MX2012003874A - Procedimiento para la obtencion del complejo de cloruro de benzalconio-dialil oxido de disulfuro modificado en uso como biocida. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un biocida (Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado) biodegradable lo cual asegura el no tener ningún impacto en nuestro ecosistema ecológico asimismo, el ingrediente activo de este desinfectante tiene la formula: (ver fórmula) Las etapas principales para la fabricación de este invento, tienen su origen en la selección escrupulosa de la materia prima en el campo de la familia Liliáceas. Después comprende primeramente el lavado de los bulbos y tubérculos, una molienda adecuada para obtener el extracto y luego someter a una extracción con mezcla Azeotrópica (etanol/agua 1:1). Posteriormente adicionar gluco-carbonildiamida y Cloruro de Benzalconio, se agita, se filtra y se monitorea el pH obteniéndose entre un rango de 6 a 8. El producto final así obtenido tiene como formula general: C35H62O5N3S2C1. La cual es caracterizada de una interacción de puentes de hidrogeno correspondientes de glucósidos con Allicín.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DEL COMPLEJO DE CLORURO DE BENZALCONIO-DIALIL ÓXIDO DE DISULFURO MODIFICADO EN USO COMO BIOCIDA La presente invención se refiere a un procedimiento para la extracción selectiva de un principio activo que se encuentra en el Allium spp/u, ajo, que corresponde a la familia de las liliáceas, así como su integración en una solución de carbamida y cloruro de benzalconio mediante una reacción azeotrópica (etanol-agua 1 : 1), que se define con puentes de hidrogeno, para la obtención de un biocida, que tiene la propiedad de proceder de materias primas naturales, y puede utilizarse para llevar a cabo una desinfección y antisepsia en humanos, animales y plantas.

El objetivo de la presente invención es contar con un nuevo biocida biodegradable y que procede de materias primas naturales que garantiza que al ser utilizado, se degrada en subproductos (C02 y H20), que no contaminen el medio ambiente sumándose a la preservación de los ecosistemas.

Otro objetivo de la presente invención es el poder disponer de un biocida totalmente inocuo tanto para los seres humanos como para los animales y plantas pudiéndose emplear en la piel de estos sin causar lesión alguna.

Otro objetivo adicional de la presente invención, es que no sea corrosivo y se pueda manejar libremente sin necesidad de equipo especial o guantes.

Un objetivo aún más adicional de la presente invención, es que el biocida brinde seguridad al humano, ya que puede ser nebulizado o asperjado sobre materiales y áreas inertes, tales como material quirúrgico, hospitales, mesas de trabajo, pasamanos, escuelas, etc.

Como último objetivo de la presente invención, que el nuevo biocida sea de amplio espectro antimicrobiano, de tal forma que en animales y humanos tenga una función antiséptica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION.

La desinfección y la antisepsia, son procedimientos que se utilizan para la eliminación ó control del crecimiento de microorganismos (bacterias, virus, hongos etc.) que afectan la salud del hombre y de los animales. La diferencia entre desinfección y ANTISEPSIA en general, es que esta última aplica en tejidos vivos mientras que la desinfección es aplicable a objetos inanimados por lo general.

Una desinfección puede hacerse para prevenir (profilaxis), durante el curso de una enfermedad o bien al final del proceso. Así mismo debe abarcar al enfermo (antisepsia), instrumentos de uso, objetos, superficies en contacto con sus deyecciones, esputos y fluidos. De igual manera la ropa del personal sanitario, visitantes, muebles, invernaderos, etc.

Los principales desinfectantes y/o biocidas empleados en hospitales y centros de salud son aquellos que se basan en compuestos tales como: Formaldehído, cuaternarios de amonio, álcalis, yodóforos, cloro, glutaraldehído, peróxidos, flavonoides, ácidos orgánicos, etc.

El problema con estos compuestos, es que por sus diversas características desinfectantes, pueden presentar efectos indeseables como: Toxicidad, corrosividad, irritabilidad, e incluso algunos pueden ser cancerígenos. Todos estos elementos negativos, convierten a los desinfectantes y antisépticos en productos de muy cuidadoso manejo e incluso en algunos casos de alto riesgo.

La naturaleza, ha diseñado una gran variedad de plantas que son un verdadero laboratorio natural y muchas de ellas contienen principios activos que son desinfectantes naturales dentro de la gran familia des liliáceas.

