DE60112242T2

DE60112242T2 - Chemisches und biologisches dekontaminations-system

Info

Publication number: DE60112242T2
Application number: DE60112242T
Authority: DE
Inventors: L. Lisa CONERLY; J. Daniel EHNTHOLT; S. Alan LOUIE; H. Richard WHELAN
Original assignee: Tiax LLC
Current assignee: Tiax LLC
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: EP1251735B1; ES2247085T3; US7070773B2; AU2001245997A1; US20030109017A1; EP1251735A1; DE60112242D1; CA2397075A1; EP1251735A4; WO2001056380A1; ATE300175T1; IL150925A0; IL150925A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf korrosionsbeständige, nicht-entflammbare und nicht-toxische Zusammensetzungen, die zur Dekontamination von biologischen Pathogenen und Kombinationen von sowohl toxischen chemischen Mitteln als auch biologischen Pathogenen wirksam sind. Diese Zusammensetzungen sind in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich, wo eine chemische oder biologische Kontamination betroffen sein kann. Die vorliegenden Zusammensetzungen sind besonders geeignet zur Dekontamination von biologischen Kampfstoffen und Kombinationen von sowohl chemischen als auch biologischen Kampfstoffen. Die Zusammensetzungen sind besonders wirksam bei der Dekontamination des Nervengases Sarin (GB) und des biologischen Kampfstoffs Anthrax.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die mögliche Verwendung von chemischen und/oder biologischen Kampfstoffen bei einer militärischen Aktion oder einem Terroristenangriff stellt eine ständige Bedrohung des US-Militärs und des zivilen Personals dar. Die Fortschritte im Biotechnologiebereich und die daraus resultierende Leichtigkeit, beträchtliche Mengen an infektiösen Agenzien und biologischen Toxinen herzustellen, haben die chemische und biologische Kampfstoff-Bedrohung weiter erhöht.
Anthrax ist als eine der wahrscheinlichste der Terroristenbedrohungen von biologischen Kampfstoffen identifiziert worden. Typischerweise würde Anthrax bei einem terroristischen Akt als Aerosol verbreitet. Die Sterberate von exponierten, nicht behandelten Individuen ist größer als 90%, und deren Eintritt würde in 1 bis 7 Tagen erwartet, mit innerhalb von 48 Stunden auftretenden häufigsten Todesfällen. Anthraxsporen sind extrem hart und können in der Umwelt mehr als 50 Jahre überstehen. Viele biologische Kampstoff-Dekontaminationen sind gegenüber Anthraxsporen nicht wirksam.
Im Fall eines Angriffs, in dem chemische und/oder biologische Kampfstoffe verwendet werden, können das US-Militärpersonal oder zivile Erstangreifer solchen Stoffen direkt ausgesetzt sein, sobald sie in kontaminierte Bereiche eintreten. Zur Zeit sind mehrere Dekontaminationsmittel verfügbar. Diese Dekontaminationsmittel sind jedoch im allgemeinen selbst gefährlich zu handhabende und zu beseitigende Materialien und mögen gegenüber einigen Stoffen nicht wirksam sein. Ferner sind die gegenwärtigen Dekontaminationsmittel nur für sehr begrenzte Zeiträume stabil. Ferner sind die gegenwärtigen Dekontaminationsmittel typischerweise nur gegen chemische oder biologische Stoffe, aber nicht gegen beide wirksam. Somit erfordert der Schutz von gefährdeten Personen die Lagerung und den Einsatz unterschiedlicher Typen von Schutzstoffen, um diese Personen gegenüber unterschiedlichen Angriffen zu schützen.
Zusätzlich zu typischen biologischen Kampfstoffen ist seit kurzem eine weitere Bedrohung die Verwendung irgendwelcher Mikroorganismen oder Toxine, die aus Mikroorganismen stammen, die Erkrankungen beim Menschen, bei Pflanzen oder bei Tieren verursachen. Frühere Dekontaminationsmittel sind speziell zum Gebrauch gegenüber biologischen Kampfstoffen ausgestaltet und sind nicht zum Gebrauch gegen viele andere Arten von Pathogenen, die verwendet werden könnten, geeignet.
Die WO 00/64539 A beschreibt eine Zusammensetzung, die eine Mischung von Enzymen und Substraten zur Entfernung, Dekontamination und Neutralisation von OP-Verbindungen umfaßt. Die Mischung von Enzymen umfaßt Cholinesterase (ChEs) und/oder OP-Hydrolasen und Reaktivatoren wie Oxime, die mono-diquaternäre Oxime einschließen. Bei Messungen kinetischer Konstanten, d.h. für diagnostische Zwecke, wird MEPQ als eine Organophosphorverbindung verwendet, um aktive Stellen entweder der immobilisierten oder der gelösten ChEs mittels Titration zu bestimmen.
K. E. LeJeune et al. in Biotechnology and Bioengineering, Bd. 62, Nr. 6, S. 659–665 (1999) beschreiben die Verwendung eines enzym-haltigen Schaums zur Enttoxifizierung chemischer Waffen, insbesondere von Organophosphor-Neurotoxinen. Der Einschluß von OPH in die Schäume wird diskutiert. Es wird erwähnt, daß OPH eine begrenzte Wirksamkeit gegenüber mehreren toxischen OP-Mitteln aufweist und daß "dieser Punkt laufend angegangen wird, indem Schäume mit mehreren Enzymen unterschiedlicher Spezifizität erzeugt werden".
Es gibt einen Bedarf an ungefährlichen Zusammensetzungen, die zur Zersetzung chemischer und biologischer Kampfstoffe wirksam sind. Es gibt einen weiteren Bedarf an Zusammensetzungen, die für eine verlängerte Zeitdauer stabil bleiben und auf große Oberflächen leicht appliziert werden können. Zusätzlich gibt es einen Bedarf nach einer Einzelzusammensetzung, die gegenüber sowohl chemischen als auch biologischen Kampfstoffen wirksam ist. Noch weiter gibt es einen Bedarf an einer Zusammensetzung, die gegenüber allen Arten von Pathogenen und nicht nur biologischen Kampfstoffen wirksam ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine chemische und biologische Kampfstoff-Dekontaminationszusammensetzung gemäß Anspruch 1 und einen Kit zur Dekontamination chemischer Stoffe und biologischer Pathogene gemäß Anspruch 14 zur Verfügung. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen festgelegt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung wie im Anspruch 1 angegeben bereit. Die Zusammensetzung ist bei der Dekontamination biologischer Pathogene wirksam, und die Zusammensetzungen sind zur Dekontamination von Kombinationen chemischer Stoffe und biologischer Pathogene wirksam. Der hier verwendete Ausdruck "biologisches Pathogen" schließt irgendeinen Mikroorganismus oder ein aus einem Mikroorganismus stammendes Toxin ein, was eine Erkrankung beim Menschen, bei Pflanzen oder Tieren verursacht, und schließt biologische Kampfstoffe ein. Der hier verwendete Ausdruck "chemisches Mittel" schließt chemische Substanzen ein, die zur Verwendung beabsichtigt sind, Leute über deren physiologische Effekte zu töten, ernsthaft zu verletzen oder außer Gefecht zu setzen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 festgelegt. Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Kit wie im Anspruch 14 festgelegt bereit, und bevorzugte Ausführungsformen davon sind in den Unteransprüchen 15 oder 26 angegeben.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich, wo eine toxisch-chemische oder biologische Kontamination betroffen sein kann. Diese Zusammensetzungen sind besonders geeignet zur Verwendung gegen über biologischen Kampfstoffen und kombinierten chemischen und biologischen Kampfstoffen.
Die chemischen und biologischen Pathogen-Kombinationsdekontaminationszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind chemisch kompatibel und umfassen im allgemeinen wenigstens eine Biocidkomponente und ein Enzym, das gegen chemische Organophosphor-Mittel wirksam ist, wie im Anspruch 1 definiert. Diese Zusammensetzungen schließen bevorzugt ferner eine Pufferlösung oder ein schaumbildendes Material zur leichteren Anwendung gegenüber großen Oberflächen sowie ein Protein zur Bindung eines chemischen Stoffs ein.
Die Biocid-Komponente umfaßt ein bekanntes Biocid oder weiter bevorzugt eine Mischung von bekannten Biociden, was im Anspruch 1 definiert ist, und was gegenüber Bakterien oder anderen, in biologischen Pathogenen vorliegenden Mikroorganismen wirksam ist. Nützliche Biocide können zum Beispiel Triclosan, Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat (THPS), Benzalkoniumchlorid (BAC) und Streptomycin sein. Triclosan ist eine Breitband-antibakterielle Chemikalie, die in einer Reihe kommerzieller Produkte verwendet wird. THPS ist ein von der EPA zugelassenes Breitband-Biocid, das in einer Reihe von industriellen Prozessen verwendet wird. BAC ist ein in kommerziellen Desinfektionsmitteln verwendetes Breitband-Biocid. Streptomycin ist ein Antibiotikum, welches auf seiner Fähigkeit, die Proteinsynthese zu inhibieren, beruht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Biocidmischung Kombinationen von Triclosan, THPS und BAC.
Die Bindeproteine wirken zum Binden und vorzugsweise Denaturieren oder anderweitigen Unschädlichmachen von chemischen Stoffen und können aus den aus dem Stand der Technik Bekannten ausgewählt werden. Einige geeignete Proteine können zum Beispiel Albumin, z.B. Rinderserumalbumin (RSA), Acetylcholinesterase (AchE), Butylcholinesterase (BuChE), Cholinesterase (ChE), Chymotrypsin, Trypsin, Chymotrypsinogen, Trypsinogen, Urokinase, Esterase, Carboxylesterase, Thrombin, Faktor VII_A, Faktor X_A, Kallikrein, Prekallilffein, Na/K-ATPase, Papain und Alkalische Phosphatase einschließen. Vorzugsweise ist das Protein Rinderserumalbumin.
Es werden Enzyme verwendet, die gegenüber Organophosphorspezies wirksam sind. Solche Enzyme sind bekannt und können zum Beispiel Glucoseoxidase, lysierendes Enzym, Lysozym, Protease, Chitinase, Lysostaphin, Mutanolysin, Kollagenase, SynthaCLEC-GO (Altus, Inc., Cambridge, MA), und PeptiCLEC-TR (Altus, Inc., Cambridge, MA) einschließen. Chitinase ist ein Enzym, welches N-Acetal-D-glucosamin aus Zellwänden hydrolisiert. Lysozym ist ein Enzym, welches Zellwandkomponenten (β-1,4-glucosidische Verknüpfungen) hydrolisiert. Mutanolysin ist ein gram-positiv spezifisches Enzym, welches Zellwandkomponenten hydrolisiert. Ferner sind Organophosphathydrolase (OPH) oder saure Organophosphoranhydrase (OPAA) Enzyme, die zur Enttoxifizierung von Organophosphor-Neurotoxinen in der Lage sind. Vorzugsweise wird OPAA oder OPH verwendet, wobei OPAA besonders bevorzugt ist.
