ES2265645T3 - Composiciones biocidas transparentes de liberacion prolongada. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UNA COMPOSICION PARA RETARDAR LA CONTAMINACION Y EL CRECIMIENTO BACTERIANO FUNGAL Y VIRAL QUE CONTIENE UN POLIMERO LIBERADOR DE ACIDO, UN MATERIAL HIDROFILICO, Y ANIONES DE CLORITO (12). CADA COMPONENTE DE LA COMPOSICION TIENE UN TAMAÑO DE PARTICULA NO MAYOR DE ALREDEDOR DE 1000 ANGSTROMS. LA COMPOSICION ESTA SUBSTANCIALMENTE LIBRE DE AGUA Y ES CAPAZ DE LIBERAR DIOXIDO DE CLORO DESPUES DE LA HIDROLISIS DEL POLIMERO LIBERADOR DEL ACIDO.

Description

Composiciones biocidas transparentes de liberación prolongada.

La presente invención se refiere generalmente a una composición biocida ópticamente translúcida o transparente que libera dióxido de cloro tras activarse, y métodos para utilizar la composición.

El dióxido de cloro (ClO_{2}) es un agente oxidante superior ampliamente utilizado como blanqueo, desinfectante, fumigador o desodorizante. Puede penetrar en la membrana o pared celular y el citoplasma de las esporas de moho, bacterias y otros contaminantes microbiológicos en concentraciones inferiores a una parte por millón y destruirlos.

El dióxido de cloro o clorito de sodio también se ha incorporado en el envasado de alimentos. Los estudios han demostrado que niveles residuales de tales conservantes no dan como resultado un riesgo genético o carcinogénico significativo para los seres humanos. Meier et al. estudiaron el efecto de la administración por vía oral de una única dosis o múltiples dosis a corto plazo de cloro, dióxido de cloro, clorito de sodio y clorato de sodio sobre la inducción de aberraciones cromosómicas y anomalías en la cabeza del espermatozoide en ratones [Environ. Mutagenesis, 7, 201 (1985)]. Sólo el hipoclorito altamente reactivo dio como resultado en un efecto positivo débil en cuanto al potencial mutágeno. Los otros compuestos, incluyendo el dióxido de cloro y el clorito de sodio, no indujeron ninguna aberración cromosómica, ni aumentaron los números de micronúcleos en la médula ósea de los ratones. Vilagines et al. atribuyen el efecto relativamente inocuo del dióxido de cloro a su incapacidad para producir halometanos, al contrario que el hipoclorito y el cloro (Proc. AWWA Disinfect. Semin., 24 págs. (1977); Chem. Abs. 93, 173513f]. Recientemente, Richardson et al. notificaron que un estudio con EPA de la reacción de dióxido de cloro con compuestos orgánicos presentes en el agua confirmó esta observación [Environ. Sci. Technol., 28, 592 (1994)].

Las publicaciones kokai de solicitud de patente japonesa números 63/296.758, 63/274.434, y 57/168.977 describen desodorantes que contienen dióxido de cloro incorporado en un polímero, perlas cerámicas, o silicato de calcio envuelto en una tela no tejida, respectivamente. Se describen geles que generan dióxido de cloro para utilizarse como aplicaciones tópicas para la desinfección por parte de Kenyon et al., Am. J. Vet. Res., 45(5), 1101 (1986). Los geles que generan dióxido de cloro se forman generalmente mediante la mezcla de un gel que contiene clorito de sodio suspendido con un gel que contiene ácido láctico inmediatamente antes del uso para evitar la liberación prematura de dióxido de cloro. Los geles que liberan dióxido de cloro también se han utilizado en la conservación de alimentos.

También se han utilizado procedimientos de encapsulación en la preparación de fuentes de dióxido de cloro. La patente canadiense nº 959.238 describe la generación de dióxido de cloro encapsulando de manera separada clorito de sodio y ácido láctico en poli(alcohol vinílico) y mezclando las cápsulas con agua para producir dióxido de cloro.

La patente de los EE.UU. concedida a Tice et al. nº 4.585.482 describe la hidrólisis gradual de poli(vinil metil éter-anhídrido maleico) o poli(ácido láctico-ácido glicólico) alternado para generar un ácido que pueda liberar dióxido de cloro a partir de clorito de sodio. Se encapsulan un humectante de polialcohol y agua con el polianhídrido o poliácido en un recubrimiento de nylon. Tras haberse difundido el clorito de sodio hacia la cápsula a través de la pared de nylon, se somete a coacervación una capa de poliestireno impermeable alrededor de la cápsula de nylon para retener el agua dentro de la cápsula. Las cápsulas pueden recubrirse sobre las superficies para liberar dióxido de cloro. Aunque se dice que las cápsulas proporcionan una acción biocida de varios días a meses, la liberación de dióxido de cloro empieza inmediatamente después de preparar las cápsulas. El proceso discontinuo utilizado para preparar las cápsulas también implica numerosas reacción químicas y procedimientos físicos, algunos de los cuales suponen problemas de desechos ambientales.

Wellinghoff et al. han formulado materiales compuestos que incluyen una fase hidrófoba que contiene un agente de liberación ácido y una fase hidrófila que contiene aniones de clorito. El material compuesto está sustancialmente libre de agua hasta que se expone a la humedad. Una vez expuesto a la humedad, se generan iones hidronio y ácidos en la fase hidrófoba. Los iones hidronio migran hacia la fase hidrófila y reaccionan con aniones clorito para liberar dióxido de cloro desde el material compuesto. Estos materiales compuestos se componen de y se generan sólo con sustancias aprobadas por la FDA o sustancias generalmente reconocidas como seguras. Los materiales compuestos pueden utilizarse para el envasado de alimentos y otras aplicaciones cuando en las que las sustancias pueden ingerirse o ponerse en contacto con seres humanos. Estos materiales compuestos se describen en la patente de los EE.UU. nº 5.360.609 y las solicitudes de patente europeas en tramitación junto con la presente números 96921314.9 (WO-A-96/39030), 96918038.9 (WO-A-96/39296), 96919204.6 (WO-A-96/39029) 96922397.3 (WO-A-96/39028). La solicitud de patente europea nº 96921314.9 (WO-A-96/39030) describe un material compuesto formulado para una liberación máxima de dióxido de cloro en el que el material hidrófilo contiene un \alpha-amino éter y una sal de clorito formados por la reacción de un clorito de iminio y una base. El clorito de iminio es inestable al ataque nucleófilo por parte del anión clorito. Sin embargo, cuando el clorito de iminio se hace reaccionar con una base se forman el \alpha-amino éter y la sal de clorito más estables.

La solicitud de patente europea nº 96919204.6 (WO-A-96/39029) describe un método para maximizar la liberación de dióxido de cloro a partir de un material compuesto que contiene una amina mediante la omisión de la fuente de clorito hasta que el material compuesto se aplica a una superficie. Tras la aplicación, el material compuesto se expone a gas de dióxido de cloro que o bien reacciona con la amina para formar clorito de iminio o bien se disuelve en la amina para proporcionar aniones clorito. El material compuesto se activa entonces en presencia de humedad para liberar dióxido de cloro. El material compuesto puede exponerse a temperaturas elevadas durante el procesamiento, almacenamiento y aplicación porque el material hidrófilo no contiene clorito de iminio, ni ningún anión de clorito que pudieran descomponerse a tales temperaturas. El método también descarta la liberación prematura de dióxido de cloro a partir del material compuesto.

La solicitud de patente europea nº 96919143.6 (WO-A-96/39200) describe numerosos métodos para utilizar materiales compuestos tales como los descritos por las solicitudes de patentes europeas anteriormente mencionadas (en las que los inventores son Wellinghoff et al.) para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos en alimentos, productos alimenticios, carne y otros materiales y desodorizar moquetas y similares.

Aunque los materiales compuestos de Wellinghoff et al. son biocidas eficaces, se necesitan composiciones biocidas en las que el componente de liberación de ácido y el componente que contiene clorito formen una mezcla ópticamente transparente o translúcida, de fase única.

Sumario de la invención

Entre los objetos de la invención, por tanto, puede observarse la provisión de una composición ópticamente transparente o translúcida que libera una a concentración de dióxido de cloro suficiente para eliminar bacterias, hongos, mohos y virus; la provisión de una composición tal que libera tales concentraciones de dióxido de cloro tras la activación durante un periodo de hasta varios meses; la provisión de una composición tal que aumenta la tasa de liberación de dióxido de cloro en proporción a un aumento de temperatura y humedad que promueven el crecimiento de mohos y bacterias; la provisión de una composición tal que sólo libera sustancias aprobadas para la exposición o ingestión humana; y la provisión de una composición barata que no afecta de manera adversa las propiedades de apariencia o mecánicas de un sustrato al que se aplica.

