KR20080016864A - 무기물 캡슐화된 나노박테리아의 비활성화 - Google Patents

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KR20080016864A
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피터 에이. 버크
제라드 이. 맥도넬
캐스린 에이. 픽스
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스테리스 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명은 일반적으로 분산제 및/또는 용해제, 및 비활성화제를 함유하는 나노박테리아로 오염된 물품을 비활성화시키기 위한 조성물 및 방법과 관련이 있다. 본 발명의 방법 및 조성물은 의료 장비 및 제조된 장비와 같은 다양한 물품 또는 표면을 정화 및/또는 멸균하는데 유용하게 이용된다.
나노박테리아, 살균, 소독, 멸균, 분산제, 용해제, 비활성화제

Description

무기물 캡슐화된 나노박테리아의 비활성화{DEACTIVATION OF MINERAL ENCAPSULATED NANOBACTERIA}
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 무기물(mineral)-함유 외부 보호층을 지니는 나노박테리아로 오염되었거나 부분적으로 오염된 물품을 비활성화(deactivating)시키기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
나노박테리아는 이전에 확인된 박테리아 보다 아주 극히 더 작은 크기의 다양한 개체들을 포함하며 500 나노미터 또는 그 미만인 치수(order)의 크기를 가지는 것으로 생각된다. 이들은 보호층에 특징이 있는데, 예를 들어, 상기 보호층은, 생물연령이 증가함에 따라 두꺼워지는, 칼슘 염(예: 인회석(apatite))을 종종 함유하는, 세포벽 또는 막, 무기 껍질 등에 의해 그러하듯이, 차폐(occluding)되거나 캡슐화(encapsulating)된다. 이러한 나노박테리아는 결석 형성(신장 및 담석), 연반증, 아테롬성 동맥 경화증, 심장판막비후(heart valve deposits)를 포함하는 인간에서의 다양한 석회화(calcification)-관련 질병과 관련 또는 연관되어 있으며, 다양한 암종과 관련되어 있다. 나노박테리아는 감염도 확인 및 전염 위험을 어떻게 제한할 수 있을 것인지와 관련하여 의료 및 약제 산업에 있어서 다소 관심을 받아 왔다.
나노박테리아는 적어도 한 연구(Extraordinary Survival of Nanobacteria Under Extreme Conditions, Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng, 3441, M. Bjorklund, N. Ciftcioglu and E.G. Kajahder, 1998, pp 123-129)에 따르면, 일반적으로 불활성화시키기가 매우 어려운 것으로 생각되는데, 상기 연구에서는 고압증기멸균(autoclaving)(121℃에서 20분), UV 처리(1 내지 3시간), 마이크로파 가열(샘플을 5회 끓임), 및 다양한 살생물제(biocides)를 포함하는 물리적 또는 화학적 처리에 의해 비활성화되지 아니한다는 것을 밝혀낸 바 있다. 상기 살생물제는 에탄올, 글루타르알데히드, 포름알데히드, 차아염소산염, 과산화수소, 염화수소산, 수산화나트륨, 구아니디움 히드로클로라이드, 우레아, 에리페놀(Erifenol)(100% 제품은 50% 과황산칼륨, 5% 술파민산을 함유함), 클로릴리(Klorilli)(100% 제품은 소디움 N-클로로-p-톨루엔술폰아미드-3-히드레이트 및 20000ppm 활성 염소를 함유함) 등을 포함한다.
미국 특허 제6,706,290호(발명자가 바로 앞에서 언급한 논문(Extraordinary Survival of Nanobacteria Under Extreme Conditions)의 저자와 동일함)는 나노박테리아로 감염된 환자들을 치료하는 방법을 제공하는 것과 관련이 있다. 특히, 상기 미국 특허 제6,06,290호는, 이에 개시된 바에 의하면, 신장 결석으로 고통 받고 있는 환자의 신장 결석 재발을 예방 하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 나노박테리아의 성장 및 발달을 저해하거나 억제하는데 유효한 양으로 항생제, 비스포스포네이트, 또는 칼슘 킬레이터(calcium chelator)를 단독으로 또는 혼합하여 투여하는 것을 포함한다.
미국 특허 제6,706,290호, 본 단락 및 하기 단락에, 나노박테리아가 일반적인 박테리아 크기의 단지 1/100의 크기를 가지는 자가-복제 시기(self-replicating life)로 인해 접근하는데 이론적 제한이 따른다는 것이 더 상세히 설명되어 있다. 나노박테리아는 포유동물 혈액 및 혈액 산물로부터 동정될 수 있다(참조: 카잔더(Kajander)의 미국 특허 제5,135,851호, 상기 특허문헌의 내용은 본원의 참조로서 여기에 통합됨). 에너지-분산형 X-선 미세분석 및 화학적 분석은 나노박테리아가 이들의 세포 외피 상에 유기물에 의해 생성되는 인회석을 만들어 낸다는 것을 보여준다. 상기 인회석의 두께는 대개의 경우 나노박테리아의 배양 조건에 좌우된다. 나노박테리아는 포유동물 혈액 및 혈액 산물로부터 동정된 세포벽으로 둘러싸인(cell walled) 가장 작은 인회석 형성 박테리아이다. 이들의 작은 크기(0.05-0.5㎛), 및 독특한 특성은 통상적인 미생물학적 방법으로 이들을 검출하는 것을 어렵게 한다. 나노박테리아-감염 포유동물 세포에서, 전자 현미경은 세포내- 및 세포외 침형(acicular) 결정성 적층물(crystalline deposits)의 존재를 보여주는데, 상기 적층물은 폰 코사 염색(von Kossa staining)으로 염색될 수 있으며, 병리학적 석회화에서 발견되는 칼슘소체(calcospherules)와 그 생김새가 유사하다.
자연 환경에서 생명유지에 필요한 영양분에 대한 경쟁은 치열하게 일어나며 따라서 불리한 조건에서의 영리한 적응 및 생존 전략이 요구된다. 박테리아는 포자, 피낭, 및 생체막(biofilm)을 형성할 수 있는데, 이들은 불리한 조건에 처해지는 시기에 박테리아의 생존을 돕는다. 이러한 형상의 박테리아는 상당히 더 느린 대사 기능을 지니나, 영양세포도 역시 이들의 대사를 늦출 수 있다. 생체막으로 또는 포자로서 박테리아의 증가된 저항력은 느려진 대사율 때문만은 아니다. 개체 둘레의 불침투성 구조가 잠재적으로 해로운 화합물의 유입을 차폐하는 기계적 장벽으로서 역할을 한다. 몇몇 추가 메카니즘이 또한 박테리아의 생존에 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 박테리아 포자의 열 저항력은 다음 3가지 주요한 인자에 기인하는 것으로 볼 수 있는데, 원형질체 탈수, 광화작용 및 열적응이 바로 그러한 인자에 해당한다. 방사선(Radiation) 저항력은 일반적으로 매우 복잡한 DNA 복구 시스템과 연관되어 있다. 증식 및 최소화된 대사율은 분명 박테리아 생존을 위한 주요한 필수전제조건이며, 이는 DNA 및 기타 손상된 세포 구성요소의 복구를 위한 시간을 마련해 준다. 매우 느린 대사 및 생체막을 형성하는 능력은 또한 나노박테리아의 특성이다. 이들의 최소화된 크기때문에, 나노박테리아의 경우 핵산 복구를 위한 복잡한 시스템이 존재할 가능성은 희박한 것으로 생각된다.
인회석은 신장 결석 형성에 중요한 역할을 할 수 있다. 요로결석(urinary tract stones)의 결정 성분은 옥살산칼슘, 인산칼슘, 스트루바이트(struvite), 퓨린, 또는 시스틴(cystine)이다. 대다수의 신장내 결석은 상기 성분들 중 2이상의 성분들의 혼합물인데, 주요 혼합물은 옥살산 칼슘 및 인회석이다. 더욱이, 발효조(Fermenter) 모델 연구는 인산칼슘이 항상 제일 처음에 형성되고, 뒤이어 옥살산칼슘 또는 기타 성분들로 코팅될 수 있다는 것을 밝혀내었다. 스트루바이트 및 탄산 인회석 형성을 초래하는, 요로 감염은, 신장 결석의 일반적인 원인이다. 일반적인 치료법은 대개 단기 항미생물 치료법과 함께, 결석의 외과적 제거로 이루어진다. 이러한 치료법는 대상자(cases)의 약 50%에서 치유력을 나타낸다. 결석의 재 형성 및 진행성 신우신염이 치료되지 않은 사람들에게서 발생된다. 이 질병에서 기인하는 사망율 및 비용은 상당하다.