Als ein schaumbildendes Material kann irgendein bekannter Feuerlöschschaum verwendet werden, einschließlich zum Beispiel Silv-Ex^TM-Schaum (Ansul Incorporated, Marinette, WI), wäßriger filmbildender Schaum (AFFF) und filmbildendes Fluoroprotein (FFFP). Andere Schaummaterialien können ebenfalls verwendet werden, einschließlich zum Beispiel feste Schäume wie Polyurethane und Schwämme. Die vorliegende Zusammensetzung ist vorzugsweise in dem Silv-Ex^TM-Feuerbekämpfungsschaum enthalten, der die Bindungsfunktionen der Proteine, die enzymatische Wirksamkeit gegenüber chemischen Stoffen oder die Wirksamkeit des (der) Biocids (Biocide) gegen biologische Pathogene einschließlich Zellen, Sporen, Viren und Parasiten nicht beeinträchtigt.
Die vorliegende Zusammensetzung wird vorzugsweise bei geeigneten pH-Werten zur optimalen Dekontamination gehalten. Die Zusammensetzung wird vorzugsweise bei einem pH-Wert im Bereich von 6,0 bis 8,5 gehalten. Jegliche geeignete bekannte Puffer, einschließlich zum Beispiel Phosphat-, Carbonat-, Tris-, MES-, PIPES-, ACES-, MOPS-, TES-, HEPES-, HEPPS-, TRICINE- und Glycin-Puffer können zu diesem Zweck hinzugefügt werden. Vorzugsweise wird ein Phosphatpuffer verwendet.
Zusätzlich zu den obigen Komponenten können Spurenmetalle wie zum Beispiel MnCl₂, MgCl₂, CaCl₂, CdCl₂, CoCl₂, CuCl₂ oder FeCl₂ zur Verstärkung der Enzymaktivität hinzugefügt werden. Ein besonders bevorzugtes Spurenmetall ist Manganchlorid.
Die Zusammensetzung wird vorzugsweise in zwei getrennten Behältern gelagert zur erhöhten Stabilität vor dem Gebrauch der Zusammensetzung. Vorzugsweise enthält ein Behälter die Biocidmischung. Zu diesem Behälter wird vorzugsweise ein schaumbildendes Material zusätzlich hinzugefügt. Diese Mischung von Biocid und schaubildendem Material besitzt mindestens eine 12-monatige Lagerfähigkeit bei Umgebungstemperatur. Der zweite Behälter enthält vorzugsweise die Enzym- und Proteinkomponenten. Die Inhalte des zweiten Behälters sind mindestens 6 Monate bei Temperaturen im Bereich von 2–4°C stabil. Die Inhalte der beiden Behälter können für die kombinierte Dekontamination von sowohl chemische Stoffen als auch biologischen Pathogenen vermischt werden, oder, falls gewünscht, die Inhalte des Bio cidbehälters können alleine verwendet werden. Beim Vermischen der beiden Behälter zum Erhalt der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bleibt die Mischung für mindestens 24 Stunden bei Raumtemperatur stabil.
Weitere Gegenstände der Erfindung werden unten diskutiert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, die bei der Dekontamination von chemischen Stoffen und biologischen Pathogenen wirksam ist.
Die Kombinations-Dekontaminationszusammensetzungen chemischer und biologischer Pathogene der vorliegenden Erfindung sind chemisch kompatibel und umfassen eine Biocidkomponente und ein Enzym wie im Anspruch 1 definiert. Die Zusammensetzungen können ferner ein Schaumbildendes Material und/oder ein Protein zum Binden chemischer Agenzien umfassen.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können bei der Dekontamination solcher chemischer Stoffe und biologischer Pathogene verwendet werden, die einschließen: GA, GB, GD, GF, VX und Senfgas, und Anthrax, Pest, Tularämie, Cholera, E. Coli 0157:H7 und Shigella. Insbesondere ist die vorliegende Zusammensetzung wirksam bei der Dekontamination des Nervengases Sarin (GB) und des biologischen Kampfstoffs Anthrax.
Eine Vielzahl von Enzymen kann verwendet werden, z.B. einschließlich Glucose-Oxidase, lysierendes Enzym, Lysozym, Protease, Chitinase, Lysostaphin, Mutanolysin, Kollagenase, SynthaCLEC-GO und PeptiCLEC-TR. Zusätzlich könne Organophosphathydrolase (OPH) und Präparationen der Orga nophosphorsäureanhydrase (OPAA) verwendet werden, Enzyme, die als gegenüber Organophosphosspezies wirksam bekannt sind (siehe z.B. DeFrank und Cheng, Purification and Properties of an Organophosphorous Acid Anhydrase from a Halophilic Bacterial Isolate, Journal of Bacteriology, S. 1938–1943 (März 1991).
Diese Enzyme sind in unterschiedlichen Formen verfügbar, einschließlich spezieller Formen, die für eine zusätzliche Stabilität unter rauhen Lebensbedingungen sorgen. Zum Beispiel können die Enzyme in Form von vernetzten Enzymkristallen (CLEC) sein, die kristallisierte Enzymmatrizes enthalten, die zu Erhaltung der physikalischen Struktur und der Enzymkonfiguration und -wirksamkeit vernetzt wurden. Solche Enzyme können eine erhöhte Stabilität sowohl bei der Lagerung als auch in einer aktiven Matrix, und auch eine Widerstandskraft gegenüber Verdau durch andere Enzyme besitzen.
Das Enzym ist vorzugsweise ein Enzym, das gegenüber chemischen Organophosphormitteln wirksam ist.
Das Dekontaminationsmittel gegen chemische Stoffe kann ferner Proteine umfassen, für die angenommen wird, an chemische Stoffe zu binden – ohne jedoch an eine Theorie gebunden zu sein. Diese Bindungsproteine können aus jenen, aus dem Stand der Technik Bekannten ausgewählt werden, einschließlich zum Beispiel irgendeines der folgenden: Albumin, z.B. RSA, AChE, BuChE, ChE, Chymotrypsin, Trypsin, Chymotrypsinogen, Kollagenase, Trypsinogen, Urokinase, Esterase, Carboxylesterase, Thrombin, Faktor VII_A, Faktor X_A, Kallikrein, Präkallikrein, Na/K-ATPase, Papain und Alkalische Phosphatase.
Diese Proteine beeinträchtigen vorzugsweise nicht die Aktivität der Enzyme und der Biocide in der Zusammensetzung. Somit ist es während des Testens potentieller Proteine wichtig, nicht nur zu analysieren, welche Bindeproteine beim Binden von chemischen Stoffen wirksam sind, sondern auch festzustellen, welche Proteine die Aktivität der Enzyme und der Biocide in der Zusammensetzung nicht beeinträchtigen. Einige bevorzugte Bindeproteine schließen Albumine ein, insbesondere RSA.
Sarin (GB) ist ein gut bekannter chemischer Kampfstoff auf Organophosphorbasis. Diisopropylfluorophosphat (DFP) ist eine Organophosphorverbindung, die weniger toxisch ist und mit Sarin nahe verwandte chemische Eigenschaften besitzt. Viele Materialien mit einer Aktivität gegen DFP dürften zusätzlich zu Sarin ebenfalls eine Aktivität gegen andere G-Stoffe wie VX besitzen. Somit wird beim Analysieren von Enzymen DFP häufig beim Testen als Ersatz für Sarin verwendet.
Die Gesamtstrategie zur Dekontamination chemischer Stoffe folgt zwei Richtungen: (1) Einer quantitative Dekontamination – direkte kompetitive Hemmung einer Stoffbindung an Acetylcholinesterase (AChE) und (2) einer katalytischen Dekontamination – Deaktivierung und Verdau des Stoffs mittels verdauenden Enzymen. Quantitative Dekontamination verhindert die Wirkung chemischer Stoffe auf den Menschen, wohingegen katalytische Dekontamination zur verlängerten Aktivität und katalytischen Dekontamination im Verlauf der Zeit führt.
Bei quantitativen Dekontaminationsprozessen wurden Materialien auf ihren direkten Einfluß auf den chemischen Kampfstoffersatz DFP unter Verwendung des Ellman'schen Tests beurteilt (siehe G. L. Ellman, D. Courtney, V. Andres Jr. und R. M. Featherstone, A New and Rapid Colorimetric Determination of Acetylcholinesterase Activity, Biochemical Pharmacology, Bd. 7, S. 88–95 (1960), um ihre Fähigkeit zur Hemmung von DFP zu bestimmen.
Bei Anfangsstudien wurden potentielle schaumbildende Materialien, Biocide und Proteine getestet, um zu sehen, ob irgendwelche dieser Komponenten eine zusätzliche Hemmung chemischer Stoffe liefern würde. Diese Studien zeigten, daß Silv-Ex^TM, Triclosan, THPS und BAC den chemischen Stoff DFP nicht hemmen, wohingegen das Bindeprotein Rinderserumalbumin (RSA) eine zusätzliche DFP-Hemmung liefert.
Als Folge anfänglicher Studien wurden OPH, Präparationen von OPAA und Kollagenaseenzyme auf ihre direkte Hemmung von DFP getestet. Zusätzlich wurden RSA, ein potentielles Bindeprotein zur Verwendung in der Zusammensetzung, und FFFP-Schaum, ein potentielles schaumbildendes Material zur Verwendung in der Zusammensetzung, analysiert, um zu bestimmen, ob das eine oder andere Material zur DFP-Hemmung beitrug. Auf der Basis seiner Fluorproteinzusammensetzungen wird angenommen, daß FFFP-Schaum wie RSA eine ähnliche Schutzwirkung liefern könnte, wie von RSA in den Anfangsstudien gezeigt. Testergebnisse, wie sie im Beispiel 3 angegeben sind, zeigen, daß OPH und OPAA beide in der Lage sind, DFP beträchtlich zu hemmen. Kollagenase hemmte DFP nur schwach bei Konzentrationen von 3 mg/ml oder höher. Ferner zeigte RSA etwas DFP-Hemmung, wohingegen FFFP-Schaum keinen Effekt gegenüber DFP zeigte. Eine zusätzliche DFP-Hemmung wurde für andere getestete Materialien nicht gezeigt. Es ist zu erwarten, daß aktive Materialien einen Schutzeffekt beim Verhindern von DFP bei einer Hemmung des im Ellman'schen Test vorliegenden AChE erzeugen. RSA wurde als fähig erkannt, G-Typ-Stoffe quantitativ zu binden. In Verbindung mit enzymatischen Wegen zur Dekontamination wird von RSA erwartet, eine Reihe von Funktionen auszuüben, einschließlich der Beseitigung restlicher chemischer Stoffe mittels direkter Bindung, der Stabilisierung anderer Proteinkomponenten, sowie der Verhinderung von Enzymverlust durch Oberflächenneutralisation.
Von besondere Bedeutung bei der Verwendung von Enzym-basierten Ansätzen sind die Effizienz, die Stabilität sowohl bei der Lagerung als auch für die aktive Matrix, die Kompatibilität mit anderen Dekontaminationsmitteln, sowie die Kosten. Ferner besteht bei der Entwicklung von Multienzym-basierten Dekontaminationssystemen ein Problem durch die Möglichkeit der Wechselwirkung zwischen aktiven Enzymmaterialien, was zur Selbstinaktivierung führt. Somit wurden eine Reihe von potentiellen Enzymen im Beispiel 4 analysiert, um den Einfluß dieser Enzyme auf Acetylcholinesterase (AChE) zu bestimmen. Wie gezeigt demonstrierten Glucoseoxidase, lysierendes Enzym, Lysozym, Protease und SynthaCLEC-GO alle einen beträchtlichen Einfluß auf den Ellman'schen Test in Bezug auf eine Verminderung der AChE-Enzymaktivität. Chitinase, Lysostaphin und Mutanolysin demonstierten ebenfalls eine Wechselwirkung mit dem AchE-Enzym.
Eine andere Sorge bei der Entwicklung eines Multikomponenten-Dekontaminationsschaums chemischer und biologischer Pathogene ist der potentielle Einfluß (positiv oder negativ) des schaumbildenden Materials auf die Enzymaktivität. Im Beispiel 5 wurden die Enzyme für eine Wechselwirkung durch Silv-Ex^TM-Schaum getestet. Es wurde demonstriert, daß Silv-Ex^TM mit der Aktivität einiger Enzyme potentiell wechselwirken kann, obgleich die Ergebnisse nahelegen, daß die Wechselwirkung meistens über einer Verringerung der verfügbaren Enzymaktivität durch Fällung des Enzyms auftritt. Während eine volle Aktivität bei Chitinase, dem lysierenden Enzym und Mutanolysin erhalten blieb, wurde lediglich eine teilweise Aktivität beobachtet bei Glucoseoxidase, Lysozym, Protease und SynthaCLEC-GO.
