ES2247719T3 - Articulo en forma porosa para la eliminacion de microorganismos perjudiciales y un proceso para su produccion. - Google Patents
Articulo en forma porosa para la eliminacion de microorganismos perjudiciales y un proceso para su produccion.Info
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Abstract
Filtro para eliminar o inhibir microbios en un fluido en contacto con el filtro, comprendiendo el filtro un sustrato silíceo tratado con una sal de sililo de amonio cuaternario antimicrobiana que forma un enlace covalente -Si-O- con dicho sustrato, caracterizado porque dicho sustrato silíceo es un artículo en forma porosa que se puede ajustar en el interior de un sistema de depuración de fluidos.
Description
Artículo en forma porosa para la eliminación de
microorganismos perjudiciales y un proceso para su producción.
La presente invención se refiere a un filtro para
eliminar o inhibir microbios, y a un método de tratamiento de aire o
agua con dicho filtro.
Los lugares públicos, especialmente áreas, tales
como piscinas o baños públicos, son propensos a la propagación de
enfermedades, si las condiciones sanitarias de dichos lugares no se
mantienen de manera conveniente. En particular, existe el riesgo de
enfermedades de la piel, enfermedades de la vista, o incluso
neumonía. Para evitar la multiplicación de microbios perjudiciales
en dichas áreas, el tratamiento habitual consiste en añadir cloro
desinfectante.
Los agentes esterilizantes y desinfectantes se
añaden al agua, en fuentes, baños de saunas y depósitos de agua,
etc., que proveen a las personas o animales de agua potable o a
instalaciones de recreo. De manera conveniente, se añade
directamente un componente antimicrobiano, tal como cloro, un agente
desinfectante, un eliminador de algas, etc. Sin embargo, debido a
que el agua circula, consecuentemente se reducirá el contenido
antimicrobiano. Por lo tanto, se requiere la adición frecuente del
componente antimicrobiano. Esto, evidentemente, aumenta el coste.
Además, el material que transporta el agua también puede contribuir
a la contaminación ambiental. Además, el componente antimicrobiano
puede ser ingerido en el agua potable o alimentos, o absorbido
directamente a través de la piel humana. Esto es perjudicial para la
salud durante un periodo de tiempo.
Adicionalmente, en Japón aparecieron muchos casos
de intoxicación por infección microbiana en baños con sistemas de
circulación de agua caliente durante las 24 horas. El origen de
dichos problemas es que dichos sistemas de circulación de agua
caliente son principalmente para uso personal en una familia y, por
lo tanto, la mayoría de usuarios rechazan o son reacios a añadir el
componente antimicrobiano al agua, y de este modo, es probable que
sufran infecciones por microbios perjudiciales que se multiplican en
el agua en circulación.
Adicionalmente, las enfermedades transmitidas por
vía aérea representan un peligro. Por ejemplo, la Legionella
pneumophila crece en las torres de refrigeración de sistemas de
aire acondicionado y, a continuación, se extiende desde el sistema
de aire acondicionado. Además, los virus de Streptococcus
pneumonia y Corynebacturium diphtheria, etc., se propagan
directamente por el aire. Para evitar la infección por dichos virus
se requiere un artículo capaz de eliminar o inhibir los microbios
perjudiciales, que se pueda disponer, por ejemplo, en la salida de
aire frío de un sistema de aire acondicionado o en el sistema de
seguridad de un laboratorio.
La Patente de Estados Unidos 5.013.459 da a
conocer un método y un dispositivo para dispensar un fluido acuoso
esterilizado. Una cantidad de fluido acuoso (tal como una solución
salina oftálmica) se almacena en un recipiente dentro de un
contenedor portátil que tiene una salida, y se dispone un medio
filtrante poroso (que puede ser un material particulado de área
superficial elevada, tal como un cerámico) dentro del contenedor,
adyacente a la salida, a través de la cual circula el fluido acuoso.
