within mesoporous silica and intracellular antibacterial activities”. Nanomaterials, 4, 813-826, 2014).
Un ejemplo de encapsulación de compuestos antimicrobianos naturales de extractos de plantas es el isotiocianato de alilo. Este compuesto antibacteriano natural podría emplearse en alimentación, pero presenta problemas relacionados con su volatilidad, sabor picante y escasa solubilidad en agua. Se propuso la encapsulación de este compuesto en partículas mesoporosas de óxido de silicio y se obtuvo una liberación controlada del isotiocianato de alilo modulada en función de la distribución del tamaño de poro. Las propiedades antibacterianas de dicho compuesto se mantuvieron tras los procesos de adsorción y desorción (“Controlled release of allyl isothiocyanate for bacteria growth management”. Food Control, 23(2), 478-484, 2012).
También se conoce la encapsulación de componentes volátiles de aceites esenciales en partículas de sílice mesoporosa para su liberación controlada para proporcionar un efecto antifúngico prolongado de ANEZKA JANATOVA ET AL, "Long-term antifungal activity of volatile essential oil components released from mesoporous silica materials", INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS., NL, (20150501), vol. 67, doi:10.1016/j.indcrop.2015.01.019, ISSN 0926-6690, páginas 216 - 220. En este caso, los compuestos antimicrobianos quedan atrapados en los poros del material mesoporoso. Para ejercer su actividad biocida, los compuestos bioactivos deben liberarse.
También se conoce la encapsulación de agentes antimicrobianos, como el cinamaldehído, en el material del núcleo mesoporoso para su protección de la WO2015044673. Según su descripción, los compuestos antimicrobianos quedan atrapados en los poros del material mesoporoso. Para ejercer su actividad biocida, los compuestos bioactivos deben liberarse.
Sin embargo, aunque la encapsulación de compuestos activos en el interior de partículas mesoporosas proporciona ventajas por ejemplo en cuanto a la liberación controlada y sostenida del compuesto, estas técnicas no resultan completamente satisfactorias. Por ejemplo, una desventaja que presenta este tipo de técnica es que los compuestos activos, una vez liberados de las partículas mesoporosas, quedan libres en el entorno y por tanto presentan los mismos inconvenientes que dichos compuestos administrados de manera individual (por ejemplo, en cuanto a la solubilidad, volatilidad con disminución de la eficacia frente a plagas por la baja persistencia, sabor desagradable, etc.). Por otro lado, al dispersarse en el entorno los compuestos liberados, no se obtiene una concentración sustancial de los mismos en una zona concreta de interés. Adicionalmente, la introducción de los citados compuestos en el interior de los poros no siempre es posible, debido a relaciones de polaridad y relación de tamaños de poro y compuesto. Por otro lado el uso de sustancias porosas con poros de gran diámetro dificulta su cerrado y por lo tanto la encapsulación efectiva del compuesto adicionado.
En el caso de la administración a un paciente (puede ser un ser humano o tratarse de otra especie animal) por ejemplo para el tratamiento de una enfermedad, los compuestos activos, una vez liberados, pueden absorberse en el organismo del paciente. Esto impide o reduce la acción de esos compuestos en zonas posteriores del tracto gastrointestinal, como por ejemplo en el intestino grueso o en el ciego.
Por otro lado, también se conocen nanopartículas de quitosano funcionalizadas con eugenol y carvacrol con actividades antioxidantes y antibacterianas como se describe en CHEN, FEI ET AL, "Antioxidant and antibacterial activities of eugenol and carvacrol- grafted chitosan nanoparticles", CA, CHEMICAL ABSTRACTS SERVICE, COLUMBUS, OHIO, US, número de acceso a la base de datos 152:19255. Los compuestos antimicrobianos se injertan en las partículas de quitosano por reacción entre los grupos amino presentes de forma natural en el quitosano y el aldehído del carvacrol y eugenol derivatizados previamente. Sin embargo, el enlace imina formado entre el aldehído de los compuestos bioactivos y el resto amino del quitosano es fácilmente hidrolizable a un pH ligeramente ácido, con la posterior liberación del compuesto injertado.
También se conocen películas biodinámicas de quitosano funcionalizadas con vainillina con propiedades antifúngicas como se describe en MARIN, LUMINITA ET AL, "Antifungal vanillin-imino-chitosan biodynameric films", CA, CHEMICAL ABSTRACTS SERVICE, COLUMBUS, OHIO, US, número de acceso a la base de datos 159:203585. Vainillina se injerta en las partículas de quitosano por reacción entre los grupos amino presentes de forma natural en el quitosano y el aldehído del resto de la vainillina. El enlace imina formado entre el resto aldehído de la vainillina y el resto amino del quitosano es fácilmente hidrolizable a un pH ligeramente ácido, con la posterior liberación del compuesto injertado.
También se conocen películas de PET funcionalizadas con timol usando un monómero metacrílico de timol como se describe en BEDEL, SOPHIE ET AL, "Antibacterial poly(ethylene terephthalate) surfaces obtained from thymyl methacrylate polymerization", CA, CHEMICAL ABSTrActS sErVICE, COLUMBUS, OHIO, US, número de acceso a la base de datos 163:161466. La película PET se trata en primer lugar con plasma de NH3 para incorporar grupos amino primarios. Luego, el metacrilato de timol se polimeriza sobre la superficie de la película PET mediante la inmovilización de un iniciador de radicales de transferencia de átomos. En este caso, la unión del timol por medio del grupo hidroxilo implicaría la pérdida de sus características antimicrobianas debido al papel clave de este resto en la interacción con la envoltura microbiana para generar daño celular irreversible.
