BR112019027923A2

BR112019027923A2 - composição microbicida sinérgica, método para controlar o crescimento de microrganismos em um meio aquoso, e, método para controlar um biofilme.

Info

Publication number: BR112019027923A2
Application number: BR112019027923-7A
Authority: BR
Inventors: Geert Van Der Kraan; Nadine Schille; Imke Widera
Original assignee: DDP Specialty Electronic Materials US, Inc.
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2020-07-21
Also published as: US20200214296A1; AR112204A1; WO2019005438A1; CA3069286A1; EP3644742B1; EP3644742A1

Abstract

Trata-se de uma composição microbicida sinérgica que compreende CMIT/MIT e glioxal e um método para inibir o crescimento de microrganismos em um meio aquoso e biofilmes de remoção.

Description

COMPOSIÇÃO “MICROBICIDA SINÉRGICA, MÉTODO PARA CONTROLAR O CRESCIMENTO DE MICRORGANISMOS EM UM MEIO AQUOSO, E, MÉTODO PARA CONTROLAR UM BIOFILME

[001] Esta invenção se refere a composições microbicidas que contêm uma mistura de isotiazolona e glioxal.

[002] O documento U.S. 8.349.881, menciona uma combinação antimicrobiana para reduzir a oxidação de Sº durante o transporte, aldeídos são, em geral, revelados em uma lista dentre outros biocidas; sinergia, no entanto, não é revelada.

[003] A presente invenção é direcionada a uma composição microbicida sinérgica que compreende uma combinação de (i) 5-cloro-2- metil-4-isotiazolin-3-ona e 2-metil-4-isotiazolin-3-ona em uma razão de 3:1, e (11) glioxal. A composição tem capacidade de realizar remoção aperfeiçoada de biofilme vs. quando ambos os componentes são usados individualmente.

[004] A presente invenção é ainda direcionada a um método para controlar o crescimento ou atividade metabólica de microrganismos em meios aquosos adicionando-se essa combinação a um meio aquoso em uma razão, como descrito no presente documento.

[005] Os seguintes termos têm as definições designadas, a menos que o contexto indique claramente de outro modo. O termo "CMIT/MIT'" se refere a uma mistura de 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona e 2-metil-4- isotiazolin-3-ona em uma razão de 3:1, (nº de Registro CAS 55965-84-9 [mistura], ou 26172-55-4 [CMIT], 2682-20-4 [MIT]). O termo "glioxal" se refere a nº de Registro CAS 107-22-2, e é comumente constatado como uma solução de 40% p/p em água, e pode ter múltiplas funções. O termo "microbicida" se refere a um composto com capacidade de inibir o crescimento ou atividade metabólica de ou controlar o crescimento ou atividade metabólica de microrganismos; em que microbicidas incluem bactericidas, fungicidas, viricidas, araquicidas e algicidas. O termo

"microrganismo" inclui, por exemplo, fungos (como levedura e mofo), bactéria, vírus, archaea e algas. As abreviações a seguir são usadas por todo o relatório descritivo: ppm = partes por milhão em peso (peso/peso), ml = mililitro. A menos que especificado de outro modo, as temperaturas estão em graus centígrados (ºC), referências a porcentagens são porcentagens em peso (% em peso) e quantidades e razões estão em uma base de ingrediente ativo.

[006] A composição microbicida sinérgica da presente invenção compreende CMIT/MIT em uma razão de 3:1 com glioxal, em uma faixa de razão de 1:50 a 1:1.

[007] Ambos os componentes estão, em geral, disponíveis como uma solução aquosa. CMIT/MIT está disponível junto à The Dow Chemical Company como Biocidas KATHON'MWM, que contém tipicamente 14% p/p de CMIT/MIT. Glioxal está disponível a partir de recursos externos, como um exemplo de BASF como uma solução aquosa de 40% p/p.

