DE19806034A1 - Antimikrobielle wäßrige Dispersion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine neue antimikrobielle wäßrige Dispersion oder insbesondere eine wäßrige Dispersion feiner Teilchen einer schwer wasserlöslichen antimikrobiell wirk­ samen Verbindung in einem ein einzigartiges Suspendier­ mittel enthaltenden wäßrigen Medium.

Es ist eine gut eingeführte Technik, daß verschiedene Arten wasserunlöslicher oder schwer wasserlöslicher fester Ver­ bindungen für praktische Anwendungen in Form einer wäßrigen Suspension eingesetzt werden, die hergestellt wird, indem feine Teilchen der Verbindung in einem ein sogenannte Sus­ pendiermittel, das die wäßrige Dispersion der festen Teil­ chen der Verbindung stabilisiert, indem es das Absetzen der Teilchen verhindert, enthaltenden wäßrigen Medium homogen dispergiert werden. Die derzeitig verwendeten Suspendier­ mittel sind wasserlösliche polymere oder in Wasser disper­ gierbare Verbindungen, für die natürliche und synthetische Polymere Beispiele sind, beispielsweise Gelatine, Gummi­ arabicum, Tragant, Natriumalginat, Bentonit, Methyl­ cellulose, Salze von Carboxymethylcellulose, Polyvinyl­ alkohol, Salze von Polyacrylsäure und dgl. Diese Suspen­ diermittel werden in Abhängigkeit von dem in dem wäßrigen Medium zu dispergierenden konkreten festen Material ausge­ wählt und verwendet. In vielen Fällen werden Suspendier­ mittel in Kombination mit einem grenzflächenaktiven Stoff als Emulgiermittel verwendet.

Bei der Verwendung dieser herkömmlichen Suspendiermittel tritt das Problem auf, daß die Suspendierwirkung nur bei Verwendung einer verhältnismäßig großen Menge davon voll­ ständig eintritt, so daß beispielsweise eine Menge von 2 Gew.-% oder sogar mehr, bezogen auf die Gesamtmenge der wäßrigen Suspension, erforderlich ist. Deshalb ist manchmal der Nachteil unvermeidbar, daß bei einer wäßrigen Suspen­ sion eines Nahrungsmittels oder einer Arzneimittelver­ bindung der Geschmack des Nahrungsmittels oder die medi­ zinische Wirksamkeit des Arzneimittels per se durch das Suspendiermittel beeinträchtigt wird, so daß die Menge an Suspendiermittel auf Kosten der Suspendierwirkung ver­ ringert werden muß.

Andererseits ist bekannt, daß Biocellulose produziert wird, wenn verschiedene Arten von Essigbakterien, beispielsweise Acetobacter aceti, Acetobacter pasteurians, Acetobacter aceti var. Xylinam und dgl., gezüchtet werden. Die nach diesem mikrobiologischem Verfahren erhaltene Biocellulose hat im Vergleich zu herkömmlichen Cellulosen pflanzlichen Ursprungs eine hohe Reinheit, und der Kristallinitätsgrad, der Polymerisationsgrad und das Wasserabsorptionsvermögen können leicht kontrolliert werden, indem die Kultivierungs­ bedingungen für die Bakterien ausgewählt werden, so daß Biocellulosen in den letzten Jahren als neues Grundmaterial auf verschiedenen technischen Gebieten bekannt geworden sind.

Biocellulosen sind jedoch im allgemeinen nicht frei von Problemen und Nachteilen. Da Biocellulosen beispielsweise als Nährstoff für das Wachstum bestimmter Bakterien und Pilze dienen, sind sie gegen Fäulnis oder Denaturierung anfällig und bei Raumtemperatur nicht lange lagerfähig, so daß zur langfristigen Lagerung die Kühlung in einem Kühl­ schrank erforderlich ist.

Der oben erwähnte Nachteil der Biocellulosen beschränkt die industriellen Anwendungsgebiete von Biocellulosen als Ersatz für Cellulosen pflanzlichen Ursprungs, und die ein­ zigen bisher entwickelten Anwendungen betreffen beispiels­ weise ihre Verwendung als Streckmittel für Papierprodukte und als Füllmittel in den Papierbögen für Lautsprecher­ trichter und Datenkarten.

