ITUB20150539A1 - Formulazione di un preparato a base di argento e sue applicazioni come biocida - Google Patents

Description

RIASSUNTO

?FORMULAZIONE DI UN PREPARATO A BASE DI ARGENTO E SUE APPLICAZIONI COME BIOCIDA?

Si descrive una composizione biocida che comprende come ingredienti attivi nanoparticelle di argento colloidale e uno o pi? ossidi o idrossidi inorganici dispersi in un veicolo adatto.

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

?FORMULAZIONE DI UN PREPARATO A BASE DI ARGENTO E SUE APPLICAZIONI COME BIOCIDA?

La presente invenzione si riferisce a composizioni antibatteriche e antivirali per uso topico comprendenti argento sotto forma di nanoparticelle metalliche disperse in una matrice contenente un poliolo organico e un opportuno agente gelificante. Tale formulazione possiede elevate propriet? antibatteriche e antivirali verso vari agenti patogeni.

Sfondo dell'invenzione

L?attivit? antisettica dell?argento ? nota sin dall?antichit? ma solo recentemente le propriet? biocide sono state scientificamente indagate correlandole alla natura chimica delle diverse speciazioni di questo elemento. Commercialmente i composti a base di argento pi? comunemente usati come disinfettanti sono il nitrato di argento e il sulfodiazinato di argento che contengono l?argento nello stato di ossidazione 1 (argento monovalente). Altri prodotti topici contengono particelle nanometriche cristalline costituite da argento nello stato di ossidazione zero (argento zerovalente), corrispondente allo stato metallico e allo stato colloidale di questo elemento. Recentemente sono state studiate dettagliatamente le propriet? antibatteriche dell?argento colloidale focalizzando l?attenzione sulla relazione tra le propriet? battericide e dimensione delle particelle di argento. In particolare, Morones et al. in Nanotechnology 16 (2005) 2346?2353, hanno trovato che solo le particelle metalliche molto piccole, nel campo 1-10 nanometri (nm), sono capaci contribuire all?effetto antibatterico dovuto all?alterazione delle le funzioni di permeabilit? e respirazione delle membrane, e al danneggiamento del DNA causato dalle particelle di argento.

Nel caso dell?argento monovalente Feng et al. in J. Biomed. Mater. Res.

2000 52 662?8 hanno dimostrato che l?effetto battericida ? dovuto al distacco della membrana citoplasmatica e al danneggiamento del DNA causato dallo ione Ag+.

Esistono numerose formulazioni a base di argento per uso battericida che si avvalgono di opportuni eccipienti atti all?impiego topico del prodotto, come solventi e addensanti. In alcune formulazioni sono stati riscontrati importanti effetti sinergici come descritto in US 2010/0203158 che riporta l?effetto sinergico del mentolo con l?argento ionico.

Anche l?associazione tra il perossido di idrogeno e l?argento reca a importanti benefici come pubblicizzato in www. Silver data.20m.com.h2o2.html e come discusso scientificamente da R. Pedahzur et al. in ?Water Science and Technology Volume 31, Issues 5-6, 1995, Pages 123-129?.

Nonostante un ritrovato interesse scientifico per l?attivit? antibatterica dell?argento, i farmaci e i presidi medici a base di argento sono ancora scarsamente utilizzati rispetto ad altri farmaci considerati pi? attivi e che comprendono antibiotici, iodio, clorexidina, alcohol, perossido di idrogeno e ipoclorito di sodio.

Considerando il campo degli farmaci e presidi commerciali dotati di attivit? antivirale conclamata, comprendenti idossiuridina, vidaridina, trifluridina, aciclovir, famciclovir, penciclovir, velaciclovir, ganciclovir, foscarned, ribavirina, amantadina, rimantadina, cidufovir, oligonucleotidi, immunoglobuline, interferoni, l?uso dell?argento ? ancora praticamente sconosciuto.

Da un punto di vista scientifico risulta rilevante lo studio di F. Shimitzu et al. in Antimicrobic Agents Chemoter.. 1976, 10 (1) 57-63 che dimostra la capacit? del nitrato di argento di inibire l?attivit? dei virus Herpes Simplex 1 e Herpes Simplex 2. ? importante notare che questa attivit? dello ione Ag+ ? selettiva verso i virus Herpes essendo risultato inattivo verso altri virus patogeni come Vaccinia virus, Adenovirus, VSV, Poliovirus, HVJ.

