KR20050037461A

KR20050037461A - 미생물 성능이 증강된 피복물

Info

Publication number: KR20050037461A
Application number: KR1020057000509A
Authority: KR
Inventors: 마틴 제이 폴센스키; 리차드 아이 리아빗
Original assignee: 마틴 제이 폴센스키; 리차드 아이 리아빗
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-04-21
Also published as: BR0312449A; WO2004035698A2; NZ538146A; MXPA05000445A; US20040009159A1; EP1521810A2; CN1276955C; CN1668711A; CA2492462A1; WO2004035698A3; AU2003298524B2; EA200500165A1; JP2006506242A; AU2003298524A1; NO20050707L; US7041285B2

Abstract

미생물 성능이 증강된 피복물을 원치 않거나 또는 바람직하지 않은 유기체가 성장하게 되는 임의의 표면에 적용할 수 있다. 다층화된 제품의 각각의 층은 각각의 층 및 다층화된 제품의 미생물 성능에 기여하는 미생물, 효소, 영양소 및 다른 성분을 함유할 수 있다.

Description

미생물 성능이 증강된 피복물{COATINGS WITH ENHANCED MICROBIAL PERFORMANCE}

본원은 2002년 7월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제 60/395,330 호를 우선권 주장하고 이는 참조로서 본원에 혼입된다.

미생물, 효소 및 포자가 여러 환경에서 존재하고 번식하는 것이 당해분야 숙련자에게 잘 공지되어 있다. 이러한 환경이 페인트 및 피복물의 그것이다. 미생물의 삶은 습하거나 또는 비경화된 표면내에 및 모든 다양한 구조, 벽, 내층 및 구조에 적용되는 건조하거나 또는 경화된 상태내에 번식할 수 있다. 게다가, 미생물이 생활하는 층은 수중에 잠기고, 토양에 묻히거나 또는 다른 영양원, 예컨대 혈액계내로 침지된 구조 및 용기상에 형성할 수 있다. 이때, 당해분야 숙련자는 미생물에 부정적인 효과, 예컨대 곰팡이 성장, 부식, 손상 및 다른 일부의 악화에 맞서는데 이들의 노력 및 자원을 몰두하였다. 이 문제에 맞서는 가장 통상적인 해결책은 관련된 미생물 성분을 죽이는 완충액 및 살생물제를 사용하는 것이다.

미생물의 영향을 조절하는 또다른 측면은 피복물내에 접종원으로서 포자, 미생물 및 효소의 종을 사용에 관한 것이다. 부패의 과정 또는 표면의 오염물은 침입하는 생물학적 또는 미생물학적 부패 집단의 정착을 증강시키는 막을 형성하기 시작한다. 따라서, 초기 단계는 제거하기 위한 표적 유기체를 동정하는 것이다. 다음 단계는 기질와 호환성이고 적당한 접착성 및 내구성을 제공하는 피복물의 선택이다. 피복물은 또한 피복물에 접종원으로서 첨가를 위한 후보자인 미생물 및 효소에 비독성임에 틀림없다. 유기체의 선택은 공정에 중요하다. 제거하기 위한 표적 오염물을 동정하여 오염물의 화학적 조성물을 결정한다. 오염물의 화학적 조성물 및 그것을 표면에 결합하는 접착제로서 작용하는 삼출액을 기준으로, 접착제의 효율성을 낮추는 미생물 및 효소의 조합을 선택한다.

본 발명의 하나의 목적은 우세한 천연 필름 또는 막 또는 자가-유지 집락에 우세한 생산을 포함할 수 있고 표적 유기체의 정착 또는 성장을 위한 황폐한 기질을 제공한다. 필름 또는 막은 페인트 또는 피복 물질내에 존재할 것 같은 미생물에 대해 우점을 확실히 제단할 수 있다. 이러한 양태는 정착 표면, 즉 보호되는 표면과 환경 사이에 경계면을 변형하기 쉬운 정착하는 유기체에 영향을 줄 수 있다.

게다가, 구조, 용기, 컨테이너 또는 제품이 천연 원료내에 잠기거나 또는 나타나는 표면을 갖는 환경내에서, 효과적으로 신규한 기질이 되는 필름 성장을 시작한다. 이 신규한 기재가 매우 다양한 유기체의 정착을 가능하게 한다. 환경의 또다른 효과는 이 기질에 영향을 준다. 당해분야에서 가장 최근 진보는, 본원에 참조로써 혼입된 미국 특허 제 5,998,200 호, 제 5,919,689 호 제 6,342,386 B1 호에 피복물, 페인트 및 구조 물질내에 단독으로 또는 서로 조합인 첨가제로서 미생물, 포자 및 효소를 이용한다. 생성된 미생물의 성장에 의해 결정되고, 따 라서 자주 역을 제거하는 선택은 기질에 해로운 다른 미생물에 영향을 준다.

미국 특허 제 5,919,689 호의 교시에 따라서, 예를 들어 피복 조성물은 부패, 표면 부식 및 미생물의 불필요한 성장을 감소시키는 표면에 적용되는 결합제중 미생물 및/또는 가수분해 효소를 함유할 수 있다. 미생물에서 이러한 피복 조성물이 하나 이상의 전분분해 효소 및/또는 단백질분해 효소를 생산하는 것에 유용함을 관찰하였다. 이 특허에서 기술된 조성물은 비록 기재 또는 상이한 물질의 기재 없이 조작하는 것이 가능할지라도, 중합체 수지 기재를 포함할 수 있다. 조성물은 단일 피복물 또는 다중 피복물로 적용될 수 있다.