Aufgabe der Erfindung ist in Anbetracht der oben erwähnten Situation bei wäßrigen Suspensionen verschiedener Arten von Wirkstoffen bezüglich des Verhaltens des Suspendiermittels die Bereitstellung einer neuen antimikrobiellen wäßrigen Suspension, die durch Verwendung eines einzigartigen Suspendiermittels, welches das Verhalten des antimikro­ biellen Wirkstoffes nicht beeinträchtigt, als Dispersions­ mittel für die wäßrige Suspension hergestellt wird.

Somit handelt es sich bei der durch die Erfindung bereitge­ stellten antimikrobiellen wäßrigen Suspensionen um eine homogene Dispersion, die enthält:

• (A) ein wäßriges Medium, das eine Biocellulose enthält, als Dispersionsmedium der Suspension und
• (B) Teilchen einer antimikrobiell wirksamen, schwer wasserlöslichen Verbindung, die in dem wäßrigen Medium dis­ pergiert sind,
  wobei die Menge an Biocellulose im Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der wäßrigen Suspension, liegt.

Wie bereits oben angegeben, handelt es sich bei dem cha­ rakteristischsten Merkmal der erfinderischen antimikro­ biellen wäßrigen Suspension um die Verwendung einer Biocellulose als Suspendiermittel für die antimikrobiell wirksame Verbindung in einem wäßrigen Dispersionsmedium.

Dieses Merkmal der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, die durch vom Erfinder durchgeführte umfangreiche Untersuchun­ gen zur Entwicklung einer wäßrigen antimikrobiellen Sus­ pension, die von den oben beschriebenen Nachteilen der Suspensionen des Standes der Technik frei ist, gewonnen wurde, nämlich das eine Biocellulose als wirksames Suspen­ diermittel für eine schwer wasserlösliche antimikrobielle Verbindung dienen könnte. In diesem Fall spielt in Gegen­ wart von Teilchen einer antimikrobiell wirksamen Verbindung der oben erwähnte größte Nachteil von Biocellulosen, näm­ lich ihre Anfälligkeit gegen mikrobielle Fäulnis, natürlich keine Rolle.

Die Erfindung ist auf beliebige antimikrobiell wirksame Verbindungen unter der Voraussetzung anwendbar, daß die Verbindung in Wasser schwer löslich ist oder eine sehr beschränkte Löslichkeit hat, beispielsweise einige hundert ppm, bezogen auf das Gewicht, oder weniger in Wasser. Beispiele für antimikrobielle Verbindungen, auf welche die Erfindung anwendbar ist, sind beispielsweise 2-Methoxy-carbonyl­ aminobenzimidazol, 2-Pyridinthiolzink-1-oxid, 2-(4- Thiazolyl)benzimidazol und dgl., und zwar entsprechend den Gegebenheiten entweder einzeln oder in Form einer Kombina­ tion aus zwei oder mehreren Arten. Eine Kombination aus 2- Methoxycarbonylaminobenzimidazol und 2-Pyridinthiolzink-1-oxid im Gewichtsverhältnis 100 : 1 bis 1 : 100 oder vorzugs­ weise 50 : 1 bis 1 : 50 hat auf verschiedene Arten von Bak­ terien und Pilzen eine besonders große mikrobicide und wachstumsverhindernde Wirkung.

Die Teilchen der oben erwähnten antimikrobiellen Verbindung oder Verbindungen werden in einem wäßrigen Medium disper­ giert, das eine Biocellulose als Suspendiermittel zur Bil­ dung einer stabilen wäßrigen Suspension enthält. Die Menge der als Suspendiermittel in dem wäßrigen Medium enthaltenen Biocellulose liegt im Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.-Teile oder vorzugsweise 0,2 bis 2,0 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge der wäßrigen Suspension. Wenn die Menge an Suspendiermittel zu gering ist, stellt sich dessen Suspen­ dierwirkung nicht vollständig ein, so daß die Stabilität der wäßrigen Suspension abnimmt, während im Falle einer zu großen Menge an Suspendiermittel selbst in Gegenwart einer antimikrobiellen Verbindung in Abhängigkeit von dessen antimikrobieller Wirkung das Fäulnisproblem nicht völlig vernachlässigbar ist.

