BRPI9811492B1 - método para inibir aderência bacteriana em uma superfície submergível e método e composição para controlar contaminação biológica em um sistema aquoso - Google Patents

Abstract

"método para inibir aderência bacteriana em uma superfície submergível e método e composição para controlar incrustração biológica em um sistema aquoso". a invenção se relaciona a um método para inibir aderência bacteriana em uma superfície submergível". o método contata a superfície submergível com uma quantidade efetiva de pelo menos um ácido sulfâmico ou sal do mesmo para inibir adesão bacteriana à superfície submergível. a invenção também se relaciona a um método para controlar incrustração biológica de um sistema aquoso. este método acrescenta uma quantidade efetiva de pelo menos um ácido sulfâmico ou sal do mesmo para inibir aderência bacteriana em uma superfície submersa dentro do sistema aquoso. este método efetivamente controla incrustração biológica sem substancialmente matar os organismos incrustrados. o ácido sulfâmico utilizado na invenção tem a fórmula r^ 1^r^ 2^ncs (o)~ 2~ (oh) . nesta fórmula r^ 1^ e r^ 2^ são independentemente um hidrogênío, um grupo alquila c~ 4~-c~ 20~ ou um grupo ciclohexila. no entanto, r1 e r2 não são ambos hidrogênio. alternativamente, r^ 1^ e r^ 2^, juntos com o n, podem formar um anel heterocíclico de 5-8 membros de fórmula (i). no anel heterocíclico, x é o, nh ou ch~ 2^. o sal de um ácido sulfâmico pode ser um sal ácido um sal de ácido sulfâmico quaternizado. a invenção também se relaciona a uma composição contendo ácido sulfâmico ou sais do mesmo e utilizáveis nos métodos acima. a composição compreende pelo menos um ácido sulfâmico ou sal do mesmo em uma quantidade efetiva para inibir aderência bacteriana à superfícies submergíveis ou submersas.

Description

"MÉTODO PARA INIBIR ADERÊNCIA BACTERIANA EM UMA SUPERFÍCIE SUBMERGÍVEL E MÉTODO E COMPOSIÇÃO PARA CONTROLAR CONTAMINAÇÃO BIOLÓGICA EM UM SISTEMA AQUOSO" Campo da invenção [0001] A invenção usa um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo para inibir aderência bacteriana a uma superfície submergível ou submersa dentro de um sistema aquoso. A invenção também se relaciona a um método para controlar contaminação biológica.