La presente invención se refiere a una composición para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos que contiene como componentes un polímero de liberación de ácido, un material hidrófilo y aniones clorito. Cada componente de la composición tiene un tamaño de partícula de no más de 1.000 angstroms, y que contiene menos de aproximadamente un 0,1% de agua en peso, siendo la composición capaz de liberar dióxido de cloro con la hidrólisis del polímero de liberación de ácido.

El material hidrófilo es preferiblemente una amida y el polímero de liberación de ácido es una liberación de terpolímero ácido formado a partir de polivinilpirrolidona, ácido láctico y ácido glicólico.

El polímero o terpolímero de liberación de ácido preferiblemente tiene la fórmula:

100

en la que PVNP tiene la fórmula:

101

y R es un grupo alquilo inferior o un éster de alquilo inferior, n es desde 5 hasta 500, x es desde 1 hasta 5.000, y es desde 0 hasta 5.000, y z es desde 0 hasta 5.000, siempre que o bien y o bien z debe ser al menos uno.

Otra realización de la invención se refiere a un material compuesto de múltiples capas para proporcionar una liberación prolongada de dióxido de cloro. El material compuesto comprende una capa soluble en agua a soluble en agua que comprende un polímero de liberación de ácido, una material hidrófilo y aniones clorito, la capa contiene menos del 0,1% de agua en peso y cada componente tiene un tamaño de partícula no superior a 1.000 angstroms y una capa de regulación de humedad superior en contacto con una superficie superior de la capa soluble en agua, y una capa de regulación de humedad inferior en contacto con una superficie inferior de la capa soluble en agua.

Las capas de regulación de humedad son insolubles en agua, de manera que la humedad que permea cualquiera de las capas de regulación de humedad hidroliza el polímero de liberación de ácido para iniciar la liberación de dióxido de cloro desde el material compuesto de múltiples capas.

Otra realización de la invención se refiere a un procedimiento para preparar una composición mezclando un material hidrófilo, una sal de clorito, un polímero de liberación de ácido y un disolvente orgánico para formar una mezcla en la que cada componente tiene un tamaño de partícula no superior a 1.000 angstroms, estando la mezcla sustancialmente libre de agua y pudiendo liberar dióxido de cloro con la hidrólisis del polímero de liberación de ácido.

Otra realización de la invención se refiere a un procedimiento para preparar un polímero de liberación de ácido mezclando un oligómero de polivinilpirrolidona, ácido láctico, ácido glicólico y agua, y calentando la mezcla en presencia de un catalizador de esterificación para formar un terpolímero de polivinilpirrolidona-ácido láctico-ácido glicólico que tiene grupos terminales ácidos. El terpolímero se disuelve en un disolvente orgánico, y se neutraliza para esterificar grupos terminales ácidos del terpolímero para formar el polímero de liberación de ácido.

Otra realización de la invención es un método para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos sobre una superficie y/o desodorizar la superficie mediante el tratamiento de una superficie de un sustrato con una composición que no libera dióxido de cloro en ausencia de humedad, y la exposición de la superficie tratada a la humedad para liberar dióxido de cloro desde la composición hacia la atmósfera que rodea la superficie. Cada componente de la composición tiene a tamaño de partícula de no más de aproximadamente 1.000 angstroms.

Otra realización de la invención es un método para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos sobre una superficie de un material y/o desodorizar el material mediante la exposición de una superficie de un material a una composición que no libera liberación dióxido de cloro en ausencia de humedad, y mediante la exposición de la composición a la humedad para liberar dióxido de cloro desde la composición hacia la atmósfera que rodea el material. Cada componente de la composición tiene a tamaño de partícula de no más de aproximadamente 1.000 angstroms.

Otra realización de la invención es un método para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos sobre un material y/o desodorizar el material mediante la incorporación de una composición que no libera dióxido de cloro en ausencia de humedad en un material, y la exposición del material a la humedad para liberar dióxido de cloro desde la composición hacia la atmósfera que rodea el material. Cada componente de la composición tiene un tamaño de partícula de no más de aproximadamente 1.000 angstroms.

Otros objetos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un esquema de un material compuesto de múltiples capas para proporcionar una liberación prolongada de dióxido de cloro.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Según la presente invención, se ha descubierto que la liberación prolongada de dióxido de cloro puede generarse a partir de una disolución que contiene aniones clorito cuando la disolución se expone a la humedad. Aunque se conocen composiciones que liberan dióxido de cloro, esta disolución es única porque es ópticamente transparente o translúcida y es esencialmente inapreciable cuando se aplica a un sustrato. Cuando la disolución se ha aplicado a un sustrato, el sustrato puede verse claramente a través de la película formada sobre el sustrato. Si la disolución, por ejemplo, se recubre sobre un contenedor de cartón impreso con gráficos, los gráficos permanecen claramente visibles a través del recubrimiento. Aunque el recubrimiento libera oxidante de dióxido de cloro, el recubrimiento no altera los gráficos ni afecta el color de los gráficos. La disolución también puede recubrirse sobre una superficie de un sustrato transparente o translúcido para proporcionar una acción biocida al tiempo que mantiene la cualidad de "poder ver a su través" ("see-through") del sustrato. Si la disolución se recubre sobre un contenedor de alimento plástico claro, por ejemplo, un consumidor puede ver el alimento dentro del contenedor antes de comprar el alimento. La disolución biocida protege el alimento de la contaminación microbiana mientras que permite a los consumidores inspeccionar el alimento sin abrir el contenedor. La disolución, por tanto, permite la inspección visual de un material al tiempo que libera dióxido de cloro para esterilizar, desodorizar y proteger el material de la contaminación o infestación.

Para fines de la presente invención, una disolución es una mezcla de componentes que tiene cada uno un tamaño de partícula de no más de aproximadamente 1.000 angstroms, preferiblemente no más de aproximadamente 500 angstroms, y más preferiblemente no más de aproximadamente 100 angstroms tal como se miden mediante métodos de dispersión de luz o microscopio que son bien conocidos en la técnica de polímeros. Una disolución de la presente invención también puede ser una mezcla que comprende componentes que cada uno tiene un tamaño de partícula de no más de 2.000 angstroms cuando el índice de refracción de cada componente de la mezcla es el mismo o sustancialmente similar. Una disolución que incluye componentes que tienen cualquiera de los tamaños de partícula anteriores es ópticamente transparente o translúcida en apariencia y visualmente parece ser una mezcla de fase única por su microestructura de fase de de un diámetro muy por debajo de la longitud de onda de la luz visible. Una disolución es ópticamente transparente para fines de la invención cuando al menos aproximadamente un 80% de la luz, preferiblemente al menos aproximadamente un 90%, se transmite a través de la disolución. La disolución no dispersa luz y es estable a la cristalización que produciría partículas mayores de 1.000 angstroms. El tamaño de partícula de la disolución es preferiblemente lo suficientemente pequeño para que los componentes se dispersen de manera uniforme.

El dióxido de cloro se libera desde la composición cuando se hidroliza un polímero de liberación de ácido dentro de la composición mediante humedad adsorbida, y libera ácido e iones hidronio. Los iones hidronio se difunden desde el polímero para reaccionar con los aniones clorito en la composición para liberar gas de dióxido de cloro. El gas de dióxido de cloro difunde fuera desde la composición hacia la atmósfera que rodea durante un periodo de hasta aproximadamente seis meses con el fin de evitar el crecimiento de bacterias, mohos, hongos y virus sobre un material. Las composiciones de fase única proporcionan una conversión más completa hacia dióxido de cloro que la que se proporciona por parte de composiciones de dos fases porque el polímero de liberación de ácido y los aniones clorito están más próximos entre sí que en un material compuesto de dos fases. Pueden formularse composiciones que liberan al menos aproximadamente 1,0 X 10^{-6} moles de dióxido de cloro/cm^{2} durante un periodo de al menos una semana, un mes o seis meses mediante los procedimientos de la presente invención para una variedad de usos finales.

Preferiblemente, la composición comprende entre aproximadamente un 0,1% en peso y aproximadamente un 20% en peso de aniones clorito y contraiones, entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 70% en peso de un material hidrófilo, y entre aproximadamente un 1,0% en peso y aproximadamente un 50% en peso de polímero de liberación de ácido, más preferiblemente entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 20% en peso de aniones clorito y contraiones, entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 50% en peso de material hidrófilo, y entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 30% en peso de polímero de liberación de ácido.

Cualquier polímero de liberación de ácido que forme una disolución con los aniones clorito y los contraiones y el material hidrófilo y puede hidrolizarse mediante la humedad ambiente es aceptable para los fines de la presente invención. Preferiblemente, el polímero de liberación de ácido no exuda o se extrae hacia el medio ambiente. El polímero de liberación de ácido preferiblemente tiene un grado de polimerización promedio en número de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 10.000, más preferiblemente entre aproximadamente 50 y aproximadamente 1.000, y lo más preferiblemente entre aproximadamente 100 y aproximadamente 300.

