CN100389655C - 生物膜生长的抑制 - Google Patents

Abstract

一种生物抑制涂料组合物，所述生物抑制涂料组合物包含干燥时产生本质上疏水的膜的成膜组合物。涂料组合物包括包含杀生物复合物A-B，其中A为酚类杀生物剂且B选自聚乙烯吡咯烷酮(“PVP”)、PVP聚合物、PVP共聚物及其混合物。涂料组合物例如选自丙烯酸类和甲基丙烯酸类聚合物基组合物、丙烯酸类和甲基丙烯酸类共聚物基组合物、乙烯基聚合物基组合物、乙烯基共聚物基组合物、环氧树脂、环氧酯及其混合物。用于本发明的适合的杀生物剂包括，但不限于PVP或PVP共聚物与三氯生；二氯生；双氯酚；邻苯基苯酚；邻苄基对氯苯酚、甲酚、二甲苯和取代的二苯醚的复合物。

Description

生物膜生长的抑制

技术领域

本发明涉及一种在潮湿或湿润的表面上减少或抑制生物膜形成的方法和组合物，并且更具体地说，涉及在空气调节系统之中及其附近减少病原体。本发明主要用于空气调节(包括空气冷却和空气加热)系统，并且此后将参照上述应用领域描述本发明。但是，应理解本发明可以应用于需要抑制表面的生物膜形成或微生物集落的其它情况。

背景技术

诸如通常在办公室、居所、保健和其它建筑物中提供的空气调节系统经常包含具有潮湿或润湿表面的元件。好的实例为空调冷凝器，其可包含多个例如铝结构的换热片，其通过具有再循环致冷剂的导热连接物冷却。将待冷却的热空气通过换热片，空气中的湿气在换热片上冷凝并流出。在一些情况下，冷凝器的换热表面用再循环的水薄膜冷却。

冷却表面通常具有大的面积，是潮湿或湿润的，并且为微生物的固定和生长提供了理想的环境，所述微生物由空气所携带并且在表面上形成生物膜。微生物包括在表面上繁殖的细菌和真菌。在几个月内相邻换热表面之间的间隔可完全被生物膜生长所堵塞。

生物膜降低功效并且造成主要的健康危害。功效由于生物膜具有差的传热性能而损失并因此减少了冷凝器的热效率。微生物活动还可能缩短系统的使用期限，这是因为酸性细菌渗出液可能引起严重腐蚀并且因为元件之上和之内生物质的增加可能减少气流并增加系统内的背压，因而在短的使用期限之后要求维护清理。

由于生物膜的存在反过来又为病原体如真菌、细菌、病毒、过敏原、酵母菌和霉菌的进一步聚集和进一步生产提供了掩护，因而造成健康危害。上述生物的生长条件在高湿度期间特别有利，所述高湿度例如当系统关闭(例如在晚上)时可能出现，而且在正常操作的过程中也可能产生。所述生物的存在是非常不合乎需要的，因为它们可能导致人类和动物生病或死亡、产生异味并且可损伤或毁坏各种材料。

就人类健康和安全而言特别关注的是内毒素和真菌毒素，所述内毒素和真菌毒素是真菌和细菌细胞壁的破坏成分并且是已知的人类呼吸道过敏原。在有些人中它们可能引起哮喘，并且在所有情况下它们已显示出导致免疫反应。目前认为在暴露一段时期后这会降低免疫系统对拮抗药的反应能力并且使受治疗者更易于受到细菌、病毒等的感染。还关注的是真菌孢子、细菌孢子和细菌。

在健康护理设施如医院和疗养院中，由于许多病人因其原来的健康护理问题而处于虚弱状态，因而使由生物质释放内毒素和真菌毒素的不利后果加重。对健康人而言不是主要威胁的微生物可能对自身防感染能力降低的病人而言是致命的。而且，对其它环境如公共建筑给予了越来越多的关注，因为如果致病微生物经调节的空气或通风井进入建筑物，它们能够快速在整个建筑内循环，从而大大提高感染和扩散疾病的可能性。在空气调节系统中抑制孢子萌发和微生物存活将有助于降低疾病和过敏性反应的危险。

