JP5980479B2 - バイオフィルム除去用組成物 - Google Patents

Description

本発明は、微生物が関与する様々な分野において、硬質表面等に形成されたバイオフィルムを効果的に除去でき、除菌作用も発揮できるバイオフィルム除去用組成物に関する。

近年、マンション等の集合住宅は勿論、一戸建て住宅でもアルミサッシや断熱材等の多用によって、気密性が高く、保湿性に優れた建築物が普及してきた。一方、人々の生活水準の向上に伴い、アメニティー、即ち「快適性」という概念が広まり、限られた居住空間でできるだけ気持ちよく、清潔に生活したいとの意識が高まってきた。こうした建築様式の近代化や居住者の意識変化を反映して、家庭における特に湿度の高い浴室、台所、洗面所及びトイレ等の水回りでバイオフィルムが発生し易くなっている。バイオフィルムは、ヌメリや詰まりの原因や悪臭の原因となっており、日常生活において不快感を与えたり、感染症の感染源にもなることが問題視されている。

バイオフィルムは、細菌やカビ等の微生物が床やシンク等の硬質表面に付着・増殖し、多糖類や糖タンパク質等の高分子物質が生成、分泌されて形成された生物膜であり、複数種の微生物が入り込んで複雑な微生物集団を形成している。微生物がバイオフィルムを一旦形成すると、洗浄除去、抗生物質、薬剤、熱、乾燥等に対して浮遊の状態にある場合に比べ著しく高い抵抗性を示す上、通常の洗浄や殺菌方法ではその効果が十分発揮できないことが多く、徹底的な微生物の排除を困難にするため深刻な問題となっている。

これまでバイオフィルムの危害を防止するためには、微生物、特に細菌に対して殺菌作用もしくは静菌作用を与えることによって細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、アルギニンの塩酸塩、アルギニンエチルエステル、アルギニングルタミン酸等のアルギニン又はその誘導体と抗菌活性を示す化合物を配合した抗菌製剤が記載されているが、この特許文献１では、人工的に吸引固着させた微生物の菌塊に対する抗菌効果を評価しているに過ぎず、バイオフィルムに対する除去効果を評価しているものではない。また、特許文献１の技術では、バイオフィルムに対する除去効果は満足できるものではない。

また、バイオフィルムを一旦除去できたとしても、その周囲の微生物が除菌されていなければ、バイオフィルムが再形成されるため、バイオフィルムの除去と共に除菌を行うことも重要と考えられている。従来、バイオフィルムを除去する技術について検討されているものの、バイオフィルム除去作用と除菌作用の双方を兼ね備えさせる技術については、未だ十分な検討がなされていないのが現状である。とりわけ、低濃度に希釈されても、バイオフィルム除去作用と除菌作用の双方を十分に発揮できる製剤については、様々な分野で強い要望があるにも拘わらず、その製剤処方が見出されていない。

特開平８−１５１３２４号公報

本発明は、微生物が関与する様々な分野において、硬質表面等に形成されたバイオフィルムを効果的に除去でき、更に除菌作用も発揮できるバイオフィルム除去用組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、驚くべきことに、特定構造の第四級アミン化合物は、バイオフィルムを効果的に除去でき、しかも微生物に対して除菌作用も発揮し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成した。

即ち、本発明は、下記態様のバイオフィルム除去用組成物を提供する。
項１． 下記一般式（１）に示される第四級アミン化合物を含有することを特徴とする、バイオフィルム除去用組成物。

