KR102391233B1 - 자가-재생 항균 조성물 및 그 이용 방법 - Google Patents

자가-재생 항균 조성물 및 그 이용 방법 Download PDF

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에이미 엘. 반덴 웨벨
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

조성물이 표면 상에서 남아 있는 동안 표면이 항균적이 되게 하기 위해서, 생물 및 무생물 표면으로 조성물이 도포될 수 있다. 그러한 조성물은 자가-재생되는 적어도 하나의 병원균-연관된 바이러스를 포함하고, 그에 따라 사용자는 물질을 재생하기 위한 단계를 수행할 필요가 없다. 바이러스 또는 바이러스들이 중합체 기질 내에 포함된다. 중합체 기질은 바이러스(들)의 재생을 지원하기 위한 희망 수분 함량을 유지할 수 있는 능력을 갖는다. 조성물을 이용하는 여러 방법이, 박테리아, 바이러스, 및 균류 감염을 방지하기 위해서 생물 및 무생물 표면을 코팅하는 것을 포함한다.

Description

자가-재생 항균 조성물 및 그 이용 방법{SELF-REGENERATING ANTIMICROBIAL COMPOSITION AND METHOD OF USE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2014년 3월 31일자로 미국 특허상표청에 출원되고 명칭이 "자가-재생 항균 조성물 및 그 사용 방법"인 미국 가특허출원 제61/972,816호의 이익을 주장한다. 이전 출원의 전체가 본원에서 참조로 포함된다.
개시 내용은 병원체-특이적 바이러스를 포함하는 항균 조성물, 및 병원성 유기체를 살생하거나 그 성장을 억제하는데 있어서의 항균 조성물의 이용에 관한 것이다.
피부, 직물 또는 경질 표면을 위한 항균 조성물은 일반적으로 감염성 박테리아 및/또는 세균성 오염의 확산을 방지하기 위해서 이용된다. 오늘날 시장에는 많은 항균 조성물이 있으나, 이들 대부분은 소모되거나 소비되어, 피보호 표면이 갑작스럽게 세균으로부터 보호되지 않게 한다.
일부 항균 조성물은 재생될 수 있어서 항균 조성물이 세균을 계속해서 살생할 수 있다. 일 예로서, 셀룰로스 물질을, 히단토인 유도체(hydantoin derivative)를 포함하는 항균 코팅으로 처리하였다. 이러한 살생물성 화합물은, 염소계 표백제와 접촉한 후에, 재생될 수 있다. 이러한 조성물의 단점은, 그 조성물이 병원성 미생물에 대해서 살생물성 활동을 나타내는, 유한한 수명을 가진다는 것, 그리고 조성물의 살균 능력의 재생이 사용자에게 의존한다는 것이다.
사용자의 입력이 없이도 재생될 수 있는 항균 조성물이 요구된다. 조성물이 표면 상에서 유지되는 동안 항균 활동성을 유지하는 조성물이 더 요구된다.
세균 오염으로부터 표면을 보호하기 위한 조성물이 개시된다. 그러한 조성물은 내부에 바이러스를 함유하는 중합체 기질(matrix)을 포함한다. 중합체 기질이 물을 보유하도록 구성되어 바이러스가 세균에 노출될 때 자가-재생될 수 있다.
본 개시 내용의 이러한 그리고 다른 양태, 특징 및 장점이 이하의 구체적인 설명으로부터 당업자에게 자명해질 것이다.
발명의 상세한 설명
일 실시예에서, 본 개시 내용은, 생물 및 무생물 표면을 코팅할 수 있고, 그러한 코팅이 표면 상에서 유지되는 동안 그러한 표면이 항균성이 되게 할 수 있는 조성물이다. 그러한 조성물은 자가-재생되는 적어도 하나의 병원균-연관된 바이러스를 포함하고, 그에 따라 사용자는 물질을 재생하기 위한 단계를 수행할 필요가 없다. 중합체 기질 내에 포함되는 바이러스 또는 바이러스들이 항균 기능을 하고 병원체 특이적이다. 중합체 기질은 바이러스(들)의 재생을 지원하기 위한 희망 수분 함량을 유지할 수 있는 능력을 갖는다. 또한 조성물을 이용하는 방법이 개시된다.
본 개시 내용의 조성물로 코팅될 수 있는 무생물 표면의 예에는, 비제한적으로, 셀룰로스, 키틴, 키토산, 합성 섬유, 유리, 세라믹, 도자기, 플라스틱, 고무, 시멘트 그라우트(cement grout), 라텍스, 코크(caulk), 아크릴, 비닐, 폴리우레탄, 실리콘 관류(silicon tubing), 대리석 또는 다른 석재, 금속, 금속 산화물, 실리카, 식물이 포함된다. 본 개시 내용의 조성물로 코팅될 수 있는 생물 표면의 예에는 머리카락, 손톱, 뼈, 및 피부가 포함된다.