Durch die gesamte Testung unterschiedlicher Enzyme zeigten die Präparationen von OPAA und OPH beide günstige Ergebnisse zur Verwendung als Dekontaminationsenzyme. Es wurde jedoch gefunden, daß die Biocide zur Dekontamination biologischer Pathogene mit der OPH-Aktivität interferierten. Somit sind die OPAA-Präparationen bevorzugte Enzyme zur Verwendung in Dekontaminationszusammensetzungen gegen biologische und chemische Stoffe, die Biocidkomponenten enthalten. Ferner kann aufgrund technischer Fortschritte bei der OPAA-Enzymexpession OPAA ein zur Verwendung in der vorliegenden Zusammensetzung besonders bevorzugtes Enzym sein.
Das verwendete Enzym liegt vorzugsweise in einer Einzelstärke-Zusammensetzung bei 0,1 bis 350 mg/l vor. Das Enzym liegt vorzugsweise im Bereich von 1,6 bis 70 mg/l vor. Am meisten bevorzugt liegt das verwendete Enzym bei 3,3 bis 12 mg/l vor. Es ist beabsichtigt, daß sich das hier verwendete „mg/l" auf Milligramm Enzym pro Liter der Einzelstärke-Schaumlösung bezieht. Das Bindeprotein wird vorzugsweise zu der vorliegenden Zusammensetzung bei Niveaus von 0,001 bis 40 g/l, weiter bevorzugt von 0,005 bis 10 g/l und am meisten bevorzugt von 0,01 bis 1,0 g/l hinzugefügt. Es ist beabsichtigt, daß das hier verwendete „g/l" sich auf Gramm Bindeprotein pro Liter des Einzelstärke-Schaumbindungsmaterials bezieht.
Die Zusammensetzung zur Dekontamination biologischer Pathogene der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens ein Biocid und weiter bevorzugt umfaßt es eine Mischung von Biociden. Eine Reihe chemischer Biocide sind gegenwärtig in weitem Gebrauch, um Bakterien in kommerziellen Anwendungen zu eliminieren, einschließlich zum Beispiel Benzalkoniumcholorid (BAC), Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat (THPS), {Phosphonium, Tetrakis(hydroxymethyl)sulfat}}, Triclosan {2,4,4'-Trichloro-2'- hydroxydiphenylether}, Streptomycin, Natriumomadin^®, Dichlorophen und Methylenbisthiocyanat. Irgendwelche dieser Biocide können in der Zusammensetzung zur Dekontamination biologischer Pathogene verwendet werden. Kommerzielle Biocide liefern eine Reihe von Vorteilen, einschließlich einer Breitwandeffizienz gegen mehrere Klassen von Bakterien, eine Aktivität bei ppm-Niveaus sowie eine Registrierung früherer Hersteller zum Gebrauch bei der FDA oder EPA, oder bei beiden.
Bei der Entwicklung von Dekontaminationsmitteln gegen biologische Pathogene wurden die experimentellen Studien auf das Testen von Ersatzstoffen von sowohl Anthraxsporen als auch vegetativen Zellen konzentriert. Während erkannt wurde, daß Sporen die primäre Waffenform von Anthrax sind, wurde die Prüfung vegetativer Zellen untersucht, um zusätzliche Erkenntnisse der Anfälligkeit der Bazillen zu liefern. Anfängliche Bemühungen der Entwicklung von sowohl Detektions- als auch Dekontaminationsmöglichkeiten gegen Anthrax gebrauchten Bacillus globigii als Ersatz für Anthrax. Dieses Ersatzbakterium ist nicht pathogen und bildet Sporen, die Bacillus anthracis (Anthrax) ähnlich sind. Zusätzlich wurden auch andere geeignete biologische Surrogate von Anthrax getestet, um die Wirksamkeit der Tests zu erhöhen. Somit wurden die Tests ausgedehnt, um eine Reihe von Bazillus-Arten einzuschließen, die Anthrax am nächsten verwandt sind. Forscher auf dem Fachgebiet stimmen im allgemeinen überein, daß die beiden, Anthrax am nächsten verwandten Bazillus-Arten Bacillus cereus und Bacillus thuringiensis sind. Bacillus cereus ist ein opportunistisches Menschen-Pathogen, was ein vorsichtiges Handling erfordert. Bacillus thuringiensis ist für den Menschen nicht pathogen, wird jedoch wegen seiner Biopestizidwirksamkeit gegen Insekten weit angewandt. Somit wurden bei der Entwicklung von Dekontaminationsmitteln gegen biologische Pathogene sechs unterschiedliche Bazillus-Organismen, die sich entweder als physikalische oder als biologische Surrogate von Anthrax verhielten, parallel beurteilt:
Bacillus cereus (ATCC 11950)
Bacillus cereus (ATCC 49063)
Bacillus cereus (ATCC 49064)
Bacillus globigii (ATCC 51189)
Bacillus subtilis var. Niger (ATCC 9372)
Bacillus thuringiensis (ATCC 29730)
Die oben beschriebene Gesamtstrategie zur Dekontamination chemischer Stoffe wurde ebenfalls zur Dekontamination biologischer Pathogene in Betracht gezogen. Es wird erwartet, daß die direkte Inaktivierung vegetativer Zellen oder Sporen die Infektion von biologischen Pathogenen beim Menschen verhindert (d.h. quantitative Dekontamination). Alternativ könnte der Verdau von biologischen Pathogenen durch spezifische Enzyme ebenfalls diese Bedrohung eliminieren (d.h. katalytische Dekontamination). Es ist zu erwarten, daß zur Dekontamination chemischer Stoffe verwendete Enzyme auch eine Aktivität gegen natürliche Toxine und andere biologische Pathogene zeigen kann. Somit können zusätzlich zu Biociden eine Reihe von Enzymen, einschließlich zum Beispiele Chitinase, Lysozym und Mutanolysin, ebenfalls eine potentielle Aktivität gegen biologische Pathogene zeigen.
Es wurden vorläufige Studien durchgeführt, um den potentiellen Einfluß verschiedentlicher Biocide, Enzyme und Proteine beim Ellman'schen Test zu bestimmen. Diese Studien zeigten, daß Triclosan, EDTA, Harnstoff, Rinderserumalbumin (RSA), Silv-Ex^TM, wäßriger filmbildender Schaum (AFFF) und filmbildender Fluoroprotein(FFFP)-Schaum den Test nicht direkt beeinflussen.
In Abwesenheit anderer Biocide reagiert THPS direkt mit dem im Ellman'schen Test verwendeten colorimetrischen Reagens (AChE). Beim Vermischen mit anderen Biociden wurde jedoch gefunden, daß THPS mit dem Ellman'schen Test nicht interferierte.
Unter Verwendung eines direkten mikrobiologischen Anschlags (d.h. in Abwesenheit von Schaum) wurden die oben angegebenen Biocide gegenüber vegetativen Zellen und Sporen von Bacillus globigii in tryptischem Soja-Medium getestet. Siehe Beispiel 6. Über die gesamten experimentellen Tests hinweg zeigten Biocide (d.h. THPS, Triclosan und BAC) die besten Wirkungen, mit einer vollständigen Zerstörung aller vegetativen Zellen und einer gewissen Zerstörung von Sporen. Von den getesteten Biociden hatten sowohl THPS als auch Triclosan einen bakteriozidalen Effekt auf Zellen und zeigten keine Sporenkeimung. BAC war hoch bakteriozidal, zeigte jedoch keinen Effekt auf Sporenkeimung. Studien mit Mutanolysin gegenüber vegetativen Zellen erzeugten einen begrenzten und temporären bakteriostatischen Effekt, wobei nach Verdünnung des Mutanolysins im Medium das Wachstum wiederhergestellt wurde. Studien mit ergänztem Lysozym erwiesen sich als inhibierend für eine aktive Sporenkeimung.
Während enzymatische Ansätze (insbesondere supplementiertes Lysozym) vielversprechend erschienen, wurden direkte Ansätze unter Verwendung von Biocidmischungen bevorzugt, basierend auf einer erhöhten logorithmischen Tötung von vegetativen Zellen und der Aktivität gegenüber Sporen. Somit wurden Mischungen von Triclosan, BAC und THPS in Silv-Ex^TM-Schaum weiter analysiert. Im Beispiel 8 wurden unter Verwendung von Mischungen, die Triclosan, BAC, THPS und Silv-Ex^TM-Schaum enthielten, die relativen Konzentrationen der Komponenten variiert und getestet. Diese Studie lieferte Einblicke in das Potential spezi fischer Mischungen von Biociden, um eine Aktivität gegenüber vegetativen Zellen und Sporen zu liefern.
Bei der Wahl einer Biocidmischung wurde festgestellt, daß es für eine Formulierung möglich war, Wachstum ohne Zerstörung der Zielbakterien zu hemmen. In Studien, bei denen Bakterien unterschiedlichen Niveaus an BAC alleine ausgesetzt wurden, wurde gezeigt, daß BAC bakteriozidale Aktivität bei hohen Niveaus besaß und bakteriostatische Aktivität bei niedrigen Niveaus. Diese anfänglichen Studien bestätigte den Bedarf nach einer fortgesetzten Untersuchung der bakteriostatischen gegenüber der bakteriozidalen Aktivität für jede Biocidformulierung.
Bei den direkten mikrobiellen Anschlägen mit Schäumen gegen vegetative Zellen und Sporen von Bacillus globigii, vegetative Zellen von Bacillus cereus und Sporen von Bacillus thuringiensis wurde eine untereinander vermischte Biocidzusammensetzung verwendet, die 1,0 Gew.-% Silv-Ex^TM, 5000 ppm Triclosan, 240 ppm BAC und 9750 ppm THPS enthielt, eingestellt auf einen pH von 7,55. Siehe Beispiel 12.
Im Verlauf der Tests wurde gezeigt, daß eine gemischte Biocidzusammensetzung, die 1,4 Gew.-% Silv-Ex^TM-Schaum, 0,44 Gew.-% Triclosan, 250 ppm BAC und 8800 ppm THPS enthielt, vollständige Biocidale Aktivität nach 24 Stunden-Inkubation über einen pH-Bereich von 6,0 bis 8,5 behielt. Somit ist es bevorzugt, daß die vorliegende Zusammensetzung bei pH-Niveaus im Bereich on 6,0 bis 8,5 beibehalten werden. Zu diesem Zweck können geeignete bekannte Puffer wie Phosphat-, Carbonat-, Tris-, MES-, PIPES-, ACES-, MOPS-, TES-, HEPES-, HEPPS-, TRICINE- und Glycin-Puffer zugegeben werden. Vorzugsweise wird ein Phosphatpuffer verwendet, nämlich 50 mM Natriumphosphat (pH 8,0). Der Phosphatpuffer wird je nach Bedarf hinzugefügt, um die pH-Niveaus innerhalb des erwünschten Bereichs von 6,0 bis 8,5 zu halten.
Eine bevorzugte Biocidmischung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält bis zu 6,6 Gew.-% Triclosan, bis zu 2,5 Gew.-% BAC und bis zu 3,0 Gew.-% THPS. Weiter bevorzugt enthält die Biocidmischung 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Triclosan, 0,1 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% BAC und 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% THPS. Noch weiter bevorzugt enthält in einer Einzelstärke-Zusammensetzung die bevorzugte Biocidmischung 0,5 Gew.-% Triclosan, 0,5 Gew.-% BAC und 1,5 Gew.-% THPS.