El polímero de liberación de ácido es preferiblemente copolimeriza con un oligómero hidrófilo para compatibilizar el polímero de liberación de ácido con los aniones clorito y el material hidrófilo. Un polímero de liberación de ácido preferido es un copolímero de oligómero de compatibilización de fase tal como polivinilpirrolidona, poli(alcohol vinílico), polianhídrido o poliacrilamida, y un ácido tal como ácido láctico, ácido glicólico, u otros \alpha-hidroxiácidos o mezclas de estos ácidos. Los polianhídridos preferidos tienen la fórmula:

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1

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en la que R es:

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2

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3

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4

ó

5

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m es 1 o 2, n es un número entero desde 4 hasta 12, y X es O o N-CH_{3}.

Un polímero de liberación de ácido particularmente preferido es un terpolímero de polivinilpirrolidona, ácido láctico y ácido glicólico. Cada una de las partes de ácido láctico, ácido glicólico y polivinilpirrolidona del terpolímero preferiblemente tiene un grado de polimerización promedio en número de entre aproximadamente 1 y aproximadamente 5.000, más preferiblemente entre aproximadamente 5 y aproximadamente 50 y, más preferiblemente, entre aproximadamente 10 y aproximadamente 30.

El polímero de liberación de ácido más preferido tiene la fórmula:

6

en la que PVNP tiene la fórmula:

7

y R es un grupo alquilo inferior o un éster de alquilo inferior, n es desde 5 hasta 500, x es desde 1 hasta 5.000, y es desde 0 hasta 5.000, y z es desde 0 hasta 5.000, siempre que o bien y o bien z debe ser al menos uno. R es preferiblemente un grupo metilo, n es preferiblemente de 5 a 100, y x, y y z son preferiblemente de 1 a 1.000. Las proporciones óptimas de ácido láctico, ácido glicólico y polivinilpirrolidona en el terpolímero se seleccionan en base a la adhesividad, rigidez y otras propiedades requeridas para una aplicación deseada de la composición. Un experto en la técnica de polímero sabrá cómo optimizar las proporciones de ácido láctico, ácido glicólico y polivinilpirrolidona en el copolímero para obtener las propiedades deseadas en la composición.

Cualquier material hidrófilo que forme una disolución con los aniones clorito y los contraiones y el material hidrófilo es aceptable para fines de la presente invención. El material hidrófilo es preferiblemente una amida, una amina, o un alcohol polihídrico. Cuando la fuente de clorito es una sal de clorito, la sal se disocia en el material hidrófilo para formar aniones clorito y contraiones. Sin embargo si el material hidrófilo es una amina y la fuente de clorito es gas de dióxido de cloro, el dióxido de cloro reacciona con la amina para formar in situ clorito de iminio, si el potencial de oxidación de la amina es lo suficientemente bajo como para que la amina se oxide.

La composición de la presente invención preferiblemente incluye una amida como el material hidrófilo para proporcionar propiedades adhesivas a la composición. La amida se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en urea o amidas oligoméricas. Urea es la más preferida debido a que su alta densidad de enlace de hidrógeno mejora la captación de dióxido de cloro y la eficacia de liberación de la composición, se disuelve en y plastifica la polivinilpirrolidona, no reaccionará con el polímero de liberación de ácido, y proporciona una mayor pegajosidad de la composición. La composición puede incluir hasta aproximadamente un 30% en peso de amida, preferiblemente entre aproximadamente un 5 y aproximadamente un 20% en peso de amida y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 10 y aproximadamente un 15% de amida.

Los aniones clorito generalmente no reaccionan con el material hidrófilo o el polímero de liberación de ácido, pero se rodean mediante enlaces de hidrógeno aportados por el nitrógeno o hidróxido dentro del material hidrófilo o el polímero de liberación de ácido. Las fuentes de clorito adecuadas que pueden incorporarse en la composición de la presente invención incluyen cloritos de metal alcalino tal como clorito de sodio o clorito de potasio, cloritos de metales alcalinotérreos tales como clorito de calcio, sales de clorito de un ión de metal de transición o un clorito de iminio o amina primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria protonadas. Muchas fuentes de clorito, tales como clorito de sodio, son estables a temperaturas de procesamiento superiores a aproximadamente 100ºC, permitiendo el procesamiento a temperaturas relativamente elevadas.

Los componentes de la composición están sustancialmente libres de agua para evitar una liberación significativa de dióxido de cloro antes del uso de la composición. Para fines de la presente invención, la composición está sustancialmente libre de agua si la cantidad de agua en la composición no proporciona una ruta para la transmisión de iones hidronio desde el polímero de liberación de ácido hasta los aniones clorito. Generalmente, los componentes de la composición pueden incluir hasta un total de aproximadamente un 1,0% en peso de agua sin proporcionar una ruta de este tipo para la transmisión de iones hidronio. Preferiblemente, cada componente contiene menos de aproximadamente un 0,1% en peso de agua, y, más preferiblemente, entre aproximadamente un 0,01% en peso y aproximadamente un 0,1% en peso de agua. Cantidades insustanciales de agua pueden hidrolizar una parte del polímero de liberación de ácido para producir ácido e iones hidronio dentro de la composición. Sin embargo, los iones hidronio, no difunden hasta los aniones clorito hasta que el agua libre esté presente en cantidad suficiente para el transporte de iones hidronio.

Una composición preferida de la presente invención incluye entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 30% en peso de un terpolímero de polivinilpirrolidona-ácido láctico-ácido glicólico, entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 30% en peso de urea, entre aproximadamente un 10% en peso y entre aproximadamente un 20% en peso de aniones clorito, y entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 30% en peso de homopolímero de polivinilpirrolidona.

La composición también puede incluir un compatibilizador para compatibilizar el polímero de liberación de ácido con el material hidrófilo y los aniones clorito dentro de la composición. Un compatibilizador se añade preferiblemente cuando el polímero de liberación de ácido no incluye una parte de oligómero hidrófilo significativa para compatibilizar el polímero con el resto de la composición. Compatibilizadotes preferidos incluyen homopolímero de polivinilpirrolidona, o sus copolímeros con oligómeros de alqueno. La polivinilpirrolidona es un compatibilizador preferido y también sirve para aumentar la resistencia mecánica de la composición. La polivinilpirrolidona preferiblemente tiene un grado de polimerización promedio en número de entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10.000, más preferiblemente entre aproximadamente 100 y aproximadamente 10.000 y, más preferiblemente entre aproximadamente 300 y aproximadamente 5.000.

Puede añadirse un plastificante a la composición para ablandar el polímero de liberación de ácido. El plastificante es preferiblemente cualquier amida monomérica u oligomérica conocida en la técnica de polímeros como plastificante, tal como succinamida, formamida, N-metil formamida, y N-metilacetamida, e isopropilacrilamida-acrilamida. Formamida y N-metil formamida son tóxicos y no se preferirán en aplicaciones que impliquen un contacto con el ser humano. Si el centro de amino del polímero es lo suficientemente móvil, la adición de un plastificante es innecesaria. Un polímero vítreo puede ablandarse para aumentar la movilidad añadiendo al menos aproximadamente un 10% en peso, preferiblemente entre aproximadamente un 10 y aproximadamente un 30% en peso de un plastificante al polímero para reducir la temperatura de transición vítrea por debajo de la temperatura de reacción. Otras amidas que pueden utilizarse como plastificantes para el polímero de liberación de ácido de la invención incluyen H_{2}NC(O)(CH_{2}CH_{2}O)_{n}
CH_{2}CH_{2}C(O)NH_{2} en la que n es de 1 a 10, H_{2}NC(O)(CH_{2}CH_{2}O)_{n}CH((OCH_{2}CH_{2})_{m}C(O)NH_{2})_{2} en la que n es de 1 a 5 y m es de 1 a 5, y N(CH_{2}CH_{2}O)_{n}CH_{2}CH_{2}(O)NH_{2})_{3} en la que n es de 1 a 10.

Puede añadirse a la composición un eliminador de humedad, tal como sulfato de sodio, sulfato de calcio, gel de sílice, alúmina, zeolitas y cloruro de calcio para evitar la hidrólisis prematura del polímero de liberación de ácido. Pueden añadirse humectantes para hacer más hidrófila la composición y aumentar la tasa de hidrólisis del polímero de liberación de ácido. También puede añadirse a la composición aditivos formadores de película convencionales según se necesite. Tales aditivos incluyen agentes de reticulación, retardadores de la llama, emulsionantes y compatibilizadotes. Estos aditivos deben de ser hidrófilos y solubles en la composición si la composición ha de ser ópticamente transparente o translúcida.