Descrição de técnica relacionada [0002] Microorganismos se aderem a uma ampla variedade de superfícies, particularmente aquelas em contato com um sistema aquoso que provê um ambiente favorável para crescimento bacteriano. Por exemplo, sabe-se que os microrganismos se aderem a cascos de navio, estruturas marinhas, superfícies dentárias, implantes médicos, resfriadores, trocadores de calor. Aderindo-se a tais superfícies submersas ou submergíveis, os microrganismos podem contaminar uma superfície ou provocar sua deterioração. [0003] Em mamíferos (ou seja, seres humanos, gado, animais domésticos, etc.), os microrganismos aderidos a uma superfície podem trazer problemas. Placas por exemplo, que resultam da aderência de microrganismos à superfícies dentárias. Implantes médicos com microrganismos indesejados aderidos à sua superfície freqüentemente adquirem uma crosta e precisam ser substituídos. [0004] Estudos científicos mostram que um primeiro estágio de contaminação biológica é a formação geral de um biofilme fino em uma superfície submersa ou submergível, i.e., superfícies expostas em um sistema aquoso. Anexados às superfícies submersas microrganismos, tais como bactérias, são geralmente propensos a formar um filme biológico e modificar a superfície em favor do desenvolvimento de uma comunidade mais complexa de organismos que compõe a contaminação avançada do sistema aquoso e de suas superfícies submersas. Uma revisão geral dos mecanismos da importância do filme biológico no estágio inicial da contaminação biológica é dada por C.A.Kent "Biological Fouling: Basic Science and Models" (Melo, L.F., Bott, T.R., Bernardo, C.A. (ed), Fouling Science and Technology, NATO ASI Series e Applied Sciences No 145, Kluwer ACAD Publishers, Dordrecht, Holanda, 1988) . Outras referências de literatura incluem M.Fletcher e G.I.Loeb, Apll. Environ. Microbiol. 37 (1979) 67-72; M.Humphries e outros, FEMS Microbiology Ecology 38 (19986) 299-308; e M.Humphries e outros FEMS Microbiology Letters 42 (1987) 91-101. [0005] Contaminação biológica, é um problema ou incoveniente persistente em uma ampla variedade de sistemas aquosos. Contaminação biológica, ambas micro ou macrobiológica, é provocada pela formação de micro ou macroorganismos, substâncias extracelulares, sujeiras e fragmentos que se prenderam na biomassa. Os organismos envolvidos incluem microrganismos tais como bactérias, fungos, levedura, algas, diatomáceas, protozoários e macroorganismos tais como macroalgas, cracas e pequenos moluscos como mariscos asiáticos ou mexilhões zebra. [0006] Um outro fenômeno inconveniente de contaminação biológica que ocorre em sistemas aquosos, particularmente em fluidos de águas industriais, é a formação de limo. A formação de limo pode ocorrer em um sistema de água fresca ou salgada. 0 limo consiste de um deposito formado por microrganismos, fibras e fragmentos, que podem ser filamentosos, pastosos, borrachudos, similares a tapioca, ou duros, e ter características indesejáveis, odor diferente daquele do sistema aquoso no qual se forma. Os microrganismos envolvidos na formação de limo são primariamente diferentes espécies de bactérias formadoras ou não de esporos, particularmente formas capsuladas de bactérias que secretam substâncias gelatinosas que envolvem as células. Microrganismos de limo também incluem bactérias filamentosas, fungos filamentosos do tipo de mofo, levedura e organismos similares a levedura. [0007] A contaminação biológica, que freqüentemente degrada um sistema aquoso, pode se manifestar através de uma variedade de problemas, tais como perda de viscosidade, formação de gás, mau cheiro, redução de pH, mudança de cor, e gelificação. Adicionalmente, a degradação de um sistema aquoso pode causar contaminação do sistema relacionado de manuseio de água, que podem incluir, por exemplo, torres de resfriamento, bombas, trocadores de calor, e tubulações, sistemas de aquecimento, sistema de esfregamento, e outros sistemas similares. [0008] A contaminação biológica pode ter um impacto econômico direto adverso quando ocorre em águas de processo industrial, fluídos para usinagem de metal, ou outros sistemas de água de água de recirculação similares àqueles usados na fabricação de papel ou manufatura têxtil. Se não for controlado, a contaminação biológica das águas de processo industrial pode interferir com operações de processo, diminuindo a eficiência do processo, desperdiçando energia, bloqueando o sistema de manuseio de águas, e mesmo prejudicando a qualidade do produto. [0009] Por exemplo, sistemas industriais de águas usados em usinas termo-elétricas, refinarias, instalações químicas, sistemas de ar condicionado, e outras operações industriais freqüentemente enfrentam problemas de contaminação biológica. Organismos aéreos que entram pelas torres de resfriamento assim como organismos aquáticos a partir dos sistemas de suprimento de água comumente contaminam estes sistemas aquosos. A água em tais sistemas geralmente provêem um excelente meio de crescimento para estes organismos. Organismos aeróbicos e heliotrópicos crescem nas torres. Outros organismos crescem e colonizam torres de reservatório, tubulações, trocadores de calor, etc., que se não controlados, a contaminação biológica resultante pode bloquear as torres, tubulações, e revestir superfícies de transferência de calor com camadas de limo e outros materiais biológicos. Isto impede uma operação apropriada, reduz eficiência de resfriamento, e talvez mais importante, introduz custos ao processo global. [00010] Processos industriais sujeitos a contaminação biológica, fabricação de polpa de papel, papel, papelão etc., e manufatura têxtil. Estes processos industriais geralmente recirculam grandes quantidade de água em condições que favorecem o crescimento de organismos de contaminação. [00011] Máquinas de papel, por exemplo utilizam grandes volumes de água nos sistemas de recirculação chamados de "sistemas de águas de branqueamento". O fornecimento para uma máquina de papel tipicamente contém somente cerca de 0,5% de sólidos fibrosos e não fibrosos para fabricação de papel, o que significa que para cada tonelada de papel produzido quase 200 toneladas de água passam através dos cabeçotes. A maior parte desta água recircula no sistema de água de branquemento. O sistema de água de branqueamento provê um excelente meio de crescimento para microrganismos contaminantes. O crescimento pode resultar na formação de limo e de outros depósitos nos cabeçotes, tubulações e equipamentos para fabricação de papel. Tal material de contaminação não apenas pode interferir no fluxo de água, mas quando solto pode causar manchas, furos e mau cheiro ao papel assim como custosas interrupções na operação da máquina de papel. [00012] Contaminação biológica em sistemas recreacionais tal como piscinas ou águas decorativas tal como lagos ou fontes podem torná-los totalmente inutilizados. A contaminação biológica freqüentemente traz mau cheiro. Mais importante, particularmente em um sistema recreacional, a contaminação pode degradar a qualidade da água em tal extensão a ponto de torná-la inadequada para uso ou mesmo trazer riscos à saúde dos usuários. [00013] Um sistema sanitário de águas, similar a um sistema de processo industrial de água e um sistema recreacional de águas, são também vulneráveis à contaminação biológica e aos problemas associados. Um sistema sanitário de águas inclui águas de banheiro, água de cisterna, e águas para tratamento de esgoto. Devido à natureza do despejo nas águas de um sistema sanitário, estes sistemas de água são particularmente sensíveis à contaminação biológica. [00014] Para controlar a contaminação biológica, a técnica tradicionalmente trata os sistemas de águas afetados com produtos químicos (biocidas) em concentrações suficientes para matar ou grandemente inibir o crescimento de organismos contaminantes. Ver patentes U.S. Nos 4.293.559 e 4.295.932. Por exemplo, soluções de gás clorídrico e de hipoclorito feitas de gás têm sido há muito tempo adicionados sistemas de água para matar ou inibir o crescimento de bactérias, fungos, algas e outros organismos prejudiciais. No entanto, compostos clorídricos podem não apenas danificar materiais usados na construção dos sistemas aquosos, mas também reagir com materiais orgânicos para formar substâncias indesejáveis nos efluentes, tais como clorometanos carcinogênicos e dioxinas cloradas. Certos compostos orgânicos, tais como metilenebistiocianato, ditiocarbamatos, haloorgânicos e tenso-ativos de amônia quaternária, também têm sido usados. Embora, muitos destes produtos sejam muito eficientes para matar ou inibir crescimento de microrganismos, também podem ser tóxicos ou prejudiciais a seres humanos, animais ou outros organismos, que não se pretende atingir. [00015] Um modo possível de controlar a contaminação biológica em sistemas aquosos, que incluem superfícies submersas associadas dentro do sistema aquoso, seria impedir ou inibir aderência bacteriana às superfícies submersas dentro do sistema aquoso. Isto pode ser feito, certamente, usando microbiocidas que, no entanto, geralmente sofrem algumas das desvantagens mencionadas acima. Alternativamente, a presente invenção provê métodos e composições úteis para inibir aderência bacteriana a uma superfície submersa ou submergível e controlar a contaminação biológica em sistemas aquosos. A invenção torna óbvia a desvantagem dos métodos anteriores. Outras vantagens da presente invenção se tornarão aparentes através da leitura das especificações e reivindicações anexas.

