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Hintergrund
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1. Bereich
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
saure Zubereitungen, die in Industrien im Bereich Lebensmittel,
Medizin, Handel und Militär
nützlich
sind und die auch als allgemeine Haushaltsprodukte nützlich sind.
Diese Zusammensetzungen haben einen niedrigen pH-Wert, sind relativ nicht-korrosiv gegenüber Metallen,
beeinträchtigen
nicht die Haut und sind sicher zur Verwendung bei Lebensmitteln
und Getränken.
Die Erfindung betrifft auch Formulierungen, die diese sauren Zubereitungen
enthalten, und betrifft Verfahren zur Anwendung derartiger Formulierungen.
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2. Beschreibung des Hintergrunds
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Zusammensetzungen mit niedrigem pH-Wert
und saure Zusammensetzungen enthaltende Lösungen werden für verschiedene
industrielle Zwecke und allgemeine Haushalts-Zwecke verwendet, wie beispielsweise
für das
Reinigen und Sterilisieren von Oberflächen und von hergestellten
Gegenständen.
Beispiele schließen
wohlbekannte Haushaltsreiniger und -Desinfektionsmittel, Mittel
für die
industrielle Microchip-Produktion und die Reinigung derartiger Bauteile
und antimikrobielle Mittel ein. Um sowohl effektiv als auch wirksam
zu arbeiten, enthalten diese Lösungen
typischerweise starke Säuren
oder organische Lösungsmittel,
die für
einen Benutzer nachträgliche
Auswirkungen auf die Gesundheit präsentieren, gegenüber Substanzen
korrosiv sein können,
für deren
Reinigung sie vorgesehen sind (z. B. Metalle) und stellen eine ökologische
Gefahr im Hinblick auf ihre Entsorgung dar.
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Es gab eine ganze Reihe von Bemühungen,
die darauf ausgerichtet waren, weniger korrosive und weniger toxische
saure Produkte zu entwickeln. Beispielsweise ist das US- Patent Nr. 4,459,202
auf eine saure Zubereitung zur Gewinnung Bitumen-artiger Produkte
aus Teersanden gerichtet. Zwei starke und zwei schwache Säuren werden
unter Bildung eines sauren Lösungsmittels
kombiniert, das dafür
verwendet werden kann, Bitumen-artige Produkte zu entfernen und
zu gewinnen. Die Zubereitung wird in der Weise beschrieben, dass sie
nicht konosiv ist und weniger gefährlich zu handhaben ist als
andere stark saure Lösungen.
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Die molekulare Wirkung des Kombinierens
einer ersten und einer zweiten starken Säure mit der dritten und vierten
schwächeren
Säure bringt
die schwächeren
Säuren
dazu, als konjugierte Basen für
die starken Säuren
zu fungieren und Wasserstoff-Ionen (tatsächlich Hydronium-Ionen in wäßriger Lösung) von
den starken Säuren
aufzunehmen. Die resultierende saure Lösung hat einen sehr niedrigen
pH-Wert und weist eine große
Menge freier Wasserstoff-Ionen auf. Jedoch kann die Möglichkeit
dieser starken sauren Zubereitungen, wirksam als Lösungsmittel
zu fungieren, manchmal mehr Säure
erfordern als sicher oder ungefährlich
für menschliches
Gewebe angesehen wird. Darüber
hinaus gibt es keinen Vorschlag, dass diese Zubereitung in anderen
Anwendungen verwendet werden kann, wie beispielsweise in Produkten,
die in Kontakt mit Lebensmitteln kommen. Tatsächlich kann die Zubereitung
nicht in Verbindung mit Lebensmitteln und Getränken verwendet werden, da eine
oder mehrere ihrer Komponenten nicht in der Liste der U.S. Food
and Drug Administration für
diejenigen Substanzen aufgeführt
sind, die allgemein als sicher angesehen werden (generally recognized
as safe; GRAS).
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Verschiedene Formulierungen, die
aus mehreren Säuren
aufgebaute Zubereitungen verwenden, sind offenbart in den US-Patenten
Nr. 4,675,120; 4,970,014; 4,970,015 und 5,019,288. Jede dieser Zusammensetzungen
ist beschrieben entweder als nützlich
zum guten Ansäuern,
zum Gewinnen tertiären Öls, zum
Entfernen von Rost von Metallen, zum Reinigen von Aluminium, zum
Reinigen von Kühlern,
zum Reinigen von Warmwasserspeichern und Wärmetauschern oder zum Reinigen
von Kupfer. Diese Zubereitungen werden als allgemein nicht korrosiv
gegenüber
Metallen und als relativ inert beschrieben, wenn sie mit menschlichem
Gewebe in Kontakt kommen. Zusätzlich
beschreibt das US-Patent Nr. 4,483,887 eine mehrere Säuren umfassende
Lösung,
die zum Metall-Plattieren nützlich
ist. Das US-Patent Nr. 4,477,364 beschreibt eine mehrere Säuren umfassende
Lösung,
die nützlich
zum Reinigen von Glasgegenständen
ist.
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Obwohl diese Säure-basierten Lösungen wirksam
für verschiedene
beschriebene Zwecke sein können,
ist ein Haupt-Nachteil derjenige, dass bestimmte Formulierungen
Irritationen der Haut hervorrufen können. Beispielsweise fanden
Untersuchungen, die unter Verwendung eines topischen Haut-Desinfektionsmittels
durchgeführt
wurden, das die zentrale Zusammensetzung des US-Patents Nr. 4,459,202
enthält,
dass das Produkt eine Rötung
der Haut und ein Gefühl
des Brennens hervorrief. Eine ähnliche
Rötung
der Haut und ein Gefühl
des Brennens ergaben sich bei der Reinigungslösung, die die zentrale Säure-Zubereitung
des US-Patents Nr. 4,459,202 enthielt. Als solche können diese
Säure-Zubereitungen
nicht sicher in Produkten verwendet werden, bei denen Kontakt mit
der Haut eine Möglichkeit
ist. Zusätzlich
können
solche Zubereitungen nicht in Produkten verwendet werden, die mit
Lebensmitteln oder Getränken
in Verbindung stehen. Weiter erfordern viele dieser Zubereitungen
eine Vielzahl von Komponenten, was zu erhöhten Produktionskosten führt.
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Das US-Patent Nr. 5,512,200 ist gerichtet
auf eine mehrere Säuren
umfassende Zubereitung, die als nicht irritierend gegenüber der
Haut und als nützlich
als Komponente von Produkten wie beispielsweise Reinigern, kosmetischen
Produkten und pharmazeutischen Mitteln beschrieben wird. Jedoch
ist wenigstens eine der Komponenten nicht als allgemein sicher anerkannt
(GRAS). So kann diese Zubereitung trotz ihrer relativ inerten Natur
nicht in Lebensmitteln oder Getränken
oder in mit Lebensmitteln oder Getränken in Verbindung stehenden
Produkten verwendet werden.
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Die Druckschrift US-A-4,970,014 offenbart
eine saure Lösung
zur Verwendung als Aluminium-Reinigungs- und -Aufhellungs-Zubereitung,
die 1 bis 15 Gew.-% Fluorwasserstoffsäure, 1 bis 5 Gew.-% Schwefelsäure und
1 bis 5 Gew.-% Phosphorsäure
einschließt.
Dieser Lösung
werden 83 bis 97 Gew.-% einer wäßrigen Chlorwasserstoffsäure-basierten
Zubereitung zugesetzt, die einen pH-Wert von weniger als 1,0 aufweist
und vorzugsweise eine wäßrige Mischung
aus 5 bis 20 Gew.-% Chlorwasserstoffsäure mit etwas 5 bis 20 Gew.-% Phosphorsäure umfaßt, gemischt
mit 1 bis 5 Gew.-% einer Hydroxycarbonsäure und 1 bis 5 Gew.-% einer
Dicarbonsäure.
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Die Druckschrift US-A-4,483,887 offenbart
eine Plattierungslösung
zum Metall-Plattieren
Eisen enthaltender Metall-Substrate. Der Elektroplattier-Prozess
besteht daraus, die Teile, die plattiert werden sollen, mit dem
negativen Anschluß einer
Gleichstrom-Quelle zu verbinden, ein anderes Stück aus Metall mit dem positiven
Anschluß zu
verbinden und beide in eine Lösung
einzutauchen, die Ionen des Metalls enthalten, das auf der Oberfläche der
Teile abgeschieden werden soll, die mit dem negativen Anschluß verbunden
sind. Eine Aufgabe der Erfindung der Druckschrift US-A-4,483,887
ist, eine verbesserte saure Komponente zur Verwendung bei der Formulierung
von Plattierungslösungen
bereitzustellen, und die Druckschrift offenbart eine wäßrige Lösung aus
45 bis 85 Gew.-% Chlorwasserstoffsäure, 20 bis 55 Gew.-% Phosphorsäure und
2 bis 20 Gew.-% einer Hydroxycarbonsäure sowie 0 bis 20 Gew.-% einer
Dicarbonsäure.
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Die Druckschrift US-A-4,084,747 stellt
eine Keime abtötende
Zubereitung bereit, die hergestellt wurde durch In-Kontakt-Bringen
eines sauren Materials, das vorzugsweise aus wenigstens etwa 15
Gew.-% Milchsäure
besteht, mit Natriumhypochlorit in einem wäßrigen Medium. Es wird weiter
gelehrt, dass die Milchsäure in
Kombination mit anderen Säuren
verwendet werden kann, einschließlich anorganischer Säuren (z.
B. Schwefelsäure,
Chlorwasserstoffsäure,
Phosphorsäure).
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Die Druckschrift US-A-4,647,458 beschreibt
ein flüssiges
Bakterizid für
Lebensmittel und Apparate zur Lebensmittelbehandlung, das 98,0 bis
2,3% (w/v) Ethanol, 1,0 bis 96,7% (w/v) einer organischen Säure und 1,0
bis 96,7% (w/v) Phosphorsäure
umfaßt.
Das Bakterizid wird in einer wäßrigen Lösung derart
verwendet, dass die Konzentration aktiver Bestandteile in Lösung 14
bis 1% (w/v) Ethanol, 13,0 bis 0,3% (w/v) einer organischen Säure und
0,7 bis 0,03% (w/v) Phosphorsäure
ist. Die organische Säure
ist gewählt
aus Milchsäure, Essigsäure, Citronensäure, Weinsäure, Gluconsäure, Äpfelsäure, Ascorbinsäure und
Phytinsäure.
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Druckschrift GB-A-880521 betrifft
ein Verfahren zum Konservieren von Kartoffeln und noch spezieller zur
Behandlung roher, geschälter
Kartoffeln mit Schwefeldioxid zur Verlängerung ihrer Lagerungszeit.
Beispiel 1 offenbart das Eintauchen von Kartoffelchips in eine 1,05%ige
wäßrige Lösung von
Natriummetabisulfit (eine Quelle für Schwefeldioxid), anschließendes Herausnehmen
und Abtropfenlassen der Chips vor einem Eintauchen in 1%igen (w/v)
Eisessig vor einem Abtropfenlassen und Abpacken. In Beispiel 3 sind ähnliche
Behandlungsschritte beschrieben, mit der Ausnahme, dass der Eisessig
ersetzt wird durch
- – 0,6% (w/v) Chlorwasserstoffsäure; oder
- – 1,5%
(w/v) Citronensäure;
oder
- - 1% (w/v) Orthophosphorsäure.
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Es besteht daher ein Bedarf für saure
Zubereitungen, die eine Minimalzahl von Komponenten-Säuren umfassen,
bei denen alle Komponenten durch die Food and Drug Administration
als "GRAS" bestätigt
sind, mit breiter Verwendbarkeit zum Reinigen, Sterilisieren und
für antimikrobielle
Zwecke, die wirksam sind, nicht toxisch sind und sicher zur Verwendung
bei Lebensmitteln und im Zusammenhang mit in Lebensmitteln stehenden
Produkten sind.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die Erfindung überwindet die Probleme und
Nachteile, die mit derzeitigen Strategien und Entwürfen verbunden
sind, und stellt neue, einen niedrigen pH-Wert aufweisende Zusammensetzungen
bereit, die nützlich
bei medizinischen, militärischen,
industriellen und Haushalts-Anwendungen sind. Diese sauren Zubereitungen
können
als einzige oder zentrale Komponente von Lösungen verwendet werden, einschließlich Reinigern,
antimikrobiellen Mitteln, Desinfektionsmitteln, dekontanimierend
wirkenden Mitteln, pharmazeutischen Produkten, kosmetischen Produkten,
gegen Gerüche
wirkenden Mitteln und Sterilisiermitteln.
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Die einen niedrigen pH-Wert aufweisenden
Zubereitungen der vorliegenden Erfindung sind sicher bei der Verwendung
als entweder einzige oder als Haupt-Komponente von Lösungen,
die einschließen,
nicht jedoch beschränkt
sind auf Desinfektionsmittel, Reiniger, sterilisierende Mittel,
kosmetische Mittel und pharmazeutische Mittel und können in
industriellen, medizinischen, militärischen oder allgemeinen Haushalts-Anwendungen verwendet
werden. Die Zubereitung gemäß der vorliegenden
Erfindung sind sicher nicht nur zur Verwendung in Produkten, die
mit der menschlichen Haut in Kontakt kommen, sondern auch bei der
Verwendung in nahrungsmäßig aufnehmbaren
Produkten.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf eine saure Lösung
zur Inhibierung von mikrobiellem Wachstum, die eine wäßrige saure
Kern-Zubereitung umfaßt,
die 50% bis 100% der Lösung
ausmacht. Die saure Kern-Zubereitung besteht aus Säuren, die
zur Verwendung in Eβ-
und Trink-Produkten und in mit Lebensmitteln und Getränken in
Verbindung stehenden Produkten sicher sind (d. h. GRAS-Substanzen).