迄今还不存在抑制生物质生长的有效方法，并且处理该问题的唯一方法是周期性清理，这样做劳动量大、成本高且不方便并且未充分处理清理操作之间的健康问题。尽管已提议了各种涂料，但均不能耐潮湿条件或在使用期间在抑制生物膜形成方面保持有效。

本发明的目的是克服或改进现有技术中的至少一种缺点，或提供一种有效的替代方案。

世界的许多地区在建筑物中采用加热过滤空气作为集中供暖的方法。应该理解所述系统也产生与上述针对空气调节而言相同的危险并且本发明并不限于任何特定类型的过滤器或气流系统。

发明描述

根据第一个方面，本发明提供了一种生物抑制涂料组合物，所述生物抑制涂料组合物包含干燥时产生本质上疏水的膜的成膜组合物并且包含杀生物复合物A-B，其中A为酚类杀生物剂且B选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮聚合物、聚乙烯吡咯烷酮共聚物及其混合物，并且其中杀生物复合物A-B不溶于水。

本领域技术人员应该理解，术语“不溶于水”意思是在使用组合物的温度下不溶于水。

如果在整个说明书和权利要求书中上下文不另外明确要求，词语“包含”等等应在内含的意义上(与在全部或穷举意义上相反)理解；即，在“包括，但不限于”的意义上。

根据第二个方面，本发明提供了一种根据第一方面的生物抑制涂料组合物，其中涂料组合物选自丙烯酸类聚合物基组合物、甲基丙烯酸类聚合物基组合物、丙烯酸类共聚物基组合物、甲基丙烯酸类共聚物基组合物、乙烯基聚合物基组合物、乙烯基共聚物基组合物、环氧树脂、环氧酯及其混合物。

优选地，涂料组合物具有抑制细菌和/或抑制真菌性能。

成膜组合物可以基于乳液或乳胶、聚合物或共聚物溶液、或聚合物或共聚物乳液。成膜组合物可以是水基聚合物或共聚物乳液。

优选地，成膜组合物是或包含丙烯酸类聚合物、丙烯酸类共聚物、丙烯酸类聚合物的混合物、丙烯酸类共聚物的混合物或丙烯酸类聚合物和共聚物的混合物。更优选地，成膜组合物是或包含丙烯酸类-苯乙烯共聚物。

成膜组合物可以是或包含环氧或环氧酯。

非常优选的涂料组合物是水基聚合物或共聚物乳液或乳胶组合物，且特别是包含环氧酯的那些。

成膜组合物可以是或包含醋酸乙烯酯丙烯酸类共聚物。

优选地，成膜组合物以混合物的30-80％w/w的量存在，较优选成膜组合物以混合物的40-70％w/w的量存在，甚至更优选成膜组合物以混合物的50-60％w/w的量存在。

由于杀生物复合物A-B的优选杀生物剂为三氯生；二氯生(diclosan)；双氯酚(dichlorophen)；邻苯基苯酚；邻苄基对氯苯酚、甲酚、二甲苯和取代的二苯醚。

