JP2015096537A - 殺生物組成物及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルカリ水性媒体の迅速除染及び長期保存を達成する。【解決手段】２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド及び２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを含む殺生物混合物の有効量を、ｐＨ８又はそれ以上のアルカリ水性媒体中に含ませて、迅速除染及び長期保存の両方を必要とするアルカリ水性媒体中における微生物の増殖を抑制する方法。【選択図】なし

Description

本発明は、アルカリ水性媒体の迅速除染（rapid decontamination）及び長期保存(long term preservation)のための殺生物組成物（biocidal composition）及び方法に関する。この組成物は２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミドと２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールとのブレンドを含んでなる。

工業衛生は、完成品の細菌汚染及び生物劣化の防止に重要な役割を果たしている。用語「工業衛生（industrial hygiene）」は、良好な維持管理の実施、材料及びプロセス装置の微生物監視並びに原料、プロセス水、再生材料、完成品及びプロセス装置の除染方法を包含する。

工業衛生用途に使用するためには、殺生物組成物は、広範に適用可能であるように、少なくとも迅速除染効果を示すことが必要である。例えばペイント製造プロセスの高生産期には、洗浄水のコンスタントな迅速循還のために、殺生剤（biocide）が比較的短い時間枠（複数分〜複数時間）で微生物を排除することが必要である。更に、大量貯蔵タンク中に残った原料ヒール（heel）（例えばラテックス、増粘剤、ミネラルスラリー及び界面活性剤）は一般に汚損されており、その後、新鮮な材料の添加及び新鮮な材料との接触時に汚染源となる可能性がある。従って、迅速除染活性を有する殺生剤の適用は、貯蔵タンクの補充直前における原料ヒールの消毒に有益である。迅速除染に加えて、殺生剤は、更なる微生物感染を防ぐために長期間にわたって機能し続けることも重要である。また、微生物除染を必要とする水性材料は、ほとんどの場合、アルカリ性であるので、殺生剤組成物はこのようなアルカリ性条件下でこのような長期間の保存が可能でなければならない。

現在、除染に使用されている製品は以下の２つに分類される：１）ほとんどの場合１時間未満で除染が行われる、即効性で且つ迅速分解可能な殺生剤、例えば２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（ＤＢＮＰＡ）系製品；並びに２）除染が約２４時間で行われ且つ抗菌性が系中で１週間を超えて安定である、より遅効性で且つ比較的持続時間の長い殺生剤、例えばＣＭＩＴ／ＭＩＴ系製品（５−クロロ−２−メチル−３−イソチアゾロンと２−メチル−３−イソチアゾロンとの混合物）。前記の第２の群には、ＣＭＩＴ／ＭＩＴと２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール（ＢＮＰＤ）のブレンドがある。これらのブレンドは、ＢＮＰＤのより迅速な抗菌作用とＣＭＩＴ／ＭＩＴのより長期の保存作用の恩恵を受ける。しかしながら、ＣＭＩＴ／ＭＩＴは既知の感作物質（sensitizer）である。

ＤＢＮＰＡは、広範囲の微生物に対して効力を示す低コストの即効性物質であるので、望ましい殺生剤である。しかし、ＤＢＮＰＡは塩基性溶液中で急速に加水分解されることが知られている。例えば非特許文献１は、ＤＢＮＰＡが、「酸性条件下では安定であるが、本質的に中性のｐＨ６から弱塩基性のｐＨ８．９まで移行する際には消失速度が約４５０倍増加する。ｐＨ１１．３では、ＤＢＮＰＡの消失に関する半減期（ｔ_1/2）は２５秒であって、本質的に瞬時である。」と教示している（非特許文献１，８３９頁，左列参照）。ｐＨ８では、ＤＢＮＰＡの半減期は２時間（２５℃において）と報告されている（非特許文献１，８３９頁，表１参照）。

ＢＮＰＤは、高活性で、広範囲の微生物に対して効力を示し且つ現在使用されているレベルでは哺乳動物への毒性が低いので、非常に望ましい殺生剤でもある。しかし、ＢＮＰＤは、アルカリ性のｐＨでは多少分解されることが知られている。その結果、ＢＮＰＤの供給業者は、一般に、非塩基性又はごくわずかに塩基性の使用ｐＨ範囲を推奨している。例えばNipaguard（登録商標）ＢＮＰＤに関するClariantの製品説明書は、３．０〜７．０のｐＨ範囲を推奨している。Bioban（登録商標）ブロノポール（ＢＮＰＤ製品）に関するThe Dow Chemical Companyの製品説明書は、この物質の最大長期化学安定性が約４〜８のｐＨレベルで達成されることを教示している。