Las amidas preferidas para su uso como material hidrófilo incluyen urea, formamida, acrilamida-isopropilacrilamida, copolímeros de formamida y acrilamida-isopropilacrilamida, y copolímeros de acrilamida, isopropilacrilamida o N,N-metilenbisacrilamida y una amina primaria o una amina secundaria. Tales amidas pueden ser vehículos útiles para la colada de película previa a la exposición al dióxido de cloro, que no reacciona con alquenos deficientes en electrones polimerizables tales como acrilamida.

Aminas adecuadas para su uso como material hidrófilo incluyen aminas primarias, aminas secundarias y aminas terciarias que tiene grupos de enlace de hidrógeno pendientes. Se prefiere una amina sustituida con grupos donantes de electrones que donan electrones para convertir el dióxido de cloro en clorito. Grupos reponedores de electrones concentran la densidades de electrones en tales grupos de manera que es difícil para el dióxido de cloro extraer un electrón de la amina. Las aminas terciarias que tienen grupos pendientes que no se unen a hidrógeno que se disuelven en un disolvente hidrófilo también son aceptables. Aminas representativas incluyen: alcanolaminas; copolímeros de aminoalcanos y alquenobisacrilamidas; alquilaminopiridina; alquenodiaminas; alquilaminocicloalcanos; alquilaminocarboxiamido alcanos disueltos en un diluyente; aminas que tienen la fórmula R_{3-x}NH_{x}; R_{1}R_{2}NCH_{2}CH_{2}C(O)NH_{2}; N(CH2CH_{2}OH)_{3-x}H_{x} solubilizado, R_{3}N(NCH_{2}CH_{2}C(O)NH_{2})_{2}, (CH_{3})_{2}N(CH_{2})_{z}N(CH_{3})_{2}, R_{5}R_{6}N(CH_{2})_{z}NHC(O)NH_{2}, N(CH_{2}CH_{2}NHC(O)NH_{2})_{3}, o

8

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9

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10

ó

11

en la que: los sustituyentes R son, independientemente, -(CH_{2}CH_{2}O)_{y}H, -C(CH_{3})_{2}(CH_{2})_{z}OH, -(CH_{2})_{z}NH(CH_{2}CH_{2}O)_{z}
H, -CH(CH_{3})_{2},

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alquilo, cicloalquilo, bencilo, acrilamida, o piridilo; R_{1}, R_{2}, R_{5}, y R_{6} son alquilo; R_{3} es metilo o etilo; m es de 1-100; n es 2 ó 3; x es 0, 1 ó 2; y es 1 ó 2; y z es 1, 2 ó 3. Generalmente, los compuestos anteriores pueden solubilizarse en formamida, isopropilacrilamida-acrilamida u otros plastificantes convencionales.

Aminas preferidas incluyen monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, un copolímero de 1,3-diaminopropano o 1,2-diaminoetano y N,N-metilenbisacrilamida, 4-dimetilaminopiridina, tetrametilen-etilendiamina, N,N-dimetilamino ciclohexano, 1-(N-dipropilamino)-2-carboxiamido etano solubilizado o 1-(N-dimetilamino)-2-carboxiamido etano, una amina primaria que tiene la fórmula R_{1}NH_{2}, una amina secundaria que tiene la fórmula R_{2}R_{3}NH, N(CH_{2}CH_{2}OH)_{3},

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NR_{5}R_{6}R_{7} solubilizado, (CH_{3})_{2}NCH_{2}CH_{2}N(CH_{3})_{2}, R_{8}R_{9}NCH_{2}CH_{2}C(O)NH_{2}, R_{11}R_{12}N(CH_{2})_{3}NHC(O)NH_{2}, N(CH_{2}
CH_{2}NHC(O)NH_{2})_{3},

15

ó

16

en la que: R_{1} es -CH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}OH, -C(CH_{3})_{2}CH_{2}OH, -CH_{2}CH_{2}NHCH_{2}CH_{2}OH, -CH(CH_{3})_{2}, -CH_{2}CH_{2}OH,

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ó

18

R_{2} y R_{3} son, independientemente, n-propilo, isopropilo, acrilamida, o -CH_{2}CHOH; R_{5} y R_{6} son metilo; R_{7} es 4-piridilo; R_{8} y R_{9} son, independientemente, metilo, n-propilo o isopropilo; R_{11} y R_{12} son, independientemente, metilo, etilo, n-propilo o isopropilo; m es un número entero desde 1 hasta 100; y n es 2 ó 3. Diluyentes adecuados incluyen formamida o acrilamida-isopropilacrilamida. Aminas secundarias oligoméricas o poliméricas convertidas a aminas terciarias sustituidas con acrilamida mediante la reacción de Michael con acrilamidas también son adecuadas porque el grupo amida no reacciona con el agente de liberación de ácido.

Pueden utilizarse compuestos polihídricos, incluyendo glicerol, sorbitol, poli(alcohol vinílico) y alcoholes polihídricos, como el material hidrófilo. Sin embargo, la liberación de dióxido de cloro puede producirse más rápidamente cuando se incorpora un compuesto hidroxílico en la composición y puede limitar las aplicaciones para tales composiciones para sistemas de liberación de dióxido de cloro rápida.

Las composiciones de la presente invención se preparan mezclando el material hidrófilo, una sal de clorito, el polímero de liberación de ácido y un disolvente orgánico para formar una mezcla que tiene un tamaño de partícula no superior a 1.000 angstroms. La mezcla está sustancialmente libre de agua y puede liberar dióxido de cloro con la hidrólisis del polímero de liberación de ácido.

El polímero de liberación de ácido se prepara mediante la mezcla de un oligómero, un ácido carboxílico y agua para formar una mezcla. Se calienta la mezcla en presencia de un catalizador de esterificación para formar un copolímero que tiene grupos terminales ácidos. Se disuelve el copolímero en un disolvente orgánico y se neutraliza para esterificar los grupos terminales ácidos para formar el polímero de liberación de ácido. Un terpolímero de liberación de ácido preferido se forma mediante la mezcla de un oligómero de polivinilpirrolidona, ácido láctico, ácido glicólico y agua para formar una mezcla, el calentamiento de la mezcla en presencia de un catalizador de esterificación para formar un terpolímero de polivinilpirrolidona-ácido láctico-ácido glicólico que tiene grupos terminales ácidos, la disolución del terpolímero en un disolvente orgánico, y la neutralización del terpolímero para esterificar los grupos terminales ácidos del terpolímero para formar el polímero de liberación de ácido. La preparación de este terpolímero se describe en el ejemplo 2.

El catalizador de esterificación se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en ácido p-tolueno sulfónico, u otros ácidos próticos fuertes (es decir, ácidos que hacen que una disolución acuosa tenga un pH no superior a 1).

Un disolvente orgánico es adecuado para preparar las composiciones de la invención si la sal de clorito es sustancialmente soluble en el disolvente orgánico y el disolvente está sustancialmente libre de agua. El disolvente orgánico es preferiblemente metanol o etanol, y es lo más preferiblemente metanol.

Una disolución preferida incluye entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 30% en peso de un terpolímero de polivinilpirrolidona-ácido láctico-ácido glicólico, entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 30% en peso de urea, entre aproximadamente un 10% en peso y entre aproximadamente un 30% en peso de aniones clorito, entre aproximadamente un 10% en peso y aproximadamente un 30% en peso de homopolímero de polivinilpirrolidona, y entre aproximadamente un 30% en peso y aproximadamente un 60% en peso de metanol. El metanol en la disolución se evapora cuando la disolución se cuela como una película y se forma en algún otro producto final.

El dióxido de cloro se libera, por ejemplo, a partir de esta composición preferida mediante la exposición de la composición a la humedad. La humedad hidroliza el terpolímero de liberación de ácido, formando el oligómero de polivinilpirrolidona, ácido láctico y ácido glicólico dentro de la composición. El ácido láctico y el ácido glicólico reaccionan con el agua para formar iones hidronio. Los iones hidronio reaccionan con una sal de clorito para formar dióxido de cloro y sales metálicas de metal ácido láctico o glicólico. La hidrólisis se ilustra a continuación:

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La tasa de liberación de dióxido de cloro a partir de una composición puede controlarse a la hora de preparar composición cambiando la viscosidad de la composición, cambiando la concentración del polímero de liberación de ácido en la composición, cambiando la cristalinidad de los componentes en la composición, y añadiendo un desecante o humectantes a la composición para controlar la liberación de dióxido de cloro a partir de la composición una vez se expone a la humedad. La tasa de liberación de dióxido de cloro puede controlarse durante el uso cambiando la temperatura o el contenido de humedad de la composición.