更优选地，杀生物剂A为卤代酚类杀生物剂。优选氯代酚类杀生物剂且最优选杀生物剂A为三氯生。

优选地，杀生物剂A以混合物的0.5-5％w/w的量存在，较优选以混合物的1-2％w/w的量存在，且更优选以混合物的1.5％w/w的量存在。

优选地，复合部分B为聚乙烯吡咯烷酮，或可以是例如聚乙烯吡咯烷酮/醋酸乙烯酯共聚物。

优选地，B以混合物的2-10％的量存在，较优选以混合物的3-8％的量存在，且更优选以混合物的约5％的量存在。

优选地，生物抑制组合物含有用量为混合物的20-40％，更优选混合物的25-35％的溶剂，一种优选的溶剂为水。

已实施在亲水膜中将PVP/酚类复合物组合形成聚乙烯吡咯烷酮聚合物或共聚物，从而可使复合物松散地结合到浸渍纸或织物擦拭物以清理食品处理表面等等。在前述应用中，复合物易于从擦拭物基材中滤出并且易于在清理/消毒的表面上接触细菌。复合物并不对表面具有持久影响，并且擦拭物必须在大约数次洗涤之后除去。因此，本发明人令人惊奇地发现，当已预期涂料聚合物包裹杀生物剂并且使微生物不与杀生物剂接触时，在施涂到例如金属或砖石建筑表面上的涂料组合物中包含PVP复合物明显抑制了聚合物涂布表面上的生物膜生长。更令人惊奇的是，包含根据本发明的复合物的涂料在环境中已抑制了涂布金属上的生物质生长超过3年，其中所述生长原先是严重问题。还令人惊奇的是，低浓度的杀生物剂对于上述长的持续期而言是有效的。

应该理解，PVP/酚类复合物不是水溶性的并且其包含于涂料组合物中不是简单的。在水基乳液涂料组合物的情况下这已通过将复合物与水溶性高沸点极性溶剂(如N-甲基吡咯烷酮或二醇醚)一起分散在水相中获得。在施涂涂料之后，并且随着水蒸发，高沸点极性溶剂的相对比例增加并且在临界点下使杀生物复合物溶解，留下杀生物剂均匀分布在整个膜内。还应该理解，尽管水是优选介质，但可类似地获得在溶剂基涂料组合物中的分散。

根据第三个方面，本发明提供了一种根据第一或第二方面的生物抑制组合物，所述生物抑制组合物还包含沸点比涂料组合物的溶剂介质更高的水溶性极性溶剂。

优选地，高沸点极性溶剂有助于复合物A-B在聚合物乳液或乳胶中分散。优选地，水溶性极性溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二醇醚及其组合物。

根据本发明的涂料可以用作对生物质生长敏感的元件(例如，空气调节冷凝器板、通风口)上和其它表面(如手术室内的敏感表面)上的防护涂料以抑制在表面上形成生物膜。本发明还适用于装饰涂料如漆以抑制敏感表面上的霉菌生长。可以施涂根据本发明的涂料(而不限于金属、砖石建筑、木材、刨花板和其它建筑物和建筑材料的表面)。一些组合物可能需要烘焙到表面上或在升高的温度下将其干燥。

根据第三个方面，本发明提供了一种通过使根据前述方面中任一项的生物抑制涂料组合物的膜或薄层干燥形成的生物抑制涂层。

涂层优选对抑制在其表面上的生物膜生长超过一年有效，且更优选对抑制在其表面上的生物膜生长超过三年有效。

涂料可施涂到金属、混凝土或水泥质表面或木材表面上。

涂料可以装饰涂料的形式施涂。一个实例是以漆的形式以抑制霉菌生长。所述漆进一步包含选自悬浮剂、触变剂、流动和粘度改性剂、防腐剂等等的漆成分。其它漆成分可有利地选自腐蚀抑制剂和/或颜料。

因此根据最终用途，可将根据本发明的组合物着色；并且在此情况下所述组合物将包含其它漆成分如悬浮剂、触变剂、流动和粘度改性剂、防腐剂等等。该组合物并非必须着色并且可以包含腐蚀抑制剂和其它用于成膜涂料的抑制添加剂。

应该理解该处理是充分抗细菌或抗真菌的。即，处理剂充分阻止了表面上的集落现象而不是杀死了混入表面上的有机体。

根据第四个方面，本发明提供了一种在对所述形成敏感的表面上抑制生物膜形成的方法，该方法包括以下步骤：将根据第一或第二方面的组合物的涂料施涂到表面上并且将组合物干燥或使组合物干燥。