Sumário da invenção [00016] A invenção se relaciona a um método para inibir aderência bacteriana a uma superfície submergível. O método contata a superfície submergível com uma quantidade efetiva de pelo menos um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo para inibir aderência bacteriana a uma superfície submergível O ácido sulfâmico usado no método tem a seguinte fórmula R1R2NS(O)2(OH). Nesta fórmula, Rl e R2 são independentemente um hidrogênio, um grupo alquila C4-C2o ou grupo ciclohexila. No entanto, Rl e R2 não são ambos hidrogênio.

Alternativamente Rl e R2 juntos com N podem também formar um anel heterocíclico de 5-8 membros tendo a fórmula: [00017] No anel heterocíclico X é O, NH ou CH2. As linhas tracejadas indicam que o grupo X pode ocupar diferentes posições em um particular anel heterocíclico. [00018] A presente invenção se relaciona a um método para controlar contaminação biológica em um sistema aquoso. Este método acrescenta a um sistema aquoso uma quantidade efetiva de pelo menos um ácido sulfâmico, descrito acima, ou um sal do mesmo para inibir aderência bacteriana a uma superfície submergível dentro do sistema aquoso. Este método efetivamente controla a contaminação sem substancialmente matar as bactérias. [00019] A presente invenção se relaciona a uma composição para controlar a contaminação biológica em um sistema aquoso; A composição compreende pelo menos um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo em uma quantidade efetiva para inibir aderência bacteriana a uma superfície submergível ou submersa dentro do sistema aquoso.

