JP5110860B2 - バイオフィルム制御剤組成物 - Google Patents
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Description
更に、バイオフィルムを形成した微生物集合体に対しては、水系に分散浮遊状態にある微生物と比較して、殺菌剤・静菌剤のような微生物制御薬剤の十分な効果が出せないことも多い。例えば医療の面では近年、医療器具の狭い隙間や空孔内に微生物が残存してバイオフィルムを形成し、これを原因とする院内感染例が数多く報告されている。ヒト口腔内においては歯に形成するバイオフィルム、いわゆるデンタルプラーク(歯垢)がう食や歯周病の原因となることは良く知られており、これらの問題について長い間検討されている。
一方、殺菌ではなく、形成されたバイオフィルムを除去する方法も検討されている。酵素を利用してバイオフィルムを除去することが試みられており、特許文献4では各種酵素の使用が、特許文献5ではプロテアーゼの使用が開示されている。
これらの理由から、細菌を殺菌や静菌の観点から根本的にバイオフィルムの生成を抑制することは困難である。
前述のようにバイオフィルムは菌体、多糖、タンパク質などいろいろな物質から形成されており、これらの化合物の一部だけを分解することで、バイオフィルムを完全に除去することは困難であると考えられる。酵素を利用しバイオフィルムを除去する方法においては、ある程度の除去効果は認められるもの完全な除去は困難であるとともに、バイオフィルムの生成抑制に効果はないため、残存したバイオフィルム中の菌が再び増殖し、多糖やタンパク質などの高分子物質を産生する。
すなわち、バイオフィルムを除去する方法によっても、バイオフィルムを有効に制御することは困難であった。
従って、本発明の目的は、様々な領域において微生物ならびに微生物産生物質からなるバイオフィルムの生成を制御又は除去を促進するための組成物、及びバイオフィルムの生成抑制及び除去方法を提供することにある。
(A)一般式(1)、(2)及び(3)
で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物
(B) 酵素
を含有するバイオフィルム制御剤組成物を提供するものである。
本発明はまた、前記バイオフィルム制御剤組成物を微生物と接触させてバイオフィルムの生成を抑制するとともに、既に形成されたバイオフィルムを除去する方法を提供するものである。
R1−SH (1)
で表される化合物において、R1は炭素数8〜14の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基であるが、炭素数10〜12のアルキル基又はアルケニル基であるのが好ましく、アルキル基であるのが更に好ましい。
本発明で成分(A)として用いられる一般式(2):
本発明で成分(A)として用いられる一般式(3):
R4で示されるアルキル基又はアルケニル基は、直鎖でも分岐鎖でもよいが、炭素数10〜12であるものが好ましい。EOで示されるエチレンオキシ基の数m+nは0〜10が好ましく、特に、0〜5が好ましい。一般式(3)で表される化合物の塩としては、塩酸塩、硫酸塩、リン酸塩等の鉱酸塩、酢酸塩、クエン酸塩等の有機酸塩が挙げられる。
オキシドレダクターゼ(酸化還元酵素)としては、ペルオキシターゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ等が挙げられる。
トランスフェラーゼ(転移酵素)としては、セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、ヘキソキナーゼ等が挙げられる。