본 개시 내용의 조성물은 박테리아, 균류(효모, 사상균(mold)), 원생 동물, 환형 동물, 및 절지 동물과 같은 병원성 유기체를 비활성화시키도록 설계될 수 있다. 그러한 조성물이 MRSA를 포함하는 감염성 질병의 확산을 방지하기 위해서, 유독성 냄새를 제어하기 위해서, 곰팡이로 인한 변색을 제어하기 위해서, 그리고 기타 등등을 위해서 이용될 수 있다. 하나의 양태에서, 그러한 조성물은, 생물막 및 부식을 방지하기 위해서, 기계류, 프로세스 라인, 물 분배 라인, 금속-작업 유체 시스템 등을 코팅하기 위해서 이용될 수 있다. 다른 양태에서, 그러한 조성물은 신체 내에서 이용되는 관류(카테터, 공급관, 기관 절개관 등), 의료용 장비, 문 손잡이, 핸들, 침대, 컴퓨터 및 다른 장비를 코팅하기 위해서 의료 분야에서 이용될 수 있다. 또 다른 양태에서, 그러한 조성물이, 식물 코팅하여 박테리아 및 균류 감염, 그리고 곤충을 방지하기 위해서 농업 분야에서 이용될 수 있다. 우유 생산자, 육류 가공업자 및 음식물 제조자가 또한 음식물과 접촉하게 되는 무생물 표면을 코팅하는 것으로부터 이점을 취할 수 있다. 물론, 그러한 조성물을 이용하여 가정 및 기관 환경 내의 무생물 표면을 코팅할 수 있다. 무생물 표면을 코팅할 수 있는 가능성이 너무 많아서 본 개시 내용에서 모두 설명할 수는 없다. 마지막으로, 피부, 점막, 머리카락, 및 손톱과 같은 생물 표면이, 박테리아 및/또는 균류 감염의 방지를 위해서 조성물로 코팅될 수 있다.
중합체 기질
병원체-특이적 바이러스를 함유하도록 중합체 기질이 이용된다. 중합체 기질은 이하의 특성을 갖는다: 1) 중합체 기질은 물을 흡수할 수 있고, 2) 중합체 기질은 살생하고자 하는 병원체의 공격을 받은 후에 약 5 내지 약 40분 동안, 또는 대안에서, 약 10 내지 약 30분 동안, 또는 대안에서 약 15 내지 약 25분 동안 약 65 초과의 수분 활성도(Water of Activity)를 유지할 수 있고, 3) 중합체 기질은 상이한 조직 및 형상을 가지는 표면을 덮을 수 있고 그에 부착될 수 있으며, 4) 중합체 기질은 투명하고 무색일 수 있으나, 첨가제로 채색될 수 있거나 불투명하게 만들어질 수 있고, 5) 중합체 기질은 원하는 경우에 유연성을 가질 수 있고, 6) 중합체 기질은 분말, 분무, 또는 포움(foam)으로 도포될 수 있거나; 표면 상으로 롤 작업(rolled), 침지(dipped), 문질러 바름(wiped) 또는 솔 작업될 수 있다. 다른 특성이 가능하다.
일 실시예에서, 중합체 기질은 히드로겔이다. 히드로겔은, 물이 분산 매체인 콜로이드 겔로서 종종 발견되는, 친수성인 중합체 사슬의 네트워크이다. 히드로겔은, 99.9% 물을 포함할 수 있는 고흡수성 천연 또는 합성 중합체이다. 히드로겔은 또한 그들의 상당한 물 함량으로 인해서 소정 정도의 유연성을 갖는다. 공통 성분에는 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴산 나트륨, 아크릴레이트 중합체, 및 다량의 친수기를 가지는 공중 합체가 포함된다. 천연 히드로겔 물질은 아가로스(agarose), 메틸셀룰로스, 히알루론산(hyaluronan), 및 다른 천연 유도 중합체를 포함한다.
일 실시예에서, 중합체 기질은 Soerens 등의 미국 특허 제6,849,685호, Lang 등의 미국 특허 제7,312,286호, 및 Lang 등의 미국 특허 제7,335,713호의 초흡수성 중합체 용액이며, 이들 문헌의 각각의 전문이 본 명세서에 참고로 포함된다. 그러한 중합체 용액이 유연성의 흡수성 결합제로서 지칭될 수 있으며, "결합제"는 자체적으로 기재에 부착될 수 있거나, 다른 재료를 기재에 부착할 수 있거나, 2개의 기재를 함께 부착할 수 있는 물질이다. 유연성 물질은 생물 또는 유연성 물체 상에서의 이용에 바람직하다.
대부분의 초흡수성 중합체에서는 중합체를 강화하도록 내부 가교제를 첨가할 필요가 있는 반면에, 본 개시 내용에서 사용되는 중합체 기질 물질에서는, 유기 단량체가 내부 가교제로서 기능하기 때문에 가교제를 첨가할 필요가 없다. 내부 가교제는, 수용성 전구체 중합체를 기재 상에 코팅하고 이어서 물을 제거하여 잠복 가교제를 활성화시켜서, 중합체 기질이 형성될 수 있게 한다.
Soerens 등은, 미국 특허 제6,737,491호에서, 본 개시 내용에서 중합체 기질로서 사용될 수 있는 흡수성 결합제 조성물을 설명한다. Soerens 등의 문헌에 개시된 흡수성 결합제 조성물은 흡수 용품의 제조에 사용하기에 특히 적합한 알콕시실란 작용기를 함유하는 모노에틸렌성 불포화 중합체 및 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르이다. 또한, Soerens 등의 문헌에는, 단량체 용액을 준비하는 단계, 단량체 용액을 개시제 시스템에 첨가하는 단계, 및 알코올계 수용성 결합제 조성물로 알려진 개시제 시스템 내의 중합화 개시제를 활성화하는 단계를 포함하는 흡수 결합제 조성물을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "단량체(들)"는, 단량체, 올리고머, 중합체, 단량체, 올리고머, 및/또는 중합체의 혼합물, 및 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산, 또는 인산 혹은 이들의 염과의 공중합체화가 가능한 다른 임의의 반응성 화학종을 포함한다. 트리알콕시실란 작용기를 함유하는 에틸렌성 불포화 단량체가 본 발명에 적절하며 바람직하다. 바람직한 에틸렌성 불포화 단량체는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함하며, 예컨대, 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르를 포함한다.
전술한 참조문헌들에 개시되어 있는 흡수성 결합제 조성물은 적어도 15% 질량의 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산, 또는 인산 혹은 이들의 염, 물에 노출시 가교결합된 중합체를 형성하도록 응축되는 실라놀 작용기를 형성하는 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르, 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체화 가능한 친수성 글리콜, 및/또는 가소제의 반응 산물이다.