자연에서 탄산 인회석의 조직 석회화는 기타 질병에서 일반적인데, 예를 들어, 죽상동맥경화성 플라크(atherosclerotic plaques)는 인산칼슘을 축적시킨다. 사람 대동맥(aorta) 표본에서 죽상동맥경화성 플라크의 25%는 면역검정 및 면역조직화학 염색에 의해 나노박테리아를 함유하는 것으로 밝혀졌다. 혈액투석(Hemodialysis) 환자들은 광범위한 전이성 및 종양성 석회화를 발달시킬 수 있다. 급성 주위관절염(periathritis)은 건내(intratendinous) 석회화와 관련된 인회석 관절증이다. 인회석 결정은 또한 활막 공간(synovial space)에 주입될 경우 염증을 유발한다. 조직 석회화는 또한 수종의 암에서도 발견된다.
치수(Pulp) 결석 또는 돌기(denticles)는 사람 치아의 치수결합조직에서 간혹 발견되는 다양한 크기를 갖는 다형성(polymorphous) 무기물화체(mineralized bodies)이다. 이들은 흔히 치수의 노화 또는 병리와 연관되어 있을 것이나, 이들의 병인(etiology)은 여전히 불명료하다. 이들은 또한 영구치내에도 존재할 수 있다. 치수 결석이 형태학적으로 광범위하게 연구되어 왔으나, 이들의 기원은 여전히 모호하며 이들의 화학적 조성에 대해서도 거의 알려진 바가 없다. 치수 석회화에 대한 조직화학적 연구는 유기 매트릭스가 망상 결합 조직 섬유 및 당단백질 및 산성 다당류(acid polysaccharides)를 함유하는 기반 물질(ground substances)로 구성되어 있다는 것을 밝혀내었다. 치수 석회화의 무기물상(mineral phase)은 X-선 에너지 분산형 스펙트로메트리 및 화학적 분석을 이용하여 연구되어 왔으며 그 결과 칼슘염이 인회석, 가능성이 높게는 탄산 인회석의 형태로 적층된다는 것이 입증된 바 있다. 사실상, 치아 및 돌기의 화학적 구조 사이에는 상당한 차이점이 존재하지 아니한다. 신체에서 뼈 및 치아 형성은 유사한 메커니즘을 갖는데, 해결하지 못한 많은 질문들이 여전히 있다. 신체(치아 및 뼈를 제외)에서 인회석 형성은 병리학적 생무기물화(pathologic biomineralization)라고 불리우며, 예를 들어, 치수결석, 신장 결석, 및 관절 석회화가 있다.
연반증(Malacoplakia)은 원인이 알려지지 않은 희귀한 만성 염증성 질환이나, 박테리아성 요인이 강하게 관련되어 있다. 상기 질병은 치명적일 수 있다. 상기 질병은 폰 코사 염색에 양성인, 인회석으로 이루어진, 미하엘리스 구트만 소체(Michaelis Gutmann bodies)로 명명된, 석회화된 층판상(calcified laminated) 또는 과녁-형상(target-shaped) 소체에 의해 특징지워진다. 이들 칼슘소체의 구조는 석회화된 나노박테리아와 매우 흡사하다.
조직 석회화는 난소 장액성 암종(ovarian serous tumor), 자궁내막(endometrium)의 유두모양 선암종(papillary adenocarcinoma), 유방암종, 갑상선의 유두모양 암종(papillary carcinoma), 이지상 유암종(duodenal carcinoid tumor), 및 두개인두종(craniopharyngioma)과 같은 몇몇 질병에서 발견된다. 많은 악성 종양에서, 바늘형상 결정이 상피세포 내에서 발견된다. 이러한 종류의 석회화를 검출하기 위해, 전자 현미경을 이용할 필요가 있는데, 상기 결정이 그 크기가 너무 작아서 광학 현미경으로 관찰할 수 없으며 이의 기원이 알려져 있지 않기 때문이다. 많은 종양 세포가 나노박테리아의 부착과 관련된 수용체를 지닌다. 이들 은 연이은 석회화와 함께 나노박테리아를 종양내로 도입시킨다. 더욱이, 염증성 자극하에서 분열 중인 몇몇 세포는, 예를 들어, 축적된 인산칼슘을 지닐 것으로 공지된 죽상동맥경화성 플라크 내로의 부착을 위한 수용체를 지닐 수 있다. 상기 질병에서, 전자 탐침 분석이 무기물 적층 표면 및 내부가 동일한 화학적 조성을 지닌다는 것을 규명하였을 지라도, SEM은 상이한 종류의 구조, 예를 들어, 나노박테리아와 생김새가 비슷한, 구형 입자 및 섬유가 존재한다는 것을 밝혀내었다. 유사하게, 급성 주위관절염은 관절에서 히드록시인회석 결정의 존재와 관련되어 있다.
알츠하이머 플라크는 항-나노박테리아 폴리클론 항체로 표지될 수 있다. 이들 폴리클론항체는 다수의 자가항체(autoantibodies)를 포함하며, 개시된 바에 의하면, 미국 특허 제6,706,290호의 발명자들은 나노박테리아 예방주사(immunizations)로 다수의 단일클론 자가항체를 획득하였다. 느린 박테리아 감염은 자가면역질환에 중요한 역할을 할 것으로 제안되어 왔다. 조직 석회화는 종종 이러한 질환에 존재한다. 나노박테리아는 인간에게 장기간 감염되는, 느리게 성장하는 개체의 새로운 일예이다. 상기 인회석 구조 및 이례적인 핵산은 나노박테리아 감염에 대한 면역 반응에서의 비정상성에 기여할 수 있다.
생물속생(Biogenic) 인회석 결정핵형성(nucleation), 결정 성장 및 형태의 몇몇 양상은 생체내 및 시험관내에서 확인되었다. 그러나, 여전히 많은 세부적인 사항이 미해결된 체로 남아 있으며, 이에는 최초 침전상(precipitating phases)의 특이한 특성, 이온성 불순물의 결정격자 내로의 통합을 조절하는 메카니즘 및 인자, 무기물화된 조직(뼈, 돌기)의 결정학상 초미세구조 및 형태에 대한 세부적인 내용, 및 무기 성분과 매트릭스 기반 복합 콜라겐과의 관계가 포함된다. 다수 질병에 있어서의 인산칼슘 적층에 숨겨진 이유는 여전히 추정적이다. 미토콘드라아 내의 칼슘 축적(에너지 생산을 위한 잔여 기질에 의존적인 것으로 추정됨)이 석회화를 유발하는 것으로 생각되어 왔다. 회전타원체(spheroids), 및 어쩌면 미세 소섬유(fibrils) 및 과립(granules) 형상의 무정형 인산칼슘이 또한 인회석으로 변형됨으로써 석회화에 중요한 역할을 할 것으로 생각된다.
PCT 국제공개공보 WO 03/030949호는, 이에 개시된 바에 따르면, 하나 이상의 생물학적 오염체 또는 병원체, 예를 들어, 바이러스, 박테리아(미코플라즈마, 우레아플라즈마, 나노박테리아, 클라미디아, 리케차와 같은 세포간- 및 세포내 박테리아를 포함함), 효모, 곰팡이, 진균, 단세포 또는 다세포 기생충, 및/또는 프라이온 또는 단독으로 또는 혼합되어 TSE에 관여하는 유사체의 수준을 감소시키기 위하여 생물 물질 멸균용 방사선을 조사하는 방법과 같은 그러한 방법과 관련이 있다.
발명의 요약
일반적으로 무기물-함유 외부 보호층을 지니는 나노박테리아로 오염된, 예를 들어, 의료용 장비, 제조된 물품 등과 같은 물품 및 이의 표면을 비활성화시키기 위한 조성물 및 방법이 개시된다. 보호층은 일반적으로 박테리아를 차폐시키거나 캡슐화시키는 세포벽 또는 막일 수 있으나, 대개 칼슘 함유 무기물과 같은 차폐 또는 캡슐화하는 무기 껍질일 것으로 생각된다. 본 발명의 조성물은 분산제 및/또는 용해제, 및 비활성화제를 포함하며, 나노박테리아를 비활성화시킨다. 완전히 이해되어 있는 것은 아니나, 상기 분산제는, 일반적으로 클러스터 또는 매트릭스 내에 존재할 것으로 의심되는, 나노박테리아를 파괴시키거나 유화시킬 것으로 생각되며, 상기 용해제는 일반적으로 상기 보호층을 용해시키거나 파괴시켜 그로 인하여 상기 박테리아가 비활성화제에 의한 비활성화에 노출시킬 것으로 생각된다. 따라서, 일 구체예에서, 용해제 및 비활성화제를 포함하는 본 발명의 조성물은 상기 나노박테리아가 무독화(innocuousness)되게 한다. 또 다른 구체예에서, 본 발명의 조성물은 분산제 및 비활성화제를 포함하며, 한편 여전히 또 다른 구체예에서 상기 조성물은 분산제, 용해제, 및 비활성화제를 포함한다.