ヒドラーゼ(加水分解酵素)としては、アミラーゼ、セルラーゼ、デキストラナーゼ、グルカナーゼ、グルコシダーゼ、ガラクトシダーゼ、マンノシダーゼ、アガラーゼ、ラクトーゼ、ムタナーゼ、リゾチーム、キチナーゼ、キトサナーゼなどの糖質分解酵素;ペプシン、トリプシン、キモトリプシン、コラゲナーゼ、ゼラチナーゼ、ケラチナーゼ、エラスターゼ、スブチリシン、パパイン、プロメリン、カルボキシペプチターゼ、アミノペプチターゼ、サーモリシン、アクロモペプチターゼ等のタンパク質分解酵素;リパーゼ類、クチナーゼ、ホスホリパーゼ等の脂質分解酵素等が挙げられる。
リアーゼとしてはアルギン酸リアーゼ、アルドラーゼ、セリンデヒドラターゼ等が挙げられる。
イソメラーゼとしてはUDP-グルコース−4−エピメラーゼ、グルコースリン酸イソメラーゼ等が挙げられる。
成分(B)である酵素の重量濃度は特に制限されるものではなく、その種類により適宜選択が可能であるが、経済性と効果の観点から、使用時において、0.01〜20,000ppm、好ましくは0.1〜2,000ppm、更に好ましくは1〜200ppmである。
本発明に利用できる界面活性剤の種類は特に限定されないが、成分(A)を水系中に安定的に存在させることができ、成分(B)である酵素を変性させない界面活性剤の利用が望ましい。特に成分(A)の乳化・分散・可溶化性能の観点から、界面活性剤の中で陰イオン界面活性剤、成分(A)以外の非イオン界面活性剤、又は両性界面活性剤を用いることが好ましい。
両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン、スルホベタイン、脂肪酸アミドベタイン、アミンオキシド等が挙げられ、中でもアミンオキシドを用いることが好ましい。
界面活性剤は単独で、あるいはより乳化・分散・可溶化性能を高めるために2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、バイオフィルム制御剤組成物は、成分(A)を好ましくは0.005〜10重量%、より好ましくは0.05〜5重量%、特に好ましくは0.5〜3重量%含み、そして成分(B)を好ましくは0.0001〜10重量%、より好ましくは0.001〜5重量%、特に好ましくは 0.01〜2重量%含む。また、バイオフィルム制御剤組成物は(C)界面活性剤を0.01〜50重量%、更に0.1〜20重量%含むのが好ましい。
バイオフィルム制御剤組成物中の成分(A)と成分(C)の有効分重量比率(A)/(C)は10/1〜1/100が好ましく、5/1〜1/50がより好ましく、2/1〜1/50が更に好ましく、特に1/1〜1/20が好ましい。
本発明のバイオフィルム制御剤組成物の作用系内への成分(A)、(B)の添加方法は、成分(A)と成分(B)を別々に上述の濃度になるよう添加しても良いし、予め成分(A)と成分(B)を配合した組成物を作成しておき、それを系内に添加することも可能である。また、一般式(1)、(2)又は(3)の化合物を原料とした誘導体を添加し、系内で加水分解などの反応により成分(A)を生成させても良い。
成分(D)は、好ましくはバイオフィルム制御剤組成物中に0.01〜20重量%、更に0.1〜15重量%含まれる。
また、対象物によっては水希釈系にせず、クリーム状や軟膏にして塗り広げることも可能である。この場合、成分(A)は適切な溶媒に溶解、分散、乳化された形状で提供され、使用時の成分(A)の重量濃度が1〜10,000ppmとなるようにすることが好ましい。
本発明品はバイオフィルムの危害が懸念される広い分野に使用することが可能である。例えば菌汚染リスクの高い食品製造又は飲料製造プラント用洗浄剤、キッチン又は厨房などの排水溝、排水管に応用できる。また、産業用の冷却タワーなどの冷却水系、脱塩装置、パルプ及び紙製造系や浴槽、プール、人工池などの循環水系路に応用できる。バイオフィルムが形成しやすい医療機器、例えば内視鏡やカテーテル、人工透析機等、の洗浄剤にも応用できる。更に、高い安全性を有することから、ヒト対象の洗浄剤、歯磨き剤、口腔ケア剤、入れ歯ケア剤、コンタクトレンズ洗浄剤などに使用することも可能である。
成分(A)
R1−SH (1)
(A-1)C8チオール〔1−オクタンチオール、和光純薬工業(株)製、R1=C8アルキル〕