Zur schnellen und leichten Applikation der vorliegenden Zusammensetzungen auf eine große Oberfläche ist die Zusammensetzung vorzugsweise in einer Lösung oder einem schaumbildenden Material enthalten, wie jene, die gewöhnlich verwendet werden (siehe z.B. R. Norman Lockwood, Foam Extinguishing Agents and Systems, Fire Protection Handbook, 16te Ausgabe, Sektion 19, Kapitel 4, S. 32–47 (1986)). Solches schaumbildendes Material kann zum Beispiel Silv-Ex^TM-Schaum, wäßriger filmbildender Schaum (AFFF) und filmbildendes Fluoroprotein (FFFP) einschließen. Andere Schaummaterialien können ebenfalls verwendet werden, wie zum Beispiel feste Schäume wie Polyurethane und Schwämme.
Die vorliegende Zusammensetzung ist vorzugsweise in Silv-Ex^TM Brandbekämpfungsschaum enthalten, welches keinen negativen Einfluß auf die Enzym- oder Biocid-Aktivität zeigte. Das Schaumzugabesystem kann von irgendeiner, auf dem technischen Gebiet verwendeten Art sein, und es ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß ein Einzel-Schaumkonzentrat dem Hardware-Zuliefersystem hinzugefügt, die Hardware beladen (unter Druck gesetzt) wird und daß freigesetzt wird. In einigen Anwendungen ist es ferner erwünscht, daß das Schaumzugabesystem so ausgestaltet ist, daß Wasser zur Verdünnung der Einzelstärkeformulierung hinzugefügt wird.
Die vorliegende Zusammensetzung enthält vorzugsweise etwa 0,5 bis 5 Gew.-% schaumbildendes Material. Weiter bevorzugt liegt das schaumbildende Material von 1,0 bis 3,0 Gew.-% vor. Noch weiter bevorzugt liegt das schaumbildende Material bei 1,5 bis 2,5 Gew.-% vor. Die Konzentration des schaumbildenden Materials, das in der Dekontaminationszusammensetzung vorliegt, kann jedoch leicht verändert werden, ohne die Dekontaminationswirksamkeit gegen chemische Stoffe oder biologische Pathogene nachteilig zu beeinflussen.
Zusätzlich zu der obigen Zusammensetzung können Spurenmetallsalze wie MnCl₂, MgCl₂, CaCl₂, CdCl₂, CoCl₂, CuCl₂ oder FeCl₂ zugegeben werden, um die Enzymaktivität zu verstärken. Zum Beispiel hat sich Mangan, als Manganchlorid (MnCl₂) zugegeben, als besonders nützlich in der das OPAA-Enzym verwendenden, vorliegenden Zusammensetzungen erwiesen. Vorzugsweise werden Spurenmetallsalze in Mengen von 0,5 bis 2,5 mM zugegeben. Weiter bevorzugt werden Spurenmetallsalze in Mengen von 0,5 bis 1,5 mM zugegeben.
Die bevorzugte Dekontaminationszusammensetzung gegen chemische Stoffe und biologische Pathogene der vorliegenden Erfindung umfaßt: (1) eine Biocidmischung – vorzugsweise eine Mischung von Triclosan, THPS und BAC, (2) ein Protein zur Bindung chemischer Stoffe – vorzugsweise Rinderserumalbumin, und (3) ein gegenüber Organophosphorverbindungen wirksames Enzym – vorzugsweise OPAA. Die Zusammensetzung schließt ferner vorzugsweise ein schaumbildendes Material, wie etwa Silv-Ex^TM, ein, mit einem Puffer wie einem Phosphatpuffer zum Aufrechterhalten des pH der Zusammensetzung zwischen 6,0 und 8,5. Ferner können Spurenmengen von Salzen, vorzugsweise Mangan, in der Form Manganchlorid, hinzugefügt werden.
Vorzugsweise wird eine Einzelstärke-Formulierung ungefähr wie folgt formuliert: Bis zu 6,6 Gew.-% Triclosan, bis zu 2,5 Gew.-% BAC, bis zu 3,0 Gew.-% THPS, 0,5 bis 2,5 mM Manganchlorid, 1,6 bis 70 mg/l OPAA-Enzym, 0,01 bis 40 mg/ml Rinderserumalbumin, 1 bis 200 mM Phosphatpuffer und 0,5 bis 5 Gew.-% Silv-Ex^TM.
Weiter bevorzugt umfaßt die Formulierung 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Triclosan, 0,1 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% BAC, 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% THPS, 0,5 mM bis 1,5 mM Manganchlorid, 3,3 mg/l bis 12 mg/l OPAA-Enzym, 0,01 mg/ml bis 1,0 mg/ml Rinderserumalbumin, 10 mM bis 100 mM Phosphatpuffer und 1,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Silv-Ex^TM.
Eine besonders bevorzugte Einzelstärke-Formulierung umfaßt ungefähr 0,5 Gew.-% Triclosan, 0,5 Gew.-% BAC, 1,5 Gew.-% THPS, 1 mM Manganchlorid, 7 mg/l OPAA-Enzym, 0,1 mg/ml Rinderserumalbumin, 50 mM Natriumphosphatpuffer und 2,0 Gew.-% Silv-Ex^TM.
Es wurde gefunden, daß das Lagern der Zusammensetzung in zwei separaten Behältern vor dem Gebrauch die Stabilität erhöht. Vorzugsweise wird eine Mischung des schaumbildenden Materials und der Biocide in einem Behälter gelagert, und eine Mischung des Enzyms und von Proteinkomponten wird in dem anderen Behälter gelagert. Wenn ein Puffer verwendet wird, ist es bevorzugt, ihn jedem Behälter zuzugeben. Das schaumbildende Material und die Biocidmischung besitzen mindestens eine 12-monatige Lagerfähigkeit bei Umgebungstemperatur. Die Enzym- und Prote inmischung kann für mindestens 6 Monate bei Temperaturen im Bereich von 2–4°C stabil gehalten werden. Die beiden separaten Behälter können vermischt werden, um eine zur Dekontamination von sowohl chemischen Stoffen als auch biologischen Pathogenen befähigte Zusammensetzungen zu bilden. Wenn gewünscht ist es weiter möglich, die Inhalte der beiden Container einzeln zu verwenden.
Unter Verwendung der oben bevorzugten Zusammensetzung würden die beiden separaten Behälter vorzugsweise folgende enthalten: (1) ein Behälter ist vorzugsweise ein 10 × Schaumkonzentrat, enthaltend 5 Gew.-% Triclosan, 5 Gew.-% BAC, 15 Gew.-% THPS, 10 mM Manganchlorid, 500 mM Phosphatpuffer (pH 8,0) und 20 Gew.-% Silv-Ex^TM, und (2) der zweite Behälter ist vorzugsweise 100 × Konzentrat, enthaltend 700 mg/l OPAA-Enzym, 10 mg/ml Rinderserumalbumin und 50 mM Phosphatpuffer (pH 8,0).
Zur Verwendung der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden die Inhalte der beiden Behälter vorzugsweise im Schaumabgabegerät kombiniert. Beim Vermischen der beiden Behälter zum Erhalt der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird die Mischung mindestens 24 Stunden bei Umgebungstemperatur stabil bleiben. Dann sprüht man den Schaum einfach über eine Oberfläche und läßt den Schaum sich setzen und auf den chemischen und/oder biologischen Stoff wirken. Sobald ausreichende Zeit abgelaufen ist, um eine passende Dekontamination der Stoffe sicherzustellen – typischerweise mindestens eine Stunde –, wird der Rückstand dann gesäubert.
Die vorliegende Erfindung schließt ebenso Kits ein, die eine erste Mischung, umfassend ein schaumbildendes Material und mindestens ein Biocid, und eine zweite Mischung, umfassend ein gegen Organophosphorverbindungen wirksames Enzym und ein Pro tein zur Bindung eines chemischen Stoffs, umfaßt. Kits der Erfindung können ebenso ein Schaumabgabegerät einschließen, das vorzugsweise mit einer schriftlichen Anweisung zum Gebrauch der Zusammensetzungen und anderer Komponenten des Kits verpackt ist.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, die als Hilfe für das Verständnis der vorliegenden Erfindung beabsichtigt sind, die jedoch nicht als Begrenzung dafür zu verstehen sind.
BEISPIEL 1. SCHAUMERZEUGUNGSPROZESSE
Kommerzielle Feuerlöscheinheiten wurden als erste Indikatoren des Schaumerzeugungsvermögens verwendet. Zwei kleine (7,57 l oder 9,4625 l (2 oder 2,5 Gallonen)) unter Druck gesetzte Feuerlöscher und ein Aspirationsdüsenlöscher, Modell Amerex 252, wurden verwendet. Die Ergebnisse dieser Studie wurden verwendet, um eine vorläufige Schaum/Surfactant-Konzentration für Laborstudien zu bestimmen.
Zur Erzeugung von Schaum im Labor wurde eine Labor-Aerosol-Sprühflasche (Airspray International, 30–100 ml Kapazität; Nalgene P/N 2430-0200) verwendet. Der Sprühkopf aus dieser Einheit wurde mit einem 11-er Ventil-Dünnwandabgaberohr aus rostfreiem Stahl zur Verstärkung der Schaumfreigabe verändert.
BEISPIEL 2. OBERFLÄCHENTESTS ZUR WIRKSAMKEIT DER SCHAUMKONTAMINATION
Bei der Beurteilung der Stabilität vegetativer Zellen und Sporen auf Glasträgern wurden die Träger mit ungefähr 200 cfu (Kolonienbildungseinheiten) Bacillus globigii (vegetative Zellen und Sporen), Bacillus cereus (vegetative Zellen) und Bacillus thuringiensis (vegetative Zellen oder Sporen) direkt beschichtet. Die Träger wurden trocknen gelassen und zur Gewinnung von Bakterien betupft (Zeitabstände: 10 Min., 1 Stunde, 3 Tage und 7 Tage). Lebende Bakterien wurden sowohl von vegetativen Zellen als auch von Sporen bei allen Trägern über die gesamten 7 Tage der Lagerung erhalten.
Beim anfänglichen Testen einer verteilten Schaumdekontamination wurden die Glasträger mit Bacillus globigii-Sporen und vegetativen Zellen von Bacillus cereus direkt beschichtet. Unter Verwendung eines Handschaumsprühers wurde eine Biocid-Mischungspräparation, die etwa 240 ppm BAC und etwa 5000 ppm Triclosan bei einem pH von 7,50 enthielt, auf die Trägeroberfläche appliziert. Nach 10 Minuten wurde die Glasoberfläche unter Verwendung eines sterilen Baumwolltupfers abgetupft. Die abgetupften Proben wurden dann plaziert, um bakterielles Wachstum zu prüfen. Es wurde gefunden, daß Bacillus globigii-Sporen wirksam abgetötet wurden. Wie bei dem direkten Mediumtest gefunden, stellte sich heraus, daß vegetative Zellen von Bacillus cereus gehemmt wurden (d.h. bei Verdünnung der Zellen zum Dekontaminationsmittel-freien Medium vervielfältigten sich die Zellen erneut). Nach einer 24 Stunden-Inkubation mit dem Schaum wurden dieselben Träger erneut betupft, wobei zusätzliches Wachstum vegetativer Zellen von Bacillus cereus beobachtet wurde.
Es wurde eine Untersuchung ausgeführt, um zu bestimmen, ob ein Dekontaminationsmittelschaum einer Biocidmischung, die etwa 240 ppm BAC, etwa 9750 ppm THPS und etwa 5000 ppm Triclosan bei einem pH von 7,55 enthielt, innerhalb der ersten Stunde der Einwirkung wirksam war. Es wurden wie oben beschriebene und präparierte Glasträger mit der Biocidmischung besprüht. Nach 1 Stunde wurden lebende Bakterien von allen Trägern wiedergewonnen. Nach einer 24-stündigen Einwirkung waren Bacillus globigii und Bacillus thuringiensis abgetötet (wie erwartet blieb Bacillus cereus lebendig).
Auf der Basis dieser und anderer Ergebnisse wurden drei vielversprechende Biocidmischungsformulierungen, wie unten dargelegt, zur weiteren Prüfung festgelegt. Bakterien-beschichtete Glasträger wurden unter Verwendung der Labor-Schaumerzeugungseinheit und jeder der Lösungen behandelt. Diese Einheit und die 2%-igen Silv-Ex^TM-Lösungen schienen zur Entwicklung verteilter Dekontaminationsschäume optimal. Ergebnisse zeigten, daß, während Bakterien nach einer Einwirkung über 10 oder 30 Minuten noch aktiv blieben, alle Bakterien (einschließlich Bacillus cereus) innerhalb 1 Stunde der Einwirkung unter Verwendung von jeder der drei Testzusammensetzungen abgetötet waren.
Zusammensetzung 1

