JP5209864B2

JP5209864B2 - バイオフィルム生成抑制剤組成物

Info

Publication number: JP5209864B2
Application number: JP2006286351A
Authority: JP
Inventors: 哲也岡野; 慎也岩崎
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: JP2008100965A

Description

本発明は、バイオフィルム生成抑制剤組成物に関するものである。より詳細には、微生物が関与するさまざまな分野において、微生物及び微生物産生物質からなるバイオフィルムの生成を抑制し、これに起因する危害を防止するためのバイオフィルム生成抑制剤組成物に関する。

バイオフィルムは生物膜やスライムとも言われ、一般に水系で微生物が物質の表面に付着・増殖することによって微生物細胞内から多糖やタンパク質などの高分子物質を産生して構造体を形成したものを指す。バイオフィルムが形成されると、微生物を原因とする危害が発生して様々な産業分野で問題を引き起こす。例えば、食品プラントの配管内にバイオフィルムが形成されると、このバイオフィルムが剥がれ落ち、製品内への異物混入につながるだけでなく、微生物由来の毒素で食中毒の原因となる。更に、金属表面へのバイオフィルム形成は金属腐食の原因となり、設備の老朽化を促進する。

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に対する場合と比較して、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。

これまでバイオフィルムを抑制するためには、微生物、特に細菌に対して殺菌作用又は静菌作用を与えることによって菌を増殖させない考え方が一般的に検討されてきた。特許文献１には脂肪酸や脂肪族アルコールなどを用いて細菌数を低減させ、結果として細菌の対象物質への付着を防止できることが開示されている。特にこの特許文献１では、抗菌性油相と乳化剤でエマルジョンを調製した組成物が比較的短時間で菌数低減効果を示しており、これは単位体積あたりの細菌絶対数が低くなることに基づき、対象物質表面への細菌の付着を抑制する考え方を表している。
また、特許文献２にはポリグリコール脂肪酸エステルを使用して水中浸漬しうる表面にバクテリアが付着するのを抑制する方法が記載され、ポリグリコール脂肪酸エステルの殺生物活性を示す閾値レベルよりかなり下の濃度にてバクテリアの付着を効果的に抑制することが開示されている。また、特許文献３には、ポリグリセリンモノ脂肪酸エステル等を含有する工業用防腐防かび剤が開示されている。
特表２００２−５２４２５７公報特表平１１−５１２７２０公報特開２００３−１６０４１０公報

また、特許文献１は、微生物を６０分以内の比較的短時間殺菌又は抗菌性組成物と接触させた場合の殺菌性（菌数を約４乗低減）の評価を記載している。しかしながらバイオフィルム問題は数日〜数ヶ月の長時間単位で起きるものであり、短時間の殺菌評価でバイオフィルムの生成抑制制御に結びつけることは事実上困難である。抗菌性油相として挙げられる脂肪酸や脂肪アルコールは全ての微生物（細菌）に対して十分な殺菌効果を有しているとは言えず、特にバイオフィルムを形成して問題をしばしば引き起こすグラム陰性菌に対して、長期間にわたる殺菌効果の指標である最少生育阻止濃度（Minimal Inhibitory Concentration、MIC）を有してはいない（防腐・殺菌剤の科学；ジョン・J・カバラ編、フレグランスジャーナル社、1990）。更に発明者らの実験よれば、グラム陰性菌の中でも緑膿菌やセラチア菌に対して、特許文献１記載の組成物は記述の通り短期的な（3時間くらいまで）殺菌効果を示すものの、長期的（１日以上）には殺菌性はおろか菌増殖を抑制する静菌効果さえも示すことがなく、結果としてバイオフィルムを形成することが確認された。

その他、殺菌性の高いカチオン性界面活性剤や次亜塩素酸塩など即効性の特徴を持つ殺菌性の高い殺菌薬剤もあるが、系内に有機物が存在すると殺菌性は速やかに失われるため、前述の通り長期間にわたって菌数低減効果を維持することは難しい。
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った。
従って、本発明の目的は、長期的にバイオフィルムの生成を抑制する薬剤及び組成物を提供することにある。

そこで本発明者は、長期的なバイオフィルム生成抑制作用を有する成分を探索したところ、後記一般式（１）で表されるエステルが、長期的にバイオフィルム生成を抑制することを見出した。

本発明は、次の成分（Ａ）
（Ａ）一般式（１）

（式中、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を示し、Ｒ²は水素原子又は炭素数１〜３の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基を示す。）
で表される化合物を含有するバイオフィルム生成抑制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生成抑制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方法を提供するものである。

