ES2901483T3 - Composición antimicrobiana con acción reforzada para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas - Google Patents
Composición antimicrobiana con acción reforzada para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas Download PDFInfo
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Abstract
Composición para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua, que comprende: a) un solubilizado de formación de micelas, que comprende al menos un extracto de planta, al menos un emulsionante con un valor HLB de 8 a 18, así como agua, b) un principio activo antimicrobiano biodegradable, que es H2O2, y c) ácido L-(+)-láctico.
Description
DESCRIPCIÓN
Composición antimicrobiana con acción reforzada para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas
La invención se refiere al uso de una composición para el tratamiento antimicrobiano y/o antioxidante de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua. La invención se refiere además a una composición novedosa con acción reforzada para el tratamiento antimicrobiano y/o antioxidante de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua.
La invención se refiere además a un procedimiento para el tratamiento antimicrobiano y/o antioxidante de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua, en particular, para la lucha contra y para la prevención del crecimiento de microorganismos que forman biopelículas en líquidos que contienen agua por medio de la composición descrita en el presente documento.
Únicamente el 5 % de los microorganismos existentes en medios líquidos tal como bacterias, hongos o protozoos se encuentra en forma planctónica. La proporción predominante de estos microorganismos habita en forma sésil en estructuras superficiales y forma en determinadas condiciones de entorno biopelículas en forma de deposiciones mucosas, en las que estos permanecen con metabolismo activo y mediante las cuales están protegidos frente a influencias nocivas físicas y químicas.
Las biopelículas están constituidas por sustancias poliméricas extracelulares (EPS) formadas por bacterias y contienen además de los propios microorganismos también agua así como compuestos orgánicos e inorgánicos. Las biopelículas ofrecen protección a los microorganismos individuales y les permiten ajustarse a condiciones de entorno modificadas, tal como oscilaciones de valor de pH o de temperatura o impiden el contacto con sustancias tóxicas para microorganismos como consecuencia de la difícil penetración de principios activos antimicrobianos por la biopelícula hacia los microorganismos. Así se sabe que frente a microorganismos incrustados en la biopelícula en comparación con formas planctónicas se requieren concentraciones más altas de 2 a 3 log10 de principios activos antimicrobianos y probablemente tiempos de acción prolongados en un múltiplo para un efecto antimicrobiano comparativamente igual de alto (véase por ejemplo Bridier, A. et al., Antimicrob Agents Chemother 2011; 55: 2648-54.).
Un problema que aparece con frecuencia en sistemas que contienen agua es el crecimiento de microorganismos y la formación que resulta mediante esto de deposiciones de biopelícula mucosas en las superficies límite de estos sistemas que contienen agua. Las deposiciones de biopelícula ocurren especialmente con frecuencia en sistemas que contienen agua industriales, técnicos, técnicos médicos o bien comerciales, tal como por ejemplo en sistemas de agua de refrigeración de torres de refrigeración o en elementos de conducción de agua en instalaciones médicas, sin embargo también en sistemas que contienen agua para fines recuperación o en fuentes ornamentales y conducen allí a contaminaciones microbianas indeseadas. Sin un tratamiento antimicrobiano eficaz y duradero para la eliminación de los microorganismos o bien de las biopelículas aparecen problemas, tal como un empeoramiento de la refrigeración del proceso de torres de refrigeración e instalaciones de refrigeración, problemas sanitarios en instalaciones médicas o de tecnología de alimentos o problemas estéticos / sanitarios en piscinas y fuentes ornamentales. Debido a esta problemática se han desarrollado una pluralidad de sustancias o bien composiciones antimicrobianas, sistemas para la esterilización del agua y procedimientos para la eliminación y el control del crecimiento microbiano.
El documento DE 102005027347 A1 describe un procedimiento para la preparación de un revestimiento de acción antimicrobiana sobre una superficie técnica, en el que se prepara una solución de poli(acetato de vinilo), un conservante y un disolvente, se aplica la solución sobre la superficie técnica y se seca con formación del revestimiento. El conservante se selecciona de ácido benzoico, ácido sórbico, natamicina, bacteriocinas y extracto de planta. Este procedimiento sin embargo no es adecuado para el mezclado en líquidos que contienen agua.
El documento DE 102005 032 352 A1 divulga un solubilizado de un concentrado de principio activo, que puede ser un extracto de hipérico, un extracto de reseda o un extracto de estragón, con un emulsionante y agua. El solubilizado debe mejorar la biodisponibilidad del principio activo o del principio activo insoluble en agua en alimentos. Una aplicación en líquidos que contienen agua no se menciona en este documento.
El documento DE 102012 103767 A1 divulga el uso de un solubilizado a base de extractos de planta micelados para el tratamiento del aire ambiente, alimentos, superficies y para la fabricación de materiales de revestimiento con actividad contra biopelículas. Una aplicación en líquidos que contienen agua no se menciona en este documento. Como extracto de planta micelados se usa una mezcla de ProExtrakt P150 (que está constituida por un extracto de olivas, ajo, cebollas y frutos cítricos, glicerol y vitamina C; Procena GmbH, Illertissen, Alemania) con agua y polisorbato 80.
El documento US 2011/0151034 A1 describe un agente antibacteriano frente a bacterias Gram-positivas a base de extractos de labiada, pudiéndose añadir también emulsionantes.
El documento DE 102 13 031 A1 divulga el uso de extractos del olivo en agentes de lavado, de enjuagado y de limpieza.
El documento WO 2008/017580 A1 se refiere a micelas antimicrobianas para aplicaciones en alimentos.
El documento EP 0842 606 A1, el documento WO 2015/072988 y el documento US 2011/027382 A1 describen en cada caso solubilizados antimicrobianos a base de extractos de planta micelados, sin embargo no describen ningún uso de estos solubilizados para el tratamiento de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua.