También se conocen compuestos que contienen restos fotosensibles e hidrófobos funcionalizados con trialcoxisilanos para generar materiales con grupos hidroxialquilo en la superficie después de la irradiación con luz de longitud de onda de 365 nm como se describe en SATO, NAOYA ET aL, "Photosensitive, hydrophilicity-changing silane coupling agents and their use for manufacture of materials having hydroxyalkyl groups on surfaces", CA, CHEMICAL ABSTRACTS SERVICE, COLUMBUS, OHIO, US, número de acceso a la base de datos 158:56327. Para unir ciertas entidades moleculares (ca. aceites esenciales) sobre la superficie, es necesario el paso de irradiación para generar restos hidroxilo en los que las moléculas podrían injertarse. Este paso de irradiación obligatorio limita las aplicaciones de los materiales descritos.
También se conocen superficies lignocelulósicas funcionalizadas con polifenoles mediante acoplamiento oxidativo enzimático como se describe en SCHROEDER, MARC ET AL, "Enzymatic coating of lignocellulosic surfaces with polyphenols", CA, CHEMICAL ABSTRACTS SERVICE, COLUMBUS, OHIO, US, número de acceso a la base de datos 148:264159. El acoplamiento oxidativo utilizado para inmovilizar el polifenol es inducido por radicales generados por ciertas enzimas oxidasa-reductasa. Estos procesos radicales son difíciles de controlar y, por tanto, no se puede garantizar la homogeneidad en el grado de funcionalización.
También se conocen nanopartículas de sílice funcionalizadas con agentes bioactivos (aminoácido, oligopéptido, anticuerpo, proteína, enzima o polímero) con baja solubilidad como se describe en WO2011124739. Los materiales constan de dos componentes: (i) nanopartículas de sílice con restos terminales aniónicos y (ii) agente bioactivo injertado covalentemente a los grupos aniónicos en la superficie del soporte inorgánico. La hidrólisis enzimática o química de este enlace covalente (éster, amida, carbamato o carbonato) induce la liberación controlada del agente bioactivo insoluble para aplicaciones biomédicas. Este es un ejemplo de sistema de administración inteligente en el que se injertan los compuestos bioactivos pero su efecto biológico tiene lugar una vez que se libera el agente bioactivo.
Por tanto, sigue existiendo en la técnica la necesidad de un sistema antimicrobiano alternativo que permita obtener una concentración sustancial de un compuesto activo en una zona de interés. Además, sería deseable que el sistema antimicrobiano permita enmascarar y reducir al menos parcialmente ciertas propiedades indeseables de compuestos antimicrobianos (por ejemplo sabor y olor desagradable...), por ejemplo en el caso de aplicaciones alimentarias.
Sumario de la invención
Para solucionar los problemas de la técnica anterior y asegurar el mantenimiento de las propiedades antimicrobianas, insecticida y acaricida, la presente invención propone el anclado de los compuestos antimicrobianos, insecticida y acaricida específicos (más adelante indicados como compuestos activos) sobre la superficie de partículas de soporte.
En un principio, dicho anclado o funcionalización puede disminuir en gran medida la actividad antimicrobiana, insecticida y acaricida de los compuestos activos, ya que los grupos funcionales más reactivos, que son por los que se suelen anclar al sólido, son los que les confieren su naturaleza antimicrobiana, insecticida y acaricida. Sin embargo, los inventores han descubierto ahora sorprendentemente que en determinados grupos específicos de compuestos activos de origen natural, no se produce tal disminución de su actividad al anclarlos sobre un soporte sólido, sino que se observa que se mantiene o aumenta dicha actividad. Aún en el caso de mantener la misma actividad antimicrobiana, insecticida o acaricida, el anclaje de los compuestos sobre un soporte sólido proporcionará ventajas adicionales tales como enmascaramiento de olores y sabores desagradables, por ejemplo.
Así, la presente invención da a conocer un sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida que comprende un soporte funcionalizado en su superficie por derivatización con grupos trialcoxisilano, con al menos un compuesto antimicrobiano, insecticida o acaricida específico de origen natural anclado covalentemente a dicho soporte. Según la presente invención, los compuestos activos no se cargan en el interior de los poros de las partículas de soporte ni de la superficie del soporte como es el caso en la técnica anterior, sino que se funcionalizan sobre la superficie de dicho soporte. De este modo, los compuestos permanecen anclados al soporte y no se liberan en el medio, lo cual proporciona una serie de ventajas con respecto a los sistemas antimicrobianos, insecticida y acaricida de la técnica anterior.
Así, dado que los compuestos activos no se liberan en el entorno, se enmascaran propiedades indeseables de los mismos tales como olor y sabor desagradables, se reduce su volatilidad, etc. Además, dado que estos compuestos no se dispersan en el medio al que se suministran, su concentración aumenta en el sitio de administración de las partículas, por ejemplo, y por tanto se reduce la cantidad de dichos compuestos que debe proporcionarse para obtener un efecto dado.
Por otro lado, al quedar los compuestos permanentemente fijados a las partículas mesoporosas (soportes según se describen en la presente invención), se impide su absorción en el tracto intestinal cuando se administran a un paciente. Esto favorece la acción de los compuestos activos en zonas posteriores del tracto gastrointestinal, tales como el intestino grueso o el ciego.