Alcuni antidoti commercialmente proposti per contrastare i virus del gruppo Herpes Simplex contengono argento sia monovalente che zerovalente. Generalmente vengono utilizzati sotto forma di soluzioni, gel, creme quali presidi antisettici oppure quali dispositivi capaci di espletare un effetto barriera verso l?attacco di agenti patogeni, come per es. la crema You.Derm (Menarini) contenente biossido di titanio e argento ionico che agisce con una duplice azione, isolando il punto di applicazione dalle aggressioni microbiche esterne e creando le condizioni ottimali per la rigenerazione dei tessuti.

Mancano, a nostra conoscenza, prodotti topici commerciali a base di argento capaci di agire direttamente sul virus dell?Herpes Simplex e altri virus. In particolare, lo studio scientifico di Shimitzu et al. riguardante l?efficacia in vitro del nitrato di argento non ha avuto un? applicazione commerciale per combattere in vivo tali infezioni virali.

Considerando l?elevata compatibilit? ambientale dell?argento e la bassissima tossicit? per l?uomo e gli animali, si pu? ritenere che il miglioramento dell?attivit? antibatterica e antivirali dell?argento nelle sue varie forme e formulazioni rappresenterebbe un importante progresso nel campo farmaceutico. Sforzi per raggiungere tali obiettivi sono testimoniati da numerose domande di brevetto recentemente richieste in questo campo, come ad es. la gi? citata US 2010/0203158 e la domanda di brevetto Na2006A89 che descrive le propriet? biocide di un materiale nano-composito contenente argento.

Descrizione dell?invenzione

L?invenzione riguarda una composizione biocida che comprende come ingredienti attivi nanoparticelle di argento colloidale e uno o pi? ossidi o idrossidi inorganici dispersi in un veicolo adatto per uso antibatterico e antivirale.

La formulazione oggetto della invenzione pu? essere predisposta in forma liquida, o solida, a vari gradi di viscosit?.

La preparazione del formulato in forme fisiche diverse pu? essere effettuata attraverso modi semplici per chi ? esperto di preparazioni chimiche di laboratorio. Lo stadio pi? complesso consiste nella preparazione delle nano particelle di argento zerovalente che devono risultare stabili nel preparato per lungo tempo. A tal fine possono essere adottate diverse tecniche che impiegano sia metodi fisici che chimici per ottenere particelle di argento di dimensioni nanometriche efficienti nelle applicazioni qui descritte. Un esempio consiste nel preparare una dispersione colloidale di argento contenente particelle di dimensioni nanometriche in matrice idroalcolica. La sorgente di argento ? l?argento monovalente, sia ionico che covalente, facilmente disponibile sotto forma di vari composti. Sia per ragioni pratiche che per disponibilit? commerciale, il nitrato di argento ? la sorgente di argento pi? conveniente. Per ottenere il colloide di argento, la quantit? prescelta di nitrato di argento deve essere sciolta in opportuno solvente per essere ridotto ad argento zerovalente. Quale solvente si pu? usare acqua e/o composti alcoolici, impiegati puri o in miscela tra loro. Tra i composti alcolici vengono preferiti i derivati poliossidrilati, come glicoli e polioli superiori, e in particolare il glicerolo a causa della sua elevata compatibilit? ambientale, in particolare nell?uso dermatologico. Utilizzando come mezzo disperdente una soluzione di acqua e glicerolo, questa soluzione pu? essere preparata mescolando i due componenti in un ampio intervallo privilegiando il glicerolo per applicazioni richiedenti formulati ad elevata viscosit? e l?acqua per formulati a bassa viscosit?. Per esempio, si possono utilizzare preparati contenenti rapporti in peso glicerolo: acqua compresi tra 212 e 0,05.

La quantit? di nitrato di argento da impiegare deve assicurare nel formulato finale una concentrazione di argento colloidale compresa tra 1 e 100 mg/ Kg (ppm), nei casi qui illustrato di circa 20 ppm.