Muchas de las sustancias de acción antimicrobiana, agentes y sustancias conservantes disponibles se preparan de manera sintética por motivos de pureza química, son caras de producir, no pueden degradarse biológicamente o pueden clasificarse como ecológicamente inquietantes, lo que produce en aplicaciones con frecuencia objeciones toxicológicas o ecológicas y encuentra rechazo. Existe por tanto de manera creciente una necesidad de principios activos naturales, ecológica y económicamente ventajosos. Con frecuencia, los principios activos de este tipo son, sin embargo, muy poco solubles en agua, presentan en la mayoría de los casos un olor secundario o sabor secundario intenso y en concentraciones posibles para la aplicación pueden penetrar de solo mal a no pueden penetrar de ninguna manera las biopelículas. (véase por ejemplo Stewart, P. S. Microbiol Spectr 2015;3:1-30.).
Es un objetivo de la invención facilitar una composición con acción reforzada, que sea adecuada para su uso en el tratamiento antimicrobiano y/o antioxidante de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua y que muestre una acción significativamente mejorada en cuanto a la eliminación y el control del crecimiento microbiano en biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua y sistemas de conducción de agua. Al mismo tiempo, la composición con acción reforzada debe presentar ventajas ecológicas y económicas.
Otro objetivo de la invención consiste en facilitar un procedimiento mejorado para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua.
Este objetivo se consigue mediante una composición de acuerdo con las características de la reivindicación 1 así como mediante el uso de esta composición de acuerdo con las características de la reivindicación 9.
Los peróxidos, en particular H2O2, hipocloritos y ácidos hipoclorosos se usan desde hace muchos años de manera habitual para el tratamiento del agua en instalaciones técnicas. Sin embargo, estos compuestos son sumamente volátiles y con estos compuestos solo no es posible ninguna degradación eficaz de biopelículas.
Igualmente por el estado de la técnica se conocen solubilizados de formación de micelas antimicrobianos, que comprenden al menos un extracto de planta, al menos un emulsionante con un valor HLB de 8 a 18 así como agua. Los solubilizados de formación de micelas de este tipo se han descrito con detenimiento por ejemplo en las publicaciones mencionadas anteriormente DE 102012 103767 A1, US 2011/0151034 A1 y DE 102 13031 A1, EP 0 842 606 A1, WO 2015/072988 y US 2011/027382 A1. Ninguno de estos documentos describe, tal como se ha mencionado ya anteriormente, el uso de estos solubilizados para el tratamiento de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua.
La parte solicitante o bien la parte inventora pudo determinar de manera sorprendente que el uso de una combinación de tales solubilizados de formación de micelas con un principio activo antimicrobiano del grupo de los peróxidos, concretamente peróxido de hidrógeno, y ácido L-(+)-láctico, presenta una actividad reforzada inesperadamente alta frente a microorganismos, en particular frente a microorganismos de formación de biopelículas y microorganismos existentes en biopelículas, que supera significativamente la acción antimicrobiana aditiva que ha de esperarse de los componentes individuales. Esta acción reforzada imprevista de las composiciones descritas en el presente documento se ilustra de manera clara en los resultados experimentales adjuntos y ensayos de comparación (véase ejemplo 1 y ejemplo 2 a continuación).
Este objetivo se consigue además mediante una composición novedosa de acuerdo con las características de la reivindicación 1, comprendiendo la composición: (a) un solubilizado de formación de micelas que comprende al menos un extracto de planta, al menos un emulsionante con un valor HLB de 8 a 18 así como agua, (b) un principio activo antimicrobiano biodegradable, que es H2O2, y (c) ácido L-(+)-láctico. La combinación específica de los componentes individuales de esta composición no se ha divulgado de manera concreta en ninguna de las publicaciones previas mencionadas en el presente documento o se ha sugerido de cualquier manera y mostraba en ensayos experimentales una actividad antimicrobiana reforzada inesperadamente alta en comparación con las composiciones conocidas.
Gracias a la invención se consigue no solo una acción antimicrobiana significativamente mejorada, sino que además debido a las concentraciones de aplicación y/o tiempos de acción reducidos se consiguen ventajas ecológicas y económicas. La composición de acuerdo con la invención es altamente eficaz en cuanto a su actividad antimicrobiana frente a microorganismos de formación de biopelículas o bien frente a biopelículas que se encuentran en un líquido que contiene agua, es ecológicamente no inquietante y es económica en su aplicación, lo que en particular es ventajoso para sistemas que contienen agua a escala técnica y a escala industrial.
Sin querer estar unido a una teoría científica, se supone que la combinación de solubilizado de formación de micelas y el principio activo antimicrobiano biodegradable, que es H2O2, conduce a una micelación del principio activo
antimicrobiano biodegradable, por lo que la mezcla se distribuye bien en la fase acuosa y además accede por las capas correspondientes de la biopelícula, de manera que puede conseguirse finalmente un buen contacto con los microorganismos. Los microorganismos o bien biopelículas que van a tratarse pueden llevarse a contacto así con mejor actividad que con medidas o procedimientos conocidos con los principios activos antimicrobianos biodegradables usados de acuerdo con la invención y pueden volverse innocuos. En el caso del uso de acuerdo con la invención de la composición para el tratamiento de inhibición o reducción microbiana de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua puede garantizarse mediante la aplicación del principio activo antimicrobiano biodegradable en forma micelada también entre otras cosas que el principio activo tras su liberación en la pared celular de microorganismos puede penetrar de manera óptima en compartimentos celulares, lo que debido a su naturaleza química y física, por ejemplo lipofilia, no podría conseguirse o solo con dificultad en una forma no micelada. Debido a ello pueden usarse en muchos casos de aplicación concentraciones más bajas del principio activo micelado o tiempos de acción más cortos con acción comparable o mejor en comparación con aplicaciones existentes.