特許文献１には、ＤＢＮＰＡとＢＮＰＤとのブレンドが、冷却水並びにパルプ製造及び製紙のような種々の用途において有用であることが報告されている。しかし、これらの用途で必要なのは、系を迅速に除染する即効性殺生剤だけである。この用途では、特に系が最初の除染後に微生物に再感染する場合の長期保存は一般に問題とはならない。

米国特許第４，７３２，９１３号

Ｅｘｎｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｇｒ．Ｆｏｏｄ．Ｃｈｅｍ．，１９７３，２１（５），８３８−８４２

微生物の迅速除染（微生物濃度が１時間で最低限４ ｌｏｇ₁₀低下）と、少なくとも１週間の将来の微生物侵襲からの長期保護とを兼ね備える非感作性殺生剤が市場で必要とされている。更に、殺生剤は、アルカリ条件下でこれらの特性を提供しなければならない。

一面において、本発明は、迅速除染及び長期保存の両方を必要とするアルカリ水性媒体中における微生物増殖抑制方法を提供する。この方法は２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（ＤＢＮＰＡ）及び２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール（ＢＮＰＤ）を含む殺生剤混合物の有効量を水性媒体中に含ませることを含んでなる。

第二の面において、本発明は、微生物の増殖を短期及び長期にわたって抑制する組成物を提供する。この組成物は２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（ＤＢＮＰＡ）；２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール（ＢＮＰＤ）；及びアルカリ水性媒体を含んでなる。

前述のように、本発明は、迅速除染及び長期保存の両方を必要とするアルカリ水性媒体中における微生物増殖を抑制するための方法及び組成物を提供する。本明細書中で使用されている迅速除染（rapid decontamination）は、微生物濃度が１時間以内に最低限４ ｌｏｇ₁₀低下することを意味する。本明細書中で使用されている長期保存（long term preservation）は、水性媒体が、水性媒体中への殺生剤ブレンドの混入後１週間までの任意の時点で起こる少なくとも１回の微生物侵襲（insult）に対して抵抗性があることを意味する。

アルカリ水性媒体中における微生物（例えば細菌、酵母、真菌及び藻類）の増殖に関して迅速汚染及び長期保存の両方を提供するために、本発明は２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（ＤＢＮＰＡ）及び２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール（ＢＮＰＤ）を含む殺生物混合物をこのような媒体中に組入れを提供する。本発明者らは、この殺生物ブレンドが、意外にも、アルカリ性マトリックス中において迅速除染と１〜２週間までの長期保存の両方を可能にすることを発見した。このように、本発明者らは、微生物で汚染されたアルカリ水性媒体が前記殺生物ブレンドによって迅速に除染されることを見出し、前記殺生物ブレンドで処理された媒体は、例えば３〜７日後の微生物の２回目接種（又は植菌）による汚染に対して更に抵抗性があることを見出した。「アルカリ（性）」は、水性媒体のｐＨが７より高いことを意味する。好ましくはｐＨは７．５若しくはそれ以上、より好ましくは８若しくはそれ以上である。更なる態様において、ｐＨは８．５若しくはそれ以上、又は９若しくはそれ以上である。

先行技術の教示によれば、ＤＢＮＰＡ及びＢＮＰＤはいずれもアルカリ性のｐＨにおいて急速に分解するので、本発明者らの発見は意外である。従って、これらの殺生剤がこのようなｐＨにおいて長期効力を示すことは予想外であろう。前述のように、ＤＢＮＰＡ自体はｐＨ８において半減期がわずか約２時間であり、ＢＮＰＤの推奨使用範囲はｐＨ３〜８である。本発明者らは、ＤＢＮＰＡ／ＢＮＰＤブレンドが意外にも、アルカリに不安定なこれらの分子によってはこれまで達成不可能と考えられていた時点において強力な保存力（preservative power）を実際に示すことを発見した。

アルカリ性のｐＨにおける迅速除染及び長期保存は、工業衛生及び種々の他の用途（例えば原料、完成品、完成品の製造並びに装置及びタンクの掃除に使用されるプロセス／洗浄水の除染及び保存）を含む多くの分野で重要である。適当な用途の例には、ペイント及びコーティング、ラテックス、ミネラルスラリー、接着剤、洗浄剤、クリーナー、クリーニングワイプ、カーケア製品、及びこれらの製品用の原料などがある。他の適当な用途には、オイル・ガス探査、破砕流体保存、革なめし及びパーソナルケア製品などがある。冷却塔水、パルプ及び紙用途、並びに湖水及びラグーンは、長期保存が一般に必要とされない産業であるので、本発明から除外する。

