BR112020012288A2

BR112020012288A2 - composição antimicrobiana sinérgica, e, métodos para inibir o crescimento de pseudomonas aeruginosa ou escherichia coli e para inibir o crescimento de thermus thermophilus.

Info

Publication number: BR112020012288A2
Application number: BR112020012288-2A
Authority: BR
Inventors: Geert Van Der Kraan; Nora R. Eibergen; Nigel G. Watson; Imke Widera; Kenneth G. Wunch; James C. Donovan
Original assignee: DDP Specialty Electronic Materials US, Inc.
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-11-24
Also published as: WO2019125983A1; US20200390102A1

Abstract

Trata-se de uma composição antimicrobiana sinérgica que tem dois componentes. O primeiro componente é sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio. O segundo componente é glioxal.

Description

1 / 10 COMPOSIÇÃO ANTIMICROBIANA SINÉRGICA, E, MÉTODOS PARA

INIBIR O CRESCIMENTO DE PSEUDOMONAS AERUGINOSA OU ESCHERICHIA COLI E PARA INIBIR O CRESCIMENTO DE THERMUS THERMOPHILUS

[001] Esta invenção refere-se a combinações de produtos químicos funcionais, em que as combinações têm atividade antimicrobiana maior do que a que seria observada para os compostos individuais.

[002] O uso de combinações de pelo menos dois compostos pode ampliar mercados potenciais, reduzir concentrações de uso e custos e reduzir desperdício. Em alguns casos, compostos microbianos comerciais não podem prover controle eficaz de microrganismos, mesmo em altas concentrações de uso, devido à atividade fraca contra determinados tipos de microrganismos, ou ação antimicrobiana relativamente lenta, ou instabilidade sob determinadas condições com temperatura alta e pH alto. As combinações de agentes ativos diferentes são, algumas vezes, usadas para prover controle geral de microrganismos ou para prover o mesmo nível de controle microbiano em menores taxas de uso em um ambiente de uso final particular. Por exemplo, a Patente no U.S. 8.952.199 revela uma combinação de sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio e glutaraldeído, mas essa referência não sugere a combinação reivindicada no presente documento. Além disso, há uma necessidade de combinações adicionais de produtos químicos funcionais que têm atividade aperfeiçoada para prover controle eficaz dos microrganismos. O problema abordado por esta invenção é prover tais combinações adicionais de produtos químicos funcionais.

DECLARAÇÃO DA INVENÇÃO

[003] A presente invenção refere-se a uma composição antimicrobiana sinérgica que compreende: (a) sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio; e (b) glioxal; em que uma razão de peso de sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio para glioxal é de 1:0,34 a 1:20,8.

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DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[004] Conforme usado no presente documento, os seguintes termos têm as definições designadas, a menos que o contexto indique claramente de outro modo. O termo "componente antimicrobiano" refere-se a um componente com a capacidade para inibir o crescimento ou a propagação de microrganismos e/ou exterminar microrganismos; compostos antimicrobianos incluem bactericidas, bacteriostáticos, fungicidas, fungistáticos, algicidas e algistáticos, dependendo do nível de dose aplicado, das condições de sistema e do nível de controle microbiano desejados. O termo "microrganismo" inclui, por exemplo, fungos (com levedura e mofo), bactérias e algas. O termo “sequestrante de H2S” refere-se a um composto que tem a capacidade para reagir irreversivelmente com espécies de H2S/HS-/S2- dissolvidas nos fluidos de múltiplas fases e fases de água e, assim, tornando os efeitos adversos desses componentes inofensivos na medida em que os mesmos estão agora ligados. As seguintes abreviações são usadas por todo o relatório descritivo: ppm = partes por milhão em peso (peso/peso), ml = mililitro. A não ser que especificado de outro modo, as temperaturas estão em graus centígrados (°C), e as referências a porcentagens estão em peso (% em peso). As porcentagens dos compostos antimicrobianos na composição desta invenção são baseadas no peso total de ingredientes ativos na composição, isto é, os próprios compostos antimicrobianos, excluindo quaisquer quantidades de solventes, carreadores, dispersantes, estabilizadores ou outros materiais que possam estar presentes. O termo “THPS” refere-se a sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio.