Descrição detalhada da invenção [00020] Em uma configuração, a presente invenção se relaciona a um método para inibir aderência bacteriana às superfícies submergíveis. Uma superfície submergível é tal que pode ser pelo menos parcialmente coberta, submersa, ou molhada com um líquido tal como água ou outro fluído aquoso ou líquido. A superfície pode estar em contato intermitente ou contínuo com o líquido. Como tratado acima, exemplos de superfícies submergíveis incluem, mas não estão limitado a, navios, cascos de navios, estruturas marinhas, ou superfícies dentárias, implantes médicos, superfícies dentro de um sistema aquoso como por exemplo dentro de bombas, tubulações, torres de resfriamento ou trocadores de calor. Uma superfície submergível pode ser composta de materiais hidrofóbicos, hidrofílicos, ou metálicos. Vantajosamente, usando ácido sulfâmico ou um sal do mesmo de acordo com a invenção é possível efetivamente inibir aderência bacteriana às superfícies hidrofóbicas, hidrofílicas, ou metálicas, submergíveis ou submersas. [00021] Para inibir a aderência bacteriana a uma superfície submergível, o método contata a superfície submergível com um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo. A superfície é contatada com uma quantidade efetiva de ácido sulfâmico ou um sal do mesmo, ou mistura de ácido sulfâmico ou sais do mesmo, para inibir aderência bacteriana à superfície. Preferivelmente, um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo é aplicado, como pré- tratamento da superfície submergível, antes de submergir a superfície submergível em um sistema aquoso. 0 ácido sulfâmico ou um sal do mesmo pode ser aplicado à superfície submergível através de meios conhecidos na técnica. Por exemplo, como tratado acima, o ácido sulfâmico ou um sal do mesmo pode ser aplicado através de spray, pintura ou imersão da superfície em uma formulação contendo ácido sulfâmico ou um sal do mesmo. Alternativamente, o ácido sulfâmico ou um sal do mesmo pode ser formulado em pasta que então é espalhada ou aplicada através de pincel em uma superfície submergível. Vantajosamente, o ácido sulfâmico ou um sal do mesmo pode ser um componente de uma composição ou formulação comumente usada em uma particular superfície submergível. [00022] "Inibir aderência bacteriana" a uma superfície submergível significa permitir um mínimo de, ou quantidade insignificante de aderência bacteriana por um desejado período de tempo. Preferivelmente, essencialmente nenhuma aderência bacteriana ocorre e mais preferivelmente, é impedida de ocorrer. A quantidade de ácido sulfâmico ou um sal do mesmo empregada deveria permitir somente um mínimo ou uma quantidade insignificante de aderência bacteriana e pode ser determinada por meio de testes de rotina. Preferivelmente, a quantidade de ácido sulfâmico ou de um sal do mesmo usado é suficiente para aplicar pelo menos um filme monocelular de ácido sulfâmico um sal do mesmo à superfície submergível. Este filme deve preferivelmente cobrir toda a superfície submergível. [00023] Contatar a superfície submergível com um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo de acordo com este método permite que a superfície seja pré-tratada contra a aderência bacteriana. Consequentemente, a superfície pode ser contatada com um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo e então submersa no sistema aquoso. [00024] A presente invenção se relaciona também a um método para controlar contaminação biológica em um sistema aquoso. Um sistema aquoso compreende não apenas o fluído aquoso ou líquido que flui no sistema mas também as superfícies submersas associadas ao sistema. As superfícies submersas são aquelas superfícies que estão em contato com o fluído aquoso ou líquido. Similares às superfícies submergíveis tratadas acima, estas superfícies submersas incluem, mas não estão limitadas à, superfícies internas de tubulações ou bombas, paredes de torres de resfriamento ou cabeçotes, trocadores de calor, filtros etc.. Resumindo, as superfícies em contato com o fluído aquoso ou líquido são superfícies submersas e são consideradas parte do sistema aquoso. [00025] O método da presente invenção adiciona pelo menos um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo ao sistema aquoso em uma quantidade que efetivamente inibe aderência bacteriana às superfícies submersas dentro do sistema aquoso. Na concentração usada, este método efetivamente controla contaminação biológica no sistema aquoso sem substancialmente matar as bactérias. [00026] "Controlar contaminação biológica" do sistema aquoso significa controlar a quantidade ou extensão de contaminação em um nível desejado, ou abaixo de, e por um período de tempo desejado em um sistema em particular. Isto pode eliminar a contaminação biológica no sistema aquoso, reduzir a contaminação biológica a um nível desejado ou impedir a contaminação biológica quer totalmente quer até um certo nivel. [00027] De acordo com a presente invenção, "inibir aderência bacteriana" a uma superfície submersa dentro de sistema aquosos significa permitir um mínimo de, ou uma quantidade insignificante de aderência bacteriana por um desejado período de tempo em um sistema em particular. Preferível e essencialmente nenhuma aderência bacteriana ocorre e mais particularmente se impede que a aderência bacteriana ocorra. Usando um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo de acordo com a invenção, em muitos casos, é possível eliminar ou reduzir outros microrganismos anexados existentes para limites não detectáveis, e manter este nível por um período significativo de tempo. [00028] Embora, alguns ácidos sulfâmico ou sais do mesmo possam mostrar atividade biocida em concentrações acima de um certo nível limite, ácidos sulfâmico ou sais do mesmo efetivamente inibem aderência bacteriana em concentrações muito abaixo de tais níveis limites. De acordo com a invenção, o ácido sulfâmico ou sal do mesmo inibe aderência bacteriana sem substancialmente matar as bactérias. Assim, a quantidade efetiva de um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo usado de acordo com a invenção está abaixo de seu limite de toxicidade, se o ácido sulfâmico ou um sal do mesmo também tiver propriedades biocidas. Por exemplo, a concentração de ácido sulfâmico ou de um sal do mesmo pode estar dez ou mais vezes abaixo de seu limite de toxicidade. Preferivelmente, o ácido sulfâmico ou um sal do mesmo também não prejudica organismos, que não se pretende atingir, e que podem estar presentes no sistema aquoso. [00029] Um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo, ou uma mistura de ácido sulfâmico ou um sal do mesmo, pode ser usado para controlar contaminação biológica em uma ampla variedade de sistemas aquosos similares àqueles tratados acima. Estes sistemas aquosos incluem, mas não estão limitados a, sistemas aquosos industriais, sistemas sanitários de águas, e sistemas recreacionais de águas. Como tratado acima, exemplos de sistemas industriais de águas são fluidos de usinagem de metais, águas de resfriamento (e.g. água de resfriamento de entrada, água de resfriamento de efluente, e água resfriamento de recirculação) e outros sistemas de águas recirculantes tais como aqueles usado s na fabricação de papel ou manufatura têxtil. Sistemas sanitários de águas incluem sistemas de água de despejo (e.g., sistema de água industrial, privado e municipal), banheiros e sistema de tratamento de águas (e.g., tratamento de esgoto). Piscinas, fontes, lagos decorativos ou ornamentais, regatos etc. são exemplos de sistemas recreacionais de águas. [00030] A quantidade efetiva de ácido sulfâmico ou de um sal do mesmo para inibir aderência bacteriana a uma superfície submersa em um sistema em particular deverá variar em alguma medida dependendo do sistema aquoso a ser protegido, das condições de crescimento microbial, da extensão de qualquer contaminação pré-existente ou do grau de controle de contaminação desejado. Para uma particular aplicação, a quantidade de escolha pode ser determinada por teste de rotina de várias quantidades antes de tratar todo o sistema afetado. Em geral, uma quantidade efetiva usada no sistema aquoso pode variar na faixa de cerca de 1 a cerca de 500 partes por milhão e mais preferivelmente de cerca de 20 a cerca de 100 partes por milhão do sistema aquoso. [00031] Os ácidos sulfâmicos ou sais do mesmo empregados na presente invenção tem a seguinte fórmula geral R1R2NS(O)2(OH). Nesta fórmula, RI e R2 são independentemente, um hidrogênio, um grupo alquila C4-C20, ou um grupo ciclohexila. Mas RI e R2 não serão ambos hidrogênio. Preferivelmente, Rl é um grupo alquila C5-C20 e R2 é um hidrogênio. Quando Rl ou R2 for um grupo alquila, é preferivelmente um grupo alquila C8-C18, mais preferivelmente um grupo alquila C10-C14, e sendo o mais preferível um grupo alquila C12. 