KR20110139225A - 비수성 이산화염소-발생 조성물 및 그와 관련된 방법 - Google Patents

비수성 이산화염소-발생 조성물 및 그와 관련된 방법

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KR20110139225A
KR20110139225A KR1020117021629A KR20117021629A KR20110139225A KR 20110139225 A KR20110139225 A KR 20110139225A KR 1020117021629 A KR1020117021629 A KR 1020117021629A KR 20117021629 A KR20117021629 A KR 20117021629A KR 20110139225 A KR20110139225 A KR 20110139225A
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린다 흐라트코
배리 케벤 스페로넬로
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바스프 코포레이션
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Abstract

이산화염소 발생이 건조 극성 물질로 활성화되는 이산화염소를 발생시키는 방법을 개시한다. 이산화염소를 발생시키기 위한 시스템, 뿐만 아니라 상기 시스템 및 방법에 유용한 조성물을 또한 개시한다.

Description

비수성 이산화염소-발생 조성물 및 그와 관련된 방법{NONAQUEOUS CHLORINE DIOXIDE-GENERATING COMPOSITIONS AND METHODS RELATED THERETO}
이산화염소 (ClO2)는 +IV 산화 상태의 염소의 중성 화합물이다. 이는 산화에 의해 소독하나; 염소화하지 않는다. 이는 상대적으로 작고, 휘발성이고, 고도로 활동적인 분자이고, 심지어 묽은 수용액에서도 자유 라디칼이다. 이산화염소는 클로라이트 (ClO2 -)로 환원되는 그의 독특한 1-전자 이동 메카니즘으로 인해 고도로 선택적인 산화제로서의 역할을 한다. 용액 중 유리 분자 이산화염소는 미생물 및 생물학적 필름 침착물의 억제를 위한 효과적 작용제이다.
클로라이트 이온을 물 중에서 반응시켜 물에 용해된 이산화염소 기체를 제조하는, 이산화염소를 제조하는 수많은 방법이 존재한다. 이산화염소의 전통적인 제조 방법은 아염소산나트륨을 기체상 염소 (Cl2(g)), 차아염소산 (HOCl) 또는 염산 (HCl)과 반응시키는 것을 포함한다. 반응은 다음과 같다:
Figure pct00001
반응 [1a] 및 [1b]는 산성 매질에서 훨씬 더 빠른 속도로 진행되며, 따라서 실질적으로 모든 전통적인 이산화염소 발생 화학은 3.5 미만의 pH를 갖는 산성 생성물 용액을 초래한다. 또한, 이산화염소 형성의 동력학이 클로라이트 음이온 농도에서 고차이기 때문에, 이산화염소 발생은 일반적으로 고농도 (＞1000 ppm)에서 수행되며, 이는 적용을 위한 사용 농도로 희석되어야 한다.
이산화염소는 또한 클로레이트 음이온으로부터 산성화에 의해 또는 산성화와 환원의 조합에 의해 제조될 수 있다. 이러한 반응의 예로는 다음을 들 수 있다:
Figure pct00002
주변 조건에서, 모든 반응은 강산성 조건 (가장 흔히 7 내지 9 N의 범위)을 필요로 한다. 더 높은 온도로의 시약의 가열 및 생성물 용액으로부터의 이산화염소의 연속적 제거는 필요한 산도를 1N 미만으로 감소시킬 수 있다. 이산화염소는 또한 클로라이트 이온을 유기산 무수물과 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
이산화염소를 계내 제조하는 방법에는 "안정화된 이산화염소"로서 언급된 용액을 사용한다. 안정화된 이산화염소 용액은 이산화염소를 거의 함유하지 않거나 또는 전혀 함유하지 않지만, 오히려 중성 또는 약알칼리성 pH에서 실질적으로 아염소산나트륨으로 이루어진다. 아염소산나트륨 용액에 산을 첨가하는 것은 아염소산나트륨을 활성화하고, 이산화염소를 계내 용액에서 발생시킨다. 생성된 이산화염소-함유 용액은 산성이다. 전형적으로, 아염소산나트륨의 이산화염소로의 전환의 정도는 낮고, 상당량의 아염소산나트륨이 용액에 남아 있다.
이산화염소 용액은, 액체 물과 접촉시 이산화염소 기체를 발생시키는 물질로 이루어지는, 분말, 과립 및 고체 압축물, 예컨대 정제 및 브리켓을 포함하는 고체 혼합물로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 공동명의의 미국 특허 번호 6,432,322, 6,699,404, 및 7,182,883, 및 미국 특허 공개 2006/0169949 및 2007/0172412를 참조하기 바란다. 수증기와의 접촉시 이산화염소 기체를 발생시키는 물질로 이루어진 이산화염소 발생 조성물이 공지되어 있다. 예를 들어, 공동명의의 미국 특허 번호 6,077,495, 6,294,108, 및 7,220,367을 참조하기 바란다. 미국 특허 번호 6,046,243은 친수성 물질에 용해된 클로라이트 염 및 소수성 물질에 용해된 산 방출제의 복합물을 개시한다. 복합물은 수분에 노출시 이산화염소를 발생시킨다. 공동명의의 미국 특허 공개 번호 2006/0024369는 유기 매트릭스에 통합된 이산화염소-발생 물질을 포함하는 이산화염소 복합물을 개시한다. 복합물이 수증기 또는 전자기 에너지에 노출될 때 이산화염소가 발생된다.
중국 특허 공개 CN1104610은 백랍, 스테아르산 (왁스상 고체인 포화 지방산), 비즈 왁스 또는 파라핀 왁스 중 아염소산나트륨의 캡슐화에 의한 이산화염소-형성 조성물을 제조하는 방법 및 상기 조성물을 건조 타르타르산 또는 옥살산 입자와 조합하는 방법을 개시한다. 이 혼합물을 물과 접촉시켜 이산화염소를 생성한다.
미국 특허 번호 7,273,567은 클로라이트 음이온의 공급원 및 에너지-활성화 촉매를 포함하는 조성물로부터 이산화염소를 제조하는 방법을 기재한다. 적절한 전자기 에너지로에 조성물을 노출시키는 것은 촉매를 활성화시키며, 이는 다시 이산화염소 기체의 생성을 촉매한다.
상기 기재된 모든 방법은 이산화염소의 발생을 위해 전자기 에너지 또는 물 (액체 또는 증기)에 의존한다. 물 또는 전자기 에너지에 의존하지 않고 이산화염소를 발생시키는 방법은 당업계를 진보시킬 것이다.
간단한 개요
건조 환경에서 이산화염소를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 즉, 반응하여 이산화염소를 형성할 수 있는 건조 성분을 함유하는 이산화염소-발생 조성물은 물, 수증기 및 전자기-에너지-활성화 촉매의 부재 하에 활성화되어 이산화염소를 발생한다. 활성화제는 극성 물질이다.
따라서, 이산화염소-발생 조성물을 건조 극성 물질과 접촉시키는 것을 포함하는 이산화염소의 생성 방법을 제공한다. 한 측면에서, 방법은, 건조물이면서 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원을 포함하는 이산화염소-발생 조성물을 액체인 건조 극성 물질과 접촉시키는 것을 포함하며, 여기서 극성 물질은 이산화염소-발생 조성물로부터 이산화염소의 생성을 활성화한다.
또 다른 측면에서, 방법은, 건조물이면서 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원, 임의적인 건조 전자 수용자 공급원 및 수불침투성 매트릭스를 포함하는 이산화염소-발생 조성물을 건조물인 극성 물질과 접촉시키는 것을 포함하며, 여기서 극성 물질은 이산화염소-발생 조성물로부터 이산화염소의 생성을 활성화한다.
또 다른 측면에서, 방법은, 건조물이면서 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원, 임의적인 건조 전자 수용자 공급원 및 수불침투성 매트릭스를 포함하는 이산화염소-발생 조성물을 물질량의 물을 포함하는 극성 물질과 접촉시키는 것을 포함하며, 여기서 극성 물질은 이산화염소-발생 조성물로부터 이산화염소의 생성을 활성화한다.
방법의 특정 실시양태에서, 극성 물질은 알콜, 유기 산, 알데히드, 글리세린 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예시적 실시양태에서, 극성 물질은 탄소수 1-10의 지방족 알콜, 탄소수 2-10의 지방족 알데히드, 탄소수 3-10의 지방족 케톤, 탄소수 1-10의 지방족 카르복실산, 탄소수 1-9의 알콜과 탄소수 1-9의 산의 에스테르 (에스테르 중 탄소 원자의 총수는 2-10임), 디올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 펜타에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 아세톤, 아세토니트릴, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, 헥사메틸인산 트리아미드, 이소부틸 메틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 니트로메탄, 프로필렌 카르보네이트, 피리딘, 술폴란 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 건조 극성 액체이다.
방법의 특정 실시양태에서, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원은 이산화염소의 미립자 전구체 형태이다. 건조 옥시-염소 음이온 공급원은 알칼리 금속 클로라이트 염, 알칼리 토금속 클로라이트 염, 및 알칼리 금속 클로라이트 염 및 알칼리 토금속 클로라이트 염의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 건조 산 공급원은 무기 산 염, 이온 교환 수지, 분자체 및 유기 산으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 예시적 실시양태에서, 건조 산 공급원은 황산수소나트륨, 황산수소칼륨, 인산이수소나트륨 및 인산이수소칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 실시양태에서, 건조 산 공급원은 황산수소나트륨이다.
방법의 특정 실시양태에서, 제1 성분은 건조 전자 수용자 공급원을 포함하고, 상기 공급원은 디클로로이소시아누르산, 나트륨 디클로로이소시아누레이트, 나트륨 디클로로이소시아누레이트 2수화물, 트리클로로시아누르산, 차아염소산나트륨, 차아염소산칼륨, 차아염소산칼슘, 브로모클로로디메틸히단토인 및 디브로모디메틸히단토인으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예시적 실시양태에서, 건조 전자 수용자 공급원은 디클로로이소시아누르산이다.