Las composiciones de la presente invención que contienen una amina pueden formar un clorito de iminio más que aniones clorito disueltos. El clorito de iminio se forma cuando el material hidrófilo de amina se pone en contacto con el polímero de liberación de ácido hidrófobo. El dióxido de cloro (ClO_{2}) se reduce extrayendo un electrón de la amina, formando un catión de radical aminio y un contraión clorito (ClO_{2}^{-}). El catión aminio se convierte rápidamente en un catión iminio mediante la pérdida de un protón de un átomo de carbono adyacente y la oxidación por parte de otra molécula de dióxido de cloro. El mecanismo para la reacción anterior en un sistema acuoso se describe en Rosenbatt et al., J. Org. Chem., 28, 2790 (1963); J. Amer. Chem. Soc. 89(5), 1158, 1163 (1967).

Se obtienen conversiones elevadas de dióxido de cloro a clorito si el anión clorito y/o el catión iminio que se generan mediante la transferencia de electrones inicial desde la amina forman rápidamente un complejo y se estabilizan mediante una molécula hidrófila. En algunas formulaciones, puede deplecionarse el anión clorito sin formar complejos mediante reacciones posteriores con el contraión iminio a temperaturas superiores a aproximadamente 60ºC. Los cloritos también se someten a una dismutación a cloruro y clorato. Se prefiere una amina con un pK elevado, porque reacciona más rápidamente con dióxido de cloro y actúa como un receptor de protones más eficaz, manteniendo el pH básico necesario para la estabilidad del ion clorito.

El dióxido de cloro se libera a partir del clorito de iminio cuando la humedad se pone en contacto con la composición. La hidrólisis del polímero de liberación de ácido proporciona cationes hidronio (H_{3}O^{+}) que reaccionan con el clorito de iminio para liberar gas de dióxido de cloro. Los productos de descomposición de la reacción son sales de cloruro de aminio y carboxilatos orgánicos. Estos productos se retienen dentro de la composición.

Se ha encontrado que, en algunos casos, el clorito de iminio puede descomponerse si la composición se expone a temperaturas que superan aproximadamente los 60ºC, reduciendo la concentración de clorito disponible para la conversión a dióxido de cloro. Con el fin de maximizar la liberación de dióxido de cloro a partir del material compuesto, se ha descubierto que puede omitirse la fuente de clorito de la composición hasta que la composición se aplica a una superficie cuando el material hidrófilo en la composición es una amina. Tras la aplicación, la composición se expone a gas de dióxido de cloro que o bien reacciona con la amina para formar in situ clorito de iminio o bien se disuelve en la amina para proporcionar aniones clorito. La composición entonces se activa en presencia de humedad para liberar dióxido de cloro. El material compuesto puede exponerse a temperaturas elevadas durante el procesamiento, el almacenamiento y la aplicación porque el material hidrófilo no contiene clorito de imino ni ningún anión clorito que pudiera descomponerse a tales temperaturas. El método también descarta liberación prematura de dióxido de cloro del material compuesto. Puede proporcionarse dióxido de cloro en el sitio haciendo pasar la composición a través de un generador de dióxido de cloro.

Con el fin de que una amina forme clorito de iminio en forma pura o en presencia de a plastificante, la amina debe ser lo suficientemente rica en electrones y el nitrógeno de la amina debe ser móvil localmente. Los grupos reponedores de electrones deben estar separados del centro de la amina por al menos dos grupos metileno con el fin de que el dióxido de cloro extraiga un electrón de la amina. El movimiento de los enlaces alrededor del centro de nitrógeno de la amina es necesario para la formación de aminio. Si la amina se congela en una matriz vítrea, el nitrógeno de la amina no será móvil y la amina no se convertirá en clorito de imino. Una amina vítrea puede ablandarse para aumentar la movilidad añadiendo al menos un 10% en peso de un plastificante, tal como una amida de bajo peso molecular, a la amina para reducir la temperatura de transición vítrea por debajo de la temperatura de reacción. Otros plastificantes adecuados son bien conocidos en la técnica de polímeros.

Puede lograrse una liberación de dióxido de cloro máxima desde una composición estabilizando el anión clorito. El clorito de imino es inestable al ataque nucleofílico por parte del anión clorito. Se ha descubierto que la duración a temperatura ambiente del anión clorito se extiende sustancialmente cuando una base fuerte, tal como un alcóxido de metal, está presente en el material hidrófilo que contiene el clorito de iminio. El mecanismo de la estabilización con alcóxido del contraion clorito se muestra a continuación.

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en la que R’_{2} y R_{2} son grupos que corresponden con los de la amina seleccionada y R’ es un grupo alquilo o hidrógeno. En ausencia de agua, el ion iminio se descompone inmediatamente en un \alpha-aminoéter y una sal de clorito de sodio más estable. Si el agua está presente durante la oxidación de la amina terciaria, se forma un \alpha-aminoalcohol inestable que puede atacar el anión clorito a menos que se formen complejos de anión clorito de manera eficaz por parte del disolvente hidrófilo. La adición de agua tras la solvatación del ion clorito no es tan deletérea.

Bases fuertes aceptables para su uso en la estabilización del clorito incluyen alcóxidos de metal tales como metóxidos, etóxidos, propóxidos o butóxidos de sodio, potasio o calcio, óxidos de metal tales como óxido de aluminio, u óxido de sodio, iones metálicos tales como Na+, sales de trialquilamonio de alcóxidos, sales de amonio de alcóxidos y acetatos tales como acetato de sodio, acetatos sustituidos, u otros materiales que generarían una reacción básica fuerte para atacar el centro de nitrógeno de clorito de iminio.

Las composiciones de la presente invención pueden formularse de diversas formas para dar cabida a una amplia gama de aplicaciones de uso final. La composición puede formularse como un producto extruido, tal como una película o gránulos o como un polvo utilizando métodos de extrusión o secado por pulverización convencionales, respectivamente.

La composición de la invención puede formularse como un polvo. Aunque no es ópticamente transparente, proporciona una tasa de liberación lenta de una concentración baja de dióxido de cloro en comparación con las partículas de clorito recubiertas con un material hidrófobo. Para preparar el polvo, se alimentan partículas anhidras en un lecho fluidizado. Se aplica con aerosol una disolución del polímero de liberación de ácido, el material hidrófilo y aniones clorito en un disolvente orgánico tal como se describe anteriormente haciendo pasar el material a través de boquillas de pequeño diámetro hacia la cámara del lecho fluidizado donde puede incidir sobre las partículas anhidras fluidizadas. Con la puesta en contacto con las partículas fluidizadas, se forma el polvo de liberación de dióxido de cloro según la disolución solidifica para formar un núcleo de liberación de ácido que tiene una capa de partículas anhidras incrustadas en la superficie externa del mismo. Se minimiza la agregación porque las partículas anhidras son materiales inorgánicos fuertes. Entonces las partículas pueden empaquetarse en un contenedor sellado seco.

En la formación del polvo de liberación de dióxido de cloro, las partículas anhidras retrasan la liberación del dióxido de cloro que se cataliza por medio de la humedad atmosférica. Los materiales anhidros adecuados incluyen sulfato de sodio, sulfato de calcio, sulfato de magnesio anhidros y un gel de sílice con depleción de humedad. Posteriormente también pueden mezclarse partículas anhidras adicionales con el polvo de liberación de dióxido de cloro para retrasar la liberación de dióxido de cloro.

Además de la formación de materiales compuestos en polvo, la composición de la presente invención puede formularse en disolvente para permitir la colada de película u otros métodos de aplicación. La composición puede aplicarse como una película utilizando procedimientos bien conocidos de laminación, coextrusión, cera húmeda, cera seca, recubrimiento por cortina, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por inmersión, termoimpregnación.

Las composiciones también pueden utilizarse en la formación de un material 10 compuesto de múltiples capas que incluye una capa 12 soluble en agua, óptimamente transparente o translúcida que comprende un polímero de liberación de ácido, aniones clorito, y un material hidrófilo tal como se muestra en la figura 1. La capa 12 soluble en agua se cuela sobre una capa 14 de regulación de humedad sobre un sustrato 16, y entonces una capa 18 de regulación de humedad se cuela sobre la capa 12 soluble en agua. Las capas 14 y 18 de regulación de humedad son películas insolubles en agua, permeables al agua, que evitan que la capa 12 soluble en agua se degrade en presencia de humedad. Esta disposición permite que se proporcione una atmósfera de dióxido de cloro durante un periodo de días, semanas o meses. Las capas de regulación de humedad también controlan la tasa de ingreso de humedad hacia la capa soluble en agua para controlar la liberación de dióxido de cloro a partir del material compuesto de múltiples capas cuando se activa por la humedad. Películas insolubles en agua, permeables al agua adecuadas pueden componerse de copolímeros de poli(etilenepropileno) o poli(acrílico-éster acrilato) o ionómeros de los mismos tales como sales sulfonadas de poli(etilen-propileno). También son adecuados el hidroxetilmetacrilato, metoxietilmetacrilato, copolímeros de la menos un componente hidrófilo y al menos un componente hidrófobo, y otras películas insolubles en agua, permeables al agua bien conocidos en la técnica.