A éste se encuentra unido de manera covalente una cantidad
antimicrobianamente eficaz de un compuesto organosilícico de amonio
cuaternario. Un compuestos organosilícico de amonio cuaternario
preferido es el cloruro de
3-(trimetoxisilil)propildimetiloctadecil amonio.
La Patente de Estados Unidos 4.682.982 da a
conocer compuestos organosilícicos de amonio cuaternarios (tales
como el cloruro de
octadecil-dimetil(3-(trimetoxisilil)propil)
amonio y otros compuestos microbicidas unidos a la superficie de
partículas inorgánicas discretas, tales como esferas de vidrio. Las
partículas inorgánicas recubiertas con los compuestos microbicidas
se pueden utilizar en lechos fluidizados y filtros de aire de
hospitales.
La Patente de Estados Unidos 4.406.892 da a
conocer la utilización de compuestos organosilícicos de amonio
cuaternarios (tales como el cloruro de
N-(3-trimetoxisilil)propildimetiloctadecil
amonio) como agentes antimicrobianos. Con estos compuestos se pueden
impregnar sustratos, por ejemplo, tejidos, papel, vidrio o cerámica,
que tienen grupos hidroxilo libres en su superficie, de manera que
se inhibe el crecimiento de microorganismos causantes de
enfermedades en y sobre el sustrato.
La Patente Europea
EP-A-355.765 da a conocer un método
de inhibición de la transmisión y presencia de enfermedades en
estructuras que utilizan sistemas de ventilación forzada o inducida
de aire, calefacción, humidificación y aire acondicionado. Las
superficies interiores de los tejidos que recubren la estructura se
tratan con compuestos de alcoxisilano de amonio cuaternarios, tales
como el cloruro de 3-(trimetoxisilil)propildimetiloctadecil
amonio, que están unidos e inmovilizados sobre la superficie del
tejido.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un filtro y un método novedosos para eliminar o inhibir
el crecimiento de bacterias, algas u hongos en medio acuoso, sin
dejar rastro de germicida que pueda perjudicar a otros seres vivos y
contaminar el medio ambiente.
La presente invención proporciona un filtro para
eliminar o inhibir microbios en un fluido en contacto con el filtro,
y el filtro comprende un sustrato silíceo tratado con una sal de
sililo de amonio cuaternaria antimicrobiana que forma un enlace
-Si-O- covalente con dicho sustrato, que se
caracteriza porque dicho sustrato silíceo es un artículo en forma
porosa que se puede ajustar en el interior de un sistema de
depuración de fluidos.
Las sales de amonio cuaternarias inhiben virus
(tales como Bacillus coli., Salmonella typhimurium, etc.),
Saccharomycetes (tales como Saccharomyces cerevisiae,
Candida albicans), grupos de algas (tales como Algas
Verde-Azuladas, Algas Marrones y Algas Verdes) y
bacterias, tales como Chaetomium globosum, Penicillium
funiculosum, etc.
La sal de amonio cuaternaria puede tener la
fórmula:
[Y_{3} --- Si
--- (CH_{2})_{m} ---
\melm{\delm{\para}{CH _{3} }}{N ^{+} }{\uelm{\para}{CH _{3} }}
--- (CH_{2})_{n} --- CH_{3}]
X^{-}
en la que m+n va de 16 a 19, m va
de 1 a 6, y n va de 13 a 17; o m+n va de 20 a 23, m va de 4 a 11 y n
va de 9 a 17; X es un halógeno; e Y es un radical hidrolizable o
sales de hidroxilo de amonio cuaternarias, por ejemplo, cloruro de
3-(trimetoxisilil)propiloctadecildimetil amonio que elimina
la E. coli, Legionella pneumophila, y Salmonella
typhosa.
En la presente solicitud el término "poroso"
significa que tiene una proporción de área superficial/volumen
cúbico elevada, tal como se ejemplifica mediante una porosidad de
tipo colmena o esponja. Mientras el líquido o el aire pueda fluir a
través del filtro y se pueda tratar, el tamaño de poro es
irrelevante. El término "artículo con forma" incluye varias
formas, tales como forma de cuadrado, polígono, disco o esfera.