[005] De preferência, uma razão de peso de THPS para glioxal é de 1:0,34 a 1:7,5, respectivamente, de preferência, de 1:0,34 a 1:1 ou 1:1,4 a 1:20,8, de preferência, de 1:0,34 a 1:1 ou 1:1,4 a 1:7,5.

[006] Em algumas modalidades da invenção, a composição antimicrobiana é substancialmente isenta de outros compostos

3 / 10 antimicrobianos, isto é, a mesma tem menos do que 5% de outros compostos antimicrobianos em relação ao teor de ingrediente ativo biocida total, alternativamente, menos do que 2%, alternativamente, menos do que 1%, alternativamente, menos do que 0,5%, alternativamente, menos do que 0,1%.

[007] 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, briozoários, dinoflagelados, crustáceos, moluscos, etc.) introduzindo-se uma quantidade eficaz como microbicida das composições em um meio aquoso submetido a ataque microbiano. Meios aquosos adequados são encontrados 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,

4 / 10 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.

[008] 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, THPS e Glioxal) da composição esteja presente no meio a ser tratado em uma quantidade de pelo menos 10 ppm, de preferência, pelo menos 300 ppm, de preferência, pelo menos 500 ppm e, de preferência, pelo menos 1.000 ppm. É preferencial que os ingredientes ativos da composição estejam presentes no local em uma quantidade não maior que 5.000 ppm, de preferência, não maior que 2.000 ppm, de preferência, não maior que 1.000 ppm, de preferência, não maior que 500 ppm, de preferência, não maior que 300 ppm. Em um método desta invenção, uma composição é tratada para controlar crescimento microbiano ou atividade metabólica adicionando-se, em conjunto, THPS e glioxal em quantidades que produziriam as concentrações indicadas acima.

[009] A presente invenção abrange também um método para impedir

5 / 10 o crescimento microbiano nas áreas de uso descritas acima, especialmente em operações de produção de óleo ou gás natural, incorporando-se a combinação biocida reivindicada aos materiais. De preferência, um método para controlar o crescimento de Ps. aeruginosa compreende o tratamento de um meio que pode conter Ps. aeruginosa com uma combinação de THPS e glioxal em uma faixa de 1:1,4 a 1: 20,8, respectivamente, de preferência, de 1:1,4 a 1:7,5. De preferência, um método para controlar o crescimento de T. thermophilus compreende o tratamento com uma combinação de THPS e glioxal em uma faixa de 1:0,34 a 1:1. De preferência, o meio é um meio aquoso.

EXEMPLOS Exemplo 1: Sinergia na Fase Planctônica

[0010] Culturas de Pseudomonas aeruginosa (ATCC 8739) e Escherichia coli (ATCC 10145) foram separadamente preparadas a partir de estoques de glicerol. Primeiramente, as mesmas foram riscadas em placas e validadas com um microscópio. Colônias únicas foram coletadas e usadas para inocular frascos de agitação de 200 ml que foram cultivados estaticamente de um dia para o outro a 30 °C (30 gramas/l de Caldo Tríptico de Soja) para produzir o inóculo inicial. Uma placa de desafio de poço com 96 poços profundos (volume máximo de poço de 2 ml) foi preparada com o uso de 900 μl/poço de tampão de fosfato a pH 7,3, (cloreto de potássio 0,0027 M, cloreto de sódio 0,137 M). A inoculação ocorreu no início dos experimentos (com um inóculo combinado de 100 μl, adicionando os 900 μl de tampão ao 1 ml/poço total). O inóculo adicionado entre 1*108 e 1*109 células totais/ml com base na medição de OD600. As concentrações (em ppm) usadas para os experimentos de sinergia são as seguintes: THPS – 0, 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150; glioxal – 0, 125, 250, 375, 500, 625, 750, 875. Cada experimento foi realizado em triplicata.