나노박테리아 비활성화 조성물을 다음을 포함한다: 친수성 중합체 분산제를 포함하는 분산제; 또는 음이온성 습윤제(wetting agents), 비이온성 습윤제, 양이온성 습윤제, 또는 양쪽성(amphoteric) 습윤제, 또는 이의 조합물; 및 비활성화제, 여기서 상기 음이온성 습윤제는 유기황산나트륨(sodium organo sulfates) 및 지방족-아릴술폰산나트륨(sodium aliphatic-aryl sulfonates)이 결여되어 있으며, 상기 양이온성 습윤제는 4차 지방족-아릴염화암모늄(quaternary aliphatic-aryl ammonium chloride)이 결여되어 있다.
나노박테리아 비활성화 조성물은 다음을 포함한다: 하나 이상의 카르복시산 기 및 총 2 내지 약 20개의 탄소원자를 지니는 비질소계(non-nitrogen) 유기산, 인산 함유 화합물(phosphoric acid containg compound), 술폰산화 인산 화합물, 3개 이상의 포스포네이트 기를 지니는 폴리포스포네이트, 효소를 포함하는 용해제; 또는 이의 염; 또는 이의 조합물; 비활성화제; 및 선택적으로 이전 단락에 기재된 분산제, 여기서 상기 용해제는 3 내지 약 5개의 카르복시산 기를 지니는 유기산이 결 여되어 있다.
발명의 상세한 설명
물품 표면을 비롯한 물품은 원하지 않거나 잠재적으로 위험한 나노박테리아를 지닐 수 있다. 사람 등에 미치는 해로움을 막거나 손상을 최소화하기 위해, 이러한 나노박테리아를 파괴시키거나, 멸절시키거나, 달리 비활성화시키는 것이 중요하다.
나노박테리아는 일반적으로 초미립(nano-sized) 개체인데, 예를 들어, 차폐되거나 캡슐화된 세포벽 또는 막 또는 보다 그럴싸하게는 무기물 껍질 등과 같은 보호 코팅을 지닌다. 전자 현미경에 의해 측정된 상기 나노박테리아의 크기는 직경이 일반적으로 약 300 나노미터 또는 약 20 내지 약 200 나노미터이다. 따라서, 나노박테리아의 평균 크기는 대개 비율상 일반적인 박테리아의 약 1/100에 해당할 정도로 작다. 나노박테리아는 겨우 최근에서야 발견되었으며 개체의 정확한 유형은 완전히 이해되어 있지 아니하며 이러한 종들 중 임의의 개체가 N. 산구이눈(N. sanguineun)인 것으로 생각되고 있다.
몇몇 연구결과 나노박테리아가 생물속성(biogenic) 보호층을 생성한다는 것이 밝혀졌는데, 상기 보호층은 일반적으로 나노박테리아를 캡슐화시키거나, 무기물 껍질이 형성되게 하거나 달리 말해서 나노박테리아를 차폐시키고, 나노박테리아를 비활성화시킬 수 있는 화합물의 유입을 차폐하는 보호 장벽으로써 역할을 한다. 상기 보호층, 예를 들어, 무기물 껍질은 이러한 코팅이 없는 일반적인 미생물을 비활성화시키기 위해 사용되는 통상적인 조성물 및 방법에 대하여 대단히 큰 저항력 을 나타낸다. 보호 껍질 등은 일반적으로 칼슘을 충분한 양으로 함유한다. 특별한 유형의 껍질 재료로는 다양한 유형의 인회석 화합물, 예를 들어, 다음 화학식으로 표기되는 화합물이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다: 화학식 Ca5(P04)3X, 상기 식에서 X는 플루오루화물(fluoride) 또는 염화물(chloride)과 같은 할로겐화물(halide) 또는 OH, 또는 Ca5([P04][C03])3Cl(별명: 탄산 인회석) 등이다. 히드록시인회석은 또한 모든 척추 동물에서 치아 및 뼈를 구성하는 무기물이다. 대안으로, 상기 보호층은 칼슘염(예를 들어, 탄산칼슘)을 함유하는 몇몇 다른 무기물이 될 수 있다. 보호층의 두께는 다양할 수 있다.
완전히 이해되어 있지는 아니하나, 나노박테리아는 다음과 같이 복제 및 전파되는 것으로 생각된다. 임의의 나노박테리아가 표면에 부착하고, 성장하고, 복제하여 일반적으로 그들의 보호층에 의해 연결되는 나노박테리아 군집을 포함하는 클러스터 또는 매트릭스를 형성한다. 성장이 지속됨에 따라, 상기 클러스터 또는 매트릭스의 영역이 쪼개져서 다른 표면에 결합할 수 있게 된다. 이러한 생물속성 성장은 다양한 물품 및 이의 표면 상에서 쉽게 일어날 수 있다. 나노박테리아는 일반적인 박테리아 보다 훨씬 보다 느린 속도로 성장하는 것으로 생각된다.
나노박테리아로 박테리아로 오염되었거나 오염될 가능성이 있는 물품 및 이의 표면을 비활성화시키기 위한 다양한 조성물 및 이를 이용한 방법이 개시되어 있다. "나노박테리아 비활성화 조성물"이라는 용어는, 분산제 및/또는 용해제, 및 비활성화제를 함유하는 조성물을 의미하며, 상기 조성물은 일반적으로 수용성 조성 물로서 존재하는데, 농축된 형태이거나 그 양이 여기에 기재된 바와 같이 나노박테리아로 오염되었거나 오염될 가능성이 있는 다양한 물품 또는 이의 표면에 적용될 수 있을 정도이다. 상기 물품에는 외과수술용 기구, 망원경, 카메라 등을 포함하는 일반적인 의료용 장비; 의료용 보조 장비(예를 들어, 주사기, 관, 도뇨관 등); 의료용 루멘 장비(예를 들어, 내시경 등); 다양한 의료용 장례 물품; 다양한 치과용 장비; 다양한 문신/피어싱 장비; 다양한 수술실 장비/표면; 및 다양한 수의용 장비가 포함된다. 그 외 다른 물품은 제조된 장비, 예를 들어, 약제 물품(예컨대, 백신, 염수용액, 약물 전달 용액 등)을 포함한다.
이미 언급했듯이, 본 발명의 조성물은 경우에 따라서는 비활성화제만 필요할 수 있으나, 하나 이상의 비활성화제와 함께 하나 이상의 분산제 및/또는 하나 이상의 용해제를 포함한다. 하나 이상의 분산제, 용해제, 및 비활성화제는 서로 호환될 수 있어야 바람직한데, 용액 형태로 존재시 침전이 없거나 거의 없어야 한다. 본 발명의 상기 나노박테리아 비활성화 조성물의 다른 성분들은 하나 이상의 경로로(예를 들어, 클러스터화된 박테리아 집단, 또는 이의 용해액, 또는 상기 둘 모두) 상기 나노박테리아를 비활성화시키는데 적당한 양으로 이용된다. 일반적인 카테고리의 분산제, 용해제, 및 비활성화제(deactivators)로서 다음과 같이 분류된 하나 이상의 화합물의 양은 오염된 나노박테리아 또는 물품 또는 이의 표면의 잠재적인 오염 유형에 따라 상당히 달라질 수 있는 것으로 이해된다. 따라서, 최종 용도에 따라서, 하나 이상의 비활성화제의 양은 증가되거나 감소될 수 있으며, 이는 하나 이상의 분산제 화합물 및/또는 용해제에 대해서도 동일하게 적용되는 사실이 다.
상기 하나 이상의 분산제는 일반적으로 다양한 중합체 또는 다양한 계면활성제, 예를 들어, 습윤제를 포함하는데, 상기 습윤제는 음이온성 습윤제, 비이온성 습윤제, 양이온성 습윤제, 및 양쪽성 습윤제, 또는 이의 조합물을 포함한다.