Mientras se pueda alcanzar el objetivo deseado no hay limitación en
la forma.
El artículo en forma porosa de la presente
invención incluye un cuerpo vehículo poroso y el componente
antimicrobiano sobre éste. Dado que el artículo de la presente
invención es de tipo poroso con una proporción de área superficial
elevada, el componente antimicrobiano se puede distribuir sobre el
mismo y tiene una mayor eficacia en la eliminación o inhibición de
microbios perjudiciales.
El sustrato poroso puede ser de varios
materiales, entre los que se incluyen plástico, acero, etc., que,
preferiblemente, resisten los efectos de las variaciones de
temperatura y presión.
La sal de amonio cuaternaria utilizada en la
presente invención forma grupos -Si(OH)_{3} al
añadir agua y pueden formar un enlace químico con los grupos
SiO_{2} en la superficie de un sustrato y, por lo tanto, se pueden
unir fuertemente a la superficie. El cloruro de
3-(trimetoxisilil)propildimetiloctadecil amonio es
representativo de un grupo de compuestos de sililo de amonio
cuaternarios que se pueden utilizar en la presente invención. Cuando
los compuestos de sililo de amonio cuaternarios se tratan con agua
ácida, el grupo alcoxisilano se hidroliza para formar silanol que, a
continuación, se hace reaccionar con la superficie silícea del
sustrato para formar un enlace químico covalente, tal como se
muestra en la figura 1.
Por lo tanto, el componente activo no se elimina
ni tras un periodo de uso prolongado y, de este modo, la eficacia
antimicrobiana se controla durante un periodo prolongado de
tiempo.
La actividad antimicrobiana del filtro se puede
regenerar mediante un tratamiento específico. Por ejemplo, el filtro
se puede lavar con álcali, tal como agua con sal, con el fin de
recuperar su actividad antimicrobiana.
El filtro se puede utilizar en un área por la que
circula agua, tal como una piscina, un baño público, un baño con
circulación de agua caliente durante las 24 horas, una
piscifactoría, un dispositivo de filtración de agua o un grifo de
agua, etc., y en un sistema de aire acondicionado para eliminar
microbios perjudiciales. El filtro también se puede utilizar en un
dispositivo de filtración para uso médico o en laboratorios, un
sistema de depuración de aire o de seguridad para proteger contra
microbios en un laboratorio. Cuando el área con agua a tratar es un
área pequeña, tal como un tanque acuático, a pesar de la separación
interior del agua, el filtro es todavía eficaz.
En el caso de que el filtro se utilice para agua
en circulación, se prefiere situar el filtro en la entrada/salida o
el interior del dispositivo de circulación de agua para permitir que
el filtro actúe de manera eficaz. Por ejemplo, cuando el filtro se
utiliza en un sistema de agua de baño que circula durante las 24
horas, éste se puede colocar en el interior de la bomba de
circulación. Cuando se utiliza en un sistema de aire acondicionado,
depurador de aire, un dispositivo de filtración para uso médico o en
laboratorios o un sistema de seguridad de protección contra
microbios en un laboratorio, el filtro se debería situar en la parte
delantera de la salida de aire o fluido.
A continuación, se describen mediante ejemplos
las realizaciones preferidas de la presente invención, sólo con
referencia a las figuras 1 a 5 de los dibujos que se adjuntan, en
los que:
la figura 1 muestra el enlace químico formado
entre la sal de amonio cuaternaria y el cuerpo vehículo (sustrato)
en agua;
la figura 2 muestra la correlación entre la
velocidad de disolución del componente antimicrobiano llevado a cabo
por el filtro de la presente invención en el agua y el tiempo;
la figura 3 es una vista esquemática de un filtro
en forma porosa de la presente invención;
la figura 4 ilustra el efecto antimicrobiano del
filtro en forma porosa con y sin la sal de amonio cuaternaria;
la figura 5 muestra el recuento de supervivencia
de microbios perjudiciales durante un tiempo cuando se exponen a un
filtro en forma porosa que tiene una sal de amonio cuaternaria.