조성물이 수불침투성 매트릭스를 포함하는 방법의 특정 실시양태에서, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원은 매트릭스 내에 함유된 이산화염소의 미립자 전구체이다. 일부 실시양태에서, 미립자 전구체의 개별적 입자는 매트릭스의 코트를 포함하고 제1 성분은 미립자이다. 일부 실시양태에서, 매트릭스는 소수성 고체, 소수성 유체 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 소수성 고체는 파라핀 왁스, 미세결정질 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 폴리에틸렌 글리콜 왁스, 피셔-트롭쉬 왁스 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 소수성 유체는 석유 오일, 페트롤라툼, 경질 미네랄 오일, 중질 미네랄 오일 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 실시양태에서, 수불침투성 매트릭스는 페트롤라툼, 미네랄 오일 및 파라핀 왁스 중 하나 이상을 포함하고, 극성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 이소프로판올, 부틸 알콜, 옥탄산 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
이산화염소 발생 조성물을 제조하기 위한 2-성분 시스템을 또한 제공한다. 한 측면에서, 시스템은 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원을 포함하는 제1 성분; 극성 물질을 포함하는 제2 성분을 포함하고, 여기서 제1 및 제2 성분은 건조물이고 제2 성분은 액체이고; 여기서 제1 및 제2 성분의 조합으로 이산화염소-발생 조성물을 수득한다.
또 다른 측면에서, 시스템은 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원, 임의적인 건조 전자 수용자 공급원 및 수불침투성 매트릭스를 포함하는 제1 성분; 극성 물질을 포함하는 제2 성분을 포함하고, 여기서 제1 및 제2 성분은 건조물이고; 여기서 제1 및 제2 성분의 조합으로 이산화염소-발생 조성물을 수득한다.
또 다른 측면에서, 시스템은 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원, 임의적인 건조 전자 수용자 공급원 및 수불침투성 매트릭스를 포함하는 제1 성분; 극성 물질 및 물질량의 물을 포함하는 제2 성분을 포함하고, 여기서 제1 성분은 건조물이고; 여기서 제1 및 제2 성분의 조합으로 이산화염소-발생 조성물을 수득한다.
2-성분 시스템의 특정 실시양태에서, 극성 물질은 알콜, 유기 산, 알데히드, 글리세린 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예시적 실시양태에서, 극성 물질은 탄소수 1-10의 지방족 알콜, 탄소수 2-10의 지방족 알데히드, 탄소수 3-10의 지방족 케톤, 탄소수 1-10의 지방족 카르복실산, 탄소수 1-9의 알콜과 탄소수 1-9의 산의 에스테르 (에스테르 중 탄소 원자의 총수는 2-10임), 디올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 펜타에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 아세톤, 아세토니트릴, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, 헥사메틸인산 트리아미드, 이소부틸 메틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 니트로메탄, 프로필렌 카르보네이트, 피리딘, 술폴란 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 건조 극성 액체이다.
2-성분 시스템의 특정 실시양태에서, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원은 이산화염소의 미립자 전구체 형태이다. 건조 옥시-염소 음이온 공급원은 알칼리 금속 클로라이트 염, 알칼리 토금속 클로라이트 염, 및 알칼리 금속 클로라이트 염과 알칼리 토금속 클로라이트 염의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 건조 산 공급원은 무기 산 염, 이온 교환 수지, 분자체 및 유기 산으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 예시적 실시양태에서, 건조 산 공급원은 황산수소나트륨, 황산수소칼륨, 인산이수소나트륨 및 인산이수소칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 특정 실시양태에서, 건조 산 공급원은 황산수소나트륨이다.
시스템의 특정 실시양태에서, 제1 성분은 건조 전자 수용자 공급원을 포함하고, 공급원은 디클로로이소시아누르산, 나트륨 디클로로이소시아누레이트, 나트륨 디클로로이소시아누레이트 2수화물, 트리클로로시아누르산, 차아염소산나트륨, 차아염소산칼륨, 차아염소산칼슘, 브로모클로로디메틸히단토인 및 디브로모디메틸히단토인으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예시적 실시양태에서, 건조 전자 수용자 공급원은 디클로로이소시아누르산이다.
제1 성분이 수불침투성 매트릭스를 포함하는 2-성분 시스템의 특정 실시양태에서, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원은 매트릭스 내에 함유된 이산화염소의 미립자 전구체이다. 일부 실시양태에서, 미립자 전구체의 개별적 입자는 매트릭스의 코트를 포함하고 제1 성분은 미립자이다. 일부 실시양태에서, 매트릭스는 소수성 고체, 소수성 유체 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 소수성 고체는 파라핀 왁스, 미세결정질 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 폴리에틸렌 글리콜 왁스, 피셔-트롭쉬 왁스 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 소수성 유체는 석유 오일, 페트롤라툼, 경질 미네랄 오일, 중질 미네랄 오일 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 실시양태에서, 수불침투성 매트릭스는 페트롤라툼, 미네랄 오일 및 파라핀 왁스 중 하나 이상을 포함하고, 극성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 이소프로판올, 부틸 알콜, 옥탄산 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명은 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구된 바와 같은 대상의 추가의 설명을 제공하기 위한 것으로 이해된다.
상세한 설명
물 또는 수성 매질 중에서 이산화염소를 제조하는 방법은 당업계에 널리 공지되어 있다. 수증기에 노출시켜 이산화염소를 제조하는 방법이 또한 공지되어 있다. 물 또는 수증기의 부재 하에, 전자기-에너지-활성화 촉매를 사용하여 옥시-염소 음이온 공급원으로부터 이산화염소의 발생을 활성화하여 이산화염소를 제조하는 것 또한 공지되어 있다. 그러나 본 개시 전에, 실질적으로 건조 또는 무수 환경, 예컨대 가소성 매트릭스 또는 유체 소수성 매트릭스에서 이산화염소를 생성하는 방법, 또는 전자기 에너지의 부재 하에 고체 매트릭스에서 이산화염소를 빠르게 생성시키는 방법은 없었다. 따라서, 부분적으로 본 개시는 건조 또는 무수 환경에서 이산화염소의 발생을 활성화하는데 물, 수증기 및 전자기 에너지 중 어느 것도 필요로 하지 않는 이산화염소의 제조 방법을 제공한다. 또한 이산화염소를 제조하기 위한 시스템을 제공한다. 방법을 수행하는데 유용한 조성물 및 키트를 또한 제공한다.
정의
본원에 사용되는, 각각의 하기 용어는 본원에서 그와 관련된 의미를 갖는다.
본원에 사용되는 단수형 관사는 하나 또는 그 이상 (즉, 하나 이상)의 물품의 문법적 대상을 나타낸다. 예로서, "요소"는 하나의 요소 또는 하나 초과의 요소를 의미한다.
용어 "약"은 통상의 당업자에 의해 이해될 것이고 사용되는 문맥 상에서 어느 정도 변경될 것이다. 일반적으로, "약"은 기준값의 ±10%인 값의 범위를 포함한다. 예를 들어, "약 25%"는 22.5% 내지 27.5%의 값을 포함한다.
물론, 본원에 설명된 임의의 범위 내의 임의의 및 모든 완전수 또는 부분정수는 본원에 포함된다. 주어진 특성에 대한 임의의 숫자 또는 수치적 범위에 대해서, 한 범위로부터의 숫자 또는 변수를, 동일한 특성에 대한 상이한 범위로부터의 또 다른 숫자 또는 변수와 서로 조합하여 수치적 범위를 생성할 수 있다.
용어 "이산화염소-발생 성분"은 옥시-염소 음이온 공급원, 산 공급원, 및 임의의 전자 수용자 공급원을 지칭한다. 전자 수용자 공급원은 양이온성 할로겐 공급원, 예컨대 염소일 수 있다. 방법의 수행, 조성물 및 시스템에서, 모든 이러한 공급원은 건조물 또는 무수물이다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "건조물"은 자유수, 흡착수 또는 결정수를 거의 함유하지 않은 물질을 의미한다. "거의 없는"은 이산화염소 생성의 활성화와 관계된다. 구체적으로, 본원 또는 당업계에 기재된 바와 같이 통상적인 조건 하에 이산화염소-발생 성분으로부터의 이산화염소의 높은 생성 속도를 활성화하지 않는 양의 물을 함유하는 물질이 건조물인 것으로 간주된다. 보다 구체적으로, 24시간 이내에 주어진 양의 이산화염소-발생 성분의 이산화염소-발생 잠재량을 고갈시키지 않는 물질이 건조물인 것으로 간주된다. 건조 물질은 고체, 액체 또는 기체일 수 있다. 건조 물질은 결정수를 함유할 수 있고, 단 건조 물질은 단독으로 이산화염소-발생 성분을 포함하는 혼합물로부터의 이산화염소의 발생을 활성화하지 않는다. 일반적으로, 건조 물질은 약 5 중량% 미만의 물, 약 1 중량% 미만의 물, 또는 약 0.5 중량% 미만의 물을 갖는다.
본원에 사용된 바와 같은 "건조 이산화염소-발생 조성물"은 24시간 이내에 주어진 양의 이산화염소-발생 조성물의 이산화염소-발생 잠재량을 고갈시킬 수 있는 양의 물의 양 이하의 양의 자유수를 포함하는 이산화염소-발생 조성물을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "무수물"은 물, 예컨대 유리수, 흡착수 또는 결정수를 함유하지 않는 물질을 의미한다. 무수 물질은 또한 상기 정의된 바와 같은 건조물이다. 그러나, 건조 물질이 반드시 상기 정의된 바와 같은 무수물인 것은 아니다.
본원에 사용된 바와 같은 "비수성"은 일반적으로 물이 거이 없거나 전혀 없는 상태를 지칭하며, 일반적으로 본원에 사용되는 "건조"와 상호교환 가능하다. 따라서, 이는 본원에 사용된 바와 같은 "무수"를 포괄한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "물질량(material amount)"은 측정가능한 과량의 흡착수 또는 결정수 중 자유수의 양을 지칭한다.
용어 "미립자"는 모든 고체 물질을 의미하는 것으로 정의된다. 비제한적인 예로서, 미립자는 서로 산재되어 몇몇 방법으로 서로 접촉할 수 있다. 이들 고체 물질은 큰 입자, 작은 입자 또는 큰 입자와 작은 입자 둘 모두의 조합을 포함하는 입자를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 "이산화염소의 미립자 전구체"는 미립자로 형성된 이산화염소-형성 성분의 친밀한 혼합물을 지칭한다. 아셉트롤(ASEPTROL) (바스프(BASF), 미국 뉴저지주 플로햄 파크)의 과립은 이산화염소의 예시적 미립자 전구체이다.
용어 "알칼리 금속 클로라이트 염"은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 또는 세슘의 아염소 산 염을 지칭한다.