Se realizó la presente invención con base a la patente con expediente MX/a/2010/0003029 "Procedimiento para la Elaboración de un Desinfectante Biodegradable a Base de Extracto Neem-Gluco Allium y sus Modalidades", a partir de esta, se hace una nueva investigación obteniendo mejores resultados con el Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado, ya que presenta un mayor espectro antimicrobiano, en especial la eliminación de hongos.

Las propiedades biocidas del Allicin mencionadas desde 1944 por Cavallito C. en su artículo "Allicin, the antibacterial principie of Allium sativum Isolation, physical properties and antibacterial action" dan pauta a realizar una investigación de este principio activo en la presente invención en conjunto con otras moléculas (cloruro de banzalconio) que ayudarían a potencializar el efecto biocida.

Durante la presente invención se menciona el termino "Reacción de Interacción Azeotrópica" la cual se define como el mecanismo que se sigue para una reacción azeotrópica que se define por la interacción de sus componentes que son etanol-agua, lo cuales generan un puente de hidrógeno que establecen un equilibrio en la reacción.

Se investigó en las patentes existentes a nivel nacional e internacional tales como desinfectantes a base de extractos cítricos, flavonoides, ácidos orgánicos y aldehidos, encontrando la solicitud de patente PA/a/1996/006213. de Vrot (empleo de Citrato de Filinefrinas) y la US 4 822 512 (compuestos-peróxigenados-ácidos-orgánicos).

La diferencia con la presente invención es que Vrot se sustentó en cítricos a base de filinefrinas, no posee efecto residual mientras que el de la presente invención sí. Mientras que la patente: US 4 822 512 trata de ácidos orgánicos que presentan toxicidad considerable y corresponde al registro de ANTEC INTERNATIONAL LIMITED y BAYER comercializa el desinfectante VIRKON con el cual comparamos el desinfectante de la presente invención.

En base a lo anterior se realizaron análisis de retos microbianos y se logró establecer con mucha ventaja que el biocida de la presente invención cumple con una reducción del 99.999% de bacterias gram + y gram - (Escherichia coli, Salmonella sp, Pseudomonas aeruginosd), así como contra hongos {aspergillus niger, candida albicans) y virus (pruebas en desarrollo).

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION.

La presente invención se refiere al procedimiento para la obtención de un biocida dentro de un desinfectante biodegradable por medio de la extracción selectiva de un principio activo (Allicin spp/u) proveniente del ajo, así como su integración que se define con puentes de hidrógeno para la obtención de este biocida, que tiene la propiedad de proceder de materias primas naturales y que puede utilizarse para llevar a cabo una desinfección y antisepsia en humanos, animales y plantas.

El procedimiento para la obtención del biocida a base de extractos naturales comprende los siguientes pasos: a) Seleccionar los bulbos y tubérculos del ajo de tal manera que no se encuentren picados, manchados o con algún tipo de imperfección. b) Lavar los bulbos y tubérculos del ajo con abundante agua potable a temperatura de entre 20 a 35 °C. c) Secar los bulbos y tubérculos del ajo por escurrimiento a temperatura ambiente. d) Triturar los bulbos y tubérculos del ajo dentro de un molino de aspas, realizando una maceración en etanol-agua (1 :1), desde 40 a 60 mL de mezcla azeotrópica por cada 100 g de bulbos y tubérculos de ajo. e) Vaciar el producto en un recipiente de cristal. f) Dejar reposar de entre 12 a 48 horas, hasta que clarifique y que no existan micelas. g) Filtrar el producto en papel filtro sin utiliza vacío, dentro de un matraz Erlen Meyer. h) Adicionar un conservador seleccionando de entre BHA (butirato de hidróxi- anizol) BHT (butirato de hidróxi-tolueno) o Metilparabeno Propilparabeno (en combinación) en una proporción de entre el 0.001-0.010%. i) Agitar la mezcla dentro de un matraz con una barra magnética el conservador por un tiempo no mayor a 15 minutos y de entre 200 a 300 rpm. De esta forma se obtiene el Allicin en un estado líquido con glucósidos propios del ajo. Solución A. j) De manera paralela a la preparación de la solución A, se debe hacer reaccionar la carbamida en una mezcla azeotrópica (etanol-agua 1 :3) en una concentración no mayor al 6% p/v, manteniendo las condiciones de temperatura controladas en un rango de 25 a 40 °C, en agitación mecánica dentro de un matraz de vidrio, obteniendo así la Solución B (Gluco-carbonildiamida). k) Agregar a la Solución B cloruro de benzalconio en una concentración de entre el 7.5% y el 9% p/v, bajo las mismas condiciones mencionadas en el punto anterior, resultando así la Solución C. 1) Hacer reaccionar la Solución A agregándola lentamente sobre la Solución C, en una proporción 1 :1, donde la Solución C se mantiene en agitación constante y bajo condiciones de temperatura controlada ( de entre 20 a 40 °C) m) Dejar reaccionar la mezcla de soluciones ya mencionadas en el paso anterior por un tiempo aproximado de entre 12 y 36 horas o hasta que esta presente una coloración ligeramente amarilla, dando a la Formación del Complejo Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado en un estado líquido. n) Pasar el producto obtenido por un filtro y monitorear el pH, el cual debe encontrarse en un rango de entre 6-8.

