MXPA05000445A - Recubrimientos con rendimiento microbiano mejorado. - Google Patents

Abstract

Los recubrimientos con rendimiento microbiano mejorado pueden aplicarse a cualquier superficie que se somete a crecimiento de organismos no buscados o indeseados. Cada capa del articulo multiestratificado puede contener microorganismos, enzimas, nutrientes y otros ingredientes que contribuyen al rendimiento microbiano de cada capa y el articulo multiestratificado.

Description

RECUBRIMIENTOS CON RENDIMIENTO MICROBIANO MEJORADO Se conoce bien por aquellos expertos en la técnica que pueden existir microorganismos, enzimas y esporas, y prosperar en muchos ambientes. Uno de tales ambientes es aquel de pinturas y recubrimientos. La vida microbiológica puede florecer en la humedad o superficies sin curar dentro de envases almacenados y el estado seco o curado aplicado a estructuras, paredes, revestimientos y sustratos de cada variedad. Además, pueden formarse capas de vida microbiológica en estructuras y recipientes sumergidos en agua, enterrados en el suelo, o sumergidos en otras fuentes de nutrientes tales como un sistema sanguíneo. A la fecha, aquellos expertos en la técnica han dedicado sus esfuerzos y recursos para contrarrestar algunos de los efectos negativos de los microorganismos tales como crecimiento de moho, corrosión, desfiguración y otro deterioro. El remedio más común para contrarrestar este problema es el uso de reguladores y biocidas para eliminar el componente microbiológico implicado. Otro aspecto para controlar la influencia de microorganismos se relaciona al uso de especies de esporas, microorganismos y enzimas como inoculantes en un recubrimiento. El proceso de ensuciamiento o contaminación de una superficie comienza con la formación de una membrana que mejora el asentamiento de la población de ensuciamiento biológica o microbiológica invasora. Por lo tanto, una etapa inicial es identificar el organismo objetivo para la eliminación. La siguiente etapa es la selección de un recubrimiento que es compatible con el sustrato y proporciona adhesión y resistencia apropiadas. El recubrimiento debe ser también no tóxico a los microorganismos y enzimas que son candidatos para la adición como un inoculante al recubrimiento. Resulta que la selección de los organismos es fundamental para el proceso. Habiendo identificado el contaminante objetivo para la eliminación, se determina la composición química del contaminante. Basada en la composición química del contaminante y el exudado que actúa como un adhesivo para unirlo a la superficie, se seleccionan una combinación de microbios y enzimas para degradar la efectividad del adhesivo. Un objeto de la invención puede incluir la producción de una película o membrana natural dominante, o una colonia auto-sostenida, que presenta un sustrato inhóspito para el asentamiento del organismo objetivo o crecimiento. Esta película o membrana puede ajustarse para asegurar el dominio sobre los otros microorganismos probablemente residentes en la pintura o material de recubrimiento. Tales modalidades pueden afectar los organismos de asentamiento propensos para modificar la superficie de asentamiento, es decir, la interfase entre la superficie que va a protegerse y el ambiente. Además, en la circunstancia en donde una estructura, recipiente, envase o articulo tiene una superficie que se sumerge o surge dentro de una fuente nutritiva, con frecuencia da comienzo a un crecimiento de película que llega a ser efectivamente un nuevo sustrato. Este nuevo sustrato permite el asentamiento de una gran variedad de organismos. Otro efecto de la invención es afectar este sustrato. Las Patentes Norteamericanas Números 5,998,200, 5,919,689, 6,342,386 Bl, la mayoría de avances recientes en la técnica, las cuales se incorporan en la presente para referencia, utilizan microorganismos, esporas y enzimas como aditivos, singularmente o en combinación entre sí, en recubrimientos, pinturas y materiales de construcción. La selección se determina por las características del crecimiento microbiologico resultante, por lo que se eliminan frecuentemente los efectos adversos de otros microorganismos que serían perjudiciales para el sustrato. De acuerdo a las enseñanzas de la Patente Norteamericana No. 5,919,689, por ejemplo, una composición de recubrimiento puede contener microorganismos y/o enzimas hidrolíticas en un aglutinante que se aplica a una superficie para reducir ensuciamiento, corrosión superficial, y crecimiento indeseado de microorganismos. Entre los microorganismos encontrados para ser útiles en tal composición de recubrimiento están aquellos que producen al menos una enzima amilolitica y/o proteolítica . Las composiciones descritas en esta patente pueden incluir una base de resina polimérica, aunque es posible operar sin tal base, o una base de un material diferente. Las composiciones pueden aplicarse como un solo recubrimiento o como múltiples