[一般式（１）中、Ｒ^１〜Ｒ^４は、同一又は異なって炭素数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、且つＲ^１〜Ｒ^４のアルキル基の炭素数の総数が１６〜３８である。Ｘは、ハロゲン原子又は水酸基を示す。]
項２． 一般式（１）中、Ｒ^１及びＲ^２が、各々独立に、炭素数４〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つＲ^３及びＲ^４が、各々独立に、炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基である、項１に記載のバイオフィルム除去用組成物。
項３． 一般式（１）中、Ｒ^１が、炭素数４〜３５の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つＲ^２〜Ｒ^４が、各々独立に、炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基である、項１に記載のバイオフィルム除去用組成物。
項４． 一般式（１）において、Ｒ^１〜Ｒ^４のアルキル基の炭素数の総数が１９〜２２である、項１に記載のバイオフィルム除去用組成物。
項５． 一般式（１）中、Ｒ^１及びＲ^２が、各々独立に、炭素数８〜１２の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つＲ^３及びＲ^４が、各々独立に、炭素数１〜３の直鎖状又は分岐状のアルキル基である、項４に記載のバイオフィルム除去用組成物。
項６． 一般式（１）中、Ｒ^１が、炭素数１６〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つＲ^２〜Ｒ^４が、各々独立に、炭素数１〜３の直鎖状又は分岐状のアルキル基である、項４に記載のバイオフィルム除去用組成物。
項７． 一般式（１）で示される第四級アミン化合物の使用時の濃度が０．００１〜８０重量％である、項１〜６のいずれかに記載のバイオフィルム除去用組成物。
項８． 更に、アルキル（Ｃ＝４〜１８）ジメチルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシアルキレン（Ｃ＝２〜３）アルキル（Ｃ＝４〜１８）エーテル、アルキルポリグリコシド、トリアルキルアミンオキサイド、及び多価アルコールよりなる群から選択される少なくとも１種を含む、項１〜７のいずれかに記載のバイオフィルム除去用組成物。
項９． 更に、多価アルコールを含む、項１〜８のいずれかに記載のバイオフィルム除去用組成物。
項１０． 水洗トイレの便器に形成されたバイオフィルムの除去に使用される、項１〜９のいずれかに記載のバイオフィルム除去用組成物。
項１１． 項１〜１０のいずれかに記載のバイオフィルム除去用組成物を、バイオフィルムに接触させることを特徴とする、バイオフィルムの除去方法。

本発明によれば、バイオフィルムを効果的に除去できるので、ヌメリ、詰まり、悪臭等を防止し、不快感のない清潔な環境を提供することが可能になる。更に、本発明によれば、バイオフィルム除去作用のみならず、浮遊している微生物に対する除菌作用も発揮するので、バイオフィルムの形成を予防することもできる。

本明細書において、バイオフィルム除去作用とは、硬質表面等に形成されたバイオフィルムを取り除く作用を示し、除菌作用とは、バイオフィルムの内外を問わず、硬質表面等に存在する微生物数を減じる作用を示す。

本発明のバイオフィルム除去用組成物は、下記一般式（１）に示される第四級アミン化合物を含有することを特徴とする。

一般式（１）中、Ｒ^１〜Ｒ^４は、同一又は異なって炭素数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、且つＲ^１〜Ｒ^４のアルキル基の炭素数の総数が１６〜３８、好ましくは１９〜２２である。

Ｒ^１〜Ｒ^４は、これらの炭素数の総数が１６〜３８である限り、直鎖状又は分岐状の別を問わず、各々のアルキル基の炭素数についても制限されないが、バイオフィルム除去作用及び除菌作用を一層効果的に発揮させるという観点から、好適には、これらの炭素数の総数が１９〜２２であり、更に好適な例として下記の構造例１及び２に示すＲ^１〜Ｒ^４の組み合わせが例示される：
構造例１：Ｒ^１及びＲ^２が、各々独立に、炭素数４〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基、好ましくは炭素数８〜１２の直鎖状又は分岐状のアルキル基、更に好ましくは炭素数１０の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つＲ^３及びＲ^４が、各々独立に、炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基、好ましくは炭素数１〜３の直鎖状又は分岐状のアルキル基、更に好ましくはメチル基である；或いは
構造例２：Ｒ^１が、炭素数４〜３５の直鎖状又は分岐状のアルキル基、好ましくは炭素数１３〜２０の直鎖状又は分岐状のアルキル基、更に好ましくは炭素数１６〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つＲ^２〜Ｒ^４が、各々独立に、炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基、好ましくは炭素数１〜３の直鎖状又は分岐状のアルキル基、更に好ましくはメチル基である。