Ferner sollte die Menge an Suspendiermittel hinsichtlich der Menge der in dem wäßrigen Medium zu suspendierenden Teilchen der antimikrobiellen Verbindung spezifiziert werden. Das Gewichtsverhältnis Biocellulose zu zu suspen­ dierenden festen Teilchen liegt im Bereich von 1 : 300 bis 10 : 1 oder vorzugsweise 1 : 100 bis 1 : 1 oder noch bevorzugter 1 : 100 bis 1 : 10.

Die Suspendierwirkung der Biocellulose ist so stark, daß die Teilchen der antimikrobiellen Verbindung in dem wäßri­ gen Medium selbst dann völlig stabil suspendiert werden können, wenn kein grenzflächenaktiver Stoff in Kombination damit verwendet wird, wobei jedoch die Verwendung eines grenzflächenaktiven Stoffes in Kombination mit der Biocellulose keinen besonderen nachteiligen Einfluß hat.

Die antimikrobielle wäßrige Suspension der Erfindung kann auf verschiedenen technischen Gebieten verwendet werden, beispielsweise in der Papier- und Pulpe-Industrie, der Agrochemikalien-Industrie, der Nahrungsmittelverarbeitungs­ industrie, der pharmazeutischen Industrie und dgl., indem die antimikrobielle Verbindung so ausgewählt wird, daß sie die entsprechenden Anforderungen für die konkrete Anwendung bekannter bactericider Mittel, fungicider Mittel, anisep­ tischer Mittel, insecticider Mittel, herbicider Mittel, Antibiotika, pharmakologisch wirksamer Verbindungen und anderer auf geeignete Weise erfüllt.

Beispiele für diese wirksamen Verbindungen sind Isothiazolon-Verbindungen, aliphatische Nitroalkohol- Verbindungen, Cyanoacetamid-Verbindungen, Dithiol-Ver­ bindungen, Penicillin-Verbindungen, Sephem-Verbindungen, Aminoglycosid-Verbindungen, Macrolid-Verbindungen, Lincomycin-Verbindungen, Sulfonamid-Verbindungen, Nitrofuran-Verbindungen, Pyridoncarbonsäure-Verbindungen, Tetracyclin-Verbindungen, Polyen-Verbindungen, Chlor­ amphenicol-Verbindungen, Phosphomycin-Verbindungen, halogenierte Phenol-Verbindungen, Tributylzinn-Verbin­ dungen, Dialkyldithiocarbaminsäure-Verbindungen, Isothiocyanat-Verbindungen und dgl.

Wenn die antimikrobielle wäßrige Suspension der Erfindung auf dem Gebiet der Papierindustrie verwendet wird, ist die Verwendung von 2-Methoxycarbonylaminobenzimidazol, 2- Pyridinthiolzink-1-oxid oder 2-(4-Thiazolyl)benzimidazol, und zwar entweder einzeln oder in Form einer Kombination aus zwei oder mehreren Arten davon, vorteilhaft. Diese antimikrobiellen Verbindungen verhindern besonders wirksam die Fäulnis der Biocellulose. Zur Verhinderung der Fäulnis der Biocellulose durch Zugabe dieser Verbindungen zur erfinderischen wäßrigen Suspension beträgt deren Menge 50 bis 2000 ppm, bezogen auf das Gewicht, basierend auf der Menge an Biocellulose.

Die Verwendung von Biocellulosen als Suspendiermittel ist nicht auf die Herstellung von wäßrigen antimikrobiellen Suspensionen beschränkt. Beispielsweise eignen sich Biocellulosen als Suspendiermittel für Milchbakterien oder Hefen enthaltende Nahrungsmittel wie Molkereiprodukte, da die Biocellulosen als Nährstoff für diese Mikroorganismen dienen. Darüber hinaus können Biocellulosen zur Herstellung von Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis, z. B. von Anstrichen, in Form einer wäßrigen Suspension oder Emulsion verwendet werden.