Según una realización preferida de la presente invención, el soporte empleado en el sistema antimicrobiano son partículas que se seleccionan del grupo constituido por materiales inorgánicos de base silícea, preferiblemente son partículas mesoporosas de óxido de silicio con un tamaño de partícula comprendido entre 0,01 y 7 pm y con un tamaño de poro comprendido entre 1 y 20 nm.
Según otra realización de la invención, las partículas de soporte son partículas de óxido de silicio amorfo con un tamaño de partícula comprendido entre 0,01 y 30 pm.
Según otra realización de la invención, el soporte son partículas que se seleccionan del grupo constituido por partículas de celulosa, preferiblemente son partículas de celulosa microcristalina con un tamaño de partícula comprendido entre 1 y 10 pm. También se divulga el uso de soportes ricos en celulosas, como por ejemplo madera, algodón o papel.
Por otro lado, según la presente invención, el compuesto activo empleado en el sistema antimicrobiano, insecticida o acaricida se selecciona del grupo constituido por compuestos activos presentes en aceites esenciales vegetales, a saber, carvacrol, cinamaldehído, perillaldehído, eugenol, timol y vainillina, y ácidos orgánicos presentes en la fase acuosa de extractos vegetales, a saber, ácido gálico y ácido ferúlico.
La presente invención también divulga que al menos un compuesto activo de origen natural se puede aplicar al soporte mediante pulverización.
La presente invención también divulga el uso del sistema según la presente invención como filtros antimicrobianos y telas antimicrobianas.
Breve descripción de las figuras
La presente invención se entenderá mejor con referencia a los siguientes dibujos.
La figura 1 muestra dos gráficos de barras en los que se ilustra la inhibición de L. innocua obtenida con vainillina libre (control) y con vainillina funcionalizada sobre partículas de soporte, en función de la concentración.
La figura 2 muestra dos gráficos de barras en los que se ilustra la inhibición de L. innocua obtenida con carvacrol libre (control) y con carvacrol funcionalizado sobre partículas de soporte, en función de la concentración.
La figura 3 muestra microfotografías de TEM de secciones ultradelgadas de L. innocua en presencia de partículas MCM-41 funcionalizadas con compuestos activos.
La figura 4 muestra la actividad inhibitoria de eugenol libre y eugenol anclado a micropartículas MCM-41 (barras gris claro) y óxido de silicio amorfo (barras gris oscuro) frente a Listeria innocua (A, B) y Escherichia coli (C, D).
La figura 5 muestra la actividad inhibitoria de timol libre y timol anclado a micropartículas MCM-41 (barras gris claro) y óxido de silicio amorfo (barras gris oscuro) frente a Listeria innocua (A, B) y Escherichia coli (C, D).
La figura 6 muestra la actividad inhibitoria de eugenol libre y eugenol anclado a micropartículas MCM-41 frente a Aspergillus flavus (A, B), Aspergillus niger (C, D) y Penicillium expansum (E, F).
La figura 7 muestra la actividad inhibitoria de eugenol libre y eugenol anclado a micropartículas MCM-41 frente a Zygosaccharomyces bailii (A, B) y Zygosaccharomyces rouxii (C, D).
La figura 8 muestra la evolución del movimiento de Tyrophagus putrescentiae en presencia de carvacrol, eugenol y timol libres (A) y anclados a partículas de óxido de silicio amorfo (B).
La figura 9 muestra la actividad inhibitoria de timol (A) y vainillina (B) libres (barras gris claro) y anclados a celulosa microcristalina (barras gris oscuro) frente a Listeria innocua.
La figura 10 muestra imágenes del crecimiento o ausencia de crecimiento de Aspergillus niger en tela de algodón control (a), tela funcionalizada con timol (b) y tela funcionalizada con vainillina (c).
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Tal como se mencionó anteriormente, la presente invención se refiere a un sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida constituido por un soporte funcionalizado en su superficie por derivatización con grupos trialcoxisilano, con al menos un compuesto antimicrobiano, insecticida y acaricida de origen natural anclado covalentemente a dicho soporte.
Según una realización de la presente invención el sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida comprende partículas de soporte funcionalizadas por derivatización con grupos trialcoxisilano, con un compuesto antimicrobiano, insecticida o acaricida de origen natural, según se define arriba y en la reivindicación 1, anclado covalentemente en su superficie.
Según otra realización de la presente invención el sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida comprende partículas de soporte funcionalizadas por derivatización con grupos trialcoxisilano, con dos o más compuestos antimicrobianos de origen natural diferentes, según se define arriba y en la reivindicación 1, anclados covalentemente en su superficie, de modo que el sistema facilita la acción simultánea de ambos compuestos.
Según una realización preferida, el soporte son partículas que se seleccionan del grupo constituido por materiales inorgánicos de base silícea, preferiblemente son partículas mesoporosas de óxido de silicio con un tamaño de partícula comprendido entre 0,01 y 7 pm, preferiblemente entre 0,1 y 1,5 pm; y un tamaño de poro comprendido entre 1 y 20 pm, preferiblemente entre 2 y 8 nm. Más preferiblemente, las partículas mesoporosas de óxido de silicio se seleccionan preferiblemente de MCM-41, SBA-15 y UVM-7.
Según otra realización preferida, las partículas de soporte son partículas de óxido de silicio amorfo con un tamaño de partícula comprendido entre 0,01 y 30 pm, preferiblemente entre 3 y 4 pm.
Según otra realización de la invención, el soporte son partículas que se seleccionan del grupo constituido por partículas de celulosa, preferiblemente partículas de celulosa microcristalina con un tamaño de partícula comprendido entre 1 y 10 pm. Dichas partículas se han utilizado hasta ahora en la industria farmacéutica y alimentaria como excipiente y aditivo (E-460) con función estabilizante y espesante, pero no se conoce su uso como partículas de soporte.