용어 "알칼리 토금속 클로라이트 염"은 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 또는 바륨의 아염소 산 염을 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "극성 물질"은 그의 분자 구조의 결과로서 분자 규모의 전기적 쌍극자 모멘트를 갖는 물질을 지칭한다. 가장 흔하게는, 극성 물질은 상이한 전기음성도를 갖는 화학적 원소들을 포함하는 유기 물질이다. 유기 물질에서 극성을 유도할 수 있는 원소로는 산소, 질소, 황, 할로겐 및 금속을 들 수 있다. 극성은 물질에서 상이한 정도로 존재할 수 있다. 물질은 그의 분자 쌍극자 모멘트가 큰 경우에 극성이 더 크고, 그의 분자 쌍극자 모멘트가 작은 경우 극성이 더 작은 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 짧은 탄소수 2의 쇄 상의 히드록실의 전기음성도를 지지하는 에탄올은 탄소수 6의 쇄 상의 동일한 정도의 전기음성도를 지지하는 헥산올 (C6H13OH)과 비교하여 상대적으로 더 극성인 것으로 간주될 수 있다. 물질의 유전 상수는 물질의 극성의 편리한 측정치이다. 본원에 나타낸 바와 같이, 방법, 시스템 및 조성물에서 유용한 적합한 극성 물질은 약 18 내지 25℃에서 측정시 2.5 초과의 유전 상수를 갖는다. 용어 "극성 물질"은 물 및 수성 물질을 제외한다. 극성 물질은 고체, 액체 또는 기체일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 "매트릭스"는 이산화염소-발생 성분의 보호용 담체로서 기능하는 물질이다. 매트릭스는 전형적으로 이산화염소를 형성하기 위한 반응에 참여할 수 있는 물질이 현탁되거나 달리 함유된 연속적 고체 상 또는 유체 상이다. 매트릭스는 물질에 물리적 형상을 제공할 수 있다. 충분히 소수성인 경우, 매트릭스는 매트릭스 내 물질을 수분과의 접촉으로부터 보호할 수 있다. 충분히 강성인 경우, 매트릭스는 구조 구성원으로 형성될 수 있다. 충분히 유체인 경우, 매트릭스는 매트릭스 내 물질을 수송하기 위한 비히클로서 기능할 수 있다. 충분히 접착성인 경우, 매트릭스는 경사진 또는 수직 또는 수평 아래로 향한 표면에 물질을 접착시키기 위한 수단을 제공할 수 있다. 유체 매트릭스는 전단 응력의 적용시 즉시 유동하도록 액체일 수 있거나, 또는 유동을 초래하기 위해 항복 응력 역치를 초과하는 것을 필요로 할 수 있다. 예시적인 매트릭스는 유체이거나, 또는 다른 구성성분들이 매트릭스와 조합되고 매트릭스로 조합될 수 있도록 (예를 들어, 이산화염소를 형성시키기 위한 반응을 개시하기 위해) (예를 들어, 가열시) 유체가 될 수 있다.
용어 "수불침투성 매트릭스"는 실질적으로 순수한 물이 매트릭스를 통해서 침투하지 못하는 소수성 매트릭스를 지칭한다. 따라서, 수불침투성 매트릭스는 비수성이다. 그러나, 물이 극성 물질, 예컨대 글리세린 또는 알콜과 혼합되는 경우에 수불침투성 매트릭스를 통해 침투할 수 있다. 예시적인 수불침투성 매트릭스는 이산화염소 기체에 대해 투과성일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "다소 가용성"은 제2 물질과 함께 용액을 형성하기 위한 한 물질의 능력을 지칭하며, 제1 물질과 용액으로서 조합될 수 있는 제2 물질의 최대량이 상대적으로 낮은 것을 의미한다. 예를 들어, 물질 A에 용해될 수 있는 B의 최대량이 A 및 B를 포함하는 최종 용액의 50% 미만, 25% 미만, 20% 미만, 또는 15% 미만인 경우에 물질 B는 물질 A에 다소 가용성이라고 한다. 보다 일반적으로, 다소 가용성인 물질은 최종 용액의 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3% 또는 2% 미만으로 포함될 수 있을 것이고, 종종 용액에 도입될 수 있는 다소 가용성인 물질의 최대량은 최종 용액의 1% 미만일 수 있다. 이러한 용액은 고체 또는 유체일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은, 작용제의 "효과적인 양"은 바람직한 살생물성 효과, 바람직한 미용 효과 및/또는 바람직한 치료 생물학적 효과를 초래할 수 있는 작용제의 임의의 양을 의미하는 것을 의도한다. 예를 들어, 표면 소독에 사용되는 작용제의 효과적인 양은 표면의 하나 이상의 처리로 바람직한 살생물성 효과를 초래할 수 있는 양이다.
본원에 사용된 바와 같은 "세포독성"은 포유동물 세포 구조 또는 기능에 치명적 손상을 야기하는 특성을 지칭한다. 활성제가 효과적인 양으로 존재할 때 조성물이 미국 약전 (USP) <87> "시험관내 생물학적 반응성" (2007년 현재 승인된 프로토콜)의 아가 확산 시험의 USP 생물학적 반응성 한계를 만족시키는 경우에, 조성물은 "실질적으로 비-세포독성" 또는 "실질적으로 세포독성이 아닌" 것으로 간주된다.
본원에 사용된 "자극성"은 즉시, 연장된 또는 반복된 접촉에 의해 국부 염증 반응, 예컨대 발적, 종창, 소양증, 화상 또는 수포형성을 야기하는 특성을 지칭한다. 예를 들어, 포유동물에서 치은 조직의 염증은 치은 조직에 대한 자극의 표시이다. 피부 또는 점막 자극을 평가하기 위한 임의의 표준 방법을 사용하여 조성물이 약간 자극성이거나 또는 자극성이 아닌 것으로 판단된 경우, 조성물은 "실질적으로 비-자극성인" 또는 "실질적으로 자극성이 아닌" 것으로 간주된다. 피부 자극의 평가에 유용한 방법의 비제한적인 예는 조직-공학 피부 조직, 예컨대 에피덤(EpiDerm)TM (맷텍 코포레이션(MatTek Corp.), 미국 매사추세츠주 애쉬랜드) (인간 피부 조직 모델 (예를 들어, 문헌 [Chatterjee et al., 2006, Toxicol Letters 167:85-94] 참조) 또는 생체외 진피 샘플)을 사용하는 시험관내 시험의 사용을 포함한다. 점막 자극에 유용한 방법의 비제한적인 예는 HET-CAM (암닭의 달걀 시험-장요막); 민달팽이 점막 자극 시험; 및 조직-공학 구강 점막 또는 질-외자궁경관 조직을 사용하는 시험관내 시험을 포함한다. 당업자는 당분야에서 인정된 피부 또는 점막 자극의 평가 방법에 친숙하다.
어구 "증점된 유체 조성물"은 적용된 전단 응력 하에 유동할 수 있는 조성물, 및 유동시 동일한 농도의 상응하는 수성 이산화염소 용액의 점도보다 더 큰 겉보기 점도를 갖는 조성물을 포함한다. 이는 뉴턴 유동을 나타내는 유체 (여기서, 전단 속도 대 전단 응력의 비율은 일정하고 전단 응력에 대해 독립적임), 요변성 유체 (유동 전에 극복되어야 하는 최소 항복 응력을 필요로 하고, 또한 지속된 전단으로 전단 희박을 나타냄), 유사소성 및 가소성 유체 (유동 전에 극복되어야 하는 최소 항복 응력을 필요로 함), 팽윤성 유체 조성물 (전단 속도 증가와 함께 겉보기 점도가 증가함) 및 적용된 항복 응력 하에 유동할 수 있는 다른 물질을 비롯한 증점된 유체 조성물의 전체 범위를 포함한다.
어구 "겉보기 점도"는 유동을 초래하는 전단 조건의 임의의 세트에서의 전단 응력 대 전단 속도의 비율로서 정의된다. 겉보기 점도는 뉴턴 유체에 대한 전단 응력에 대해 독립적이고, 비-뉴턴 유체 조성물에 대한 전단 속도와 함께 달라진다.
본원에서 사용된 어구 "증점제 성분"은 이것이 첨가되는 용액 또는 혼합물을 증점시키는 특성을 갖는 성분을 지칭한다. "증점제 성분"은 상기 기재된 바와 같은 "증점된 유체 조성물"을 제조하는데 사용된다.
유기 중합체에 대해 본원에 사용된 바와 같은 용어 "소수성" 또는 "수불용성"은 물이 25℃에서 소수성 물질 100 그램당 물 1 그램, 0.9 그램, 0.8 그램, 0.7 그램, 0.6 그램, 0.5 그램, 0.4 그램, 0.3 그램 또는 0.2 그램 미만의 양으로 가용성인 유기 중합체를 지칭한다. 예시적 실시양태에서, 소수성 물질은 소수성 물질 100 그램 당 0.1 그램 미만의 물로 용액에 포함될 것이다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "안정한"은 이산화염소를 형성하기 위해 사용되는 성분, 즉 이산화염소-발생 성분이 이산화염소 생성의 활성화제와 접촉할 때까지 이산화염소를 형성에서 실질적으로 서로 반응성이 아닌 것을 의미하는 것으로 의도된다.
본원에 사용된 바와 같은 "빠르게 제조된"은 본원에 사용된 바와 같이 전체 이산화염소 생성이 약 7 일 미만, 약 8 시간 미만, 약 2 시간 미만 또는 약 1시간 미만에 얻어지는 것을 의미한다.
달리 나타내지 않는 한 또는 문맥으로부터 명백하지 않는 한, 본원에 나타낸 선호도는 2-성분 시스템 및 방법을 비롯한 본 개시의 전체 내용에 적용된다.
설명
I. 방법
달리 명시되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명백하지 않는 한, 하기 사용된 "이산화염소-발생 성분"은 건조 또는 무수 성분을 지칭한다.
부분적으로 본 개시는 물, 수증기 또는 전자기-에너지-활성화 촉매의 부재 하에 이산화염소를 제조하는 방법을 제공한다. 방법은 건조 또는 무수 이산화염소-발생 성분을 건조 또는 무수 극성 물질과 접촉시키는 것을 포함하며, 여기서 극성 물질은 건조 또는 무수 옥시-염소 음이온 공급원의 반응을 용이하게 하여 이산화염소를 형성할 수 있다.
한 측면에서, 방법은 건조 또는 무수 이산화염소-발생 조성물을 건조 또는 무수 극성 액체에 노출시킴으로써 수행될 수 있다. 구체적으로, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원을 함유하는 이산화염소-발생 조성물은 건조 극성 액체에 노출된다. 극성 액체는 조성물을 활성화하고, 이산화염소 발생을 개시한다. 생성된 액체 조성물은 이산화염소를 생성하여 이를 포함하는 비수성 조성물이다. 이산화염소가 발생하는 속도는 사용된 극성 액체의 양 및 액체의 극성에 달려 있다. 극성 액체의 부피가 이산화염소-발생 성분의 양에 비해 크거나 극성 액체의 극성이 큰 경우에, 이산화염소가 더 빨리 생성될 수 있다. 보다 작은 부피의 극성 액체를 사용하거나 극성 액체가 단지 다소 극성인 경우, 이산화염소 발생의 속도가 더 느릴 수 있다. 물론, 발생할 수 있는 이산화염소의 총량은 조성물에 존재하는 옥시-염소 음이온 공급원의 양에 의존한다. 한 실시양태에서, 이산화염소-발생 조성물은 이산화염소-발생 성분을 포함하고 이는 미립자 전구체 형태이다.