본 발명은 다층화 기법을 이용하여 증강된 미생물 성능을 달성할 수 있다는 인식을 포함한다. 본 발명의 구조는 본 발명의 다중 층이 상이한 미국 특허 제 5,919,689 호의 다중 피복물과 구별된다: 예를 들어 치수 용어, 각각의 층에서 성분 용어 또는 각각의 층에서 동일한 성분의 양의 상이한 용어. 일부의 최소 차이가 우연히 발생할 수 있는 것을 고려할 때, 동일한 피복물을 다중 시간으로 적용하고자할 때 본 발명에 의해 계획된 차이가 이러한 우연한 차이보다 더 크다. 비록 이 명세서에 기술된 다층화 기법의 이점이 고유의 것일지라도, 동일한 조성의 다중 피복물을 이용한다면, 특허 제 5,919,689 호에서 이들의 이점에 대한 고려가 없었다.

당해분야 숙련자는 또한 미생물 및 효소가 온도에 의존하는 활성 속도를 가지는 것을 인지한다. 문헌["Dynamic Aspects of Biochemistry," Baldwin, Ernest; Cambridge University Press, 1967, pages 15-17] 참조. "대부분의 화학 반응은 온도는 반응 속도 증가하면 상승하고 하강하면 감소하는 영향을 받는다. 효소-촉매 반응은 이 일반 규칙에 예외가 없지만. 요소가 열 불활성에 매우 민감하기 때문에 더 높은 온도가 되면 더 빠르게 촉매 특성이 파괴된다." 문헌[Baldwin, Ernest Sc. D.F.I. Biol. Dynamic Aspects of Biochemistry, 5^th Edition, Cambridge University Press, 1967, p.15-18]. "일반적으로 효소의 촉매 특성은 다소 제한된 pH 범위에서 활동한다. 이 범위내에서 활성은 일부 특정 pH의 최대를 거쳐서 지난 후 다시 떨어진다. 일반적 형태에서, 전형적인 효소의 pH/활성 곡선은 단순한 양성전해질, 예컨대 pH에 대한 글리신의 이온화의 정도를 플롯팅하여 수득된 것과 유사하다. 양성전해질, 예컨대 단백질 및 아미노산의 용액의 물리적 특성의 대부분은 용해도, 삼투압, 전도성, 점도 등과 같은 특성이 일부의 특정 pH에서 최대 또는 최소를 거쳐 지나가는 것으로 생각할 수 있다."

본 발명의 하나의 양태는 미생물 및 효소 첨가제를 갖는 피복 물질을 다층화의 공정에 관한 것이다. 이 다층화는 기질 및 환경의 경계면에서 미생물의 활성이 증가하게 한다. 미생물 첨가제를 갖는 층상 물질은 동일한 물질, 예를 들어 피복물 또는 페인트의 다중 층을 갖지 않지만, 층은 주로 세포, 포자 또는 효소를 단독으로 또는 임의의 조합 및/또는 영양원을 함유한다. 성분을 이처럼 피복 물질에 첨가하거나 또는 기재에 흡수되는 이들 성분, 예컨대 칼슘 카보네이트, 점토, 활석 또는 알루미늄 스테아레이트의 형태로 첨가할 수 있다. 층상 구조의 이점중 하나는 층상 조성물에 사용되는 모든 성분이 호환성을 요구하지 않는 것이다. 층 형성에 사용되는 비호환성 물질 또는 상이한 용매에 민감한 용매는 통상적으로 분리된 층에서 단리될 수 있다. 또한, 층을 상이한 두께로 적용할 수 있다.

다층화는 보호 효소 및 미생물의 활성에 대한 이점의 다양성을 제공할 수 있다. 이는 환경에 노출되지 않은 층(즉, 해수)에서 미생물용 영양원을 포함하지만, 또다른 층, 예를 들어 최상 층에 첨가된 보호 접종원의 성장 및 활성에 이용가능성이 남아 있는 반면에 "천연" 필름 형성 유기체에서 영양원의 이용성을 배제한다. 영양원의 대표적 예는 설탕, 설탕 알콜, 폴리펩타이드, 효모 추출물, 폴리사카라이드 및 복합 유기 물질의 가수분해물을 포함한다. 추가로 세포 및 효소 활성에 부합하는 작은 분자의 염(즉, NaCl)이 선택적으로 더 낮은 층에 보조제로 첨가될 수 있다.

영양원은 단지 하나의 선택이 있지만, 이용될 때, 일반적으로 환경과 경계면에서 보다 다소 총체적 피복 기질의 내부 층일 수 있다. 본 발명의 또다른 양태는 하나의 층에서 또다른 층을 전송하거나 이동할 수 있고 여전히 이들의 반응성을 유지하는 경화된 액체중(즉, 고체화된 수지, 페인트, 피복물 및 수인성의 피복물)에 묻히거나 용해되는 미생물 물질에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 양태는 미생물 및 효소 활성이 개별적 층의 접종된 첨가제의 활성을 합하면 기대되는 것보다 더 우수한 효과를 제공한다. 부연하면, 미생물 및 효소 활성은 공동성일 수 있고, 즉 전체 활성의 합은 부분 활성의 합보다 더 크다. 접종된 피복 층의 각각 연속적 첨가 후 효소 활성의 수준을 분석함에 의해 이를 측정할 수 있다. 효과는 적층된 물질로 달성될 수 있다. 이 적층화의 예로서, 재창출되는 보트의 구조내에서, 미생물 및 포자는 겔 피복 마감 및 외피에 첨가 될 수 있다. 접종된 젤 피복상에 장벽 기재 피복에 영양소 물질을 첨가하는 것은 제 2 층을 만든다. 최종 단계는 공정을 완료하는 효소 및 식물 생장 세포를 갖는 연속 마감 피복의 각각을 접종하는 것이다.