Según otra realización de la invención, el soporte funcionalizado se selecciona del grupo de soportes ricos en celulosas, como por ejemplo madera, algodón y papel.
Por su parte, el compuesto antimicrobiano, insecticida y acaricida de origen natural funcionalizado sobre el soporte es como se ha definido arriba y en la reivindicación 1. Más preferiblemente, el compuesto antimicrobiano funcionalizado sobre el soporte se selecciona del grupo constituido por carvacrol, eugenol, timol y vainillina.
La presente invención también se refiere al uso del sistema según la presente invención como filtros antimicrobianos y telas antimicrobianas. También es posible aplicar al menos un compuesto activo de origen natural al soporte deseado mediante pulverización.
PROTOCOLO DE INMOBILIZACIÓN
La inmovilización de los compuestos bioactivos naturales debe ser estudiada y realizada adecuadamente, ya que existe una relación entre la reactividad de los grupos funcionales de las moléculas bioactivas y su potencial de actividad biológica. Por esa razón no sólo es necesario realizar el anclado de las citadas moléculas, sino que en ocasiones se debe recurrir a aproximaciones que permitan mantener el grupo activo del compuesto bioactivo libre. Los soportes inorgánicos objeto de esta patente presentan una elevada superficie específica con grupos reactivos en su superficie que permite el anclado covalente de moléculas orgánicas de forma eficiente.
El anclaje químico de diversos componentes de extractos de plantas, según lo definido arriba y en la reivindicación 1, sobre soportes inorgánicos permitirá mantener la actividad biológica de los compuestos minimizando los efectos adversos que pueden tener la aplicación de los compuestos libres. Las potenciales ventajas serán una mayor persistencia, ya que se disminuye la volatilidad de los compuestos bioactivos tras el anclado covalente; disminución de la concentración mínima necesaria para que el compuesto bioactivo produzca un efecto inhibitorio, ya que el hecho de anclar las moléculas sobre una superficie hace que la actividad aumente por un efecto de concentración local; así como un incremento de la estabilidad química y térmica de los compuestos bioactivos.
La forma más sencilla de abordar el anclaje de estos compuestos en soportes inorgánicos consiste en derivatizarlos con grupos trialcoxisilano empleando los grupos funcionales principales. En un segundo lugar, los compuestos derivatizados se anclarán en la superficie inorgánica del soporte mediante la formación de enlaces covalentes. En el caso del anclado de los compuestos aromáticos se emplearán reacciones de formilación (Vilsmeier y Reimer-Tiemann) y el grupo aldehído introducido servirá como punto de anclaje del compuesto con propilaminas para la formación de los derivados alcoxisilanos que se unen al material de soporte. Los compuestos aromáticos también se pueden anclar directamente al material de soporte tras la reacción con grupos yodopropil mediante reacciones de Friedel-Crafts.
Para los ácidos orgánicos que presentan como grupo funcional principal un ácido carboxílico, éste será inmovilizado en un material previamente funcionalizado con propilaminas mediante una reacción de amidación empleando DCC o EDC como agentes acoplantes.
A continuación se proporcionan unos ejemplos ilustrativos, aunque no limitativos, para facilitar la comprensión de la presente invención.
Ejemplos
Ejemplo 1:
En primer lugar, se estudió la funcionalización de vainillina sobre micropartículas mesoporosas MCM-41 así como su actividad antimicrobiana.
Para ello, se llevaron a cabo ensayos in vitro de viabilidad bacteriana de Listeria innocua frente a las partículas mesoporosas funcionalizadas con vainillina así como vainillina libre. La supervivencia del microorganismo en ausencia de partículas o compuesto activo (control positivo) se estableció como el 100 % de la población para calcular la supervivencia en las muestras tratadas.
Para ello, se prepararon las diferentes suspensiones de partículas o vainillina libre en caldo de cultivo (caldo triptona de soja) a las que se les añadió el inóculo microbiano para obtener una población inicial de aproximadamente 106 UFC/mL. Se incubaron dichas suspensiones con agitación orbital (150 rpm) a 37°C durante 2 h. Tras dicho período, se llevó a cabo la siembra de las diluciones seriadas en medio selectivo e incubación durante 48 h, con posterior recuento de las unidades formadoras de colonias (UFC) y cálculo del porcentaje de inhibición.
En la figura 1 adjunta se muestran los porcentajes de inhibición obtenidos con distintas concentraciones de vainillina libre (gráfico de la izquierda) y vainillina funcionalizada sobre partículas MCM-41 (gráfico de la derecha) sobre cultivos de Listeria innocua. Tal como puede apreciarse en la figura 1, la actividad antimicrobiana de la vainillina se ve mejorada tras el anclado al soporte en comparación con los resultados de la vainillina libre. La vainillina libre produce una inhibición total del microorganismo a una concentración de 4 mg/mL. Sin embargo, la funcionalización de la vainillina sobre partículas MCM-41 produce una reducción en la concentración inhibitoria, produciéndose la inhibición total a una concentración de tan sólo 2,5 mg/mL de vainillina anclada.
En efecto, la concentración de vainillina en un pequeño espacio gracias a la funcionalización sobre partículas MCM-41 incrementa en gran medida la capacidad antimicrobiana de los sistemas frente a la presencia de vainillina libre. Por tanto, la funcionalización de vainillina sobre partículas MCM-41 reduce casi a la mitad la concentración de compuesto activo necesaria para obtener una inhibición del 100% en un cultivo de L. innocua. Además, dichas partículas de soporte funcionalizadas pueden suspenderse fácilmente en medios acuosos mejorando así la solubilidad de la vainillina, y presentan escaso olor característico del compuesto activo.