또 다른 측면에서, 방법은 건조 또는 무수, 수불침투성 매트릭스, 및 건조 또는 무수 이산화염소-발생 성분을 포함하는 이산화염소-발생 매트릭스 조성물을 제조함으로써 수행될 수 있다. 한 실시양태에서, 이산화염소-발생 성분은 매트릭스에서 혼합되고, 현탁되고, 분산되거나, 달리 함유되어 시스템을 형성하며, 여기서 매트릭스는 연속 상이고 이산화염소-발생 성분은 분산 상이다. 생성된 조성물은 유체, 반고체 또는 고체일 수 있다. 반고체 형태는 겔 및 페이스트를 포함하고; 이러한 형태는 가소성이고, 일반적으로 낮은 전단, 예를 들어 중력에서 형상을 유지하고, 더 높은 전단 응력의 적용시 유동성이다. 또 다른 실시양태에서, 이산화염소-발생 성분은 미립자 전구체이고, 매트릭스에 의해 코팅되어 코팅된 미립자의 매트릭스 조성물을 형성한다.
이산화염소의 생성을 활성화하기 위해, 이산화염소-발생 매트릭스 조성물을 수불침투성 매트릭스에 적어도 다소 가용성인 극성 물질과 접촉시킬 수 있다. 극성 물질은 액체, 고체 또는 기체일 수 있다. 일부 실시양태에서, 극성 물질은 극성 액체일 수 있다. 건조 또는 무수 이산화염소-발생 성분은 미립자 전구체가 매트릭스에 현탁되거나 달리 함유된, 이산화염소의 미립자 전구체로서 존재할 수 있다. 한 측면에서, 극성 물질은 실질적으로 건조 또는 무수일 수 있다. 따라서 생성된 조성물은 이산화염소를 발생시키는 (따라서 함유하는) 비수성 조성물일 수 있다. 또 다른 측면에서, 극성 물질은 물질량의 물을 포함한다. 이러한 실시양태에서 이론에 얽매이고자 함 없이, 극성 물질은 스스로 이산화염소 생성을 활성화하는 것 및 달리 수불침투성 매트릭스를 통한 물의 수송을 용이하게 하여 물이 추가로 이산화염소 생성을 활성화할 수 있도록 하는 것 둘 다의 이중 기능을 수행하는 것으로 여겨진다. 이 측면에서, 주어진 양의 극성 물질에 대해, 생성된 이산화염소의 비율 및/또는 양은 보통 극성 물질 중 물질량의 물이 없는 경우보다 실질적으로 클 것이다. 이러한 활성화는 이산화염소-발생 성분이 실질적으로 수불침투성 매트릭스 물질에 실질적으로 완전히 둘러싸여 있는 경우 발생하며; 이 유형의 활성화는 매트릭스를 파괴, 가열 또는 달리 제거하여 물 또는 수증기에 의한 활성화를 위해 이산화염소-발생 성분을 노출시키는 선행 기술 방법과 다르다.
일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 이산화염소-발생 매트릭스 조성물은 하나 이상의 추가의 성분을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이산화염소-발생 매트릭스 조성물은 옥시-염소 음이온 공급원, 산 공급원, 임의의 전자 수용자 및 임의로 하나 이상의 클로라이드 염 및 수불침투성 매트릭스로 이루어진 이산화염소-발생 성분으로 본질적으로 이루어진다. 이산화염소-발생 성분은 이산화염소의 미립자 전구체일 수 있다. 예시적 실시양태에서, 이산화염소 생성은 단지 극성 물질과의 접촉에 의해 활성화될 수 있다. 즉, 물 또는 수증기가 직접적으로 이산화염소-발생 성분과 접촉하지 않도록 하는 경우 (예를 들어, 매트릭스가 이산화염소-발생 입자를 노출시키기 위해 물리적으로 파괴되거나, 매트릭스가 그의 용융 온도 초과로 가열되고 디켄팅되거나, 또는 달리 이산화염소-발생 성분으로부터 분리되는 경우), 물, 수증기 및 전자기 에너지 중 어느 것도 이산화염소-발생 매트릭스 조성물로부터 이산화염소 생성을 활성화할 수 없다.
매트릭스 중 이산화염소-발생 성분을 포함하는 조성물을 제조하기 위해, 이산화염소-발생 성분을 개별적으로, 임의의 순서로 매트릭스 물질에 첨가한다. 선택적으로, 이산화염소-발생 성분은 이산화염소의 미립자 전구체를 제조하기 위해 함께 조합된다. 이어서, 미립자 전구체는 매트릭스 물질과 조합될 수 있다.
방법의 수행 및 시스템에 사용된 예시적 미립자 전구체는 아셉트롤(ASEPTROL) 제품, 예컨대 아셉트롤 S-Tab2 및 아셉트롤 S-Tab10일 수 있다. 아셉트롤 S-Tab2는 중량 (%) 단위의 하기 화학적 조성을 갖는다: NaClO2 (7%); NaHSO4 (12%); 나트륨 디클로로이소시아누레이트 2수화물 (NaDCC) (1%); NaCl (40%); MgCl2 (40%). 미국 특허 번호 6,432,322의 실시예 4는 S-Tab2 정제의 예시적 제조 방법을 기재한다. 아셉트롤 S-Tab10은 중량 (%) 단위의 하기 화학적 조성을 갖는다: NaClO2 (26%); NaHSO4 (26%); NaDCC (7%); NaCl (20%); MgCl2 (21%). 미국 특허 번호 6,432,322의 실시예 5는 S-Tab10 정제의 예시적 제조 방법을 기재한다.
이산화염소-발생 성분은 임의로 분쇄되지만, 이산화염소를 생성하기 위해 미분될 필요는 없다. 이산화염소-발생 성분의 혼합물을 분쇄하고 이를 체질하여 -40 메쉬 체 분획을 제조하는 것이 많은 경우에 유용할 수 있다. 그러나, 입자의 크기는 결정적이지 않으며, 40 메쉬보다 조질로 분쇄하는 것 및 40 메쉬보다 미세하게 분쇄하는 것 모두가 방법 및 시스템에서 이산화염소를 생성하는데 사용될 수 있다. 아셉트롤 제품의 과립은, 예를 들어 아셉트롤 정제를 분쇄함으로써, 또는 아셉트롤 성분의 압축되지 않은 분말을 건조 롤러 압축한 후, 생성된 압축 리본 또는 브릿켓을 파괴하고, 이어서 임의로 스크리닝하여 바람직한 크기 과립을 수득함으로써 생성될 수 있다.
이산화염소-발생 성분을 수불침투성 매트릭스와 혼합하여 복합물 시스템을 제조하는 방법은 매트릭스의 점도에 크게 의존한다. 묽은 저점도 매트릭스를 위해, 고체 성분을 단순 교반에 의해 매트릭스에 혼합하거나 현탁할 수 있다. 보다 점성인 매트릭스 물질을 위해, 고체 성분을 고전단 혼합기, 예컨대 스크류 혼합기를 사용하여 혼합할 수 있다. 대안적으로, 보다 점성인 매트릭스 또는 고체 매트릭스를 가열하여 그의 점도를 감소시키거나 그를 용융시켜 이산화염소-발생 성분과의 혼합을 용이하게 할 수 있다. 한 실시양태에서, 이산화염소-발생 성분은 매트릭스에 균질하게 분산된다. 또 다른 실시양태에서, 이산화염소-발생 성분은 균질하게 분산되지 않는다.
매트릭스-코팅된 미립자를 제조하는 방법은 코팅된 미립자를 제조하는 당업계에 공지된 임의의 방법을 사용할 수 있다. 이러한 방법은 프릴링, 스프레이-건조, 흐름층 코팅, 정제 코팅, 자기 보조 충격 코팅 (MAIC), V-블렌딩, 핫 블렌딩 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이산화염소-발생 매트릭스 조성물을 제조함에 있어서, 옥시-염소 이온 공급원의 열분해를 최소로 하기 위해, 약 150 내지 160℃ 미만의 온도를 유지하기 위한 관리가 수행된다. 예시적 실시양태에서, 온도는 약 135℃미만, 또는 약 110℃ 미만일 수 있다. 또한, 습윤 공기 또는 물에 이산화염소-발생 성분을 노출시키는 것을 최소화하기 위해 관리가 수행될 수 있다. 일단 이산화염소-발생 매트릭스 조성물이 제조되면, 수불침투성 매트릭스는 유리하게는 물 또는 습윤 공기로부터 건조 또는 무수 성분을 보호하며, 그로 인해 이산화염소의 너무 이른 발생을 최소로 하거나 배제한다. 따라서, 이산화염소-발생 매트릭스 조성물은 안정할 수 있고, 습윤 공기, 물 또는 수성 매질로부터 어떤 특별한 보호도 필요로 하지 않는다.
II. 성분
1. 이산화염소-발생 성분
이산화염소-발생 성분은 옥시-염소 음이온 공급원, 산 공급원 및 임의로 전자 수용자의 공급원이다. 본원에 다른 곳에 기재된 바와 같이, 하기 사용된 "이산화염소-발생 성분"은 건조 또는 무수 성분을 지칭한다. 따라서, 방법을 수행하는 것 및 시스템에 유용한 이산화염소-발생 성분은 건조 또는 무수 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 또는 무수 산 공급원 및 임의로 건조 또는 무수 전자 수용자 공급원일 수 있다.
옥시-염소 음이온 공급원은 일반적으로 클로라이트 및 클로레이트를 포함한다. 건조 또는 무수 옥시-염소 음이온 공급원은 알칼리 금속 클로라이트 염, 알칼리 토금속 클로라이트 염, 알칼리 금속 클로레이트 염, 알칼리 토금속 클로레이트 염 및 이들 염의 조합일 수 있다. 건조 또는 무수 옥시-염소 음이온 공급원의 예는 아염소산나트륨, 아염소산칼륨, 아염소산칼슘, 염소산나트륨, 염소산칼륨 및 염소산칼슘를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적 실시양태의 옥시-염소 음이온 공급원은 알칼리 금속 클로라이트 염일 수 있다. 아염소산나트륨은 예시적 알칼리 금속 클로라이트 염이다.