수중 표면을 위한 항-부패제로서 미생물 및 효소의 적용을 최적화하고자 시도할 때, 특히 세포 및 효소의 성공적인 조합(바실러스 서브틸리스(Bacillus Subtilis), 슈도모나스(Pseudomonas) 및 알파 아밀라제)을 발견하였다. 이 조합은 유기체 정착의 삼출액내에 단백질 및 폴리사카라이드를 분해하는 것으로 잘 작용한다. 표면에 정착은 폴리사카라이드, 단백질 및 단백질 입자로 구성된 분자 부패를 먼저 시작한다. 이 조건화된 필름은 세균, 미세조류 및 곰팡이를 포함하는 미세부패(microfouling)에 대한 기준을 확립한다. 다음에서 간단하게, 거대부패(macrofouling) 정착은 거대조류 및 무척추동물에서 시작한다. 미생물 및 효소의 용도는 종종 각각의 층에 접종된 물질의 기대되는 조합보다 더 큰 층상 경계 산출 활성을 가로질러 확산이 발생하는 우수한 보호 피복을 생산한다. 이러한 시스템에서, 유기체 및/또는 효소의 하나의 군집은 제 2 군집으로부터 물리적으로 분리될 수 있고, 여전히 생리학적 군집을 유지한다. 호환성 피복 기질을 선택하고, pH 범위, 온도, 부산물 및 표적 유기체상에 효과와 같은 기준을 사용함으로써, 시스템은 긍정적 공동 관계, 예컨대 피복 물질과 이들의 미생물/효소 서식물 사이에 가수분해 활성을 촉진하고, 따라서 부패하는 군집에 의해 침식지에 대한 피복의 보호를 증대시키도록 구성될 수 있다.

피복의 용도중, 하나는 주로 유동학에 관한 것이다. 본원에서 우세한 요소중 하나는 피복내에 고체의 퍼센트이다. 반대로, 우리가 피복을 발달시킬 때, 말단에 피복의 유동학 성능으로부터 상당히 평가절하되지 않는 고체로 피복을 적하할 필요가 있다. 피복에서 미생물 및 효소 활성은 유동학을 향상시키는 농도에서 감소하지만 다층화에 의해 피복 활성이 더 우수할 수 있다. 목표는 통상적으로 더 용이하게 적용하고, 우수하게 수행하고, 더욱 효과적인 피복이다.

본 발명의 또다른 양태는 경쟁 성장을 촉진없이 또는 부패 집락의 파괴없이 유지하는 미생물용 영양소의 원료를 제공하는 하층에 영양소 물질의 첨가에 관한 것이다. 이 공정은 피복, 기재 또는 물질이 잔류하거나 또는 조작되는 환경에서 변화 또는 서식함에 의해 도입되는 다른 세균과 충분하게 과-경쟁(out-compete)하는 미생물, 효소 및 포자의 충분한 양을 첨가하는 시도를 상당히 감소시킨다. 이는 다층화를 수반하여, 피복 활성이 유지하거나 또는 상부 층에 감소된 농도에서 기인하는 그것의 손실을 최소화시킨다. 식물 생장 세포에서 이용가능한 영양소의 일정한 원료는 환경에 관한 것 없이 지속된 속도에서 집락의 성장을 위해 제공된다. 또한 첨가제의 정량적 감소는 이 개념을 이용할 수 있는 물질의 범위를 넓힌다. 고체의 퍼센트로 표현되고 계산된 바와 같이 피복에서 첨가제용으로 이용가능한 공간의 양은 피복 또는 기재 물질 및 필요한 유동학의 화학적 특성에 의해 결정된다. 이미 첨가제용 후보 담체는 종종 화학적 구조내에 공간적 부족 때문에 종종 제거됨에 따라서 직접적으로 첨가제로부터 활성의 정도를 제어하는 것이라고 여겨진다.

피복 물질은 비록 이러한 미생물로 본 발명에서 수행가능할지라도, 하나 이상의 미생물을 포함할 수 있다. 적당한 미생물의 속은 바실러스, 에세리키아, 슈도모나스, 효모(예를 들어, 사카로마이세스(Saccharonyces)), 곰팡이(예를 들어, 애스페르질러스(Aspergillus)) 또는 당해분야에 공지된 다른 미생물을 포함한다. 선택된 미생물은 의도된 환경내에 작용해서 원치 않거나 또는 불필요한 유기체에 의한 부착을 방해하거나 또는 감소시켜야한다. 선택된 미생물은 이들이 노출된 환경내에서 생존 및 번성할 수 있어야 한다.

피복 물질은 비록 이러한 가수분해 효소 없이 실행이 가능할지라도, 다양한 가수분해 효소를 포함할 수 있다. 적당한 가수분해 효소의 예는 프로테아제, 아밀라제, 셀룰라제, 리아제, 하이드로라제 및 당해분야에 공지된 다른 가수분해 효소를 포함한다. 선택된 가수분해 효소는 원치 않거나 또는 불필요한 유기체에 의한 부착을 방해하거나 또는 감소시키는 작용을 해야한다. 가수분해 효소는 이들이 노출된 환경내에서 생존하고 번성할 수 있어야 한다.