Die saure Kern-Zubereitung kann hergestellt werden durch Mischen
von 1 bis 50 Vol.-%
einer ersten Säure
mit zwischen 5 Vol.-% und 10 Vol.-% einer zweiten Säure unter
Herstellung einer ersten sauren Zubereitung. Die erste Säure ist
eine anorganische Säure,
die nahezu bis zur Vollständigkeit
in Wasser dissoziiert. Die zweite Säure ist eine anorganische Säure, die
weniger stark als die erste ist und eine Dissoziationskonstante
von weniger als etwa 10–1 aufweist. Eine zweite
saure Zubereitung wird gebildet durch Mischen von 6 Gew.-% bis 10 Gew.-%
einer organischen Hydroxysäure
mit Wasser. Die organische Hydroxysäwe weist ein größeres Chelatisiervermögen (wenigstens
zweifach) oder Eisen-Bindevermögen
als die erste und die zweite anorganische Säure auf. Säuren mit einem gegenüber den
anorganischen Säuren
wenigstens zweifachen Ionen-Bindevermögen schließen beispielsweise
Ascorbinsäure,
Citronensäure,
Milchsäure, Äpfelsäure und
Weinsäure
ein.
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Die beiden sauren Zubereitungen oder
Lösungen
werden dann gemischt und so eine saure Kern-Zubereitung hergestellt,
die mikrobielles Wachstum inhibiert und sicher zur Verwendung in
Lebensmittel-Produkten ist. Diese Zubereitung weist vorzugsweise
ei nen pH-Wert von weniger als 1 auf, reagiert jedoch nicht nachteilig
mit menschlichem Gewebe. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Säure
Chlorwasserstoffsäure,
ist die zweite Säure
Phosphorsäure
und ist die organische Hydroxysäure
Citronensäure.
Allgemein gleichen die Mengen der ersten Säure die Menge der zweiten Säure aus,
so dass weniger der ersten Säure
benötigt
wird, wenn man mehr von der zweiten Säure verwendet. Eine maximale
Menge der zweiten Säure
ist diejenige Menge, die die Zugabe keiner ersten Säure erfordert,
wenn sie mit der organischen Hydroxysäure zur Herstellung der Zubereitung
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit niedrigem pH-Wert gemischt wird.
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Die saure Zubereitung gemäß der vorliegenden
Erfindung behält
den niedrigen pH-Wert und die nicht-toxischen Eigenschaften herkömmlicher
saurer Zubereitungen bei, ist jedoch im Unterschied zu diesen Zubereitungen
sicher für
eine Verwendung bei Lebensmitteln und mit Lebensmitteln in Verbindung
stehenden Produkten wie beispielsweise Einpackpapier und Umhüllungspapier,
Lebensmittel-Behältern,
Lebensmittel-Konservierungsmitteln
und essensmäßig aufnehmbaren
Produkten.
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Im Gegensatz dazu sind Säuren, wie
sie in einer Anzahl herkömmlicher
Produkte verwendet werden, beispielsweise Fluorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Chlorsäure, Perchlorsäure, chlorige Säure, Fluorwasserstoffsäure, Schwefelwasserstoffsäure, Fumarsäure, Oxalsäure, Phthalsäure, Weinsäure, Essigsäure, Acrylsäure, Benzoesäure und
Kohlensäure,
nicht allgemein als sicher anerkannt, und keine dieser Säuren ist
von Staats wegen zur Verwendung in lebensmittelmäßig aufnehmbaren Produkten
oder solchen Produkten zugelassen, die mit lebensmittelmäßig aufnehmbaren
Produkten in Kontakt kommen. Weiter erfordern deswegen, weil viele
der herkömmlichen,
auf Säuren
basierenden Lösungen
toxisch sind, die Entsorgung und Handhabung derartiger Zubereitungen
spezielle Maßnahmen,
die nicht erforderlich sind, wenn man Zubereitungen gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf ein pharmazeutisches Mittel, das eine Drei-Säuren-Zubereitung
umfaßt,
wobei die Drei-Säuren-Zubereitung
umfaßt:
eine erste Säure,
wobei die erste Säure
eine anorganische Säure
ist, die nahezu bis zur Vollständigkeit
in Wasser dissoziiert; eine zweite Säure, wobei die zweite Säure eine
anorganische Säure
ist, die weniger stark als die erste anorganische Säure ist und
eine Dissoziationskonstante von weniger als 10–1 aufweist;
eine dritte Säure,
wobei die dritte Säure
eine organische Hydroxysäure
ist, die schwächer
ist als die erste und die zweite Säure, ein Chelatisiervermögen aufweist,
das wenigstens zweimal so groß ist
wie dasjenige der ersten Säure
und der zweiten Säure,
und die eine Dissoziationskonstante im Bereich von 101 bis
10–5 aufweist,
und ein pharmazeutisches Mittel. Vorzugsweise sind die drei Säuren GRAS-Säuren (als
sicher anerkannte Säuren).
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf eine Zubereitung zur Verwendung beim Herstellen pharmazeutischer
Mittel oder zur Verwendung beim Weiterverarbeiten von Nahrung, die
ein Drei-Säure-Konservierungsmittel
umfaßt,
das besteht aus 1 bis 25 Vol.-% einer ersten anorganischen GRAS-Säure, die
nahezu bis zur Vollständigkeit
in Wasser dissoziiert ist; 0,5 bis 25 Vol.-% einer zweiten anorganischen
GRAS-Säure,
die weniger stark ist als die erste Säure und eine Dissoziationskonstante
von weniger als 10–1 aufweist, und einer
dritten GRAS-Säure,
wobei die dritte GRAS-Säure eine
organische Hydroxysäure
ist, die ein wenigstens zweimal so hohes Chelatisierungsvermögen wie
jede der anorganischen Säuren aufweist.
Die organische Hydroxysäure
ist schwächer
als die erste Säure
und die zweite Säure
und weist eine Dissozüerungskonstante
im Bereich von 10–1 bis 10–5 auf.
Eine speziell bevorzugte Zubereitung zur Lebensmittel-Verarbeitung
umfaßt
Chlorwasserstoffsäure,
Phosphorsäure
und Citronensäure.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung, das den
Zusatz einer Drei-Säure-Konservierungsmittel-Zubereitung zu einer
Lebensmittel-Substanz umfaßt.
Die Drei-Säure-Konservierungsmittel-Zubereitung
umfaßt
eine erste GRAS-Säure,
die eine anorganische Säure
ist, die in Wasser nahezu bis zur Vollständigkeit dissoziiert; eine
zweite GRAS-Säure,
wobei die zweite GRAS-Säure
eine anorganische Säure
ist, die weniger stark ist als die erste GRAS-Säure und die eine Dissoziationskonstante
von weniger als 10–1 aufweist; und eine
dritte GRAS-Säure,
wobei die dritte GRAS-Säure
eine anorgani sche Hydroxysäure
ist, die schwächer
ist als die erste GRAS-Säure
und die zweite GRAS-Säure,
ein Chelatisierungsvermögen
aufweist, das wenigstens zweimal so groß wie dasjenige sowohl der
ersten GRAS-Säure
als auch der zweiten GRAS-Säure
aufweist und eine Dissoziationskonstante im Bereich von 10–1 bis
10–5 hat.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf ein Verfahren zum Dekontaminieren von Oberflächen, das
den Schritt des In-Kontakt-Bringens der Oberfläche mit einer Säure-Zubereitung
gemäß der Erfindung
umfaßt,
die umfaßt:
1 bis 25 Vol.-% einer ersten GRAS-Säure, wobei die erste GRAS-Säure eine anorganische
Säure ist,
die in Wasser nahezu bis zur Vollständigkeit dissoziiert; 0,5 bis
20 Vol.-% einer zweiten GRAS-Säure,
worin die zweite GRAS-Säure
eine anorganische Säure
ist, die weniger stark als die erste anorganische Säure ist
und eine Dissoziationskonstante von weniger als 10–1 aufweist;
und 1 bis 15 Gew.-% einer dritten GRAS-Säure, worin die dritte GRAS-Säure eine
organische Hydroxysäure
ist, die schwächer
ist als die erste GRAS-Säure
und die zweite GRAS-Säure,
jedoch wenigstens zweimal so effizient wie eine oder beiden der
ersten anorganischen Säure
und der zweiten anorganischen Säure
im Hinblick auf ihr Chelatisiervermögen ist und eine Dissoziationskonstante
im Bereich von 10–1 bis 10–5 aufweist.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche zur
Inhibierung von mikrobiellem Wachstum auf der Oberfläche, die
den Schritt des In-Kontakt-Bringens der Oberfläche mit einer Drei-Säuren-Zubereitung gemäß der Erfindung
umfaßt.
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Andere Aufgaben und Vorteile der
Erfindung werden in dem nachfolgenden Teil der Beschreibung dargelegt
und sind zum Teil aus dieser Beschreibung offensichtlich oder können von
dem praktischen Durchführen der
Erfindung erlernt werden.
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Beschreibung
der Erfindung
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Wie an Ausführungsformen aufgeführt und
in der Beschreibung breit beschrieben, ist die vorliegende Erfindung
gerichtet auf saure Zubereitungen mit niedrigem pH-Wert, die allgemein
als sicher erkannt wurden. Zubereitungen gemäß der Erfindung sind sicher
zur Verwendung bei Lebensmittel-Produkten, Getränke-Produkten oder anderen
aufnehmbaren Produkten und irritieren nicht die Haut. Die vorliegende
Erfindung ist nützlich
sowohl in industriellen als auch in medizinischen, militärischen
und Haushalts-Anwendungen.
Medizinische Anwendungen schließen
die Verwendung an Menschen und Tieren ein. Die Erfindung betrifft
auch Formulierungen, die die sauren Zubereitungen gemäß der Erfindung
enthalten, Anwendungen dieser Zubereitungen und Verfahren zur Herstellung
und Verwendung dieser Zubereitungen. Die folgende Beschreibung der
Erfindung sollte in der Weise gelesen werden, dass sie Zubereitungen
und Verfahren betrifft, wie sie in breiter Weise oben unter der Überschrift
"Zusammenfassung der Erfindung" beschrieben wurden.
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Viele der sauren Zubereitungen, wie
sie derzeit in industriellen, medizinischen, militärischen
und Haushalts-Anwendungen verwendet werden, stellen für den Benutzer
Gefährdungen
der Gesundheit dar und sind bei über
längere
Zeit dauerndem Kontakt mit den Oberflächen, mit denen sie in Kontakt
kommen, korrosiv. Die Verwendung dieser Zubereitungen erfordert
oft spezielle Schutzkleidung und spezielle Anwendungsverfahren. Darüber hinaus
ist die Entsorgung dieser toxischen Produkte in einer Weise, die
die Sicherheit der Umgebung und des Personals sicherstellt, kostenträchtig und
zeitlich aufwendig. Obwohl einige herkömmliche Zubereitungen weniger ätzend für die Haut
und insgesamt weniger gefährlich
für den
Benutzer sind als andere, sind sie nichtsdestoweniger nicht sicher
zur Verwendung bei Lebensmitteln und Getränken oder bei anderen aufnehmbaren
Produkten.
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Eine saure Zubereitung, die sicher
gehandhabt und direkt auf die menschliche Haut aufgebracht werden
kann, wurde entdeckt. Diese macht – im Unterschied zu herkömmlichen,
auf Säuren
basierenden Zubereitungen – Gebrauch
von einer Minimalzahl von Komponenten, die alle von Regierungsseite
zur Verwendung bei Lebensmittel- und Getränkeprodukten und bei mit Lebensmitteln
und Getränken
in Verbindung stehenden Produkten zugelassen sind. Zubereitungen
gemäß der Erfindung
sind auch anwendbar für
industrielle, militärische
und allgemeine Haushalts-Anwendungen. Über die Tatsache hinaus, dass
sie zur Verwendung am Menschen und durch Menschen geeignet ist,
ist die vorliegende Erfindung auch für Tiere geeignet. Die Zubereitungen
gemäß der Erfindung
sind wirksam und können über einen
großen
Bereich von Temperaturen angewendet werden, die Raumtemperatur einschließen. So
liefert die vorliegende Erfindung einen Vorteil gegenüber sterilisierend
wirkenden Mitteln, die eine Energiequelle oder Energie benötigen, wie
beispielsweise Hitze (Autoklavieren). Darüber hinaus haben die sauren
Zubereitungen gemäß der Erfindung
eine Lebensdauer von einem Jahr oder länger, wenn sie bei Umgebungstemperatur
gelagert werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf eine einen niedrigen pH-Wert aufweisende saure Zubereitung,
die nur aus GRAS-Substanzen besteht (GRAS-Substanzen gelten als allgemein sicher
anerkannte Substanzen). GRAS-Substanzen sind solche Substanzen,
die zur Verwendung im Bereich Lebensmittel, Getränke und andere aufnehmbare
Produkte zugelassen sind, sowie auch in Produkten, die mit diesen
Materialien in Kontakt kommen. Speziell sind diese Substanzen, die
in der gesetzlichen Vorschrift 21 C.F.R., Teil 182 und Teil 184,
aufgelistet sind, von der Federal Drug Administration (FDA) als
sicher zur Verwendung bei Lebensmitteln, Getränken und aufnehmbaren Produkten
sowie in Produkten anerkannt, die mit Lebensmitteln und Getränken in
Verbindung stehen. Solche Substanzen werden allgemein als nicht-karzinogen
angesehen. Als solches sind die Zubereitungen gemäß der Erfindung
sicher für
eine Verwendung im Zusammenhang mit Lebensmitteln, Getränken und
anderen aufnehmbaren Produkten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
werden drei Säuren
verwendet. Die erste Säure
ist ChlorwasserstoffSäure,
die zweite Säure
ist Phosphorsäure,
und die dritte Säure
ist CitronenSäure.