recubrimientos . La presente invención incluye el reconocimiento de que los recubrimientos pueden lograr rendimiento microbiano mejorado en donde se emplea una técnica de estratificación. Las estructuras de la presente invención se distinguen a partir de múltiples recubrimientos de la Patente Norteamericana No. 5,919,689 en que las capas múltiples de la presente invención son diferentes: por ejemplo, en términos de dimensiones, en términos de ingredientes en cada capa o diferentes en términos de las cantidades de los mismos ingredientes en cada capa. Aunque se reconoce que algunas diferencias menores pueden ocurrir inadvertidamente aún cuando se intenta aplicar los mismos tiempos de recubrimiento múltiples, las diferencias contempladas por esta invención son mayores que tales diferencias inadvertidas. Aunque las ventajas de la técnica de estratificación descritas en esta solicitud pueden ser inherentes si se emplean múltiples recubrimientos de la misma composición, no hubo reconocimiento de aquellas ventajas en la patente '689. Aquellos expertos en la técnica están también conscientes que los microorganismos y enzimas tienen un Índice de actividad que es dependiente de la temperatura. Véase "Dynamic Aspects of Biochemistry", Baldwin, Ernest; Cambridge University Press, 1967, páginas 15-17. "La mayoría de las reacciones químicas se influencian por la temperatura, la velocidad de reacción incrementando con elevación y disminución con temperatura descendente. Las reacciones catalizadas con enzima no son la excepción a esta regla general, pero debido a que las enzimas son muy susceptibles a la inactivación térmica, entre más elevada la temperatura llega a ser, más rápidamente se destruyen las propiedades catalíticas". Baldwin, Ernest Se, D.F.I. Biol Dynamic Aspects of Biochemistry, 5a Edición, Cambridge University Press, 1967, p. 15-18. "Las propiedades catalíticas de una enzima son, como una regla, ejercidas únicamente sobre un rango un tanto restringido de pH. Dentro de este rango la actividad pasa a través de un máximo del pH algo particular, y luego desciende nuevamente. En su forma general, la curva de pH/actividad de una enzima normal estrechamente parecida a aquella obtenida trazando el grado de ionización de un anfolito simple tal como glicina contra el pH. Se recordará que la mayoría de las propiedades físicas de las soluciones de anfolitos tales como proteínas y aminoácidos, tales propiedades como solubilidad, presión osmótica, conductividad, viscosidad, etc., pasan a través ya sea de un máximo o un mínimo a un pH algo particular". Id. Una modalidad de esta invención implica el proceso de estratificar un material de recubrimiento con aditivos microbiológicos y de enzimas. Esta estratificación produce un incremento en la actividad de los microorganismos en la interfase del sustrato y el ambiente. El material estratificado con aditivos microbiológicos no tienen que ser capas múltiples del mismo material, por ejemplo, recubrimientos o pinturas, aunque las capas frecuentemente contienen células, esporas, o enzimas singularmente o en cualquier combinación y/o una fuente nutritiva. Estos ingredientes pueden agregarse al material de recubrimiento tal como o agregado en la forma de estos ingredientes absorbidos a un sustrato tal como carbonato de calcio, arcilla, talco o estearato de aluminio. Uno de los beneficios de una construcción estratificada es que no todos los ingredientes que se utilizan en el compuesto estratificado se requieren para ser compatibles. Los materiales incompatibles, o materiales sensibles a diferentes solventes utilizados para formar una capa, pueden usualmente aislarse en capas separadas. Las capas pueden también aplicarse en diferentes espesores . La estratificación puede proporcionar una multiplicidad de ventajas hacia la actividad de las enzimas y microorganismos protectores. Esto incluye una fuente nutritiva para los microorganismos en una capa no expuesta al ambiente (es decir, agua marina) excluyendo todavía la disponibilidad de la fuente nutritiva a la película "natural" que forma organismos mientras permanece disponible para el crecimiento y actividad del inoculante protector agregado a otra capa, por ejemplo, la capa más alta. Ejemplos representativos de una fuente nutritiva incluyen azúcares, alcoholes de azúcar, polipéptidos, extracto de levadura, polisacáridos e hidrolisatos de materiales orgánicos complejos. Adicionalmente, sales moleculares pequeñas (es decir, NaCl) que son complementarias a la célula y la actividad enzimática pueden agregarse opcionalmente como adyuvantes a la capa inferior. Una fuente nutritiva es únicamente una opción, pero cuando se utiliza, será generalmente una capa interna del sustrato de recubrimiento total en lugar de en la interfase con el ambiente. Otra modalidad de esta invención puede implicar materiales microbiológicos incrustados o disueltos en líquidos endurecidos (es decir, resinas