바람직하게는, 모노에틸렌성 불포화 단량체는 아크릴산이다. 다른 적절한 단량체는 카르복실기 함유 단량체를 포함하는데, 예를 들어, (메타)크릴산(아크릴산 또는 메타크릴산을 의미하며, 이하, 유사한 표기를 사용함), 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 소르빈산, 이타콘산, 신남산 등의 모노에틸렌성 불포화 모노 또는 폴리 카르복실산; 예를 들어, (말레 무수물 등의) 모노에틸렌성 불포화 폴리카르복실산 무수물 등의 카르복실산 무수물기 함유 단량체; 예를 들어, ((메타)크릴레이트 나트륨, 트리메틸아민 (메타)크릴레이트, 트리란올아민(메타)크릴레이트 등의) 모노에틸렌성 불포화 모노 또는 폴리카르복실산, 말레이트 나트륨, 메릴아민 말레이트의 불용성 염(알칼리 금속염, 암모늄 염, 아민 염 등) 등의 카르복실산 염 함유 단량체; 예를 들어, (비닐술폰산, 알릴 술폰산, 비닐톨루엔술폰산, 스티렌술폰산, (술포프로필 (메타)크릴레이트, 2-히드록시-3-(메타)크릴옥시 프로필 술폰산 등의) (메타)크릴술폰산 등의) 지방족 또는 방향족 비닐 술폰산 등의 술폰산기 함유 단량체; 예를 들어, 전술한 바와 같이, 알칼리 금속염, 암모늄 염, 술폰산기 함유 단량체의 아민 염 등의 술폰산 염 기(salt group) 함유 단량체; 및/또는 비닐포름아미드, (메타)크릴아미드, (N-메타크릴아미드, N-헥실아크릴아미드 등의) N-알킬 (메타)크릴아미드, (N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-di-n-프로필아크릴아미드 등의) N,N-디알킬(메타)크릴아미드, (N-메틸올(메타)아크릴아미드, N-히드록시에틸(메타)아크릴아미드 등의) N-히드록시알킬(메타)아크릴아미드, (N,N-디히드록시에틸(메타)아크릴아미드 등의) N,N-디히드록시알킬(메타)아크릴아미드, (N-비닐피롤리돈 등의) 비닐 락탐 등의 아미드기 함유 단량체를 포함한다.
적절하게는, 흡수성 결합제 중합체 조성물의 중량에 대한 모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산, 또는 인산, 흑은 이들의 염의 양의 범위는 약 15중량% 내지 약 99.9중량%일 수 있다. 산 기는, 바람직하게는 적어도 약 25몰%의 정도로 중성화되며, 즉, 산 기는 바람직하게는 나트륨, 칼륨, 또는 암모늄염으로서 존재한다. 중성화의 정도는 바람직하게는 적어도 약 50 몰%이다.
모노에틸렌성 불포화 카르복실산, 술폰산, 또는 인산, 흑은 이들의 염과 공중합체화가 가능한 유기 단량체는, 물과 반응해서 실라놀 기를 형성하는 트리알콕시실란 작용기를 함유하며, 본 발명의 실행에서 유용하다. 트리알콕시실란 작용기는 다음과 같은 구조를 가진다:
Figure 112016100654108-pct00001
여기서 R1, R2, R3는 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다.
대부분의 초흡수성 중합체에서는 중합체를 강화하도록 내부 가교제를 첨가할 필요가 있는 반면에, 본 개시 내용의 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물에서는, 트리알콕시실란을 포함하는 유기 단량체가 내부 가교제로서 기능하기 때문에 가교제를 첨가할 필요가 없다. 내부 가교제는, 수용성 전구체 중합체를 기재 상에 코팅한 다음 물을 제거하여 잠복 가교제를 활성화함으로써 초흡수성 결합제 중합체 조성물이 형성될 수 있게 한다.
트리알콕시실란 작용기를 함유하는 공중합체화가 가능한 단량체에 더하여, 트리알콕시실란 작용기를 함유하는 화합물과 후속적으로 반응될 수 있는 공중합체화가 가능한 단량체를 사용하는 것 또한 가능하며 또는 물과 반응해서 실라놀 기를 형성하는 물질도 사용 가능하다. 이러한 단량체는 이들에만 한정되는 것은 아니지만, 아민 또는 알코올을 함유할 수도 있다. 공중합체에 혼입되는 아민 기는, 예를 들어, 비제한적으로, (3-클로로프로필)트리메톡시실란과 후속하여 반응될 수 있다. 공중합체에 혼입되는 알코올 기는 이어서 이에만 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 테트라메톡시실란과 반응될 수도 있다.
중합체 결합제 조성물의 중량에 대한 트리알콕시실란 작용기 또는 실라놀 형성 작용기를 갖는 유기 단량체의 양의 범위는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%일 수 있다. 적합하게는, 단량체의 양은 수분에 노출시 충분한 가교 결합을 제공하기 위해서 0.1중량%를 초과해야 한다. 일부 측면에서, 단량체 첨가 수준은, 몇몇 용도를 위해 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 약 0.1중량% 내지 약 20중량%, 예컨대 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 약 0.5중량% 내지 약 10중량%; 또는 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 약 0.5중량% 내지 약 5중량%이다. 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물은 에스테르 단량체를 함유하는 공중합체가 가능한 친수성 글리콜, 예를 들어 장쇄, 친수성 모노에틸렌성 불포화 에스테르, 예컨대 1 내지 13개의 에틸렌 글리콜 단위를 갖는 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트를 포함할 수 있다. 친수성 모노에틸렌성 불포화 에스테르는 다음과 같은 구조를 갖는다:
Figure 112016100654108-pct00002
R=H 또는 CH3
R' = H, 알킬, 페닐
중합체 결합제 조성물의 중량에 대한 모노에틸렌성 불포화 친수성 에스테르의 양은, 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 중량에 대한 단량체의 0 내지 약 75 중량%의 범위일 수도 있다. 일부 측면에서, 단량체 첨가 수준은, 몇몇 용도를 위해 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 약 10중량% 내지 약 60중량%; 예컨대 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 약 20중량% 내지 약 50중량%; 또는 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 약 30중량% 내지 약 40중량%이다.