En las experiencias se llevó a cabo una prueba de inhibición de los microorganismos por parte de las partículas no funcionalizadas, y no se observó ningún efecto inhibitorio.
Ejemplo 2:
Se realizó un estudio similar al descrito en el ejemplo 1 para determinar la actividad antimicrobiana de carvacrol funcionalizado sobre micropartículas MCM-41 en comparación con carvacrol libre.
La figura 2 adjunta muestra los porcentajes de inhibición obtenidos con distintas concentraciones de carvacrol libre (gráfico de la izquierda) y carvacrol funcionalizada sobre partículas MCM-41 (gráfico de la derecha) sobre cultivos de Listeria innocua.
Como se observa en la figura 2, la actividad antimicrobiana del carvacrol se mantiene tras el anclado sobre las micropartículas de óxido de silicio de la misma manera que en el ejemplo anterior.
También se han obtenido resultados similares a los descritos anteriormente en los ejemplos 1 y 2 empleando partículas de soporte de diferentes tamaños (datos no mostrados).
Ejemplo 3:
Se realizó un estudio mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) sobre el posible mecanismo de acción de los compuestos antimicrobianos funcionalizados sobre partículas de soporte. La figura 3 presenta los cambios morfológicos de células de L. innocua tratadas con partículas MCM-41 funcionalizadas.
Puede observarse que las células tratadas presentan graves daños en su morfología con rotura de la membrana y pared celular, así como pérdida de componentes intracelulares. Estos resultados confirman que los compuestos activos funcionalizados sobre partículas de soporte tienen como diana principal la envoltura externa celular, de igual manera que cuando se presentan en su forma libre.
Ejemplo 4 (ejemplo comparativo):
Se estudió el anclado de ácido caprílico sobre partículas mesoporosas de MCM-41. El ácido caprílico es un ácido graso de cadena media con probada actividad antimicrobiana frente a un amplio espectro de microorganismos, pero cuyo uso se ve limitado por el intenso olor a rancio. Por ello, se planteó como alternativa el anclado del ácido caprílico sobre micropartículas MCM-41 con el objetivo de mantener la actividad antimicrobiana del ácido graso evitando el rechazo sensorial asociado a su administración en forma libre. El anclado del ácido graso se llevó a cabo mediante la reacción entre el grupo carboxílico terminal del mismo y el grupo amino previamente inmovilizado en el soporte MCM-41, obteniendo un soporte con cadenas hidrocarbonadas con el grupo metilo terminal. Sin embargo, este mecanismo de anclado disminuyó en gran medida las propiedades antimicrobianas del mismo, necesitándose grandes cantidades de soporte funcionalizado para inhibir parcialmente un cultivo bacteriano (resultados no mostrados).
Por tanto, se demuestra que no todos los compuestos antimicrobianos de origen natural presentan una actividad antimicrobiana potenciada mediante la funcionalización sobre partículas mesoporosas dada a conocer en la presente invención, así como que el método de funcionalización empleado para el anclado de los mismos es determinante para el mantenimiento de su actividad antimicrobiana.
En efecto, se conoce que la actividad antimicrobiana de dichos compuestos se debe a ciertos grupos funcionales en su estructura molecular, y por tanto, la modificación de dicha estructura puede modificar las propiedades antimicrobianas de los mismos. En particular, los compuestos activos de aceites esenciales deben su actividad antimicrobiana la presencia de grupos hidroxilo libres y el bloqueo de estos grupos funcionales provoca la pérdida del efecto inhibitorio (“Antimicrobial activity of carvacrol related to its chemical structure”. Letters in Applied Microbiology, 43(2), 149-154, 2006).
Ejemplo 5 (ejemplo comparativo):
No obstante, el anclaje de ácido caprílico sobre partículas mesoporosas MCM-41 según la presente invención, a través de un grupo funcional diferente al empleado en el ejemplo comparativo 4, sí proporcionará un aumento o al menos mantenimiento de la actividad de este compuesto antimicrobiano.
Para la preparación de este material la vía de funcionalización empleada consistió en un primer paso en el que el soporte inorgánico se funcionalizó con grupos amino. En un segundo paso, los grupos amino se hicieron reaccionar con anhídrido succínico, produciendo materiales con una gran densidad de ácidos carboxílicos en su superficie externa y finalmente se ancló el ácido 8-hidroxicaprílico mediante una reacción de esterificación.
El material obtenido mediante este método presentaba cadenas hidrocarbonadas con el grupo carboxílico terminal en su superficie. Los ensayos realizados mostraron que dicho soporte mantuvo la actividad antimicrobiana del ácido caprílico en el mismo rango que el compuesto libre.
Ejemplo 6:
En primer lugar, se estudió la funcionalización de eugenol sobre partículas de soporte de óxido de silicio mesoporoso y óxido de silicio amorfo, así como su actividad antimicrobiana.
Para ello, se llevaron a cabo ensayos in vitro de viabilidad bacteriana de Listeria innocua y Escherichia coli frente a las partículas mesoporosas funcionalizadas con eugenol así como eugenol libre. La supervivencia del microorganismo en ausencia de partículas o compuesto activo (control positivo) se estableció como el 100 % de la población para calcular la supervivencia en las muestras tratadas.