solidificadas, pinturas, recubrimientos y recubrimientos transportados por agua) que pueden trasladarse o mitigarse a partir de una capa a otra y aún retener su reactividad. Además, las modalidades de esta invención proporcionan el efecto de que la actividad microbiológica y enzimática es mayor que aquella anticipada si se resume la actividad de los aditivos inoculados de las capas individuales. En otras palabras, la actividad microbiológica y enzimática puede ser sinergistica, es decir, la suma de la actividad total es mayor que la suma de la actividad de las partes . Se puede medir esto evaluando el nivel de actividad enzimática después de cada adición sucesiva de las capas de recubrimiento inoculadas. El efecto puede lograrse con material estratificado. Como un ejemplo de esta estratificación, en la construcción de botes recreativos, los microorganismos y esporas pueden agregarse al terminado cubierto con gel del casco. Al agregar el material nutritivo a una capa de base de barrera en la capa de gel inoculada se crea la segunda capa. La etapa final es inocular cada una de las capas terminadas sucesivas con enzimas y células vegetativas para terminar el proceso. Aunque se intenta optimizar la aplicación de microorganismos y enzimas como un anti-suciedad para superficies submarinas, se ha descubierto una combinación particularmente exitosa de células y enzimas (Bacillus Subtilis, Pseudomonas y Alpha Amylase) . Esta combinación trabaja bien porque divide la proteina y los polisacáridos dentro de los exudados de los organismos de asentamiento. El asentamiento en una superficie comienza primero con el ensuciamiento molecular que consiste de polisacáridos, proteínas y partículas de proteina. Esta película de acondicionamiento establece criterios para microensuciamiento que implica bacterias, microalgas, y hongos. En poco tiempo, más adelante, el asentamiento de macroensuciamiento comienza con macroalgas e invertebrados. El uso de microorganismos y enzimas con frecuencia produce un recubrimiento protector superior en donde ocurre la difusión a través de los límites estratificados, produciendo niveles de actividad mayores que la combinación anticipada de material inoculado en cada una de las capas. En tal sistema, una comunidad de organismos y/o enzimas puede separarse físicamente a partir de una segunda comunidad, y aún mantener la comunicación fisiológica. Al seleccionar las matrices de recubrimiento compatibles, que utilizan como criterio, rangos de pH, temperatura, subproductos, y efecto en el organismo objetivo, un sistema puede construirse lo cual estimula una relación comunal positiva, tal como actividad hidrolítica, entre el material de recubrimiento y sus pobladores microbianos/enzimáticos, por lo que se amplifica la protección del recubrimiento contra la invasión por la comunidad de ensuciamiento. En el uso de recubrimientos, uno está constantemente interesado por la reología. Uno de los factores predominantes aquí es el porcentaje de sólidos dentro del recubrimiento. Por el contrario, como se ha descubierto, los recubrimientos pueden ser deseables para cargar el recubrimiento con sólidos que en el final no disminuirán significativamente a partir del rendimiento de reologia del recubrimiento. Los aditivos microbiológicos y enzimáticos en un recubrimiento pueden reducirse en la concentración para mejorar la reologia, sin embargo, al estratificar, la actividad de recubrimiento puede ser mayor. La meta es un recubrimiento el cual es usualmente más fácil de aplicar, rinde mejor y es más efectivo. Otra modalidad de la invención puede implicar la adición de material nutritivo a una capa interior para proporcionar una fuente de alimento para los microorganismos de apoyo sin estimular el crecimiento de una comunidad de ensuciamiento contraria o dañina. Este proceso reduce significativamente el desafio de agregar suficientes cantidades de microorganismos, enzimas y esporas para adecuadamente no rivalizar con otras bacterias introducidas ya sea por casualidad o residencia en el ambiente del cual el recubrimiento, sustrato, o material residirá u operará. Esto se logra al estratificar, de manera que la actividad de recubrimiento puede mantenerse, o su pérdida debida a la concentración reducida en la capa superior se minimiza. Una constante fuente de nutrición disponible a las células vegetativas proporciona al crecimiento en la colonia a una tasa sostenida sin considerar al ambiente. La reducción cuantitativa de los aditivos amplía además el espectro del material que puede emplear este concepto. La cantidad de espacio disponible para los aditivos en un recubrimiento, como se expresa y calcula como un porcentaje de sólidos, se determina por las características químicas del recubrimiento o material de sustrato y la reología deseada. Previamente, se cree que los portadores candidatos para los aditivos fueron algunas veces eliminados debido a un déficit espacial dentro de la