상기 중합체성 분산제(polymeric dispersants)는 일반적으로 친수성이며 이들은 약 3,000 또는 약 5,000으로부터 약 8,000, 또는 약 10,000, 또는 심지어 약 15,000까지에 달하는 평균 분자량을 가진다. 중합체성 분산제는 문헌 및 본 발명이 속하는 기술분야에 공지되어 있으며, 다양한 폴리아크릴레이트 및 다양한 폴리메타크릴레이트(여기서 에스터 부분은 메틸, 에틸, 부틸 및 2-에틸헥실 폴리아크릴레이트와 같이 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자를 포함함), 다양한 폴리아크릴아미드(예를 들어, 메타아크릴아미드 및 에타크릴아미드), 다양한 폴리말레이트, 다양한 폴리알킬렌 옥사이드(예를 들어, 폴리메틸렌 옥사이드 및 폴리에틸렌 옥사이드), 다양한 폴리포스페이트, 다양한 폴리포스페이트 에스터, AMPS®(아크릴아미도메틸프로필술폰산) 중합체, 다양한 폴리술포네이트, 다양한 폴리실리케이트 등을 포함한다. 이러한 중합체는 Acusol®, Acumer®, Tamol®, Alkanol®, Goodrite®, 및 Versa®의 상표명으로 시판되고 있다. 적당한 분산제는 또한 상기 중합체를 만들기 위해 이용되는 둘 이상의 단량체로부터 유래하거나 그 외의 다른 단량체로부터 유래한 공중합체를 포함하는데, 예를 들어, 말레산무수물-술폰화 스티렌 공중합체, 아크릴산 무수물-아크릴아미드 공중합체, 아크릴산 무수물-술폰화 아크릴아미드 공 중합체, 아크릴산 무수물-AMPS 공중합체, 및 아클릴산, 아클릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 또는 알킬렌 옥사이드 단량체의 조합물로부터 유래한 공중합체가 포함된다. 3량체(Terpolymers)의 일예는 아크릴산무수물, 말레산무수물, 및 AMPS® 중에서 유래한 것이 있다. 4량체(Quadpolymers)와 같은 4개 이상의 단량체로부터 유래한 중합체가 이용될 수 있기는 하지만, 이들은 일반적으로 값이 비싸며 개개 단량체의 희석 효과로 인해 효율성이 떨어지는 경향이 있다.
다양한 분산제는 또한 무수히 많은 계면활성제를 포함하는데, 상기 계면활성제는 폭넓게 음이온성 습윤제, 비이온성 습윤제, 및 양이온성 습윤제로 분류될 수 있다. 사실상 이러한 습윤제는 수천개나 존재하며 이용될 수 있는 그러한 화합물의 목록은 너무 많아서 열거할 수 없다. 그러나, 상기 습윤제들이 일반적으로 용액 중에서 침전되지 아니하며, 나노박테리아의 클러스터 및 매트릭스를 현탁시키거나, 유화시키거나 또는 달리 파괴하는데 효과적이라는 점에서 상기 용해제 및 비활성화제와 호환될 수 있다는 것이 지침이 되는 원칙이 된다. 보다욱이, 계면활성제들 중 일부는 용해제로서도 역할을 할 수 있다.
음이온성 습윤제와 같은 음이온성 계면활성제는 일반적으로 다양한 에테르 술페이트(ether sulfates); 다양한 비-나트륨계(non-sodium) 유기황산(organosulfates); 다양한 유기인산(organophosphate); 다양한 술포아세테이트; 다양한 금속 (비지방족계(non-aliphatic)) 아릴 오르가노술포네이트 및 다양한 금속 (비아릴계((non-aryl)) 알리파틱 오르가노술포네이트, 다양한 아민술포네이트 및 다양한 오르가노술폰산(organosulfonic acid)을 포함하는 다양한 술포네이트; 다양한 술포숙시네이트; 또는 이의 염을 포함한다.
지방족 기 및/또는 방향족 기 또는 총 약 8 내지 50개의 탄소원자를 가지는 상기 둘 모두를 포함하는 다양한 에테르 술페이트의 일예는 암모늄 에테르 술페이트, 소디움 트리데실 에테르 술페이트, 소디움 트리데세트(trideceth) 술페이트, 암모늄 라우릴 에테르 술페이트, 소디움 라우릴 에테르 술페이트, 암모늄 라우릴 에테르 술페이트, 소디움 노닐페놀 에테르 술페이트, 알킬 페놀 에테르 술페이트, 소디움 에테르 술페이트, 및 이의 조합물을 포함한다.
지방족 기 및/또는 방향족 기 또는 총 약 8 내지 40개의 탄소원자를 가지는 상기 둘 모두를 포함하는 비나트륨계 유기황산은, 예를 들어, 칼륨 라우릴 술페이트, 칼륨 데실 술페이트, 칼륨 옥틸페놀 에톡실화(ethoxylated) 술페이트, 칼륨 노닐페놀 에톡실화 술페이트, 암모늄 노닐페놀 에톡실화 술페이트, 칼륨 2-에틸-헥실 술페이트, 칼륨 옥틸 술페이트, 암모늄 라우릴 술페이트, 암모늄 라우레트(laureth) 술페이트, 칼륨 라우레트 술페이트, 마그네슘 라우릴 술페이트, TEA 라우릴 술페이트, 아민 유기황산, 및 이의 조합물을 포함한다.
지방족 기 및/또는 방향족 기 또는 총 약 8 내지 40개의 탄소원자를 가지는 상기 둘 모두를 포함하는 유기인산은, 예를 들어, 소디움 라우릴 포스페이트, 소디움 데실 포스페이트, 소디움 옥틸페놀 에톡실화드 포스페이트, 소디움 노닐페놀 에톡실화 포스페이트, 암모늄 노닐페놀 에톡실화 포스페이트, 소디움 2-에틸-헥실 포스페이트, 소디움 옥틸 포스페이트, 암모늄 라우릴 포스페이트, 암모늄 라우레트 포스페이트, 소디움 라우레트 포스페이트, 마그네슘 라우릴 포스페이트, TEA 라우릴 포스페이트, 및 이의 조합물을 포함한다.
지방족 기 및/또는 방향족 기 또는 총 약 8 내지 20개의 탄소원자를 가지는 상기 둘 모두를 포함하는 술포아세테이트 음이온 계면활성제의 일예는 소디움 라우릴 술포아세테이트를 포함한다.
지방족 또는 독립적으로 8 내지 약 20개의 탄소원자를 가지는 2지방족(dialiphatic) 기를 함유하는 알칼리 금속(예: 나트륨, 칼륨) 지방족(비-아릴계) 오르가노술포네이트의 일예는 소디움 알칸 술포네이트(예: 소디움 옥탄 술포네이트), 소디움 올레핀 술포네이트(예: 소디움 C14-16 올레핀 술포네이트), 소디움 알파 올레핀 술포네이트, 및 이의 조합물을 포함한다. 지방족 기 및/또는 방향족 기 또는 총 약 8 내지 40개의 탄소원자를 가지는 상기 둘 모두를 포함하는 아민 함유 술포네이트의 일예는 이소프로필아민 알킬벤젠 술포네이트, TEA-도데실벤젠 술포네이트, TEA-알킬 벤젠 술포네이트, 아민 알킬 아릴 술포네이트, 이소프로필 아민 도데실벤젠 술포네이트, 및 이의 조합물을 포함한다. 지방족 기 및/또는 방향족 기 또는 총 약 6 내지 약 20개의 탄소원자를 포함하는 음이온성 오르가노술폰산은 알킬 벤젠 술폰산, 톨루엔 술폰산 등을 포함한다.
총 약 8 내지 약 40개의 탄소원자를 가지는 음이온성 술포숙시네이트 습윤제의 일예는 디소디움 알킬 에테르 술포숙시네이트, 디소디움 올레아미도 MIPA 술포숙시네이트, 디소디움 라우레트 술포숙시네이트, 소디움 디옥틸술포숙시네이트, 및 이의 조합물을 포함한다.
소디움 알리파틱 술페이트는 용해가 잘 되지 아니하며, 따라서 본질적으로 금속 알리파틱-아릴 술포네이트와 같은 알칼리가 존재할 때에는 사용이 지양되어야 하며, 즉 알칼리와 함께 사용되어서는 아니되며, 만일 알칼리와 같이 사용되는 경우에는, 상기 알칼리가 매우 극소량으로 존재하여야 한다(예를 들어, 나노박테리아 비활성화 조성물 1,000,000 중량부(parts by weight) 당 1,000 중량부 또는 그 미만, 또는 750 중량부 또는 그 미만, 바람직하게는 500 중량부 또는 그 미만으로 존재).
비이온성 계면활성제 습윤제는 다양한 알콕시레이트, 다양한 아미드, 다양한 에스터, 다양한 에톡시레이트, 다양한 트리글리세리드 등을 포함한다. 이러한 유기습윤제(organo wetting agents)는, 실질적으로 보다 많은 수의 탄소원자를 가지는 중합체를 예외로 하고, 일반적으로 총 약 1 또는 약 5개 내지 약 20 또는 약 50개의 탄소원자를 가진다. 더욱이, 그 외 다른 비이온성 계면활성제는 일반적으로 그 외 다른 성분들, 예를 들어, 그 외 다른 습윤제, 다양한 용해제 및 다양한 비활성화제(deactivators)와 호환될 수 있는 한 이용될 수 있다.
지방족 기 또는 방향족기 또는 상기 둘 모두를 포함하는 알콕시레이트의 일예는 다양한 폴리알리파틱 및/또는 아로마틱 알콕시레이트, 다양한 폴리알콕실화(polyalkoxylated) 아미드, 다양한 알킬페놀 알콕시레이트, 다양한 알킬페놀 블록(block) 공중합체, 다양한 폴리알킬렌 옥사이드 블록 공중합체, 다양한 알코올 알콕시레이트, 및 다양한 부틸 기반 블록 공중합체, 또는 이들의 염, 또는 이들의 조합물을 포함된다.