La fórmula general del producto final es: C35H62O5N3S2CI El Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado se caracteriza de una interacción de puentes de hidrógeno entre el Allicin, la gluco- carbonildiamida y el Cloruro de Benzalconio.

El esquema de reacción para la obtención del Complejo de Cloruro de benzalconio- Dialil Óxido de Disulfuro Modificado es el siguiente: C6H14O2 3 + CieHavNCl + CIZHJIOJSJ -» Gluco-carbonildiamida Cloruro de benzalconio Allici Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro En la que C35H6205N3S2C1 es la fórmula condensada del Complejo Cloruro de benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado que actúa como biocida y su estructura química es la siguiente: El producto así obtenido, puede ser diluido con agua potable a diferentes concentraciones que van desde 1 :100 hasta 1:30,000 y se encuentra listo para su aplicación según sea necesario.

El Complejo Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado se puede caracterizar empleando HPLC acoplado a masas bajo las condiciones indicadas en la Figura 1.

Con respecto a sus propiedades físico-químicas del Complejo Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado deberán cumplir con los siguientes parámetros: a) Concentración: 0.6%-2.0% b) Apariencia: Líquido translúcido c) Color: Ligeramente amarillo d) Aroma: Inodoro e) pH: 6.0-8.0 f) Densidad: 0.950-0.985 Los siguientes ejemplos tienen la finalidad de ilustrar la invención, no de limitarle, cualquier variación de estos cae dentro del alcance de la presente invención.

Ejemplos Se sintetiza el biocida Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado conforme al proceso descrito anteriormente empleando las siguientes cantidades: La estequiometria de la reacción es la siguiente: un mol/L gluco-carbonildiamida mas una mol/L de cloruro de benzalconio mas un mol/L de Allicin. Las cantidades usadas en mililitros fueron de 100 mL por mol en cada uno de los casos y el volumen de aforo se lleva a 1000 mL que fue el volumen por lote, mismo que se puede escalar a 10 Litros, es decir, en este ejemplo específico se utilizan 1000 mL totales de mezcla azeotrópica (etanol/agua 3: 1, 1 :3 de preferencia 1 :1) para cada lOOg de materia prima (gluco-carbonildiamida y cloruro de benzalconio) y 100 g en el caso de allicín. Así mismo el rendimiento es del 80 % siendo el resto merma en aguas madres.

La caracterización del biocida (Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado) obtenido en este ejemplo se hace mediante Cromatografía de Líquidos de Alta Eficiencia acoplado a Espectrometría de Masas (HPLC-ESI), lo cual no es limitativo pues la caracterización puede elaborarse mediante los métodos comunes de caracterización como son RMN, IR, UV, etc. Los resultados de la caracterización de la molécula Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil óxido de Disulfuro Modificado se muestran en la Figura 1 y 2.

Los resultados obtenidos de la prueba realizada indican que la molécula tiene un peso molecular promedio de 703.5, esto indicado sobre la Figura 2.

De igual forma que en la patente con expediente MX/a/2010/0003029 "Procedimiento para la Elaboración de un Desinfectante Biodegradable a Base de Extracto Neem-Gluco Allium y sus Modalidades", el producto obtenido, es diluido en agua potable en una dilución adecuada de 1 :150 y se asperja sobre diferentes superficies a desinfectar como: material quirúrgico, mesas de trabajo, retretes, mingitorios, pasamanos, perillas de puertas, autos e inclusive directamente sobre la piel, plantas e invernaderos.

Así mismo, se puede expender en pequeños envases (frascos) con atomizador y el usuario puede llevarlo consigo.