在优选的实施方案中，表面为空气调节表面、空气调节冷凝器板、空气调节冷凝器通风口，或可以是手术室内的敏感表面。

在一些实施方案中，将该组合物烘焙到表面上或在升高的温度下干燥。

根据第五个方面，本发明提供了了一种使用根据第一或第二个方面的组合物或根据第四个方面的方法处理的表面。

实施本发明的最佳实施方案

以下仅通过实施例将更具体地描述本发明的各种实施方案。

用于本发明的适合杀生物剂包括，但不限于PVP或PVP共聚物与三氯生；二氯生；双氯酚；邻苯基苯酚；邻苄基对氯苯酚、甲酚、二甲苯和取代的二苯醚的复合物。

配方实例：

如以下实施例所示制备各配方。

实施例1

苯乙烯/丙烯酸类共聚物乳液(50％固含量)     60.0％w/w

水                                        28.5％w/w

N-甲基吡咯烷酮                            5.0％w/w

PVP/VA S-630                              5.0％w/w

三氯生                                    1.5％w/w

实施例2

丙烯酸类共聚物乳液(50％固含量)         60.0％w/w

水                                     28.5％w/w

N-甲基吡咯烷酮                         5.0％w/w

PVP/VA S-630                           5.0％w/w

三氯生                                 1.5％w/w

实施例3

醋酸乙烯酯/丙烯酸类共聚物乳液(50％固含 60.0％w/w量)

水                                     28.5％w/w

N-甲基吡咯烷酮                         5.0％w/w

PVP/VA S-630                           5.0％w/w

三氯生                                 1.5％w/w

实施例4

丙烯酸类共聚物乳液(50％固含量)         30.0-50.0％w/w

环氧树脂1001                           10.0-20.0％w/w

丙二醇甲基醚醋酸酯                     10.0-20.0％w/w

PVP/VA S630                            5.0％w/w

2-苯氧基乙醇                           2.0-5.0％w/w

壬基苯酚乙氧基化物硫酸铵盐             2-3.0％w/w

三氯生                                 1.5％w/w

水                                     适量至100％w/w

实施例5

丙烯酸类共聚物(在乙醇中的50％活性溶液) 70％w/w

PVP/VA S630                                5.0％w/w

三氯生                                     1.5％w/w

乙醇                                       23.0％w/w

PVP/VA S630可购自ISP公司。

将位于悉尼的大的城市建筑的空调系统中的冷却盘管彻底清理，然后在12个月的时间内进行定时监控。一个月内在冷却盘管上可观察到生物质的明显生长，并且在约3个月的时间间隔内盘管需要清理。然后将盘管再次清理并采用根据实施例1-3的每一个配方涂布盘管部分。定时检查盘管。在任何涂布部分上12个月之后在盘管上未观察到生物膜生长。

Claims (51)

1.生物抑制涂料组合物，所述生物抑制涂料组合物包含干燥时产生本质上疏水的膜的成膜组合物和溶剂，其中成膜组合物包含杀生物复合物A-B，其中A为酚类杀生物剂且B选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮聚合物、聚乙烯吡咯烷酮共聚物及其混合物，并且其中杀生物复合物A-B不溶于水；并且其中成膜组合物和杀生物复合物A-B的比例在2.75∶1和10.8∶1之间。

2.权利要求1的生物抑制涂料组合物，成膜组合物和杀生物复合物A-B的比例在9.2∶1和10.8∶1之间

3.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物选自丙烯酸类聚合物基组合物、甲基丙烯酸类聚合物基组合物、丙烯酸类共聚物基组合物、甲基丙烯酸类共聚物基组合物、乙烯基聚合物基组合物、乙烯基共聚物基组合物、环氧树脂、环氧酯及其混合物。