El término "micelación" o bien "formación de micelas" tal como se usa en el presente documento designa un procedimiento para envolver sustancias, por ejemplo materias primas y principios activos de acción antimicrobiana por medio de emulsionantes y agua en micelas sintéticas. Las micelas sirven como medio portador para el principio activo envuelto o los principios activos envueltos. El procedimiento sigue esencialmente el modelo de la naturaleza en la creación de estructuras miceladas. Las micelas con diámetros en el intervalo de nanómetros de dos cifras se encuentran, por ejemplo, en los huevos de gallina o en la leche. Sin embargo, también el organismo humano produce de manera continua micelas con el uso, por ejemplo, de la bilis, para poder absorber sustancias solubles en grasa, tal como por ejemplo las vitaminas A, D, E y K, en el organismo y/o para poder metabolizarlas. Los solubilizados de micelas nanométricas forman en agua habitualmente soluciones transparentes. Las micelas son relativamente estables térmica y mecánicamente en comparación con formulaciones y microencapsulaciones de sustancias convencionales y son innocuas desde el punto de vista microbiológico y tóxico. Éstas permiten con ventaja las aplicaciones descritas en el presente documento para principios activos que pueden transportarse por el contrario con dificultad o hasta ahora no pueden transportarse al sitio de acción.
El valor HLB (HLB = hydrophilic-lipophilic-balance, balance hidrófilo-lipófilo) es un parámetro habitual entre los expertos y describe la proporción hidrófila y lipófila de las moléculas de emulsionante usadas. De acuerdo con la invención, el valor HLB es el valor determinado según el procedimiento de W. C. Griffin en una escala de 1 a 20. Un valor HLB de 1 habla de un compuesto lipófilo, un compuesto químico con un valor HLB de 20 tiene una proporción hidrófila alta. Un valor de aproximadamente 3 a 8 se asigna a emulsionantes W/O, un valor de aproximadamente 8 a 18 a emulsionantes O/W.
En el caso del uso de las composiciones descritas en el presente documento para el tratamiento de inhibición o reducción microbiana de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua se mezclan estas dado el caso con otros disolventes, tal como por ejemplo ácido cítrico y se aplican de manera conveniente en una forma de aplicación adecuada para ello en o sobre agua.
Por el término "líquido acuoso" se entiende en relación con la invención cualquier tipo de líquido cuya parte constituyente principal sea agua, por ejemplo aguas de procedimiento técnico tal como agua de refrigeración, agua de circuito, soluciones de procedimientos biotecnológicos y de tecnología de alimentos, agua de río y agua de mar, aguas residuales y aguas residuales purificadas, etc.
El término "biopelícula" tal como se usa en el presente documento es un térmico científico establecido entre los expertos; en este punto se remite a las explicaciones anteriores con respecto a biopelículas en medios acuosos.
En el caso del principio activo antimicrobiano biodegradable se trata preferentemente de H2O2 (peróxido de hidrógeno). H2O2 se usa desde hace muchos años para el tratamiento del agua y para la desinfección en instalaciones técnicas, está disponible de manera económica en grandes cantidades, tiene una marcada actividad oxidativa y antimicrobiana y una alta compatibilidad con el medio ambiente.
De acuerdo con la invención, la composición comprende ácido L-(+)-láctico.
En una variante preferente de la composición de acuerdo con la invención, el emulsionante comprende al menos el 80 % en peso de polisorbatos, preferentemente monolaurato de polioxietileno-(20)-sorbitano (polisorbato 20) y/o monooleato de polioxietileno-(20)-sorbitano (polisorbato 80).
Preferentemente, el solubilizado de formación de micelas de la composición de acuerdo con la invención en una variante contiene del 5 % al 40 % en peso de extracto de planta, del 30 % al 85 % en peso de emulsionante y del 10 % al 40 % en peso de agua. Preferentemente, la relación en peso de extracto de planta con respecto a agua se encuentra en aproximadamente 30:35 y la relación en peso de extracto de planta con respecto a emulsionante se encuentra en aproximadamente 30:35.
El peróxido de hidrógeno está contenido preferentemente en una cantidad del 13 % al 19 % en peso en la composición.
En otra subvariante, la composición de acuerdo con la invención puede contener del 13 % al 19 % en peso de H2O2 y del 1 % al 2,5 % en peso de ácido L-(+)-láctico.
En otra variante ventajosa, la composición de acuerdo con la invención comprende el solubilizado de formación de micelas con del 5 % al 40 % en peso de extracto de planta, del 30 % al 85 % en peso de emulsionante y del 10 % al 40 % en peso de agua y como principio activo antimicrobiano biodegradable del 13 % al 19 % en peso de H2O2 y además aún del 1 % al 2,5 % en peso de ácido L-(+)-láctico. Preferentemente, la relación en peso de extracto de planta con respecto a agua se encuentra en aproximadamente 30:35 y la relación en peso de extracto de planta con respecto a emulsionante se encuentra en aproximadamente 30:35. Con respecto a la cantidad del principio activo antimicrobiano biodegradable contenido en la composición ha de decirse que con una proporción demasiado baja la relación de principio activo antimicrobiano con respecto al material portador (emulsionante y agua) puede ser demasiado baja, de modo que ya no se garantice una acción antimicrobiana suficiente. Una proporción demasiado alta del principio activo antimicrobiano o bien una proporción demasiado baja del emulsionante en la composición puede conducir a que no se formen las micelas o sean inestables. Un experto en el campo, sin embargo, puede seleccionar sin más, por medio de ensayos rutinarios sencillos, las cantidades correspondientes de los componentes de la composición de acuerdo con la invención para los usos y requerimientos específicos y puede optimizarlas de manera correspondiente.
Tal como se ha mencionado ya anteriormente, los solubilizados de formación de micelas, tal como se usan en la presente invención, se han descrito con detenimiento por ejemplo en las publicaciones mencionadas anteriormente DE 102012 103767 A1, US 2011/0151034 A1 y DE 10213031 A1. En particular se remite en este caso al documento DE 102012 103767 A1, según lo cual pueden usarse los extractos de planta descritos en este documento también para la presente invención.