2,0% Silv-Ex^TM
0,5% Triclosan
2,5% Benzalkoniumchlorid
3,0% THPS
1 mM Magnesiumchlorid
660 mg/l OPAA-Enzym
1,0 mg/ml Rinderserumalbumin
in 50 mM Phosphatpuffer, pH 8,0

Zusammensetzung 2

2,0% Silv-Ex^TM
0,5% Triclosan
0,5% Benzalkoniumchlorid
1,5% THPS
1 mM Magnesiumchlorid
660 mg/l OPAA-Enzym
1,0 mg/ml Rinderserumalbumin
in 50 mM Phosphatpuffer, pH 8,0

Zusammensetzung 3

2,0% Silv-Ex^TM
1,0% Triclosan
0,5% Benzalkoniumchlorid
1 mM Magnesiumchlorid
660 mg/l OPAA-Enzym
1,0 mg/ml Rinderserumalbumin
in 50 mM Phosphatpuffer, pH 8,0

Diese Zusammensetzungen wurden hergestellt, indem Manganchlorid, OPAA-Enzym und Rinderserumalbumin unmittelbar vor Gebrauch hinzugefügt wurden. Somit wurden die Zusammensetzungen wie folgt hergestellt:

1. Zu 100 ml der hergestellten Lösung, die Silv-Ex^TM, Triclosan, Benzalkoniumchlorid, THPS und Puffer enthält, füge hinzu
• 100 μl Manganchlorid (1 M)
• 66 μl OPAA-Enzym (10 mg/ml)
• 1 ml Rinderserumalbumin (100 mg/ml)
2. Rühre bei hoher Geschwindigkeit bei Raumtemperatur für 5 Minuten
3. Schüttle die Lösung gut vor Gebrauch
4. Setze den Nalgen^TM-Pumpsprayer in Gang (vorzugsweise etwa 50 mal).