0 grupo alquila pode ser ligado através de um terminal carbono ou um carbono na cadeia alquila. O grupo alquila pode conter duplo carbono-carbono ou tripla ligação e pode também ser ramificado ou não-ramifiçado. [00032] Alternativamente, Rl e R2 juntos com N podem também formar um anel heterocíclico de 5-8 membros tendo a fórmula: [00033] No anel heterocíclico, X é O, NH, ou CH2. As linhas tracejadas indicam que o grupo X pode ocupar diferentes posições em um particular anel heterocíclico. Preferivelmente, o anel heterocíclico é um anel de 5-8 membros. Anéis preferidos específicos incluem morfolinila ou piperidinila. [00034] Ácidos sulfâmicos preferidos específicos incluem ácido butil sulfâmico, composto (a) ; ácido amil sulfâmico, composto (b) ; ácido octil sulfâmico, composto (c) ; ácido dioctil sulfâmico, composto (d) ; ácido dodecil sulfâmico, composto (e); ácido didodecil sulfâmico, composto (f); ácido octadecil sulfâmico, composto (g) ; ácido diciclohexil sulfâmico, composto (h); ácido morfolino sulfâmico, composto (i); ácido piperidinil sulfâmico, composto (j). [00035] Os ácidos sulfâmicos ou sais do mesmo utilizáveis na invenção são disponíveis no comércio de produtos químicos ou podem ser preparados a partir de outros materiais usando métodos de literatura bem conhecidos. Por exemplo, um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo pode ser preparado da seguinte forma. Uma amina é dissolvida em um solvente seco, tal como THF, e resfriada em um banho de gelo. Um ácido, tal como ácido clorosulfônico, é adicionado, na forma de gotas, à amina em uma quantidade equimolar, isto é, 1 mol de ácido para um 1 mol de amina. Depois de a reação se completar, o solvente é removido por evaporação rotativa. O ácido sulfâmico ou um sal do mesmo é coletado por meio de filtragem e lavado com água. Métodos de preparação de vários ácidos sulfâmicos ou sais do mesmo estão descritos em Nickless, G. Inorganic Sulphur Chemistry, Elsevier Publishing Company, New York; 611-614 (1968). [00036] Sais de ácido sulfâmico também podem ser usados na presente invenção. Os ácidos sulfâmicos são anfóteros, isto é, mostram propriedades de ácido e base. Consequentemente, dois tipos de sais de ácido sulfâmico podem ser formados, um sal da parcela ácida e um da sal da parcela básica ou nitrogênio. Sais da parcela ácida (chamados de sais de ácido) incluem mas não estão limitados a, metal alcalino, e sal de amônia quaternária. Sais da parcela básica ou nitrogênio (chamados de sais de "ácido sulfâmico quaternizado") têm a seguinte fórmula: R1R2NS(O)2(OH). onde Rl eR2 são como definidos acima e R3 é, por exemplo, um hidrogênio ou um grupo alquila C1-C20, tal como tratado acima. [00037] Os métodos de acordo com a invenção podem ser parte de um regime integral de tratamento de água. O ácido sulfâmico ou um sal do mesmo pode ser usado com produtos químicos para tratamento de água, particularmente com biocidas (e.g., algicidas, fungicidas, bactericidas, moluscicidas, oxidantes, etc.), removedores de manchas, clarificadores, floculantes, coagulantes, ou outros produtos químicos comumente usados para tratamento de água. Por exemplo, superfícies submergívels podem ser contatadas com ácido sulfâmico ou um sal do mesmo como pré-tratamento para inibir aderência bacteriana e colocado no sistema aquoso usando um microbiocida para controlar o crescimento de microrganismos. Ou, um sistema aquoso experimentando contaminação biológica pesada pode ser primeiramente tratado com um biocida adequado para combater a contaminação biológica existente. Um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo então pode ser empregado para controlar o sistema. Alternativamente, um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo pode ser empregado em combinação com biocidas para inibir aderência bacteriana às superfícies submersas dentro do sistema aquoso enquanto um biocida atua para controlar o crescimento de microrganismos no sistema aquoso. Tal combinação geralmente permite a utilização de menos microbiocida. [00038] "Controlar o crescimento de microrganismos" no sistema aquoso significa controlar em um nível desejado, ou abaixo de, e por um período de tempo em um particular sistema. Isto pode eliminar microrganismos ou impedir seu crescimento no sistema aquoso. [00039] O ácido sulfâmico ou sal do mesmo pode ser usado nos métodos da presente invenção como formulação sólida ou liquida. Consequentemente, a presente invenção se relaciona também a uma composição contendo um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo. A composição compreende pelo menos um ácido sulfâmico ou sal do mesmo em uma quantidade efetiva para inibir aderência bacteriana à superfície submergível ou submersa dentro do sistema aquoso. Quando usado em combinação com um outro produto químico tal como um biocida, a composição pode também conter aquele produz químico. Se formulados em conjunto, o ácido sulfâmico e o produto químico para tratamento de água não devem sofrer interações adversas que reduziríam ou eliminariam sua eficácia no sistema aquoso. Formulações separadas serão preferidas sempre que interações adversas possam ocorrer. [00040] Dependendo de seu uso, uma composição de acordo com a presente invenção pode ser preparada nas várias formas conhecidas na técnica. Por exemplo, a composição pode ser preparada na forma liquida como uma solução, dispersão, emulsão, ou pasta; uma dispersão, suspensão ou pasta em um não solvente; ou uma solução por dissolver o ácido sulfâmico ou um sal do mesmo em um solvente ou combinação de solventes. Solventes adequados incluem, mas não estão limitados a, acetona glicóis, alcoóis, etéres ou outros solventes dispersáveis em água. Formulações aquosas são preferidas. [00041] A composição pode ser preparada como concentrado líquido para diluição antes de seu uso. Aditivos comuns tais como tenso-ativos, emulsificadores, dispersantes, e similares podem ser usados da forma conhecida na técnica para aumentar a solubilidade do ácido sulfâmico ou seu sal assim como outros componentes em uma composição líquida ou sistema, tal como um sistema ou composição aquosa. Em muitos casos, a composição da invenção pode ser solubilizada por simples agitação. Corantes ou fragrâncias pode ser acrescentadas para aplicações adequadas tal como água para banheiro. [00042] Uma composição da presente invenção pode também ser preparada na forma sólida. Por exemplo, o ácido· sulfâmico ou um sal do mesmo pode ser formulado como· pó' ou tabletes usando meios conhecidos na técnica. Os tabletes podem conter uma variedade de excipiente conhecido na técnica para produzir tabletes tal como corantes, ou outros agentes colorantes, e perfumes ou fragrâncias. Outros componentes conhecidos na técnica tais como enchimentos, ligantes, deslizantes ou anti-aderentes também podem ser incluídos. Estes últimos componentes podem ser incluídos para melhorar as propriedades dos tabletes e/ou o processo para produzir tabletes. [00043] Os exemplos ilustrativos a seguir são dados para divulgar a natureza da invenção mais claramente. No entanto, deve ser entendido que, a invenção não está limitada às condições específicas ou detalhes estabelecidos nestes exemplos.