In dieser Ausführungsform
macht die erste Säure
der Zubereitung, also ChlorwasserstoffSäure, zwischen etwa 0 bis etwa
25 Vol.-% der End-Zubereitung aus, vorzugsweise zwischen etwa 0,1
und 20 Vol.-% und noch mehr bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 10
Vol.-% der End-Zubereitung. ChlorwasserstoffSäure ist eine starke anorganische Säure, die
in Wasser nahezu bis zur Vollständigkeit
dissoziiert. Einige besonders nützliche
Säwe-Zubereitungen
gemäß der Erfindung
enthalten etwa 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 8%, 10%,
12%, 14%, 15%, 18%, 20 %, 21%, 22% und 24% der ersten Säure.
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Die zweite Säure der Zubereitung, also Phosphorsäure, ist
auch eine anorganische Säure,
ist jedoch weniger stark als Chlorwasserstoffsäure. PhosphorSäure fungiert
so als konjugierte Base und nimmt Sauerstoff-Ionen (tatsächlich Hydronium-Ionen
in wäßriger Lösung) von
der stärkeren
Chlorwasserstoffsäure
auf. Die Phosphorsäure
macht zwischen etwa 0,1 und etwa 20 Vol.-% der End-Zubereitung aus,
vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 15 Vol.-% und noch mehr bevorzugt
zwischen etwa 5 und etwa 10 Vol.-% der End-Zubereitung. Einige besonders
nützliche
Säure-Zubereitungen
gemäß der Erfindung
enthalten etwa 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 8%, 10% 12 %, 13%,
14%, 15%, 16% und 18% der zweiten Säure.
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Die dritte Säure ist eine organische Säure (z.
B. CitronenSäure),
die zur Gruppe der Hydroxycarbonsäuren gehört, und ist eine schwache Säure, relativ
zu Chlorwasserstoffsäure
und Phosphorsäure.
Speziell ist Citronensäure
eine 6 Kohlenstoffatome umfassende Tricarbonsäure. Citronensäure macht
zwischen etwa 1 und etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa 5
und etwa 10 Gew.-% und noch mehr bevorzugt zwischen etwa 6 und etwa
9 Gew.-% der End-Zubereitung aus. Einige besonders nützliche
Säure-Zubereitungen gemäß der Erfindung
enthalten etwa 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 2 Gew.-%, 3 Gew.-%, 4 Gew.-%,
5 Gew.-%, 6 Gew.-%, 8 Gew.-%, 10 Gew.-%, 12 Gew.-%, 13 Gew.-%, 14
Gew.-%, 15 Gew.-%, 16 Gew.-%, 17 Gew.-% und 18 Gew-.% der organischen
Hydroxysäure.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der verbesserten wäßrigen sauren
Zubereitung gemäß der Erfindung
kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte
einschließt:
- (1) Mischen von etwa 5 bis etwa 10
(am meisten bevorzugt 6,60) Vol.-% Chlorwasserstoffsäure (HCl
ist hauptsächlich
verantwortlich für
den resultierenden pH-Wert)
bei Raumtemperatur mit etwa 1 bis etwa 5 (am meisten bevorzugt 4,49)
Vol.-% Phosphorsäure
in einem ersten Behälter
für eine
Zeit, die ausreichend zur Herstellung einer homogenen Mischung ist;
- (2) Mischen von etwa 5 bis etwa 10 (am meisten bevorzugt 7,50)
Gew.-% Citronensäure
bei Raumtemperatur in einem zweiten Behälter mit etwa 85 bis etwa 90%
Wasser für
eine Zeit, die ausreichend ist, um zu einer sorgfältigen Durchmischung
zu führen;
und
- (3) Einmischen der Chlorwasserstoffsäure-Phosphorsäure-Mischung,
die in dem ersten Behälter
gehalten wird, bei Raumtemperatur in die Citronensäure-Wasser-Mischung des zweiten
Behälters,
bis dies zu einer homogenen Zubereitung führt.
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Die saure wäßrige Zubereitung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist grundsätzlich
farblos (hohe Konzentrationen an HCl führen zu einer grünlichen
oder gelblichen Farbe), weist einen pH-Wert von weniger als eins
auf, beschädigt
nicht menschliches Gewebe und enthält nur Substanzen, die von
der Food and Drug Administration als GRAS-Substanzen (als sicher
anerkannte Substanzen) zugelassen sind. So ist die resultierende
wäßrige saure
Zubereitung sicher zur Verwendung bei Lebensmitteln, Getränken und
anderen aufnehmbaren Produkten. Die Zubereitung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist auch viel weniger korrosiv gegenüber Metallen als saure Zubereitungen
mit einem ähnlichen
pH-Wert. Empfindliche Instrumente wie beispielsweise zahnärztlidie
Instrumente, Operationsbesteck und andere medizinische Instrumente
sowie Computer-Teile können
wirksam unter Verwendung einer sauren Zubereitung gemäß der Erfindung
gereinigt werden, ohne die empfindlichen Komponenten oder Teile
des Instruments zu beschädigen
oder eine übermäßige Abnutzung hervorzurufen.
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Die saure Zubereitung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann allein oder als Basis-, Kern- oder Aktiv-Komponente
bei der Formulierung anderer Lösungen
verwendet werden. Zusätzliche
Komponenten können – sofern
erwünscht – der Drei-Säure-Zubereitung in Abhängigkeit
von ihrem beabsichtigten Zweck oder ihrer beabsichtigten Anwendung
zugesetzt werden. Substanzen können
der Kern-Säure-Zubereitung
zugesetzt werden, um beispielsweise die Retentionszeit des Produkts
auf der Haut zu erhöhen,
um der Zubereitung eine ansprechende Farbe oder einen ansprechenden
Duft zu geben, um eine spezielle Textur zu erzeugen oder um die
Spezifität
der Anwendung der Zubereitung zu erhöhen. Additive wie beispielsweise
betäubende Mittel
(z. B. Lidocain), pH-Indikator-Farbstoffe und andere Farbstoffe
und Kontrastmittel können
in Abhängigkeit
von der Anwendung zugesetzt werden.
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Die Zubereitungen gemäß der vorliegenden
Erfindung sind geeignet zur Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen
im Bereich der Lebensmittelindustrie, des Haushalts, im militärischen
Bereich, im medizinischen Bereich und im industriellen Bereich.
Ein paar potentielle Anwendungen der Zubereitungen gemäß der vorliegenden
Erfindung schließen
ein: das Reinigen und Desinfizieren von Oberflächen, Instrumenten, Lebensmitteln
und Geräten;
die Verwendung als antimikrobielle Komponente für Hygiene-Produkte, bei der Vorbereitung der Haut-Oberfläche für Injektionen,
in topisch aufzubringenden Salben, Cremes und Gels, in Inhalationsmitteln
(allgemein angewendet in Konzentrationen von 5%, 4%, 3%, 2%, 1%
oder weniger), in Waschlösungen
für den
Mund und die Augen, in Mitteln zur Aktivierung der Immunantwort
(z. B. zum Stimulieren der nicht-spezifischen Immunität), als
Anti-Geruchsmittel, bei der Reinigung und Desinfektion von Lebensmittel-Teilen
und bei der Lebensmittel-Verarbeitung (z. B. entfernt das Mittel
Kaffee- und Tee-Flecke), beim Verpacken und Lagerung von Materialien,
als Mittel zur Steuerung des pH-Wertes und/oder der Mikroben-Menge (Schwimmbäder), als
detoxifizierende/dekontaminierende Zubereitung zum vollständigen Reinigen
bei Unfällen
unter Freisetzung von Chemikalien oder gefährlichen Materialien (hazardous
materials; HazMat) (Dekontaminations-Duschen) (eliminiert toxische
Dämpfe/Räuche von
Unfällen
bei Freisetzung von Säuren
in verschiedenen Mischungen wie beispielsweise einer Mischung im
Verhältnis
10 : 90, 25 : 75, 60 : 40, 50 : 50, 40 : 60, 75 : 25 und 90 : 10,
abhängig
von der Säure),
bei der Herstellung von Gegenständen
für die
Lebensmittel-Verarbeitung, -Verpackung und den Lebensmittel-Transport,
als detoxifizierende Zubereitung für industrielle Anwendungen
(d. h. Papiermühlen
und andere Industrieanlagen sowie Laboratorien können HCl und/oder Schwefelsäuren verwenden
und können
HCl-Verbrennungen mit Produkten gemäß der Erfindung behandeln); industriell
anwendbare Duschen (Säureduschen),
bei der Herstellung von Säure
enthaltenden Lösungen
und Produkten (d. h. Batterien, die "Batteriesäure" wie beispielsweise Schwefelsäure enthalten,
durch Mischen mit Produkten gemäß der Erfindung
unter Erhalt von weniger Toxizität
und weniger Rauchen), beim Reinigen von Batterie-Polen, zur Sterilisierung
oder Reinigung von Wasseranschlüssen,
als nicht-toxisches Einbalsamierungs-Mittel, bei der Detoxifikation/Deaktivierung
chemischer und biologischer Kampfstoffe und zur Reinigung von Luftleitungen.
-
Spezielle Anwendungen im Veterinärbereich,
Dentalbereich und Medizinbereich schließen ein: die Wundreinigung
und -Desinfektion, die Desinfektion und Sterilisation von Böden, Flächen und
Instrumenten (Dialyse-Vorrichtung), die topische Behandlung von
Haut-Infektionen, die Behandlung von topischen Irritationen (Gift-Efeu
und Gift-Eiche),
die Sterilisation von Vorrichtungen für körperinnere Eingriffe (z. B.
Katheter, IV-Infusionen), Anti-STD-Anwendungsmittel (d. h. Suppositorien,
Cremes, Gele, Kondome, Mundspülungen,
Duschen), Mittel zur Behandlung von Verbrennungen, Sonnenbränden, Ohr-Infektionen,
Insektenstichen, Quallen-Nesselverbrennungen, Anti-Koagulationsmittel,
Behandlungsmittel für
medizinischen Abfall und Anti-Pilz-Mittel (z. B. gegen Körper-Jucken
gerichtete Behandlung, Prävention
oder Behandlung von Fußpilz).
-
Die Erfindung kann auch verwendet
werden als Anti-Geruchsmittel zum Neutralisieren von Gerüchen/Abfällen auf
Ammoniak-Basis, von biologischen Proben, von chemischen Toiletten,
von Streu für
Tiere und von Windeln. Sie kann als auch Unterarm-Deodorant verwendet
werden. Im Zusammenhang mit Lebensmitteln kann sie verwendet werden
zum Sprühen
von Bodenprodukten, zum Reinigen und Desinfizieren von Lebensmittel-Transportbehältern und
Fluid-Leitungen oder irgendeiner Fläche, die in Kontakt mit Lebensmitteln
und mit für
Lebensmittel dienenden Materialien kommt. Sie kann auf Meeresfrüchte als
deodorierendes Mittel aufgebracht werden und kann zum Besprühen lebender
Tiere oder zum Besprühen
von Fleisch vor dem Einpacken usw. verwendet werden. Als antibakterielles
Mittel, Anti-Pilzmittel und Sporizid kann das Produkt gemäß der Erfindung
beispielsweise als ansäuerndes
Mittel bei der heimischen Konservenfabrikation verwendet werden.
-
In Bezug auf militärische Anwendungen
kann die Erfindung verwendet werden zum Dekontaminieren chemischer
Kampfmittel auf Personen und Flächen
und ist im Hinblick auf ihr breites Aktivitätsspektrum ideal zum Einarbeiten
in Bandagen und Schwämme.
Die Erfindung kann in ein Geschoß oder eine andere Beförderungsvorrichtung
als Gegenmaßnahme
zum Deaktivieren chemischer Kampfstoffe oder biologischer Mittel
eingearbeitet werden (z. B. Protein-Toxine wie beispielsweise Anthrax,
Botulismus und E.coli), wie sie durch ein anderes Waffensystem befördert werden
oder in einem solchen enthalten sind. Sie kann auch durch die Verwendung
einer einen Nebel bzw. Rauch erzeugenden Vorrichtung oder ein die
Ernte bestäubende
oder Feuer bekämpfendes
Flugzeug auf eine weite kontaminierte Fläche aufgebracht werden.