estructura química, por lo que se gobierna directamente el grado de actividad a partir de los aditivos. El material de recubrimiento puede incluir uno o más microorganismos, aunque es posible practicar la invención con tales microorganismos. El género de los microorganismos adecuados incluye: Bacillus, Escherichia, Pseudomonas, levadura (por ejemplo, Saccharonyces) hongos (por ejemplo, Aspergillus) u otros microorganismos conocidos en la técnica. Los microorganismos seleccionados deben actuar en el ambiente pretendido para evitar o reducir la adherencia por organismos no buscados o indeseados. Los microorganismos elegidos deben ser capaces de sobrevivir y florecer en el ambiente al cual serán expuestos. Los materiales de recubrimiento pueden incluir diversas enzimas hidrolíticas, aunque es posible practicar la invención sin tales enzimas hidrolíticas. Ejemplos de enzimas adecuadas incluyen proteasas, amilasas, celulasas, liasas, hidrolasas y otras enzimas hidrolíticas, conocidas en la técnica. Las enzimas hidroliticas seleccionadas deben actuar para evitar o reducir la adherencia por organismos no buscados o indeseados. La enzima hidrolítica debe ser capaz de sobrevivir y florecer en el ambiente al cual será expuesta. Cada capa del material de recubrimiento puede incluir ingredientes opcionales que podrían afectar las propiedades de la capa y/o de las características de un artículo recubierto con capas múltiples. Por ejemplo, el material de recubrimiento puede contener un aglutinante que es un material polimérico o de otra manera de recubrimiento tal como resinas epoxi, poliuretanos , poliésteres, acrílicos, siliconas, copolímeros de acrílico y otros monómeros o fibra de vidrio . Se debe entender que el material de recubrimiento puede estar en una variedad de formas, incluyendo pinturas, pastas, barnices, laminados, ceras, geles y adhesivos además de otras formas conocidas por un experto en la técnica. Los materiales de recubrimiento pueden ser poliméricos, oligoméricos, monoméricos, y pueden contener agentes de reticulación o promotores de curado como sea necesario. Las sales inorgánicas tales como NaCl, Ca Cl2, MgS04, sales de amonio, y fosfato de potasio pueden agregarse en una cantidad catalíticamente efectiva como se conoce por aquellos expertos en la técnica. Los aditivos incluyendo conservadores, pigmentos, tintes, rellenos, agentes tensioactivos y otros aditivos pueden agregarse para lograr los propósitos conocidos . Los materiales de recubrimiento y capas múltiples de acuerdo a esta invención pueden aplicarse a cualquier superficie para evitar o retardar el crecimiento o acumulación de organismos no buscados o indeseados en la superficie. Los métodos y composiciones pueden utilizarse en una variedad de superficies, incluyendo, pero sin limitarse a aquellas en un ambiente marino, un sistema sanguíneo, o expuestas a aire tal como cascos de bote, indicadores marinos, compuertas, pilotajes, entradas de agua, piso, techos, tejas, material de enmarcado, cercado, estructuras de cemento y material de sustrato o construcción para dispositivos de implante médico. Cada capa de material de recubrimiento puede aplicarse en cualquier espesor deseado, pero las capas están generalmente en el rango de 3 a 4 milésimas de espesor. Estas dimensiones son ejemplares únicamente ya que el espesor de cualquier capa dependerá de varios factores tales como ingredientes en la capa, el número de capas presente, los resultados deseados y la duración pretendida de los efectos. En una configuración estratificada, la difusión de los aditivos biológicos ocurre cuando las capas del material de recubrimiento se exponen a, en la presencia de, o se sumergen en una composición fluida por lo que se incrementa la actividad de una concentración dada de células sin mejorar el crecimiento de los organismos de ensuciamiento. Ya que la mayoría de los materiales tienen alguna porosidad, el fluido permea el material estratificado y el sustrato, por lo que contribuye a la difusión. Aunque el proceso no se basa únicamente en la difusión. Aún en el material . recubierto en donde la capa base contiene aditivos, y luego el recubrimiento superior está sin ninguno de los aditivos microbiológicos que estuvieron en actividad sólida en la superficie. Existe aparentemente un efecto iónico muy similar al "efecto bioeléctrico" que potencializa la dispersión direccional del aditivo biológico aún en la ausencia de una sustancia fluida. Véase 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. Este movimiento ya sea por difusión o influencia bioeléctrica crea una concentración de los aditivos biológicos en la interfase del sustrato y el ambiente externo. La concentración potencializa los materiales biológicos para no rivalizar más rápidamente los materiales biológicos a partir del ambiente externo, por lo que se evita lo que en la mayoría de los casos es una influencia dañina en el rendimiento del sustrato.