일부 측면에서, 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물은 또한 친수성 가소제를 포함할 수도 있다. 사용될 수도 있는 적합한 친수성 가소제는, 글리세린 등의 폴리히드록시 유기 화합물, 및 저 분자량 폴리올레핀 글리콜, 예컨대 약 200 내지 약 10,000 범위인 분자량의 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 포함할 수도 있지만 이에만 한정되지 않는다.
유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 중량에 대한 가소제의 양은, 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 중량에 대한 가소제의 0 내지 약 75 중량%의 범위일 수 있다. 일부 측면에서, 가소제 첨가 수준은, 몇몇 용도를 위해 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 약 10중량% 내지 약 60중량%; 예컨대 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물의 약 10중량% 내지 약 40중량%이다.
일부 측면에서, 본 발명의 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물은, 카르복실산, 카르복실산 염, 술폰산, 술폰산 염, 인산, 또는 인산 염으로부터 선택된 모노에틸렌성 불포화 단량체 적어도 15중량%를 포함하는 단량체; 개시제 시스템; 물과 후속 반응에 의해 실란올 작용성으로 용이하게 변환되는 작용기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르로부터 제조될 수 있고, 여기서 상기 생성된 유연성 초흡수성 결합제 중합체 조성물은 약 100,000 내지 약 650,000 g/몰, 예컨대 약 100,000 내지 약 300,000 g/몰의 평균 분자량을 가지고, 상기 초흡수성 중합체 조성물은 약 10,000 cps 미만의 점도 및 약 1000 ppm 미만의 잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체 함량을 갖는다.
수용성 중합체를 준비하는 데 있어서 이슈들 중 하나는 중합체에 남아 있는 모노에틸렌성 불포화 단량체 함량의 잔류량이다. 개인 위생에 적용하기 위해서는, 초흡수성 중합체 조성물의 잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체 함량의 양은 약 1000 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 500 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 100 ppm 미만이어야 한다. 미국 특허번호 제7,312,286호는, 모노에틸렌성 불포화 단량체의 잔여 함량이 적어도 1000 ppm 미만이 되도록 흡수성 결합제 조성물이 제조될 수 있게 하는 적어도 한 방법을 개시한다. 잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체의 분석은 잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체 시험에 따라 결정된다.
예를 들어, 박테리오파지, 미코파지(mycophage), 및 원생 동물, 그리고 절지 동물 바이러스의 몇몇 유형의 바이러스가 중합체 기질에 첨가될 수 있다. 이용되는 바이러스의 유형과 관계없이, 중합체 기질 내의 바이러스의 바람직한 양은 동일하다. 하나의 양태에서, 바람직한 양은 중합체의 mg 당 적어도 0.5개의 바이러스이다. 다른 양태에서, 그러한 양은 중합체의 mg 당 약 1개의 바이러스로부터 중합체의 mg 당 약 104개의 바이러스까지의 범위이다. 다른 양태에서, 바람직한 양은 중합체의 mg 당 약 50개의 바이러스로부터 중합체의 mg 당 약 1000개의 바이러스까지의 범위이다. 가장 바람직한 양은 중합체의 mg 당 약 100개의 바이러스이다.
본 개시 내용의 다른 실시예에서, 중합체 기질은, 2010년 12월 30일에 출원되고 본원에서 참조로 포함되는 미국 특허 공개 제2012/0171155호에 나열된 중합체 용액 중 하나이다. 그러한 중합체가 양이온성 아민 중합체-에피클로로히드린 부가 생성물, 양이온성 아민 중합체-에피클로로히드린 수지, 폴리(메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄) 염화물, 폴리(비스(2-클로로에틸)에테르-alt-1,3-비스(디메틸아미노) 프로필)요소, 폴리(디알릴디메틸암모늄) 염화물, 폴리 (t-부틸 아크릴레이트 코-에틸 아크릴레이트 코-메타크릴산), 폴리에틸렌 산화물, 폴리쿼터늄-16, 폴리쿼터늄-22, 폴리쿼터늄-67, 및 그러한 중합체의 혼합물을 포함한다.
박테리오파지
박테리오파지는, 박테리아를 감염시키고 그 내에서 복제하는 바이러스이다. 박테리오파지는 항생제에 대한 대안으로서 90년 넘게 이용되어 왔다. 박테리오파지는 많은 박테리아의 다제내성 균주(multi-drug-resistant strains)에 대한 가능성 있는 치료법이다.
박테리오파지는 DNA 또는 RNA 게놈(genome)을 캡슐화하는 단백질로 이루어지고, 비교적 단순하거나 정교한 구조를 가질 수 있다. 박테리오파지의 게놈은 겨우 4개의 유전자, 그리고 무려 수백 개의 유전자를 인코딩할 수 있다. 박테리오파지는, 그들의 게놈을 세포질 내로 주입한 후에, 박테리아 내에서 복제한다.
박테리오파지는, 토양이나 동물의 장과 같은, 박테리아성 숙주에 의해서 밀도가 높아진 장소 내에 널리 분포된다. 파지 및 다른 바이러스의 가장 밀집된 천연 공급원 중 하나가 해수이다.
적합한 박테리오파지가 M13, T 파지, 람다 파지(lambda phage), MS2, G4, Phix174, 및 Phi6, K를 포함한다. 그러한 물질은 미국 버지니아 매나사에 소재하는 미국 균주 은행(American Type Culture Collection)("ATCC")으로부터 입수가 가능하거나, 당업계에 공지된 바와 같이 자연으로부터 직접적으로 격리된다.