지방족 기 또는 방향족 기 또는 상기 둘 모두를 포함하는 다양한 아미드 비이온성 습윤제는 다양한 지방성(fatty) 알칸올아미드, 다양한 개질된(modified) 지방성 알칸올아미드, 다양한 모노에탄올 아미드 및 디메탄올 아미드, 올레일 디에탄올아미드, 라우릴 디에탄올아미드, 코코넛 디에탄올아미드, 코코(coco) 디에탄올아미드, 라우라미드(lauramide) DEA, 지방성 디에탄올아미드, PEG-6 코카미드(cocamide), 라우라미드 MEA, 코카미드 DEA, 코코 모노에탄올아미드, PEG-6 라우라미드, 코코 모노이소프로판올아미드, 코카미드 MIPA, 코카미드 MEA, 또는 이들의 염, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
지방족 기 또는 방향족 기 또는 상기 둘 모두를 포함하는 수많은 비이온성 에스터 습윤제는 본 발명이 속하는 기술분야 및 문헌에 공지된 것과 같은 것들이 존재하며 이의 일예는 다양한 포스페이트 에스터, 예를 들어, 다양한 알킬 에테르 포스페이트, 다양한 알코올 에톡실화 포스페이트 에스터 및 다양한 트리데실 알코올 포스페이트 에스터(여기서 상기 알코올 부분은 이의 탄소개수가 1 내지 약 20개이다)(예: 노닐페놀 에톡실화 포스페이트 에스터 및 올레일 알코올 에톡실화 포스페이트 에스터) 등을 포함한다. 그 외 다른 에스터는 세틸 팔미테이트, 메틸 라우레이트, 메틸 팔리테이트(palitate)/올레이트, 글리콜 스테아레이트 (및) 스테아라미드(stearamide) AMP, 글리세릴 스테아레이트 (및) PEG 100 스테아레이트, 이소프로필 팔미테이트, PEG-4 디올레이트, PEG-12 라우레이트, 프로필렌 글리콜 스테아레이트, 소르비톨 에스터, 에톡실화 소르비톨 에스터, PEG-2 스테아레이트, 2 내지 8개의 탄소원자를 가지는 다양한 글리콜, 글리콜 디스테아레이트, 글리콜 스테아레 이트, 글리세릴 디라우레이트, 글리세릴 라우레이트, 글리세릴 올레이트, 에틸헥실 팔미테이트, PEG-4 디라우레이트, PEG-8 디라우레이트, PEG-8 디스테아레이트, PEG-8 올레이트, PEG-12 디라우레이트, PEG-12 디올레이트, PEG-12 디스테아레이트, PEG-150 디스테아레이트, PEG-150 스테아레이트, 노닐페놀 POE-10 포스페이트 에스터, 노닐페놀 POE-6 포스페이트 에스터, 노닐페놀 POE-4 포스페이트 에스터, 노닐페놀 POE-8 포스페이트 에스터, 노닐페놀 POE-12 포스페이트 에스터, PEG-400 디올레이트, 다양한 소르비톨 에스터, 다양한 에톡실화 소르비톨 에스터, 다양한 폴리소르베이트(예: 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 80, 및 폴리소르베이트 85), 또는 이의 조합물을 포함한다. 이러한 에스터는 상표명 Triton X® 화합물 및 Tween® 화합물로 시판되고 있다.
지방족 기 또는 방향족 기를 포함하는 다양한 에톡시레이트 비이온성 습윤제는 알킬페놀 에톡시레이트, 지방성 알킬 에톡시레이트, 알코올 에톡시레이트, 탤로우(tallow) 아민 에톡시레이트, 다양한 올레일 알코올 에톡시레이트, 다양한 스테아린 산 에톡시레이트, 다양한 옥틸 페놀 에톡시레이트, 다양한 노닐페놀 에톡시레이트, 데실 알코올 에톡시레이트, 트리데실 알코올 에톡시레이트, 라우릴 알코올 에톡시레이트, 피마자유(castor oil) 에톡시레이트, 소르비탈(sorbital) 트리올레이트 에톡시레이트, 소르비탈 모노올레이트 에톡시레이트, 탤로우 아민 에톡시레이트, 및 이의 조합물을 포함한다.
지방족 기 또는 방향족 기를 포함하는 다양한 트리글리세리드 비이온성 습윤 제는 카프릴산(caprylic)/카프릭산(capric) 트리글리세리드, 카프릴산 트리글리세리드, 트리카프릴산/카프릭산 트리글리세리드 에스터, 경화된 식물오일(hydrogenated vegetable oil), 또는 이의 조합물을 포함한다.
양이온성 습윤제는 문헌 및 본 발명이 속하는 기술분야에 공지된 수많은 화합물들을 포함한다. 일반적으로 임의의 양이온성 습윤제는 그것이 임의의 하나 이상의 기타 분산제, 용해제 및 다양한 비활성화제와 대개 호환될 수 있는한 이용될 수 있다. 그러므로, 적당한 다양한 양이온성 습윤제의 대표적인 예는 다음에 제시되어 있다.
바람직한 부류의 양이온성 습윤제는 하나 이상의 알리파틱(비아릴계) 암모늄 할라이드, 카보네이트 또는 술페이트를 포함하는데, 이들은 독립적으로 1 내지 약 30개의 탄소원자를 가지는 1 내지 약 4개의 지방족기(바람직하게는 알킬기)를 포함하며, 상기 할라이드는 염소화물, 브롬화물, 또는 요오드화물이다. 이러한 알리파틱 4차 화합물의 일예는 테트라부틸 암모늄 할라이드, 테트라에틸 암모늄 할라이드, 테트라 프로필 암모늄 할라이드, 테트라 메틸 암모늄 할라이드, 테트라 옥틸 암모늄 할라이드, 부틸 트리에틸 암모늄 할라이드, 메틸 트리옥틸 암모늄 할라이드, 메틸 트리카프릴 암모늄 할라이드, 메틸 트리부틸 암모늄 할라이드, 미리스틸 트리메틸 암모늄 할라이드, 세틸 트리메틸 암모늄 할라이드, 테트라데실 트리메틸 암모늄 할라이드, 헥사데실 트리메틸 암모늄 할라이드, 라우릴 트리메틸 암모늄 할라이드, 도데실 트리메틸 암모늄 할라이드, 페닐 트리메틸 암모늄 할라이드, 디메틸 히드록시프로필암모늄 클로라이드 중합체, 다양한 디알킬 디메틸 암모늄 할라이 드; 디알킬(C8-10) 디메틸 암모늄 할라이드, 데실 이소노닐 디메틸 암모늄 할라이드, 디데실 디메틸 암모늄 할라이드, 디옥틸 디메틸 암모늄 할라이드, 디탤로우 디메틸 암모늄 할라이드, 메틸 비스(탤로우아미도 에틸)-2-히드록시에틸 암모늄 메틸 술페이트, 메틸 비스(탤로우아미도 에틸)-2-히드록시에틸, 메틸 비스(소야 아미도에틸)-2-히드록시에틸 암모늄 메틸 술페이트, 메틸 비스(캐놀라 아미도에틸)-2-히드록시에틸 암모늄 메틸 술페이트, 메틸 비스(탤로우아미도 에틸)-2-탤로우 이미다졸리니움 메틸 술페이트, 메틸 비스(에틸 탤로웨이트(tallowate))-2-히드록시에틸 암모늄 메틸 술페이트, 또는 이의 조합물을 포함한다.
또 다른 부류의 양이온성 습윤제는 하나 이상의 다양한 아릴 암모늄 할라이드(비염소계) 또는 알리파틱 아릴 암모늄 할라이드(비염소계), 카보네이트, 또는 술페이트를 포함하는데, 여기서, 알리파틱 기가 존재할 경우, 상기 기의 수는 1 내지 약 4일 수 있으며, 독립적으로 약 1 내지 약 30개의 탄소원자를 함유하며(알킬기가 선호됨), 아릴기의 수는 1 내지 약 4가 되는데, 상기 기는 독립적으로 6 내지 약 30개의 탄소원자를 함유한다(상기 할라이드는 브롬화물 또는 요오드화물 중 어느 하나인 할로겐화물이다). 당연히, 알킬 및/또는 아릴 기의 총 수는 4가 된다. 이러한 아릴(비염소계) 또는 알리파틱 아릴(비염소계) 4차 화합물의 예는 벤질 트리메틸 암모늄 브로마이드, 벤질 트리부틸 암모늄 브로마이드, 라우릴 디메틸 벤질 암모늄 브로마이드, 세틸디메틸 벤질 암모늄 브로마이드, 도데실 디메틸 벤질 암모늄 브로마이드, 테트라데실 디메틸 벤질 암모늄 브로마이드, 헥사데실 디메틸 벤질 암모늄 브로마이드, 옥타데실 디메틸 벤질 암모늄 브로마이드, 도데실 디메틸 벤질 암모늄 아이오다이드, 테트라데실 디메틸 벤질 암모늄 아이오다이드, 헥사데실 디메틸 벤질 암모늄 아이오다이드, 옥타데실 디메틸 벤질 암모늄 아이오다이드, 도데실 트리메틸 벤질 암모늄 아이오다이드, 및 또한 도데실 디메틸 암모늄 카보네이트, 도데실 디메틸 암모늄 바이카보네이트, 및 이의 조합물을 포함한다.