피복 물질의 각각의 층은 층의 특성 및/또는 다중 층으로 피복된 제품의 특성에 영향을 줄 수 있는 선택적 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피복 물질은 중합체 또는 다른 피복 물질, 예컨대 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리에스터, 아크릴, 실리콘, 아크릴의 공중합체 및 다른 단량체 또는 유리섬유인 결합제를 함유할 수 있다. 피복 물질은 페인트, 페이스트, 라커, 적층물, 왁스, 겔 및 당해분야에 공지된 다른 형태로 첨가된 접착제를 포함하는 다양한 형태로 이해되어야한 한다. 피복 물질은 중합체, 올리고머, 단량체일 수 있고, 필요에 따라 가교제 또는 경화 촉진제를 함유할 수 있다. 무기 염, 예컨대 NaCl, CaCl₂, MgSO₄, 암모늄 염 및 캄륨 포스페이트는 당해분야 숙련자에게 공지된 촉매 효과량으로 첨가될 수 있다. 보존제, 안료, 염료, 충진제, 계면활성제 및 다른 첨가제를 포함하는 첨가제가 첨가되어 공지된 목적을 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 피복 물질 및 다중 층을 임의의 표면에 적용해서 적용 표면상에 원치않거나 또는 불필요한 유기체의 성장 및 축척을 방해하거나 또는 지연시킬 수 있다. 해수 환경, 혈액계 또는 공기, 예컨대 보트 외피, 해수 이정표, 분벽, 말뚝, 물 입구, 계단, 지붕, 지붕널, 테 물질, 울타리, 시멘트 구조 및 의학 이식 장치용 기질 또는 구조 물질에 노출된 것을 포함하지만 이에 제한되지 않은 다양한 표면에 이 방법 및 조성물을 사용할 수 있다. 피복 물질의 각각 층은 임의의 필요한 두께로 적용될 수 있지만 층은 3 내지 4밀의 두께 범위가 일반적이다. 임의의 층의 두께가 몇몇의 요소, 예컨대 층내에 성분, 존재하는 층의 수, 효과가 필요하고 의도된 기간의 결과에 의존하기 때문에 이들 치수가 유일한 예이다.

다층 배열에서, 생물학적 첨가제의 확산은 피복 물질의 층이 존재하에 노출되거나 또는 부패하는 미생물의 성장을 증강 없이 세포의 제시된 농도의 활성을 증가시키는 유동액 조성물에서 잠길 때 발생한다. 대부분의 물질이 일부의 다공성을 가지기 때문에, 유동액은 다층 물질 및 기재에 침투하고, 따라서 확산에 기여한다. 그러나 공정은 온전히 확산에만 의존하지 않는다. 기재 피복이 첨가제를 함유하는 피복된 물질에서조차도 그 다음 상부 피복은 표면상에 강하게 활성이 있는 임의의 미생물 첨가제가 없다. 유동액 기질의 부재시조차도 생물학적 첨가의 방향성 확산을 가능하게하는 "생체 전기의 효과"에 훨씬 유사한 이온 효과가 명백히 있다. 문헌[Khoury, A.E. Lam, K., Ellis, B. & Costerton, J.W.(1992) Prevention and Control of Bacterial Infections Associated with Medical Devices. ASA10 Journal, 38, M174-M178] 참조. 확산 또는 생체 전기에 의한 이 이동은 기질의 경계면 및 외부 환경에서 생물학적 첨가제의 농도를 만든다. 농도는 외부 환경으로부터 더욱 신속하게 과-경쟁하는 생물제제를 가능하게하고 바로 기질의 성능에 파괴적인 영향을 피하게 한다.

발명의 양태

본 발명의 공정은 피복의 적용이 원치않는 미생물 부착에 대한 개재를 보호하는데 이용되는 많은 환경에 제공된다. 해수 피복의 내구성 및 최소 투과성은 보호된 기질과 미생물 접착이 도입될 것 같은 환경 사이에 경계면에 생물학적 물질의 빠른 확산에 대한 궁극적 시도를 제시한다.

이들 실시예는 미생물성 강화된 항부패 피복의 다중 층을 사용하는 이점을 증명한다. 항-부패 첨가제로서 미생물로 포화된 피복 표면은 이들의 성장 및 증식을 지지하는 해수로부터의 영양소 주입물에 의존한다. 보호 미생물 집단의 성장을 증가시키는 영양소를 피복중에 포함할 수 있다. 그러나 자생 해수 군집 및 보호적 미생물 모두가 첨가된 영양소으로부터 유익하기 때문에 수중 표면 피복에 이들의 첨가에 의해 거의 수득할 수 없다. 미생물 물질이 표면에 첨가되지 않지만, 환경과 경계면을 좌우하는 경쟁이 있는 자생의 유기체에 유리한 물질로 층을 접종하는 것에 대해 주의해야 하는 것을 의미하지 않는다.