미코파지
미코파지는, 균류를 감염시키고 그 내부에서 복제하는 바이러스이다.
적절한 미코파지가 PSI를 포함한다. 그러한 물질은 미국 버지니아 매나사에 소재하는 미국 균주 은행("ATCC")으로부터 입수할 수 있다.
원생 동물 바이러스
본 개시 내용의 문맥에서, 원생 동물 바이러스는, 아메바, 말라리아 원충 등과 같은 원생 동물을 살생하는 바이러스이다. 적합한 원생 동물 바이러스에는 질편모충(Trichomonas vaginalis)(편모충바이러스), 람블편모충(Giardia lamblia)(람블편모충바이러스(Giardiavirus)), 크립토스프로리다움(Cryptosproridium)(크립토바이러스), 피하 리슈만편모충(Leishmania braziliensis), 바베스열 원충 종, 에이 메리아 종에 대한 dsRNA를 바이러스가 포함된다. 적합한 아메바 바이러스에는 대식가시아메바 마르세유바이러스(Acanthamoeba polyphaga marseillevirus)(APMaV), 카스텔라니 가시아메바 로잔 바이러스(Acanthamoeba castellanii lausannevirus)(ACLaV), 대식가시아메바 미미바이러스(APMV)가 포함된다.
그러한 물질은 당업계에 공지된 바와 같이 자연 공급원으로부터 얻어진다.
절지 동물 바이러스
절지 동물은 갑각류 동물을 포함하는 무척추 동물의 하나의 강(class)이다. 본 개시 내용의 문맥에서, 절지 동물 바이러스는, 절지 동물 매개체(vector)에 의해서 전달되는 바이러스를 살생하는 바이러스("아르보바이러스")이다. 적절한 절지 동물 바이러스에는 바쿠로바이러스(baculoviruse)가 포함된다. 그러한 물질은 당업계에 공지된 바와 같이 자연 공급원으로부터 얻어진다.
이용 방법
본 개시 내용의 조성물이, 예를 들어 덮고자 하는 전체 표면에 걸쳐 비교적 균일한 양으로 액체 조성물을 전달할 수 있는 분무용 병 또는 유사한 포장용기에 의해서, 액체 형태로, 표적화된 표면에 직접적으로 도포될 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 조성물에 의해서 보호하고자 하는 물품이 침지될 수 있다. 또한, 조성물은 상온에서 액체이기 때문에, 조성물로 포화된 물품으로 표면을 닦아서 조성물이 표면으로 도포될 수 있으며; 조성물은 물품으로부터 표면으로 전달될 것이다. 그러한 물품에는, 솔, 롤러, 및 베이스 시트(basesheet)로 형성된 수건(wipe) 또는 와이퍼가 포함된다. 본 개시 내용의 조성물이 습윤성(wettable) 분말로서 표면으로 도포되는 것이 또한 고려된다.
와이퍼 또는 수건 베이스 시트가 하나 이상의 직조 물질, 부직 물질, 셀룰로스 물질 및 그러한 물질의 조합으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 베이스 시트가 용융 취입(meltblown), 스펀레이스(spunlace), 코폼(coform), 에어-레이드(air-laid), 본디드-카디드 웨브 물질(bonded-carded web material), 수력엉킴된 물질(hydroentangled material), 및 그러한 물질의 조합을 포함하는 부직 섬유 시트 물질로 형성될 수 있다. 그런 물질은 합성 또는 천연 섬유 또는 그러한 섬유의 조합으로 제조될 수 있다. 전형적으로, 베이스 시트가 평방 미터당 25 그램 내지 평방 미터당 120 그램, 그리고 바람직하게 평방 미터당 40 그램 내지 평방 미터당 90 그램의 기본 중량을 가질 수 있다.
대안에서, 와이퍼 또는 수건 베이스 시트가, 평방 미터당 45 내지 80 그램 그리고 바람직하게 평방 미터당 60 그램의 기본 중량을 가지는 흡수성 섬유 및 중합체 섬유의 코폼 물질로 구성될 수 있다. 전형적으로 그러한 코폼 베이스 시트는 열가소성 중합체 용융취입 섬유 및 셀룰로스 섬유의 가스-형성된 기질로 구성된다. 다양한 적합한 물질이 중합체 용융취입 섬유, 예를 들면 폴리프로필렌 마이크로 섬유를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 중합체 용융취입 섬유는 탄성 중합체 섬유, 예컨대 중합체 수지에 의해 제공되는 것들일 수 있다. 예를 들어 PLTD-1810으로 표시되고 ExxonMobil Corporation(Houston, TX)으로부터 입수가 가능한 VISTAMAXX 탄성 올레핀 공중합체 수지, 또는 Kraton Polymers(Houston, TX)로부터 입수가 가능한 KRATON G-2755가 코폼 베이스 시트를 위한 신장 가능한 중합체 용융취입 섬유를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 다른 적합한 중합체 물질 또는 그것들의 조합은 달리 해당 기술분야에 공지된 바대로 활용될 수 있다.