Realización
1
Se disolvió una sal de amonio cuaternaria en agua
para obtener una solución de 100 ml. Se saturaron 50 g de sustrato
(panal) con un área superficial elevada en la solución (utilizando,
como mínimo, el 50% de la solución), a continuación, se secó a 100ºC
durante unos 30 minutos para formar enlaces químicos y formar un
filtro en forma porosa tratado capaz de eliminar o inhibir microbios
perjudiciales.
La sal de amonio cuaternaria de esta realización
puede ser cloruro de 3-(trimetoxisilil)propildimetiloctadecil
amonio o cualquier otra sal de amonio cuaternaria que pueda formar
enlaces químicos covalentes con SiO_{2}.
Experimento
1
Se obtuvo una solución patrón coloreada mediante
la adición de una cantidad fija de Azul de Bromofenol a varias
muestras de soluciones de sal de amonio cuaternaria en diferentes
concentraciones. La sal de amonio cuaternaria se disolvió en agua
para formar una solución de impregnación, 10 piezas del sustrato se
sumergieron en el mismo volumen de solución producida en las mismas
condiciones y se numeraron 1, 2, 3,...8, 9 y 10. A continuación, las
muestras se secaron en una estufa.
Cada una de las muestras mencionadas
anteriormente se colocó en un vaso de precipitados que contenía 500
ml de agua, el cual, a continuación, se colocó en una máquina de
lavado por ondas supersónicas, vibrando durante
0,5-20 horas a una potencia de 75 W. A continuación,
se extrajo cada una de las muestras y se añadió una cantidad fija de
Azul de Bromofenol para determinar la cantidad disuelta de una sal
de amonio cuaternaria en agua. La correlación entre la velocidad de
disolución de la sal de amonio cuaternaria en agua y el tiempo de
disolución se muestra en la Tabla 1-1 y la figura
2.
| Velocidad | Tiempo (h) | ||||||
| de | |||||||
| disolución | |||||||
| Número | 0,5 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 30 |
| 1 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 2 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 3 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 4 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 5 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 6 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 7 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 8 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 9 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 10 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| Promedio | 0,65 | 0,5 | 0,75 | 0,35 | 0 | 0 | 0,0 |
\newpage
A partir de la tabla 1-1 y la
Figura 2 anteriores, se observa que el método anterior mejora
claramente la unión de la sal de amonio cuaternaria al sustrato y
demuestra la fuerza de unión de la sal de amonio cuaternaria al
sustrato. Los experimentos también muestran que el componente
antimicrobiano no se puede eliminar o arrastrar fácilmente mediante
el efecto del ambiente externo.
Experimento
2
Antes del experimento, la bacteria Legionella
pneumophila se incubó a 35ºC durante 24 horas y se determinó el
recuento celular de la bacteria. Los artículos en forma porosas
(estructura de panal) se esterilizaron en una estufa (100ºC, 3
horas) antes del experimento. A continuación, tal como se muestra en
la figura 3, se colocó un artículo en forma porosa en un vaso de
precipitados de 500 ml esterilizado, con un núcleo magnético en el
fondo. En el vaso de precipitados se vertieron 500 ml de una
suspensión celular diluida con agua (aproximadamente 2,0 x 10^{7}
UFC/ml) de la bacteria mencionada anteriormente. Seguidamente, se
agitó la suspensión para crear un remolino en la parte superior del
líquido. Se realizaron recuentos celulares de la suspensión a los 0,
10, 20, 30, 40, 50 y 60 minutos. El experimento se realizó por
duplicado. En la figura 4 se muestra la curva de supervivencia
resultante de Legionella pneumophila suspendida en agua
después del tratamiento mediante los artículos en forma porosas.