[008] A composição pode ser substancialmente livre de microbicidas diferentes de CMIT/MIT ou glioxal, de modo alternativo, a mesma tem menos que | % em peso de microbicidas diferentes de CMIT/MIT e glioxal com base no peso total de ingredientes ativos, de preferência, menos que 0,5 % em peso, de preferência, menos que 0,2% em peso e, de preferência, menos que 0,1 % em peso. De preferência, quando a CMIT/MIT e glioxal são adicionados a um meio aquoso, o meio aquoso é substancialmente livre de outros microbicidas, isto é, o mesmo tem menos que | % em peso de microbicidas diferentes da CMIT/MIT e glioxal com base em peso total de ingredientes ativos, de preferência, menos que 0,5 % em peso, de preferência, menos que 0,2 % em peso, de preferência, menos que 0,1 % em peso.

[009] As composições desta invenção podem conter outros ingredientes, por exemplo, antiespumantes e emulsificantes. As composições microbicidas da presente invenção podem ser usadas para inibir o crescimento de microrganismos ou formas mais altas de vida aquática (como protozoários,

invertebrados, Dbriozoários, dinoflagelados, crustáceos, moluscos, etc) introduzindo-se uma quantidade eficaz como microbicida das composições em um meio aquoso submetido a ataque microbiano.

Os meios aquosos adequados são constatados em, por exemplo: fluidos de processamento de petróleo; combustível; fluidos funcionais do campo de óleo e gás, como fluidos de injeção, fluidos de fraturamento hidráulico, fluidos produzidos, lama de perfuração, fluidos de manutenção de poços e finalização; tubulações de óleo e gás, sistemas de separação, refinamento, transporte e armazenamento; água de processo industrial; sistemas de deposição de revestimento elétrico; torres de resfriamento; purificadores de ar; purificadores de gás; pastas fluidas minerais; tratamento de água residual; fontes ornamentais; filtragem de osmose reversa; ultrafiltragem; água de lastro; condensadores evaporativos; trocadores de calor; aditivos e fluidos de processamento de polpa e papel; amido; plásticos; emulsões; dispersões; tintas; látex; revestimentos, como vernizes; produtos de construções, como alméceas, calafetagens e vedantes; adesivos de construção, como adesivos de cerâmica, adesivos de sustentação de tapete, e adesivos de laminação; adesivos industriais ou de consumidor; produtos químicos fotográficos; fluidos de impressão; produtos domésticos, como limpadores de banheiro e cozinha; cosméticos; artigos de higiene; xampus; sabões; produtos de cuidados pessoais, como lenços umedecidos, loções, protetor solar, condicionadores, cremes e outras aplicações sem enxágue; detergentes; limpadores industriais; lustradores de piso; água de enxágue de lavanderia; fluidos de metalurgia; lubrificantes de transporte; fluidos hidráulicos; couro e produtos de couro; têxteis; produtos têxteis; madeira e produtos de madeira, como compensado, caixas de papelão, aglomerado OSB, colunas laminadas, painel de partículas orientadas, aglomerado de fibras duro, e placas de partículas; preservação de adjuvante agrícola; preservação de nitrato; dispositivos médicos; preservação de reagente de diagnóstico; preservação de alimentos, como invólucro de alimentos de plástico ou papel; pasteurização de processo de alimentos, bebida e industrial; vasos sanitários; água para fins recreativos; piscinas; e spas.

[0010] A quantidade específica das composições microbicidas desta invenção necessária para inibir ou controlar o crescimento ou atividade metabólica de microrganismos em uma aplicação irá variar. Tipicamente, a quantidade da composição da presente invenção é suficiente para controlar o crescimento ou atividade metabólica de microrganismos se a mesma fornecer de 1 a 5.000 ppm (partes por milhão) de ingredientes ativos da composição. É preferencial que a combinação de ingredientes ativos (isto é, CMIT/MIT e glioxal) da composição esteja presente no meio a ser tratado em um limite inferior de pelo menos 10 ppm, de preferência, pelo menos 20 ppm, de preferência, pelo menos 100 ppm, de preferência, pelo menos 300 ppm, de preferência, pelo menos 500 ppm e pelo menos 1000 ppm. É preferencial que os ingredientes ativos da composição estejam presentes no local em um limite superior de não mais que 5.000 ppm, de preferência, não mais que 2.000 ppm, de preferência, não mais que 1.000 ppm, de preferência, não mais que 500 ppm, de preferência, não mais que 300 ppm. Em um método desta invenção, uma composição é tratada para controlar crescimento microbiano ou atividade metabólica adicionando-se, juntamente CMIT/MIT e glioxal em quantidades, o que produziria as concentrações indicadas acima.