De manera correspondiente a esto y considerando el documento DE 102012 103 767 A1, los términos "extracto de planta" o bien "fitoextracto" usados de manera sinónima en el presente documento se refieren en el sentido de la presente invención a un extracto o una mezcla de extractos de plantas aromáticas y/o plantas cítricas o partes de tales plantas o partes de otras plantas que se producen en la naturaleza. El término fitoextracto o bien extracto de planta comprende también partes constituyentes o fracciones de los extractos mencionados anteriormente, por ejemplo extractos o fracciones obtenidos mediante determinados disolventes o mediante destilación de los extractos brutos. A este respecto pueden usarse también extractos de planta que tienen incluso una cierta acción antimicrobiana. Los siguientes artículos describen un resumen de extractos de plantas que pueden usarse de acuerdo con la invención con acción antimicrobiana: a) Rios, J.L., Recio, M.C. Medical plants and antimicrobial activity; J Ethnopharmacol 2005;100:80-4; b) Burt, S. Essential Oils: their antibacterial properties and potential applications in foods - a review; Int J Food Microbiol 2000;94:223-53; c) Keyal, U., Huang, X, Bhatta, A. K. Antifungal effect of plant extract and essential oil. Chin J Integr Med 2016, DOI: 10.1007/s11655-016-2524-z; d) Bacha, K., Tariki, Y., Gebreyesus, F., Zerihun, S., Mohammed, A., Weiland-Brauer, N., Schmitz, R. A., Mulat, M. Antimicrobial and anti-Quorum sensing activities of selected medical plants of Ethiopia: Implication for development of potent antimicrobial agents. BMC Microbiol 2016;16:139; e) Cascaes, M. M., Guihon, G. M., Andrade, E. H., Zoghbi, M. D., Santos Lda, S. Constituents and pharmacological activities of Myrcia (Myrtaceae): A review of an aromatic and medicinal group of plants. Int J Mol Sci 2015;16:23881-904; f) Kramer, A., Assadian, O. (ed.) WallhaulJers Praxis der Sterilisation, Desinfektion und Antiseptik.
6a edición, 2009, Georg Thieme Verlag, Stuttgart. Capítulo 70, pág. 887-891.
Los extractos de plantas (fitoextractos, fitoderivados) mencionados en las citas bibliográficas mencionadas anteriormente no representan ninguna descripción concluyente de los extractos de planta que pueden usarse de acuerdo con la invención, sino únicamente ejemplos de extractos de planta adecuados. Un experto en el campo podrá seleccionar uno o varios extractos de planta adecuados para la aplicación en cada caso planeada a partir de los extractos de plantas que se encuentran a disposición y aprovechando los estudios publicados para los respectivos extractos de planta y descripciones de propiedades.
Las partes de plantas, a partir de las cuales se preparan extractos de planta en el sentido de la presente invención, comprenden, sin embargo no se limitan a plantas completas, raíces, tallos, troncos, ramas, hojas, flores, inflorescencia, semillas, frutos y partes de frutos. Otras partes de plantas adecuadas pueden deducirse, por ejemplo, de las citas bibliográficas mencionadas anteriormente.
El extracto de planta se selecciona preferentemente del grupo que está constituido por extractos de plantas aromáticas o partes de las mismas, extractos de plantas cítricas o partes de las mismas y por combinaciones de estos extractos.
Las plantas aromáticas, a partir de las cuales se preparan extractos de planta en el sentido de la presente invención, comprenden, sin embargo no se limitan a cebolla, ajo, olivas, romero, hierbas culinarias, hojas de laurel, azafrán, clavo, alcaparra, canela, jengibre, rábano picante, nuez moscada, pimienta, pimentón, enebro, vainilla, comino, anís, cacao, clavo, chile, naranja amarga, hinojo, guaraná, nuez de cola y salvia. Otras plantas adecuadas pueden deducirse, por ejemplo, de las citas bibliográficas mencionadas anteriormente. Las plantas cítricas, a partir de las cuales se preparan extractos de planta en el sentido de la presente invención, comprenden, sin embargo no se limitan a limón, lima, naranja, mandarina, clementina, pomelo, bergamota, kumquat, limquat, minneola, pomelo, satsuma, tangerina, orantique, naranja amarga, ugli. Otras plantas adecuadas pueden deducirse, por ejemplo, de las citas bibliográficas
mencionadas anteriormente.
Los extractos de planta de plantas aromáticas o cítricas del tipo usado en la invención se conocen en general. Se trata básicamente de mezclas de sustancias que varían en su composición dependiendo de las plantas y partes de plantas usadas, sus estadios de crecimiento y los métodos de extracción usados. Un nombramiento concreto y concluyente de los compuestos individuales contenidos en un extracto de planta no es ni posible ni práctico en el sentido de la presente invención y no se ajustaría a la invención. El extracto de planta en el sentido de la presente invención contiene predominantemente compuestos lipófilos. Los extractos de planta de plantas útiles, aromáticas o cítricas del tipo usado en la invención se conocen por el experto y pueden obtenerse de manera habitual en el comercio, por ejemplo por la empresa Cognis GmbH, Düsseldorf, Alemania, Produkt Cegemett Fresh o por la empresa Procena GmbH, Illertissen, Alemania, Produkt ProExtract P150.
De manera especialmente preferente procede el extracto de planta sin embargo de olivas, ajo, cebollas y/o frutos cítricos. Un ejemplo de un extracto de planta que puede obtenerse comercialmente que comprende extractos de planta de olivas, ajo, cebollas y frutos cítricos es el producto ProExtrakt P150 de la empresa Procena GmbH, Alemania.