本発明によれば、長期的にバイオフィルムの生成を抑制することができる。

本発明のバイオフィルム生成抑制剤組成物の成分（Ａ）は、一般式（１）：

で表される化合物から成り、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り、Ｒ²は水素原子又は炭素数１〜３の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基である。

Ｒ¹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。また、Ｒ²のアルキル基としては、炭素数１又は２のものが特に好ましい。

本発明の成分（Ａ）は、長期的なバイオフィルムの生成抑制効果を発揮できる重量濃度として、系内に１ppm以上存在すればよいが、経済性と効果の観点から１〜１００００ppmが好ましく、５〜１００００ppmがより好ましく、更に５〜２０００ppmが好ましく、特に１０〜１０００ppmが好ましい。

本発明の成分（Ａ）は、さらに（Ｂ）成分の界面活性剤を用いて水系中に安定的に存在させることにより、水系において本剤をより効果的に利用することが可能になる。

ここで「水系中に安定的に存在する」とは、成分（Ａ）が長期的に分離することなく乳化・分散・可溶化している状態を云い、これにより、水系の単位体積当たり、より多い量の成分（Ａ）を乳化・分散・可溶化できるようになる。

本発明のバイオフィルム生成抑制剤組成物に使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）を水系中により安定に存在させることができる界面活性剤が望ましい。特に乳化・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又は非イオン界面活性剤を用いることが好ましい。

陰イオン性界面活性剤としては、リグニンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、ポリオキシエチレン（以下、ＰＯＥと記す）アルキルスルホン酸塩、ＰＯＥアルキルフェニルエーテルスルホン酸塩、ＰＯＥアルキルフェニルエーテルリン酸エステル塩、ＰＯＥアリールフェニルエーテルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ＰＯＥアルキル硫酸エステル塩、ＰＯＥアリールフェニルエーテルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ＰＯＥトリベンジルフェニルエーテルスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ＰＯＥアルキルリン酸塩、ＰＯＥトリベンジルフェニルエーテルリン酸エステル塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、脂肪酸塩（石けん）、ＰＯＥアルキルエーテル酢酸塩等が挙げられ、中でもアルキル硫酸エステル塩やＰＯＥアルキル硫酸エステル塩、ＰＯＥアルキルエーテル酢酸塩を用いることがより好ましい。これらの陰イオン性界面活性剤のアルキル炭素数は１０〜１８が好ましく、エチレンオキシド平均付加モル数は０〜１０が好ましく、０〜５がより好ましい。

非イオン性界面活性剤としては、ＰＯＥアルキルエーテル、ＰＯＥアルキルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン・ＰＯＥ（ブロック又はランダム）アルキルエーテル、ＰＯＥアリールフェニルエーテル、ＰＯＥスチレン化フェニルエーテル、ＰＯＥトリベンジルフェニルエーテル等の１価アルコール誘導体型非イオン性界面活性剤；（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ＰＯＥソルビタン脂肪酸エステル、アルキルポリグリコシド等の多価アルコール誘導体型非イオン性界面活性剤等が挙げられ、中でもＰＯＥアルキルエーテル、（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル、アルキルポリグリコシド、ソルビタン脂肪酸エステル、ＰＯＥソルビタン脂肪酸エステルが好ましく、特に、ＰＯＥアルキルエーテルが好ましい。なかでもＰＯＥアルキルエーテルのＨＬＢが１０以上のものが特に好ましい。また、ＰＯＥアルキルエーテルのアルキル炭素数は１２〜１８が好ましく、エチレンオキシド平均付加モル数は６以上が特に好ましい。

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。

バイオフィルム生成抑制剤組成物中の成分（Ａ）と成分（Ｂ）の重量比率（Ａ）／（Ｂ）は長期的なバイオフィルム生成抑制効果の点から２／１〜１／１００が好ましく、２／１〜１／５０がより好ましく、２／１〜１／２０が更に好ましく、特に１／１〜１／１０が好ましい。
また、バイオフィルム生成抑制剤組成物は、成分（Ａ）を好ましくは０．０１〜１０重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％、特に好ましくは０．５〜５重量％含み、そして成分（Ｂ）を好ましくは０．１〜３０重量％、より好ましくは１〜２０重量％含む。