방법 및 시스템에 유용한 산 공급원은 이산화염소 발생 반응에 양성자를 제공할 수 있는 임의의 건조 또는 무수 물질을 실질적으로 포함한다. 이러한 산 공급원은 무기 산 염, 예컨대 황산수소나트륨 (중황산나트륨), 황산수소칼륨, 인산이수소나트륨 및 인산이수소칼륨; 양성자 이온 교환 물질, 예컨대 이온 교환 수지 및 분자체; 유기 산, 예컨대 시트르산, 아세트산 및 타르타르산; 미네랄 산, 예컨대 무수 HCl; 및 산의 혼합물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 산 공급원은 고체, 예컨대 황산수소나트륨 및 시트르산; 액체 산, 예컨대 무수 아세트산; 또는 기체, 예컨대 HCl 기체일 수 있다. 한 실시양태에서, 산 공급원은 무기 산 공급원일 수 있다. 황산수소나트륨은 예시적 무기 산이다.
임의의 성분, 전자 수용자의 공급원은 클로라이트 이온으로부터 전자를 받아 이에 따라 중성 이산화염소를 생성할 수 있는 전자 수용자 분자를 제공한다. 할라이드, 예컨대 브롬 및 염소는 클로라이트 이온으로부터 전자를 쉽게 받아들인다. 따라서, 유리 염소 또는 브롬을 제공하는 분자가 전자 수용자 공급원으로서 유용하다. 유리 염소 또는 브롬의 예시적 공급원은 디클로로이소시아누르산 및 그의 염, 예컨대 나트륨 디클로로이소시아누레이트 및/또는 그의 2수화물 (여기서 NaDCCA로 총괄적으로 언급됨), 트리클로로시아누르산, 차아염소산의 염, 예컨대 나트륨, 칼륨 및 차아염소산칼슘 브로모클로로디메틸히단토인, 디브로모디메틸히단토인 등을 포함한다. 특정 실시양태에서, 전자 수용자는 염소일 수 있다. 염소의 예시적 공급원은 NaDCCA이다.
2. 극성 물질
건조 또는 무수 환경에서 이산화염소의 생성을 활성화시키기에 유용한 극성 물질은 전기적으로 대칭적이지 않은 구조를 갖는 임의의 비수성 화합물을 포함한다. 비수성 화합물의 전기적 비대칭은 건조 또는 무수 옥시-염소 음이온 공급원과 건조 또는 무수 산 공급원 사이의 반응을 용이하게 하여 이산화염소를 생성한다. 물질의 극성의 한 지표는 그의 유전 상수이다. 유전 상수는 전기장의 영향 하에 전위 에너지를 저장하는 물질의 능력으로 정의된다. 이는 유전체로서 진공을 갖는 커패시터 어셈블리의 정전용량에 대한, 유전체로서 상기 물질을 갖는 동일한 커패시터의 정전용량의 비율로 나타낸다. 유전 상수는 당업자에게 공지된 여러 방법에 의해 측정될 수 있다. 한 일반적인 방법은, 유전체로서 상기 물질을 갖는 커패시터를 공명 전기 회로에 조립하고 AC 전위 하에 회로의 공명 주파수를 측정하는 것이다. 본원에 나타낸 바와 같이, 18 내지 25℃에서 측정시 2.5 초과의 유전 상수를 갖는 비-수성 물질은 이산화염소-발생 성분으로부터 이산화염소 생성을 활성화하기에 충분히 극성이다. 유용한 극성 물질은 18 내지 25℃에서 측정시 2.5 초과, 예컨대 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2 초과의 유전 상수를 갖는다. 한 실시양태에서, 극성 물질은 18 내지 25℃에서 측정시 약 3.0 이상의 유전 상수를 갖는다.
극성 물질은 고체, 액체 또는 기체일 수 있다. 예시적 극성 물질은 건조 또는 무수 극성 유기 화합물, 예컨대 알콜, 유기 산, 알데히드 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 유기 산과 관련하여, 물이 없는 경우에, 유기 산이 양성자 및 짝염기로 해리되지 않고, 따라서 양성자 공여자 (산 공급원)로 작용할 수 없다는 것이 주목된다. 물이 없는 (건조 또는 무수) 경우에, 유기 산은 극성 물질로 작용할 수 있는데, 단 18 내지 25℃에서 측정시 그의 유전 상수가 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2 이상을 초과해야 한다. 일부 실시양태에서, 극성 물질은 건조물 또는 무수물이고, 유기 산을 포함한다. 다른 실시양태에서, 극성 물질이 이산화염소-발생 매트릭스 조성물로부터 이산화염소 생성을 활성화하는데 사용되는 경우, 극성 물질은 유기 산 및 물질량의 물을 포함한다.
극성 액체는 건조 또는 무수 이산화염소-발생 조성물의 이산화염소 생성을 활성화하는데 사용될 수 있다. 극성 액체는 또한 이산화염소-발생 매트릭스 조성물로부터 이산화염소 생성을 활성화하기에 유용하다. 폭 넓게 다양한 극성 액체가 이산화염소의 형성을 개시하는데 사용될 수 있다. 극성 액체의 선택은 이산화염소-발생 성분이 분산된 건조 또는 무수 매트릭스에 의해 영향을 받는다. 이러한 실시양태를 위해, 극성 액체는 매트릭스에 적어도 다소 가용성이어야 한다. 예시적 극성 액체는 탄소수 1-10의 지방족 알콜; 탄소수 2-10의 지방족 알데히드; 탄소수 3-10의 지방족 케톤; 탄소수 1-10의 지방족 카르복실산; 탄소수 1-9의 알콜과 탄소수 1-9의 산의 에스테르 (에스테르의 탄소 원자의 총수는 2-10임); 디올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 펜타에틸렌 글리콜, 및 프로필렌 글리콜; 글리세린; 및 이중극성 비양성자성 용매, 예컨대 아세톤, 아세토니트릴, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, 헥사메틸인산 트리아미드, 이소부틸 메틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 니트로메탄, 프로필렌 카르보네이트, 피리딘, 및 술폴란을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 알콜, 글리콜 및 글리세린이 특히 이산화염소의 형성을 개시하기 위한 적합한 용매이다. 예시적 극성 물질은 이소프로판올, 부틸 알콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린 및 옥탄산을 포함한다. 건조 극성 액체의 혼합물은 또한 이산화염소-발생 조성물을 활성화하는데 사용될 수 있다.
극성 고체 또는 증기는 또한 이산화염소-발생 매트릭스 조성물로부터 이산화염소 생성을 활성화하기에 유용하다. 극성 고체 또는 증기의 선택은 이산화염소-발생 성분이 분산된 건조 또는 무수 매트릭스에 의해 영향을 받는다. 이러한 실시양태를 위해, 극성 고체 또는 증기는 매트릭스에 적어도 다소 가용성이어야 한다.
3. 매트릭스
건조 또는 무수 수불침투성 매트릭스는 이산화염소 발생 성분을 수증기를 비롯한 물과의 접촉으로부터 보호하여, 극성 물질 활성화제의 부재 하에 이산화염소가, 생성되더라도 극히 적게 생성되도록 한다. 옥시-염소 이온의 공급원은 수불침투성 매트릭스에 불용성이다. 즉, 수불침투성 매트릭스에 분산시킬 때, 옥시-염소 이온의 공급원은 음이온 형태로 해리되지 않는다. 방법의 수행 및 시스템에 적합한 매트릭스 물질은 수불침투성 고체 성분, 예컨대 소수성 왁스, 수불침투성 유체, 예컨대 소수성 오일, 및 소수성 고체 및 소수성 유체의 혼합물을 포함한다. 이러한 수불침투성 성분은 일반적으로 실질적인 양의 물을 함유하지 않고, 따라서 일반적으로 건조물이다. 매트릭스는 단일 소수성 고체 또는 단일 소수성 유체일 수 있다. 대안적으로, 매트릭스는 소수성 고체의 혼합물, 소수성 유체의 혼합물 또는 소수성 고체 및 유체 둘 다를 포함하는 혼합물일 수 있다. 왁스 및 오일은 서로 쉽게 혼화될 수 있다. 따라서, 다양한 비율의 소수성 왁스 및 소수성 오일로부터 다양한 매트릭스를 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 매트릭스는 또한 왁스 및 하나 이상의 오일의 혼합물, 오일 및 하나 이상의 왁스의 혼합물, 또는 복수의 왁스 및 복수의 오일의 혼합물일 수 있다. 왁스 및 오일을 혼합함으로써, 폭 넓게 다양한 물리적 특성을 갖는 매트릭스를 제조하는 것이 가능하다. 높은 비율의 경질 고융점 왁스, 예컨대 파라핀 왁스를 갖는 조성물은 뻑뻑하고 고체일 수 있다. 조성물에 더 많은 오일을 첨가하고, 더 부드러운 왁스를 사용함으로써, 보다 그리스-유사 특성을 갖는 매트릭스를 제조할 수 있다. 높은 비율의 오일을 갖는 매트릭스는 액체인 경향이 있다. 본원에 다른 곳에 논의된 바와 같이, 약 150 내지 160℃ 미만의 온도에서 유체인 매트릭스 물질은 옥시-염소 이온 공급원의 열 분해를 최소화하기에 적합하다.
조성물에 사용할 수 있는 고체는 동물 및 곤충 왁스; 식물 왁스; 무기물 왁스; 석유 왁스, 예컨대 파라핀 왁스 및 미세결정질 왁스; 및 합성 왁스, 예컨대 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 글리콜 및 피셔-트롭쉬 왁스; 및 규소 겔을 포함한다. 조성물에 사용할 수 있는 유체는 석유 오일 및 페트롤라툼; 경질 및 중질 미네랄 오일; 식물성 오일: 및 규소 오일을 포함한다. 예시적 고체는 파라핀 왁스 및 저분자량 폴리에틸렌을 포함한다. 예시적 유체는 페트롤라툼 및 미네랄 오일을 포함한다. 예시적 고체 및 예시적 유체의 조합이 또한 유용하다.
시판되는 수불침투성 매트릭스는 바셀린(VASELINE) 페트롤라툼 (유니레버(Unilever), 미국 코네티커트주 클린턴); 아바겔(AVAGEL) 미네랄 젤리 (아바타(Avatar), 미국 일리노이주 유니버시티 파크) (파라핀 왁스, 페트롤라툼 및 미네랄 오일의 혼합물); 플라스티베이스(PLASTIBASE) (스퀴브(Squibb), 미국 뉴저지주 뉴 브런즈윅) 의학 연고 베이스 (저분자량 폴리에틸렌 (5%) 및 미네랄 오일 (95%)의 혼합물)을 포함한다.