本発明において使用する重量比ＤＢＮＰＡ：ＢＮＰＤは、好ましくは約１００：１〜１：１００、より好ましくは１６：１〜１：１６、更に好ましくは５：１〜１：５である。更に好ましい態様において、重量比（ＤＢＮＰＡ：ＢＮＰＤ）は約５：１〜２：１、特に好ましくはその比は約３：１である。

好ましくは、２種の殺生剤を前記の好ましい比でプレブレンドし、単一製品として水性媒体中に添加する。他方において、これらの殺生剤は、水性媒体中に個々に添加することもできるが、それほど好ましくない。ブレンドの使用濃度は、当業者ならば容易に決定できる。好ましくは使用濃度は、水性媒体の総重量に基づき、約１００〜４０００ｐｐｍ、より好ましくは約１２５〜２０００ｐｐｍである。場合によっては、迅速除染か長期保存のいずれか一方が必要とされる場合もある（両方と比較して）。このような場合には、必要な殺生剤の量は適宜容易に調整できる。

好ましくは、これらの殺生剤は水及びグリコール又は他の適当な溶媒中のブレンドとして一緒に配合する。この好ましい態様では、ブレンドの総活性物質濃度は、好ましくは約５〜約９０重量％、より好ましくは約１０〜約３０重量％である。

他の殺生剤が水性媒体中に混和することができる。しかし、ＣＭＩＴ／ＭＩＴが存在する場合には、その濃度は、好ましくは、水性媒体の総重量に基づき、１５ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満である。更に好ましくは水性媒体はＣＭＩＴ／ＭＩＴを含まない。これはＣＭＩＴ／ＭＩＴが既知の皮膚感作物質であるためである。

前述のように、ＤＢＮＰＡ／ＢＮＰＤブレンドは迅速除染及び長期保存の両方を必要とするアルカリ水性媒体において有用である。このブレンドは、ペイント及びコーティング、ラテックス、ミネラルスラリー、接着剤、洗浄剤、クリーナー、クリーニングワイプ及びカーケア製品を含む種々の産業において、原料、完成品、プロセス／洗浄水及び装置の除染に使用するのが好ましい。

以下の実施例は、本発明を説明するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

ＤＢＮＰＡ、ＢＮＰＤ及びＤＢＮＰＡ−ＢＮＰＤ組合せ（３：１ｗ／ｗ）を、市販の水性ラテックス（ＵＣＡＲ Ｌａｔｅｘ ６２６，The Dow Chemical Companyから入手可能）及びノーブランドの無機物スラリーサンプル中で試験する。市販のラテックスはｐＨ値が弱酸性から塩基性までさまざまである。ＢＮＰＤ及びＤＢＮＰＡはいずれもアルカリ性のｐＨでは化学安定性が乏しいことがわかっているので、この研究のためには、塩基性ｐＨ（８．７）を有するラテックスを選択する。無機物スラリーはｐＨがさまざまであるが、ほとんどの場合アルカリ性である。この研究のためには、ｐＨ８．３５の二酸化チタンスラリーを選択した。

前記ラテックス及び前記無機物スラリーは、いずれも、試験前は汚染されていない。時間ゼロにおいて、試験マトリックスに、微生物（後述）のプールを５×１０⁶ＣＦＵ／ｍｌの最終濃度まで接種する。汚染サンプルのアリコートを１連の滅菌容器中に秤取し、続いて、所望の濃度を得るのに必要な適当な容量の殺生剤を添加する。殺生剤を含まない対照サンプルを各評価に含める。殺生剤の添加後、サンプルを充分に混合し、種々の時点でアリコートを取り出して、トリプティックソイアガー(tryptic soy agar)プレート（平板培地）に画線接種して、生き残った微生物を計数する。生菌の評価前に、アガープレートは、全て、３０℃で７２時間インキュベートする。その後の全ての結果において、対照サンプルに比較して、最低限４ ｌｏｇ₁₀の微生物の濃度低下をかなり効力があると見なす。