Se evalúa la biodegradabilidad que muestra el Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Oxido de Disulfuro Modificado de acuerdo al procedimiento de la Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) OECD 301 -A "OECD 301 -A READY B IODEGRAD ATION TEST", tomando al producto como única fuente de carbono el cual fue adicionado a un medio con nutrientes limitados y así determinar si es o no biodegradado, el método fue el siguiente: Se colocó el inocuo y la muestra de la sustancia de prueba con concentración conocida, 40/mg/L de carbono orgánico disuelto obtenida de la muestra del producto Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado, de esta manera la DQO inicial usada para la prueba de biodegradabilidad fue de 72.89 mg02/L en 5 un medio mineral en matraces de 2 L de acuerdo a la tabla 1. El curso de la biodegradación se midió y monitoreó por análisis de las concentraciones de DQO (Demanda Química de Oxigeno) durante 28 días del periodo de prueba los resultados se muestran en la tabla 2 y gráficamente en la Figura 3.

TABLA 1 TABLA 2 10 Los resultados obtenidos de la prueba practicada, indican que el material puede ser considerado como Biodegradable, en términos de lo establecido en el procedimiento OECD 301 -A. Lo anterior, debido a que se observó una degradación del 87.9% del carbón orgánico presente en el Complejo.

Otra de las pruebas realizadas al Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Oxido de Disulfuro Modificado, es de Toxicidad de acuerdo a lo establecido en el OECD 208 "Terrestrial Plant Test: Seedling Emergence and Seedlind Growth Test" en la prueba OECD 301a. El objetivo de fue evaluar la toxicidad de acuerdo al procedimiento antes mencionado después de ser sometido a las pruebas de biodegradabilidad, el método fue el siguiente: Se colocan 20 semillas de jitomate y 20 semillas de lechuga en 2 cajas Petri (10 por placa) sobre un papel filtro, se les agregó el medio resultante de la prueba de biodegradabilidad en diluciones del 100, 50, 25, 10 5 y 1%, mostrando los resultados de la Figura 4 a la Figura 15 y en las tablas 3 y 4.

TABLA 3 TABLA 4 Los resultados indican que el Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado, después de su evaluación de la biodegradabilidad bajo la NOM OECD 301 -A, no adquirió características tóxicas, por lo que puede ser considerado un producto no tóxico en términos de lo establecido en el procedimiento OECD 208.

El objetivo primordial fue desarrollar un biocida de origen natural de carácter biodegradable que cubra un amplio espectro microbiano, bloquee los procesos enzimáticos, elimine el crecimiento de bacterias y hongos disminuyendo la producción de proteínas necesarias para su metabolismo. A través del mecanismo: hipertonicidad (hinchamiento) y lisis celular. Se realizaron análisis microbiológicos (retomicrobiano) y los resultados obtenidos para staphylococcus aureus, pseudomonas aeruginosas, escherichia coli, Salmonella typhi, Klebsiella pneumoniae, Candida albicans y Aspergillus Níger, en diluciones 1:100, 1 :150, 1:200, con un tiempo de exposición de 30 y 60 segundos, obteniendo resultados con una reducción en su mayoría del 99.99% (ver tabla 5) TABLA 5 Adicionalmente el biocida Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado compite ventajosamente contra los desinfectantes y/o biocidas señalados al inicio de este, dado que posee sorprendentemente distintas ventajas sobre ellos (biodegradabilidad, no toxicidad, alta eficacia, amplio espectro antimicrobiano, capacidad para penetrar en grietas y diferentes cavidades, actividad plena en presencia de materia orgánica y efecto residual). Ver Tabla 6.

TABLA 6 MECANISMO DE AGENTE QUIMICO. USOS Y APLICACIONES. DESVENTAJAS. OBSERVACIONES.

ACCIÓN.

? COB¾| SirOS ALCALINOS' O BÁSICj La cal viva por si sola (oxido de calcio) no tiene poder desinfectante se necesita ligarla con agua (apagarla) formando un Se puede utilizar para cubrir Posee un alto pH, el Mata esporas y bacterias hidróxido de calcio. Para elevar su cadáveres evitando la propagació CAL. cual tiene un gran esporulantes alojadas en las poder desinfectante se recomienda o contaminación fuera de las fosa potencial citotóxico grietas hacer suspensiones al 10 o 20% a partir de entierro. de la cal con 1 a 2 % de creolina o 3 % de formol.

Lesión sobre Pierde fácilmente su poder mata la célula infectada Se debe tener a la mano solució membranas celulares desinfectante además es corrosivo de SOSA CAUSTICA donde incuba el virus de la de acido acético al 10% como y alteración de la metales y aluminio y remueve la influenza. neutralizante en caso de accident permeabilidad. pintura.

