DE60001914T2

DE60001914T2 - Mehrzweck zusammensetzungen von säuren

Info

Publication number: DE60001914T2
Application number: DE60001914T
Authority: DE
Inventors: G. Ernest RODEN; R. John DANKERT
Original assignee: SteriFx Inc
Current assignee: SteriFx Inc
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: US20090117201A1; DE60001914D1; WO2000042854A1; EP1143799B1; US20020182264A1; ATE235825T1; AU2728900A; US20040211935A1; ES2195866T3; US6375976B1; CA2359627A1; CA2359627C; EP1143799A1; US7510721B2

Description

Hintergrund
1. Bereich der Erfindung
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.
2. Beschreibung des Hintergrunds
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.

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.
Zusammenfassung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
Beschreibung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.
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.
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.
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.
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 2^x 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.
Beispiel 11: Verwendung von BCs zum Inaktivieren anderer Mittel
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.
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.

Claims

Saure Lösung zum Inhibieren mikrobiellen Wachstums, umfassend eine wäßrige saure Kernzubereitung, wobei die saure Lösung 50 bis 100% der sauren Kernzubereitung umfaßt und die saure Kernzubereitung aus Säuren besteht, die im Hinblick auf eine Verwendung in Eβ- und Trinkprodukten und eine Verwendung in mit Eβ- und Trinkprodukten im Zusammenhang stehenden Produkten sicher ist, wobei die saure Kernzubereitung durch die Schritte hergestellt wird: Mischen von 1 bis 5 Vol.-% einer ersten Säure, wobei die erste Säure eine anorganische Säure ist, die fast vollständig in Wasser dissoziiert, mit 5 bis 10 Vol.-% einer zweiten Säure, wobei die zweite Säure eine weniger starke anorganische Säure als die erste anorganische Säure ist, und die zweite Säure eine Dissoziationskonstante aufweist, die kleiner als 10^–1 ist, um eine erste saure Zubereitung herzustellen; und Mischen von 6 bis 10 Gew.-% einer Hydroxysäure, die mindestens die zweifache Chelatisierungsfähigkeit der ersten und zweiten Säure hat, mit Wasser, um eine zweite saure Zubereitung herzustellen; und Mischen der ersten sauren Zubereitung mit der zweiten sauren Zubereitung zur Herstellung der sauren Kernzubereitung, die einen pH-Wert von niedriger als 1 aufweist und worin die saure Kernzubereitung nicht mit menschlichem Gewebe reagieren wird.
Saure Lösung gemäß Anspruch 1, worin die erste Säure Salzsäure ist.
Saure Lösung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die zweite Säure Phosphorsäure ist.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Hydroxysäure eine organische Säure ist.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Hydroxysäure relativ zur ersten und zweiten Säure eine schwache Säure ist, wobei die Hydroxysäure eine Dissoziationskonstante im Bereich von 10^–1 bis 10^–5 aufweist.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Hydroxysäure als eine konjugierte Base der ersten anorganischen Säure dient.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Hydroxysäure eine Tricarbonsäure ist und/oder aus mindestens drei Kohlenstoffatomen besteht.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Hydroxysäure eine Hydroxycarbonsäure ist.
Saure Lösung gemäß Anspruch 8, worin die Hydroxycarbonsäure gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ascorbinsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Äpfelsäure und Weinsäure.