本発明のバイオフィルム生成抑制剤組成物には殺菌剤や抗菌剤を併用することも可能である。一般にバイオフィルムが形成すると殺菌剤が効きにくい状況が起こるが、本発明のバイオフィルム生成抑制剤によってバイオフィルムの形成が抑制されると、殺菌剤の効力を十分に引き出すことが可能になる。

上記の殺菌剤や抗菌剤としては、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、塩化セチルピリジニウム、塩酸クロルヘキシジン等の四級塩、グルコン酸クロルヘキシジン、塩酸ポリヘキサメチレンビグアニジン、トリクロサン、イソプロピルメチルフェノール、トリクロロカルバニリド、エタノール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。

本発明のバイオフィルム生成抑制剤組成物には、その粘度を上昇させて対象物への付着性を向上させるために、増粘剤を用いることも可能である。

更に、本発明のバイオフィルム生成抑制剤組成物にはキレート剤を加えてもよい。該キレート剤としては、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、コハク酸、サリチル酸、シュウ酸、リンゴ酸、乳酸、フマル酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、トリポリリン酸、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸、ポリアクリル酸、アクリル酸／マレイン酸共重合物及びそれらの塩が挙げられる。

本発明のバイオフィルム生成抑制剤組成物は液状、ペースト、粉末、タブレットなど、用途に応じて様々な形態をとることが可能である。バイオフィルム生成抑制剤組成物は全ての成分が混在した１剤型でも良いが、使い勝手によってはそれをいくつかの分割パッケージにしてもよい。

本発明のバイオフィルム生成抑制剤組成物は水希釈系で用いるのが効果的である。該組成物の水希釈物を一定量溜めて対象物を浸漬して使用する。対象物が広範に亘る場合には、スプレー機器を用いてミストを吹き付けたり、発泡機を用いて泡状にしたものを吹き付けたりしてもよい。又、該組成物の水希釈液を流したり、はけ等により塗布してもよい。その他、タオルなどに該水希釈液を含浸させて、対象物を拭いても良い。微生物と接触させる条件が満足されるならば、微生物が存在しうる表面に該組成物の水希釈液を付着させたり、塗り付けたりすることも可能である。該組成物の水希釈液は、その使用時の成分（Ａ）の重量濃度を１〜１０，０００ppmとするのが好ましく、５〜１０，０００ppmとするのがより好ましい。
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）の重量濃度を１〜１０，０００ｐｐｍとするのが好ましく、５〜１０，０００ppmとするのがより好ましい。

本発明はまた、バイオフィルム生成抑制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方法を提供するものである。ここでバイオフィルム生成抑制剤組成物と微生物との接触は連続して行うのが好ましい。

本発明のバイオフィルム生成抑制剤組成物は、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又は飲料製造プラント用洗浄剤に応用することができる。また、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、入れ歯ケア剤などに使用することも可能である。

実施例１：バイオフィルム生成抑制剤組成物の配合及びバイオフィルム生成抑制能の検定
成分（Ａ）Ｒ¹Ｏ−ＣＯ−ＣＨ₃
（Ａ−１）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、Ｒ¹＝Ｃ８アルキル〕
（Ａ−２）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、Ｒ¹＝Ｃ１０アルキル〕
（Ａ−３）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、Ｒ¹＝Ｃ１２アルキル〕

成分（Ａ’）Ｒ’Ｏ−ＣＯ−ＣＨ₃
（Ａ’−１）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、Ｒ’＝Ｃ２アルキル〕
（Ａ’−２）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、Ｒ’＝Ｃ４アルキル〕
（Ａ’−３）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、Ｒ’＝Ｃ６アルキル〕
（Ａ’−４）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、Ｒ’＝Ｃ１６アルキル〕
（Ａ’−５）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、Ｒ’＝Ｃ１８アルキル〕

成分（Ｂ）界面活性剤〔（）内の数字はエチレンオキシド平均付加モル数を示す。〕
＜陰イオン性界面活性剤＞
（Ｂ−１）ラウリル硫酸ナトリウム〔エマール０、花王（株）製〕
（Ｂ−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；有効分２５重量％〕
（Ｂ−３）ポリオキシエチレン（４．５）ラウリルエーテル酢酸ナトリウム〔カオーアキポＲＬＭ４５−ＮＶ、花王（株）製；有効分２４重量％〕
＜非イオン性界面活性剤＞
（Ｂ−４）ポリオキシエチレン（６）ラウリルエーテル〔エマルゲン１０６、花王（株）製〕
（Ｂ−５）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〕
（Ｂ−６）ラウリルグリコシド〔マイドール１２、花王（株）製〕
（Ｂ−７）デシルグリセリンモノカプリレート〔ＳＹグリスターＭＣＡ７５０、阪本薬品工業（株）製〕
（Ｂ−８）ソルビタンモノラウレート〔レオドールＳＰ−Ｌ１０、花王（株）製〕
（Ｂ−９）ポリオキシエチレン（６）ソルビタンモノラウレート〔レオドールＴＷ−Ｌ１０６、花王（株）製〕
（Ｂ−１０）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〕