본 발명의 4차 화합물은 일반적으로 임의의 소디움 알리파틱 아릴 암모늄 클로라이드 화합물이 결여되어 있다. 따라서, 만일 상기 화합물이 이용되는 경우에는, 매우 극소량으로 존재하여야 한다(예를 들어, 나노박테리아 비활성화 조성물 1,000,000 중량부 당 5,000 중량부 또는 그 미만, 또는 1000 중량부 또는 그 미만, 바람직하게는 500 중량부 또는 그 미만으로 존재).
본 발명의 임의의 양이온성 4차 화합물이 이용될 때, 음이온성 습윤제의 사용은 일반적으로 지양되는데, 이는 이들이 상기 화합물들과 상호작용하여 그 결과 두 습윤제의 활성을 무효화시키는 침전을 종종 초래하기 때문이다.
다양한 4차 포스포니움 화합물이 또한 이용될 수 있는데, 여기서 알리파틱 기의 수는 1 내지 4일 수 있으며, 아릴기의 수는 1 내지 4일 수 있는데(단, 이러한 알리파틱 및/또는 아릴 기의 총 수는 4임), 여기서 각각의 알리파틱 기(바람직하게는 알킬)는, 독립적으로, 1 내지 약 30개의 탄소원자를 함유하며, 각각의 알리파틱-아릴 기는 6 내지 약 30개의 탄소원자를 함유한다. 상기 할로겐화물은 염소화물, 브롬화물, 또는 요오드화물이다. 적당한 4차 포스포니움 화합물의 예는 에틸 트리페닐 포스포니움 할라이드, 부틸 트리페닐 포스포니움 할라이드, 벤질 트리페닐 포스포니움 할라이드, 메틸 트리페닐 포스포니움 할라이드, 테트라페닐 포스포니움 할라이드, 트리부틸 테트라데실 포스포니움 할라이드, 및 이의 조합물을 포함한다.
게다가 또 다른 부류의 습윤제 또는 계면활성제는 베타인 및 술타인(sultaines) 등을 포함하는 다양한 양쪽성 화합물을 포함하는데, 이들은 2 내지 약 20개의 탄소원자를 가지며, 예를 들어, 코카미도프로필 베타인, 코코아미도프로필 베타인, 라우릴 베타인, 경화된 코카미도프로필 베타인, 라우릴아미도프로필 베타인, 코카미도프로필 히드록시술타인, 또는 이의 조합물이 있다. 그 외 다른 양쪽성 화합물은 도데실-13-아미노부티르산, 도데실-디(아미노에틸)글리신, 또는 이미다졸 고리에 기초한 것들이며, Armeen®, Tego® 또는 Miranol®로서 시판되고 있다.
하나 이상의 분산제의 총량은(이것이 이용될 경우) 일반적으로 나노박테리아 비활성화 조성물 1,000,000 중량부 당 약 100 내지 약 100,000 또는 약 50,000 내지 약 10,000 중량부, 바람직하게는 약 500 내지 약 5,000 중량부이다.
대개 하나 이상의 용해제는, 이미 언급한 바와 같이, 일반적으로 석회화되는 나노박테리아 보호 코팅을 적어도 부분적으로 용해시키는 역할을 한다. 적당한 용해제는 다양한 유기염, 흔히 인을 함유하는 다양한 유기산, 또는 이의 염 등을 포함한다. 이러한 화합물은 박테리아를 차폐 또는 캡슐화하는 보호층을 제거하거나 약화시키는 것으로 생각된다. 유기 용매들은 지양, 즉 사용되지 않아야 하는데, 이는 상기 용매들이 나노박테리아의 칼슘-함유 보호층을 용해시키지 못하기 때문이다. 유기 용매는 6 내지 약 20개 또는 약 30개의 탄소원자를 함유하는 탄화수소를 포함하며, 알리파틱, 아로마틱, 또는 이들의 조합물(예를 들어, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 기타 등등, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등)포함한다. 유기 용매가 사용되는 경우, 상기 유기 용매는 극소량으로 사용된다(예를 들어, 나노박테리아 비활성화 조성물 1,000,000 중량부 당 1,000 중량부 또는 그 미만, 바람직하게는 750 중량부 또는 그 미만, 보다 바람직하게는 500 중량부 또는 그 미만).
유기 산의 한 그룹은 단지 하나 또는 2개의 산(acid) 기 및 하나 이상의 히드록시 기를 지니면서 총 2 내지 20개의 탄소원자를 가지는 질소가 결여된 다양한 카르복시산인데, 타르타르산, 글루콘산, 글리콜산, 히드록시숙신산, 갈락타르산, 히드록시프로피온산, 락트산, 글리세르산, 히드록시부티르산, 히드록시이소부티르산, 히드록시 메틸부티르산, 비스(히드록시메틸) 프로피온산, 지베렐린산, 히드록시옥타데칸산, 디-터트-부틸 히드록시벤조산, 벤질산, 히드록실 플루오렌카르복시산(fluorenecarboxylic acid), 히드록시데칸산, 히드록시나프탈렌카르복시산, 히드록시벤젠디카르복시산, 히드록시메틸벤조산, 히드록시페닐아세트산, 만델산, 히드록시메톡시벤조산, 메톡시살리실산, 히드록시옥탄산, 히드록시산신남, 디히드록시산신남, 디히드록시히드로산신남, 히드록시페닐프로피온산, 디히드록시타르타르산, 히드록시메톡시산신남, 클로로히드록시벤조산, 클로로만델산, 클로로 프탈산, 살리실산, 클로로살리실산, 시트라진산(citrazinic acid), 디브로모 히드록시벤조산, 디클로로히드록시벤조산, 디클로로살리실산, 갈락토우론산, 글루쿠론산, 히드록시프로판이산(hydroxypropanedioic acid), 히드록시페닐 프로피온산, 락트산, 메톡시살리실산, 트리히드록시벤조산, 또는 이들의 부분 염 및 이들의 조합물을 포함한 다.
유기 산의 또 다른 그룹은 2 내지 약 20개의 탄소원자를 가지며 히드록시기 및 질소가 결여된 다양한 포화 또는 불포화 디카르복시산이며, 질소 원자를 함유할 수 있다. 이의 일예는 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 말레산, 푸마르산, 데칸도산(decanedoic acid), 캄포산, 벤젠디카르복시산, 프탈산, 시클로헥산디카르복시산, 시클로헥산디아세트산, 옥탄이산, 호모프탈산, 페닐말론산, 시클로펜탄디아세트산, 노난이산, 벤질말론산, 페닐렌디아세트산, 페닐숙신산, 브로모숙신산, 카르복시펜아세트산, 시클로부탄디카르복시산, 시클로헥산디카르복시산, 데칸디카르복시산, 디브로모숙신산, 디클로로프탈산, 디에틸말론산, 디글리콜산, 디메틸말론산, 디메틸 펜탄이산), 디메틸숙신산, 에틸말론산, 글루탐산, 헥산이산, 이미노 디아세트산, 메틸말론산, 메틸숙신산, 나프탈렌 디카르복시산, 옥살아세트산, 옥소펜탄이산, 운데칸 디카르복시산, 디피콜린산(dipicolinic acid), 또는 이들의 부분 염, 및 이들의 조합물을 포함한다.
고분자산(Polymeric acids) 또는 인-함유 산이 또한 이용될 수 있는데, 예를 들어, 포스피노카르복시산(예: Belsperse® 161 또는 164), 술포네이트화(sulfonated) 포스피노카르복시산(예: Belclene® 400), 니트릴트리아세트산(nitrilotriacetic acid), 폴리말레산, 폴리아크릴산, 또는 이들의 부분 염 및 이들의 조합물이 이용될 수 있다. 고분자산은 적어도 5개 또는 10개의 산 반복 단위를 지니며 따라서 카르복시산이 될 것으로 생각되지 않는다.