Los extractos de planta en el sentido de la presente invención pueden prepararse según procedimientos conocidos. Ejemplos de la preparación de extractos de planta comprenden, sin embargo no se limitan a extracción con disolventes orgánicos, tal como etanol, metanol, cloroformo o acetona. Otros procedimientos de extracción adecuados pueden deducirse, por ejemplo, de las citas bibliográficas mencionadas anteriormente y las referencias adicionales en las mismas.
Ventajosamente, las micelas presentan un diámetro promedio de 1 nm a 100 nm, preferentemente de 3 nm a 50 nm, de manera especialmente preferente de 5 nm a 20 nm. Si las micelas son demasiado grandes, no pueden conseguirse dado el caso las ventajas descritas anteriormente en las respectivas aplicaciones. Si son por el contrario demasiado pequeñas, no pueden absorber éstas o pueden absorber muy poco principio activo antimicrobiano biodegradable.
Otro objeto de la invención se refiere, tal como se ha mencionado anteriormente, a un procedimiento para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua, en particular para la lucha contra y para la prevención del crecimiento de bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, hongos y/o protozoos de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua, en donde el procedimiento comprende de acuerdo con la invención la introducción de una cantidad eficaz de una composición de acuerdo con la invención, tal como se describe y se define esta en esta divulgación, en el líquido que contiene agua, en el que se encuentra la biopelícula que va a tratarse. Por "introducción en el líquido que contiene agua" se entiende todos los tipos posibles de la puesta en contacto de la composición con el líquido que contiene agua, por ejemplo mediante adición de la composición en el líquido que contiene agua o mediante aplicación de la composición sobre el líquido que contiene agua.
La expresión "cantidad eficaz de una composición de acuerdo con la invención" se usa en el presente documento para la designación de cualquier cantidad discrecional de la composición que tiene una actividad antimicrobiana frente a microorganismos y hace posible una lucha contra (en forma de una inhibición/destrucción) o bien una prevención del crecimiento de microorganismos, en particular de bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, hongos y/o protozoos, en biopelículas, cuando esta se lleva a contacto con el líquido que va a tratarse o bien la biopelícula. La cantidad de la composición dependerá de la respectiva aplicación, del dimensionamiento y de la geometría del sistema de conducción de agua que va a tratarse (por ejemplo de la disposición, del diámetro y de la longitud de los conductos de refrigeración de conducción de agua), del tipo del agua que va a tratarse (por ejemplo agua de proceso, aguas residuales), del grado de carga microbiológica y del tipo y composición de los microorganismos existentes. En algunas aplicaciones puede ser suficiente una única adición de la composición en correspondientes intervalos de tiempo, mientras que en otras aplicaciones es necesaria una repetición minuciosa de la adición durante un determinado periodo de tiempo. La cantidad adecuada puede reconocerse en cualquier caso discrecional con facilidad por el experto en el campo y determinarse y optimizarse de manera experimental con ayuda de ensayos rutinarios sencillos.
El procedimiento puede prever en particular que la composición se introduzca en un conducto de conducción de agua que contiene la biopelícula, en particular un conducto de agua de refrigeración (por ejemplo un conducto de agua de refrigeración de una torre de refrigeración).
La invención descrita en el presente documento se refiere de acuerdo con las realizaciones anteriores al uso de una composición antimicrobiana, tal como se describe y se define ésta en esta divulgación, para el tratamiento antimicrobiano de biopelícula que se encuentra en un líquido que contiene agua. El líquido que contiene agua no es ningún líquido corporal humano o animal.
Preferentemente, el líquido acuoso se selecciona del grupo que está constituido por agua de proceso, aguas residuales, aguas superficiales y aguas de relleno.
El término "aguas superficiales" se refiere en particular, sin embargo no exclusivamente a agua de río y de mar, en las que el número de microorganismos que aparecen debe reducirse o bien mantenerse estable o en las que debe retrasarse la formación de biopelícula.
El término "aguas residuales" incluye no solo aguas residuales en el verdadero sentido, sino también aguas residuales purificadas o bien aguas residuales aclaradas (aguas depuradas), en las que deben tratarse las biopelículas que aparecen.
El término "agua de proceso" (con frecuencia denominada también como agua industrial, de abastecimiento o de proceso) se refiere principalmente a agua que se usa en instalaciones técnicas, médicas, industriales o bien comerciales. Esto incluye por ejemplo agua de refrigeración en productos médicos, tal como por ejemplo tornos o sierras giratorios, o agua de refrigeración en unidades de calefacción-refrigeración para el enfriamiento/calentamiento de pacientes durante intervenciones quirúrgicas o para el control de la temperatura de pacientes en cuidados intensivos.
En una forma de realización se encuentra el agua de proceso como agua de refrigeración en un sistema de agua de refrigeración, en particular en un sistema de agua de refrigeración para torres de refrigeración, o se trata para el aprovechamiento en un sistema de agua de refrigeración, en particular en un sistema de agua de refrigeración para torres de refrigeración. En un procedimiento de intercambio se vacía el sistema y después se introduce la composición de acuerdo con la invención (mezclada previamente con agua) en la raíz de la respectiva instalación por medio de una bomba. En el caso de un procedimiento de inyección se añade mediante mezclado la composición de acuerdo con la invención a través de un sitio de inyección durante la duración de la aplicación de manera permanente al agua de refrigeración o bien agua de proceso.
En otra forma de realización se encuentra el agua de proceso en elementos de conducción de agua de instalaciones de producción de cerveza, refrigeradores de paso continuo y/o instalaciones de dispensador de grifo o se trata para el aprovechamiento en instalaciones de producción de cerveza, refrigeradores de paso continuo y/o instalaciones de dispensador de grifo.