BEISPIEL 3
In diesem Beispiel wurde die Aktivität einer Reihe von Materialien gegen Diisopropylfluorophosphat (DFP) getestet. DFP wurde als Simulierstoff für das Nervengas Sarin (GB) gewählt auf der Basis seiner analogen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Experimentelle Studien haben gezeigt, daß viele Materialien mit einer Aktivität gegen DFP ebenfalls eine Aktivität gegen Sarin sowie andere G-Stoffe und möglicherweise VX besitzen. Alle Materialien wurden auf ihren direkten Einfluß gegenüber DFP unter Verwendung des Ellman'schen Tests beurteilt, siehe G. L. Ellman, D. Courtney, V. Andres, Jr. Und R. M. Featherstone, A New and Rapid Colorimetric Determination of Acetylcholinesterase Activity, Biochemical Pharmacology, Bd. 7, S. 88–95 (1960), sowie ihre Fähigkeit, DFP zu bekämpfen. Im Ellman'schen Test erfordert eine Demonstration der Aktivität von Rinderserumalbumin (RSA) gegen DFP die Präinkubation von RSA mit DFP vor der Zugabe des colorimetrischen Substrats.
TABELLE 1
Wie gezeigt gestattete eine 5-minütige Präinkubation von 1 mg/ml RSA eine leichte Hemmung des Effekts von DFP. Es wurde auch gezeigt, daß weder erhöhte Niveaus von RSA noch eine verstärkte Präinkubation die Aktivität von RSA gegen DFP erhöhte.
Eine direkte Hemmung von DFP wurde auch bei Kollagenase beobachtet. Die Aktivität von Kollagenase war deutlich höher als mit RSA, und eine Präinkubation der Kollagenase war zur Beobachtung eines Effekts nicht erforderlich. Durch Erhöhen der Niveaus von Kollagenase von 1 mg/ml auf 3 mg/ml wurde eine erhöhte Aktivität gegen DFP beobachtet. Eine weitere Erhöhung von Kollagenase über 3 mg/ml zeigte jedoch keine Erhöhung in der Aktivität gegen DFP. Eine optimale Aktivität unter Verwendung von Kollagenase wurde bei 3 mg/ml mit einer 5-minütigen Präinkubationsdauer erhalten. Eine Hemmung von DFP unter Verwendung von OPH-CLEC (OPH-vernetzte Enzymkristalle, erhältlich von Altus Inc., Cambridge, MA) und von zwei Präparationen von OPAA wurden ebenfalls gezeigt. Es wurde ferner gezeigt, daß eine FFFP-Schaumlösung DFP nicht hemmte.
BEISPIEL 4
Eine Reihe von potentiellen dekontaminierenden Enzymen wurden auf ihren Einfluß auf die Acetylcholinesterase (AChE) unter Verwendung des Ellman'schen Tests analysiert. Eine Hauptbefürchtung bei der Entwicklung einer Multienzym-basierten Dekontaminationszusammensetzung ist die Möglichkeit einer Wechselwirkung zwischen den aktiven Materialien, was zu einem Potential der Selbstinaktivierung führt. Es wird erwartet, daß eine direkte kompetitive Hemmung eines an AChE bindenden Stoffs die Wirkung des Stoffs beim Menschen verhindert. Gleichzeitig würde eine Deaktivierung und wahrscheinlich ein Verdau des Stoffs durch verdauende Enzyme zu einer verlängerten Aktivität, einer katalytischen Dekontamination im Verlauf der Zeit, führen. Materialien wurden in wäßrigen Lösungen getestet.
TABELLE 2
BEISPIEL 5
Die zweite Befürchtung beim Gebrauch von Enzymen ist der potentielle Einfluß des Silv-Ex^TM-Surfactant auf die Enzym-Aktivität. Tabelle 3 zeigt den Effekt von 0,1%-igem wäßrigem Silv-Ex^TM, wobei 0,1% die Endkonzentration ist, auf verschiedentliche Enzyme.
TABELLE 3
Die Test zeigen, daß Silv-Ex^TM mit der Aktivität einiger Enzyme interferiert. Es wurde gezeigt, daß eine volle Aktivität bei Chitanase, beim lysierenden Enzym und Mutanolysin beibehalten wurde, wohingegen nur eine teilweise Aktivität erhalten wurde bei Glucoseoxidase, Lysozym, Protease und SynthaCLEC-GO. Die Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, daß eine Interferenz hauptsächlich über eine Verringerung der Enzymaktivität mittels Fällung auftritt.
Beispiel 6
Ein direkter mikrobiologischer Angriff (d.h. ohne Schaum) von Materialien gegenüber vegetativen Zellen und Sporen von Bacillus globigii wurde getestet, mit den in Tabelle 4 gezeigten Resultaten.
Chemische Behandlung unter Verwendung von Harnstoff hat sich als erhöhend für die Empfänglichkeit von Sporen gegenüber Lysozym erwiesen (Gould et al., 1970) und wurde deshalb in diesen Studien in Kombination mit Lysozym getestet. Eine chemische Vorbehandlung unter Verwendung von EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) hat sich ebenfalls als verändernd auf die Sporenbeschichtung eines Stamms von Bacillus subtilis erwiesen und wurde deshalb in Kombination mit Lysozym für den potentiellen Effekt auf Anthrax analysiert.
TABELLE 4
BEISPIEL 7
Die Dekontamination von Sporen unter Verwendung von Silv-Ex^TM-Schaum wurde getestet, und die Ergebnisse sind unten in der Tabelle 5 angegeben.
TABELLE 5
BEISPIEL 8. TESTEN DER BIOCIDMISCHUNG
Die Dekontaminationsfähigkeit verschiedentlicher Biocidmischungen gegen eine Vielzahl von Bakterien wurde getestet unter Verändern des pH, der Silv-Ex^TM-Niveaus und der Biocidmischungszusammensetzungen. Die Organismen wurden auf Trypticase/Soja/Agar(TSA)-Platten präpariert und direkt angegriffen durch verbreiteten Schaum, der unter Verwendung einzelner Biocidmischungen hergestellt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben. TABELLE 6
"C" – bacteriocidal; "S" – bacteriostatisch; "N" – kein Effekt
BEISPIEL 9
Einzelne Kolonien von vegetativen Zellen und Sporen von Bacillus globigii wurden auf Membranen plaziert und getestet unter Verwendung von Schäumen und supplementierten Schäumen, um den Einfluß von supplementiertem Lysozym auf die bakterielle Aktivität zu untersuchen.
TABELLE 7
Die Tests bestätigten, daß Silv-Ex^TM keinen negativen Einfluß auf die Enzymaktivität zu haben schien. Ferner wurde gezeigt, daß durch die Zugabe von Lysozym keine Sporenkeimung beobachtet wurde.
BEISPIEL 10
Die Stabilität des Silv-Ex^TM-Schaumkonzentrats und der Mischung der Biocide wurde bei verschiedenen Temperaturen getestet, und die Ergebnisse sind unten gezeigt.
TABELLE 8
BEISPIEL 11
Spezielle experimentelle Protokolle zum Testen der Dekontaminationszusammensetzungen wurden entwickelt auf der Basis ähnlicher Bemühungen von IITRI (Illinois Institute of Technology Research Institute), die für die Sandia National Laboratories (SNL) unternommen wurden.
Das IITRI-Protokoll gestattete die Beurteilung dreier verschiedener Dekontaminationsformulierungen gegen biologische Pathogene. Mischungen mit und ohne THPS wurden analysiert, um alternative Biocidmischungen bereitzustellen. Bei Temperaturen oberhalb von 160°C zersetzte sich THPS unter Bildung von Phosphin und Phosphoroxiden, was THPS weniger wünschenswert macht zum Gebrauch bei jeglichen Feuereinsätzen.
Ergebnisse dieser Studien zeigten, daß eine Reihe von Biocidmischungen, die THPS ausschlossen, zu einer bacteriocidalen Aktivität gegen alle getesteten BW-Ersatzorganismen befähigt waren.
Ergebnisse aus den Versuchen unter Verwendung der bevorzugten Einzelstärkeformulierung, die ungefähr 0,5% Triclosan, 0,5% BAC, 1,5% THPS, 1 mM Manganchlorid, 7 mg/l OPAA-Enzym, 0,1 mg/ml Rinderserumalbumin, 50 mM Natriumphosphatpuffer und 2,0% Silv-Ex^TM umfaßte, zeigen eine Verringerung der Anthraxsporenniveaus von 7 × 10⁷ cfu (Kolonienbildungseinheiten) auf unterhalb nachweisbarer Niveaus, dadurch eine mehr als 7-log-Abtötung erzielend. Die Testergebnisse zeigen auch, daß der Schaum gegen Sarin wirksam ist und in der Lage ist, innerhalb von 60 Minuten mehr als 99% des vorliegenden Sarins zu beseitigen.
BEISPIEL 12
Vermischte Biocidlösungen wurden hergestellt, die 1,0% Silv-Ex^TM, 5000 ppm Triclosan und variierende ppm an THPS und BAC enthielten, eingestellt auf einen pH im Bereich von 7,45 bis 7,55. Diese Lösungen wurden bei direkten mikrobiellen Schaumangriffen gegen vegetative Zellen und Sporen von Bacillus globigii, vegetative Zellen von Bacillus cereus und vegetative Zellen und Sporen von Bacillus thuringiensis verwendet, die auf Glasträgern wie im BEISPIEL 2 beschrieben geschichtet und darauf getrocknet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 angegeben. TABELLE 9
"C" – bacteriocidal "S" – bacteriostatisch "N" – kein Effekt
BEISPIEL 13
Ein zusätzliches Testen wurde ausgeführt, um die Wirksamkeit der Formulierung gegenüber der folgenden Ziele unter Verwendung der folgenden Testverfahren zu bestimmen:
A. Escherichia coli O157:H7(American Type Culture Collection (ATCC) 43895)-Bakterien
Erster Versuchslauf
Trägerbehandlungen (bei 15, 30 und 60 Minuten genommen): Glasträger wurden jeweils getrennt mit etwa 10.000.000 cfu von E. Coli O157:H7 getränkt. Die Träger wurden 24 Stunden bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 34% bei 24°C trocknen gelassen, und dann wurden Biocidlösungen (etwa 2,0 ml) als gleichförmige Schaumfilme appliziert. Die Träger wurden nach der Biocidapplikationstrocknung unter Bioschutz abgetupft. Nach 24–48 Stunden wurden die Nahrungs-Agarplatten zur Wachstumsbestimmung abgetupft. Der Austrag an Schaum aus der Behandlung wurde ebenfalls bezüglich der Gegenwart lebendiger Organismen, die im Schaum vorlagen, plattiert.
Vorläufige Ergebnisse
Wachstum wurde auf den Agarplatten oder im restlichen Schaum nach 48 Stunden der Inkubation nicht detektiert. Die Lösung war wirksam und bei 15 Minuten vollständig bactericidal.
Endgültiger Setup und Testung

1. Die Bakterien wurden in Nährmedium auf eine optische Dichte zum Erhalt von 10⁹ cfu/ml-Organismen wachsen gelassen.
2. Lasse 100 μl der Suspension abscheiden dreifach auf Milchglasträger (25 × 75 mm) und lasse Lufttrocknen unter aseptischen Bedingungen für 24 Stunden (Luftfeuchtigkeit: 34%).
3. Bringe die Träger in getrennte 1000 ml Glasbecher.
4. Sprühe 100 ml des Schaums in einen separaten Glasbecher und gieße es über jeden separaten Träger.
5. Nach jeder Einwirkzeit entferne die Träger und bringe in steriles Wasser mit einem Rührer für zwei Stunden.
6. Sammle den Schaum zum Organismuslebenstest.
7. Plattiere vom Schaum und wasche den Träger (100 μl) auf Agar-Nährplatten bei seriellen 10⁰–10^–5-Verdünnungen und inkubiere drei Tabe bei 37°C.
8. Zähle die Platten und vergleiche mit den Kontrollzahlen.