微生物：２４時間トリプチックソイブロス(tryptic soy broth)培養物を最終濃度５×１０⁶ＣＦＵ／ｍｌの配合物接種のために等量ずつ合する。以下の微生物を用いる：緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)（ＡＴＣＣ＃１５４４２）、緑膿菌（ＡＴＣＣ＃１０１４５）、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)（ＡＴＣＣ＃６５３８）、バークホルデリア・セパシア(Burkholderia cepacia)（ＡＴＣＣ＃２５４１６）、螢光菌(Pseudomonas fluorescens)Ｂ（環境分離株）、シュードモナス・オレオボランス(Pseudomonas oleovorans)（環境分離株）、エンテロコッカス・スルフレウス(Enterococcus sulfureus)（環境分離株）。殺生剤の迅速除染効果を評価するために、初回接種の６０分後にアリコートを取り、トリプティックソイアガープレートに線条接種（streak）して、生き残った微生物を計数する。サンプルを、それぞれ、周囲条件において３又は７日間貯蔵し、その時点で２回目接種を行って、殺生剤の長期保存効果を試験する。２回目接種後４時間及び／又は２４時間若しくは４８時間でアリコートを取り、トリプティックソイアガープレートに線条接種して、生き残った微生物を計数する。

相乗作用：ここで報告する相乗作用指数は、式１を用いて測定及び算出する。この方法において、式１の相乗作用指数（ＳＩ）は加算性（additivity）を示している。相乗作用指数が１未満である場合には、相乗作用が見られたのに対し、１超の相乗作用指数は拮抗作用を示す。
相乗作用指数＝Ｃ_A／Ｃ_a＋Ｃ_B／Ｃ_b （１）
［式中、Ｃ_a＝所定の終点を生じる抗菌剤Ａ単独の濃度
Ｃ_b＝所定の終点を生じる抗菌剤Ｂ単独の濃度
Ｃ_A及びＣ_B＝所定の終点を生じる、混合物中に一緒に含まれる抗菌剤Ａ及びＢのそれぞれの濃度］

ＵＣＡＲ Ｌａｔｅｘ６２６に関する効力の結果
予想通り、ＤＢＮＰＡは単独では、１４０ｐｐｍの活性物質濃度で、初回接種から１時間後においてラテックスの除染に効果がある。ＢＮＰＤは、試験した最高活性物質濃度（６００ｐｐｍ）でも、１時間以内に細菌濃度の４ｌｏｇ₁₀の低下を達成しなかった。活性物質濃度１２０ｐｐｍのＤＢＮＰＡと活性物質濃度３５ｐｐｍのＢＮＰＤの組合せは、この時点でサンプルを効果的に除染し、０．９２未満の相乗作用指数を達成した。この組合せの真価、及び全く予想外の結果は、３日間貯蔵後の時点で２回目接種を行った後の作用であった。この２回目接種の４時間後においては、個々の活性物質の最高試験濃度で除染は達成されなかったが、１７７．５ｐｐｍのＤＢＮＰＡと５９．２ｐｐｍのＢＮＰＤとの組合せでは効果があった（ＳＩ＜０．５４）。この２回目接種の２４時間後においては、ＢＮＰＤ（活性物質９５．７ｐｐｍ）は効果があることがわかった。しかし、この組合せは、これら２種の活性物質が極めて低濃度であっても効果があった（ＳＩ＝０．２９）。更に意外なことに、初回接種の７日後に２回目接種を行った場合には、これら２種の活性物質の比較的低濃度での組合せ（ＤＢＮＰＡ ８０．９ｐｐｍ及びＢＮＰＤ ２７ｐｐｍ）により、２４時間で除染が達成された。ＤＢＮＰＡそれ自身では最高試験濃度でも除染を達成しないが、単独で使用する場合、９５．７ｐｐｍのＢＮＰＤを必要とする。このデータに基づいて、０．４８の相乗作用指数が算出された。一般的な知識からはこれら２種の活性物質は、このより遅い時点で非活性化されることが予測されるので、これは全く予想外である。

同様な結果が無機物スラリーでも観察される。これらの実験の場合には、初回接種から３０分後にアリコートを取り、細菌量について評価する。ＤＢＮＰＡ（２３．４ｐｐｍで）並びにＤＢＮＰＡとＢＮＰＤの組合せ（活性物質重量比３：１）（ＤＢＮＰＡ １７．６ｐｐｍ及びＢＮＰＤ ５．９ｐｐｍ）はいずれも効果があることがわかる。しかし、ＢＮＰＤは活性物質６００ｐｐｍの最高試験濃度において、この極めて早期でも効果がない。この組合せの相乗作用指数は０．７６である。また、予想外なことに、前記組合せは７日後に行われた２回目接種から無機物スラリーを効果的に保護した。よってこの２回目接種の４８時間後に分析したアリコートにおいて、単独使用時には、ＤＢＮＰＡは４００ｐｐｍで又はＢＮＰＤは３５．１ｐｐｍで微生物の４ ｌｏｇ₁₀低下に効果があった。これに比べて、２６．４ｐｐｍのＤＢＮＰＡと８．８ｐｐｍのＢＮＰＤの組合せが、微生物のこの所望の４ ｌｏｇ₁₀低下を達成した。このようなより遅い時点で著しい相乗作用（相乗作用指数０．３２）が観察された。これは、ＤＢＮＰＡ−ＢＮＰＤの組合せの強みを示している。