Se pretende que los materiales compuestos en capas de la presente invención mantengan una tasa deseada de liberación de dióxido de cloro (moles/seg/cm^{2} de película) en presencia de humedad atmosférica en una superficie durante un periodo de tiempo necesario para que el dióxido de cloro se absorba sobre la superficie y mate bacterias u otros contaminantes microbiológicos. Sin embargo, el escape desde un contenedor o una superficie expuesta reduce las concentraciones del dióxido de cloro en la superficie debido a la difusión de dióxido de cloro hacia la atmósfera. Puede calcularse la concentración del dióxido de cloro liberado desde la película durante un periodo de tiempo seleccionado dada la tasa de escape y la tasa de absorbencia en una superficie. Así, tras la medida de la tasa de escape, el material compuesto se formula de manera que contenga un reservorio de clorito lo suficientemente grande como para reaccionar a una velocidad suficiente para compensar la tasa de escape durante el periodo de tiempo deseado de liberación prolongada.

Por tanto, el diseño de un material compuesto de liberación de dióxido de cloro adecuado para una liberación controlada y una acción biocida dentro de un contenedor debe tener en cuenta diversos aspectos, en concreto, la tasa de producción de dióxido de cloro a partir de la película de liberación controlada, la partición del dióxido de cloro entre las fases dentro del contenedor (por ejemplo las fases de gas, líquido y sólido) de una manera reversible (adsorbido) o irreversible, y la tasa de escape de gas desde el contenedor. El diseño de un material compuesto de este tipo se describe en el ejemplo 15 de la solicitud de patente europea en tramitación junto con la presente nº 96922397.3 (WO-A-96/39028).

Un sistema de liberación extendida preferida de la presente invención conserva el reservorio de clorito emitiendo una serie de liberaciones pulsadas periódicas fijadas en tiempo para que coincidan con los tiempos en que se sospecha de contaminación bacteriana, vírica o fúngica o el tiempo de incubación normal para el interés biológico. El diseño del sistema puede optimizarse para mantener la concentración de destrucción deseada para el tiempo requerido en las tasas de escape de dióxido de cloro atmosférico impuestas por la aplicación específica.

Un material compuesto de múltiples capas de liberación controlada típico incluye capas A solubles en agua cada una de las cuales se forma a partir de una composición de la invención. Normalmente las capas tienen un espesor de aproximadamente 5 mil (aproximadamente 0,127 mm), y están separadas entre sí mediante una capa C intermedia que puede hincharse con el agua.

La capa C intermedia puede estar compuesta de una gran variedad de materiales ya que el dióxido de cloro puede difundir igual de bien tanto en matrices hidrófobas, como en matrices unidos a hidrógeno. Tales materiales ópticamente transparentes o translúcidos incluyen copolímeros de al menos un monómero u oligómero hidrófilo y al menos un monómero u oligómero hidrófobo, poliionómeros tales como oligo- o polialquenos protonados y neutralizados, sulfonados o fosforilados tales como polietileno, polipropileno, alquil acrilatos, hidroxietilmetacrilato, metoxietilmetacrilato y copolímeros de los mismos. Pueden utilizarse fosfatos y fosfosilicatos de polihidroxi alcohol sustituidos con lípidos y sus mezclas con polímeros y oligómeros de alqueno pero no formarán un material compuesto ópticamente transparente. Pueden añadirse sales anhidras o desecantes finamente divididos a cualquiera de las capas para retrasar la reacción del dióxido de cloro que cataliza el agua.

Se ha descubierto que la construcción de un material compuesto de múltiples capas en el que la disposición de las capas del material compuesto se define mediante la fórmula C(ACA)_{n}C (en la que n representa el número deseado de pulsos) proporciona una liberación pulsada periódica de altas concentraciones de dióxido de cloro a lo largo de varias semanas o meses. Tal liberación pulsada puede coordinarse con el crecimiento, incubación y contaminación de virus, mohos, hongos y bacterias. El tiempo del ciclo y las concentraciones pico de dióxido de cloro se controlarían por el espesor de la capa, la carga de clorito y polímero de liberación de ácido, y las características de permeación de agua e iónica de las capas A y C. La liberación pulsada se produce ya que el vapor de agua y los iones hidronio penetran de manera sucesiva cada capa (ACA)_{1}.

Las liberaciones pulsadas de dióxido de cloro que varían desde aproximadamente un día hasta a lo largo de aproximadamente 200 días pueden lograrse para películas A y C de 5 mil (0,127 mm) de espesor, separando las capas A mediante una capa C intermedia que puede soportar tasas de transporte de ion hidronio variables.

Pueden calcularse las capacidades de liberación pulsada de una película de múltiples capas tal como se dispone en el ejemplo 16 de la solicitud de patente europea en tramitación junto con la presente nº. 96922397.3 (WO-A-96/39028).

Las aplicaciones para las composiciones de la invención son numerosas. Las composiciones solubles en agua pueden utilizarse en casi cualquier medio en el que se producirá la exposición a la humedad siempre que las composiciones estén protegidas de la degradación mediante un material insoluble en agua, permeables al agua o se incorporen como un componente de un material. Las composiciones pueden utilizarse para evitar el crecimiento de mohos, hongos, virus y bacterias sobre la superficie de un material, desodorizar el material o inhibir la infestación mediante el tratamiento de una superficie de un sustrato con una composición que no libera dióxido de cloro en ausencia de humedad, y la exposición de la superficie tratada a la humedad para liberar dióxido de cloro desde la composición hacia la atmósfera que rodea la superficie. La liberación de dióxido de cloro retrasa la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos en la superficie, desodoriza la superficie e inhibe la infestación. Cada componente de la composición tiene un tamaño de partícula no superior a aproximadamente 1.000 angstroms.

La superficie puede tratarse con una composición de la presente invención mediante métodos de impregnación, laminación, extrusión, recubrimiento convencionales bien conocidos en la técnica. Generalmente, la superficie tratada es una parte de un contenedor, una parte de un sustrato colocada dentro de un contenedor o una película de envasado u otro tipo de envasado. Cuando se ha aplicado una composición de la invención ópticamente transparente a un sustrato, la superficie del sustrato puede verse claramente a través de la película formada sobre la superficie. Si la composición, por ejemplo, se recubre sobre un contenedor de cartón impreso con gráficos, los gráficos permanecerán claramente visibles. Un contenedor o un sustrato pueden protegerse con un recubrimiento de la composición biocida aunque la composición sea transparente y prácticamente inapreciable para un consumidor.

La atmósfera biocida generada dentro del contenedor o de otro envase puede utilizarse en el almacenamiento de productos alimenticios incluyendo arándanos, frambuesas, fresas, y otros productos alimenticios, hamburguesas de ternera picada, filetes de pollo y otras carnes, alimentos mejorados, alimentos para animales de compañía, alimentos secos, cereales, granos, o casi cualquier alimento sujeto a contaminación bacteriana o crecimiento de mohos. También pueden protegerse pastillas de jabón, detergentes de lavandería, documentos de papel almacenado, ropa, pintura, semillas, calzados y los envases para los mismos frente al crecimiento de mohos, mildiu, hongos y algas. Suministros, dispositivos e instrumentos médicos, productos de cuidado personal desechables o no desechables, y el suelo pueden esterilizarse para evitar la contaminación microbiana. Residuos médicos, biológicos o de riesgo biológico de hospitales, laboratorios y clínicas también puede esterilizarse para matar los agentes microbianos dentro de los residuos. También pueden minimizarse los olores de zapatos deportivos, calzado desechable y el rechazo cuando se contienen dentro de un contenedor tratado.

Equipamiento y suministros electrónicos o fotográficos, tales como videograbadoras, cintas de vídeo, cintas de audio, componentes de audio, cámaras, películas fotográficas, lentes de cámara, lentes en el equipamiento médico, y monitores médicos y otro equipamiento médico, también pueden tratarse con la composición o exponerse a la composición para evitar el crecimiento de mohos, mildiu, hongos y algas. La composición biocida puede incorporarse en una masa fundida de polímero utilizada para hacer una parte del equipamiento y suministros, tal como el cartucho de la cinta de vídeo o el alojamiento del equipamiento. El cartucho o el alojamiento también pueden incluir una película de la composición adherida al interior de los mismos. La composición biocida puede sustituirse los paquetes de gel de sílice que normalmente se utilizan en el envío y almacenamiento del equipamiento electrónico y fotográfico.