[0011] O bloco de ensaio inoculado foi desafiado a 30 °C por 48 horas. Após o desafio de 48 horas com biocida sob condições estáticas,

6 / 10 alíquotas de 20 μl de cada tratamento (poço) foram transferidas para os poços correspondentes de uma placa de 96 poços preenchida com 180 µl por poço de meio de ‘recuperação’ (30 gramas/l de Caldo Tríptico de Soja). 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). Após a pipetagem das placas, as mesmas foram vedadas com um topo de titulação e incubadas a 30 °C em uma incubadora sem agitação.

[0012] As placas de recuperação foram subsequentemente lidas (verificadas quanto ao crescimento microbiano) a 72 horas após a adição da cultura ao meio de recuperação. A classificação da eficácia biocida foi feita registrando-se o desenvolvimento de turvação dentro de cada poço (determinado por inspeção visual). Um desenvolvimento de turvação indicou o crescimento de células e a falha da formulação biocida em questão. A classificação foi realizada por valor médio de três pontos de dados determinados por experimento. (Registrados em recrescimento em log).

[0013] Experimentos que usam Thermus thermophilus (DSM: 579) como um organismo de teste foram também realizados. Nesses experimentos, a concentração total de biocidas foi 300 ppm para os ativos totais combinados, a temperatura na qual os experimentos foram realizados foi 60 °C, os meios para cultivar Thermus thermophilus foram Meios DSMZ DSM 74 a pH 8,0. (Extrato de levedura (BD Difco) 4,0 g, Proteose peptona no 3 (BD Difco) 8,0 g, NaCl 2,0 g, água destilada adicionada a 1 l). O desafio com biocidas contra Thermus thermophilus foi realizado em uma matriz de oceano padrão com uma salinidade similar de 2% (similar aos meios nos quais os mesmos são cultivados). As faixas de concentração são listadas na Tabela 1. Mais uma vez, cada experimento foi realizado em triplicata.

7 / 10 Tabela 1*: Concentrações de THPS e Glioxal nos experimentos de sinergia. (Thermus thermophilus) Em combinações de experimento (listadas em ppm) Individuais (ppm) THPSGlioxalTHPSGlioxalTHPS Glioxal (1:1)(1:3**) 15015075225300300 10010050150200200 676733100133133 444422678989 303015445959 202010304040 13137202626 000000 *Thermus thermophilus é mais sensível a Glioxal versus Pseudomonas aeruginosa e E.coli. ** A razão 3:1 invertida para THPS/Glioxal foi também testada (não mostrado, nenhuma sinergia foi detectada nessa razão).

[0014] O bloco de ensaio inoculado foi desafiado a 60 °C por 48 horas. O inóculo preparado adicionado entre 1*108 a 1*109 células totais/ml (determinado por análise MPN). Após 48 horas do desafio com biocida, alíquotas de 20 μl de cada tratamento (poço) foram adicionadas a uma das diversas placas de 96 poços com meio DSM 74. Essas placas de 96 poços foram preenchidas com meios de ‘recuperação’ (Meios DSM 74). Uma dessas placas foi preparada para cada coluna do bloco de ensaio. 180 µl de meios de recuperação foram adicionados a cada poço de uma placa de 96 poços, exceto à coluna 1 da placa de recuperação. Essa coluna foi preenchida com 180 µl 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 vezes transferindo-se 20 µl, por exemplo, da coluna 1 para a coluna 2 e da coluna 2

8 / 10 para 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 60 °C em uma incubadora sem agitação.

[0015] As placas de recuperação foram deixadas recrescer por 4 a 6 dias e subsequentemente lidas (verificadas quanto ao crescimento microbiano). Isso foi realizado em duplicata para cada ponto (a duplicata já está presente no bloco de biocida, a saber, cada ponto é verdadeiramente determinado em duplicata). A classificação da eficácia biocida foi feita registrando-se a turvação, cada placa de recuperação foi colocada em um agitador de placa (MixMate, Eppendorf), mantendo a série de diluições de 10 log. As placas foram agitadas por um tempo curto (10 a 20 segundos), a 1.600 rpm para homogeneizar as amostras. A turvação foi verificada por meio de um fundo de folha branca com uma linha preta, a turvação foi observada por meio de uma comparação de controles positivo e negativo. A turvação foi verificada em escala de log lendo as placas de recuperação. A turvação foi registrada por meio da presença/ausência e gerou o alcance de extermínio em log (a partir da série de diluições feita). Razão de sinergia determinada com o uso das seguintes fórmulas.