코폼 베이스 시트가 추가로 다양한 흡수성 셀룰로스 섬유, 예컨대 목재 펄프 섬유를 포함할 수 있다. 코폼 베이스 시트에서 사용하기에 적합한 상업적으로 입수할 수 있는 셀룰로스 섬유에는, 예를 들어, Weyerhaeuser Co.(Washington, DC)로부터 입수가 가능한, 화학적으로 처리된 표백된 남부 연목 크라프트 펄프인 NF 405; Weyerhaeuser Co.로부터 입수가 가능한, 표백된 남부 연목 크라프트 펄프인 NB 416; Bowater, Inc.(Greenville, SC)로부터 입수가 가능한, 전체적으로 디본딩된 연목 펄프인 CR-0056; Koch Cellulose(Brunswick, GA)로부터 입수가 가능한, Golden Isles 4822 디본디드 연목 펄프; 및 Rayonier, Inc.(Jesup, GA)로부터 입수가 가능한, 화학적으로 개질된 경목 펄프인 SULPHATATE HJ가 포함된다. 코폼 베이스 시트의 중합체 용융취입 섬유 및 셀룰로스 섬유의 상대 백분율은 수건의 원하는 특성에 따라서 광범위한 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 예를 들어, 코폼 베이스 시트가, 코폼 베이스 시트의 건조 중량을 기준으로 10 중량% 내지 약 90 중량%, 바람직하게는 20 중량% 내지 60 중량%, 및 그리고 보다 바람직하게는 25 중량% 내지 35 중량%의 중합체 용융취입 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물이 (베이스 시트의 중량의) 50% 내지 (베이스 시트의 중량의) 800%의 부가된 양으로 베이스 시트 내로 통합될 수 있다. 보다 구체적으로, 조성물이 (베이스 시트의 중량의) 200% 내지 (베이스 시트의 중량의) 600% 또는 (베이스 시트의 중량의) 400% 내지 (베이스 시트의 중량의) 600%의 부가된 양으로 베이스 시트 내로 통합될 수 있다. 조성물 부가량이 베이스 시트의 조성에 따라 달라질 수 있다.
실시예
미국 특허 제7,312,286호(이하에서, "FAB"으로 지칭됨)에 따라서, Evonik Stockhausen, LLC(Greensboro, North Carolina, U.S.A.)가 제조한 유연성 초흡수성 중합체로 이루어진 중합체 기질 내로 박테리오파지를 혼합하였다. 혼합물을 상온 및 주변 상대 습도에서 시편 표면 상에서 건조하였다. 혼합물을 만졌을 때 수분이 없게 되었을 때, E. coli ATCC 13706을 표면으로 도포하였다. 시편을 18시간 동안 시험 환경에서 유지하였고, 그 이후에 표면을 추출하고 박테리오파지의 수를 계수하였다. E. coli 공격된 표면이 E. coli에 의해서 공격받지 않은 표면보다 더 많은 박테리오파지를 가진다는 것을 보여주는 것으로, 긍정적인 결과가 확인되었다.
물질
중합체
성분 중량% 조성물 CAS 번호
폴리아크릴산, 나트륨 염 20 - 40 9003-04-7
폴리에틸렌 글리콜(PEG400) < 5 25322-68-3
물 나머지 7732-18-5
잠재적 잔류물 FAB 내의 ppm CAS 번호
아크릴산 1000 79-10-7
3-트리메톡시시릴 프로필 메타크릴레이트(MEMO) 50 2530-85-0
시험 프로토콜
1. 표 1("FAB")의 중합체의 10.8 ml를 15-mL 원뿔형 원심분리관 내로 부분 표본화한다(Aliquot).
2. 1.2 mL의 PhiX-174 박테리오파지(ATCC 13706-B1)를 108 PFU/mL로 FAB 내로 부가. 관을 반전시켜 혼합.
3. PhiX-174/FAB의 2.0 mL를 6-웰(well) 마이크로플레이트의 4개의 웰로 부분 표본화한다.
4. 상온, 주변 습도에서 2시간 동안 FAB을 건조시킨다.
5. 200 μL의 Escherichia coli ATCC 13706을 PhiX-174/FAB를 함유하는 2개의 웰로 부가. 피펫 선단부로 혼합.
6. 200 ul의 버퍼를 PhiX-174/FAB를 함유하는 2개의 웰에 부가. 피펫 선단부로 혼합.
7. 바람직하게 층류형 유동 후드 하에서, 18시간 동안 플레이트를 건조시킨다.
8. 200 μL의 108 PFU/mL PhiX-174를 10 mL의 탈이온수에 부가하는 것에 의해서 박테리오파지 현탁액을 준비.
9. 건조된 PhiX-174/FAB 및 박테리오파지 현탁액을 30.0 mL의 멸균 탈이온수 내에서 재현탁시킨다.
10. 멸균 비드로 현탁체를 30초 동안 소용돌이화시키고 혼합 마무리를 위해서 관을 반전시킨다.
11. 용적형 피펫(positive displacement pipette)을 이용하여 다음과 같이 현탁액을 희석하고 플레이팅한다:
a. 100 μl의 E. coli ATCC 13706를 4 ml의 용융된 연한천(molten soft agar)에 부가하고 소용돌이화시킨다.
b. 100 μl의 PhiX-174 희석체를 4 ml의 용융된 E-coli 연한천에 대해서 부분 표본화하고 소용돌이화시킨다.
c. 용융된 상단 한천을 TSA 플레이트로 들이 붓고 상단 한천으로 플레이트의 표면을 커버한다.
d. 37℃에서 24시간 동안 배양하고 PFU를 계수한다.
결과
시험 코드 평균 LOG PFU/mL LOG PFU/mL 증가
PhiX-174 박테리오파지 + FAB 2.0 0
PhiX-174 박테리오파지 + E. coli ATCC 13706 4.7 2.7
표 2에서 확인될 수 있는 바와 같이, 박테리오파지의 수의 2.7 LOG PFU/mL 증가가 관찰되었다. 이는, 중합체가 박테리아로 오염될 때, 박테리오파지가 오염 박테리아를 감염시킬 수 있게 할 뿐만 아니라, 박테리아 내부에서 복제할 수 있게 하는 환경을 중합체가 제공한다는 것을 나타낸다. 박테리아가 용해되면, 자손 박테리오파지가 방출되고, 중합체 내의 박테리오파지의 양을 보충한다. 이러한 박테리오파지 복제 환경을 제공하는 것은, 박테리아 오염 이벤트가 발생될 때 중합체 내의 박테리오파지 농도가 연속적으로 유지될 수 있게 한다. 중합체가 없는 경우에, 박테리오파지가 박테리아 내에서 복제될 수 없다.