Es una sustancia química con CARBONATO DE Destruye el virus de la fiebre Puede corroer metales y dañar Por acción del pH propiedades antisépticas, SODIO. aftosa en 15 min. superficies pintadas antimicóticas y antivirales leves Si se combina con solventes y Forma sales Por si solo es caustico e irritante. Se detergentes dan lugar a los proteicas Desinfectante para la piel y inactiva fácilmente en presencia de YODO. yodóforos que son productos de destruyendo las cirugía. materia orgánica y bajo la radiación baja toxicidad, menos corrosivos enzimas celulares. solar. de amplio espectro.

Se inactiva fácilmente en presencia de CLORO. Fuerte oxidante. Desinfección del agua Puede ser irritante para la piel. materia orgánica.

Tóxico para los humanos en alta COMPUESTOS Agentes desinfectantes para En las explotaciones su uso es limitado, concentraciones, y puede causar CUATERNARIOS DE Rompen membrana equipos y utensilios así como tóxicos, poca acción sobre Pseudomona daños en la mucosa que recubre l AMONIO. instrumental. spp. )ulmoncs, o quemaduras alcalina Lesión sobre Son ampliamente conocidas El ácido acético concentrado es ÁCIDO ACÉTICO. membranas celulares sus propiedades donde actúa corrosivo y, por tanto, debe ser Se utiliza en solución. y alteración de la empíricamente como fijador manejado con cuidado apropiado Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado Breve descripción de las figuras La Figura 1. Muestra las condiciones del HPLC acoplado a masas, al igual que el cromatograma correspondiente al Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Oxido de Disulfuro Modificado.

La Figura 2. Muestra el espectro de masas correspondiente al pico 7 (tiempo de retención= 11.5 min) el cual corresponde al Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado.

La Figura 3. Muestra la gráfica de resultados de biodegradabilidad del Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado y testigos.

Las Figuras 4 a la 9. Muestran las semillas de jitomate germinadas con el medio resultante de la prueba de biodegradabilidad del Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado en una concentración del 100, 50, 25, 10, 5 y 1 %.

Las Figuras 10 a la 15. Muestran las semillas de luchuga germinadas con el medio resultante de la prueba de biodegradabilidad del Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado en una concentración del 100, 50, 25, 10, 5 y 1 %.

Ver Anexo 1 y 2.

Claims (3)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito previamente de manera suficiente mi invención, considero como una novedad y por lo tanto solicito como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1.- Un proceso para la elaboración de un biocida biodegradable (Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Oxido de Disulfiiro Modificado) a base de extractos naturales Allium spp/u caracterizado porque comprende por los siguientes pasos: a) Selección escrupulosa de materia prima (tubérculos y bulbos del ajo) en campo de las Liliáceas. b) Lavado con agua potable y secado de los tubérculos y bulbos del ajo en a temperatura ambiente. c) Triturado de los bulbos y tubérculos del ajo, realizando una maceración en etanol-agua (1 :1), desde 40 a 60 mL de mezcla azeotrópica por cada 100 g de bulbos y tubérculos de ajo. d) Reposo de la mezcla entre 12 y 48 horas o hasta clarificación, así como el filtrado de este. e) Selección del conservador, su agitación de este bajo las condiciones antes ya mencionadas, obteniendo así la Solución A. g) Preparación de la Solución B en una mezcla azeotrópica etanol agua (1 :3) con una concentración no mayor al 6% p/v de carbamida, controlando las condiciones de temperatura (25-40°C). h) Preparación de la Solución C, agregando cloruro de benzalconio a la Solución B, en una concentración de entre el 7.5% y el 9%. i) Reacción entre la Solución A y la Solución C en una proporción 1 :1, bajo ciertas condiciones de temperatura (20-40 °C) de entre 12 y 36 horas. Se obtiene el Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado.

2.- Un biocida biodegradable (Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado) a base de extractos naturales Allium spp/u de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado por la siguiente técnica: a) Caracterización de la molécula por HPLC acoplado a masas bajo las condiciones descritas en la Figura 1 , obteniendo una molécula de peso aproximado de 703.5.

3.- Un biocida biodegradable (Complejo de Cloruro de Benzalconio-Dialil Óxido de Disulfuro Modificado) a base de extractos naturales Allium spp/u de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado físico-químicamente de la siguiente manera: a) Concentración: 0.6%-2.0% b) Apariencia: Líquido translúcido c) Color: Ligeramente amarillo d) Aroma: Inodoro e) pH: 6.0-8.0 f) Densidad: 0.950-0.985