[0016] A Tabela 2 resume a eficácia de THPS e glioxal e suas combinações, assim como o Índice de Sinergia de cada combinação. Uma medida de sinergismo é o método industrialmente aceito descrito por Kull, F.C.; Eisman, P.C.; Sylwestrowicz, H.D. e Mayer, R.L., em Applied Microbiology 9:538 a 541 (1961), com o uso da razão determinada pela fórmula: Qa/QA + Qb/QB = 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

9 / 10 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 A QB = Concentração de biocida B necessária para alcançar um determinado nível de exterminação quando usada individualmente

[0017] Quando a soma de Qa/QA e Qb/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 2: Valores de sinergia resumidos, determinados após 48 horas Sistema Razão THPS Glioxal THPS emGlioxal em Índice de bacteriano THPS/ individual em individual em formulação emformulação em sinergia Glioxal 48 h de 48 h de 48 h de 48 h de passagem passagem passagem (ppm) passagem (ppm) (ppm) (ppm) P.aeruginosa/ 1 : 25 130 875 30 750 1,09 E.coli P.aeruginosa/ 1 : 20,8 130 875 30 625 0,95 E.coli P.aeruginosa/ 1 : 7,5 130 875 50 375 0,81 E.coli P.aeruginosa/ 1:5 130 875 50 250 0,67 E.coli P.aeruginosa/ 1 : 3,6 130 875 70 250 0,82 E.coli P.aeruginosa/ 1 : 1,4 130 875 90 125 0,84 E.coli T.thermophilus 1:1 300 59 20 20 0,41 T.thermophilus 1:0,34 300 59 44 15 0,8 Exemplo 2: Estudo de compatibilidade química.

[0018] As formulações de biocida com sequestrante de sulfeto são conhecidas por terem problemas de compatibilidade. Por exemplo, misturar produtos químicos de triazina com CMIT/MIT leva à coloração pesada e formação de precipitação. A formulação de glioxal com BIT a um pH baixo é difícil de se alcançar devido à dissolução insatisfatória de BIT.

[0019] A compatibilidade química de THPS e glioxal foi testada misturando-se em conjunto glioxal, 12,5% de A.I., e THPS, 33% de A.I. (pH final =1,25) e observando-se quaisquer alterações na cor, temperatura e precipitação.

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Tabela 3: Estudo de Compatibilidade Química Ponto de Tempo Precipitação Cor Temperatura Início do nenhuma precipitação líquido incolor nenhuma alteração de temperatura durante experimento observada transparente os primeiros 2,5 minutos após a misturação nenhuma precipitação líquido incolor Após 1 dia n/a observada transparente nenhuma precipitação líquido incolor Após 4 dias n/a observada transparente nenhuma precipitação líquido incolor Após 7 dias n/a observada transparente

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Composição antimicrobiana sinérgica caracterizada pelo fato de que compreende: (a) sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio; e (b) glioxal; em que uma razão de peso de sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio para glioxal é de 1:0,34 a 1:20,8.

2. Composição antimicrobiana sinérgica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a razão de peso de THPS para glioxal é de 1:0,34 a 1:7,5.

3. Método para inibir o crescimento de Pseudomonas aeruginosa ou Escherichia coli caracterizado pelo fato de que compreende adicionar a um meio que pode conter pelo menos um dentre Pseudomonas aeruginosa e Escherichia coli uma combinação de THPS e glioxal em uma faixa de 1:1,4 a 1: 20,8.

4. Método para inibir o crescimento de Thermus thermophilus caracterizado pelo fato de que compreende adicionar a um meio que pode conter Thermus thermophilus uma combinação de THPS e glioxal em uma faixa de 1:0,34 a 1: 1.