시험 코드 평균 LOG PFU/mL LOG PFU/mL 증가
PhiX-174 박테리오파지 + 폴리우레탄 디올 5.1 0
PhiX-174 박테리오파지 + E. coli ATCC 13706 5.2 0.1
표 3에서 확인될 수 있는 바와 같이, 폴리우레탄 디올의 포함은 자손 박테리오파지의 생성을 지원하지 않고 그에 따라 이러한 적용예에서 바람직하지 않다. PhiX-174+E. coli 만을 함유하는 혼합물과 비교하면, PhiX-174+E. coli+폴리우레탄 디올의 조합은 PhiX-174 박테리오파지의 농도를 증가시키지 않았다.
시험 코드 평균 LOG PFU/mL LOG PFU/mL 증가
PhiX-174 박테리오파지 + 0.7% w/w 한천 4.3 0
PhiX-174 박테리오파지 + E. coli ATCC 13706 6.7 2.4
표 4에서 확인될 수 있는 바와 같이, 0.7% w/w 한천의 포함은 자손 박테리오파지의 생성을 지원하였다. PhiX-174+E. coli 만을 함유하는 혼합물과 비교하면, PhiX-174+E. coli+0.7% w/w 한천의 조합은 PhiX-174 박테리오파지의 농도를 2.4 LOG PFU/mL 만큼 증가시켰다.
시험 코드 평균 LOG PFU/mL LOG PFU/mL 증가
PhiX-174 박테리오파지 + 히드록시프로필 셀룰로스 4.2 0
PhiX-174 박테리오파지 + E. coli ATCC 13706 4.3 0.1
표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 히드록시프로필 셀룰로스의 포함은 자손 박테리오파지의 생성을 지원하지 않고, 그에 따라 이러한 적용예에서 바람직하지 않다. PhiX-174+E. coli 만을 함유하는 혼합물과 비교하면, PhiX-174+E. coli+히드록시프로필 셀룰로스의 조합은 PhiX-174 박테리오파지의 농도를 증가시키지 않았다.
중합체 LOG PFU/mL 증가*
폴리우레탄 디올 0.1
한천(0.7% w/w) 2.4
히드록시프로필 셀룰로스 0.1
**셀룰로스가 존재할 때 0 PFU 회수됨
표 6에서 확인될 수 있는 바와 같이, E.coli와 함께-배양될 때 발생되는 PhiX-174 농도의 LOG10 PFU/mL 증가가, FAB 중합체의 포함에서 관찰되는 결과와 유사하게, 0.7% w/w의 한천의 존재에서 관찰되었다. 폴리우레탄 디올 또는 히드록시프로필 셀룰로스의 포함은 PhiX-174 농도의 증가를 제공하지 않았다.
시험 방법
잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체 시험 방법
잔류 모노에틸렌성 불포화 단량체 분석은, 중합체 용액 또는 초흡수성 조성물로부터 얻어지는 고체 필름을 사용하여 실행된다. 이러한 테스트를 설명하기 위한 예로, 모노에틸렌성 불포화 단량체는 아크릴산이다. (미국 메릴랜드주 콜럼비아에 사업장을 갖는 Shimadzu Scientific Instruments로부터 입수가능한) SPD-10Avp Shimadzu UV 검출기를 가지는 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC)를 사용해서 잔류 아크릴산 단량체의 함량을 결정하였다. 잔류 아크릴산 단량체를 결정하기 위해, 약 0.5 g의 경화된 필름을 500 rpm 속력으로 3.5 cm L x 0.5 cm W 자기 교반 막대를 사용하여 16시간 동안 0.9% NaCl-용액 100 ml 내에서 교반하였다. 혼합물을 여과하고 여과액을 (미국 캘리포니아주 온타리오에 사업장을 두고 있는 Column Engineering Incorporated에 의해 입수가 가능한) Nucleosil C8 100A 역상 컬럼(reverse phase column )을 통과시켜, 아크릴산 단량체를 분리했다. 아크릴산 단량체는 약 10 ppm에서 검출 한계를 가지고 소정의 시간에 용출된다. 그런 다음 크로마토그램으로부터 산출된 생성된 용출물의 피크 영역을 사용하여 필름에 있는 아크릴산 단량체의 잔류량을 산출한다. 먼저, 순수 아크릴산 용출물의 응답 영역을 알려져 있는 양(ppm)에 대하여 구성하여 보정 곡선을 생성하였다. 0.996 보다 큰 상관 계수를 갖는 선형 곡선을 얻었다.
수분 활성도 시험 방법
물 함량이 아니라, 수분 활성도(aw)가 미생물 성장을 위해서 이용 가능한 물의 하한선을 결정한다. 온도, pH, 및 몇몇 다른 인자가, 유기체가 해당 성장 속도로 성장할 지의 여부에 영향을 미칠 수 있지만, 수분 활성도가 종종 가장 중요한 성장 인자가 된다. 대부분의 박테리아가 성장하게 될 가장 낮은 수분 활성도가 약 0.90이다. 사상균 및 효모 성장에 대한 aw는 약 0.61이다.
수분 활성도 기구가 샘플 내에 존재하는 물의 에너지 상태(종종 자유롭고, 구속되지 않은 또는 활성적인 물로서 지칭됨)를 측정한다. 샘플 내에 존재하는 전체 물 함량의 일부가 샘플 내의 구성요소 상의 특정 장소에 강하게 구속된다. 이러한 장소가 다당류의 수산기, 단백질의 카르보닐 및 아미노기, 그리고 다른 극성 장소를 포함할 수 있다. 물이 수소, 이온 쌍극자(iondipole), 및 다른 강력한 화학적 결합에 의해서 유지된다.