Las composiciones de la invención son especialmente adecuadas para la aplicación o la incorporación en productos transparentes o translúcidos. Las composiciones también pueden recubrirse sobre una superficie de un sustrato transparente o translúcido para proporcionar acción biocida al tiempo que mantienen la cualidad de "poder ver a su través" del sustrato. Si la disolución se recubre sobre un contenedor de alimento de plástico claro, por ejemplo, un consumidor puede ver el alimento dentro del contenedor antes de comprar el alimento. La disolución biocida protege el alimento de la contaminación microbiana al tiempo que permite a los consumidores inspeccionar el alimento sin abrir el contenedor. La disolución, por tanto, permite la inspección visual de un material al tiempo que libera dióxido de cloro para esterilizar, desodorizar o proteger el material de la contaminación o infestación. Cuando las composiciones se aplican a vendajes quirúrgicos claros, la herida se esteriliza mediante el dióxido de cloro y es visible a través del vendaje, permitiendo la inspección de la herida sin retirar el vendaje y exponer la herida a la contaminación.

Los productos transparentes o translúcidos que pueden tratarse con las composiciones de la invención incluyen envases tales como contenedores "en forma de concha", películas de envasado claras tales como envoltura plástica para alimentos, utensilios para comer, platos y copas desechables, productos para servir alimentos, envolturas de alimentos, contenedores para el almacenamiento de alimento, y otros envases para alimentos, filtros de agua portátiles para tratar el agua en acampadas, paseos en barca, viajes o emergencias, contenedores de agua y bolsas para residuos médicos o de riesgo biológico. Envases que van a tratarse con la composición para conservar productos alimenticios que tienen una vidas útiles de almacenamiento a largo plazo, tal como alimentos procesados "frescos" de larga conservación al almacenamiento mantenidos a temperatura ambiente incluyendo tortillas blandas ("soft tortillas"), bizcochos u otros productos horneados, barritas energéticas, caramelos, aperitivos y similares. Las suturas biodegradables claras y las que no se degradan para su uso en seres humanos y animales pueden tratarse para evitar la infección en el sitio de uso, mantener la esterilidad de las suturas durante el almacenamiento, y para esterilizar las suturas para uso como una alternativa al vapor, óxido de etileno e irradiación gamma. Los vendajes, las tiritas y apósitos quirúrgicos claros "que pueden verse a su través" también pueden tratarse con los materiales compuestos de múltiples capas descritos anteriormente para reducir la contaminación e infección microbianas.

Las composiciones de la invención son especialmente adecuadas también para proporcionar un revestimiento claro, invisible sobre los productos tales como mobiliario y suelos utilizados en entornos proclives a la contaminación microbiana tal como los hospitales. Las composiciones también pueden incorporarse o recubrirse sobre filtros y conductos para la calefacción, ventilación y aire acondicionado para evitar la contaminación microbiana, aliviar el "síndrome de edificio enfermo" ("sick building syndrome") y evitar los brotes de enfermedad del Legionario que resultan de la bacteria Legionella premophilia.

Pueden utilizarse contenedores convencionales tales como cajas de cartulina o de cartón, contenedores de múltiples láminas poliméricos o espumados, plásticos, no tejidos, ondulados, contenedores "en forma de concha" comúnmente utilizados en la industria de comida rápida, bolsas celulósicas, plásticas o de papel, sobres de semillas, o contenedores de residuos.

La superficie tratada también puede ser una alfombrilla o láminas reutilizables o desechables incluyendo cobertura de bandeja dental, cobertura de bandeja quirúrgica, una alfombrilla de ducha, material de vendaje no tejido, una tabla para cortar carne, un forro para cajones o estantes, un inserto para bolsas deportivas o taquillas de gimnasio, una envoltura para alimentos, una lámina de papel para separar hamburguesas, una bandeja para envasar carne, un cubrebolsas ("overpouch") tal como los utilizados en el envasado de bolsas intravenosas, un forro de caja o separador de fruta fresca, una almohadilla absorbente para aves de corral, carne, marisco o productos alimenticios, o una capa absorbente para utilizar en pañales. Tales almohadillas o láminas se fabrican normalmente a partir de papel, materiales celulósicos, poliméricos, de telas tejidas o no tejidos.

Un método de este tipo también puede utilizarse para recubrir la superficie de una semilla para proteger la semilla de mohos y hongos durante el almacenamiento y para protegerla frente al crecimiento micótico cuando se planta la semilla. El recubrimiento, cuando se activa por la humedad, crea una microatmósfera de dióxido de cloro en el suelo en la proximidad de la semilla e inhibe el crecimiento micótico que, normalmente, impediría la germinación de la semilla. Este recubrimiento no tiene efecto sobre la germinación de las semillas. Las semillas en almacenamiento no tienen que estar recubiertas físicamente para estar protegidas sino que más bien pueden estar en un contenedor cerrado que contenga el material activo como un paquete, "bolsa de té" o recubrimiento sobre el contenedor. El papel impregnado con el material compuesto genera suficiente dióxido de cloro para proteger las semillas. Aunque puede protegerse cualquier semilla mediante el recubrimiento, las semillas comestibles tales como granos de maíz, semillas de girasol o granos de soja, permanecen aptas para el consumo humano una vez que se han recubierto. Así, pueden proporcionarse las semillas recubiertas para plantar o para consumo humano tras haberse recubierto. Puede aplicarse una composición ópticamente transparente de la invención a las semillas para garantizar que la apariencia de las semillas no se alterará por la composición.

Otra realización de la invención es un método para evitar el crecimiento de hongos, bacterias o mohos sobre una superficie y/o desodorizar la superficie tratando la superficie con una composición que no libera dióxido de cloro en ausencia de humedad, y exponiendo la superficie tratada a humedad para liberar dióxido de cloro desde la composición hacia la atmósfera que rodea la superficie.

Una aplicación preferida incluye un polvo para pies para evitar el pie de atleta y otros hongos. El polvo puede aplicarse directamente sobre la superficie del pie o puede incorporarse en un inserto del zapato. El polvo puede aplicarse entre la cobertura de tela y la almohadilla de espuma del inserto del zapado, impregnarse dentro de la almohadilla espumada, o impregnarse o recubrirse sobre un mostrador de zapatos o forro superior. El dióxido de cloro generado a partir de la humedad dentro del zapato difunde desde el material compuesto hacia la atmósfera para matar hongos y desodorizar el zapato. El polvo puede combinarse con ingredientes convencionales tales como talco, almidón de maíz, fragancia, nitrato de miconazol, sílice de tolnastato, ácido bórico, clorhidrato de aluminio, ácido salicílico y celulosa. El polvo también puede combinarse con otros ingredientes y utilizarse en polvos de baño o en polvos utilizados en el tratamiento del picor del deportista.

El polvo también puede aplicarse a la moqueta para eliminar olores de la moqueta. Ingredientes comúnmente incorporados en desodorizantes o limpiadores de moquetas en polvo pueden combinarse con el polvo de la presente invención. El material compuesto también puede formularse en microcápsulas que se rompen después de haberse pisado y se activan mediante la humedad. Tales microcápsulas pueden impregnarse en el suelo, alfombrillas de ducha o baño y pueden utilizarse en la desodorización de alfombras. Los polvos también pueden envasarse en una bolsita y colocarse en ambientes marinos, tales como áreas de cubierta, sumidero o almacenamiento en las embarcaciones, para evitar el crecimiento de mildiu y hongos en estas áreas.

Otro uso para las composiciones es proporcionar envases autoesterilizantes, lo cual es particularmente útil en la industria médica. La composición puede recubrirse sobre tuberías, conectores, accesorios u otros componentes. También pueden tratarse según este método accesorios para alojar catéteres, agujas, diálisis peritoneal, dispositivos percutáneos, accesos percutáneos, bolsas intravenosas, bolsas de colostomías y otros dispositivos médicos para esterilizar los dispositivos y evitar infecciones del sitio de inserción, infecciones en la exploración de senos, y similares. Adicionalmente, los cierres de un envase también pueden tratarse así para proporcionar un envase autoesterilizante para dispositivos, instrumentos y suministros médicos.

Se esperaba que la composición de la presente invención destruyera bacterias sobre la superficie de las carnes. Sin embargo, no se esperaba que penetrara en una hamburguesa de ternera picada. Se ha descubierto que el dióxido de cloro desarrollado a partir del papel tratado con la composición puede penetrar de manera eficaz todo el grosor de la hamburguesa y destruir bacterias tales como E. coli y Salmonella que resultan de la contaminación durante el procesado de la carne. E. coli 0157:H7 en carne contaminada ha provocado la muerte y enfermedad grave y parece ser especialmente resistente a la cocción, la fermentación y el secado. En una operación típica para producir hamburguesas de carne para consumo comercial, la carne se pica, se extrude y se forma en hamburguesas que se separan mediante láminas de papel recubierto que evita la adhesión de las hamburguesas individuales. Tras el envasado, la carne picada puede exponerse al dióxido de cloro a lo largo de un periodo de tiempo durante el almacenamiento en refrigeración para destruir e inhibir el crecimiento de las bacterias.