본 개시내용을 기반으로, 당업자는 이산화염소-발생 매트릭스 조성물로부터 이산화염소 생성을 활성화하기 위한 매트릭스 및 극성 물질의 적절한 조합을 쉽게 알 수 있을 것이다. 매트릭스 및 극성 물질의 비제한적 예는 페트롤라툼 매트릭스 및 극성 물질로서의 글리세린; 폴리에틸렌 및 미네랄 오일을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지는 매트릭스, 및 극성 물질로서의 글리세린; 및 파라핀 왁스, 페트롤라툼 및 미네랄 오일을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지는 매트릭스 및 극성 물질로서의 글리세린, 옥탄산, 부틸 알콜, 이소프로판올 및 프로필렌 글리콜 중 하나 이상을 포함한다.
4. 추가적 성분
조성물은 추가의 임의의 성분을 포함할 수 있고, 단 이들은 건조물 또는 무수물이다. 예시적 실시양태에서, 이산화염소에 의한 조성물 성분의 산화는 산화를 위한 사용 가능한 이산화염소를 환원시킬 것이기 때문에, 모든 임의의 성분은 이산화염소 (및 조성물에 존재하는 임의의 다른 산화제)에 의한 산화에 비교적 저항성이 있다. "비교적 저항성인"은 적용에서 이산화염소-함유 조성물을 제조하고 사용하는 시간 동안, 임의의 성분의 기능이 허용불가능하게 감소되지 않고, 조성물이 이산화염소 (및 존재하는 경우에 다른 산화제)에 대해 만족스러운 수준의 효능/효력을 유지하는 것을 의미한다. 이산화염소-함유 조성물이 생물학적 조직 및/또는 물질과 접촉할 수 있는 적용에서, 예시적인 임의의 성분은 실질적으로 세포독성 및/또는 자극에 기여하지 않고, 따라서 조성물은 실질적으로 비-세포독성 및/또는 실질적으로 비-자극성을 유지한다.
이산화염소-발생 성분에 무기 성분을 첨가하는 것은 일부 경우에서 이산화염소의 형성을 향상시킬 수 있다. 조성물에 유용한 무기 성분은 염화칼슘, 황산칼슘, 인산칼슘, 염화나트륨, 황산나트륨, 인산칼슘, 인산알루미늄, 인산마그네슘, 황산제2철, 인산제2철 또는 인산아연, 실리카-알루미나 겔, 실리카-마그네시아 겔, 실리카-지르코니아 겔 또는 실리카 겔 및 다양한 점토를 포함한다. 선택된 추가의 무기 성분은 옥시-염소 음이온 공급원, 산 공급원 및 임의의 전자 수용자 공급원과 혼합되어 혼합물을 형성한다. 혼합물을 정제화하고/거나 분쇄하여 이산화염소의 미립자 전구체를 제조할 수 있다. 기공 형성제는 조성물로의 습기의 침입을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 일부 실시양태에서, 이산화염소-발생 성분 및 조성물은 기공 형성제를 제외시킨다. 기공 형성제는 이러한 무기 성분 중 일부, 예컨대 팽윤 무기 점토 및 실리카 겔, 뿐만 아니라 다른 물질, 예컨대 규조토를 포함한다.
증점제 성분은 일부 응용에 유용할 수 있다. 증점제는 비교적 높은 점도를 갖는 매트릭스 성분을 포함할 수 있고, 예컨대 폴리에틸렌 왁스를 미네랄 오일 매트릭스에 첨가할 수 있다. 증점제는 또한 점토 및 다른 미세한 입자 크기의 미립자 첨가제, 예컨대 라포나이트(LAPONITE) (서던 클레이 프로덕츠(Southern Clay Products), 미국 텍사스주 곤잘레스), 아타풀자이트, 벤토나이트, 비검(VEEGUM) (알. 티. 밴더빌트 코포레이션(R.T. Vanderbilt Co.), 미국 코네티커트주 노워크), 콜로이드 실리카, 콜로이드 알루미나, 탄산칼슘 등을 포함한다.
추가의 산화제를 포함할 수 있다. 예시적 산화제는 알칼리 금속 퍼카르보네이트 (예컨대, 과탄산나트륨), 과산화카르바미드, 과붕산나트륨, 과황산칼륨, 과산화칼슘, 과산화아연, 과산화마그네슘, 과산화수소 착체 (예컨대, PVP-수소 퍼옥시드 착체), 과산화수소 및 그의 조합을 포함한다.
구강 미용 및/또는 치료 용도를 위해 의도된 조성물은 감미제, 향미제, 착색제 및 방향제를 포함하나 이에 제한되지 않는 성분을 포함할 수 있다. 감미제는 당 알콜을 포함한다. 향미제는 예를 들어, 천연 또는 합성 정유, 뿐만 아니라 다양한 향미제 알데히드, 에스테르, 알콜 및 다른 물질을 포함한다. 착색제는 식품, 약물 또는 화장품에 혼입용으로 규제 기관에 의해 승인된 착색제, 예컨대, 예를 들어 미국 내 사용에 대해 FDA에 의해 승인된 FD&C 또는 D&C 안료 및 염료가 포함된다.
구강 미용 및/또는 치료 용도를 위해 의도된 조성물을 위한 다른 임의의 성분은 항박테리아제 (이산화염소 이외에), 효소, 악취 방지제 (이산화염소 이외에), 세정제, 예컨대 포스페이트, 항치은염제, 항플라그제, 항치석제, 항우식제, 예컨대 플루오라이드 이온의 공급원, 항치주염제, 영양소, 항산화제 등이 포함된다.
경질 표면의 국소 소독제를 위해 의도된 조성물을 위한 임의의 성분은 방향제; 착색제, 예컨대 염료 또는 안료; 계면활성제; 세정제, 예컨대 나트륨 라우릴 술페이트 등을 포함한다. 생물학적 조직의 국소 소독제를 위한 임의의 성분은 방향제; 착색제; 국소 마취제, 예컨대 멘톨, 클로로포름 및 벤조카인; 유연제 또는 보습제; 진통제; 세정제, 예컨대 나트륨 라우릴 술페이트; 항박테리아제 (이산화염소 이외에); 악취 방지제 (이산화염소 이외에); 생체접착성 중합체, 예컨대 폴리카르보필, 폴리비닐피롤리돈 또는 그의 혼합물 등을 포함한다.
III. 조성물의 용도
일반적으로, 이산화염소-함유 조성물은 유리하게는 살균 및 소독 제제를 포함하는 항미생물성, 탈취 및 항바이러스 처리에서 사용될 수 있다. 이산화염소-발생 조성물은 광범위하게 다양한 미생물을 파괴하거나 약화시키거나 무력화하는데 있어서 효과적이다. 이러한 미생물은 박테리아, 진균, 포자, 효모, 곰팡이, 백분병균, 원생동물 및 바이러스를 포함한다.
따라서, 방법으로부터 생성된 이산화염소-함유 조성물은 표면 또는 대상 액체 및 기체에서, 인간 및 동물의 피부 상에서, 의학 장비 등에서 미생물 또는 바이러스의 집단을 감소시키는데 유용하다. 이산화염소-함유 조성물은 악취를 감소시키는데 또한 유용하다. 이산화염소-함유 조성물은 비-수성 용매 공정 (즉, 드라이 크리닝)에서 의류를 살균 및 탈취하는데 유용할 수 있다. 이산화염소-함유 조성물은 식품 산업, 서비스 산업, 의료 산업 등과 관련된 세척 및 살균 응용에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 이산화염소-함유 조성물을 사용할 수 있는 산업적 응용 및 상업적 응용 분야는 제품 세척 기계 및 식기류, 냉각 타워, 수영장, 스파, 분수, 산업 공정수, 보일러, 의료환경 등이 포함된다. 이산화염소-함유 조성물에 대한 특히 유리한 용도는 예를 들어, 그리스-유사 윤활 특징을 갖고 이산화염소를 함유하고 방출하는 매트릭스 성분을 포함하는, 식품 처리 장비와 함께 사용되는 항미생물성 윤활제로서의 용도일 수 있다. 한 실시양태에서, 항미생물성 윤활제는 글리세린에 의해 활성화될 수 있는 페트롤라툼 매트릭스 내에 함유된 아셉트롤(ASEPTROL)의 과립을 포함한다.
이산화염소-함유 조성물은 유두 침지제, 로션 또는 페이스트; 피부 소독제 및 스크럽, 구강 치료 제품, 발 또는 발굽 치료 제품, 예컨대 모발상 발굽 사마귀 질환 치료 제품, 귀 및 눈 질환 치료 제품, 수술후 또는 수술전 스크럽, 소독제를 비롯한 포유동물 피부에 사용하기 위한 수의학 제품에 사용될 수 있고, 동물 울타리, 우리, 수의사 치료 지역 (검사 테이블, 수술실, 우리 등)의 살균 또는 소독에 사용될 수 있다. 이산화염소-함유 조성물은 동물 울타리, 동물 수의사 병원, 동물 수술 영역에서 미생물 및 냄새를 감소시키기 위해, 및 동물 및 동물 산물, 예컨대 알 상의 동물 또는 인간 병원성 (또는 기회감염성) 미생물 및 바이러스를 감소시키기 위해 또한 사용될 수 있다. 이산화염소-함유 조성물은 다양한 식품 및 식물 종의 미생물 집단을 감소 시키기 위한 처리, 이러한 종을 취급하는 제조 또는 가공 장소의 처리에 사용될 수 있다. 이산화염소-함유 조성물은 상처 관리, 구강 관리, 발톱/손톱 관리, 예를 들어 발톱/손톱 항진균 관리, 치주 질환 치료, 카리에스 예방, 치아 화이트닝 및 모발 탈색을 비롯한 미용 및/또는 치료 용도에 사용될 수 있다. 유연제로서의 역할을 할 수 있는 수불침투성 매트릭스를 포함하는 비수성 이산화염소-함유 조성물이 유익하게는 항미생물성 피부 유연제일 것이다는 것을 예상할 수 있다.