EXEMPLOS Exemplo 1: Sinergia na Fase Planctônica

[0011] Pseudomonas aeruginosa (DSM: 50071) e culturas de E.coli (DSM: 1576) foram separadamente preparadas a partir de matérias-primas de glicerol; primeiro, as mesmas foram laminadas em fendas e validadas com um microscópio. Colônias únicas foram coletadas e frascos agitados foram inoculados e deixados de um dia para o outro a 37 ºC (meio TSB) para produzir o inóculo inicial. O bloco de estímulo (uma placa de 96 cavidades)

foi preparado com o uso de tampão de fosfato em pH 7,3, (0,0027M de cloreto de potássio, 0,137 M de cloreto de sódio). O estímulo de biocida foi realizado a 30 ºC. A inoculação ocorreu no início dos experimentos e após 48 horas uma reinoculação foi realizada. O estímulo foi monitorado até 7 dias no total. Na Tabela 1, as concentrações usadas para os experimentos de sinergia são listadas. Cada experimento foi realizado em triplicata.

Tabela 1: Concentrações de CMIT/MIT e Glioxal nos experimentos de sinergia. (Pseudomonas aeruginosa e E.coli mix) Em combinações de experimento (listadas em ppm) Individuais (ppm) CMIT/MIT Glioxal CMIT/MIT Glioxal (112,5) (1:37,5) (1:50) 40 500 1500 2000 40 2000 26,7 333,3 1000 1333,3 26,7 1333,3 17,8 222,2 666,7 888,9 17,8 888,9 11,9 148,2 444,4 592,6 11,9 592,6 7,9 98,8 296,3 395,1 7,9 395,1 5,3 65,8 197,5 263,4 5,3 263,4 3,5 43,9 131,7 175,6 3,5 175,6 o o o o o o

[0012] O bloco de ensaio inoculado foi estimulado a 37 ºC até sete dias com uma inoculação que ocorre no início dos experimentos e após 48 horas. O inóculo preparado adicionado entre a 1*10º a 1*10º células totais/ml (em cada cavidade). Em diversos pontos no tempo 20 alíquotas de microlitro de cada tratamento (cavidade) foram adicionadas a placas de 96 cavidades com TSB + Resazurina. Essas placas de 96 cavidades foram carregadas com meios de "recuperação" (TSB de 30 gramas/litro). Uma de tais placas foi preparada para cada coluna do bloco de ensaio. 180 ul de meios de recuperação foram adicionados a cada cavidade de uma placa de 96 cavidades, exceto por coluna 1 da placa de recuperação. Essa coluna foi carregada com 180ul de uma coluna do bloco de ensaio. As últimas três colunas na placa de recuperação não foram pipetadas. Essas colunas representaram o controle sem modelo para verificar configuração de placa apropriada e confiabilidade de dados. A amostra de bloco de ensaio foi, então, diluída nas etapas de 10 dobras transferindo-se 20 ul de, por exemplo, coluna 1 à coluna 2 e da coluna 2 à coluna 3 (até a coluna 9) aplicando-se uma pipeta de múltiplos canais em cada placa de recuperação. Após a pipetagem das placas, as mesmas foram vedadas com uma vedação B e incubadas a 37 ºC em uma incubadora sem agitação.