Lo stadio successivo, la riduzione dell?argento da monovalente a zerovalente, pu? essere realizzato utilizzando riducenti convenzionali quali il tetraidrogenoborato di sodio. La quantit? di tetraidrogenoborato di sodio da usare ? commisurata a quella dell?argento da ridurre. Si usa tipicamente un rapporto in peso tra tetraidrogenoborato di sodio: nitrato di argento compreso tra 0,2 e 2, in particolare 1:1. La riduzione dell?argento avviene mescolando rapidamente la soluzione contenente il nitrato di argento con il riducente tetraidrogenoborato di sodio sciolto in soluzione acquosa.

Per le applicazioni che richiedono l?uso di formulati liquidi la viscosit? del preparato finale pu? essere controllata agendo sul rapporto glicerolo: acqua della miscela usata come solvente.

Le formulazioni solide, cremose o gelificate possono essere ottenute addizionando al preparato sopra descritto un opportuno agente gelificante. Sorprendentemente ? stato trovato che i pi? comuni agenti gelificanti usati per la produzione di creme e gel, come i poliacrilati, l?agar, lo xantano, le betaine, l?alginato di sodio, la carbossimetilcellulosa, inibiscono l?attivit? biocida del preparato, impedendo di fatto il loro impiego topico. Pur senza comprendere il motivo della riduzione di attivit? biocida causata dagli agenti gelificanti di natura organica, indagando su possibili alternative, ? stato scoperto che addensanti di origine inorganica, in particolare ossidi metallici capaci di gelificare in forma solida, esaltano le attivit? biocide del preparato a base di argento attraverso un effetto sinergico. Pi? in particolare ? stato dimostrato che l?addizione di anche piccole quantit? di un ossido o idrossido inorganico, ad esempio 0,1% di ossido di alluminio, conferiscono al preparato un netto miglioramento nell?attivit? biocida verso gli agenti patogeni riportati nella tabella.

Ossidi/idrossidi metallici preferiti comprendono il biossido di silicio e l?idrossido di alluminio (allumina). L?allumina in una opportuna forma finemente dispersa capace di gelificare in ambiente idroalcolico, come ad es. l?allumina in forma di Boehmite di tipo Disperal P2 della ditta Sasol, ? risultata particolarmente adatta per ottenere l?effetto migliorativo delle attivit? biocide e, nel contempo, preparare un formulato in forma gelificata. In una formulazione preferita, la percentuale di allumina per ottenere un formulato gelificato pu? variare tra il 0,1% e il 30%, preferibilmente tra il 15 e il 21% in peso. E' preferita un'allumina caratterizzata da cristalliti di dimensioni medie comprese tra 1 e 50 nm, preferibilmente tra 3 e 6 nm.

Nel caso dei formulati in forma liquida l?effetto sinergico esercitato dagli ossidi inorganici pu? essere conseguito con quantit? assai inferiori a quelle necessarie per ottenere la gelificazione. Nei casi qui riportati a titolo di esempio sono state utilizzate due allumine, tipo Puralox (r) e tipo Disperal (r) della ditta Sasol in quantit? pari allo 0,1%.

Vengono qui riportati gli esempi di preparazioni unitamente ai risultati dei test di valutazione delle propriet? biocide. Tutte le percentuali riportate sono percentuali in peso.

Esempio 1

In un bicchiere da 2 litri vengono introdotti 638 g di glicerolo di grado farmaceutico, 0,024 g di nitrato di argento preventivamente sciolti in 1,5 ml di acqua distillata. La soluzione incolore viene mescolata con un omogeneizzatore pimer e trattata con 0,015 g di tetraidrogenoborato di sodio preventivamente disciolti in 1,5 ml di acqua distillata mantenendo una forte agitazione per pochi minuti. La soluzione diventa rapidamente di color giallo scuro intenso dovuto alla formazione di argento colloidale. Un piccolo campione viene prelevato per i test di attivit? biocida (Campione 1).

Dalla soluzione madre vengono prelevati altri piccoli campioni e separatamente addizionati sotto agitazione con:

a) 0,1% di allumina Puralox 90 ottenendo il campione liquido 2.

b) 0,1% di allumina Disperal P2 della ditta Sasol ottenendo il campione liquido 3.

c) 17% di allumina disperal P2 della ditta Sasol ottenendo dopo 24 ore il gel solido campione 4.

d) 2% di gomma xantana, ottenendo il gel solido campione 5.

e) 2% di betaina Betadet ottenendo il gel solido campione 6.

f) 2% di alginato di sodio ottenendo il gel solido campione 7.

g) 2% di carbossimetilcellulosa (CMC) ottenendo il gel solido campione 8.