En aún otra forma de realización se encuentra el agua de proceso en elementos de conducción de agua de instalaciones médicas o se trata para el aprovechamiento en instalaciones médicas. El uso puede referirse a este respecto al tratamiento antimicrobiano de agua en por ejemplo en unidades dentales (agua de refrigeración de perforadora y agua de enjuagado, no sin embargo agua para beber para pacientes de una unidad dental), agua de refrigeración de instrumentos médicos giratorios, o unidades de calefacción-refrigeración para el enfriamiento/calentamiento de pacientes durante intervenciones quirúrgicas o para el control de la temperatura de pacientes en cuidados intensivos.
En el caso del término "aguas de relleno" puede tratarse en particular de aguas de relleno para pilas de agua (por ejemplo fuentes ornamentales, dispositivos de recuperación y deportivos tal como bañeras, albercas y piscinas), para tanques de agua (por ejemplo tanques de agua en aviones, trenes, autocaravanas etc.), para tuberías domésticas y para circuitos de agua caliente.
La composición de acuerdo con la invención puede obtenerse por ejemplo con un procedimiento que comprende las siguientes etapas:
a) mezclar el al menos un extracto de planta con agua a aproximadamente de 45 a 50 °C;
b) añadir el al menos un emulsionante calentado preferentemente hasta aproximadamente 50 °C con un valor HLB de 8 a 18 a la mezcla de extracto de planta y agua;
c) calentar la mezcla de extracto de planta, agua y emulsionante, preferentemente hasta aproximadamente 90 °C, y homogeneizar la mezcla hasta obtener el solubilizado de formación de micelas;
d) añadir el principio activo antimicrobiano biodegradable, que es H2O2; y
e) añadir ácido L-(+)-láctico.
La invención y sus ventajas, en particular su actividad antimicrobiana (biocida), se explican en más detalle a continuación por medio de los ejemplos.
EJEMPLO 1: Preparación de una composición antimicrobiana usando un solubilizado de formación de micelas.
Como extracto de planta se usó ProExtrakt P150 de la empresa Procena GmbH, Alemania, que contiene una mezcla de extractos de planta de olivas, ajo, cebollas y frutos cítricos así como glicerina (E 422) y vitamina C (ácido ascórbico, E 300). Se sabe que olivas, ajo, cebollas y frutos cítricos contienen sustancias que además de propiedades antioxidantes tienen también acción antimicrobiana, que se dirige contra bacterias, levaduras y hongos. Las sustancias activas conocidas son por ejemplo oleuropeína en olivas y alicina en ajo.
Para la preparación de la composición de acción reforzada, antimicrobiana usada de acuerdo con la invención se mezclaron el 30 % en peso de ProExtrakt P150 con el 35 % en peso agua a de aproximadamente 45 a 50 °C y esta mezcla se introdujo mediante agitación en un 35 % en peso del emulsionante polisorbato 80 (Novasol n.° de art. EW0240/2, Aquanova AG, 64295 Darmstadt, DE; número E: E 433) calentado hasta aproximadamente 50 °C. La
preparación obtenida se calentó a continuación hasta aproximadamente 90 °C y se homogeneizó, hasta que se obtuvo el solubilizado de formación de micelas soluble en aceite y agua deseado. A continuación se añadieron en este ejemplo el principio activo antimicrobiano biodegradable H2O2 (peróxido de hidrógeno; IBEN Mikro Stop GmbH, 27572 Bremerhaven, DE) con del 15 % al 19 % en volumen así como para el refuerzo adicional del principio activo además ácido L-(+)-láctico (IBEN Mikro Stop GmbH, 27572 Bremerhaven, DE) con del 2 % al 2,5 % en volumen y dado el caso agua adicional, obteniéndose una composición antimicrobiana de acción reforzada para su uso en la presente invención, que puede usarse para el tratamiento de agua mediante introducción en o aplicación sobre agua tal como, sin embargo no exclusivamente, agua para beber, aguas residuales, agua de proceso o aguas superficiales. Las micelas, que están contenidas en la composición obtenida por medio de este procedimiento, tienen un tamaño de aproximadamente 3-50 nm, preferentemente de 5-20 nm. En las condiciones descritas anteriormente se forman automáticamente micelas en los intervalos de tamaño indicados, pudiéndose ajustar o bien optimizar los tamaños de las micelas por un experto sin más.
EJEMPLO 2 - Actividad antimicrobiana de la composición antimicrobiana usada de acuerdo con la invención en agua de refrigeración simulada.
Se sometieron a estudio soluciones de muestra del 0,1 % en peso, 0,25 % en peso, 0,5 % en peso, 1 % en peso, 2,5 % en peso, 5 % en peso y del 10 % en peso de la composición descrita en el ejemplo 1 en laboratorios microbiológicos acreditados en Alemania de acuerdo con la norma DIN EN 13623:2010 en comparación con agua de dureza normalizada (WSH) como control, una solución acuosa al 7,5 % de H2O2 (peróxido de hidrógeno; solución al 50 % de una solución de partida de H2O2 al 15 % en volumen en agua) como control, una solución acuosa al 1 % de polisorbato 80 como control, una solución acuosa al 20 % de extracto de planta como control y una solución acuosa al 20 % del extracto de planta funcionalizado (solubilizado de formación de micelas) como control frente a la bacteria de formación de biopelícula Legionella Pneumophilia (ATCC 33152) en entorno acuoso a pH 8,0 con adición del 0,005 % de extracto de levadura para la simulación de agua de refrigeración con tiempos de acción de 15 min, 30 min, 60 min y 120 min.
Los resultados de la medición de la acción antimicrobiana de WSH, de una solución acuosa al 7,5 % de H2O2 sola, del extracto de planta ProExtrakt P150 solo, del emulsionante polisorbato 80 solo, del extracto de planta funcionalizado (solubilizado de formación de micelas) solo así como de distintas diluciones de la composición de acuerdo con la invención están reproducidos a continuación en la tabla 1.