(A-2)C10チオール〔1−デカンチオール、和光純薬工業(株)製、R1=C10アルキル〕
(A-3)C12チオール〔チオカルコール20、花王(株)製、R1=C12アルキル〕
(A-4)C12チオール(3級)〔t−ドデカンチオール、和光純薬工業(株)製、R1=C12アルキル〕
(A-5)C8アルコール−酢酸エステル〔酢酸オクチル、和光純薬工業(株)製、R2=C8アルキル〕
(A-6)C10アルコール−酢酸エステル〔酢酸デシル、和光純薬工業(株)製、R2=C10アルキル〕
(A-7)C12アルコール−酢酸エステル〔酢酸ドデシル、和光純薬工業(株)製、R2=C12 アルキル〕
(A-9)C10アミン〔デシルアミン、和光純薬工業(株)製、R4=C10アルキル、m+n=0〕
(A-10)C12アミン〔ファーミン20D、花王(株)製、R4=C12アルキル、m+n=0〕
(A-11)C12アミン塩酸塩〔ドデシルアミン塩酸塩、和光純薬工業(株)製、R4=C12、m +n=0〕
(A-12)ココアミン〔ファーミンCS、花王(株)製、R4=C8−14アルキル(ココヤシ組成 )、m+n=0〕
(A-13)ココアミン酢酸塩〔アセタミン24、花王(株)製、R4=C8−14アルキル(ココヤ シ組成)、m+n=0〕
(A-14)ココアミンエチレンオキサイド2モル付加物〔アミート102、花王(株)製、R4=C 8−14アルキル(ココヤシ組成)、m+n=2〕
(A-15)ココアミンエチレンオキサイド5モル付加物〔アミート105、花王(株)製、R4=C 8−14アルキル(ココヤシ組成)、m+n=5〕
R1'−SH
(A'-1)C3チオール〔1−プロパンチオール、和光純薬工業(株)製、R1’=C3アルキル〕
(A'-2)C3チオール(2級)〔2−プロパンチオール、和光純薬工業(株)製、R1’=C3アルキル〕
(A'-3)C6チオール〔1−ヘキサンチオール、和光純薬工業(株)製、R1’=C6アルキル〕
(A'-4)C16チオール〔1−ヘキサデカンチオール、和光純薬工業(株)製、R1’=C16アルキル〕
(A'-5)C18チオール〔1−オクタデカンチオール、和光純薬工業(株)製、R1’=C18アルキル〕
(A'-6)C2アルコール−酢酸エステル〔酢酸エチル、和光純薬工業(株)製、 R2’=C2アルキル〕
(A'-7)C4アルコール−酢酸エステル〔酢酸ブチル、和光純薬工業(株)製、 R2’=C4アルキル〕
(A'-8)C6アルコール−酢酸エステル〔酢酸ヘキシル、和光純薬工業(株)製、R2’=C6アルキル〕
(A'-9)C16アルコール−酢酸エステル〔酢酸ヘキサデシル、和光純薬工業(株)製、R2’=C16アルキル〕
(A'-10)C18アルコール−酢酸エステル〔酢酸オクタデシル、和光純薬工業(株)製、R2’=C18アルキル〕
(A'-12)C3アミン塩酸塩〔プロピルアミン塩酸塩、和光純薬工業(株)製、R4’=C3アル キル、m+n=0〕
(A'-13)C6アミン〔ヘキシルアミン、和光純薬工業(株)製、R4’=C6アルキル、m+n=0〕
(A'-14)C6アミン塩酸塩〔ヘキシルアミン塩酸塩、和光純薬工業(株)製、R4’=C6アル キル、m+n=0〕
(A'-15)硬化タローアミン〔ファーミン86T、花王(株)製、R4’=C16,18アル キル、m+n=0〕
(A'-16)C18アミン〔ファーミン80、花王(株)製、R4’=C18アルキル、m+n=0〕
(A'-17)オレイルアミン〔ファーミンO、花王(株)製、R4’=C18アルケニル、m+n=0〕
(A'-18)硬化タローアミン エチレンオキサイド2モル付加物〔アミート302、花王(株)製 、R4’=C16,18アルキル、m+n=2〕
(A'-19)硬化タローアミン エチレンオキサイド20モル付加物〔アミート320、花王(株) 製、R4’=C16,18アルキル、m+n=20〕
(B-1) タンパク質分解酵素 〔アルカラーゼ2.5L,TypeDX、ノボザイムズ(株)製〕