[0013] As placas de recuperação foram, de modo subsequente, lidas (verificadas para crescimento microbiano) em 24 e 48 horas após adição da cultura. A leitura de placa ocorreu duas vezes para cada ponto no tempo, para buscar alterações potenciais. A leitura ocorreu com a utilização de placas de 96 cavidades separadas pré-carregadas com meios frescos. A partir das cavidades com cultura submetida a estímulo de biocida, 180 microlitros foram tomados e adicionados à coluna 1 de uma placa de recuperação. A partir disso, a amostra foi diluída na placa nas etapas de 10 dobras até alcançar a coluna 9 da placa de recuperação. Isso foi realizado em triplicata para cada ponto (a triplicata já está presente no bloco de biocida, a saber, cada ponto é verdadeiramente determinado em triplicata). A classificação de eficácia de biocida foi realizada registrando-se alteração de cor da resazurina. Uma alteração de cor indicou atividade celular. A classificação foi realizada por valor médio de três pontos de dados determinados por experimento. (Registrados em rebrota em log).

[0014] Uma abordagem similar para o sistema de Thermus thermophilus (DSM: 579) foi aplicada. A concentração total de biocidas, no entanto, foi 300 ppm para os ativos totais combinados, a temperatura na qual os experimentos foram realizados foi 60 ºC, os meios para crescimento de Thermus thermophilus foram Meios DSMZ DSM 74 em pH 8,0. (Extrato de levedura (BD Difco) 4,0 g, Proteose peptona nº 3 (BD Difco) a 8,0 g, NaCl a 2,0 g, água destilada a 1.000,0 ml). As faixas de concentração são listadas na Tabela 2 Tabela 2*: Concentrações de CMIT/MIT e Glioxal nos experimentos de sinergia. (Thermus thermophilus) Em combinações de experimento (listadas em ppm) Individuais (ppm) CMIT/MIT Glioxal CMIT/MIT Glioxal CMIT/MIT Glioxal (1:1) (1:3) 150 150 75 225 300 300 100 100 50 150 200 200 67 67 33 100 133 133 44 44 22 67 89 89 30 30 15 44 59 59 20 10 30 40 40 13 13 7 20 26 26 o o o o o o * Thermus thermophilus é menos sensível a CMIT/MIT e mais sensível a Glioxal vs. Pseudomonas aeruginosa e E.coli.

[0015] O estímulo com biocidas contra Thermus thermophilus é realizado em uma matriz de oceano padrão com uma salinidade similar de 2% (similar aos meios nos quais os mesmos são cultivados).

[0016] A Tabela 3 resume a eficácia de CMIT/MIT e glioxal e suas combinações, bem como o Índice de Sinergia de cada combinação. Uma medida de sinergia é o método industrialmente aceito descrito por Kull, F.C.; Eisman, P.C.; Silwestrowicz, H.D. e Mayer, R.L., em Applied Microbiology 9:538 a 541 (1961), com o uso da razão determinada pela fórmula: Q7/Qa + Qu/Qg = Índice de Sinergia ("SI") Em que: Qa = Concentração de biocida A necessária para alcançar um determinado nível de exterminação quando usada em combinação com B

QA = Concentração de biocida A necessária para alcançar um determinado nível de exterminação quando usada individualmente Qb = Concentração de biocida B necessária para alcançar um determinado nível de exterminação quando usada em combinação com À QB = Concentração de biocida B necessária para alcançar um determinado nível de exterminação quando usada individualmente Quando a soma de Qa/QA e QU/QB é maior que 1,0, antagonismo é indicado. Quando a soma é 1,0, aditividade é indicada, e quando menos que 1,0, sinergismo é demonstrado. Tabela 3: Valores de sinergia resumidos, determinados após 48 horas istema Razão — JCMIT/IMIT Glioxal ICMITMIT É emóGlioxal emindice de bacteriano — JCMIT Mindependente — independente formulação em 48formulação Sinergia nm em ppm em 48 hem 48 h deh de passagemem 48 h de Glioxal de passagempassagem —. (ppm) passagem ppm) kppm) ppm) .aeruginosa/ [1:12,5 f17,8 2000 11,9 148 0,74 .coli .aeruginosa/ [1:37,5 |17,8 2000 7,9 bo6 <0,58 .coli .aeruginosa/ |1:50 17,8 2000 7,9 Bos <0,64 .coli Ememophitus1:1 33 ho po bo hbs3 | Ememophitus3 -— 33 ho php bo hb6 | Exemplo 2: Sinergia de Dissipação de Biofilme