Nachstehend wird die wäßrige antimikrobielle Suspension der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben, die jedoch den Rahmen der Erfindung in keinster Weise beschränken sollen.

In den Beispielen wurde die Stabilität der wäßrigen anti­ mikrobiellen Suspension durch die Überprüfung des Nieder­ schlags fester Teilchen nach 1, 10, 20 und 30 Tagen nach der Herstellung der Suspension mit dem Auge beurteilt. Die Angabe "Teile" bezieht sich in der folgenden Beschreibung immer auf "Gew.-Teile".

Beispiel 1

Eine wäßrige antimikrobielle Suspension wurde hergestellt, indem ein Gemisch aus 0,5 Teilen einer aus dem Handel bezogenen Biocellulose, 20,0 Teilen eines Pulvers von 2- Methoxycarbonylaminobenzimidazol mit einem durchschnitt­ lichen Teilchendurchmesser von 40 µm und 79,5 Teilen deionisiertes Wasser kräftig und gründlich umgewälzt wurde. Diese Suspension war selbst nach 30 Tagen Lagerung ohne Niederschlag fester Teilchen stabil.

Beispiel 2

Eine zweite wäßrige antimikrobielle Suspension wurde her­ gestellt, indem ein Gemisch aus 0,5 Teilen der in Beispiel 1 verwendeten Biocellulose, 10 Teilen eines Pulvers von 2- Methoxycarbonylaminobenzimidazol mit einem durchschnitt­ lichen Teilchendurchmesser von 40 µm, 10 Teilen eines Pulvers von 2-Pyridinthiolzink-1-oxid mit einem durch­ schnittlichen Teilchendurchmesser von 10 µm und 79,5 Teilen deionisiertes Wasser kräftig und gründlich umgewälzt wurde. Diese Suspension war selbst nach 30 Tagen Lagerung ohne Niederschlag fester Teilchen stabil.

Vergleichsbeispiel 1

Eine wäßrige antimikrobielle Vergleichssuspension mit der gleichen Formulierung wie in Beispiel 1 wurde mit dem Unterschied hergestellt, daß die Biocellulose weggelassen und die Menge an deionisiertem Wasser von 79,5 Teile auf 80,0 Teile erhöht wurde. Die Suspension war nach der Herstellung eine anscheinend homogene Dispersion der Teilchen, wobei es jedoch nach 24 h Lagerung zum Nieder­ schlag fester Teilchen auf dem Boden des Gefäßes kam und die festen Teilchen sich nach 10 Tage Lagerung vollständig abgesetzt hatten, so daß sich ein klarer Überstand über dem Teilchenniederschlag bildete.

Vergleichsbeispiel 2

Eine zweite wäßrige antimikrobielle Vergleichssuspension mit der gleichen Formulierung wie in Beispiel 2 wurde mit dem Unterschied hergestellt, daß die Biocellulose weggelas­ sen und die Menge an deionisiertem Wasser von 79,5 Teile auf 80,0 Teile erhöht wurde. Die Suspension war nach der Herstellung eine anscheinend homogene Dispersion der Teil­ chen, wobei es jedoch nach 24 h Lagerung zum Niederschlag fester Teilchen auf dem Boden des Gefäßes kam und die festen Teilchen sich nach 10 Tage Lagerung vollständig abgesetzt hatten, so daß sich ein klarer Überstand über dem Teilchenniederschlag bildete.

Anhand der oben beschriebenen Ergebnisse ergibt sich, daß Biocellulosen sehr wirksam als Suspendiermittel zur Stabi­ lisierung einer wäßrigen Suspension fester Teilchen, ohne daß es nach mehr als 30 Tagen zum Absetzen der Teilchen kommt, selbst in einer sehr geringen Menge von 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Suspension, verwendet werden können, während es bereits nach 24 h Lagerung zum Niederschlag fester Teilchen kam und das Absetzen der festen Teilchen nach 10 Tagen Lagerung vollständig war, wenn die Biocellulose weggelassen wurde.