Para ello, se prepararon las diferentes suspensiones de compuesto libre y anclado en caldo de cultivo (caldo triptona de soja) a las que se les añadió el inóculo microbiano para obtener una población inicial de aproximadamente 106 UFC/mL. Se incubaron dichas suspensiones con agitación a 37°C durante 24 h. Tras dicho período, se llevó a cabo la siembra de las diluciones seriadas en medio selectivo e incubación durante 24-48 h, con posterior recuento de las unidades formadoras de colonias (UFC) y cálculo del porcentaje de inhibición.
En la figura 4 adjunta se muestran los porcentajes de inhibición obtenidos con distintas concentraciones de eugenol libre (gráfico A) y eugenol funcionalizado (gráfico B) sobre partículas MCM-41 (barras gris claro) y óxido de silicio amorfo (barras gris oscuro) sobre cultivos de Listeria innocua. En la figura 4 también se muestran los porcentajes de inhibición obtenidos con distintas concentraciones de eugenol libre (gráfico C) y eugenol funcionalizado (gráfico D) sobre partículas MCM-41 (barras gris claro) y óxido de silicio amorfo (barras gris oscuro) sobre cultivos de Escherichia coli.
Tal como puede apreciarse en la figura 4, la actividad antimicrobiana del eugenol anclado sobre el óxido de silicio mesoporoso se mantiene en un rango similar al del compuesto libre en el caso de L.innocua, y la actividad antimicrobiana se ve ligeramente reducida en el caso de la bacteria E.coli. Por otra parte, los compuestos activos anclados sobre óxido de silicio amorfo mantienen la actividad antimicrobiana pero en menor medida que los compuestos libres o inmovilizados sobre el material microparticulado MCM-41.
Ejemplo 7:
Se realizó un estudio similar al descrito en el ejemplo 6 para determinar la actividad antimicrobiana de timol funcionalizado sobre micropartículas MCM-41 y partículas de óxido de silicio amorfo en comparación con timol libre. En la figura 5 adjunta se muestran los porcentajes de inhibición obtenidos con distintas concentraciones de timol libre (gráfico A) y timol funcionalizado (gráfico B) sobre partículas MCM-41 (barras gris claro) y óxido de silicio amorfo (barras gris oscuro) sobre cultivos de Listeria innocua. En la figura 5 también se muestran los porcentajes de inhibición obtenidos con distintas concentraciones de timol libre (gráfico C) y timol funcionalizado (gráfico D) sobre partículas MCM-41 (barras gris claro) y óxido de silicio amorfo (barras gris oscuro) sobre cultivos de Escherichia coli. Como se observa en la figura 5A y 5B, la actividad antimicrobiana del timol anclado a ambos soportes se ve claramente mejorada en comparación al compuesto libre para L.innocua. La concentración de timol en la superficie de pequeñas partículas incrementa en gran medida la capacidad antimicrobiana del sistema frente al compuesto en su forma libre.
Ejemplo 8:
De forma similar, se realizó un estudio in vitro de actividad contra mohos y levaduras de eugenol anclado sobre MCM-41. La figura 6 muestra seis gráficos de barras en los que se presenta el porcentaje de inhibición de A. flavus (A, B), A. niger (C, D) y P. expansum (C, D) obtenido con eugenol libre (control) y con eugenol anclado sobre partículas de soporte MCM-41, en función de la concentración.
Como se observa en la figura, la actividad antimicrobiana del eugenol libre y anclado sobre los mohos es muy similar, por lo que el anclado sobre el soporte sólido no disminuye la actividad fungicida del compuesto activo.
Así mismo, los resultados de inhibición sobre las levaduras Z. bailii y Z. rouxii (Figura 7) muestran que el compuesto anclado mantiene e incluso mejora la actividad inhibitoria en comparación con el eugenol libre.
Ejemplo 9:
Además de la actividad antimicrobiana, se ha realizado un estudio de la actividad acaricida de compuestos activos de aceites esenciales inmovilizados. Para llevar a cabo estos ensayos se registraron los movimientos de los ácaros mediante la captura de imágenes con el objetivo de establecer los desplazamientos y trayectorias de los individuos y con esos datos se determinó la viabilidad de los mismos.
La figura 8 muestra un gráfico de líneas que muestra el movimiento de los ácaros en ausencia de tratamiento o con partículas no funcionalizadas (control) y en presencia de los compuestos activos carvacrol, eugenol y timol libres y anclados sobre óxido de silicio amorfo en función del tiempo de tratamiento.
Los resultados revelan que la actividad acaricida se mantiene tras el anclado del compuesto activo de aceite esencial tal y como se observa en la Figura 8, lo cual es ciertamente prometedor ya que hasta ahora se ha descrito la actividad acaricida de este tipo de compuestos tras su volatilización pero no inmovilizados en un soporte.
Ejemplo 10:
Se ha estudiado el uso de partículas de celulosa microcristalina como soporte sólido.
El anclado de los compuestos activos sobre celulosa se realizó siguiendo el mismo protocolo que para el anclado sobre los soportes de óxido de silicio, teniendo en cuenta únicamente el disolvente apropiado para la suspensión de la celulosa (dimetilsulfóxido).
Los resultados obtenidos han mostrado que la inmovilización se produce correctamente y que los compuestos activos mantienen la actividad antimicrobiana.
La figura 9 muestra el porcentaje de inhibición de L. innocua tras el tratamiento con timol y vainillina libres y anclados sobre celulosa microcristalina.