Tabla 1 - Efectividad antimicrobiana de acción reforzada de una composición de acuerdo con la invención (H2O2 y ácido L-(+)-láctico en medio acuoso en combinación con una solubilidad de formación de micelas):
Sustancia de
prueba Función 15 min 30 min 60 min 120 min WSH Control 0,07 0,08 0,08 0,10
H2O2 al 7,50 % Control 2,24 3,44 4,25 4,83
PSb 80 al 1 % Control 0,06 0,09 0,09 0,11
PE al 20 % Control 0,76 0,92 1,24 1,27 fPE al 20 % Control 0,80 0,95 1,30 1,25 WVAG al 10,00 % Intervención > 5,56 > 5,56 > 5,56 > 5,56 WVAG al 5,00 % Intervención > 5,56 > 5,56 > 5,56 > 5,56 WVAG al 2,50 % Intervención > 5,56 > 5,56 > 5,56 > 5,56 WVAG al 1,00% Intervención > 5,55 > 5,56 > 5,56 > 5,56 WVAG al 0,50 % Intervención 4,56 > 5,55 > 5,55 n.d.
WVAG al 0,25 % Intervención < 3,18 > 5,55 > 5,55 n.d.
WVAG al 0,10% Intervención < 2,88 < 2,88 < 2,88 n.d.
Resultados representados como log-10 del factor de reducción frente a L. Pneumophilia (ATCC 33152); n.d. = no realizado; WSH = agua de dureza normalizada; PSb 80 = polisorbato 80; PE = fitoextracto (P150); fPE = fitoextracto funcionalizado (= solubilizado de formación de micelas); WVAG = mezcla antimicrobiana de acción reforzada
Los resultados muestran claramente que en comparación con WSH, que de acuerdo con lo esperado no muestra ninguna acción antimicrobiana, aumenta la acción antimicrobiana de H2O2 mediante empaquetamiento en micelas de fitoextractos funcionalizados y ácido láctico en comparación con H2O2 solo o bien en comparación con los controles. Este fenómeno es también eficaz frente a la bacteria existente en agua y de formación de biopelícula L. Pneumophilia en agua de refrigeración, tal como se usa esta por ejemplo en torres de refrigeración técnicas.
Los resultados de los ensayos muestran que mediante aplicación de un principio activo antimicrobiano de acción reforzada o mezcla de principios activos por medio de solubilizados de formación de micelas a base de extracto de planta/emulsionante pueden reducirse las concentraciones de aplicación y/o tiempos de acción de sustancias antimicrobianas conocidas existentes en agua con el fin del tratamiento antimicrobiano de agua mediante introducción en o aplicación sobre agua, tal como por ejemplo, sin embargo no exclusivamente, agua para beber, aguas residuales, agua de proceso o aguas superficiales.
Los resultados muestran además que incluso todas las etapas de dilución de la composición de acuerdo con la
invención con la proporción predominante de todas las concentraciones y tiempos de acción sometidos a ensayo tienen una mejor acción frente a L. Pneumophilia en agua de refrigeración simulada. La correspondiente muestra de prueba antimicrobiana no micelada no mostró por el contrario ninguna acción mejorada en comparación con la muestra de prueba micelada en las muestras sometidas a ensayo.
EJEMPLO 3 - Actividad antimicrobiana de la composición antimicrobiana usada de acuerdo con la invención en biopelícula. Para determinar la acción antimicrobiana del principio activo antimicrobiano de acción reforzada o mezclas de principios activos por medio de solubilizados de formación de micelas a base de extracto de planta/emulsionante frente a bacterias en biopelícula, se sometió a estudio la acción de agua de dureza normalizada (WSH), de una solución acuosa al 17 % de H2O2 y de una solución al 1,7 % de H2O2 (1:10) solo, del extracto de planta ProExtrakt P150 en una dilución al 0,3 % solo, ácido láctico al 2 % solo así como de una solución no diluida como también de una solución diluida 1:10 de la composición antimicrobiana usada de acuerdo con la invención descrita anteriormente en el ejemplo 1 o bien en el ejemplo 2. Los resultados están reproducidos a continuación en la tabla 2.
Tabla 2 - Efectividad antimicrobiana de acción reforzada de una composición usada de acuerdo con la invención (H2O2 y ácido L-(+)-láctico en medio acuoso en combinación con una solubilidad de formación de micelas; preparación véase el ejemplo 1) frente a P. aeruginosa en biopelícula (número de partida: > 8 log-iQ ufc / cm2): Sustancia de
prueba Función 5 min 15 min 30 min 60 min
WSH Control 0,03 0,06 0,05 0,07
H2O2 al 1,7% Control 0,84 1,62 1,95 2,53
H2O2 al 17% Control > 8,00 > 8,00 > 8,00 > 8,00 fPE al 0,3 % Control 0,64 0,56 0,73 0,78
MS al 2 % Control 3,45 3,85 4,25 4,40
WVAG al
100 % Intervención > 8,00 > 8,00 > 8,00 > 8,00 WVAG al 10 % Intervención 7,85 > 8,00 > 8,00 > 8,00
Resultados representados como log-io del factor de reducción frente a P. aeruginosa (PAO1); WSH = agua de dureza normalizada; fPE = fitoextracto funcionalizado (= solubilizado de formación de micelas); MS = ácido L-(+)-láctico; WVAG = mezcla antimicrobiana de acción reforzada de acuerdo con la invención.
Los resultados muestran que en comparación con WSH, que de acuerdo con lo esperado no muestra ninguna acción antimicrobiana frente a P. aeruginosa en biopelícula de 24 horas de antigüedad, tanto una solución al 17 % de H2O2 como también una solución no diluida del 17 % de H2O2 por medio de empaquetamiento en micelas de fitoextractos funcionalizados (= WVAG al 100 %) y ácido láctico ya tras 5 minutos de tiempo de acción muestran una acción antimicrobiana alta frente a los organismos de prueba en biopelículas de 24 horas de antigüedad.