Exemplo I Síntese geral de um ácido sulfâmico [00044] Amina dissolvida em um solvente seco, tal como THF, e resfriada em um banho de gelo com agitação. A seguir ácido clorosulfônico é adicionado de modo que a razão molar ácido/amina seja 1:1. Depois de a reação ter sido completada, o solvente é removido através de evaporação rotativa. O ácido sulfâmico resultante então é coletado por meio de filtragem e secado.

Exemplo II Síntese de ácido docecil sulfâmico [00045] Dodecil amina (0,1 mol) é acrescentado a um frasco de base redonda equipado com agitador magnético e dissolvido em piridina anidra. A seguir, o ácido clorosulfônico (0,1 mol) é acrescentado, na forma de gotas, com agitação da solução resfriada. O produto resultante, ácido dodecil sulfâmico, então é coletado por meio de filtragem, lavado com água e secado em estufa.

Exemplo III Método de teste [00046] O método a seguir efetivamente define a capacidade do composto químico inibir aderência bacteriana, ou atacar a formação existente de microrganismos incrustados nos vários tipos de superfícies. De forma geral, bioreatores foram construídos nos quais placas com cerca de 1 por 3 polegadas (vidro ou aço inoxidável) foram fixadas às bordas do bioreator. As extremidades inferiores (aproximadamente 2 polegadas) das placas são mergulhadas em um meio de crescimento bacteriano (pH 7) dentro do bioreator que contém uma concentração conhecida do produto químico de teste. Segue-se inoculação com espécies conhecidas de bactérias, e a solução de teste é agitada continuamente por 3 dias. A menos que indicado de outra forma nos resultados abaixo, o meio dentro do bioreator se torna túrbido ao fim de três dias, o que mostra haver proliferação bacteriana no meio a despeito da presença do produto químico testado. Isto também mostra que o produto químico, na concentração testada, mostra uma ação substancialmente não biocida. (bactericida). Um procedimento de exame de coloração (staining procedure) é usado nas placas para determinar a quantidade de bactérias presentes na superfície das placas.

Construção do bioreator [00047] O bioreator compreende um béquer de vidro de 400 ml sobre o qual se coloca uma tampa (disco de petri de vidro padrão de 9 cm). Quando se retira a tampa, placas do material de escolha são presas por uma extremidade e suspensas dentro do reator pela parte de cima do béquer. Isto permite que as placas fiquem submersas dentro do meio de teste- Tipicamente, quatro placas iguais (cópias) são uniformemente separadas em torno do bioreator. Os valores apresentados abaixo sao as médias das quatro placas. Uma barra de agitação magnética é colocada na fundo da unidade, a tampa posicionada e o bioreator selado, Foram usadas placas de dois tipos diferentes de material, aço inoxidável como superfície metálica, e vidro como superfície hidrofílica.

Meio de crescimento bacteriano [00048] 0 meio liquido utilizado no bioreator foi descrito previamente por Delaquis e outros, "Detachment Of Pseudomonas fluorescente from Biofilms On Glass Surfaces In Response to Nutrient Stress", Microbiological Ecology 18: 199-210, 1989. A composição do meio sendo: [00049] O meio foi autoclavado e então resfriado, sem forçar. Se um sedimento tiver se formado no meio autoclavado, o· meio deve ser suspenso por agitação antes de uso.

Preparação do inóculo bacteria.no [00050] Bactérias do gênero Bacillus, Flavobacteriuir? e Pseudomonas foram isolados a partir de um depósito de limo da fabricação de papel e mantido em cultura. Os organismos de teste foram dispostos separadamente em faixas no ágar de contagem de placa e incubados a 30oC por 24 horas. Com algodão estéril, porções de colônias removeu-se porções da colônia e colocadas em suspensão na água estéril. As suspensões foram muito bem misturadas e ajustadas para uma densidade óptica de 0,858 (Bacillus), 0,625 (Flavobacterium) e 0,775 (Pseudomortas) a 686 nanômetros.