特に、上記構造例１の第四級アミン化合物は、０．００１重量％程度という低濃度であっても、バイオフィルム除去作用と除菌作用の双方を有効に発揮できるので、本発明において特に好適に使用される。

また、一般式（１）中、Ｘは、ハロゲン原子又は水酸基を示す。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子が挙げられる。Ｘとして、好ましくはハロゲン原子、更に好ましくは塩素原子が挙げられる。

一般式（１）に示される第四級アミン化合物の中でも、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、とりわけジデシルジメチルアンモニウムクロライドは、バイオフィルム除去作用及び除菌作用をより効果的に発揮できるため、好適である。

本発明のバイオフィルム除去用組成物において、一般式（１）で示される第四級アミン化合物は、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。

本発明のバイオフィルム除去用組成物において、一般式（１）で示される第四級アミン化合物の配合割合については、使用時（即ち、バイオフィルムが形成されている硬質表面に適用される際）の濃度が０．００１〜８０重量％、好ましくは０．０１〜５０重量％、更に好ましくは０．１〜２０重量％の範囲を充足するように設定されていればよい。即ち、本発明のバイオフィルム除去用組成物において、一般式（１）で示される第四級アミン化合物の配合割合は、バイオフィルム除去用組成物が希釈されずそのまま使用される形態である場合には、前述する使用時の濃度を目安に設定されていればよく、また、希釈されて使用される形態である場合には、使用時の希釈倍率に応じて前述する使用時の濃度を濃縮した範囲に設定されていればよい。保管、搬送等の効率化の観点からは、本発明のバイオフィルム除去用組成物は、配合成分が濃縮された状態で提供され、使用時に希釈して使用されるように設計されていることが望ましい。

本発明のバイオフィルム除去用組成物は、一般式（１）で示される第四級アミン化合物以外に、バイオフィルム除去作用を増強させる成分（以下、「増強成分」と表記することもある）を含有してもよい。このような成分としては、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキル（Ｃ＝４〜１８）ジメチルアミノ酢酸ベタイン；ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ＝４〜１８）エーテル、ポリオキシプロピレンアルキル（Ｃ＝４〜１８）エーテル等のポリオキシアルキレン（Ｃ＝２〜３）アルキル（Ｃ＝４〜１８）エーテル；ブチルグルコシド、オクチルグルコシド、デシルグルコシド、ラウリルグルコシド等のアルキルポリグルコシド；アルキル（Ｃ＝１０〜１４）ジメチルアミンオキサイド等のトリアルキルアミンオキサイド；エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール等が挙げられる。これらの増強成分の中でも、特にプロピレングリコールは、バイオフィルム除去作用を一層顕著に増強させ得るため、好適である。これらの増強成分は、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。

上記増強成分を配合する場合、当該増強成分の配合割合については、例えば、使用時（即ち、バイオフィルムが形成されている硬質表面に適用される際）の濃度が０．０１〜８０重量％、好ましくは１〜６０重量％、更に好ましくは１０〜５０重量％の範囲を充足するように設定されていればよい。

本発明のバイオフィルム除去用組成物には、その形態や適用対象等に応じて、上記成分以外に、界面活性剤、溶剤、殺菌剤、抗菌剤、洗浄剤、アルカリ剤、アルカリビルダー、キレート剤、分散剤、香料、消臭成分、再付着防止剤、ｐＨ調整剤、増粘剤、粘度調整剤、懸濁剤、乳化剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酵素、顔料、染料、蛍光剤、賦形剤、ソイルリリース剤、漂白剤、漂白活性化剤、滑沢剤、コーティング剤等を含んでいてもよい。