(B-2) タンパク質分解酵素 〔サビナーゼ16L,TypeEX、ノボザイムズ(株)製〕
(B-3) グルカナーゼとタンパク質分解酵素との混合物〔ツニカーゼFN、大和化成(株)製〕
(B-4) アルギン酸リアーゼ〔アルギン酸リアーゼ S、ナガセケムテックス(株)製〕
(B-5) デキストラナーゼ 〔デキストラナーゼ L「アマノ」、天野エンザイム(株)製〕
(B-6) アミラーゼ 〔デュラミル、ノボザイムズ(株)製〕
<陰イオン界面活性剤>
(C-1)ラウリル硫酸ナトリウム〔エマール0、花王(株)製〕
(C-2)ポリオキシエチレン(2)ラウリルエーテル硫酸ナトリウム〔エマール20C、花王(株)製〕
<非イオン性界面活性剤>
(C-3)ポリオキシエチレン(12)ラウリルエーテル〔エマルゲン120、花王(株)製〕
(C-4)ラウリルグリコシド〔マイドール12、花王(株)製〕
(C-5)ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート〔レオドールTW−L120、花王(株)製〕
<両性界面活性剤>
(C-6)ラウリルジメチルアミンオキシド〔アンヒトール20N、花王(株)製〕
緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa NBRC13275)、セラチア菌(Serratia marcescens NBRC12648)、クレブシェラ菌(Klebsiella pneumoniae ATCC13883)をそれぞれ大豆−カゼインダイジェストアガー(Soybean-Casein Digest Agar)〔SCD寒天培地:日本製薬(株)製〕を用いて、37℃、24時間前培養してコロニー形成したものから極少量の菌塊を、滅菌済みの竹串を用いて、前述のマイクロプレート内の試験溶液に接種した。これを37℃、48時間培養後に培養液を廃棄して、マイクロプレート壁に付着したバイオフィルムの形成状態を目視によって観察した。バイオフィルムの状態は、バイオフィルムがプレート壁面の0〜20%を覆った状態を◎、20〜40%を覆った状態を○、40〜60%を覆った状態を△、60%以上を覆った状態を×とした。結果を表1〜3に示す。
本発明品を用いた場合、バイオフィルム形成を著しく抑制できることが確認できた。
成分(A)又は(A’)を1重量%(有効分)に固定し、成分(B)を1重量%(見かけ)、成分(C)として1重量%、3重量%、6重量%、10重量%(有効分)から選ばれる濃度にし、残部をイオン交換水で配合して表1〜3に示す配合組成物とした。この配合組成物をイオン交換水で1重量%に希釈してバイオフィルム制御剤を調製した。
緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa NBRC13275)、セラチア菌(Serratia marcescens NBRC12648)、クレブシェラ菌(Klebsiella pneumoniae ATCC13883)をそれぞれ大豆−カゼインダイジェストアガー(Soybean-Casein Digest Agar)〔SCD寒天培地:日本製薬(株)製〕を用いて、37℃、24時間の前培養してコロニー形成したものから極少量の菌塊を、滅菌済みの竹串を用いて、ミューラーヒントン培地を各2mL注加した24ウェルマイクロプレート内に接種した。これを37℃、48時間培養後に培養液を廃棄してマイクロプレート壁にバイオフィルムを形成、付着させた。ただちに、調製したバイオフィルム制御剤を2mL注加し、40℃で20分間作用させた後、バイオフィルム制御剤を廃棄してマイクロプレート壁のバイオフィルムの残存状態を目視によって観察した。バイオフィルムの残存状態は、バイオフィルムがプレート壁面を0〜20%覆った状態を◎、20〜40%覆った状態を○、40〜60%覆った状態を△、60%以上覆った状態を×とした。結果を表1〜3に示した。