조성물 내의 이산화염소의 양은 조성물의 의도된 용도에 관련될 것이다. 당업자는 주어진 용도에 효과적인 이산화염소의 적절한 양 또는 양 범위를 용이하게 결정할 수 있다. 일반적으로, 방법의 실행에 유용한 조성물은 이산화염소 약 5 백만분율 (ppm) 이상, 약 20 ppm 이상 또는 약 30 ppm 이상을 포함한다. 전형적으로, 이산화염소의 양은 약 2000 ppm 이하, 약 700 ppm 이하, 약 500 ppm 이하 또한 약 200 ppm 이하의 범위일 수 있다. 특정 실시양태에서, 이산화염소 농도는 이산화염소 약 5 내지 약 700 ppm, 약 20 내지 약 500 ppm, 또는 약 30 내지 약 200 ppm의 범위이다. 한 실시양태에서, 조성물은 이산화염소 약 30 내지 약 40 ppm을 포함한다. 한 실시양태에서, 조성물은 이산화염소 약 30 ppm을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 조성물은 이산화염소 약 40 ppm을 포함한다.
생물학적 조직 또는 물질과의 접촉과 연관된 이산화염소-함유 조성물의 응용을 위해, 예시적 조성물은 실질적으로 비-세포독성 및/또는 실질적으로 비-자극성일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 "생물학적 조직"은 점막 조직, 표피 조직, 피부 조직 및 피하 조직 (또한 피부밑 조직으로 불림) 중 하나 이상을 포함하는 동물 조직, 예컨대 포유동물 조직을 지칭한다. 점막 조직은 협측 점막, 다른 구강 점막 (예를 들어, 연구개 점막, 구강저 점막 및 혀밑 점막), 질 점막 및 항문 점막을 포함한다. 이러한 조직은 본원에서 집합적으로 "연조직"이라고 지칭된다. 생물학적 조직은 무손상일 수 있거나, 또는 하나 이상의 절개부, 열상 또는 다른 조직-침투 개구부를 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 "생물학적 물질"은 포유동물과 같은 동물에서 발견되는 치아 에나멜, 상아질, 손톱, 발톱, 각화된 경조직 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
이산화염소로 구성된 산화제를 포함하는 조성물의 경우, 세포독성은 주로 옥시-염소 음이온의 존재로부터 기인한다. 따라서, 세포독성에 기여하는 다른 구성요소의 부재 하에, 조성물 그램 당 옥시-염소 음이온 0 밀리그램 (mg) 내지 조성물 그램 당 옥시-염소 음이온 약 0.25 mg 이하, 조성물 그램 당 옥시-염소 음이온 0 내지 0.24, 0.23, 0.22, 0.21 또는 0.20 mg, 조성물 그램 당 옥시-염소 음이온 0 내지 0.19, 0.18, 0.17, 0.16, 0.15, 0.14, 0.13, 0.12, 0.11 또는 0.10 mg, 또는 조성물 그램 당 옥시-염소 음이온 0 내지 0.09, 0.08, 0.07, 0.06, 0.05 또는 0.04 mg을 포함하는, 이산화염소를 포함하는 조성물은 실질적으로 비세포독성이다. 당업자는 USP <87> "시험관내 생물학적 반응성" (2007년 현재 승인된 프로토콜)의 아가 확산 시험의 USP 생물학적 반응성 한계를 사용하여 제제가 세포독성인지 측정함으로써 주어진 조성물이 충분히 낮은 옥시-염소 농도를 가지고 있는지 경험적으로 쉽게 결정할 수 있다.
생물학적 조직 자극은 pH의 극단, 산성 및 염기성 둘 다로부터 유래할 수 있다. 이산화염소-함유 조성물에 의한 생물학적 조직 자극을 최소화하기 위해, 조성물은 3.5 이상의 pH를 갖는다. 예시적 실시양태에서, 조성물은 5 이상, 또는 약 6 초과의 pH를 갖는다. 특정 실시양태에서, pH는 약 4.5 내지 약 11, 약 5 내지 약 9, 또는 약 6 초과 및 약 8 미만의 범위이다. 한 실시양태에서, pH는 약 6.5 내지 약 7.5일 수 있다. 옥시-염소 음이온의 농도는 생물학적 조직 자극에 기여하는 것으로 여겨지지 않는다.
IV. 시스템, 제조품 및 키트
이산화염소-함유 조성물을 제조하기 위한 2성분-시스템을 또한 제공한다. 제1 성분은 건조 또는 무수 이산화염소-발생 성분을 포함한다. 제2 성분은 건조 또는 무수 옥시-염소 음이온 공급원의 반응을 용이하게 하여 이산화염소를 형성할 수 있는 극성 물질을 포함한다. 제1 및 제2 성분의 조합은 이산화염소를 포함하는 조성물을 제공한다. 이산화염소-발생 성분은 임의로 전자 수용자의 공급원을 포함한다. 예시적 실시양태에서, 옥시-염소 음이온 공급원은 아염소산나트륨일 수 있고, 산 공급원은 중황산나트륨일 수 있다. 이러한 실시양태에서, 예시적인 임의의 전자 수용자는 NaDCCA이다. 일부 실시양태에서, 이산화염소-발생 성분은 아셉트롤® 물질이다. 예시적 극성 물질은 본원의 다른 곳에 개시된다.
한 실시양태에서, 제1 성분은 건조 또는 무수 이산화염소-발생 성분을 포함하고, 제2 성분은 건조 또는 무수 극성 액체를 포함한다. 생성된 이산화염소-함유 조성물은 비수성일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 제1 성분은 수불침투성 매트릭스를 포함하며, 여기서 이산화염소-발생 성분은 매트릭스 내에 분산되거나 달리 함유된다. 이러한 실시양태에서, 시스템의 제2 성분은 수불침투성 매트릭스에서 적어도 다소 가용성인 극성 물질을 포함한다. 한 실시양태에서, 극성 물질은 물을 포함하지 않는다. 이러한 실시양태에서, 생성된 이산화염소-포함 조성물은 실질적으로 건조물 또는 무수물일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 극성 물질은 물질량의 물을 포함한다. 이러한 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 이산화염소 발생은 극성 물질 및 물의 조합에 의해 활성화될 수 있다.
한 실시양태에서, 수불침투성 매트릭스는 소수성 왁스, 소수성 오일 또는 그의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예시적 왁스 및 오일은 본원의 다른 곳에 개시된다. 예시적 실시양태에서, 수불침투성 매트릭스는 페트롤라툼; 폴리에틸렌 및 미네랄 오일의 혼합물 및 페트롤라툼, 파라핀 왁스 및 미네랄 오일의 혼합물 중 하나일 수 있다. 예시적 실시양태에서, 극성 물질은 글리세린, 이소프로판올, 부틸 알콜, 프로필렌 글리콜 및 옥탄산으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
개시된 방법을 수행하는데 유용한 장치를 또한 제공한다. 한 실시양태에서, 이산화염소-발생 성분은 제1 분배기, 예컨대 주사기에 존재하고, 극성 물질은 제2 분배기에 존재한다. 제2 분배기의 극성 물질은 제1 분배기의 이산화염소-발생 성분에 직접적으로 첨가될 수 있고, 조합되어 반응되도록 하여 ClO2를 생성하고, 이어서 균질해질 때까지 혼합된다. 한 실시양태에서, 분배기는 주사기이다. 2개의 주사기는 서로 연결될 수 있으며, 한 주사기의 내용물을 다른 주사기로 분배하고, 이어서 혼합물이 균질해 질 때까지 혼합물을 다시 다른 주사기로 분배함으로써 내용물을 조합한다. 또 다른 실시양태에서, 2개의 분배기는 이중 배럴 주사기의 2개의 배럴이다.
또 다른 실시양태에서, 이산화염소-발생 성분, 예컨대 아셉트롤 물질 및 극성 물질은, 사용 전에 극성 물질로부터 이산화염소-발생 성분을 분리하고 분배 시 두 구성성분이 조합되도록 하는 분배 유닛 내에 보유될 수 있다. 분배 유닛은 이산화염소-발생 성분 및 극성 물질이 분배 유닛으로부터 분배된 후에만 만나도록 하는 하우징과 통합된 분리기 또는 칸막이를 갖는 단일 하우징 유닛을 포함할 수 있다. 대안적으로 분배 유닛은 초기에는 이산화염소-발생 성분 및 극성 물질을 분리하나, 이후 취약성 칸막이가 투과될 때 이산화염소-발생 성분 및 극성 물질이 혼합되도록 하는 취약성 분리기 또는 칸막이를 갖는 단일 하우징 유닛을 포함할 수 있다. 분배 유닛에 대한 또 다른 변형법은 2개 이상의 개별 취약성 용기 (하나는 이산화염소-발생 성분을 위한 것이고 다른 하나는 극성 물질을 위한 것임)를 보유하는 분배 유닛을 포함하며; 상기 개별 취약성 용기는 압력을 가할 때 파괴된다. 이들 및 다른 분배 유닛은 미국 특허 번호 4,330,531에 충분히 기재되어 있으며, 이는 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다.
상기 기재된 바와 같은 분배기를 포함하는 키트, 및 이산화염소-함유 조성물의 제조 및 용도를 기재하는 교육 자료를 추가로 제공한다. 본원에 사용된 바와 같은 "교육 자료"에는 키트 내 조성물 및/또는 화합물의 유용성을 알리기 위해 사용될 수 있는 간행물, 녹음물, 다이어그램 또는 임의의 다른 표현 매체가 포함된다. 키트의 교육 자료는 예를 들어, 화합물 및/또는 조성물을 함유하는 용기에 부착되거나, 화합물 및/또는 조성물을 함유하는 용기와 함께 배송될 수 있다. 대안적으로, 교육 자료는 수용자가 교육 자료 및 화합물을 협동하여 사용할 의도로 용기와 독립적으로 배송될 수 있다. 교육 자료의 전달은 예를 들어, 키트의 유용성을 알리는 간행물 또는 다른 표현 매체의 물리적 전달에 의한 것일 수 있거나, 대안적으로 전자 전송에 의해, 예를 들어 컴퓨터에 의해, 예컨대 전자 메일에 의해 달성되거나 또는 웹사이트로부터 다운로드 받을 수 있다.
<실시예>
조성물, 시스템, 및 방법은 다음 실험 실시예를 참조로 하여 상세히 추가로 기재되어 있다. 이들 예는 단지 예시의 목적으로 제공되며, 달리 명시되지 않는 한 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 조성물 및 방법은 어떤 방법으로도 하기 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되나, 오히려 본원에 제공된 교시내용의 결과로서 명백하게 되는 임의의 변형 및 모든 변형을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
하기 실시예 및 명세서 및 특허청구범위에서 달리 나타내지 않는 한, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이며, 모든 온도는 ℃로 표시되고, 압력은 대기압이거나 약 대기압이다.
실시예 1
소수성 유체 매트릭스 중 무수 이산화염소-발생 성분이 건조 또는 무수 극성 물질과의 접촉에 의해 활성화되어 이산화염소를 생성할 수 있을지 시험하기 위해, 하기 실험을 수행하였다.