Saure Lösung gemäß Anspruch 9, worin die Hydroxysäure Zitronensäure ist.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Lösung sicher im Hinblick auf eine Verwendung für Produkte ist, die zur Nahrungsaufnahme geeignet sind und/oder im Hinblick auf einen Gebrauch auf Oberflächen, die in Kontakt zu Produkten stehen, die zur Nahrungsaufnahme geeignet sind.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, worin der pH-Wert der Lösung kleiner als 1 ist.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Lösung nicht reaktiv in Bezug auf menschliche Haut ist.
Saure Lösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, worin die Lösung im wesentlichen nicht korrosiv für Metalle ist.
Pharmazeutisches Mittel umfassend eine Drei-Säuren-Zubereitung, wobei die Drei-Säuren-Zubereitung umfaßt: eine erste Säure, wobei die erste Säure eine anorganische Säure ist, die nahezu vollständig in Wasser dissoziiert; eine zweite Säure, wobei die zweite Säure eine weniger starke anorganische Säure als die erste anorganische Säure ist und eine Dissoziationskonstante kleiner als 10^–1 aufweist; und eine dritte Säure, wobei die dritte Säure eine organische Hydroxysäure ist, die schwächer als die erste und zweite Säure ist, worin die dritte Säure eine Dissoziationskonstante im Bereich von 10^–1 bis 10^–5 aufweist und mindestens eine doppelt so große Chelatisierungsfähigkeit wie die erste und zweite anorganische Säure hat; und eine pharmazeutisch aktive Substanz.
Pharmazeutisches Mittel gemäß Anspruch 15, worin die erste, zweite und dritte Säure allgemein als sicher anerkannte Säuren sind (GRAS-Säuren).
Pharmazeutisches Mittel gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, worin das pharmazeutische Mittel gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Gel, einer Creme, einem grenzflächenaktiven Mittel, einem erweichenden Mittel, einer Lotion und einer Flüssigkeit.
Pharmazeutisches Mittel gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, worin die Verbindung sicher für die menschliche Nahrungsaufnahme ist.
Zubereitung zur Verwendung beim Herstellen pharmazeutischer Mittel oder zur Verwendung beim Weiterverarbeiten von Nahrung umfassend: 1 bis 25 Vol.-% einer ersten GRAS-Säure, wobei die erste GRAS-Säure eine anorganische Säure ist, die fast vollständig in Wasser dissoziiert; 0,5 bis 15 Vol.-% einer zweiten GRAS-Säure, wobei die zweite GRAS-Säure eine anorganische Säure ist, die weniger stark als die erste GRAS-Säure ist und eine Dissoziationskonstante kleiner als 10^–1 aufweist; und eine dritte GRAS-Säure, wobei die dritte GRAS-Säure eine organische Hydroxysäure ist, die schwächer als die erste und zweite GRAS-Säure ist, wobei die dritte GRAS-Säure eine Dissoziationskonstante im Bereich von 10^_1 bis 10^–5 aufweist und eine mindestens doppelt so hohe Chelatisierungsfähigkeit wie die erste und zweite GRAS-Säure besitzt.
Zubereitung gemäß Anspruch 19, worin die erste GRAS-Säure Salzsäure ist, die zweite GRAS-Säure Phosphorsäure und die dritte GRAS-Säure Zitronensäure ist.
Verfahren zum Konservieren von Nahrung umfassend den Schritt des Hinzufügens einer Drei-Säuren-Konservierungszubereitung zu einer Nahrungsmittelsubstanz, wobei die Drei-Säuren-Konservierungszubereitung umfaßt: eine erste GRAS-Säure, wobei die erste GRAS-Säure eine anorganische Säure ist, die nahezu vollständig in Wasser dissoziiert; eine zweite GRAS-Säure, wobei die zweite GRAS-Säure eine weniger starke anorganische Säure als die erste anorganische GRAS-Säure ist und eine Dissoziationskonstante von kleiner als 10^–1 aufweist; und eine dritte GRAS-Säure, wobei die dritte GRAS-Säure eine organische Hydroxysäure ist, die schwächer als die erste und zweite GRAS-Säure ist, wobei die dritte GRAS-Säure eine Dissoziationskonstante im Bereich von 10^–1 bis 10^–5 und eine mindestens doppelt so hohe Chelatisierungsfähigkeit wie die erste und zweite GRAS-Säure besitzt.