例えば、本発明のバイオフィルム除去用組成物をトイレや浴室に形成されたバイオフィルムの除去に使用する場合には、界面活性剤、キレート剤、香料等を含むことが好ましく；台所に形成されたバイオフィルムの除去に使用する場合には、界面活性剤、溶剤、香料等を含むことが好ましく；排水パイプに形成されたバイオフィルムの除去に使用する場合には、アルカリ剤、塩素、界面活性剤等を含むことが好ましい。

本発明のバイオフィルム除去用組成物の形態については、特に制限されず、例えば、液状、固形状（粉末状、錠剤状等）、半固形状（ペースト状、ゲル状等）、エアゾール状等のいずれであってもよい。

本発明のバイオフィルム除去用組成物は、バイオフィルムが形成された部位に対して、バイオフィルムを除去するために使用される。本発明のバイオフィルム除去用組成物の適用対象については、バイオフィルムが形成されている部位、或いはバイオフィルムが形成され易い部位である限り、特に制限されないが、硬質表面、とりわけ湿度の高い環境に晒される硬質表面は、バイオフィルムが形成され易いため、本発明のバイオフィルム除去用組成物の好適な適用対象である。本発明のバイオフィルム除去用組成物の適用対象として、具体的には、トイレ（便器、トイレの床）、浴室、台所、厨房、排水管、食品又は飲料の製造プラント、産業用の冷却塔、脱塩装置、貯水設備（プール、人工池等）、内視鏡、カテーテル、人工透析機等の医療機器等が挙げられる。

本発明のバイオフィルム除去用組成物を用いてバイオフィルムを除去するには、当該バイオフィルム除去用組成物とバイオフィルムを接触させればよく、その方法については特に制限されないが、例えば、適用対象に対してバイオフィルム除去用組成物を塗布、散布又は滴下する方法；バイオフィルム除去用組成物に適用対象を浸漬する方法；バイオフィルム除去用組成物を適用対象に流水して接触させる方法等が挙げられる。

本発明のバイオフィルム除去用組成物は、一般式（１）で示される第四級アミン化合物が０．００１重量％程度という低濃度でも、バイオフィルムを効果的に除去し、微生物の除菌を行うこともできるが、流通、保管等を考慮すると、本発明のバイオフィルム除去用組成物は嵩張らない形態（例えば、一般式（１）で示される第四級アミン化合物は０．００１〜８０重量％、好ましくは０．１〜２０重量％程度に濃縮された状態）で提供されることが望ましい。即ち、本発明のバイオフィルム除去用組成物の好適な使用態様として、使用時に、水で２〜５００００００倍程度希釈されてバイオフィルムと接触させるものが挙げられる。このような使用態様として、本発明のバイオフィルム除去用組成物を水洗トイレの便器に形成されたバイオフィルムの除去に使用する方法、即ち本発明のバイオフィルム除去用組成物を水洗トイレの洗浄水に希釈して便器のバイオフィルムを除去する方法が挙げられる。以下に、本発明のバイオフィルム除去用組成物を便器のバイオフィルムの除去に使用する場合の一例について説明する。例えば、水洗トイレのタンクの外側上部に配置され洗浄水をタンク内に流入させる流路（オンタンク）、水洗トイレのタンク内部（インタンク）、又便器の便鉢外周の縁（リム）に、本発明のバイオフィルム除去用組成物を設置して使用すればよい。これによって、オンタンクの場合にはトイレの洗浄後（フラッシュ後）にタンク内に洗浄水が再貯留される際、インタンクの場合にはトイレの洗浄後（フラッシュ後）にタンク内に洗浄水が再貯留された際、又は洗浄時（フラッシュ時）に洗浄水が便器に流出される際に、バイオフィルム除去用組成物の所定量が洗浄水に溶出又は放出され、便器の洗浄時（フラッシュ時）に、バイオフィルムが形成された便器に、本発明のバイオフィルム除去用組成物を接触させることができる。ここで、水洗トイレとは、水が洗浄水としてタンクに貯留され、タンクに貯留された洗浄水が便器に流水（フラッシュ）されて便器の洗浄が行われるように構成されているトイレを意味する。