Produção de filme biológico/ Teste químico [00051] Em quatro bioreatores separados foram adicionados 200 ml do meio estéril preparado acima. Produtos químicos a serem avaliados como biodispersantes foram primeiramente preparados como solução de uso corrente (40mg./ 2 ml) usando quer água ou 9:1 de acetona:mistura de metanol (ac/MeOH) como solvente. Uma alíquota da solução de uso corrente foi adicionada ao bíoreator usando agitação contínua moderada. Isto provê uma concentração inicial de 100 ppm para o composto de teste. Um bioreator (controle) não contém nenhum composto de teste. Alíquotas de cada uma das três suspensões de bactérias foram, então colocadas em cada um. dos reatores. Os bioreatores foram então providos com agitação continua por três dias para permitir um aumento na população· bacteriana e deposição das células nas superfícies das placas.

Avaliação dos resultados [00052] Os seguintes compostos foram avaliados usando o procedimento acima: ácido butil sulfâmico, composto (a); ácido amil sulfâmico, composto (b) ; ácido octil sulfâmico, composto (c) ; ácido dioctil sulfâmico, composto (d) ; ácido dodecil sulfâmico, composto (e) ; ácido didodecil sulfâmico, composto (f) ; ácido octadecil sulfâmico, composto (g) ,· ácido diciclohexil sulfâmico, composto (h); ácido morfolino sulfâmico, composto (i) ; ácido piperidinil sulfâmico, composto (j). [00053] Depois de o teste ter sido completado as placas foram retiradas do bioreator e foram processadas verticalmente para permitir secagem ao ar. 0 grau de aderência bacteriana na superfície de teste foi então estimado usando um procedimento de exame de coloração. As placas foram rapidamente submetidas à chama para fixar as células à superfície, e então transferidas por dois minutos para um recipiente de violeta cristal de Gram (DIFCO Laboratories, Detroit, MI) . As placas foram suavemente lavadas em água corrente, e então cuidadosamente enxugadas. O grau de aderência bacteriana foi então determinada, por exame visual, uma valorização subjetiva de cada placa. A intensidade de coloração sendo diretamente proporcional à quantidade de aderência bacteriana. Os seguintes valores de filme biológico· foram fornecidos: [00054] Os tratamentos químicos foram avaliados com respeito ao controle que tipicamente recebe um valor médio para as quatro placas dos bioreatores na faixa de 3-4. Os compostos que recebem um valor médio na faixa 0-2 foram considerados eficazes para impedir aderência bacteriana às placas submersas. Os valores são mostrados na tabela I a seguir: Concentração de inibição mínima (MIC de cada composto contra a bactéria E.Aerogenes usando um teste de sais basal de 18 horas a pH6 e pH8. SS- aço inoxidável i-:xemplo 4 [00055] O método de teste, construção de bioreator, meio de crescimento bacteriano, preparação de inóculo bacteriano, e produção de filme biológico/teste químico são os mesmos delineados no EXEMPLO 3.

Avaliação dos resultados [00056] Os seguintes compostos foram avaliados usando o procedimento descrito acima: ácido butil sulfâmico, composto (a) ; ácido amil sulfâmico, composto (b) ; ácido octil sulfâmico, composto (c) ; ácido dioctil sulfâmico, composto (d) ; ácido dodecil sulfâmico, composto (e) ; ácido didodecil sulfâmico, composto {f) ; ácido octadecil sulfâmico, composto (g) ,· ácido diciclohexil sulfâmico, composto (h) ; ácido morfolino sulfâmico, composto (i) ; ácido piperidinil sulfâmico, composto (j ) . [00057] Depois de 168 horas (1 semana) de incubação a 26-28oC, as placas foram retiradas do bioreator e posicionadas verticalmente à superfície de teste, e avaliadas usando procedimento de exame de coloração. As placas foram rapidamente submetidas à chama para fixar as células à superfície, e então transferidas por 1 minuto para um recipiente de violeta cristal de Gram (DIFCO Laboratories, Detroit, MI). As placas foram suavemente lavadas sob água corrente, cuidadosamente enxugadas e de novo deixadas secar. O grau de aderência bacteriana foi determinada por um método quantitativo de avaliação. Método quantitativo de avaliação de aderência bacteriana [00058] O par de placas de vidro e o par de placas de aço inoxidável correspondentes a cada tratamento foram colocadas cada u, ma delas na placa de Petri com 10 mL de Etanol (técnico) para remover a violeta cristal presentes nas células presas às placas. Uma alíquota de 1 mL da solução de etanol de violeta cristal obtida em cada placa de Petri foi transferida para um tubo de teste com 9 mL de água deionizada estéril {1/10 diluição). A amostra para calibração do instrumento óptico usado na avaliação foi uma solução de 1 mL de etanol em 9 mL de água estéril deionizada. A absorvância (ABS) de cada solução foi determinada por meio de espectrofotômetro ÍSpectrosonic 21, Bausch and Lorob) em um comprimento de onda de 586 nm. A inibição de aderência bacteriana (IBA) calculada foi: Concentração de inibição mínima {MIC) para cada componente contra as bactérias E.Aerogene usando teste de sais basal de 18 horas a pH 6 e pH 8* * Aço inoxidável [00059] Embora, tenham sido descritas configurações particulares da invenção, deve ser entendido que a invenção não está limitada a estas configurações e outras modificações poderão ser incluídas. As reivindicações anexas pretendem incorporar quaisquer modificações que estejam contidas dentro do escopo e espírito da presente invenção.