-
Anwendungen schließen auch
eine Verwendung als nicht-toxisches Einbalsamierungs-Mittel, Mittel gegen
den Aufbau von Kesselstein und Mittel zur Behandlung von Wasser-Zuleitungen,
Elektrolyt-haltiges Sportgetränk,
Mittel zur Behandlung von persönlichen
Gegenständen
wie Zahnbürsten
oder Haarbürsten,
Mittel für
Sicherheitsduschen für
bestimmte Industriezweige, in denen Säuren verwendet werden, Mittel
zum Reinigen bei Auslaufen von Säuren
oder zum Reinigen bei Austreten von Säurewolken ein. Die Zubereitung
kann auch verwendet werden als Poliermittel für Silber oder Chrom, zur Entfernung
von aufgebauten Oxidationsrückständen auf
Wärmetauschern,
Rohren und Wasserheizern, zum Entfernen von Kesselstein aus Ausgüssen, Wasservorrats-Tanks, Duschen und
dergleichen, zum Entfernen von Ablagerungen oder zur Reinigung von
Beton. Es kann auch verwendet werden als Fixiermittel für Gewebefarben
(pH-Indikator-Farben,
die an Baumwollstoffe gebunden werden; der Farbstoff wird nach der
maschinellen Wäsche
zurückbehalten;
sie kann auch in tragbaren pH-Indikator- Kleidungsstücken verwendet werden, die
für eine
Säure oder
eine Base empfindlich sind). Die Zubereitung kann auch verwendet
werden als Konservierungsmittel für Lebensmittel, biologische
Proben, forensische Proben und biologische Proben und Holz. Sie
kann auch verwendet werden als Puffer für gesundheitsschädliche Lösungen oder
zur Inhibierung der korrosiven Eigenschaften von Bleichlösungen.
Weitere Anmeldungen schließen
das Ätzen
von Aluminium oder Porzellan und die Verwendung als Anti-Gefriermittel oder
Wasser-Reinigungsmittel ein. Da die Zubereitung gemäß der Erfindung
mit pH-Indikator-Farbstoffen verträglich ist, kann die Wirksamkeit
der Lösung
visuell bestimmt werden. Auch haben Lösungen das Potential für eine wiederholte
Wiederverwendung, d. h. sie können
recycelt werden.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf ein pharmazeutisches Mittel oder eine pharmazeutische
Verbindung, die die saure Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
enthält. Wie
für Fachleute
in diesem technischen Bereich klar ist, können der wäßrigen sauren Zusammensetzung
gemäß der Erfindung
verschiedene Substanzen nach Wunsch zur Herstellung eines pharmazeutischen
Mittels zugesetzt werden. Die Ausdrücke "pharmazeutisches Mittel"
oder pharmazeutische Verbindung, wie sie in der vorliegenden Beschreibung
und in den Patentansprüchen
verwendet werden, werden in ihrem breitest möglichen Sinn verwendet und
schließen
ein, sind jedoch nicht beschränkt
auf medizinische Produkte und alle Arten therapeutischer Mittel,
unabhängig
davon, ob sie oral, parenteral, topisch oder auf irgendeinem anderen
Wege aufgenommen werden. Nützliche
Substanzen, die zur Produktion eines pharmazeutischen Mittels zugesetzt werden
können,
schließen
ein, sind jedoch nicht beschränkt
auf betäubende
Mittel, Alkohole, Cremes, Gele, Aloe Vera, Vitamin E, PFP (polyfluoriertes
Perfluorat, z. B. Teflon, Fomblin), Befeuchter, Weichmacher, Tenside,
Benetzungsmittel, Geruchsstoffe, Farbstoffe, Glycerin, Propylenglykol,
Emulgatoren, feuchthaltende Mittel, pH-Indikator-Farbstoffe, medizinisch
relevante Farbstoffe, Kontrastmittel und Träger, wie sie in diesem technischen
Gebiet bekannt sind. Die Anwendungsgebiete der pharmazeutischen
Mittel oder Verbindungen, die mit der Drei-Säure-Zusammensetzung formuliert werden, schließen ein,
sind jedoch nicht beschränkt
auf deodorierende Mittel, Mundspülmittel,
topische antimikrobielle Salben für Wunden und Zusammensetzungen
zur Behandlung einer großen
Vielzahl von Krankheiten, einschließlich trockener Haut, Falten,
Akne, Altersflecken, Sonnenbrand, Infektionen (virale, bakterielle
und durch Pilze hervorgerufene Infektionen), Insektenstiche und Krätzen. Das
pharmazeutische Mittel kann zur Verwendung auf Schleimhaut-Membranen
einschließlich
des Munds und der Augen geeignet sein. Das pharmazeutische Mittel
oder die pharmazeutische Verbindung kann in Kontakt mit der zu behandelnden
Oberfläche
direkt oder über
Applikatoren gebracht werden, die einschließen, jedoch nicht beschränkt sind
auf Schwämme,
Tüchlein
oder Wattebäusche.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf Dekontaminierungs-Mittel,
die Säure-Zusammensetzungen
gemäß der Erfindung
enthalten. Diese Mittel sind besonders nützlich bei militärischen
und industriellen Anwendungen. Diese Dekontaminations-Mittel sorgen
für Schutz
vor einer Vielzahl toxischer chemischer Mittel oder Inaktivieren
direkt eine Vielzahl toxischer chemischer Mittel, beispielsweise
solche, wie sie als chemische Kampfstoffe, in der Landwirtschaft
oder bei der Rasenpflege verwendet werden. Solche toxischen Chemikalien
schließen
ein, sind jedoch nicht beschränkt
auf Insektizide, Pestizide, Mustards, Nervenmittel, Blister-Mittel,
Cholinesterasen und Cholinesterase-Inhibitoren allgemein. Darüber hinaus
sind Dekontaminationsmittel gemäß der Erfindung
wirksam in der Inaktivierung biologisch toxischer Moleküle wie beispielsweise
solcher, wie sie in der Kriegsführung
verwendet werden. Biologisch toxische Moleküle schließen ein, sind jedoch nicht
beschränkt
auf Aflatoxine, biologische Toxine, Exotoxine, Endotoxine, Gifte,
Phytotoxine, Insekten- und Tier-Gifte und Mycotoxine. Wegen der
nicht-ätzenden
Natur der sauren Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können diese
Dekontaminations-Mittel entweder direkt auf die Haut aufgebracht
werden oder können
auf Kleidung oder andere Materialien aufgebracht werden, die in
Kontakt mit der Haut kommen. So ist die vorliegende Erfindung geeignet
zur Verwendung durch Erst-Anwender bei der Dekontamination physischer
Oberflächen,
bei der Wundbehandlung bei Menschen oder Tieren und/oder bei der
Deaktivierung chemischer Mittel einschließlich Nervenmittel.
-
In einer bevorzugten Dekontaminations-Verbindung
wird eine Drei-Säure-Zusammensetzung zu
einem reaktiven topischen Haut-Schutzmittel verarbeitet, das mit
einem perfluorierten Polyether-Fett-Vehikel bzw. -Träger, einem
Vehikel bzw. Träger
auf Wasserbasis oder einem anderen geeigneten Vehikel bzw. Träger gemischt
werden kann. Die Verwendung alternativer Vehikel bzw. Träger verschafft
Flexibilität
bei der Aufbringung des topischen Schutzmittels. Die resultierende
Dekontaminations-/Schutz-Barriere
ist aktiv über
einen breiten Temperaturbereich von etwa –10°C bis etwa 50°C und ist
für ein
Jahr oder länger
stabil, wenn sie bei Umgebungstemperaturen gelagert wird.
-
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform
ist gerichtet auf eine Dekontaminations-Verbindung, in der die saure Zusammensetzung
in Tücher
oder Schwämme
eingearbeitet ist. Die Verwendung dieser Tücher oder Schwämme ermöglicht eine
sichere und schnelle Detoxifizierung bei Organophosphat-Verbindungen
(z. B. Nervenmitteln) sowie bei Viren, Bakterien und toxischen Molekülen. Die
Tücher
oder Schwämme
lassen sich leicht von Personen transportieren und werden von Erst-Anwendern
in Dekontaminations-Aktionen verwendet. Die Tücher oder Schwämme sind über einen
breiten Temperaturbereich von etwa –10°C bis etwa 50°C stabil und
haben eine Lagerzeit von einem Jahr oder mehr.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf Reinigungsmittel, die die saure Zusammensetzung enthalten.
Diese Reinigungsmittel schließen
ein, sind jedoch nicht beschränkt
auf Glasreiniger, Metalkeiniger, Haushalts-Reinigungslösungen (Küche und
Bad) und Lösungen
zum Entfernen von Oxidations-Ablagerungen von Rohrleitungen und
Wasserheizern und Wärmetauschern.
Bei diesem Gebrauch gemäß dieser
Erfindung können
Detergenzien, Seifen, Geruchsstoffe oder starke Säuren nach
Bedarf der sauren Zusammensetzung zugesetzt werden.
-
In einem bevorzugten Reinigungsmittel
wird der sauren Zusammensetzung Chlorwasserstoffsäure in Mengenanteilen
zugesetzt, die im Bereich von etwa 0,1 Teil (Volumen-bezogen) bis 30 Teile
(Volumen-bezogen) der sauren Zusammensetzung liegen, wo durch eine
Lösung
hergestellt wird, die zur Verwendung als Metallreiniger geeignet
ist. Die Zugabe von mehr Chlorwasserstoffsäure verringert die Zeit, die
für das
Reinigen erforderlich ist; jedoch kann dies zu einem Produkt führen, das
die Haut irritiert.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
auf die Verwendung der Erfindung als antimikrobielles Mittel wie
beispielsweise als Desinfektionsmittel oder Sterilisationsmittel
gerichtet. Diese Desinfektionsmittel und Sterilisationsmittel können beispielsweise
zum Sterilisieren von Trinkwasser, zum Desinfizieren von Flächen, zur
Behandlung von Wunden, zur Sterilisierung von Haarpflege- und Maniküre-Geräten, zum
Sterilisieren von Dentalgeräten,
zum Sterilisieren von Krankenhaus-Reinräumen, zum Sterilisieren von
Gewebekultur-Abzügen
in Laboratorien und zum Sterilisieren von biologischem Abfall verwendet
werden. Die Drei-Säure-Zusammensetzung
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auch zum Reinigen oder Sterilisieren von Behältern verwendet
werden, wie sie beim Transport und bei der Lagerung von Lebensmitteln
und Getränken
verwendet werden, beispielsweise von LKW-Tanks, Bottichen und Fluid-Leitungen.
-
Substanzen, die Parfüme, Erosole,
Farbstoffe, Alkohole, Reduktionsmittel, betäubende Mittel, oxidierende
Mittel, Amine, Amide, oberflächenaktive
Mittel bzw. Tenside, Cremes, Gele und andere Säuren einschließen, jedoch
nicht auf diese beschränkt
sind, können
den Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung
nach Bedarf für
eine spezielle Anwendung zugesetzt werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf eine Zusammensetzung zum Behandeln von Lebensmitteln,
die ein Drei-Säure-Konservierungsmittel
umfaßt,
das aus einer ersten anorganischen GRAS-Säure, die in Wasser nahezu bis
zur Vollständigkeit
dissoziiert, einer zweiten anorganischen GRAS-Säure, die eine Dissoziationskonstante
aufweist, die geringer ist als etwa 10–1,
und einer dritten GRAS-Säure
besteht, die eine organische Säure
ist, die schwächer
ist als die erste Säure
und die zweite Säure und
die eine Dissoziationskonstante im Bereich von etwa 10–1 bis
10–5 aufweist.
Eine speziell bevorzugte Lebensmittel-Behandlungs-Zusammensetzung
umfaßt
Chlorwasserstoffsäure,
Phosphorsäure
und Citronensäure.
-
Lebensmittel-Behandlungs-Zusammensetzungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
geeignet sein zum Dekontaminieren von Lebensmitteln wie beispielsweise
Fleisch, Früchten
oder Gemüse.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Zusammensetzung auf Früchte
und/oder Gemüse
aufgebracht, um so restliche Pestizide zu entfernen oder wirksam
zu zerstören.
Die Lebensmittel-Verarbeitungs-Zusammensetzungen
können
auch geeignet sein zur Verwendung als desodorierendes Mittel für Meeresfrüchte oder
als antimikrobielles Behandlungsmittel für Fleischprodukte.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
gerichtet auf ein Verfahren zum Konservieren von Lebensmitteln,
das den Zusatz einer Säure-Konservierungs-Zusammensetzung zu
einer Lebensmittel-Substanz umfaßt, wobei die Säure-Konservierungs-Zusammensetzung
eine erste GRAS-Säure
enthält,
wobei die erste Säure
eine anorganische Säure
ist, die in Wasser nahezu bis zur Vollständigkeit dissoziiert, eine
zweite GRAS-Säure
enthält,
wobei die zweite Säure
eine anorganische Säure
ist, die weniger stark ist als die erste anorganische Säure und
die eine Dissoziationskonstante von weniger als etwa 10–1 aufweist;
und eine dritte GRAS-Säure
enthält,
wobei die dritte Säure
eine organische Säure
ist, die schwächer
ist als die erste Säure und
die zweite Säure,
wobei die dritte Säure
eine Dissoziationskonstante im Bereich von etwa 10–1 bis
10–5 aufweist.
-
Die vorstehend angegebenen Formulierungen
und Anwendungen sollen mehr den weiten Bereich der Brauchbarkeit
der Zusammensetzungen veranschaulichen, wie sie in der vorliegenden
Beschreibung beschrieben sind, und es ist nicht beabsichtigt, dass
diese eine erschöpfende
Auflistung aller möglichen
Formulierungen und Anwendungen von Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
sind. Auch wird dann, wenn die Liste der Substanzen revidiert wird,
die von der US Food and Drug Administration als allgemein sicher
angesehen werden (generally regarded as safe; GRAS), auch die Zahl
der Säuren
revidiert, die zur Verwendung in Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
erhältlich
sind. Wie für
Fachleute mit üblichem
Sachverstand in diesem technischen Bereich klar ist, sind die Zusammensetzungen,
die für
die menschliche Nahrungsaufnahme oder einen Kontakt durch Menschen
sicher sind, in gleicher Weise sicher für eine Nahrungsaufnahme oder einen
Kontakt durch andere Tiere.