다양한 폴리포스포네이트와 같이 3개 이상의 포스포네이트 기를 함유하는 화합물이 이용될 수 있는데, 여기에는 Dequest®, Unihib®, Mayoquest® 및 Briquest®로 시판되고 있는, ATMP, DETA 포스포네이트, BHMT 포스포네이트, EDT 포스포네이트, 헥사메틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), HMDT 포스포네이트 또는 이들의 부분 염 및 이들의 조합물이 포함된다. 디스포스포네이트(Disphosphonates)는 일반적으로 사용되지 않는데, 이는 상기 디스포스포네이트가 일반적으로 비효과적인 용해제이므로 본 발명의 조성물에는 이것이 결여되어 있어야 하기 때문이다. 즉, 만약의 경우 이용된다면, 상기 디스포스포네이트는 극소량으로 존재하여야 한다(예를 들어, 나노박테리아 비활성화 조성물 1,000,000 중량부 당 약 1,000 중량부 또는 그 미만, 바람직하게는 750 중량부 또는 그 미만 또는 500 중량부 또는 그 미만으로 존재).
그 외 다른 용해제는 포스페이트 에스터, 예를 들어, 피로포스페이트, 트리폴리포스페이트, 헥사메타포스페이트, 트리데실 알코올 포스페이트 에스터, 노닐페놀 에톡시레이트 포스페이트 에스터, 노닐페놀 POE n 포스페이트 에스터, 알킬 폴리에톡시에탄올의 포스페이트 에스터, 또는 이들의 부분 염 및 이들의 조합물을 포함한다.
게다가 또 다른 부류의 용해제는 다양한 효소인데, 상기 효소는 아밀라아제와 같은 프로테아제, 리파아제, 및 다양한 포스페이트, 또는 그 외 다른 분해효소(digestive enzymes), 및 이의 조합물을 포함한다.
일반적으로, 하나 이상의 히드록시 기를 선택적으로 함유하고/하거나 하나 이상 내지 약 5개의 질소원자를 선택적으로 함유하는, 3 내지 약 5개 또는 그 이상의 카르복실 기를 지니는 유기산은 용해제로서 지양된다. 따라서, 3 내지 약 5개의 카르복시산 기를 지니는 히드록시 기-함유 유기산 등은 이용되지 아니하나, 만일의 경우 이용되는 경우, 극소량으로만 존재하여야 한다(예를 들어, 나노박테리아 비활성화 조성물 1,000,000 중량부 당 약 1,000 중량부 또는 그 미만, 바람직하게는 750 중량부 또는 그 미만, 또는 보다 바람직하게는 500 중량부 또는 그 미만으로 존재).
다양한 용해제는 일반적으로 알칼리성 pH 조건하에서 사용되며 따라서 바람직하게는 용액의 pH 보다 낮은 pKa값을 가진다. 달리 말해서, 용해 화합물은 최대 효과를 발휘하기 위해 부부적으로 또는 완전히 탈수소화(de-protonated)되어야 한다.
상기 하나 이상의 상이한 유형의 용해제와 함께, 나노박테리아는 본 발명의 조성물 사용 전 또는 후에 다양한 물리적 처리를 받게 될 수 있다. 이러한 처리는 3 내지 약 30분간 약 110℃ 내지 약 140℃의 온도에서 고압증기멸균; 약 1시간 내지 약 1 또는 2일의 시간 동안 약 100 내지 약 약 3,900Å의 파장을 지니는 약 1 내지 약 1,000 와트(watts)의 자외선 조사를 포함한다. 가열이 또한 약 2 내지 약 30분의 시간 동안 약 45℃ 내지 약 90℃의 온도에서 이용될 수 있다. 또 다른 처리는 나노박테리아가 혼입된(entrained) 액체에 대한 초음파처리(sonication)를 포함한다.
용해제는 나노박테리아로부터 보호층을 효과적으로 제거할 수 있을 정도의 양으로 사용되며, 그러나 일반적으로, 나노박테리아가 부착되어 있는, 물품(예를 들어, 다양한 의료 장비 또는 제조된 장비)을 손상시킬 정도의 과도한 양으로 사용되어서는 아니된다. 하나 이상의 용해제의 양은 일반적으로 나노박테리아 사멸용(dissolution) 조성물 1,000,000 중량부 당 약 5 내지 약 100,000 또는 50,000 또는 10,000 중량부, 바람직하게는 약 200 내지 약 1,000 중량부이다.
하나 이상의 비활성화제는, 비활성화시키거나, 예를 들어, 소독시키거나, 멸균시키거나, 살균시키거나 일반적으로 나노박테리아를 무독화시키기 위해 이용된다. 박테리아는 일반적으로 일단 노출되게 되면 비활성화될 수 있다. 노출은 나노박테리아의 보호층이 하나 이상의 분산제 및/또는 용해제에 의해서 적어도 부분적으로 파괴되거나, 용해되거나, 제거될 경우 일어나게 될 것이다.
비활성화제의 한 부류는 염화수소산 또는 황산과 같은 다양한 강산이며, 산 용액의 pH가 일반적으로 박테리아를 공격하기에 충분히 낮고 그리하여 일반적으로 약 6.0 또는 그 미만, 바람직하게는 약 3 또는 그 미만의 pH를 가지는 것을 조건으로 한다.
강염기가 또한 이용될 수 있으며, 그 예로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 소디움 카보네이트 등이 있으며, 이들의 pH는 약 9이거나 이를 초과하며, 바람직하게는 적어도 약 12이거나 이를 초과한다.
또 다른 부류의 적당한 비활성화제는 다양한 알데히드, 예를 들어, 포름알데히드, 글루타르알데히드, 오르쏘-프탈데히드, 또는 포름알데히드-방출제(예: 헥사 메틸렌테트라민, 트리아진, 이미다졸, 또는 히단티온(hydantions)) 및 이의 조합물을 포함한다.
알킬화제는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 등을 포함한다.
게다가 또 다른 부류의 비활성화제는 페놀인데, 크레졸 및 비스페놀과 같은 치환된 페놀을 포함한다. 이의 일예는 알킬 및 디알킬 페놀; 디히드릭 페놀(예: 카테콜, 레조르시놀(resorcinol) 및 히드로퀴논); 알킬 디히드록시벤젠; 할로겐 치환된 페놀(예: 클로로페놀), 알킬기 및/또는 방향족기 치환된 클로로페놀; 니트로페놀, 디니트로페놀, 트리니트로페놀, 및 알킬기 또는 방향족기 치환된 니트로페놀; 아미노페놀; 방향족기, 알킬 방향족기, 및 방향족 알킬기 치환된 페놀; 히드록시벤조산; 비스페놀, 비스(히드록시페닐) 알칸, 및 히드록시퀴놀린(예: 8-히드록시퀴놀린), 및 이의 조합물을 포함한다. 바람직한 페놀 화합물은 o-페닐페놀(OPP), p-t-아밀페놀(amylphenol)(PTAP), 0-벤질-p-클로로페놀(OBPCP), p-클로로-m-크실레놀(xylenol)(PCMX), 5-클로로-2(2A-디클로로페녹시)페놀(트리클로산), 및 이의 조합물을 포함한다.
에탄올, 이소프로판올, 벤질 알코올, 메탄올 등과 같은, 1 내지 약 20개의 탄소원자를 함유하는 알리파틱 알코올이 또한 사용될 수 있으며, 바람직하게는 부틸 알코올 및 이의 다양한 이성질체, 헥사놀 알코올, 및 헵탄올 알코올과 같은 3 내지 약 7개의 탄소원자를 가진 알코올이 사용될 수 있다. 다양한 5-탄소원자 알코올, 예를 들어, n-펜틸 알코올, 이소펜틸 알코올, 네오펜틸 알코올, 및 시클로펜틸 알코올이 매우 바람직하다.
할로겐 및 할로겐-방출 화합물이 또 다른 부류의 비활성화제를 구성하며 요오드, 요오드포르(iodophors)(예: PVPI), 염소, 차아염소산 및 차아염소산염(hypochlorites), 클로라민(chloramines), 2산화염소, 염소 공여체(예: 소디움 디클로로이소시아누레이트(dichlroisocyanurate)), 브롬, 차아아브롬산 및 차아브롬산염(hyprobromites), 브롬-방출 화합물(예: Bronopol®), 및 이의 조합물을 포함한다.
중요한 부류의 비활성화제는 다양한 퍼옥시젠(peroxygens) 및 그 외 다른 형태의 산소를 포함하는 과산화산(peracids), 예를 들어, 과산화초산, 과산화크롬산, 과산화황산, 과산화벤조산, 유기 또는 무기 과산화물(예: 과산화수소), 과산화카본산, 과망간산염, 과산화라우르산, 과산화글루타르산, 마그네슘 퍼옥시프탈레이트, 및 이의 조합물이 있다. 과산화수소의 사용은 선택적이며 따라서 사용되지 않을 수 있다.
그 밖의 화합물은 산화제, 예를 들어, 가스, 증기, 또는 물과 같은 액체에 용해된 형태의 오존, 또는 히드록시, 히드로퍼옥시, 수퍼옥사이드, 및 옥사이드와 같은 라디칼 등을 포함한다. 게다가 그 외 다른 비활성화제는 질소화합물, 예를 들어, 우레아, 구아니딘 히드로클로라이드 등을 포함한다.