B. Salmonella cholerasuis (enteritidis) (ATCC 49214)-Bakterien
Erster Versuchslauf
Trägerbehandlungen (aufgenommen bei 15, 30 und 60 Minuten): Glasträger wurden getrennt jeweils mit etwa 10.000.000 cfu von Salmonella Cholerasuis getränkt. Die Träger wurden 24 Stunden trocknen gelassen (Temperatur: 24°C; relative Luftfeuchtigkeit: 34%). Biocidlösungen (etwa 2,0 ml) wurden dann als gleichförmig geschäumte Filme appliziert und in einer Biosicherheitskabine trocknen gelassen. Die getrockneten Träger wurden zur Wachstumsbestimmung auf Agar-Nährplatten nach 24–48 Stunden abgetupft. Der Austrag aus der Behandlung wurde ebenfalls für die Gegenwart von im Schaum vorliegenden lebenden Organismen plattiert.
Vorläufige Ergebnisse
Wachstum wurde auf Agarplatten oder im restlichen Schaum nach 48 Stunden der Inkubation nicht detektiert. Die Lösung war effektiv und bei 15 Minuten vollständig bactericidal.
Endgültiges Setup und Testung

1. Die Bakterien wurden in Nährmedium auf eine optische Dichte zum Erhalt von 10⁹ cfu/ml Organismen wachsen gelassen.
2. Lasse 100 μl der Suspension abscheiden dreifach auf Milchglasträger (25 × 75 mm) und lasse Lufttrocknen unter aseptischen Bedingungen für 24 Stunden (Luftfeuchtigkeit: 34%).
3. Bringe die Träger in getrennte 1000 ml-Glasbecher.
4. Sprühe 100 ml des Schaums in einen separaten Glasbecher und gieße über jeden separaten Träger.
5. Nach jeder Einwirkzeit entferne die Träger und bringe in steriles Wasser mit einem Rührer für zwei Stunden.
6. Sammle den Schaum zum Organismuslebenstest.
7. Plattiere von dem Schaum und wasche den Träger (100 μl) auf Agar-Nährplatten bei seriellen 10⁰–10^–5-Verdünnungen und inkubiere drei Tage bei 37°C.
8. Zähle die Platten und vergleiche mit den Kontrollzahlen.

C. Bacillus cereus-Bakteriophage (ATCC 12826-B1) – bakterieller Virus
Erster Versuchslauf
Bacillus cereus-Phage wurde von einer Agar-Nährplatte wiedergewonnen (etwa 0,4°C). Dieser Phage ist gegenüber seinem Wirt (Bacillus cereus, ATCC 12826) lytisch. Ein Aliquot (100 μl einer 1,0 mg/ml-Nährstoffmediumlösung) wurde zum Initiieren des Bakteriophagen-Wachstums im Medium (10 ml), das den Wirt enthält, verwendet. Der Bakteriophage wurde 19 Stunden bei 30°C in einem Wasserbad wachsen gelassen. Nach der Inkubation wurde das Medium nach unten geschleudert und mit Chloroform behandelt, um restliche lebende Bakterien aus der Bakteriophagen-enthaltenden Lösung zu entfernen. Der Überstand wurde dann ge sammelt und ein Aliquot davon gegenüber einem plattierten Wirt getestet, um den aktiven Phagentiter zu bestimmen. Ein ml der Bakteriophagenlösung wurde auf einen Träger aufgebracht und über Nacht getrocknet (Temperatur: 24°C; relative Luftfeuchtigkeit: 34%). Ein ml des schäumigen Biocids wurde auf dem Träger aufgebracht und verschiedene Zeiten trocknen gelassen (15, 30 und 60 Minuten). Nach der Behandlung wurden die Träger mit destilliertem Wasser gespült, und eine dünne Lage (0,5 ml) eines oberen Agars, das die Wirtbakterien enthielt, wurde auf der oberen Seite des Trägers plattiert, um irgendwelche aktiven Phagen zu zählen, die zurückbleiben könnten. Eine Kontrolltestung wurde ebenfalls ausgeführt und die Ergebnisse verglichen.
Endgültiges Setup und Testung
Das endgültige Testprotokoll war gegenüber der anfänglichen Testung unverändert.
D. Staphylococcus aureus – α-Hämolysin(erhalten von Sigma)-Toxin
Erster Versuchslauf
Toxin [0,1 mg Protein] wurde in 1 ml Nährungsmedium suspendiert. Ein kleiner Aliquot (10 μl) Toxin wurde mit unterschiedlichen Mengen an Biocid (10 μl, 100 μl, 1 ml und 5 ml) bei zwei Inkubationstemperaturen (4°C und 37°C) angegriffen. Beim Vermischen wurden die Toxin:Schaum-Mischungen dann für unterschiedliche Zeiten (15, 30, 60 und 300 Minuten) inkubiert. Nach der Inkubation wurden 10 μl Aliquots entfernt, auf Kaninchenblutzellen plaziert und auf lytische Aktivität getestet (37°C für 30 Minuten, 4°C für 30 Minuten). Qualitative Ergebnisse wurden mittels visueller Beurteilung der Hämolyse der Kaninchenblutzellen innerhalb des Agars bestimmt (sichtbar als klare Bereiche).
Vorläufige Ergebnisse
Die wirksamste Menge war 5 ml des Biocids gegen 10 μl Toxin.
Endgültiges Setup und Testung
Das endgültige Testprotokoll war gegenüber dem anfänglichen Testen unverändert.
E. Aspergillus niger (ATCC 16404) – Pilzsporen
Erster Testlauf
Trägerbehandlungen (bei 15, 30 und 60 Minuten unternommen): Glasträger wurden jeweils getränkt mit etwa 100.000 Sporen von Aspergillus niger. Die Pilze wurden nach der Plattierung auf Sabouraud-Agar sporulieren gelassen. Sporen wuchsen nach 8 Tagen und unterschiedlichen Warm/Kalt-Inkubations-Wechselbehandlungen. Sporen wurden unter Verwendung eines Klebebands gesammelt, in sterilem Wasser suspendiert, zur Zählung filtriert und dann in sterilem Wasser resuspendiert. Die gesammelten Pilzsporen wurden auf Trägern plaziert und 24 Stunden bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 34% bei 24°C trocknen gelassen, und Biocidlösungen (etwa 2,0 ml) wurden dann als gleichförmige Schaumfilme aufgebracht. Die Träger wurden nach den Behandlungszeiten der Biocidapplikationstrocknung abgetupft – unter Bioschutz. Sabouraud-Agarplatten wurden zur Bestimmung des Wachstums nach 24 bis 96 Stunden abgetupft. Der Schaumabtrag nach der Behandlung wurde ebenfalls auf Gegenwart von lebenden Sporen plattiert, die im Schaum vorliegen könnten.
Vorläufige Ergebnisse
Wachstum wurde weder auf Agarplatten noch im restlichen Schaum nach 48 Stunden der Inkubation detektiert. Die Lösung schien wirksam und bei 30 Minuten vollständig fungicidal.
Endgültiges Setup und Testung

1. Aspergillus-Sporen wurden gewaschen und in sterilem, deionisiertem Wasser suspendiert (ungefähre Konzentration: 5,6 × 10⁵ Sporen/ml).
2. Schlage 100.000 Sporen in Wasser nieder dreifach auf Milchglasträgern (25 × 75 mm) und lasse bei Luft trocknen unter aseptischen Bedingungen für 24 Stunden (Temperatur: 24°C; relative Luftfeuchtigkeit: 34%). Bringe die Träger in getrennte 1000 ml-Glasbecher.
3. Bringe 100 ml-Schaum in getrennten Glasbechern ein und gieße über jeden separaten Träger.
4. Nach der Einwirkung entferne die Träger und bringe sie in steriles Wasser mit Rührer für zwei Stunden.
5. Sammle den Schaum zum Sporenlebendtest.
6. Plattiere die Sporen vom Schaum und wasche die Träger (200 μl) auf Sabouraud-Agarplatten bei seriellen 10⁰–10²-Verdünnungen und inkubiere sieben Tage bei 35 bis 37°C.
7. Zähle die Platten und vergleiche mit Kontrollzahlen.

F. Giardia intestinalis (ATCC 30957) – Protozoen/Parasit
Erster Versuchslauf
Trägerbehandlungen (bei 15, 30 und 60 Minuten unternommen): Glasträger wurden jeweils getrennt mit etwa 3000 Zysten von Giardia intestinalis getränkt. Dem Parasit wurde gestattet, Zysten über zwei Wochen zu bilden, nachdem unterschiedliche Wachstumserfordernisse zur Optimierung von Wachstumsbedingungen angepaßt wurden. Die Zysten wurden in Nährmedium suspendiert und mittels optischer Mikroskopie quantifiziert. Gesammelte Zysten wurden auf Träger aufgebracht und 24 Stunden trocknen gelassen (Temperatur: 24°C; relative Luftfeuchtigkeit: 34%). Biocidlösungen (etwa 2,0 ml) wurden dann als gleichförmige Schaumfilme aufgebracht. Die Träger wurden sanft gespült und auf lebendige Zysten abgetupft. Die Abtupfungen wurden nach 24 bis 96 Stunden in Nährmedium für die Wachstumsbestimmung eingebracht.
Vorläufige Ergebnisse
Auf der Basis von sowohl der optischen Mikroskopie als auch der Gesamtveränderungen der Trübe erschien die Applikation des Schaums leicht wirksam bei der Beseitigung von Giardia-Zysten bei 30 Minuten, wobei eine verbesserte Aktivität nach einer 60-minütigen Behandlung gesehen wurde.
Endgültiges Setup und Testung

1. Zysten wurden in sterilem, deionisiertem Wasser suspendiert (ungefähre Konzentration: 3 × 10³ Sporen/ml).
2. Lasse Zysten in Wasser niederschlagen dreifach auf Milchglasträger (25 × 75 mm) und lasse unter aseptischen Bedingungen für 24 Stunden – Luftfeuchtigkeit 34% Lufttrocknen.
3. Bringe die Träger in getrennte 1000 ml-Glasbecher.
4. Bringe 100 ml-Schaum in getrennte Glasbecher und gieße über jeden getrennten Träger.
5. Nach einer Behandlungsdauer entferne die Träger und bringe in steriles Wasser mit einem Rührer für zwei Stunden.
6. Sammle den Schaum für den Zystenlebendtest. Nehme einen Aliquot aus der Waschung und bringe zur Zystenaktivierung auf Nähr-Agar. Bestätige die Zysten-Aktivitätsergebnisse mittels optischer Mikroskopie.