Modalidades de la Invención El proceso de la presente invención se presta por si mismo a muchos ambientes en donde se emplea la aplicación de un recubrimiento para proteger un sustrato contra adherencia microbiana no buscada. La durabilidad y permeabilidad mínima de recubrimientos marinos presentan los últimos desafíos para difusión rápida de material biológico a la interfase entre el sustrato protegido y la probabilidad ambiental para introducir adherencia microbiana. Estos ejemplos demuestran las ventajas de utilizar capas múltiples de recubrimientos anti-ensuciamiento enriquecidos microbiológicos . Las superficies recubiertas impregnadas con microorganismos como aditivos anti-ensucimiento dependen de la infusión de nutrientes a partir del mar para sostener su crecimiento y multiplicación. Los nutrientes para aumentar el crecimiento de la población microbiana protectora pueden incluirse en el recubrimiento. Sin embargo, ya que tanto la comunidad marina nativa y los microorganismos protectores pueden beneficiarse de los nutrientes agregados, poco puede ganarse por su adición al recubrimiento de superficie submarina. Esto no significa que el material microbiológico no deba agregarse a la superficie, pero se debe prevenir contra la inoculación de la capa con material que beneficiará el organismo nativo que están compitiendo para dominar la interfase con el ambiente.

Ciertas pinturas utilizadas como recubrimientos superficiales submarinos, mientras aparecen como una barrera impermeable al agua marina, son suficientemente permeables para permitir a los nutrientes solubles en agua y productos microbianos en la estructura del recubrimiento. No es raro observar proteínas y sales como ejemplos de material introducido en un sustrato, sin suministrar necesariamente sólo por agua, sino también por la tierra, el aire y los sistemas sanguineos de criaturas vivientes. Este proceso también ayuda a difundir el material aditivo desde una capa de pintura base a una capa superficial impermeable base que se expone al ambiente. Asi mismo, la velocidad de difusión es suficiente para sostener el crecimiento de los microorganismos cargados en el recubrimiento expuesto al ambiente, por lo que se incrementa el tamaño y actividad de la colonia. En ciertas modalidades, la capa expuesta a la superficie que interactúa con el ambiente es resultantemente enriquecida con enzimas a partir de las capas internas, protegiendo la superficie que se ensucia por la población biótica del ambiente. A menos que se indique de otra manera, las proporciones de los ingredientes identificados en los ejemplos son partes por peso.