-
Die folgenden Beispiele werden zur
Veranschaulichung von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung angeboten, sollten jedoch nicht als den
Umfang der Erfindung beschränkend
angesehen werden.
-
Beispiele
-
Beispiel 1: Herstellung
einer wäßrigen sauren
Zusammensetzung
-
Eine typische antimikrobielle Lösung kann
hergestellt werden, indem man zuerst die feste Citronensäure in entionisiertem
Wasser löst,
die erhaltene Mischung mit Phosphorsäure mischt und anschließend die erforderliche
Menge von 10 N oder 12 N Chlorwasserstoffsäure zusetzt. Die Menge der
gelösten
Säuren
und des entionisierten Wassers können
vorab berechnet werden, so dass man den folgenden Bereich der Konzentration
der einzelnen Säuren
erreicht: Citronensäure:
6 bis 10 Gew.-%; Phosphorsäure:
5 bis 10 Vol.-% und Chlorwasserstoffsäure 0,1 bis 5 Vol.-%.
-
Eine saure Zusammensetzung gemäß der Erfindung
wurde unter Verwendung der folgenden Rezeptur hergestellt:
Behälter Nr.
1: 170 ml 75 bis 80%ige konzentrierte Phosphorsäure wurden 250 ml einer 12
N Chlorwasserstoffsäure
zugesetzt (was etwa 28 bis 32% entspricht). Die Mischung wurde intensiv
gerührt.
Eine Ventilation war erforderlich, da Rauch von jeder Säure und
von der Mischung aufstieg.
Behälter Nr. 2: 0,6 lbs (9,6 oz)
kornförmige
Citronensäure
wurde intensiv in 0,8 Gallonen (102 oz) Wasser eingemischt, bis
sie gelöst
war, wonach der Inhalt von Behälter
Nr. 1, der die Phosphorsäure-ChlorwasserstoffSäure-Mischung
enthielt, zugesetzt und sorgfältig
eingemischt wurde. Die resultierende saure Zusammensetzung bestand
aus etwa 1 Gallone Flüssigkeit.
Der Rauch von der resultierenden Mischung war im wesentlichen eliminiert,
und der pH-Wert
betrug etwa 0,07.
-
Beispiel 2: Saure Zusammensetzung
als antimikrobielle Lösung
-
Ein E.coli-C600 Bakterienstamm wurde
aus einer üblichen
Handels-Quelle erhalten. Man ließ das Bakterium bei 37°C über Nacht
in 500 ml Hirn-Herz-Infusionsbrühe
(Firma Difco) wachsen, die vorher in einem Autoklauen sterilisiert
worden war (121°C,
15 psi, 15 min.). Nachdem die Bakterienkultes die mittlere Log-Phase
erreicht hatte, wurden die Organismen abzentrifugiert (bei etwa
5000 Upm), und zwar in 50 ml-Zentrifugenröhrchen (Firma
Corning). Das Bakterienpellet wurde zweimal in 10 mM Imidazol, 150
mM NaCl (pH 7,2) und einmal in destilliertem Wasser gewaschen, bevor
man es in destilliertem Wasser auf etwa 1,4 × 109 Kolonie-bildende
Einheiten pro ml (colony forming units per ml; cfu/ml) resuspendierte.
-
Drei Sätze von Reihenverdünnungen
der in Beispiel 1 erzeugten sauren Zusammensetzung (die von unverdünnt bis
10–9 reichten)
wurden dann in sterilen 1,5 ml Eppendorf-Röhrchen
unter Verwendung von sterilem destilliertem Wasser hergestellt.
Ein spezifisches Volumen (100 μl)
der vorher hergestellten Bakteriensuspension wurde 100 μl jeder Verdünnung in
jedem dieser drei Sätze
von 10-fach-Reihenverdünnungen
der sauren Zusammensetzung zugesetzt.
-
Der erste Satz aus Verdünnungen
der Bakterien- und Säure-Zusammensetzung
wurde 6 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert. Die inkubierten Zellen
wurden unmittelbar danach bei 5.000 Upm 30 s zentrifugiert, und
die überstehende
Flüssigkeit
wurde verworfen. Jedes Bakterienpellet aus jeder Verdünnung wurde
in 200 μl
sterilen destillierten Wassers resuspendiert, und die Mischung wurde
in getrennte Petri-Schalen aus Kunst stoff gegeben. Steriler geschmolzener
Hirn-Herz-Infusionsagar (Brain-Heart Infusion agar; BHI agar) (~55°C) wurde
jeder Petri-Schale zugesetzt, die die Bakterien enthielt. Man ließ sich die
Platten vor Ort verfestigen, und die Platten wurden umgedreht und
bei 37°C
inkubiert, bis ein beobachtbares Wachstum offensichtlich war. Bakterienkolonien
wurden in der Einheit cfu/ml gezählt
und aufgenommen.
-
Man folgte derselben Verfahrensweise
für den
zweiten und dritten Satz der die saure Zusammensetzung umfassenden
Verdünnungen,
die 100 μl/Aliquot-Mengen
der Bakteriensuspension enthielten. Jedoch wurde der zweite Satz
für 1 h
inkubiert, und der dritte Satz wurde für 3 h inkubiert. Nach dem Waschen
wurden die Zellen mit sterilem destilliertem Wasser gewaschen, auf
Platten ausgestrichen, und die Platten wurden bei 37°C für 16 bis
20 h inkubiert. Die Wirksamkeit verschiedener Verdünnungen
saurer Zusammensetzungen in Bezug auf die Zeit gegenüber dem
E.coli-Stamm C600 ist in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle
1
Wirksamkeit der sauren Zusammensetzung als antimikrobielles
Mittel gegenüber
E.coli-Stamm C600
-
Die effektiven Verdünnungen
der sauren Zusammensetzung betrugen 10–1 und
10–
2 für
jede der drei aufgelisteten Inkubationszeiten. Alle unverdünnten Proben
des bakterioziden Mittels waren wirksam in der Reduktion der E.
coli-Bakterienkultur um 10 Log-Einheiten.
Bei einer Verdünnung
von 10–1 war
eine Zeit von 6 Minuten nicht ausreichend, um eine Reduktion der
Bakterienpopulation von E.coli zu bewirken. Bei 60 und 180 Minuten
verringerte die Lösung
mit einer Verdünnung
von 10–
1 die Bakterienkultur um 10 Log-Einheiten.
Bei einer Verdünnung
von 10–
2 war die Zeit von 60 Minuten nicht wirksam
bei einer Reduktion der Bakterienpopulation, während eine Zeit von 180 Minuten
wirksam bei der Reduktion der Bakterien-Zahl auf 4,2 × 103 cfu/ml war.
-
Beispiel 3: Wirksamkeit
der sauren Zusammensetzung als antimikrobielles Mittel für B. subtilis
-
Der Bakterienstamm, der in dieser
Untersuchung verwendet wurde, war der Bacillus subtilis-Stamm Nr.
19659, erhalten von der American Type Culture Collection (ATCC).
Dieses Bakterium wurde bei 28°C über Nacht
in 500 ml eines sterilisierten komplexen Mediums (BHI-Brühe, Firma
Difco) gezüchtet.
Nachdem die Bakterienkultur die mittlere Log-Phase erreicht hatte,
wurden die Organismen zentrifugiert (~5.000 Upm), und zwar in 50
ml Zentrifugenröhrchen
(Firma Corning). Das Bakterien-Pellet wwde zweimal in 10 mM Imidazol (150
mM NaCl, pH 7,2) und einmal in destilliertem Wasser gewaschen, bevor
es in destilliertem Wasser in einer Konzentration von etwa 5 × 1010 kolonie-bildenden Einheiten pro ml (cfu/ml)
resuspendiert wurde.
-
Drei Sätze von Reihenverdünnungen
der in Beispiel 1 erzeugten säuren
Zusammensetzung (die von unverdünnt
bis 10–9 reichten)
wurden dann in sterilen 1,5 ml Eppendorf-Röhrchen
unter Verwendung von sterilem destilliertem Wasser hergestellt.
Ein spezifisches Volumen (100 μl)
der vorher hergestellten Bakteriensuspension wurde 100 μl jeder Verdünnung in
jedem dieser drei Sätze
von 10-fach-Reihenverdünnungen
der sauren Zusammensetzung zugesetzt.
-
Der erste Satz aus Verdünnungen
der Bakterien- und Säure-Zusammensetzung
wurde 6 Minuten bei Raumtemperatw inkubiert. Die Zellen wurden unmittelbar
danach bei 5.000 Upm 30 s zentrifugiert, und die überstehende
Flüssigkeit
wurde verworfen. Jedes Bakterienpellet aus jeder Verdünnung wurde
in 200 μl
sterilen destillierten Wassers resuspendiert, und die Mischung wurde
in getrennte Petri-Schalen aus Kunststoff gegeben. Steriler geschmolzener
Hirn-Herz-Infusionsagar (Brain-Heart Infusion agar; BHI agar) (~55°C) wurde
jeder Petri-Schale zugesetzt, die die Bakterien enthielt. Man ließ sich die
Platten vor Ort verfestigen, und die Platten wurden umgedreht und
bei 28°C
inkubiert, bis ein beobachtbares Wachstum offensichtlich war. Bakterienkolonien
wurden in der Einheit cfu/ml gezählt
und aufgenommen.
-
Man folgte derselben Verfahrensweise
für den
zweiten und dritten Satz der die saure Zusammensetzung umfassenden
Verdünnungen,
die 100 μl
Aliquot-Mengen der Bakteriensuspension enthielten. Jedoch wurde
der zweite Satz für
1 h inkubiert, und der dritte Satz wurde für 3 h inkubiert. Nach dem Inkubieren
wwden die Zellen mit sterilem destilliertem Wasser gewaschen, auf
Platten ausgegossen, und die Platten wurden bei 28°C für 16 bis
20 h inkubiert. Die Wirksamkeit verschiedener Verdünnungen
saurer Zusammensetzungen in Bezug auf die Zeit gegenüber dem
B. subtilis (ATCC #19659) ist in Tabelle 2 gezeigt.
-
Tabelle
2
Wirksamkeit der sauren Zusammensetzung als antimikrobielles
Mittel gegenüber
B. subtilis (ATCC #19659)
-
Die wirksamen Verdünnungen
der sauren Zusammensetzung gegenüber
B. subtilis waren 10–1 und 10–2 für alle drei
aufgelisteten Inkubationszeiten. Alle unverdünnten Proben des bakterioziden
Mittels waren wirksam in der Reduktion einer B. subtilis-Bakterienkultur um
etwa 9 Log-Einheiten. Bei einer Verdünnung von 10–3 war
keine der getesteten Zeiten wirksam in der Verringerung der Bakterienpopulation.
-
Beispiel 4: Weitere Verdünnung von
sauren Zusammensetzungen
-
Der in dieser Untersuchung verwendete
Bakterienstamm war Bacillus subtilis, Stamm #19659 der American
Type Culture Collection (ATCC). Dieses Bakterium wurde bei 28°C über Nacht
in 500 ml eines sterilen komplexen Mediums (BHI-Brühe, Firma
Difco) gezüchtet.
Nachdem die Bakterienkultur die mittlere Log-Phase erreicht hatte,
wurden die Organismen zentrifugiert (~5.000 Upm), und zwar in 50
ml-Zentrifugenröhrchen (Firma
Corning). Das Bakterien-Pellet wurde zweimal in 10 mM Imidazol (150
mM NaCl, pH 7,2) und einmal in destilliertem Wasser gewaschen, bevor
es in destilliertem Wasser auf etwa 2,8 × 109 Kolonie-bildende
Einheiten pro ml (cfu/ml) resuspendiert wurde.
-
Ein Satz von Verdünnungen der sauren Zusammensetzung
gemäß Beispiel
1 wurde dann hergestellt, der von unverdünnt über 10–1,
10–2 zu
10–3 reichte,
sowie neun andere Verdünnungen
zwischen 10–2 und
10–3. Alle
Verdünnungen
wurden in sterilen 1,5 ml Eppendorf-Röhrchen unter Verwendung von
sterilem destilliertem Wasser hergestellt. Ein spezielles Volumen
(100 μl)
der vorher hergestellten Bakterien-Suspension wurde dann jeder Verdünnung der
sauren Zusammensetzung zugesetzt. Die Bakterien und jede Verdünnung der
sauren Zusammensetzung wurden dann 60 min bei Raumtemperatur inkubiert.