해수에 견디는 장벽으로 나타날 때, 수중 표면 피복에 사용되는 특정 페인트는 충분히 투과성이고 피복 구조내에 수용성 영양소 및 미생물 생성물을 제공한다. 기질내로 도입되는 물질의 예로서 단백질 및 염을 관찰하는 것을 드물지 않고, 물뿐만 아니라 토양, 공기 및 생물의 혈액계에 의해 필수적으로 이동하였다. 이 공정은 또한 환경내에 노출된 덧칠된 표면 층에 밑칠된 층으로부터 첨가된 물질의 확산을 보조한다. 그밖에, 확산의 속도는 환경에 노출된 피복내에 적하된 미생물의 성장을 지속하기 충분하고 따라서 집락의 크기 및 활성을 증가시킨다. 특정 양태에서, 환경과 경계인 표면 노출된 층은 결과적으로 내부 층으로부터 효소가 강화되고 환경의 생물 집단에 의해 부패로부터 표면을 보호한다. 달리 언급되지 않는다면, 실시예에서 동정된 성분의 비율은 중량부이다.

실시예 1

사용된 물질

유리섬유 막대를 뉴 노티칼 쿠코테, 아크릴 공중합체, 피복 또는 0.5% 시그마(Sigma) 영양소 배양액 분말로 강화된 피복으로 습성 두께가 약 3밀이 되도록 블러쉬로 밑칠하였다. 막대를 공기중에 건조하고, 2.0% 알파-아밀라제 및 칼슘 카보네이트로 흡수된 2.0% 성장하는 세포를 함유하는 쿠코테 피복으로 덧칠하였다. 습성의 두께가 약 3밀이 되도록 블러쉬로 덧칠하였다. 이중 피복된 막대를 공기중에 건조하고 전분분해 활성의 수준은 예비가열된 전분 현탁액중에 침지 45분 후 요오드 적정으로 결정하였다. 모든 제 1 동 산화물을 시험 피복으로부터 제거하고 비독성 충진제로 대체하였다. 공정의 자동표시기로서 요오드를 사용하여 전분의 가수분해를 정량하는 시험으로 환경과 표면 경계면에서 확산된 효소를 결정하였다. 또한, 가수분해의 정량은 하부층으로부터 활성이 더 커짐을 분명하게 증명하였다. 활성은 하기 표 1에 나타낸다.

실시예 2

유리섬유 막대를 뉴노티칼 몬테레이 피복 또는 2.0% 시그마 영양소 배양액으로 강화된 몬테레이 피복으로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 밑칠하였다. 막대를 공기중에 건조하고 14% 포자 및 2% 식물 생장 세포를 함유하는 몬테레이 피복으로 습성 두께가 3밀이 되도록 블러쉬로 덧칠하였다. 이중 피복된 막대를 공기중에 건조하고 전분분해 활성의 수준은 예비가열된 전분 현탁액에 침지 45분 후 요오드 적정으로 결정하였다. 다시 모든 살생물 물질을 피복으로부터 제거하고 비독성 충진제로 대체하였다. 시험의 결과를 하기 표 2에 나타내는데, 이는 하부층중 영양소가 별도로 적용된 상부피복중 미생물 첨가제의 활성을 상당히 증가시킴을 명백히 제시한다.

실시예 3

유리섬유 막대를 2.5% 시그마 영양소 배양액 분말의 첨가하거나 첨가 없이, 살생물제가 없는 몬테레이 페인트로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 밑칠하였다. 막대를 공기중에 건조하고 식물 생장 세포 및 제네시스 테크놀로지스 인터네이셔날에서 공급된 포자(BEC110 및 106VBEC)의 1.0% 혼합물로 강화된 쿠코테 피복으로 습성 두께가 3밀이 되도록 블러쉬로 덧칠하였다. 이중 피복된 막대를 공기중에 건조하고 전분분해 활성의 수준은 예비가열된 전분 현탁액중에 침지 30분 후 요오드 적정으로 결정하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내는데, 이는 하부층중 영양원의 존재로부터 유도되는 증가된 활성을 다시 분명하게 증명한다.

실시예 4

사용된 물질:

유리섬유 막대를 몬테레이 페인트 또는 영양소 배양액(2.5%), 식물 생장 세포(1%) 및 포자(1.0%)로 강화된 몬테레이 페인트로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 밑칠하였다. 밑칠한 막대를 7.0% 알파-아밀라제, 7.0% 포자 및 1.0% 식물 생장 세포로 강화된 쿠코테 페인트로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 상부 피복하였다. 이중 피복된 막대를 공기중에 건조하고 전분분해 활성의 수준은 예비가열된 전분 현탁액중에 침지 45분 후 요오드 적정으로 결정하였다. 결과를 하기 표 4에 나타내는데, 이는 미생물 물질로 하부층을 접종시 값이 증가됨을 입증한다.

실시예 5

사용된 물질:

유리섬유 막대를 유.에스. 페인트 외피-가드 데블유 비 피복, 변형된 에폭시 수지를 갖고, 영양소 배양액 분말(6%)과 함께 또는 없이 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 밑칠하였다. 막대를 공기중에서 건조하고 6% 알파-아밀라제, 3% BEC 106V(식물 생장 세포) 및 3% BEC 110(포자)를 함유하는 유.에스. 페인트 지.엘.에이.에프로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 덧칠하고 알파-전분분해 활성의 수준을 요오드 적정으로 결정하였다.