Claims (19)

1. Método para inibir aderência bacteriana em uma superfície submergível caracterizado pelo fato de compreender a etapa de contatar a superfície submergível com um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo em uma quantidade efetiva variando de 10 ppm a 500 ppm, para inibir aderência bacteriana à superfície submergível, e o ácido sulfâmico ser um composto da fórmula R1R2NS (O) 2 (OH) , onde R1 e R2 são independentemente um hidrogênio, um grupo alquila Cs-Cis, e R1 e R2 não sendo ambos um hidrogênio, ou R1 e R2 juntos com N, formam um anel heterocíclico de 5-8 membros tendo a fórmula: onde X é 0, NH ou CH2; e o sal de ácido sulfâmico é um sal ácido ou sal de ácido sulfâmico quaternizado.

2. Método para controlar contaminação biológica em um sistema aquoso, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de adicionar ao sistema aquoso, um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo em uma quantidade efetiva variando de 10 ppm a 500 ppm, para inibir aderência bacteriana a uma superfície submersa dentro do sistema aquoso, sendo que o ácido sulfâmico é um composto de fórmula R^NS (0) 2 (OH) , onde R1 e R2 são independentemente um hidrogênio, um grupo alquila Cs-Cis, mas R1 e R2 não são ambos hidrogênio, ou R1 e R2, juntos com N, formam um anel heterocíclico de 5-8 membros tendo a fórmula: onde X é O, NH ou CH2, e onde o sal de um ácido sulfâmico é um sal de ácido ou um sal de ácido sulfâmico quaternizado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a referida etapa de contatar compreender contatar a superfície submergível com o citado ácido sulfâmico ou o referido sal do mesmo ser antes de submergir a superfície submergível em um sistema aquoso.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de R1 ser um grupo alquila Ce-Cie e R2 ser hidrogênio.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de cada um de R1 e R2 ser um grupo alquila Ce-Cie.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de R1 e R2, juntos com N, formarem um anel heterocíclico de 5-8 membros.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o ácido sulfâmico ser um ácido amil sulfâmico; ácido octil sulfâmico; ácido dioctil sulfâmico; ácido dodedecil sulfâmico; ácido didodecil sulfâmico; ácido octadecil sulfâmico, ácido diciclohexil sulfâmico, ácido morfolino sulfâmico, ácido piperidinil sulfâmico ou mistura dos mesmos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície submergível ser um casco de navio, um casco de barco, uma estrutura marinha, uma superfície dentária, uma superfície de implante médico ou uma superfície de um sistema aquoso.

9. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato a etapa de adição compreender adicionar ácido sulfâmico em uma quantidade efetiva variando de 10 ppm a 500 ppm no sistema aquoso para reduzir qualquer contaminação biológica existente no sistema aquoso.

10. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o sistema aquoso ser um sistema de águas industriais selecionado dentre um sistema de águas para resfriamento, um sistema de fluido para usinagem, sistema de águas para fabricação de papel, e um sistema de águas para fabricação têxtil, um sistema recreacional de águas selecionado dentre piscinas, fontes, chafarizes ornamentais, e um regato ornamental, e um sistema sanitário de águas selecionado dentre um sistema de águas de toalete, um sistema de águas de cisterna, sistema séptico de águas, e um sistema de tratamento de esgoto.

11. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender a etapa de adicionar uma quantidade efetiva de biocida ao sistema aquoso para controlar o crescimento de microorganismos dentro do sistema aquoso.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o biocida ser adicionado antes do ácido sulfâmico para reduzir, substancialmente, qualquer contaminação biológica existente no sistema aquoso e o ácido sulfâmico ser adicionado para impedir a aderência de bactérias sobreviventes à superfície submersa dentro do sistema aquoso.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o biocida ser adicionado junto com o ácido sulfâmico.

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o microorganismo ser selecionado dentre algas, fungos e bactérias e o sistema aquoso ser selecionado dentre um sistema industrial de águas, um sistema recreacional de águas, e um sistema de águas sanitárias.

15. Composição para controlar contaminação biológica em um sistema aquoso, conforme definido na reivindicação 2, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos um ácido sulfâmico ou um sal do mesmo em uma quantidade efetiva variando de 10 ppm a 500 ppm, para inibir aderência bacteriana em uma superfície submersa ou submergível dentro de um sistema aquoso, onde o ácido sulfâmico é um composto de fórmula R/^NS (O) 2 (OH) , onde R1 é um grupo alquila Cs-Cis e R2 é hidrogênio, Rl e R2 não sendo ambos hidrogênio, ou é um grupo alquila Ce-Cie, onde o sal de um ácido sulfâmico é um sal de ácido ou um sal de ácido sulfâmico quaternizado.

16. Composição, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de ácido sulfâmico ser um ácido octil sulfâmico; ácido dioctil sulfâmico; ácido dodedecil sulfâmico; ácido didodecil sulfâmico; ácido octadecil sulfâmico ou mistura dos mesmos.

17. Composição, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender um biocida em uma quantidade efetiva variando de 10 ppm a 500 ppm, para controlar o crescimento de microorganismos dentro de um sistema aquoso.

18. Composição, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de a composição estar na forma líquida.

19. Composição, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de a composição estar na forma sólida.