En la figura 3: 1 es un recipiente; 2 representa
una muestra impregnada de sal de amonio cuaternaria; y 3 es un
dispositivo de agitación magnética.
La figura 4 muestra la comparación del efecto
antimicrobiano de artículos en forma porosas con y sin la sal de
amonio cuaternaria.
Experimento
2
Se llevaron a cabo las siguientes etapas:
- 1.
- Incubación de la bacteria Bacillus coli CCRC11634 y Salmonella typhimurium CCRC12947 (35ºC, 24 horas) y determinación del recuento celular de la respectiva bacteria original.
- 2.
- Adición de 5 ml de una suspensión celular de la bacteria mencionada en la etapa anterior 1 en 495 ml de agua esterilizada y, a continuación, agitación uniforme.
- 3.
- Colocación de un artículo en forma porosa recubierto de sal de amonio cuaternaria en el dispositivo mostrado en la figura 3 y, a continuación, adición en 400 ml de la suspensión celular de la etapa 2.
- 4.
- Inicio de la agitación del fluido y determinación del recuento bacteriano una vez cada 10 minutos durante un periodo de 30 minutos.
- 5.
- Toma de 0,1 ml y aplicación sobre una lámina delgada de vidrio y, a continuación, determinación del recuento de bacterias tras la incubación a 35ºC durante 48 horas.
En la figura 5 se muestran las curvas de
supervivencia de la bacteria ensayada suspendida en agua tras el
tratamiento mediante los artículos en forma porosas (estructura de
panal). Se puede observar claramente una excelente eficacia,
especialmente para Bacillus coli.
Dado que el componente antimicrobiano se deposita
sobre un cuerpo vehículo poroso, el componente antimicrobiano no
contaminará el ambiente (tal como cuando se expone a agua en
circulación) ni perjudicará a salud humana. Además, hay una
reducción de costes, ya que la actividad antimicrobiana del
componente antimicrobiano se puede recuperar mediante el lavado con
álcali, tal como agua con sal. De este modo, se prolonga la vida
útil.
En particular, el filtro de la presente invención
también se puede utilizar para eliminar o inhibir microbios
perjudiciales en sistemas de aire acondicionado, o en el aire; por
lo tanto, es posible eliminar o inhibir algunos virus que se
transmiten por el aire, tales como Legionella pneumophila, un
resultado que todavía no es posible utilizando la tecnología
conocida.
Claims (9)
1. Filtro para eliminar o inhibir microbios en un
fluido en contacto con el filtro, comprendiendo el filtro un
sustrato silíceo tratado con una sal de sililo de amonio cuaternario
antimicrobiana que forma un enlace covalente -Si-O-
con dicho sustrato, caracterizado porque dicho sustrato
silíceo es un artículo en forma porosa que se puede ajustar en el
interior de un sistema de depuración de fluidos.
2. Filtro, según la reivindicación 1, que retiene
dicha sal de sililo de amonio cuaternaria antimicrobiana sobre el
mismo cuando se somete a agitación ultrasónica.
3. Filtro, según la reivindicación 1, en el que
dicho sustrato está compuesto de cerámica o porcelana.
4. Filtro, según las reivindicaciones 1 ó 3, en
el que dicho miembro sustrato tiene una estructura de panal.
5. Filtro, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha sal de sililo de amonio
cuaternaria antimicrobiana es cloruro de
3-(trimetoxisilil)propiloctadecildimetil amonio.
6. Sistema de depuración de fluidos que comprende
una bomba y un filtro, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, disponiendo la bomba para bombear fluido a través del
filtro.
7. Método de tratamiento de aire o agua para
inhibir el crecimiento de microbios, que comprende el bombeo de aire
o agua a través de un filtro, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5.
8. Método, según la reivindicación 7, que
comprende, adicionalmente, la etapa preliminar de someter el filtro
a agitación ultrasónica.
9. Método, según la reivindicación 7, en el que
el aire se trata para eliminar o inhibir la Legionella
pneumophila.
Applications Claiming Priority (2)
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