Tal y como se observa en la figura, las partículas de celulosa microcristalina funcionalizadas con timol y vainillina mantienen e incluso mejoran, como en el caso de la vainillina anclada, la actividad antimicrobiana respecto a la forma libre. Así mismo, el efecto inhibitorio es similar al de las partículas de óxido de silicio funcionalizadas con estos compuestos naturales. Por tanto, la celulosa microcristalina puede ser usada también como soporte sólido para la inmovilización de los compuestos activos de interés.
También se pueden funcionalizar otros soportes ricos en celulosas, como la madera, para conferirles las mismas propiedades.
Ejemplo 11: Filtros antimicrobianos
También se realizaron estudios para desarrollar superficies con actividad antimicrobiana tras la inmovilización de los compuestos activos. En primer lugar, se desarrollaron filtros de papel de celulosa comercial funcionalizados con timol. Para ello, se llevó a cabo la impregnación del papel con una solución del derivado de trialcoxisilano y el compuesto activo. Tras el secado de la solución sobre el papel durante 2h, se llevó a cabo el lavado de los filtros con agua y un posterior secado a temperatura ambiente.
Una vez obtenidos los filtros funcionalizados, éstos se emplearon para filtrar (por gravedad) 10 mL de agua contaminada con Listeria innocua a una densidad de inóculo de 104 UFC/mL. Tras esto, se determinó la carga microbiana de las muestras filtradas mediante dilución y siembra en placa obteniendo una reducción total de la carga microbiana en comparación con las muestras control (agua filtrada en papel no funcionalizado).
El mismo principio es aplicable para el desarrollo de filtros de algodón.
Ejemplo 12: Telas antimicrobianas
También se desarrolló otro tipo de superficie antimicrobiana, siendo estas telas de algodón con actividad antimicrobiana. El proceso de funcionalización es similar al de los filtros de celulosa ya que consiste en la impregnación con los compuestos activados, el lavado y el secado. Los primeros resultados de telas funcionalizadas con timol y vainillina han mostrado inhibición total del crecimiento de Aspergillus niger en comparación con la tela no funcionalizada como se observa en la Figura 10.
Ejemplo 13: Pulverización
Aerosoles para el desarrollo de partículas o superficies antimicrobianas.
Teniendo en cuenta todo lo anterior, también es posible llevar a cabo el desarrollo de un spray o aerosol para funcionalizar soportes o superficies de forma rápida y sencilla. Este aerosol puede contener las moléculas de interés derivatizadas con el trialcoxisilano y disueltas en disolvente adecuado según el soporte o superficie sobre el que se vaya a aplicar.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida constituido por un soporte funcionalizado en su superficie por derivatización con grupos trialcoxisilano, con al menos un compuesto antimicrobiano de origen natural anclado covalentemente a dicho soporte, donde el compuesto antimicrobiano se selecciona del grupo constituido por carvacrol, cinamaldehído, perillaldehído, eugenol, timol, vainillina, ácido gálico, ácido caprílico y ácido ferúlico.
  2. 2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que el compuesto antimicrobiano, insecticida y acaricida se selecciona del grupo constituido por carvacrol, eugenol, timol y vainillina.
  3. 3. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el soporte son partículas que se seleccionan del grupo constituido por materiales inorgánicos de base silícea.
  4. 4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado por que las partículas se seleccionan del grupo constituido por partículas mesoporosas de óxido de silicio con un tamaño de partícula comprendido entre 0,01 y 7 pm y un tamaño de poro comprendido entre 1 y 20 nm, y partículas de óxido de silicio amorfo con un tamaño de partícula comprendido entre 0,01 y 30 pm.
  5. 5. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado por que las partículas son partículas mesoporosas de óxido de silicio con un tamaño de partícula comprendido entre 0,1 y 1,5 pm.
  6. 6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado por que las partículas son partículas mesoporosas de óxido de silicio con un tamaño de poro comprendido entre 2 y 8 nm.
  7. 7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado por que las partículas se seleccionan de MCM-41, SBA-15 y UVM-7.
  8. 8. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado por que las partículas son partículas de óxido de silicio amorfo con un tamaño de partícula comprendido entre 3 y 4 pm.
  9. 9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el soporte son partículas que se seleccionan del grupo constituido por partículas de celulosa.
  10. 10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado por que las partículas se seleccionan del grupo constituido por partículas de celulosa microcristalina con un tamaño de partícula comprendido entre 1 y 10 pm.
  11. 11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el soporte funcionalizado se selecciona del grupo de soportes ricos en celulosas.
  12. 12. Sistema según la reivindicación 11, caracterizado por que el soporte rico en celulosas se selecciona del grupo que comprende: madera, algodón y papel.
  13. 13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos un compuesto antimicrobiano de origen natural se aplica al soporte mediante pulverización.
  14. 14. Uso del sistema según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 como filtros antimicrobianos.
  15. 15. Uso del sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12 como telas antimicrobianas.