Las partes constituyentes individuales fPE al 0,3 % así como MS al 2 % incluso no tenían ninguna acción antimicrobiana frente a los organismos de prueba en biopelículas.
Con una dilución 1:10 del H2O2 al 17 % (= 1,7 % de H2O2) o bien una dilución 1:10 de H2O2 al 17 % por medio de empaquetamiento en micelas de fitoextractos funcionalizados y ácido láctico (= WVAG al 10 %) se vuelve visible en el intervalo de 5 a hasta 60 minutos de tiempo de acción una diferencia antimicrobiana de más de 5,47 a 7,01 log-10 ufc de reducción con el uso del 1,7 % de H2O2 mediante empaquetamiento en micelas de fitoextractos funcionalizados y ácido láctico (= WVAG al 10 %), que demuestra un refuerzo de acción antimicrobiana.
Resumido de manera breve, muestran los resultados que la actividad antimicrobiana del 17 % de H2O2 y del 100 % de WVAG (que contiene el 17 % de H2O2) frente a biopelículas es alta y puede considerarse como esencialmente equivalente. La acción antimicrobiana de esta alta concentración de H2O2 no es sorprendente per se.
Los resultados con una solución de peróxido de hidrógeno concentrada de manera claramente más baja, concretamente H2O2 al 1,7 %, mostraron una pérdida significativa de actividad antimicrobiana en biopelículas en comparación con H2O2 al 17 % y WVAG al 100 %. Sorprendentemente se determinó sin embargo para la WVAG al 10 % diluida (que contiene el 1,7 % de H2O2) una alta actividad antimicrobiana en biopelículas, que es comparable con aquélla de H2O2 al 17 % o bien WVAG al 100 % altamente dosificados. Por consiguiente se consigue con concentración ya baja de la composición de acuerdo con la invención (véase resultado para WVAG al 10 %) una alta actividad antimicrobiana frente a biopelículas, que al mismo tiempo conlleva ventajas ecológicas y económicas y en la aplicación práctica conlleva un potencial de riesgo muy bajo para el usuario.
BIBLIOGRAFÍA
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Claims (16)
1. Composición para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua, que comprende:
a) un solubilizado de formación de micelas, que comprende al menos un extracto de planta, al menos un emulsionante con un valor HLB de 8 a 18, así como agua,
b) un principio activo antimicrobiano biodegradable, que es H2O2, y
c) ácido L-(+)-láctico.
2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada por que el emulsionante comprende al menos el 80 % en peso de polisorbatos.
3. Composición según la reivindicación 2, caracterizada por que el emulsionante comprende al menos el 80 % en peso de monolaurato de polioxietileno-(20)-sorbitano (polisorbato 20) y/o de monooleato de polioxietileno-(20)-sorbitano (polisorbato 80).
4. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el solubilizado de formación de micelas contiene del 5 % al 40 % en peso de extracto de planta, del 30 % al 85 % en peso de emulsionante y del 10 % al 40 % en peso de agua.
5. Composición según la reivindicación 4, caracterizada por que la composición contiene del 13 % al 19 % en peso de H2O2 y del 1 % al 2,5 % en peso de ácido L-(+)-láctico.
6. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el extracto de planta se selecciona del grupo que está constituido por extractos de plantas aromáticas o partes de las mismas, extractos de plantas cítricas o partes de las mismas y por combinaciones de estos extractos.
7. Composición según la reivindicación 6, caracterizada por que el extracto de planta procede de: olivas, ajo, cebollas y/o frutos cítricos.
8. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que las micelas presentan un diámetro promedio de 1 nm a 100 nm, preferentemente de 3 nm a 50 nm, de manera especialmente preferente de 5 nm a 20 nm.
9. Uso de una composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas que se encuentran en un líquido que contiene agua, en donde el líquido que contiene agua no es ningún líquido corporal humano o animal.
10. Uso según la reivindicación 9, caracterizado por que el líquido acuoso se selecciona del grupo que está constituido por: agua de proceso, aguas residuales, aguas superficiales y aguas de relleno.
11. Uso según la reivindicación 10, caracterizado por que en el caso de agua de proceso se trata de agua en instalaciones técnicas, médicas, industriales o bien comerciales.
12. Uso según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por
que el agua de proceso se encuentra como agua de refrigeración en un sistema de agua de refrigeración, en particular en un sistema de agua de refrigeración para torres de refrigeración, o se trata para su aprovechamiento en un sistema de agua de refrigeración, en particular en un sistema de agua de refrigeración para torres de refrigeración;
o
que el agua de proceso se encuentra en elementos de conducción de agua de instalaciones de producción de cerveza, refrigeradores de paso continuo y/o instalaciones de dispensador de grifo o se trata para su aprovechamiento en instalaciones de producción de cerveza, refrigeradores de paso continuo y/o instalaciones de dispensador de grifo;
o
que el agua de proceso se encuentra en elementos de conducción de agua de instalaciones médicas o se trata para su aprovechamiento en instalaciones médicas.
13. Uso según la reivindicación 10, caracterizado por que, en el caso de aguas de relleno, se trata de aguas de relleno para pilas de agua, tanques de agua, tuberías domésticas y circuitos de agua caliente.
14. Procedimiento para el tratamiento antimicrobiano de biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua, en particular, para la lucha contra y para la prevención del crecimiento de bacterias Gram-positivas y Gramnegativas, hongos y/o protozoos, que aparecen en biopelículas que se encuentran en líquidos que contienen agua, en
donde el líquido que contiene agua no es ningún líquido corporal humano o animal, en donde el procedimiento comprende la introducción de una cantidad eficaz de una composición en el líquido que contiene agua, y la composición es tal como se define en una de las reivindicaciones 1 a 8.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que la composición se introduce en un conducto de conducción de agua que contiene la biopelícula.
16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que la composición se introduce en un conducto de agua de refrigeración.
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