Die Formulierung war gegenüber diesen anderen biologischen Materialien in den Tests sowohl bei der vollständigen Dekontaminationsschaumformulierung (einschließlich des Sarin-hydrolisierenden Enzyms) als auch der Biocidalen Komponente alleine wirksam. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse ist in Tabelle 10 wiedergegeben. TABELLE 10
Biocid: 100 ml w/17 μl OPAA (wenn nicht anders angegeben)

E: – (wirksam) Biologische Aktivität beseitigt
PE: – (teilweise wirksam) Deutliche Reduktion der biologischen Aktivität
NE: – (nicht wirksam) Biologische Aktivität nicht beeinträchtigt

Auf der Basis der Testung gegenüber einer Reihe von biologischen Materialien wurde gezeigt, daß die Dekontaminationszu sammensetzung gegen ein breites Spektrum potentieller biologischer Bedrohungen ist.
Wie gezeigt, ist die Dekontaminationszusammensetzung wirksam gegen vegetative Zellen, und eine spezifische Wirksamkeit wurde gegenüber zwei bekannten Komponenten, aus der Nahrung stammenden Pathogenen demonstriert, nämlich E. coli O157:H7 und Salmonella cholerasuis, innerhalb von 15 Minuten der Applikation.
Wie bei Verwendung des B. cereus-Bakteriophagen als einem Modellsystem für Viren demonstriert, ist die Dekontaminationszusammensetzung wirksam gegenüber Viren innerhalb von 30 Minuten der Applikation.
Die Dekontaminationszusammensetzung ist wirksam gegenüber Pilzen, und eine spezifische Wirksamkeit wurde gegenüber des allgemeinen Pilzes Aspergillus niger innerhalb 30 Minuten der Applikation demonstriert.
Die Dekontaminationszusammensetzung ist wirksam gegenüber parasitären Organismen, wie unter Verwendung von Giardia-Zysten demonstriert. Die Dekontaminationszusammensetzung war wirksam gegenüber Giardia-Zysten innerhalb von 60 Minuten der Applikation. Dieses aus Wasser stammende Pathogen ist als besonders resistent erkannt worden gegenüber einer herkömmlichen Dekontamination unter Verwendung von UV-Licht.
Die Dekontaminationszusammensetzung zeigt eine gewisse Wirkung gegenüber biologischen Toxinen, wie durch die Verringerung der Toxinaktivität gegen Staphylococcus aureus-α-Hämolysin nach mindestens 4 Stunden der Aussetzung demonstriert.
Obgleich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung spezieller Begriffe beschrieben wurden, dient diese Beschreibung nur veranschaulichenden Zwecken, und es sollte klar sein, daß Veränderungen und Variationen gemacht werden können, ohne sich vom Umfang der nachfolgenden Ansprüche zu entfernen.

Claims

Zusammensetzung zur Dekontamination chemischer und biologischer Kampfstoffe, umfassend: mindestens ein Biocid, ausgewählt unter Benzalkoniumchlorid (BAC), Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat (THPS), {Phosphonium, Tetrakis(hydroxymethyl)sulfat)}, Triclosan {2,4,4'-Trichloro-2'-hydroxydiphenylether}, Streptomycin, Natriumomadin, Dichlorophen und Methylenbisthiocyanat; und mindestens ein Enzym, welches gegenüber Organophosphorverbindungen wirksam ist, wobei die Zusammensetzung eine Dekontaminationswirkung gegenüber chemischen Kampfstoffen, einschließlich Sarin, und biologischen Kampfstoffen, einschließlich Anthraxsporen, besitzt.
Zusammensetzung von Anspruch 1, ferner umfassend ein schaumbildendes Material.
Zusammensetzung von Anspruch 2, wobei das schaumbildende Material ein Brandbekämpfungsschaum ist.
Zusammensetzung von Anspruch 2 oder 3, wobei das schaumbildende Material mit 1,5 bis 3 Gew.-% vorliegt.
Zusammensetzung von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend ein Puffer, um die Zusammensetzung auf einem pH zwischen 6,0 und 8,5 zu halten, vorzugsweise ein Phosphatpuffer.
Zusammensetzung von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, ferner enthaltend mindestens ein Spurenmetall, vorzugsweise Mangan.
Zusammensetzung von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mindestens eine Biocid eine Mischung von Triclosan, Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat und Benzalkoniumchlorid umfaßt.
Zusammensetzung von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das mindestens eine Biocid bis 6,6 Gew.-% Triclosan, vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Triclosan, insbesondere 0,5 Gew.-% Triclosan, bis 3 Gew.-% Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat, vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 3 Gew.-% Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat, insbesondere 1,5 Gew.-% Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat, und bis 2,5 Gew.-% Benzalkoniumchlorid, vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% Benzalkoniumchlorid, insbesondere 0,5 Gew.-% Benzalkoniumchlorid umfaßt.
Zusammensetzung von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend mindestens ein Protein zum Binden chemischer Agentien.
Zusammensetzung von Anspruch 9, wobei das Protein zum Binden chemischer Agentien ausgewählt ist aus Rinderserumalbumin, AChE, BuChE, ChE, Chymotrypsin, Trypsin, Chymotrypsinogen, Collagenase, Trypsinogen, Urokinase, Esterase, Carboxylesterasen, Thrombin, Faktor VII_A, Faktor X_A, Kallikrein, Präkallikrein, Na/K-ATPase, Papain und Alkalische Phosphatase.
Zusammensetzung von Anspruch 10, wobei das Protein zum Binden chemischer Agentien Rinderserumalbumin in einem Gehalt von 0,01 bis 1 mg/mL umfaßt.
Zusammensetzung von Anspruch 1, wobei das Enzym aus Glukoseoxidase, dem lysierenden Enzym, Lysozym, Protease, Chitinase, Lysostaphin, Mutanolysin, Collagenase, SynthaCLEC-GO, PeptiCLEC-TH, Organophosphathydrolase (OPH) und Organophosphorsäureanhydrase (OPAA) ausgewählt ist.
Zusammensetzung von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Enzym mit 3,3 bis 12 mg/L vorliegt.
Kit zum Dekontaminieren von chemischen Agentien und biologischen Pathogenen, umfassend: eine erste Zusammensetzung, die mindestens ein Biocid, ausgewählt aus Benzalkoniumchlorid (BAC), Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat (THPS), {Phosphonium, Tetrakis(hydroxymethyl)sulfat)}, Triclosan {2,4,4'-Trichloro-2'-hydroxydiphenylether}, Streptomycin, Natriumomadin, Dichlorophen und Methylenbisthiocyanat umfaßt, wobei die erste Zusammensetzung eine Dekontaminationswirkung gegenüber biologischen Kampfstoffen, einschließlich Anthraxsporen, besitzt, und eine zweite Zusammensetzung, die mindestens ein Enzym umfaßt, wobei die zweite Zusammensetzung eine Dekontaminationswirkung gegenüber chemischen Kampfstoffen, einschließlich Sarin, besitzt, wobei, wenn die erste Zusammensetzung und die zweite Zusammensetzung kombiniert sind, eine Zusammensetzung zum Dekontaminieren eines chemischen und biologischen Kampfstoffs gebildet ist, die eine Dekontaminationswirkung gegenüber biologischen Kampfstoffen, einschließlich Anthraxsporen, und eine Dekontaminationswirkung gegenüber chemischen Kampfstoffen, einschließlich Sarin, besitzt.
Kit von Anspruch 14, wobei die erste Zusammensetzung ferner ein schaumbildendes Material und/oder ein Spurenmetall umfaßt.
Kit von Anspruch 15, wobei das schaumbildende Material ein Brandbekämpfungsschaum ist.
Kit von Anspruch 15 oder 16, wobei das schaumbildende Material mit 1,5 bis 3 Gew.-% vorliegt.
Kit von Anspruch 14, wobei die erste Zusammensetzung und/oder die zweite Zusammensetzung ferner einen Puffer, vorzugsweise einen Phosphatpuffer umfaßt.
Kit von Anspruch 15, wobei das Spurenmetallsalz Mangan ist.
Kit von irgendeinem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das mindestens eine Biocid eine Mischung von Triclosan, Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat und Benzalkoniumchlorid umfaßt.
Kit von Anspruch 20, wobei das mindestens eine Biocid bis 6,6 Gew.-% Triclosan, vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Triclosan, insbesondere 0,5 Gew.-% Triclosan, bis 3 Gew.-% Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat, vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 3 Gew.-% Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat, insbesondere 1,5 Gew.-% Tetrakishydroxymethylphosphoniumsulfat, und bis 2,5 Gew.-% Benzalkoniumchlorid, vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% Benzalkoniumchlorid, insbesondere 0,5 Gew.-% Benzalkoniumchlorid umfaßt.
Kit von irgendeinem der Ansprüche 14 bis 21, wobei die zweite Zusammensetzung ferner umfassend mindestens ein Protein zum Binden chemischer Agentien.
Kit von Anspruch 22, wobei das Protein zum Binden chemischer Agentien ausgewählt ist aus Rinderserumalbumin, AChE, BuChE, ChE, Chymotrypsin, Trypsin, Chymotrypsinogen, Collagenase, Trypsinogen, Urokinase, Esterase, Carboxylesterasen, Thrombin, Faktor VII_A, Faktor X_A, Kallikrein, Präkallikrein, Na/K-ATPase, Papain und Alkalische Phosphatase.
Kit von Anspruch 23, wobei das Protein zum Binden chemischer Agentien Rinderserumalbumin in einem Gehalt von 0,01 bis 1 mg/mL umfaßt.
Kit von irgendeinem der Ansprüche 14 bis 24, wobei das Enzym aus Glukoseoxidase, dem lysierenden Enzym, Lysozym, Protease, Chitinase, Lysostaphin, Mutanolysin, Collagenase, SynthaCLEC-GO, PeptiCLEC-TH, Organophosphathydrolase (OPH) und Organophosphorsäureanhydrase (OPAA) ausgewählt ist.
Kit von irgendeinem der Ansprüche 14 bis 25, wobei das Enzym mit 3,3 bis 12 mg/L vorliegt.