ES16827304T 2015-07-21 2016-07-20 Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida Active ES2850125T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201531075A ES2549685B2 (es) 2015-07-21 2015-07-21 Sistema antimicrobiano
PCT/ES2016/070546 WO2017013294A1 (es) 2015-07-21 2016-07-20 Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2850125T3 true ES2850125T3 (es) 2021-08-25

Family

ID=54344667

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201531075A Active ES2549685B2 (es) 2015-07-21 2015-07-21 Sistema antimicrobiano
ES16827304T Active ES2850125T3 (es) 2015-07-21 2016-07-20 Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201531075A Active ES2549685B2 (es) 2015-07-21 2015-07-21 Sistema antimicrobiano

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180177184A1 (es)
EP (1) EP3326971B8 (es)
CN (1) CN108135862A (es)
DK (1) DK3326971T3 (es)
ES (2) ES2549685B2 (es)
HK (1) HK1256549A1 (es)
WO (1) WO2017013294A1 (es)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109999014A (zh) * 2019-03-28 2019-07-12 佛山市正典生物技术有限公司 一种可防控新勋恙螨病的植物精油及其制备方法
CN109833296A (zh) * 2019-03-28 2019-06-04 佛山市正典生物技术有限公司 可防控新勋恙螨病的植物精油微乳制剂及其制备方法
CN110012903A (zh) * 2019-03-28 2019-07-16 佛山市正典生物技术有限公司 可防控新勋恙螨病的植物精油微囊制剂及其制备方法
US20200338016A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-29 Mark Edward Fenzl Combination broad-spectrum antibiotic preparations for drug-resistant pathogens
CN110591314A (zh) * 2019-09-23 2019-12-20 昆明理工大学 一种控释型抗菌活性聚乳酸包装膜的制备方法
CN110668453A (zh) * 2019-11-12 2020-01-10 东海县博汇新材料科技有限公司 一种利用微生物混合菌种提纯超细微硅粉的方法
CN111557306B (zh) * 2020-05-21 2021-05-18 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所 一种纳米药物制剂及其在防控香蕉枯萎病中的应用
ES2956957B2 (es) * 2023-07-14 2025-03-19 Univ Valencia Politecnica Recubrimientos antimicrobianos

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6750256B1 (en) * 1994-12-30 2004-06-15 Proguard, Inc. Use of aromatic aldehydes as insecticides
EP1306402A1 (en) * 2001-10-24 2003-05-02 Omnichem S.A. Immobilised polyphenols such as tannin, intermediates for their production and processes for obtaining the same
DE102007012910A1 (de) * 2007-03-19 2008-09-25 Momentive Performance Materials Gmbh Mit Duftstoffen modifizierte, verzweigte Polyorganosiloxane
CN101952525A (zh) * 2007-10-30 2011-01-19 世界矿物公司 改性的基于矿物的填料
US10190030B2 (en) * 2009-04-24 2019-01-29 Alger Alternative Energy, Llc Treated geothermal brine compositions with reduced concentrations of silica, iron and lithium
ES2366841B1 (es) * 2010-04-06 2013-01-24 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas (Csic) (45%) Nanoparticulas de silice para difusion intracelular de agentes bioactivos poco solubles
JP2012246225A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Okamoto Kagaku Kogyo Kk シランカップリング剤
DE102012211121A1 (de) * 2012-06-28 2014-01-02 Evonik Industries Ag Granuläre, funktionalisierte Kieselsäure, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
GB201317293D0 (en) * 2013-09-30 2013-11-13 Isis Innovation Methods, materials and products for delivering biocides
US10363328B2 (en) * 2014-04-23 2019-07-30 Richard D. Yanke Anti-microbial cash drawer

Also Published As

Publication number Publication date
CN108135862A (zh) 2018-06-08
EP3326971A4 (en) 2019-02-06
ES2549685A1 (es) 2015-10-30
US20180177184A1 (en) 2018-06-28
EP3326971B1 (en) 2020-12-02
EP3326971A1 (en) 2018-05-30
ES2549685B2 (es) 2016-06-23
HK1256549A1 (zh) 2019-09-27
DK3326971T3 (da) 2021-02-15
WO2017013294A1 (es) 2017-01-26
EP3326971B8 (en) 2021-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2850125T3 (es) Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida
Ma et al. Citral-loaded chitosan/carboxymethyl cellulose copolymer hydrogel microspheres with improved antimicrobial effects for plant protection
Deng et al. Applications of chitosan-based biomaterials: a focus on dependent antimicrobial properties
AU2017302034C1 (en) Polymer-based antimicrobial compositions and methods of use thereof
US20050164913A1 (en) Disinfecting composition
AU2020325723B2 (en) Liquid dressing compositions and their veterinary uses
GB2463362A (en) Antibacterial deodorant comprising at least one of glycine, c ysteine or glycylglycine and mixtures thereof
JP6463629B2 (ja) 抗菌性固体およびその製造方法
Viswanathan et al. Chlorhexidine-calcium phosphate nanoparticles—Polymer mixer based wound healing cream and their applications
CN109952368A (zh) 微生物的保存
EA035284B1 (ru) Улучшенные биоцидные композиции на основе фторида кальция, а также их применение
Larson et al. Biocidal packaging for pharmaceuticals, foods, and other perishables
FI74584B (fi) Vaetskesteriliseringskomposition.
Agarwalla et al. Antimicrobial coatings: current mechanisms, challenges, and opportunities
JP2002161183A (ja) 増粘ゲル状組成物
Sadeghi et al. Investigation of properties and applications of chitosan-vanillin hydrogels: a review
CN112999202A (zh) 抗菌除臭的成膜喷液及其制备方法
WO2017204727A1 (en) Teat dip with residual efficacy
CA3096783C (en) Disinfection of bacteriophages products using supercritical carbon dioxide.
AU1693099A (en) Solid preparation of iodophor and its manufacturing methods
Purwar et al. Antimicrobial cellulose and cellulose derivative materials
US20230149514A1 (en) Crosslinked particles, composition comprising the crosslinked particles, method for the manufacture thereof, and method of treating an infection
Rajan et al. Polymeric antibacterial, antifungal, and antiviral coatings
Arora et al. Biomedical Application of Chitosan-Based Nanocomposites as Antifungal Agents
Ghosha et al. Nanoparticle-impregnated biopolymers