Die Zellen wurden unmittelbar danach bei 5.000 Upm 30 s lang zentrifugiert,
und die überstehende
Flüssigkeit
wurde verworfen. Jedes Bakterien-Pellet von jeder Verdünnung wurde
in 200 μl
sterilen destillierten Wassers resuspendiert, und die Mischung wurde
auf getrennte Kunststoff-Petrischalen gegeben. Steriler geschmolzener
BHI-Agar (etwa 55 °C) wurde
jeder die Bakteriten enthaltenden Petri-Schale zugesetzt. Man ließ die Platten
sich verfestigen, drehte sie um und inkubierte sie bei 28°C, bis ein beobachtbares
Wachstum offensichtlich war. Die Bakterien-Kolonien wurden in cfu/ml
gezählt
und aufgenommen. Die Wirksamkeit verschiedener Verdünnungen
der sauren Zusammensetzung in bezug auf die Zeit gegen den Stamm
B. subtilis (ATCC #19659) ist aus Tabelle 3 ersichtlich.
-
Tabelle
3
Wirksamkeit der sauren Zusammensetzung als antimikrobielles
Mittel gegenüber
B. subtilis (ATCC #19659)
-
Wirksame Verdünnungen der sauren Zusammensetzungen
gegenüber
B. subtilis waren die Verdünnungen
10–1 bis
10–2'6 für die 60-minütige Inkubationszeit.
Erneut war die unverdünnte
Probe des bakterioziden Mittels wirksam bei der Reduktion einer
B. subtilis-Bakterienkultur um etwa 9 Log-Einheiten.
-
Beispiel 5: Wirksamkeit
der sauren Zusammensetzungen als antimikrobielles Mittel gegenüber E.coli
-
Die saure Zusammensetzung gemäß Beispiel
1 wurde für
den folgenden Test verwendet. Der Test wurde durchgeführt unter
Verwendung von Nalgene-Schläuchen
(Durchmesser: 1/16 in). Eine Kultur aus Escherichia coli wurde durch
drei 3-in-Abschnitte der Schläuche
hindurchgeleitet, und man ließ sie
15 min bei Raumtemperatur inkubieren. Ein Abschnitt des Schlauchs
wurde mit 1 ml sterilen Wassers gewaschen, und man ließ die Wassermenge,
die in dem Schlauch blieb, 15 min bei Raumtemperatur inkubieren.
Dies wurde unter Verwendung der Lösung mit der sauren Zusammensetzung
und einer 10%igen Lösung
für die übrigen Schlauch-Abschnitte
wiederholt. Jeder Abschnitt wurde dann mit 0,5 ml sterilen Wassers
gespült,
und das Spülwasser
wurde durch Plattieren auf Bakterien getestet. Tabelle
4
Wirksamkeit saurer Zusammensetzungen als antimikrobielles
Mittel gegen E.coli
cfu/ml*
(+/– Standardabweichung) | Behandlung
des Schlauches |
455
+/– 120 | Wasser |
2 +/– 2 | 10%ige
saure Zusammensetzung |
0 | 100%ige
saure Zusammensetzung |
-
Beispiel 6: Wirksamkeit
der sauren Zusammensetzung als antimikrobielles Mittel gegen S.
cerevisiae.
-
Um die Wirksamkeit der sauren Zubereitung
gegen Pilz-Pathogene zu bestimmen, wurde die saure Zusammensetzung
gemäß Beispiel
1 als Anti-Pilzmittel gegen Saccha romyces cerevisiae verwendet.
Pilz-Zellen wurden gezüchtet
und entweder mit Wasser oder mit verschiedenen Konzentrationen der
sauren Zusammensetzungen mit Wasser (50/50, Vol./Vol.) gemischt.
Diese wurden 15 min bei Raumtemperatur inkubiert, gefolgt von einem
Ausplattieren zur Bestimmung der Lebensfähigkeit. Die prozentuale Überlebensrate,
wie sie nachfolgend gezeigt ist, stellt Zählungen auf der Platte in Bezug
auf nur Wasser enthaltende Kontrollproben dar. Tabelle
5
Wirksamkeit saurer Zusammensetzungen als antimikrobielles
Mittel gegen S. cerevisiae
Überleben
(+/– Standardabweichung) | Konzentration
saure Zusammensetzung |
102
+/– 22 | 0%ige
(100% Wasser) |
6 +/– 4 | 10%ige
saure Zusammensetzung |
0 | 100%ige
saure Zusammensetzung |
-
Beispiel 7: Herstellung
einer Basis-Verbindung zum Testen der Wirksamkeit als Dekontaminationsmittel
-
Eine Basis-Verbindung (BC) gemäß der Erfindung
wurde hergestellt durch Mischen von 200 ml Chlorwasserstoffsäure (12
N), 170 ml Phosphorsäure
und 125 g Citronensäure,
allgemein wie in Beispiel 1 beschrieben. Die BC wurde mit Zusätzen ergänzt und
in dem Reaktionstest verwendet, wie er nachfolgend beschrieben wird.
Die hergestellten Test-Verbindungen wurden hergestellt, indem man
zuerst die Basis-Verbindung (BC) ausbildete und dann die BC für das direkte
Zusetzen ergänzender
Substanzen verwendete. Solange nichts anderes angegeben ist, wurden
alle Schritte des Zusetzens, Mischens, usw. bei Raumtemperatur durchgeführt. Flüssigkeiten,
die als ergänzende
Substanzen in einer gegebenen prozentualen Konzentration zugesetzt
wurden, nehmen Bezug auf Verhältnisse
Volumen : Volumen von Zusatz : BC. Bei Feststoffen wurde die Menge ausgewogen,
einem aliquoten Teil der BC zugesetzt und darin gelöst und dann
der BC zugesetzt, um das passende Endvolumen zu erhalten.
-
Beispiel 8: Inhibierung
von Mitteln, die Substanzen der chemischen Kriegsführung (Chemical
Warfare; CW) nachahmen – Materialien
und Verfahren
-
Mittel der chemischen Kriegsführung (Chemical
Warfare; CW) oder CW-ähnliche
oder deren Wirkung nachahmende Mittel schließen eine Zahl von Klassen von
Verbindungen ein, die Gebrauch von unterschiedlichen Wirkmechanismen
machen. Eine solche Klasse, nämlich
Nervenmittel, wie beispielsweise Düsopropylfluorphosphat (DFP)
inhibiert Acetylcholinesterase. DFP inhibiert auch die Aktivität von Serin-Proteasen
wie Trypsin.
-
Paraoxan, ein DFP-ähnliches
Molekül
(Diethyl-p-nitrophenylphosphat) weist eine Chemie auf, die ähnlich derjenigen
von DFP ist. Wie DFP inhibiert Paraoxan Trypsin. Aufgrund der Ähnlichkeit
wurde – wie
nachfolgend beschrieben – Paraoxan
als ein die Wirkung von DFP nachmachendes Molekül oder Modellmolekül zum Untersuchen
der Wirksamkeit der Basis-Verbindung (BC) und modifizierter Formen
der Basisverbindung (BC) zum Inaktivieren des Enzym-Inhibierungsvermögens dieses
Mittels verwendet. In den nachfolgend beschriebenen Experimenten
wurde an Agarose-Kugeln gekoppeltes Trypsin als Test für Paraoxan
verwendet, wobei man einen als Standard herangezogenen kolorimetrischen
Test für
Trypsin verwendete (BAEE; N-Benzoyl-L-argininethylester). Zusätzlich zum
Test der BC wurden auch reaktive Substanzen in die BC eingeführt, um
deren Wirksamkeit bei der Inhibierung von Paraoxan zu testen.
-
Durch Identifizieren von Mitteln,
die verhindern können,
daß Paraoxan
eine Serin-Protease
inaktiviert, können
Dekontaminations-Verbindungen identifiziert und weiter entwickelt
werden. Die relative Sicherheit von Paraoxan, die Leichtigkeit des
Tests auf eine Serin-Protease und der große Sicherheitsspielraum vorher
bereits hergestellter Test-Verbindungen machen Paraoxan zu einem
besonders nützlichen
Mittel zum Screening modifizierter Test-Verbindungen.
-
Das Vermögen von Paraoxan zum Inhibieren
der Serin-Protease Trypsin wurde dadurch abgeschätzt, daß man eine aliquote Menge von
Paraoxan in destilliertes Wasser gab (in einem Verhältnis 1
: 100 für
Paraoxan : Wasser) und im Anschluß daran die Lösung mechanisch
mischte. Die Grundlösung
von Paraoxan wurde dann für
Tests verwendet, in denen 10 μl
dieser Paraoxan-Grundlösung
mit 10 μl
einer der Test-Verbindungen der vorliegenden Erfindung (siehe unten)
gemischt wurde, und die Mischung wurde für verschiedene Zeiträume (5,
15 und 60 min) inkubiert. Die Reaktionen wurden durch Zusatz von
20 μl 1
M Imidazol, 100 mM NaCl, pH 7,8, gestoppt.
-
Paraoxan-Lösungen wurden dann mit der
Serin-Protease Trypsin inkubiert, und die Aktivität des Trypsins
wurde – wie
nachfolgend beschrieben – überwacht.
Eine Trypsin-Vorratslösung wurde
für jedes
Experiment frisch hergestellt, indem man 10 mg einwog und dieses
in 1 ml eiskalten destillierten Wassers bis zur Verwendung (innerhalb
von 15 bis 30 min) resuspendierte. Die Trypsin-Aktivität wurde
abgeschätzt
durch Verdünnen
der Trypsin-Vorratslösung
auf das 100-fache in 10 mM Iinidazol, 100 mM NaCl, pH 7,8, und Eingeben von
50 μl dieser
Lösung
in ELISA-Titerplatten-Vertiefungen (drei Reihen pro einzelnem Testexperiment).
Wie oben beschrieben hergestellte Paraoxan-Lösungen
wurden dem Trypsin zugesetzt. Man ließ die Mischung 30 min bei Raumtemperatur
inkubieren. Eine zweifache Reihen-Verdünnung dieser Mischungen wurde
dann unter Verwendung einer Lösung
aus 10 mM Imidazol, 100 mM NaCl, pH 7,8 für jede Inkubationsmischung
aus Trypsin und Paraoxan/Test-Verbindung durchgeführt. Eine
negative Kontrollmischung wurde ebenfalls hergestellt, indem man
den Zusatz des Paraoxans wegließ und
allein destilliertes Wasser zusetzte.
-
Azocoll (ein mit einem Azo-Farbstoff
imprägniertes
Collagen) wurde zum Nachweis der Serin-Protease-Aktivität verwendet
und war die Basis zum Screening für die verschiedenen Test-Verbindungen.
Eine Probe von Azocoll wurde in einer Lösung aus 10 mM Imidazol, 150
mM NaCl, pH 7,8 (10 mg/ml) verdünnt
und bei Raumtemperatur 15 bis 30 min vor der Verwendung inkubiert.
Zur Verteilung des Azocolls in die Test-Vertiefungen der ELISA-Platte wurden
Spitzen von 200 μl-Pipetten
modifiziert, indem man jede Spitze 2 bis 3 mm vom Ende entfernt
abschnitt, was es erlaubte, daß sich
die Azocoll-Teilchen leicht frei in das Pipettiergerät und aus
diesem heraus bewegen konnten. Um sicherzustellen, daß ähnliche
Mengen an Azocoll in jede Test-Vertiefung ver teilt wurden, wurde
die Azocoll-Suspension vor dem Abnehmen der aliquoten Mengen mit
den modifizierten Pipetten-Spitzen gemischt, und die Pipettiervorrichtung
wurde dreimal mit der Suspension gespült, wobei man den dritten Aufwärts-Zug
zum Erhalt des Azocoll für
jede Vertiefung verwendete. Dieses Volumen (100 μl) wurde in jede Test-Vertiefung
gegeben, die Mischungen aus den in Serie verdünnten Trypsin-Lösungen und Paraoxan/Test-Verbindungs-Lösungen enthielt,
die wie oben beschrieben hergestellt worden waren.
-
Die enzymatische Aktivität wurde
bestimmt durch visuelles Inspizieren der Azocoll-Teilchen, die in den ELISA-Test-Vertiefungen
vorhanden waren, nach wenigstens einer 30-minütigen Inkubationsperiode bei Raumtemperatur.
Eine maximale Trypsin-Aktivität wurde
bestimmt durch Untersuchung der negativen Kontrollproben, in denen
nur Trypsin und Wasser zugegen waren. Die Entwicklung von löslichem
gefärbtem
Produkt zeigte an, daß eine
Protease-Aktivität
aufgetreten war, und die maximale Trypsin-Verdünnung, die diese Farbe erzeugen
konnte, wurde als 100% Trypsin-Aktivität genommen. Für jedes
einzelne Experiment wurden Vergleiche der Aktivität in Bezug
auf interne Kontrollproben durchgeführt, die für das Experiment hergestellt
worden waren. Jede Verringerung der Verdünnung des Trypsins, die noch
ein lösliches,
gefärbtes
Produkt erzeugen konnte, zeigt an, daß die Trypsin-Aktivität inhibiert
worden war. Der Wert der maximalen Trypsin-Inhibition wurde bei
der Paraoxan-Wasser-Kontrollprobe
angenommen, wie dies oben beschrieben wurde. Wie es auch für die Kontrollprobe
für maximale
Trypsin-Aktivität
der Fall war, wurde diese Kontrolle für jede einzelne Trypsin-Vorratslösungs-Zubereitung
für jedes
durchgeführte
Experiment durchgeführt.
Zusätzlich
wurde eine Kontrolle für
jede Test-Verbindung allein – d.
h. in Abwesenheit von Paraoxan – durchgeführt, um
sicherzustellen, daß irgendeine
Inhibition der Aktivität
auf die Wirkung des Paraoxans zurückzuführen war und nicht auf die Test-Verbindungen
selbst.