Tabella delle attivit? biocide (CFU)

( g )

Test di valutazione

L?attivit? dei formulati ? stata valutata in vitro sui batteri Escherichia Coli (gram negativo), Streptococco beta emolitico tipo B (gram positivo) e sul fungo Candida Albicans.

I test sono stati effettuati determinando i CFU (Colony Forming Units) partendo da inoculi contenenti circa 4000 CFU/ml di ciascun patogeno solubilizzati nei diversi formulati in concentrazione di 10 ppm. La lettura dei risultati ? avvenuta dopo 24 ore a 37?C.

Come si pu? notare dai risultati riportati in tabella, la modesta attivit? biocida del formulato a base di argento colloidale (Campione 1), pu? essere esaltata dall?aggiunta di piccole quantit? di allumina. Infatti, si sono ottenuti risultati in media positivi sia addizionando un?allumina a basso grado di disperdibilit? (Puralox 90, campione 2) sia un?allumina ad elevato grado di disperdibilit? (Disperal P2, campione 3).

Confrontando i risultati dei campioni gelificati 5-8, risulta evidente come il campione 4, gelificato mediante aggiunta di allumina ad elevato grado di disperdibilit? sia dotato di una potente attivit? biocida, superiore a quella del campione 1 privo di agenti gelificanti capace di ridurre drasticamente gli agenti patogeni. Al contrario, i campioni 5-8, gelificatati con tradizionali gelificanti organici comunemente usati nel campo farmaceutico e della cosmesi, risultano scarsamente attivi, in media meno attivi del campione 1 privo di sostanze gelificanti e assai meno attivi del Campione 4 gelificato con allumina. Pertanto, si evince che la scelta dell?agente gelificante ? cruciale per ottenere un preparato con elevate propriet? biocide.

Preliminari test di attivit? antivirale condotti sulle preparazioni sopra riportate indicano che la composizione del Campione 4 a base di argento colloidale gelificata con allumina ? risultata attiva nella remissione dei sintomi della malattia dell?Herpes Labiale 1 dopo applicazioni locali.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una composizione biocida che comprende come ingredienti attivi nanoparticelle di argento colloidale e uno o pi? ossidi o idrossidi inorganici dispersi in un veicolo adatto.
2. 2. La composizione biocida della rivendicazione 1 nella quale l?ossido inorganico ? un?allumina o una silice.
3. 3. La composizione biocida della rivendicazione 2 nella quale l'ossido organico ? allumina caratterizzata da cristalliti di dimensioni medie comprese tra 1 e 50 nm, preferibilmente tra 3 e 6 nm.
4. 4. La composizione biocida delle rivendicazioni 2-3 nella quale la concentrazione dell?allumina varia tra 0,01% e 25% in peso.
5. 5. La composizione biocida delle rivendicazioni 1-4 nella quale la concentrazione delle nanoparticelle di argento varia tra 1 e 100 mg/Kg.
6. 6. La composizione biocida delle rivendicazioni 1-5 comprendente un mezzo disperdente costituito da acqua e un poliolo biocompatibile.
7. 7. La composizione biocida della rivendicazione 6 nella quale il poliolo biocompatibile ? glicerolo.
8. 8. La composizione biocida della rivendicazione 7 nella quale il rapporto in peso tra glicerolo e acqua ? compreso tra 500 e 0,05, preferibilmente tra 220 e 0,1.
9. 9. La composizione biocida delle rivendicazioni 1-8 in forma solida gelificata.
10. 10. La composizione biocida della rivendicazione 9 comprendente allumina in percentuale in peso compresa tra 0,1% e 30%, preferibilmente in percentuale in peso compresa tra 15 % e 21%.
11. 11. La composizione biocida delle rivendicazioni precedenti avente la seguente composizione percentuale in peso: glicerolo 82,6%; acqua 0,4%; allumina Disperal P2 17%; argento colloidale 20 mg/Kg.