Beispiel 3

Eine Portion zu 1 l einer wäßrigen Dispersion einer Biocellulose in einer Konzentration von 0,5 Gew.-% wurde unter kräftigem Umwälzen mit 50 ml einer wäßrigen Dis­ persion einer verfaulten Biocellulose der gleichen Kon­ zentration, die 200 Kolonien filamentöse Pilze und weniger als 100 Kolonien Bakterien enthielt, zu einem homogenen Gemisch vermischt. Die wäßrige Dispersion wurde mit der in Beispiel 1 oder Beispiel 2 hergestellten wäßrigen anti­ mikrobiellen Suspension in einer Menge von 200 ppm oder 400 ppm, bezogen auf das Gewicht, unter Umwälzen vermischt und die wäßrigen Dispersionen bei 28°C in völliger Dunkel­ heit 44 Tage gelagert, worauf die Kolonien der entspre­ chenden Mikroorganismen ausgezählt wurden. Es wurden keine bemerkbaren Veränderungen des Aussehens jeder der Suspen­ sionen festgestellt.

Die Ergebnisse der Auszählung der Kolonien sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.

Als Kontrollversuch wurde gleichzeitig 44 Tage lang der gleiche Lagerungsversuch wie oben ohne Zugabe der anti­ mikrobiellen Suspension durchgeführt, worauf sich ergab, daß die Anzahl an Kolonien filamentöser Pilze bzw. Bak­ terien 3,3 × 10⁵ bzw. 6,2 × 10⁷ betrug und die wäßrige Suspension der Biocellulose sich hinsichtlich des Aussehens beträchtlich verfärbt hatte.

Tabelle

Claims (10)

1. Antimikrobielle wäßrige Suspension in Form einer homogenen Dispersion, die enthält:

• (A) ein wäßriges Medium, das eine Biocellulose enthält, als Dispersionsmedium der Suspension und
• (B) Teilchen einer antimikrobiell wirksamen, schwer wasserlöslichen, in dem wäßrigen Medium dispergierten Verbindung.

2. Antimikrobielle wäßrige Suspension nach Anspruch 1, wobei die antimikrobiell wirksame, schwer wasser­ lösliche Verbindung unter 2-Methoxycarbonylamino­ benzimidazol, 2-Pyridinthiolzink-1-oxid und 2-(4- Thiazolyl)benzimidazol ausgewählt ist.

3. Antimikrobielle wäßrige Suspension nach Anspruch 1, wobei die Menge an Biocellulose im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der wäßrigen Suspension, liegt.

4. Antimikrobielle wäßrige Suspension nach Anspruch 1, wobei der Bestandteil (B) eine Kombination aus Teil­ chen von 2-Methoxycarbonylaminobenzimidazol und Teil­ chen von 2-Pyridinthiolzink-1-oxid im Gewichtsver­ hältnis im Bereich von 100 : 1 bis 1 : 100 ist.

5. Antimikrobielle wäßrige Suspension nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis Biocellulose zu Bestand­ teil (B) im Bereich von 1 : 300 bis 10 : 1 liegt.

6. Verwendung von Biocellulose als Suspendiermittel zur Herstellung einer homogenen Suspension von Teilchen einer antimikrobiell wirksamen, schwer wasserlöslichen Verbindung in einem wäßrigen Medium.

7. Verwendung nach Anspruch 6, wobei die antimikrobiell wirksame, schwer wasserlösliche Verbindung unter 2- Methoxycarbonylaminobenzimidazol, 2-Pyridinthiozink-1-oxid und 2-(4-thiazolyl)benzimidazol ausgewählt ist.

8. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Menge an Biocellulose im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der wäßrigen Suspension, liegt.

9. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Teilchen der antimikrobiell wirksamen, schwer wasser­ löslichen Verbindung eine Kombination aus Teilchen von 2-Methoxycarbonylaminobenzimidazol und Teilchen von 2- Pyridinthiolzink-1-oxid im Gewichtsverhältnis im Be­ reich von 100 : 1 bis 1 : 100 sind.

10. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Gewichtsverhältnis Biocellulose zu Teilchen der anti­ mikrobiell wirksamen, schwer wasserlöslichen Verbin­ dung im Bereich von 1 : 300 bis 10 : 1 liegt.