게다가 그 외 다른 비활성화제는 다양한 정유(essential oil) 살균 제형인데, 타임 오일(thyme oil), 오레가노 오일(oregano oil), 오렌지 오일, 레몬 오일, 차나무 오일, 송유(예: 알파테르피네올)의 다양한 성분들, 총 약 6 내지 약 20개의 탄소원자를 가지는 무극성 탄화수소(예를 들어, 헥산, 옥탄, 데칸, 벤자인, 톨루엔, 자일렌 등이 구체적인 예로 포함되는, 다양한 지방족화합물, 방향족화합물, 또는 이의 조합물); 다양한 질소함유(nitrogenous) 화합물(예: 메틸렌비스티오시아네이트, DBNPA, 피리딘, 티아졸, 이미다졸, 퀴놀린, 아닐리드); 다양한 니트로 화합물; 코코트리메틸렌디아민; 도데실몰포린-N-옥사이드; 및 중합체(예: 바이구아나이드(biguanides) 및 이오넨)을 포함한다.
다양한 비활성화제가 액체, 증기, 또는 가스, 또는 이의 조합된 형태로 존재할 수 있으나, 일반적으로는 액체가 바람직하다.
이들 비활성화제 혼합물(blends)은 이후 음이온성 습윤제와 같은 분산제화 함께 혼합될 수 있으며 이어서 나노박테리아로 오염된 다양한 물품을 소독하거나 멸균시키는데 사용된다. 본 발명의 나노박테리아 비활성화 조성물은 일반적으로 이용되는 1단계 또는 2단계 적용과 함께 다양한 방법으로 적용될 수 있다. 1단계 적용에서, 적당한 부류 및 양의 비활성화제가 하나 이상의 분산제 및/또는 하나 이상의 용해제와 혼합된다. 상기 조성물은 이후 처리되어야 하는 물품에 적용된다. 2 또는 3단계 방법에서, 선택적으로 물품 표면이 고압증기멸균과 같은 열수, 증기, 고온을 포함하는 물리적 처리, 자외선과 같은 방사선(radiation), 또는 오존과 같은 세정 기체 화합물과 함께, 다양한 세정제 또는 물리적 처리(예를 들어, 산성 세제, 합성세제 또는 비누 등)로 사전처리된다. 산성 세척을 이용할 경우, 일반적으로 pH가 6미만이고 따뜻한 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 아래에 언급한 것과 같은 억제제가 강철, 구리 등과 같은 금속 물품의 부식을 줄이기 위해 사 용된다. 상기 처리에 이어서, 표면은 하나 이상의 분산제 및/또는 용해제로 처리된다. 보호층이 파괴된 후, 그런 다음 나노박테리아를 공격하기 위해 비활성화제가 적용된다.
하나 또는 그 이상의 비활성화제의 양은 다양한 인자, 예를 들어, 나노박테리의 양 및 농도, 비활성화제의 강도 및 유효성, 처리제(treatment)의 물리적 상태, 처리제의 pH, 제형 내의 추가 성분의 존재 등에 좌우될 것이다.
강산 및 강염기와 같은 다양한 비활성화제가 본 발명의 조성물에 의해 처리되는 물품의 금속을 공격하는 것을 막기위해, 부식 억제제가 사용된다. 이러한 화합물은 본 발명이 속하는 기술분야 및 문헌에 널리 공지되어 있으며, 이의 일예는 티오우레아, 암모늄 티오시아네이트, 오르쏘포스페이트, 폴리포스페이트, 히드록시포스포노아세트산, 몰리브데이트(molybdate), 아연, 아민, 이미다졸린 등을 포함한다. 억제제는 또한 포름알데히드, 다양한 아민 및 케톤을 사용하는 만니히(Mannich) 축합 반응에 의해 생산될 수 있다. 구리 또는 구리 합금 물품의 경우, 톨일트리아졸 또는 벤조트리아졸과 같은 부식 억제제가 사용될 수 있다.
나노박테리아 비활성화 조성물을 이용하여 다양한 물품을 처리함으로써 나노박테리아 대수 감소값(log reduction)이 일반적으로 4이상(즉, 소독), 바람직하게는 6이상(즉, 멸균), 및 보다 바람직하게는 7이상에 도달되도록 하기 위하여 다양한 유형의 비활성화제 및 다양한 분산제 및/또는 용해제를 적당한 양으로 사용한다. 일반적으로 적당한 양은 나노박테리아 사멸용(dissolution) 조성물 중 약 5 내지 약 100,000 또는 50,000 또는 10,000 중량부 범위이며, 바람직하게는 약 200 내지 약 1,000 중량부 범위이다.
본 발명은 하기 제안된 실시예를 참조함으로써 더 잘 이해될 것이며, 상기 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 제시된 것이며, 본 발명은 이로만 제한되지 아니한다.
제안된 제형 1
5-7.5% HCl(황산으로 대체될 수 있음)(비활성화제)
0.25-0.75% 암모늄 바이풀루오라이드(실리카가 존재하는 경우, 이를 제거하기 위해 사용됨)
0.2-0.3% 티오우레아 또는 프로파길(propargyl) 알코올(부식 억제제)
0.03% 비이온성 습윤제(예: 알킬아릴폴리에톡시 알코올)(분산제)
제안된 제형 2
3-10% 과산화초산(비활성화제)
0-10% 비이온성 계면활성제(예: 노닐 페놀 에톡시레이트)(분산제)
1-10% 티오우레아(부식 억제제)
제안된 제형 3
3-10% 과산화초산(비활성화제)
2% 폴리말레산(분산제)
제안된 제형 4
10% DETA 포스포네이트(용해제)
5% 벨스퍼스(Belsperse) 164(분산제)
5% 폴리말레산(분산제)
0.1-10% 2산화염소(비활성화제)
상기 제형으로부터 명확히 알 수 있듯이, 상기 비율은 중량을 기준으로 한 양이며, 물품 표면의 소독 또는 멸균을 달성하기 위하여 하나 이상의 분산제 및/또는 용해제의 수많은 조합물이 하나 이상의 비활성화제와 함께 이용될 수 있다.
특허 법규에 따라, 본 발명의 최적 양상 및 바람직한 구체예가 지금까지 제시되어 왔으나, 본 발명의 영역은 이에만 국한되는 것은 아니며, 오히려 첨부된 특허청구범위의 청구항의 영역으로 가늠된다.

Claims (5)

  1. 친수성 중합체성(polymeric) 분산제(dispersants)를 포함하는 분산제; 또는 음이온성 습윤제(wetting agents), 비이온성 습윤제, 또는 양이온성 습윤제, 또는 양쪽성(amphoteric) 습윤제, 또는 이의 조합물; 및 비활성화제(diactivating agents)를 함유하는 나노박테리아 비활성화용 조성물로서, 상기 음이온성 습윤제는 유기황산나트륨(sodium organo sulfates) 및 지방족-아릴술폰산나트륨(sodium aliphatic-aryl sulfonates)가 결여되어 있고, 상기 양이온성 습윤제는 4차 지방족-아릴염화암모늄(quaternary aliphatic-aryl ammonium chloride)가 결여되어 있는, 나노박테리아 비활성화용 조성물.
  2. 하나 이상의 카르복시산 기 및 총 2 내지 약 20개의 탄소원자를 지니는 비질소계(non-nitrogen) 유기산, 인산을 함유한 화합물, 술폰산화(sulfonated) 인산 화합물, 3개 이상의 포스포네이트 기를 지니는 폴리포스포네이트, 효소를 포함하는 용해제; 또는 이의 염; 또는 이의 조합물; 및 비활성화제를 함유하는 나노박테리아 비활성화용 조성물로서, 상기 용해제는 3 내지 약 5개의 카르복시산 기를 지니는 유기산이 결여되어 있는 나노박테리아 비활성화용 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 친수성 중합체 분산제를 포함하는 분산제; 또는 음이온성 습윤제, 비이온성 습윤제, 또는 양이온성 습윤제, 또는 양쪽성 습윤제, 또는 이의 조합물을 함유하며, 상기 음이온성 습윤제는 유기황산나트륨(sodium organo sulfates) 및 지방족-아릴술폰산나트륨(sodium aliphatic-aryl sulfonates)이 결여되어 있고, 상기 양이온성 습윤제는 4차 지방족-아릴염화암모늄(quaternary aliphatic-aryl ammonium chloride)이 결여되어 있는 것을 특징으로 하는 나노박테리아 비활성화용 조성물.
  4. 비이온성 분산제 및 1 내지 약 20개의 탄소원자를 가지는 멸균 알코올, 또는 나노박테리아 비활성화제와 함께 멸균 알코올을 함유하는 나노박테리아 비활성화용 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 멸균 알코올이 대략 5개의 탄소 원자를 함유함을 특징으로 하는 나노박테리아 비활성화용 조성물.
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