-
Die Ergebnisse werden ausgedrückt als
ganze Zahlen, die den Anstieg der Vertiefungszahl (oder den Anstieg
bei der Verdünnung
des Trypsins) wiedergeben, bei dem eine Protease-Aktivität nachgewiesen
werden konnte. Die Ergebnisse werden als ganze Zahlen angegeben,
in denen die ganze Zahl den Wert x in dem Ausdruck 2x wiedergibt.
Ein x-Wert von 0 zeigt keine Änderung
an; ein x-Wert von 1 zeigt, daß das
Trypsin um die Hälfte
verdünnt
werden konnte und Aktivität
nachgewiesen wurde; ein x-Wert von 2 zeigt an, daß das Trypsin
um den Faktor 4 verdünnt
werden könnte
und Aktivität
sichtbar war; ein x-Wert von 3 zeigt eine Verdünnung um den Faktor 8 an usw.
die ganze Zahl gibt den Mittelwert jedes Satzes von Ergebnissen
wieder, die zu der nächstgelegenen
ganzen Zahl gerundet wurden.
-
Wie unten beschrieben, wurden Test-Verbindungen
zu Lösungen
zugesetzt, um zu bestimmen, ob es irgendeine Wirkung auf das Ausmaß einer
Paraoxan-induzierten Trypsin-Inhibition gibt. Diese Wirkungen wurden
nachgewiesen durch die Entwicklung eines gelösten gefärbten Produkts von dem Azocoll
bei höheren
Reihen-Verdünnungen
der Trypsin-Lösungen
in Bezug auf die Paraoxan-Wasser- und Trypsin-Inkubation. Beispielsweise
schließen
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung Derivate von BC ein,
die Oxim-Reagentien enthalten. Eine weitere Test-Verbindung enthält Amin.
Diese Derivat-Zusammensetzungen auf der Basis von BC können nützlich beim
Optimieren einer dekontaminierenden Verbindung für den Abbau von chemischen
Kampfstoffen und diesen ähnlichen
Stoffen sein. Die nachfolgenden Ergebnisse zeigen an, daß die BC, allein
oder in Kombination mit anderen Zusätzen, tatsächlich das Vermögen von
Paraoxan beeinflussen, Trypsin zu inaktivieren.
-
Beispiel 9: Wirksamkeit
einer Permanganat enthaltenden BC-Lösung bei der Deaktivierung
von Mitteln der chemischen Krieisführung
-
Permanganat enthaltende Test-Verbindungen
wurden hergestellt durch Zusatz von 0,1, 1 und 10 mM Kaliumpermanganat
zu BC. Diese Verbindungen wurden bezeichnet als TC02157-0,1; 7C02157-1
und TC02157-10. Kontroll-Verbindungen oder Schein-Verbindungen, die
aus diesen Permanganat-Konzentrationen in Wasser bestanden, wurden
ebenfalls in Bezug auf ihre Aktivität beurteilt und wurden als
SC02157-0,1; -1 und -10 bezeichnet. Nach Inkubation mit dem Paraoxan
wurde jede Lösung
mit 1 M Imidazol, 100 mM NaCl (pH 7,8) ergänzt, um den pH-Wert auf 7,8
zu bringen. Die Lösungen wurden
dann zu frisch hergestellten Trypsin-Lösungen zugesetzt, und man ließ sie inkubieren.
Die Trypsin-Lösungen,
die das Paraoxan und Test-Verbindungs-Mischungen enthielten, wurden
dann in Reihe verdünnt,
und dem folgte der Zusatz des Indikators für die Trypsin-Aktivität, nämlich Azocoll.
Nach 30 bis 60 Minuten wurden die Vertiefungen auf der Platte im Hinblick
auf eine Trypsin-Aktivität
inspiziert, und zwar wo ein lösliches
gefärbtes
Produkt anzeigte, daß eine Trypsin-Aktivität nachgewiesen
werden könnte,
und zwar durch die Freisetzung des Farbstoffes aus dem unlöslichen
Azocoll-Reagens.
Jedes Experiment gibt den Mittelwert, gerundet auf die nächste ganze
Zahl, von zwei Sätzen
von ELISA-Platten mit 6 Verdünnungsreihen
für jede
Test-Verbindung und Scheinverbindung wieder. Die Daten in Tabelle
6 geben den x-fachen Anstieg der Trypsin-Aktivität aufgrund der Test-Verbindung über die
Trypsin-Aktivität
der Probe, die allein mit Paraoxan behandelt worden war/x-fachen
Anstieg der Trypsin-Aktivität
aufgrund der Schein-Verbindung gegenüber der Trypsin-Aktivität bei Behandlung
mit Paraoxan allein wieder (Test-Verbindung ohne Permanganat war
1).
-
Tabelle
6
Inhibition der Paraoxan-induzierten Inaktivierung von Trypsin
durch Test-Verbindungen
-
Hinweise aus den obigen Experimenten
(Ergebnisse präsentiert
als mittlerer Anstieg für
sechs getrennte Experimente) legten nahe, daß die mit Permanganat ergänzten Verbindungen
dazu dienen können, das
Vermögen
von Test-Verbindungen zum Inaktivieren von Paraoxan zu erhöhen und
als Basis für
zukünftige Tests
der Inaktivierung von DFP direkt dienen können. Das Vermögen der
Schein-Verbindung SC-10 zum Inhibieren der Aktivität war nicht
erwartet, jedoch erhöhte
die Kombination aus BC und Permanganat das Vermögen der Mischung zum Inhibieren
der Paraoxan-Aktivität
mit einem über
zweifachen Anstieg.
-
Es wurde danach bestimmt, daß weitere
Anstiege der Konzentration an Perrrianganat-Ionen auf Werte der Konzentrationen
von 50 mM, 100 mM und 250 mM das Vermögen der Test-Verbindungen zum
Inhibieren der Paraoxan-Aktivität
nicht erhöhten
(Tabelle 7). Die Daten in Tabelle 7 geben den x-fachen Anstieg der
Trypsin-Aktivität
aufgrund der Test-Verbindung gegenüber der Trypsin-Aktivität bei Behandlung
mit Paraoxan allein/den x-fachen Anstieg der Trypsin-Aktivität aufgrund
der Gegenwart der Schein-Verbindung
gegenüber
der Trypsin-Aktivität
bei Behandlung mit Paraoxan allein an.
-
Tabelle
7
Wirkung ansteigender Permanganat-Konzentrationen auf die
Test-Verbindungen
-
Diese Ergebnisse legen nahe, daß ein Bereich
von nicht mehr als 10 mM der Permanganat-Konzentration am nützlichsten
ist.
-
Es wurden auch Untersuchungen hinsichtlich
der Zeit und Temperatur auf die Aktivität der Test-Verbindungen durchgeführt, die
mit Permanganat supplementiert waren. Es wurden Experimente angesetzt,
um die Paraoxan-Test-Inaktivierungs-Test bei 4°C in Test-Verbindungen durchzuführen, die
mit Permanganat supplementiert waren. Es wurden keine signifikanten
Unterschiede des Vermögens
zur Inaktivierung der Paraoxan-Aktivität bei niedrigeren
Temperaturen gefunden (nicht gezeigt).
-
Eine Reihe von über die Zeit laufenden Experimenten
wurde zur Durchführung
beschlossen, und zwar aufgrund der Änderung der Farbe der Test-Verbindungslösungen über die
Zeit. Für
diese Reihe der über
die Zeit laufenden Experimente wurden mit Kaliumpermanganat supplementierte
Test-Verbindungen hergestellt, und eine Reihe von Experimenten wurde über eine
Zeit von einem Monat durchgeführt.
An den Tagen 0, 1, 3, 7, 14, 21 und 28 wurden Paraoxan-Inaktivierungstest
bei Raumtemperatur durchgeführt.
Die Test-Verbindung wurde während
dieser Zeitdauer zur Verwendung bei den Tests bei Raumtemperatur
in einer Polypropylen-Flasche aufgehoben. An irgendeinem gegebenen
Tag wurde eine aliquote Menge der gelagerten Test-Verbindung (supplementiert
mit 10 mM Permanganat, wie beschrieben) entfernt, und zwei separate
Sätze von
Test-Assays wurden an Trypsin-Testlösungen durchgeführt, die
dreifach durchgeführt
wurden, wie das in dem Abschnitt "Verfahrensweisen" beschrieben
ist. Das Vermögen
dieser gelagerten Test-Verbindung zum Inhibieren der Paraoxan-Aktivität wird nachfolgend
angegeben und ist präsentiert
als Mittelwert der Aktivität.
-
Tabelle
8
Zeitlicher Verlauf der Aktivität von mit Permanganat supplementierten
Test-Verbindungen
-
Die in Tabelle 8 gezeigten Daten
geben den x-fachen Anstieg der Trypsin-Aktivität über die Trypsin-Inhibition
durch Paraoxan allein an einem gegebenen Tag wieder, wie in dem
Abschnitt "Verfahren" beschrieben wurde. Die Senkung der Paraoxan-inhibierenden Aktivität der Test-Verbindung,
die in diesen Experimenten gefunden wurde, zeigt an, daß Permanganat-Ionen
das Vermögen
der Test-Verbindung zum Inhibieren der Paraoxan-Aktivität verschlechtern
können. Ähnliche
Experimente wurden durchgeführt
unter Verwendung von Test-Verbindungen, die bei 4°C und –20°C gelagert
worden waren, und zwar in dem Versuch, die Reaktion zu verzögern oder
zu inhi bieren. In diesen Experimenten (nicht gezeigt) wurden keine
signifikanten Unterschiede gefunden. Permanganat kann für die Aktivität der Test-Verbindungen
unter diesen Bedingungen schädlich sein.
Verbindungen auf der Grundlage von Zusätzen mit Permanganat können eine
zwei-schrittige Verfahrensweise mit einem schnellen Schritt des
Mischens vor der Anwendung erfordern.
-
Beispiel 10: Wirksamkeit
von BC bei Mischen mit anderen Mitteln
-
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die mit
Permanganat supplementierten Test-Verbindungen als Basis für eine Inaktivierung
von DFP direkt dienen können,
daß jedoch
die funktionelle Lebensdauer der Wirksamkeit der Verbindungen einem
Kompromiß unterliegt,
da nach 7 Tagen ein signifikanter Rückgang der Wirksamkeit festgestellt
wurde. Die folgenden Experimente wurden durchgeführt, in denen BC mit anderen
Mitteln supplementiert wurde, von denen vorher impliziert worden
war, daß sie
die Lebensdauer der Test-Verbindungen verlängern (nicht gezeigt). Speziell
wurden ZnCl2 (10 μM), MnCl2 (10 μM) und Diethanolamin
(5 μM, 50 μM und 100 μM) als Additive
zu der Test-Verbindung TC02157-0,1 und der Schein-Verbindung SC-0,1
verwendet. Diese Zusätze
zu der Test-Verbindung wurden durchgeführt, und die resultierenden
Lösungen
wurden im Hinblick auf ihre Lebensdauer getestet, wie dies oben
durchgefiihrt wurde. Bei den folgenden Ergebnissen sind die Daten
präsentiert
als relative Differenz (sofern positiv) zwischen der höchsten Verdünnung der
Trypsin-Aktivität,
die für
die Test-Verbindung nachgewiesen wurde, minus derjenigen, die für die Schein-Verbindung gefunden
wurde. Alle Ionen wurden in Konzentrationen von 10 mM verwendet
und wurden in der Chlorid-Form zugesetzt. Diethanolamin-Konzentrationen
von 5,50 und 100 μM
werden in der nachfolgenden Tabelle 9 wiedergegeben als D5, D50
bzw. D 100.
-
Tabelle
9
Wirkung von Zn, Mn und Diethanolamin auf den Verlust der
Aktivität
von Permanganat-supplementierten Test-Verbindungen
-
Die in Tabelle 9 angegebenen Daten
geben den x-fachen Anstieg der Trypsin-Aktivität gegenüber der Trypsin-Inhibition
durch Paraoxan allein an einem gegebenen Tag wieder, wie dies oben
beschrieben wurde. Die Ergebnisse zeigten, daß sowohl ZnCl2 als
auch MnCl2 den Verlust der Aktivität nach 7
Tagen nicht signifikant änderten,
jedoch gab es einen geringfügigen
Anstieg der Gesamt-Aktivität,
der möglicherweise
auf die divalenten Kationen und/oder ihrer Wechselwirkung mit dem
Permanganat zurückzuführen ist.
Kein Unterschied wurde gefunden bei Verwendung irgendeiner der oben
angegebenen Diethanolamin-Zusatzmengen. Ähnliche Ergebnisse wurden gefunden,
wenn das Experiment nach einer 14-tägigen Inkubation wiederholt wurde.
Es gab eine merkliche Farbänderung
der mit Diethanolamin supplementierten Lösungen nach dieser Zeitdauer
und einen Aktivitätsverlust.
Inkubationszeiten von über
21 Tagen ergaben jedoch, daß die
Inhibition der Aktivität
dwch Diethanolamin oder Zn-Ionen in Kombination mit der Permanganat
supplementierten Verbindung verzögert
werden könnte.
-
Diese Untersuchungen zeigen, daß die Erhöhung der
Aktivität,
die dem Permanganat zugeschrieben wird, zu einem Rückgang der
Wirksamkeit der Verbindungen gemäß der Erfindung
innerhalb einer kurzen Zeitdauer führen kann. Parallele Arbeiten
mit anderen Test-Verbindungen, die Permanganat enthalten, in Relation zu
Kontroll-Test-Verbindungen
ohne Permanganat zeigten höhere
Paraoxan-inhibierende Aktivitäten
und verloren diese Aktivität über ähnliche
Zeiträume
nicht. Im Hinblick darauf wurden andere Zusätze zu BC untersucht. Es wurde
gefunden, daß andere
Zusätze
entweder keine Erhöhung
des Paraoxan-inhibierenden Vermögens
zeigen oder eine Inkompatibilität
mit dem Test-Assay-System zeigen; diese Verbindungen schließen Mercaptoethanol,
Iodacetamid, Iodessigsäure
und Thiosulfat-Ionen ein.