Verfahren gemäß Anspruch 21, worin die erste GRAS-Säure Salzsäure ist, die zweite GRAS-Säure Phosphorsäure und die dritte GRAS-Säure Zitronensäure ist.
Verfahren zum Dekontaminieren von Oberflächen umfassend den Schritt des Inkontaktbringes der Oberfläche mit einem Dekontaminierungsmittel umfassend eine Drei-Säuren-Zubereitung, wobei die Drei-Säuren-Zubereitung umfaßt: 1 bis 25 Vol.-% einer ersten GRAS-Säure, wobei die erste GRAS-Säure eine anorganische Säure ist, die nahezu vollständig in Wasser dissoziiert; 0,5 bis 20 Vol.-% einer zweiten GRAS-Säure, wobei die zweite GRAS-Säure eine weniger starke anorganische Säure ist als die erste anorganische GRAS-Säure und eine Dissoziationskonstante kleiner als 10^–1 aufweist; und 1 bis 15 Gew.-% einer dritten GRAS-Säure, wobei die dritte GRAS-Säure eine organische Hydroxysäure ist, die schwächer als die erste und zweite GRAS-Säure ist, wobei die dritte GRAS-Säure eine Dissoziationskonstante im Bereich von 10^–1 bis 10^–5 aufweist und eine mindestens doppelt so hohe Chelatisierungsfähigkeit wie die erste und zweite GRAS-Säure besitzt, worin das Dekontaminierungsmittel nicht ätzend in Bezug auf menschliches Gewebe ist und für die menschliche Nahrungsaufnahme sicher ist.
Verfahren gemäß Anspruch 23, worin die Oberfläche dekontaminiert wird von ein oder mehr Kontaminierungsstoffen, gewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Bakterium, einem Virus, einem Pilz, einem Aflatoxin, einem biologischen Gift, einem Exotoxin, einem Endotoxin, einem Gift, einem Phytotoxin, einem Insektengift, einem Tiergift, einem Mycotoxin, einem Insektizid, einem Pestizid, einem Senfgas, einem Nervengift, einem Blasen ziehenden Mittel, einer Cholinesterase und einem Cholinesterase-Inhibitor.
Verfahren gemäß Anspruch 23 oder Anspruch 24, worin die Oberfläche eine Oberfläche ist, die in Kontakt mit Produkten kommt, die für den menschlichen Verzehr verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 23 oder Anspruch 24, worin die Oberfläche in Kontakt mit menschlichem Gewebe kommt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26, worin die Drei-Säuren-Zubereitung in einer porösen Substanz enthalten ist, zum Beispiel in einem Schwamm oder einem Tuch.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 27, worin die Drei-Säuren-Zubereitung weiter ein Mittel umfaßt, gewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Schaum, einem grenzflächenaktiven Mittel, einem Aerosol, einem Verdickungsmittel und einem Gel.
Verfahren zum Inhibieren mikrobiellen Wachstums auf einer Oberfläche umfassend das Inkontaktbringen der Oberfläche mit einer Verbindung, wobei die Verbindung eine Drei-Säuren-Zubereitung umfaßt und die Drei-Säuren-Zubereitung umfaßt: 1 bis 25 Vol.-% einer ersten Säure, wobei die erste Säure eine anorganische Säure ist, die nahezu vollständig in Wasser dissoziiert; 0,5 bis 20 Vol.-% einer zweiten Säure, wobei die zweite Säure eine weniger starke anorganische Säure ist als die erste anorganische Säure und eine Dissoziationskonstante kleiner als 10^–1 aufweist; und 1 bis 15 Gew.-% einer dritten Säure, wobei die dritte Säure eine organische Hydroxysäure ist, die schwächer als die erste und zweite Säure ist, wobei die dritte Säure eine Dissoziationskonstante im Bereich von 10^–1 bis 10^–5 aufweist und eine mindestens doppelt so hohe Chelatisierungsfähigkeit wie die erste und zweite Säure besitzt.
Verfahren gemäß Anspruch 28 oder Anspruch 29, worin die Verbindung in einer porösen Substanz enthalten ist, zum Beispiel einem Schwamm oder einem Tuch.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 28 bis 30, worin die Verbindung sicher für die menschliche Nahrungsaufnahme ist.