아셉트롤® S-Tab 10 정제는 물 중에서 클로라이트 음이온의 ClO2로의 높은 전환도를 가졌다 (미국 특허 번호 6,432,322의 실시예 참조).
아셉트롤® S-Tab10 정제를 소수성 유체 매트릭스 중 이산화염소-발생 성분을 포함하는 조성물을 제조하는데 사용하였다. 정제의 화학적 조성을 하기 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure pct00003
아셉트롤® S-Tab10 정제를 미국 특허 번호 6,432,322의 실시예 5에 기재된 방법과 동일한 방식으로 제조하였다. 간략하게, 아셉트롤® S-Tab10 제제의 각각의 개별 성분을 건조시키고 적절한 비율로 혼합하였다. 혼합물을 수압 테이블 프레스를 사용하여 정제 형태로 압축하였다. 이렇게 형성된 정제를 막자사발 및 막자를 사용하여 과립으로 분쇄하였다. 생성된 과립을 40 메쉬 US 표준 스크린을 사용하여 스크리닝하고; -40 메쉬 크기 분획을 실험에 사용하였다.
-40 메쉬 크기 분획을 파라핀 왁스, 페트롤라툼 및 미네랄 오일의 혼합물인 아바겔(AVAGEL) 미네랄 젤리와 혼합하였다. 약 0.05 내지 0.07 그램의 -40 메쉬 과립을 약 7 내지 8 그램의 아바겔 미네랄 젤리와 조합하고, 플라스틱 혼합 로드를 사용하여 수동으로 약하게 혼합하였다. 생성된 조성물은 안정하였고, 이산화염소를 생성하지 않았다.
아셉트롤® 과립을 포함하는 이러한 매트릭스 조성물의 샘플을 일련의 시험 무수 활성화제 1 내지 2 그램과 수분 동안 스패튤라를 사용하여 약하게 수동으로 혼합하였다. 이산화염소의 생성은 이산화염소의 특성인 황색의 발생을 육안 검사함으로써 추정하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<표 2>
Figure pct00004
이들 데이터는 이산화염소 생성이 물, 수증기 또는 에너지-활성화 촉매의 부재 하에 건조 극성 물질에 의해 활성화될 수 있음을 나타낸다. 올레산이 이산화염소 생성을 활성화할 수 없다는 것은 올레산의 비교적 긴 탄소 쇄 (C18)가 극성을 충분히 확산시키거나 감소시켜 이산화염소를 활성화하기에 불충분한 극성이 됨을 암시한다. 따라서, 짧은 탄소 쇄는 보다 긴 탄소 쇄보다 더 우수한 활성화제임을 예상할 수 있었다.
실시예 2
실시예 1에 기재된 바와 같이 제조된 아셉트롤® S-Tab 10 과립의 -40 메쉬 크기 분획 약 0.05 내지 0.07 그램을 바셀린(VASELINE) 페트롤라툼 약 7 내지 8 그램과 혼합하였다. 생성된 조성물은 안정하였고, 이산화염소를 생성하지 않았다. 조성물을 글리세린 102 그램과 접촉시켰다. 이산화염소가 생성되었으며, 이는 혼합물에서의 황색의 발생에 근거하였다.
실시예 3
실시예 1에 기재된 바와 같이 제조된 아셉트롤® S-Tab 10 과립의 -40 메쉬 크기 분획 일정량을 실시예 1 및 2에 사용된 거의 동일 비로 플라스티베이스(PLASTIBASE) 의학 연고 베이스와 혼합하였다. 이 매트릭스는 저분자량 폴리에틸렌 (5%) 및 미네랄 오일 (95%)의 혼합물이다. 생성된 조성물은 안정하였고, 이산화염소를 생성하지 않았다. 조성물의 샘플을 글리세린과 접촉시켰으며, 여기서 글리세린 대 매트릭스/과립 혼합물의 비율은 실시예 2와 거의 동일하였다. 이산화염소가 생성되었으며, 이는 혼합물에서의 황색의 발생에 근거하였다.
실시예 4
실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였으나 -100 + 200 US 표준 스크리닝 입자 크기로 스크리닝된 -100 + 200 메쉬 아셉트롤® S-Tab10 과립 일정량을 피나클(Pinnacle) 브랜드 페트롤라툼과 페트롤라툼 그램 당 0.01 그램 과립의 비율로 수동으로 약하게 혼합하였다. 상기 혼합물 1 그램을 루어 록(LUER-LOK) 팁 (BD, 프랭클린 레이크(Franklin Lakes), 미국 뉴저지주)이 있는 10 ml 제1 플라스틱 주사기에 채웠다. 제2 혼합물을 글리세린 3 그램 및 피나클 브랜드 페트롤라툼 4 그램을 포함하도록 제조하고, 동일 유형의 10 ml 제2 플라스틱 주사기에 넣었다.
2개의 주사기의 팁을 테플론(TEFLON)® (듀폰, 미국 델라웨어주 윌밍톤) 플라스틱 루어 록 유니온을 사용하여 연결하고, 제2 주사기의 플런저를 밀어 제2 주사기의 내용물을 제1 주사기로 이동시켰다. 주사기를 부착되도록 두어, 내용물이 방해 없이 15분 동안 반응하도록 하였다. 15 분 후, 주사기의 플런저를 교대로 밀어 내용물이 주사기 사이를 왔다갔다 하도록 4회 이동시켰다. 겔이 방해 없이 추가 15 분 동안 반응하도록 하였다. 주사기의 플런저를 교대로 밀어 내용물이 균질해질 때까지 (약 10 내지 15회) 내용물을 이동시키고 혼합하였다. 생성된 황색은 이산화염소의 존재를 나타내었다.
미국 약전 (USP) <87> "시험관내 생물학적 반응성" (2007년 현재 승인된 프로토콜)의 아가 확산 시험의 USP 생물학적 반응성 한계를 사용하여, 생성된 가소성 유체의 세포독성을 평가하였으며, 세포독성이 아님을 발견하였다.
본원에 인용된 각각 및 모든 특허, 특허 출원 및 간행물의 개시 내용은 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다.
조성물, 키트 및 그의 사용 방법이 구체적 실시양태와 관련하여 개시되어 있으나, 당업자가 조성물, 키트, 및 사용 방법의 진정한 취지 및 범주에서 벗어나지 않으면서 다른 실시양태 및 변형을 고안할 수 있다는 것은 명백하다. 하기하는 특허 청구범위는 모든 이러한 실시양태 및 등가물의 변화를 포함하는 것으로 해석되는 것을 의도한다.

Claims (10)

  1. a) 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원을 포함하는 제1 성분, 및
    극성 물질을 포함하는 제2 성분
    (여기서, 제1 및 제2 성분은 건조물이고 제2 성분은 액체임);
    b) 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원, 임의적인 건조 전자 수용자 공급원 및 수불침투성 매트릭스를 포함하는 제1 성분, 및
    극성 물질을 포함하는 제2 성분
    (여기서, 제1 및 제2 성분은 건조물임); 또는
    c) 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원, 임의적인 건조 전자 수용자 공급원 및 수불침투성 매트릭스를 포함하는 제1 성분; 및
    극성 물질 및 물질량의 물을 포함하는 제2 성분
    (여기서, 제1 성분은 건조물임)
    중 하나를 포함하며, 여기서 제1 및 제2 성분의 조합으로 이산화염소-발생 조성물이 수득되는, 이산화염소 발생 조성물을 제조하기 위한 2-성분 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 극성 물질이 알콜, 유기 산, 알데히드, 글리세린 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 극성 물질이 탄소수 1-10의 지방족 알콜; 탄소수 2-10의 지방족 알데히드; 탄소수 3-10의 지방족 케톤; 탄소수 1-10의 지방족 카르복실산; 탄소수 1-9의 알콜과 탄소수 1-9의 산의 에스테르 (에스테르 중 탄소 원자의 총수는 2-10임); 디올; 에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 트리에틸렌 글리콜; 테트라에틸렌 글리콜; 펜타에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 글리세린; 아세톤; 아세토니트릴; N,N-디메틸아세트아미드; N,N-디메틸포름아미드; 디메틸 술폭시드; 헥사메틸인산 트리아미드; 이소부틸 메틸 케톤; 1-메틸-2-피롤리디논; 니트로메탄; 프로필렌 카르보네이트; 피리딘; 술폴란 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 건조 극성 액체인 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원이 수불침투성 매트릭스 내에 함유된 이산화염소의 미립자 전구체인 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 수불침투성 매트릭스가 소수성 고체, 소수성 유체 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 시스템.
  6. 이산화염소-발생 조성물을 건조 극성 물질과 접촉시키는 것을 포함하며, 여기서,
    a) 이산화염소-발생 조성물은 건조물이고, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원을 포함하고, 극성 물질은 액체이거나;
    b) 이산화염소-발생 조성물은 건조물이고, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원, 임의적인 건조 전자 수용자 공급원 및 수불침투성 매트릭스를 포함하고, 극성 물질은 건조물이거나; 또는
    c) 이산화염소-발생 조성물은 건조물이고, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원, 임의적인 건조 전자 수용자 공급원 및 수불침투성 매트릭스를 포함하고, 극성 물질은 물질량의 물을 포함하는 것이고,
    여기서 극성 물질이 이산화염소-발생 조성물로부터 이산화염소의 생성을 활성화하는 것인, 이산화염소의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 건조 극성 물질이 알콜, 유기 산, 알데히드, 글리세린 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 극성 물질이 탄소수 1-10의 지방족 알콜; 탄소수 2-10의 지방족 알데히드; 탄소수 3-10의 지방족 케톤; 탄소수 1-10의 지방족 카르복실산; 탄소수 1-9의 알콜과 탄소수 1-9의 산의 에스테르 (에스테르 중 탄소 원자의 총수는 2-10임); 디올; 에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 트리에틸렌 글리콜; 테트라에틸렌 글리콜; 펜타에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 글리세린; 아세톤; 아세토니트릴; N,N-디메틸아세트아미드; N,N-디메틸포름아미드; 디메틸 술폭시드; 헥사메틸인산 트리아미드; 이소부틸 메틸 케톤; 1-메틸-2-피롤리디논; 니트로메탄; 프로필렌 카르보네이트; 피리딘; 술폴란 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 건조 극성 액체인 방법.
  9. 제6항에 있어서, 건조 옥시-염소 음이온 공급원, 건조 산 공급원 및 임의적인 건조 전자 수용자 공급원이 수불침투성 매트릭스 내에 함유된 이산화염소의 미립자 전구체인 방법.
  10. 제6항에 있어서, 수불침투성 매트릭스가 소수성 고체, 소수성 유체 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
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