Los siguientes ejemplos se presentan para describir realizaciones preferidas y utilidades de la presente invención y no pretenden limitar presente invención a menos que se afirme lo contrario en las reivindicaciones adjuntas al presente documento.

Ejemplo 1

Se preparó un oligómero de polivinilpirrolidona polimerizando vinilpirrolidinona en agua utilizando una iniciación por radical libre con peróxido de hidrógeno y catalizador de amoniaco tal como se describe E.S. Barabas, Encyl. Poly. Sci. Eng., 17, 198 (1989). Se disolvieron tres gramos de vinilpirrolidinona en siete gramos de agua y se polimerizaron con 0,03 ml de peróxido de hidrógeno al 30% y 0,3 ml de agua concentrada en amonio durante cinco horas a 55ºC. Los productos de reacción fueron oligómero de polivinilpirrolidona y 2-pirrolidona. Al final de la reacción se añadieron dos ml adicionales de peróxido de hidrógeno al 30% para oxidar cualquier grupo aldehído terminal a grupos de ácido carboxílico. Tras extraer por bombeo el disolvente y secar el producto al vacío a 60ºC, se recuperó un oligómero de polivinilpirrolidona claro, duro terminado en grupos carboxilo e hidroxilo. La reacción se ilustra a continuación:

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en la que PVNP representa polivinilpirrolidona, que tiene la fórmula:

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en la que n = 5 a 500.

Ejemplo 2

Se preparó poliéster copolímero de bloque múltiple de polivinilpirrolidona mezclando 0,46 g del oligómero de polivinilpirrolidona preparado en el ejemplo 1, 0,23 g de ácido glicólico y 0,225 ml de ácido láctico al 85% con 1,5 ml de agua y 0,005 g del catalizador de esterificación ácido p-tolueno sulfónico. La mezcla se calentó lentamente a lo largo de 20 horas hasta 120ºC a vacío dinámico para eliminar el agua de la esterificación. Se recuperó un terpolímero de bloque múltiple que tiene grupos terminales ácidos. Para esterificar los grupos terminales ácidos, se disolvió el copolímero en un gran exceso de metanol y se neutralizó con amoniaco. Alternativamente, los grupos terminales ácidos pueden esterificarse con metanol en exceso. Los grupos terminales -O -más que el grupo terminal CH_{3}O- mostrado en el esquema de reacción a continuación- pueden formarse disolviendo el polímero en un exceso de un alcohol o disolviendo el polímero en un alcohol y neutralizando con amoniaco. El alcohol tiene la fórmula ROH en la que R es etilo, n-propilo, o isopropilo. El terpolímero de polivinilpirrolidona-polilactato-glicolato (PVNP-PLGA) resultante contenía 34% en moles de polivinilpirrolidona, 32% en moles de glicolato y 24% en moles de lactato. La preparación del terpolímero de PVNP-PLGA se muestra a continuación:

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Ejemplo 3

Se neutralizó una disolución al 30% en peso del terpolímero de PVNP-PLGA preparado según el ejemplo 2 en metanol con trietilamina y se añadió a una disolución de metanol (un 10% en peso de sólidos totales) de clorito de sodio (recristalizado a partir de metanol), urea y polivinilpirrolidona (360.000 PM) de manera que la mezcla de sólidos totales contenía un 51% en peso de terpolímero de PVNP-PLGA, un 34% en peso de homopolímero de polivinilpirrolidona, un 9% en peso de urea y un 6% en peso de clorito de sodio. La disolución se coló en una película y permaneció dispersada de manera uniforme e indefinidamente transparente.

Ejemplo 4 comparativo

Se añadió una disolución del copolímero de PLGA en cloroformo a una disolución de metanol (un 10% de sólidos totales) de clorito de sodio (recristalizado a partir de metanol), urea (un 10% de sólidos totales) y polivinilpirrolidona (360.000 PM). La disolución permaneció turbia y separada en una fase de PLGA y una fase de polivinilpirrolidona-urea-clorito cuando se coló en una película.

Claims (12)

1. Composición para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos, que comprende un polímero de liberación de ácido, un material hidrófilo y aniones clorito, teniendo cada componente de la composición un tamaño de partícula no superior a 1.000 angstroms, y que contiene menos de un 0,1% en peso de agua, siendo capaz la composición de liberar dióxido de cloro con la hidrólisis del polímero de liberación de ácido.

2. Composición para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos según la reivindicación 1, en la que el material hidrófilo es una amida y el polímero de liberación de ácido es un terpolímero de liberación de ácido formado a partir de polivinilpirrolidona, ácido láctico y ácido glicólico.

3. Composición según la reivindicación 1 ó 2, en la que el polímero o terpolímero de liberación de ácido tiene la fórmula:

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en la que PVNP tiene la fórmula:

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y R es un grupo alquilo inferior o un éster de alquilo inferior, n es desde 5 hasta 500, x es desde 1 hasta 5.000, y es desde 0 hasta 5.000, y z es desde 0 hasta 5.000, siempre que o bien y o bien z debe ser al menos uno.

4. Material compuesto de múltiples capas, para proporcionar una liberación prolongada de dióxido de cloro, que comprende: una capa soluble en agua que comprende un polímero de liberación de ácido, un material hidrófilo y aniones clorito, conteniendo la capa menos de un 0,1% en peso de agua y teniendo cada componente de la capa un tamaño de partícula no superior a 1.000 angstroms; y una capa de regulación de humedad superior en contacto con una superficie superior de la capa soluble en agua, y una capa de regulación de humedad inferior en contacto con una superficie inferior de la capa soluble en agua, siendo las capas de regulación de humedad insolubles en agua, de manera que la humedad que permea cualquiera de las capas de regulación de humedad hidroliza el polímero de liberación de ácido para iniciar la liberación de dióxido de cloro a partir del material compuesto de múltiples capas.

5. Material compuesto de múltiples capas según la reivindicación 4, para proporcionar una liberación en pulsos de tiempo de dióxido de cloro, que comprende: al menos dos de las capas solubles en agua y al menos una capa de regulación de humedad adicional; estando definida la disposición de las capas en el material compuesto mediante la fórmula C(ACA)_{n}C en la que C es la capa de regulación de humedad, A es una capa soluble en agua, y n es un número entero que oscila desde 1 hasta 10.

6. Procedimiento para preparar una composición, que comprende: mezclar un material hidrófilo, una sal clorito, un polímero de liberación de ácido y un disolvente orgánico para formar una mezcla en la que cada componente tiene a tamaño de partícula no superior a 1.000 angstroms, conteniendo la mezcla menos de un 0,1% en peso de agua y siendo capaz de liberar dióxido de cloro con la hidrólisis del polímero de liberación de ácido.

7. Procedimiento para preparar una composición, que comprende: mezclar una amina y un polímero de liberación de ácido para formar una mezcla; y exponer la mezcla a dióxido de cloro que reacciona con la amina para formar clorito de iminio dentro de la mezcla, teniendo la mezcla un tamaño de partícula no superior a 1.000 angstroms y siendo capaz de liberar dióxido de cloro con la hidrólisis del polímero de liberación de ácido.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el clorito de iminio se descompone mediante la base para formar una sal de clorito dentro de la mezcla.

9. Procedimiento para preparar el polímero de liberación de ácido según la reivindicación 6, 7 u 8, que comprende: mezclar un oligómero de polivinilpirrolidona, ácido láctico, ácido glicólico y agua; calentar la mezcla en presencia de un catalizador de esterificación para formar un terpolímero de polivinilpirrolidona-ácido láctico-ácido glicólico que tiene grupos terminales ácidos; disolver el terpolímero en un disolvente orgánico; y neutralizar el terpolímero para esterificar los grupos terminales ácido del terpolímero para formar el polímero de liberación de ácido.

10. Método para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos sobre una superficie de un material y/o desodorizar el material, que comprende: exponer una superficie de un material a una composición según la reivindicación 1; y exponer la composición a la humedad para liberar dióxido de cloro desde la composición hacia la atmósfera que rodea el material para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos sobre la superficie del material y/o desodorizar el material.

11. Método según la reivindicación 10: tratar la superficie del material con la composición; y exponer la superficie tratada a la humedad para liberar dióxido de cloro desde la composición hacia la atmósfera que rodea la superficie para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos sobre la superficie y/o desodorizar la superficie.

12. Método para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos sobre un material y/o desodorizar el material, que comprende: incorporar una composición ópticamente transparente según la reivindicación 1; y exponer el material a la humedad para liberar dióxido de cloro desde la composición hacia la atmósfera que rodea el material para retrasar la contaminación bacteriana, fúngica y vírica y el crecimiento de mohos sobre el material y/o desodorizar el material.