以下に、実施例等に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
試験例１：バイオフィルム除去作用及び除菌作用の評価
表１〜４に示す組成の試験液を調製し、バイオフィルム除去作用、及び浮遊している微生物に対する除菌作用の評価を行った。

＜バイオフィルム除去作用の評価＞
（１）５０ｍＬの容量の滅菌遠沈管にＳＣＤ（Ｓｏｙｂｅａｎ Ｃａｓｅｉｎ Ｄｉｇｅｓｔ）培地１０ｍＬを加えた。
（２）供試菌（カジトン培地保存のＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ ＮＢＲＣ１２３７５）を１白金耳採取し、（１）のＳＣＤ培地に接種した後、３０℃、２４時間、１２０ｒｐｍの条件で振盪培養を行い、供試菌液を調製した。
（３）別途、９６穴プレートにネガティブコントロール１としてＳＣＤ培地をＮ＝３ずつ０．１５ｍＬ分注した。
（４）９６穴プレートにネガティブコントロール２としてＳＣＤ培地をＮ＝３ずつ０．１５ｍＬ分注した。
（５）９６穴プレートに試験液のサンプル数に応じてＳＣＤ培地をＮ＝３ずつ０．１５ｍＬ分注した。
（６）上記（４）及び（５）で分注したＳＣＤ培地に、上記（２）で調製した供試菌液を５μＬずつ植菌し、３０℃で７２時間静置培養し、バイオフィルムを形成させた。
（７）各穴中の培養液を除去し、外観上乾燥するまで室温で放置し、その後、蒸留水０．２ｍＬで各穴を２回リンスした。
（８）各穴に応じて、ネガティブコントロール１には何も加えない、ネガティブコントロール２には蒸留水０．２ｍＬを加え、その他の穴には各試験液０．２4ｍＬを加え、室温で１０分間静置した。
（９）各穴の溶液を除去し、蒸留水０．２ｍＬで各穴を２回リンスした。
（１０）０．１ｗ／ｖ％のクリスタルバイオレット水溶液０．２ｍＬを各穴に加え、３０分間、室温でインキュベートした。
（１１）９５重量％エタノール水溶液０．２ｍＬを各穴に加え、１０分間静置して、色素（クリスタルバイオレット）を十分に可溶化させて、波長５９５ｎｍで吸光度を測定した。ここで、ネガティブコントロール１の吸光度をブランク値、ネガティブコントロール２の吸光度を初期値、及び各試験液の吸光度を測定値とした。
（１２）この試験を３回行い、平均した値を用いて各試験液のバイオフィルム除去率を下記式から算出した。
バイオフィルム除去率（％）＝[｛（初期値−ブランク値）−（測定値−ブランク値）｝／（初期値−ブランク値）]×１００