成分（Ａ）又は（Ａ’）を１重量％に固定し、成分（Ｂ）を１重量％、３重量％、６重量％及び１０重量％から選ばれる濃度とし、残部をイオン交換水で有効分重量配合した。配合物はミューラーヒントン培地〔日本ベクトン・ディッキンソン（株）製〕を用いて、成分（Ａ）又は（Ａ’）として１００ppmに希釈したものを２４穴マイクロプレート〔旭テクノグラス（株）製）に２mL量りとった。
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％未満を覆う状態を◎、２０％以上４０％未満を覆う状態を○、４０％以上６０％未満を覆ったものを△、６０％以上を覆ったものを×とした。
結果を表１−１〜１−２に示す。

実施例２：大容量プラスチックカップ内へのバイオフィルム産生低減試験
緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa NBRC13275）をSoybean-Casein Digest Agar〔SCD寒天培地：日本製薬（株）製〕を用いて３７℃、２４時間前培養した。培地上に発育したコロニーを掻きとり、１０mM滅菌リン酸バッファー（pH７．２）に懸濁した後、５，０００×ｇ、１５分、１０℃の条件で２回遠心洗浄し、再度１０mM滅菌リン酸バッファー（pH７．２）に懸濁して、菌の濃度を６００nm吸光度で１．０（ＯＤ600＝１．０）に調整した菌液を作製した。その後、２００mL滅菌スクリューカップ〔栄研器材（株）製）の中にミューラーヒントン培地〔日本ベクトン・ディッキンソン（株）製〕を１００mL及び実施例１から選ばれた試験薬剤１５種類を投入してよく混合し、成分（Ａ）又は（Ａ’）としての濃度を５ppm、１０ppm、５０ppm、１００ppm又は５００ppmに調整した後、前述の調製済み菌液を０．１mL接種した。更にコントロールとして、薬剤未添加のミューラーヒントン培地に前述同様に細菌を接種した試験区を同時に設けた。
これらを３７℃にて静置培養し、１日、２日、３日、及び５日後の時点で培養液中の菌数測定とカップ内に形成したバイオフィルムの目視観察を行った後、１０，０００×ｇ、３０分、５℃の条件で遠心分離して沈殿物を取り出し、真空デシケーターで２４時間乾燥させた後、秤量して、培養液中に産生されたバイオフィルムの重量とした。尚、バイオフィルムの生成状態は、バイオフィルムがカップ内に確認されないものを○、バイオフィルムがカップ内の気液界面に生成しはじめた状態を△、バイオフィルムが気液界面から培養液中に至るまで生成している状態を×と判定した。
結果を表２−１〜２−２に示す。

上記結果から、本発明品はバイオフィルムの生成を有効に抑制できることが判る。

Claims

（Ａ）一般式（１）

（式中、Ｒ¹は炭素数８〜１２の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、Ｒ²は炭素数１のアルキル基を示す。）
で表される化合物、及び
（Ｂ）アルキル硫酸エステル塩、ＰＯＥアルキル硫酸エステル塩、及びＰＯＥアルキルエーテル酢酸塩から選ばれる１種以上である陰イオン性界面活性剤、並びにＰＯＥアルキルエーテル、（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル、アルキルポリグリコシド、ソルビタン脂肪酸エステル、及びＰＯＥソルビタン脂肪酸エステルから選ばれる１種以上である非イオン性界面活性剤からなる群より選ばれる１種以上の界面活性剤
を含有し、成分（Ａ）の含有量が０．０１〜１０重量％であり、かつ成分（Ａ）と成分（Ｂ）の重量比率（Ａ）／（Ｂ）が１／１〜１／１０であるバイオフィルム生成抑制剤組成物。
請求項１記載のバイオフィルム生成抑制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方法。
バイオフィルム生成抑制剤組成物の使用時の成分（Ａ）の重量濃度が１〜１０，０００ppmである請求項２記載のバイオフィルムの生成を抑制する方法。