수분 활성도 측정을 위해서 많은 수의 기구가 이용될 수 있다. 수분 활성도 값이 저항 전해질(resistive electrolytic), 커패시턴스 또는 이슬점 습도계 측정에 의해서 얻어질 수 있다. 수분 활성도를 측정하기 위해서 이용될 수 있는 방법의 구체적인 예로서, Rotronic AG Water Activity and Temperature Probe HC2-AW-USB (Bassersdorf, Switzerland) ("프로브")의 이용이 있다. 이러한 시스템을 이용하기 위해서 이하의 과정을 따른다.
1. 온도 안정 지역에서만 수분 활성도를 측정한다.
2. 최고의 정확도를 위해서, 온도가 0.01 ℃/분 초과로 변화되지 않아야 한다.
3. 측정에 앞서서, 각각의 제품(product) 샘플을 커버된 일회용 샘플 컵 내에 배치한다.
4. 컵을 프로브와 동일한 일반 지역 내에 배치한다.
5. 프로브를 이용하기에 앞서서, 프로브 아래에 위치된 밀봉 O-링의 무결성 및 청정성을 확인한다.
6. 충분한 시간 동안, 샘플이 프로브의 온도(25℃)가 되게 한다.
7. 체류 시간을 적절한 시간 간격으로 설정한다. 전형적으로, 측정에는 약 5분이 소요된다.
8. 온도 조건이 (제품 및 프로브 모두에서) 안정적일 때, 프로브를 이용하여 측정을 하고 기록한다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 설명되었지만, 당업자는, 첨부된 청구항에 기술된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 여러 가지 수정 및 치환이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

Claims (15)

  1. 병원성 유기체로부터 표면을 보호하기 위한 조성물로서:
    친수성 중합체 기질; 및
    상기 중합체 기질 내에 배치된, 병원성 유기체에 노출될 때 복제하는 병원체-연관 바이러스를 포함하고;
    상기 중합체 기질은 조성물이 건조된 후 병원성 유기체에 노출될 때 항균 활동성을 지원하기 위해 바이러스가 복제할 수 있게 하며;
    상기 중합체 기질은 모노에틸렌성 불포화 중합체 및 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르를 포함하는 유연성 흡수성 결합제인, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 병원성 유기체는 균류인, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 병원성 유기체는 박테리아인, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중합체 기질은 병원성 유기체에 대한 노출에 대해, Rotronic AG Water Activity and Temperature Probe를 사용하여 측정할 때 0.65 초과의 수분 활성도를 5 내지 40분 동안 유지할 수 있는, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 바이러스는 박테리오파지인, 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 바이러스는 미코파지인, 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 바이러스는 절지 동물 바이러스, 아메바 바이러스, 및 원생 동물 바이러스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 조성물.
  8. 항균 수건 또는 와이퍼로서:
    친수성 중합체 기질; 및
    상기 중합체 기질 내에 배치된, 병원성 유기체에 노출될 때 복제하는 병원체-연관 바이러스를 포함하는 항균 조성물로서;
    상기 중합체 기질은 조성물이 건조된 후 항균 활동성을 지원하기 위해 바이러스가 복제할 수 있게 하고;
    상기 중합체 기질은 모노에틸렌성 불포화 중합체 및 알콕시실란 작용기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르를 포함하는 유연성 흡수성 결합제, 양이온성 아민 중합체-에피클로로히드린 부가 생성물, 양이온성 아민 중합체-에피클로로히드린 수지, 폴리(메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄) 염화물, 폴리(비스(2-클로로에틸)에테르-alt-1,3-비스(디메틸아미노) 프로필)요소, 폴리(디알릴디메틸암모늄) 염화물, 폴리 (t-부틸 아크릴레이트 코-에틸 아크릴레이트 코-메타크릴산), 폴리에틸렌 산화물, 폴리쿼터늄-16, 폴리쿼터늄-22, 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 항균 조성물; 및
    베이스 시트를 포함하고;
    상기 베이스 시트는 상기 항균 조성물로 포화되는, 항균 수건 또는 와이퍼.
  9. 제8항에 있어서, 상기 베이스 시트는 열가소성 섬유 및 셀룰로스 섬유를 포함하는, 항균 수건 또는 와이퍼.
  10. 제8항에 있어서, 상기 베이스 시트는 부직 물질을 포함하는, 항균 수건 또는 와이퍼.
  11. 제8항에 있어서, 상기 바이러스는 박테리오파지 및/또는 미코파지를 포함하는, 항균 수건 또는 와이퍼.
  12. 병원성 유기체로부터 표면을 보호하기 위한 조성물로서:
    친수성 중합체 기질; 및
    상기 중합체 기질 내에 배치된, 병원성 유기체에 노출될 때 복제하는 병원체-연관 바이러스를 포함하고;
    상기 중합체 기질은 조성물이 건조된 후 병원성 유기체에 노출될 때 항균 활동성을 지원하기 위해 바이러스가 복제할 수 있게 하며;
    상기 중합체 기질은 양이온성 아민 중합체-에피클로로히드린 부가 생성물, 양이온성 아민 중합체-에피클로로히드린 수지, 폴리(메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄) 염화물, 폴리(비스(2-클로로에틸)에테르-alt-1,3-비스(디메틸아미노) 프로필)요소, 폴리(디알릴디메틸암모늄) 염화물, 폴리 (t-부틸 아크릴레이트 코-에틸 아크릴레이트 코-메타크릴산), 폴리에틸렌 산화물, 폴리쿼터늄-16, 폴리쿼터늄-22, 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 중합체 기질은 병원성 유기체에 대한 노출에 대해, Rotronic AG Water Activity and Temperature Probe를 사용하여 측정할 때 0.65 초과의 수분 활성도를 5 내지 40분 동안 유지하도록 구성된, 조성물.
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