＜除菌作用の評価＞
（１）被検菌株として黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ ＮＢＲＣ１２７３２）を用い、本菌株をSCD寒天培地（Ｓｏｙｂｅａｎ−Ｃａｓｅｉｎ Ｄｉｇｅｓｔ Ａｇａｒ、日本製薬株式会社製）に白金耳で画線し、３５℃で１８〜２４時間前培養した。
（２）前培養した被検菌株をニュートリエントブロス培地（日本ベクトン・ディッキンソン株式会社製）に約１０^８ｃｆｕ/mlとなるように懸濁した（以下、菌液とする）。
（３）５０ｍｌの容量の滅菌遠沈管（日本ベクトン・ディッキンソン株式会社製）に、以下のＡ及びＢ溶液を９．９ｍｌ分注した。その後、各遠沈管に菌液０．１ｍｌをそれぞれ接種して、１０ｍｌとし、２５℃で３時間静置培養した。
Ａ溶液：滅菌生理食塩水（大塚製薬株式会社製）のみ（ブランク）
Ｂ溶液：表１〜４に示す試験液
（４）接種３時間後のＡ及びＢ溶液から各々０．１ｍｌずつを採取し、適宜リン酸緩衝生理食塩水（和光純薬工業株式会社）を用いて希釈系列を調製した後、原液及び各希釈液０．１ｍｌを各々ＳＣＤＬＰ寒天培地（Ｓｏｙｂｅａｎ−Ｃａｓｅｉｎ Ｄｉｇｅｓｔ Ａｇａｒ ｗｉｔｈ Ｌｅｃｉｔｈｉｎ＆Ｐｏｌｙｓｏｒｂａｔｅ ８０、日本製薬株式会社）に塗抹し、３５℃で１８〜２４時間培養して生菌数をそれぞれ測定した。
（５）以下の式に従い各試験液の抗菌活性値を算出した。
抗菌活性値＝log[Ａ溶液を使用した際の菌数]−log[溶液Ｂを使用した際の各菌数]
得られた抗菌活性値について以下の判定基準によって評価した。
１．０未満 ： ×
１．０以上２．０未満 ： ○
２．０以上 ： ◎

＜結果＞
結果を表１〜４に併せて示す。この結果から、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド及びセチルトリメチルアンモニウムクロライドには、優れたバイオフィルム除去作用があり、更に浮遊している微生物に対する除菌作用もあることが確認された。特に、ジデシルジメチルアンモニウムクロライドは、０．００１重量％という低濃度であっても、優れたバイオフィルム除去作用及び除菌作用を発揮できることが分かった。
また、ジデシルジメチルアンモニウムクロライドとプロピレングリコールとを組み合わせることにより、バイオフィルム除去作用が格段に向上することも明らかになった（実施例１２）。
一方、セチルトリメチルアンモニウムクロライドでは、優れたバイオフィルム除去作用が認められたのに対して、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドには、バイオフィルム除去作用が認められなかったことから、第四級アミンに結合しているアルキル基の炭素数の総数が、１６以上、特に１９以上であることがバイオフィルム除去作用を備える上で重要であることも確認された。

Claims (6)

1. 下記一般式（１）に示される第四級アミン化合物と、
   

   

   [一般式（１）中、Ｒ ¹ 及びＲ ² が、各々独立に、炭素数８〜１２の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つＲ ³ 及びＲ ⁴ が、各々独立に、炭素数１〜３の直鎖状又は分岐状のアルキル基である。Ｘは、ハロゲン原子又は水酸基を示す。]
   アルキル（Ｃ＝４〜１８）ジメチルアミノ酢酸ベタイン、ブチルグルコシド、トリアルキルアミンオキサイド、及びプロピレングリコールよりなる群から選択される少なくとも１種の増強成分と、を含有し、
   硬質表面に形成されたバイオフィルムの除去に使用される、
   ことを特徴とする、バイオフィルム除去用組成物。
2. 一般式（１）中、Ｒ¹及びＲ²が、各々独立に、炭素数８〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、且つＲ³及びＲ⁴が、各々独立に、メチル基である、請求項１に記載のバイオフィルム除去用組成物。
3. 一般式（１）で示される第四級アミン化合物の使用時の濃度が０．００１〜８０重量％である、請求項１又は２に記載のバイオフィルム除去用組成物。
4. 水洗トイレの便器に形成されたバイオフィルムの除去に使用される、請求項１〜３のいずれかに記載のバイオフィルム除去用組成物。
5. 前記増強成分が、ブチルグルコシド及び／又はトリアルキルアミンオキサイドである、請求項１〜４のいずれかに記載のバイオフィルム除去用組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のバイオフィルム除去用組成物を、硬質表面に形成されたバイオフィルムに接触させることを特徴とする、バイオフィルムの除去方法。