[0017] Uma cultura de Pseudomonas aeruginosa foi preparada a partir de matérias-primas de glicerol. Primeiro, a cultura foi laminada em fendas. Colônias únicas foram selecionadas e frascos agitados foram inoculados e deixados de um dia para o outro a 37 ºC (meio TSB). A cultura foi diluída em tampão de fosfato a pH 7,3 1:1000000 antes de ajustar a placa de biofilme, Biofilme foi desenvolvido de um dia para o outro em placas P&G MBEC. As placas de 96 cavidades foram cobertas com a tampa que prende as cavilhas parcialmente submersas nos meios de crescimento. Biofilme foi desenvolvido nas cavilhas, levando a uma quantidade total de células de 7*10!º células por cavilha. As placas de topo (com as cavilhas) foram, então, de modo subsequente, lavadas e, então, colocadas em uma placa de estímulo de 96 cavidades com os componentes de biocida nas determinadas quantidades. Para demonstrar esse propósito particular de remoção de biofilme, uma razão entre CMIT/MIT e glioxal de 1:50, (demonstrada como também tendo sinergia no teste planctônico) foi usada. O tempo de contato dos biofilmes com a mistura de microbicida foi 24 horas. Após o estímulo, os biofilmes foram gentilmente lavados, sonicados a partir das cavilhas em meios de recuperação (TSB a 30g/l, com resazurina, 0,01%), a partir dessas cavidades diretamente após sonicação a 10x séries de diluição serem realizadas em placas separadas. As mesmas foram deixadas em recuperação por 3 a 5 dias a 30 ºC. As diluições em série foram verificadas para rebrota celular. Isso foi indicado por meio das séries de diluição, registros no qual diluição de 10 dobras da resazurina se tornou rosa, indicando, dessa maneira, atividade celular. Quando a resazurina não mostrou qualquer coloração, isso indica nenhuma respiração e morte de célula de biofilme total sinalizada. Poderia, então, ser recalculado quantas células permaneceram após o estímulo do biofilme com biocidas. A Tabela 4 lista as concentrações usadas na placa de estímulos, em que todos os experimentos foram realizados em triplicata.

Tabela 4: Concentrações de CMIT/MIT e Glioxal nos experimentos de sinergia (dissipação de biofilme (Pseudomonas aeruginosa e E.coli) Em combinações de experimento (listadas em ppm) Individuais (ppm) CMIT/MIT Glioxal CMIT/MIT Glioxal (1:50) 40 2000 40 2000 26,7 1333,3 26,7 1600 17,8 888,9 17,8 1280 11,9 592,6 11,9 1024 7,9 395,1 7,9 819,2 5,3 263,4 5,3 655,4 3,5 175,6 3,5 524,3 o o o o

Tabela 5: Valores de sinergia resumidos em remoção de biofilme, determinados após 24 horas de tempo de contato de biofilme e uma rebrota de dias (tempo de recuperação) * Passagem é determinada como erradicação total do biofilme em ambas as replicatas.

Sistema lioxal ICMITIMIT Passagem de mistura (1:50) emíndice de bacteriano (passagem passagem — mescla sinergia independente) -independente)) ppm |- ppm [Glioxal |CMITMIT P.aeruginosa — 1280 p6.67 592,59 11,85

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Composição microbicida sinérgica, caracterizada pelo fato de que compreende uma mistura de 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona e 2- metil-4-isotiazolin-3-ona em uma razão de 3:1 com glioxal, em uma faixa de razão de 1:50 a 1:1.

2. Método para controlar o crescimento de microrganismos em um meio aquoso, em que o método é caracterizado pelo fato de que compreende adicionar ao meio aquoso a composição microbicida sinérgica como definida na reivindicação |.

3. Método para controlar um biofilme, em que o método é caracterizado pelo fato de que compreende adicionar a um meio aquoso, a composição microbicida sinérgica como definida na reivindicação 1, em que o meio aquoso está em contato com um biofilme.