초기에, 하부층중 영양소 배양액을 갖거나 또는 갖지 않는 제형 모두에서 세포 및 효소의 활성을 동일하였다. 그러나 72시간 후, 층 강화된 영양소 배양액과 접촉한 세포 및 효소의 활성은 밑칠중에 영양소 배양액 분말 없이 제형된 세포에 그것보다 상당히 증가하였다. 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

실시예 6

사용된 물질:

유리섬유 막대를 식물 생장 세포(BEC 106v), 포자(BEC 110) 및 20 x NF, 알파-아밀라제 및 셀룰로스를 각각 4.0% 함유하는 에.에스, 페인트 에폭시 프라이머 외피-가드 이알로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 밑칠하였다. 페인트 혼합물을 공기중에 18시간동안 건조하고 해수 유기체가 불활성으로 생존하는 구리를 배재함에 의해 변형된 유.에스. 항부패 페인트로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 덧칠하였다. 막대를 30분동안 전분 현탁액중에 침지한 후 가수분해 활성의 수준에 대해 조사하였다. 결과를 하기 표 6에 나타낸다.

실시예 7

사용된 물질:

유리섬유 막대를 알파-아밀라제의 혼합물:20 x NF:106V의 106V 액체 동등물:액체 셀룰라제 30:30:30:15 20%로 함유하는 다우(Dow) 아크릴 피복으로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 밑칠하였다. 습성 두께 3밀이 되도록 2 내지 5회 연속 블러쉬 피복을 각각 적용 사이에 30분 건조한 4개의 유리섬유 막대에 적용하였다. 그후 막대를 각각 피복 후 이들의 기질로서 옥수수 전분(2TBL/10㎖ 물)의 현탁액을 사용하여 이들의 가수분해 활성을 분석하였다. 가수분해 활성은 비등한 전분 현탁액중에 침지한 후 측정하고 점도라는 용어로 표현된다. 점도는 가열된 전분 현탁액의 표면에 표준 중량의 첨가에 의해 측정하고 측정된 거리를 통해서 전분 현탁액의 표면으로부터 이동하는데 필요한 시간의 역수로서 표현된다. 접종된 피복의 활성은 각각 연속하는 층에서 증가하였다. 제 4 층 후, 가열된 전분 현탁액의 점도는 물의 그것에 접근한 후 명백히 감소하지 않았다. 역학은 효소로서 증가된 가수분해 반응의 속도가 그것의 기질(전분)로 포화된 후 기질이 제한되는 만큼 덜 활성이 됨을 제안한다. 또한 생성된 바이오필름은 특히 2차원으로 발달하고 이때 시간이 3차원을 완성하게하고 따라서 표면 구역이 증가하고 제 4 피복을 다층화 추가 효과를 기대할 수 있다.

실시예 8

사용된 물질:

유리섬유 막대를 유.에스. 외피 가드 프라이머로 습성 두께 3밀이 되도록 블러쉬로 밑칠하였다. 막대 두 세트를 비변형된 프라이머로 피복하였다. 막대의 다른 두 세트를 5% 멸균수로 증가시킨 프라이머로 피복하였다. 막대의 마지막 세트를 5% 멸균수 증가물을 포함하는 프라이머로 피복하고 NaCl로 포화하였다. 프라이머 피복의 모든 습성 두께는 3밀이었다. 막대의 다음 두 세트를 살생물제 및 조류제거제가 없는 유.에스. 페인트 항부패 기재를 이용하여 습성 두께가 3밀이 되도록 적용 블러쉬로 상부 피복하였다. 이 처리를 위해 선택된 두 세트중 한 세트는 프라이머만으로 다른 세트는 5% 멸균수로 증가된 프라이머를 포함한다. 막대의 남은 세 세트는 메츠 제형의 20% 첨가제로 증가된 유.에스. 항-부패 기재로 상부 피복하였다. 20%의 경우에 알파 아밀라제 35%, 20 x NF 35%, 106V 5%, 110 5% 및 셀룰로스 20%를 포함하였다. 모든 프라이머 및 상부 피복 적용을 공기 건조하였다. 블러쉬 적용의 습성 필름 두께는 3밀이었다. 우리의 관찰은 프라이머 피복중에 NaCl(염화 나트륨)로 증가된 이들 막대에서 2.5배 양성 증가를 제외하고 수중에서 프라이머 피복의 단독 증가제와 상이하지 않음을 개시하고 있다.

실시예 9

사용된 물질:

유리막대의 두 세트를 아조노벨 아크릴 수지로 습성 두께가 3밀이 되도록 블러쉬 피복하였다. 아크릴 수지를 10중량%에서 알파 아밀라제 첨가제로 혼합하였다. 막대의 한 세트는 수지의 2회 피복을 제공하고 막대의 나머지 세트는 수지의 4회 피복을 제공한다. 막대를 공기 건조한 후, 이들의 가수분해 활성을 정량 분석하였다. 표 9에서 결과는 가수분해 활성의 수준이 2회와 비교시에 4회 피복이 두배 이상임을 분명히 증명한다. 다중 다층화는 기술 물질의 농도 증가없이 증가된 활성을 달성하는 효과적인 방법이다. 이는 피복 제형의 고체 함량이 적용되기 전, 중 및 후에 피복의 성능에 강하게 영향이 있는 것처럼 매우 중요할 수 있다.