本発明品を用いた場合、バイオフィルムを容易に除去できることが確認できた。酵素を配合した比較品においては、ある程度の効果は認められるものの、完全ではなかった。
緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa NBRC13275)およびクレブシェラ菌(Klebsiella pneumoniae ATCC13883)を大豆−カゼインダイジェストアガー(Soybean-Casein Digest Agar)〔SCD寒天培地:日本製薬(株)製〕を用いて37℃24時間の前培養を行った。1Lのミューラーヒントン培地(ベクトン・ディッキンソン)中に前記の寒天培地上の細菌コロニーを1白金耳接種し、コール−パーマーインストルメント(株)(Cole-Parmer Instrument Company)製のマスターフレックス(Masterflex)定量ポンプシステム(システムモデルNo.7553-80、ヘッドNo.7016-21)を用い、アラム(株)製シリコンチューブ(内径5mm、外径7mm)に細菌を懸濁させた培養液を流量50〜60mL/分として30℃で48時間循環させ、シリコンチューブ内表面にバイオフィルムを形成させた。培養液を廃棄し、実施例1における本発明品3,7及び10、ならびに比較品1、8、20、25及び30を0.25重量%、1重量%、さらに、ミューラヒントン培地を10重量%となるようにイオン交換水で調製した。コントロールとしてミューラヒントン培地を10重量%液(配合物未添加)を同様に試験した。
流量50〜60mL/分として30℃で循環させ、0(処理前)、5、12、24、48時間後シリコンチューブ内へのバイオフィルム形成を目視で確認した。バイオフィルム形成状態は、全く形成のないものを○、バイオフィルムが形成開始してシリコンチューブ内表面がやや色づいたものを△、明らかにバイオフィルムが形成したものを×とした。
結果を緑膿菌については表4−1に、及びクレブシェラ菌については表4−2に示す。
表5に示すバイオフィルム組成物を配合し、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa NBRC13275)を用いて実施例3と同様の試験を行った。その結果を表5に示す。
Claims (10)
- 更に、成分(A)以外の(C)界面活性剤を含有する請求項1記載のバイオフィルム制御剤組成物。
- (C)界面活性剤が陰イオン性界面活性剤及び成分(A)以外の非イオン性界面活性剤からなる群より選ばれる1種以上である請求項2記載のバイオフィルム制御剤組成物。
- 更に、(D)酵素安定化剤を含有する請求項1〜3の何れか1項記載のバイオフィルム制御剤組成物。
- (D)酵素安定化剤が、ホウ酸またはその塩、ポリオール、ギ酸またはその塩、及び水溶性カルシウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上である請求項4記載のバイオフィルム制御剤組成物。
- 成分(A)と成分(B)の重量比率(A)/(B)が100/1〜1/10である請求項1〜5の何れか1項記載のバイオフィルム制御剤組成物。
- 成分(A)と成分(C)の有効分重量比率(A)/(C)が10/1〜1/100である請求項2〜6の何れか1項記載のバイオフィルム制御剤組成物。
- 請求項1〜7の何れか1項記載のバイオフィルム制御剤組成物を微生物と接触させてバイオフィルムの生成を抑制すると共に、既に形成されたバイオフィルムを除去する方法(但し、人を対象とする方法を除く)。
- 成分(A)の重量濃度が1〜10000ppmであり、成分(B)の重量濃度が0.01〜20000ppmであるバイオフィルム制御剤組成物を微生物と接触させる請求項8記載の方法。
- pH2〜12にてバイオフィルム制御剤組成物を微生物と接触させる請求項8又は9記載の方法。
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