4.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其具有抗细菌性能。

5.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其具有抗真菌性能。

6.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物是乳液或乳胶组合物。

7.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物是聚合物或共聚物溶液。

8.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物是聚合物或共聚物乳液。

9.权利要求8的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物是水基聚合物或共聚物乳液。

10.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物是或包含丙烯酸类聚合物或丙烯酸类共聚物。

11.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物是或包含丙烯酸类-苯乙烯共聚物。

12.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物是或包含环氧或环氧酯。

13.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物包含醋酸乙烯酯丙烯酸类共聚物。

14.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物以混合物的30-80％w/w的量存在。

15.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物以混合物的40-70％w/w的量存在。

16.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中成膜组合物以混合物的50-60％w/w的量存在。

17.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中杀生物剂A选自三氯生；二氯生；双氯酚；邻苯基苯酚；邻苄基对氯苯酚、甲酚、二甲苯和取代的二苯醚。

18.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中杀生物剂A为卤代酚类杀生物剂。

19.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中杀生物剂A为三氯生。

20.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中杀生物剂A以混合物的0.5-5％w/w的量存在。

21.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中杀生物剂A以混合物的1-2％w/w的量存在。

22.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中杀生物剂A以混合物的1.5％w/w的量存在。

23.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中B为聚乙烯吡咯烷酮。

24.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中B为聚乙烯吡咯烷酮/醋酸乙烯酯共聚物。

25.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中B以混合物的2-10％的量存在。

26.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中B以混合物的3-8％的量存在。

27.权利要求1或2的生物抑制涂料组合物，其中B以混合物的约5％的量存在。

28.权利要求1或2的生物抑制组合物，其含有用量为混合物的20-40％的溶剂。

29.权利要求28的生物抑制组合物，其中溶剂以混合物的25-35％的量存在。

30.权利要求28或29的生物抑制组合物，其中溶剂为水。

31.权利要求28-30中任一项的生物抑制组合物，其进一步包含沸点比涂料组合物的溶剂介质更高的水溶性极性溶剂。

32.权利要求31的生物抑制组合物，其中高沸点极性溶剂有助于复合物A-B在聚合物乳液或乳胶中分散。

33.权利要求31或32的生物抑制组合物，其中水溶性极性溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二醇醚及其组合。

34.通过将权利要求1或2的生物抑制涂料组合物的膜或薄层干燥形成的生物抑制涂层。

35.权利要求34的生物抑制涂层，所述涂层对抑制在其表面上的生物膜生长超过一年有效。

36.权利要求35的生物抑制涂层，所述涂层对抑制在其表面上的生物膜生长超过三年有效。

37.权利要求34-36中任一项的生物抑制涂层，其被施涂到金属上。

38.权利要求34-36中任一项的生物抑制涂层，其被施涂到混凝土或水泥质表面上。

39.权利要求34-36中任一项的生物抑制涂层，其被施涂到木材表面上。

40.权利要求34-39中任一项的生物抑制涂层，其呈装饰涂料形式。

41.权利要求34-40中任一项的生物抑制涂层，其呈漆形式的、用以抑制霉菌生长。

42.权利要求34-41中任一项的生物抑制涂层，其呈漆形式，并进一步包含选自悬浮剂、触变剂、流动和粘度改性剂、防腐剂等等的漆成分。

43.权利要求34-42中任一项的生物抑制涂层，其呈漆形式，并进一步包含选自腐蚀抑制剂的漆成分。

44.权利要求34-43中任一项的生物抑制涂层，其呈漆形式，并进一步包含颜料。

45.在对所述形成敏感的表面上抑制生物膜形成的方法，该方法包括将权利要求1-14中任一项的组合物的涂料施涂到表面上并且将组合物干燥或使组合物干燥的步骤。

46.权利要求45的方法，其中表面为空气调节表面。

47.权利要求45的方法，其中表面为空气调节冷凝器板。

48.权利要求45的方法，其中表面为空气调节冷凝器通风口。

49.权利要求45的方法，其中表面为手术室内的敏感表面。

50.权利要求45-49中任一项的方法，其中将组合物烘焙到表面上或在升高的温度下干燥。

51.权利要求1-34中任一项的组合物或权利要求44-49中任一项的方法处理的表面。