比較例：両マトリックスにおいて、ＣＭＩＴ／ＭＩＴは単独でも、ＢＮＰＤ（Ａｃｔｉｃｉｄｅ ＬＡとして販売されている）との組合せても、本明細書中で定義した迅速除染を達成できなかった。これら２種の製品は、長期保存剤としては効果があった（場合よっては、長期保存については相乗作用を示したが、迅速除染及び長期保存を一緒に果たすことはできなかった）。１５ｐｐｍのＣＭＩＴ濃度が、ヨーロッパでＲ４３によって課されている皮膚感作限度であることに留意することが重要である（Directive 67/548/EECのAnnexIを参照）。

本発明を、その好ましい態様に関して前述したが、この開示の精神及び範囲内で本発明の変更が可能である。従って、本出願は本明細書中に開示した一般的原理による本発明の任意の変形、使用又は改変を網羅するものとする。更に、本出願は、本発明が関連し且つ添付した特許請求の範囲の範囲に含まれる、当業界における既知の実施又は慣行の範囲内である本発明の開示からの逸脱も網羅するものとする。

以下に、本発明及びその関連態様を列挙する。
態様１．２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド及び２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを含む殺生物混合物の有効量をアルカリ水性媒体中に含ませることを含んでなる、迅速除染及び長期保存の両方を必要とするアルカリ水性媒体中における微生物の増殖を抑制する方法。
態様２．２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド対２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールの重量比が約１００：１〜約１：１００である態様１に記載の方法。
態様３．前記２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド及び前記２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを、前記水性媒体の総重量に基づき、約１００〜約４０００ｐｐｍの総初期濃度で、水性媒体中に、含ませる態様１〜２に記載の方法。
態様４．前記アルカリ水性媒体が７．５又はそれ以上のｐＨを有する態様１〜３に記載の方法。
態様５．前記アルカリ水性媒体が、完成品の製造において、そしてペイント及びコーティング、ラテックス、ミネラルスラリー、接着剤、洗浄剤、クリーナー、クリーニングワイプ、カーケア製品の装置及びタンク洗浄、並びにこれらの製品用の原料、オイル及びガスの探査、破砕流体保存、革なめし及びパーソナルケア製品において、使用される原料、完成品及びプロセス／洗浄水である態様１〜４に記載の方法。
態様６．長期保存及び迅速除染の両方を必要とするアルカリ水性媒体を、１週間の間に１回だけ前記殺生物混合物によって、処理する態様１〜５に記載の方法。
態様７．前記水性媒体が１５ｐｐｍ未満のＣＭＩＴ／ＭＩＴを含む態様１〜６に記載の方法。
態様８．前記水性媒体を、前記殺生物ブレンドの組入れ後に１回又はそれ以上の微生物侵襲によって接種させる態様１〜７に記載の方法。
態様９．１回又はそれ以上の追加の微生物侵襲が、前記水性媒体への前記殺生剤ブレンドの組入れの３日後又はそれ以降に起こる態様８に記載の方法。
態様１０．２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（ＤＢＮＰＡ）；
２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール（ＢＮＰＤ）；及び
アルカリ水性媒体
を含んでなる、微生物の増殖を抑制する組成物。
態様１１．ＣＭＩＴ／ＭＩＴを含まない態様１０に記載の組成物。

Claims (4)

1. ２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド及び２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールを含む殺生物混合物の有効量を、ｐＨ８又はそれ以上のアルカリ水性媒体中に含ませることを含んでなる、迅速除染及び長期保存の両方を必要とするアルカリ水性媒体中における微生物の増殖を抑制する方法。
2. ２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド対２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールの重量比が１００：１〜１：１００である請求項１に記載の方法。
3. 前記アルカリ水性媒体が、完成品の製造において、そしてペイント及びコーティング、ラテックス、ミネラルスラリー、接着剤、洗浄剤、クリーナー、クリーニングワイプ、カーケア製品の装置及びタンク洗浄、並びにこれらの製品用の原料、オイル及びガスの探査、破砕流体保存、革なめし及びパーソナルケア製品において、使用される原料、完成品及びプロセス／洗浄水である請求項１又は２に記載の方法。
4. ２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（ＤＢＮＰＡ）；
   ２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール（ＢＮＰＤ）；及び
   ｐＨ８又はそれ以上のアルカリ水性媒体
   を含んでなる、微生物の増殖を抑制する組成物。