실시예 10

사용된 물질:

목재의 텅(tongue) 압저기를 습성 필름 두께가 3밀이 되도록 블러쉬 코팅하였다. 바닥 피복 및 두 세트는 알파 아밀라제 10중량%의 첨가제를 갖고 세 번째 세트는 임의의 첨가제를 갖지 않았다. 모든 세트를 밤새도록 공기 건조하였다. 아크릴 수지의 상부 코팅은 습성 필름 두께가 3밀이 되도록 블러쉬 적용하였다. 바닥 피복중 첨가제를 갖는 하나의 세트는 수지 상부 피복만 제공하였다. 바닥 피복중 첨가제를 갖는 두 번째 세트는 첨가제 20중량%로 상부 피복을 제공하였다. 첨가제의 절반은 106V이고 나머지 절반은 20 x CW였다. 바닥 피복중 첨가제를 갖지 않는 세 번째 세트는 또한 상부에 20% 첨가제를 제공하였다. 다시 첨가제의 절반은 106V이고 나머지 절반은 20 x CW였다. 텅 압저기를 공기 건조한 후 이들은 전분분해 활성을 정량 분석하였다. 이는 전분의 가열된 현탁액중 피복된 블레이드(blade)의 침지를 수행하고 점도계에 의해 점도에서 감소와 같이 현탁액중 전분의 손실의 측정을 관찰하였다.

실시예 11

사용된 물질:

다중 다층 "메츠"에 의해 항-부패 활성을 결합제의 이점없이 표면에 직접 적용하였다.

유리섬유 막대를 알파 아밀라제의 혼합물 및 20 x CW의 50:50 혼합물(제네시스 액체 냉수 포자 현탁액)에 침지하고 소모하여 피복하였다. 막대를 온도 120^oF 내지 140^oF에서 30분동안 오븐내에서 건조하였다. 막대를 제거하고 하나의 막대는 남겨두고(단일 피복) 나머지 네 개는 재피복하고 그전에 가열하였다. 이 방법을 5개의 막대를 생산할 때까지 각각의 가열 주기 후 하나의 막대를 제거하여 반복하였다. 여섯 번째 막대를 "메츠"의 첨가제 없이 각각의 가열 주기를 통해서 대조구로서 사용하였다. 총 5개의 피복된 막대를 제조하고 이 과정(1 내지 5 피복)보다 "메츠"의 하나 이상의 피복을 갖는 각각을 제조하였다. 그 후 막대는 전분/100㎖물을 2 테이블스푼 함유하는 전분 현탁액을 사용하여 이들의 전분분해 활성을 분석하였다. 가열된 수중에서 2분동안 피복된 막대를 가열하여 피복 수가 증가될 때 점점 더욱 가수분해되는 전분 혼합물을 제조하였다. 어떤 가수분해도 "메츠"의 부재중에 발생하지 않았고, 특히 "메츠"의 단일 피복중에도 발생하지 않았다(표). 점도는 수직으로 유지된 플레이트상에 가수분해된 혼합물로부터 액체 소적을 첨가하여 결정하고 제시된 시간중에 운송 속도로서 표현하였다. 다층화에서 각각의 연속적 증가가 관찰된 증가 이외에도, 피복이 가열될 때조차도 전분 현탁 수용액을 손실하는 것이 용이하지 않고 비-결합제 제형은 상당히 안정하고 전분 현탁액의 용출을 달성하는데 요구되는 온도에 따른 감소에 저항한다.

다층화의 개념은 영양소 물질과 훨씬 동일한 구체적 기능을 갖도록 고안된 피복에 적용가능하다. 예를 들어, 결합제 또는 결합 애벌칠 피복 및 상부 피복이 미학 또는 필요한 조작 특성을 위해 설계된 피복을 갖도록 접종할 수 있다. 본 발명은 접종물의 양을 내리고 더 높은 농도를 산출하는 동일한 효과를 달성한다.

본 발명의 양태는 비-평가가능한 구역에서 부식, 부패를 막고 조류 및 곰팡이, 특히 곰팡이의 방지를 제공하는 피복의 생산 능력에 주된 관심없이 험난한 환경의 시도를 더욱 잘 견디도록 물리적으로 기여하는 물질을 디자인할 수 있다. 우리가 언급하는 제한은 피복을 제형할 때 긴 기간동안 상기 보호를 제공하는 공간 및 환경적 중요성이다. 이들 요소가 주택 건축 산업 및 상업적 빌딩에 문제가 되는 피복의 중금속 함량을 감소시키고 피복 성능을 향상시킨다. 본 발명은 반대의 미생물의 영향에 관련된 파손 및 악화의 요소에 대한 효과적 성능을 제공하는 용이한 피복 디자인하는데 기여한다.

실시예 12

피복 적층물 이점의 검증

상호작용 미생물 효소 세포 및 포자의 적층에 의한 전분분해 활성의 최적화

유리섬유 막대를 60 그리트 샌드페이퍼로 닦고 용매, 아세톤으로 닦고 피복이 준비된 표면을 제공하였다. 피복 물질을 건조 피복 두께가 3밀을 산출하는 습성 약 6밀이 되도록 블러쉬로 적용하였다. 피복된 막대를 건조 두께 3밀의 제 2 피복 또는 상부 피복을 적용하기 전에 밤새도록 약 18시간동안 공기 건조하였다. 다시 상부 피복을 공기 건조 기간에 밤새도록 하였다. 막대 표면의 활성을 제조된 전분 용액으로 평가하고 점도계에 의해 점도를 기준으로 정하였다. 제조된 막대를 30분동안 분리된 용액에 잠기게하였다. 만기된 시간 후 막대를 제거하고 용액의 점도를 재측정하였다. 그후 점도를 하기 표 12에 기록된 가수분해의 퍼센트로 변형하였다.