-
Weitere Experimente wurden durchgeführt, um
eine BC-Zusammensetzung zu testen, die 1% tert.-Butanol, 1% Wasserstoffperoxid,
100 μM ZnCl2 und 10 mM Hydroxylamin enthielt. Diese
Verbindung kehrt die inhibitorischen Wirkungen von Paraoxan auf
die Trypsin-Aktivität
um. Eine aus Chlorwasserstoffsäure,
Phosphorsäure
und Citrat zusammengesetzte BC (wie sie in Beispiel 1 beschrieben
ist) wurde hergestellt und mit verschiedenen Konzentrationen an
Zink-Ionen in Form von Zinkchlorid supplementiert (0,1, 1, 10, 100
und 200 mM).
-
Tabelle
10
Inhibierung der Paraoxan-induzierten Inaktivierung von Trypsin
durch mit Zn supplementierte BCs als Funktion der Zeit nach der
Herstellung der Testverbindungen
-
Auf der Grundlage dieser Untersuchung
wurde bestimmt, daß bei
sehr hohen Zink-Konzentrationen eine
direkte Inhibierung der Trypsin-Aktivität in gewissem Umfang in diesem
Testsystem während
des Kontakts des Trypsins mit der Testverbindung selbst auftrat,
da die Kontrollproben, die kein Paraoxan enthielten, in ähnlicher
Weise inhibiert wurden, was dazu führt, daß keine Unterschiede festgestellt
wurden. Die Aktivität
des Supplements bei 10 mM zeigt jedoch an, daß in gewissem Umfang eine Erhöhung nachgewiesen
werden kann. Kein Rückgang
der Aktivität
wurde im Verlauf von 28 Tagen beobachtet. Weitere Experimente zeigen
an, daß keine
signifikante Behinderung der Aktivität über einen Zeitraum von drei
Monaten auftrat (nicht gezeigt).
-
Andere Kationen, wie beispielsweise
Ca++, Cu++, Fe+++, Mn++ und Co++ wurden auf ihr Vermögen zur Erhöhung der Paraoxan-inhibierenden
Aktivität
von BCs bewertet. Für
die Ionen Ca und Mn wurden die Assay-System-Kontrollen geändert, so
daß diese
Supplemente nicht leicht aufgrund einer direkten Inhibierung des
Trypsins in Abwesenheit von Paraoxan in gewissem Umfang bewertet
werden konnten. Eine begrenzte Erhöhung der Aktivität wurde
bei Verwendung von Fe, Cu und Co nachgewiesen; jedoch ging der geringfügige Anstieg
schnell beim Lagern zurück.
-
Eine BC wurde zusammen mit einer
Reihe von Test-Verbindungen hergestellt, die verschiedene Mengen
an Butanol enthielten (0,1, 0,5, 1, 5, 10, 20 und 30%). Diese Butanol-supplementierten
Verbindungen wurden dann in Paraoxan-Inhibierungs-Assays verwendet,
wie sie vorher beschrieben wurden. Für die folgenden Ergebnisse
sind die angegebenen ganzen Zahlen die Änderungen der Trypsin-Verdünnung bei
nachweisbarer Protease-Aktivität,
relativ zu der unsupplementierten BC allein. Bei diesen Ergebnissen
erhöht
jede positive ganze Zahl, die eine "1" darstellt, die Erhöhung der
Trypsin-Aktivität (d. h.
ein zweifacher Anstieg). Jede Verringerung bei der Verdünnung wird
wiedergegeben durch eine ähnliche,
negative ganze Zahl. Eine Zahl "0" zeigt keine Änderung relativ zu der unsupplementierten
Verbindung an. Irgendeine positive ganze Zahl zeigt an, daß das Vermögen von
Paraoxan zum Inhibieren der Protease-Aktivität durch die Zugabe des Supplements
begrenzt war. Keine nachweisbare Inhibierung der Trypsin-Aktivität wurde
nachgewiesen bei Induzieren durch Butanol in Abwesenheit von Paraoxan
(nicht gezeigt).
-
Tabelle
11
Wirkung von Butanol auf die Inaktivierung von Paraoxan-vermittelten
Effekten durch Test-Verbindungen
-
Das Vermögen von Butanol zum Erhöhen der
Paraoxan-inhibierenden Aktivität
der BC bei 20 bis 33%iger Konzentration wurde über einen Zeitraum von einem
Monat beobachtet (nicht gezeigt). Ein kürzer-kettiger Alkohol, Propanol,
wurde dann in einem ähnlichen
Satz von Experimenten getestet. Eine Erhöhung der Aktivität (um das
Zweifache) wurde bei der Konzentration von 33% beobachtet, bei vernachlässigbarer
Erhöhung
der BC-Aktivität.
-
Bei Propanol wurde keine Änderung über die
Zeit gefunden. Keine Erhöhung
der Aktivität
wurde bei Verwendung der kürzer-kettigen
Alkohole Ethanol und Methanol beobachtet (nicht gezeigt). Es sollte
angemerkt werden, daß sich
bei Butanol die Mischung beim Lagern trennen kann. Die mit Butanol
supplementierten Testverbindungen wurden vorgemischt, indem man
sie vor dem Verteilen zum Test schüttelte.
-
Mit Wasserstoffperoxid supplementierte
BCs wurden bei Peroxid-Konzentrationen von 0,1 0,5, 1, 2 und 5%
hergestellt. Wie dies bereits bei den Daten für Butanol angegeben wurde,
geben die ganzen Zahlen die Erhöhung
der Verdünnung
an, die einen Nachweis der Protease-Aktivität erlaubte.
-
Tabelle
12
Wirkung einer Wasserstoffperoxid-Zugabe auf des Vermögen der
Test-Verbindungen
zum Deaktivieren der Paraoxan-vermittelten Trypsin-Inhibierung
-
Eine kinetische Untersuchung der
Lebensdauer irgendeiner nachgewiesenen Erhöhung wurde für mit Wasserstoffperoxid
supplementierte Verbindungen durchgeführt. Es wurde festgestellt,
daß nach
1 Tag (und später
bestimmt, daß innerhalb
von 2 bis 4 Stunden) keine nachweisbare Änderung insofern beobachtet
wurde, als keine Erhöhung
nach 2 bis 4 Stunden Inkubation vor der Durchführung des Tests auftrat.
-
Hydroxylaminhydrochlorid wurde als
Supplement zu BCs in Konzentrationen von 1, 2, 5, 10 und 20% verwendet
(Gewicht/Volumen). Die Wirkung von Hydroxylamin ist ausgedrückt als Änderung,
wie sie relativ zu einer BC beobachtet wurde, die keine Supplemente
enthält.
-
Tabelle
13
Inaktivierung der Paraoxan-vermittelten Inhibierung von
Trypsin durch Hydroxylamin-supplementierte BCs
-
Keine signifikante Änderung
dieser Aktivität
wurde für
Verbindungen nachgewiesen, die bei Raumtemperatur bis zu 60 Tagen
gelagert wurden (nicht gezeigt).
-
Die Oxime 2,3-Butandionmonooxim (BDM)
und Pyridinaldoximmethchlorid (PAM) wurden ebenfalls als Supplemente
für BCs
getestet. Keine Inhibierung der Trypsin- Aktivität wurde beobachtet, die durch
eines dieser Oxim-Supplemente allein in Abwesenheit von Paraoxan
hervorgerufen wurde. Bei diesen Untersuchungen geben die ganzen
Zahlen die Unterschiede der Verdünnungen
von Trypsin an, das Protease-Aktivität zeigte, wobei positive ganze
Zahlen äquivalent
für einen
Anstieg der Verdünnung
von Trypsin sind, das noch den Nachweis der Protease-Aktivität relativ
zu unsupplementierten BCs erlaubt. Wie in den unmittelbar vorangehenden
Fällen
gibt irgendeine positive ganze Zahl der Aktivität an, daß das Vermögen von Paraoxan zum Inhibieren
der Protease-Aktivität
durch den Zusatz des Supplements gedämpft wurde. BCs, die mit Oxim-Reagentien
supplementiert waren, wurden in Konzentrationen von 0,01%, 0,1%,
0,3%, 0,5%, 1%, 2% und 5% (Gewicht auf Volumen) getestet.
-
Tabelle
14
Wirkung von Oxim-(PAM- und BAM-)Supplementen auf das Vermögen von
Testverbindungen zum Inaktivieren von durch Paraoxan vermittelten
Reaktionen
-
Im Fall von PAM war das Vermögen zum
Inhibieren von Paraoxan optimal bei einer Konzentration von 1%. Ähnliche
Ergebnisse wurden für
BDM erhalten, jedoch war PAM wirksamer bei allen getesteten Konzentrationen,
relativ zu BDM. Die 1-%igen Konzentrationen beider Reagentien in
einer BC wurden dann mit Zinkchlorid supplementiert. Es wurde keine
signifikante Änderung
festgestellt, mit Ausnahme der Verwendung von 10 mM Zinkchlorid
zusammen mit PAM (nicht gezeigt). In gewissem Umfang konnte eine
Erhöhung
der Aktivität
bei Zusatz der obigen Supplemente nachgewiesen werden, wobei PAM
die stärkste
Erhöhung
zeigt.
-
Eine neue Reihe von Verbindungen
wurde hergestellt, die einige der oben beschriebenen Supplemente
in BCs kombinierten, wobei Kombinationen der Supplemente ver wendet
wurden, von denen gezeigt worden war, daß sie am effizientesten bei
der Erhöhung
der "Dekontaminations"-Aktivität
der Test-Verbindungen beim Inhibieren der Paraoxan-induzierten Inhibition
von Trypsin sind. In einem ersten Schritt wurden Zink-Ionen in einer Konzentration
von 10 mM zu Testverbindungen zugesetzt, die in der Weise hergestellt
worden waren, daß sie
mit Hydroxylamin in einer Konzentration von 10% supplementiert waren.
Die Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle geben den Unterschied
der Aktivität
dieser doppelt supplementierten BC relativ zu der BC wieder, die
Hydroxylamin allein enthält.
Ein ähnlicher
Satz von Experimenten wurde durchgeführt unter Verwendung von Zink
(10 mM), das einer mit Butanol in einer Menge von 30% supplementierten
BC zugesetzt wurde. Eine über
die Zeit laufende Bewertung der Aktivität wurde für die bei Raumtemperatur gelagerten
Lösungen
durchgeführt.
Die Daten zeigen an, daß Zink
die Aktivität
des Hydroxylamins erhöhen
kann, während es
die Aktivität
der Butanol-supplementierten BC entweder nicht beeinflußt oder
sogar beschränkt.
Keine signifikanten Unterschiede wurden diesbezüglich im Verlauf eines Monats
festgestellt.
-
Tabelle
15
Wirkung der Zugabe von Zink (10 mM) auf das Vermögen supplementierter
Test-Verbindungen
zum Inhibieren von Paraoxan-vermittelten Effekten
-
Wie aus dem vorangehenden Beispiel
ersichtlich ist, können
Butanol, Hydroxylamin, Zinkchlorid und das Oxim 2-Pyridinaldoximmethchlorid
die Inaktivierung des Vermögens
von Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
zum Deaktivieren potentiell toxi scher Moleküle verstärken. Die Wirkung dieser Supplemente
läßt über die
Zeit nicht nach.
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Beispiel 11: Verwendung
von BCs zum Inaktivieren anderer Mittel
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Lösungen
gemäß der Erfindung
wurden verwendet zum Abtöten
von Viren und Bakterien. BCs bei Verdünnung mit destilliertem Wasser
auf 20, 10 und 5% reduzierten die Konzentration am Poliovirus des
Typs 1 um wenigstens 105. Bakterien-Assays
waren ebenfalls positiv. Eine Lösung
einer BC in Wasser mit einer Stärke
von 15% für
die Zeit von 10 Minuten führte
zu weniger als 1% Überleben
bei E.coli-LP1395-Zellen. Bei Enterobacter aerogenes war die Überlebensrate
geringer als 0,5% unter ähnlichen
Bedingungen. Eine 1%ige Lösung
von BC inaktiviert Botulinum-Toxin zu mehr als 99,99% innerhalb
von 1 min.
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Andere Ausführungsformen und Anwendungen
der Erfindung werden Fachleuten in diesem technischen Bereich aus
der Betrachtung der Beschreibung und der praktischen Durchführung der
in der Beschreibung offenbarten Erfindung offenbar. Alle i der vorliegenden
Beschreibung zitierten Druckschriften – aus welchem Grund auch immer
sie zitiert wurden – werden
speziell durch die Inbezugnahme in die vorliegende Offenbarung übernommen,
einschließlich
der US-Patentanmeldung mit dem Titel "Hypertonische wäßrige Lösungen von
polybasischen sauren Salzen", die gleichzeitig mit der vorliegenden
Anmeldung eingereicht wurde. Die Beschreibung und die Beispiele
sollten als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Umfang
und der Geist der Erfindung nur durch die nachfolgenden Patentansprüche angegeben
werden.