미생물 효소 및 세포는 이들의 활성 및 성장을 유지하는데 상호작용에 영향을 줄 수 있다. 또한, 나머지에서 하나의 성분의 상대적인 농도가 상호작용에 영향을 줄 수 있다. 그러나, 특히 모순된 환경에서 비가 최적이 되는 것을 예측하기 어렵다. 효소 및 세포 혼합물 및 포자의 적층된 층은 상호작용이 있다. 효소는 고체화된 피복의 하나의 층으로부터 다른 쪽으로 이동하고 이러한 이동은 제 2 및 가장 상부 층에 농도를 형성한다. 농도와 상호작용이 세포에 의해 표현된 활성의 최적화에서 일부의 점에서 초래한다. 이는 높은 전분분해 활성이 보호의 더 높은 수준을 제공하는 항부패 피복에서 중요한 이점일 수 있다.

본 발명을 더욱 충분히 이해되고 평가되도록 특정한 양태와 관련해서 기술하였지만, 이들 특정 양태로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 반대로, 첨부된 청구항에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위내에 포함될 수 있는 모든 대체물, 변형물 및 등가물을 포함하고자 한다.

Claims

표면의 일부 이상에 둘 이상의 층을 포함하는 피복물을 갖는 제품으로서, 하나 이상의 제 1 층은 하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 생산하는 하나 이상의 미생물을 포함하고, 상기 제 1 층과 상이한 하나 이상의 제 2 층은 하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 생산하는 미생물, 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소, 및 상기 하나 이상의 제 1 층의 미생물용 영양소로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 함유하는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 제 2 층이 하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 포함하는 제품.
제 2 항에 있어서,

제 2 층의 효소가 미생물에 의해 생산되는 효소와 상이한 제품.
제 2 항에 있어서,

제 2 층의 효소가 미생물에 의해 생산되는 효소와 동일한 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 제 2 층이 하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 생산하는 미생물을 포함하는 제품.
제 5 항에 있어서,

하나 이상의 제 2 층이 결합제를 포함하지 않는 제품.
제 5 항에 있어서,

제 1 층 및 제 2 층의 미생물이 동일한 제품.
제 7 항에 있어서,

미생물이 표면상에 원치않는 성장을 방해하는 하나 이상의 효소를 생산하는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 제 2 층이 하나 이상의 제 1 층의 미생물용 하나 이상의 영양소를 포함하는 제품.
제 9 항에 있어서,

미생물용 영양소의 실질적으로 전부가 하나 이상의 제 2 층에 존재하는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 제 2 층이 제품의 표면과 하나 이상의 제 1 층 사이에 있는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 제 1 층이 추가로 하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 포함하는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 층이 무기 염을 포함하는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 층이 계면활성제를 포함하는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 층이 아크릴 결합제를 포함하는 제품.
제 1 항에 있어서,

해수 표면을 갖는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 층이 칼슘 카보네이트, 점토, 활석 또는 알루미늄 스테아레이트에 흡수되는 식물 생장 세포를 함유하는 제품.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 층이 칼슘 카보네이트, 점토, 활석 또는 알루미늄 스테아레이트에 흡수되는 효소를 함유하는 제품.
제 1 항에 있어서,

해수 환경, 혈액계 또는 공기에 노출된 제품.
표면의 일부 이상에 둘 이상의 층을 포함하는 피복물을 갖는 제품으로서, 하나 이상의 제 1 층은 하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 생산하는 하나 이상의 미생물을 포함하고 하나 이상의 제 2 층은 상기 미생물용 영양소를 함유하는 제품.
제 20 항에 있어서,

하나 이상의 층이 하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 함유하는 제품.
제 20 항에 있어서,

하나 이상의 층이 결합제를 함유하는 제품.
제 22 항에 있어서,

결합제가 아크릴 결합제인 제품.
제 20 항에 있어서,

하나 이상의 제 2 층이 제품과 제 1 층 사이에 있는 제품.
제 20 항에 있어서,

제 3 층을 가지며, 제 1 층 및 제 2 층이 제품의 표면과 제 3 층 사이에 있는 제품.
표면의 일부 이상에 둘 이상의 층을 갖는 피복물을 적용하는 단계(이때, 하나 이상의 제 1 층은 하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 생산하는 하나 이상의 미생물을 포함한다); 및

하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 생산하는 미생물, 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소, 및 상기 하나 이상의 제 1 층의 미생물용 영양소로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 함유하는, 상기 제 1 층과 상이한 하나 이상의 제 2 층을 적용하는 단계

를 포함하는, 표면에서 유기체의 성장을 감소시키는 방법.
제 26 항에 있어서,

하나 이상의 층이 결합제를 함유하는 방법.
하나 이상의 전분분해 효소 또는 단백질분해 효소를 생산하는 하나 이상의 미생물용 하나 이상의 영양소를 포함하는 제 1 조성물로 표면을 피복하여 표면상에 제 1 층을 형성하는 단계; 및

상기 하나 이상의 미생물을 포함하는 제 2 조성물로 제 1 층을 피복하는 단계를 포함하는, 표면 보호 방법.
제 28 항에 있어서,

하나 이상의 제 1 조성물 또는 제 2 조성물이 결합제를 함유하는 방법.
제 28 항에 있어서,

제 1 조성물 및 제 2 조성물 모두가 결합제를 함유하는 방법.