Ejemplo 1 Materiales Utilizados: Recubrimientos- New Nautical Coatings 2181 24th Way Largo, FL 33771 One - Cukote and Monterey Enzimas- Genecor International 200 Meridian Centre Blvd. Rochester, NY 14618-3916 Alpha- Amylase 15000L Células- Sybron Chemicals Inc. P.O. Box 66 Birmingham, NJ 08011 SB Concéntrate Génesis Technologies International 696 Winer Industrial Way Lawrenceville, GA 30045-7600 20XNF (suspensión de espora) BEC 106 (célula adsorbida en Carbonato de Calcio) Se les aplicó la pintura base a las varillas de fibra de vidrio por brocha a aproximadamente 3 milésimas de espesor en húmedo con cualquier copolimero acrilico, New Nautical Cukote, recubrimiento o recubrimiento enriquecido con 0.5% de polvo de caldo nutriente Sigma. Las varillas se secaron en aire y se impermeabilizaron con recubrimiento Cukote que contiene 2.0% de alf -amilasa y 2.0% de células vegetativas adsorbidas en carbonato de calcio. El impermeabilizante se aplicó por brocha a un espesor de aproximadamente 3 milésimas en húmedo. Las varillas doblemente recubiertas se secaron en aire y sus niveles de actividad amilolitica se determinó después de 45 minutos de inmersión en una suspensión de almidón pre-calentada por titulación yodométrica. Todo el óxido cuproso se removió a partir de los recubrimientos probados y se reemplazó con rellenos no tóxicos. La prueba, cuantificando la hidrólisis del almidón utilizando yoduro como un indicador del proceso, determinó que las enzimas se difunden a la interfase superficial con el ambiente. Además, la cuantificación de la hidrólisis claramente demuestra que la actividad a partir de una subcapa fue mayor. La actividad se tabula en la Tabla 1 siguiente .

Tabla 1 : % HIDRÓLISIS I ACABADO FINAL CUKOTE + 2.0% ALFA— A ILASA + 2.0% CELULAS VEGATATIVAS 50 I CAPA BASE CUKOTE ACABADO FINAL CUKOTE + 2.0% ALFA— AMILASA + 2.0% CELULAS VEGATATIVAS 90 CAPA BASE CUKOTE + 0.5% CALDO NUTRIENTE Ejemplo 2 Se les aplicó una pintura base a las varillas de fibra de vidrio con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con recubrimiento New Nautical Monterey o recubrimiento Monterey enriquecido con 2.0% de caldo nutriente Sigma. Las varillas se secaron en aire y se impermeabilizaron con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con recubrimiento Monterey que contiene 14% de esporas y 2% de células vegetativas. Las varillas doblemente recubiertas se secaron en aire y sus niveles de actividad amilolitica se determinó después de 45 minutos de inmersión en una suspensión de almidón pre-calentada por titulación yodométrica . Nuevamente un material biocida se removió de los recubrimientos y se reemplazó con rellenos no tóxicos. Los resultados de la prueba se tabulan en la Tabla 2 y muestran claramente que el nutriente en una subcapa incrementa significativamente la actividad de aditivos microbiológicos en las capas finales aplicadas separadamente.

Tabla 2: Ejemplo 3 Se les aplicó una pintura base a las varillas de fibra de vidrio con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con pintura onterey sin biocidas, pero con y sin la adición de 2.5% de polvo de caldo nutriente Sigma. Las varillas se secaron en aire e impermeabilizaron con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con recubrimiento Cukote enriquecido con 1.0% de mezcla de células vegetativas y esporas (BEC110 y 106VBEC) suministradas por Génesis Technologies International. Las varillas doblemente recubiertas fueron secadas en aire y sus niveles de actividad amilolitica se determinaron después de 30 minutos de inmersión en una suspensión de almidón pre-calentado por titulación yodométrica. Los resultados se tabulan en la Tabla 3 y demuestran de nuevo claramente actividad incrementada derivada de la presencia de una fuente nutritiva en una subcapa .

Tabla 3; Ejemplo 4 Materiales utilizados : Recubrimientos- New Nautical Inc. Cukote and Monterey Paints Enzimas- Genecor International Alpha - Amylase (15,000L) Células- Génesis Technologies International BEC 106 (células vegetativas adsorbidas en carbonato de calcio) BEC 110 (esporas adsorbidas en carbonato de calcio Se les aplicó la pintura base a las varillas de fibra de vidrio con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con ya sea pintura Monterey o pintura Monterey enriquecida con caldo nutriente (2.5%), células vegetativas (1%) y esporas (1.0%). Las varillas aplicadas con pintura base se les aplicó un acabado final aplicado con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con Pintura Cukote enriquecida con 7.0% de alfa-amilasa, 7.0% de esporas y 1.0% de células vegetativas. Las varillas doblemente recubiertas se secaron en aire y sus niveles de actividad amilolitica se determinó por titulación yodométrica después de 45 minutos de inmersión en una suspensión de almidón pre-calentada . Los resultados se tabulan en la Tabla 4 y se demuestra el valor agregado de inoculación de las subcapas con material microbiológico .

Tabla 4: Ejemplo 5 Materiales Utilizados : Recubrimientos- U.S. Paint Capa Base - Primer Hull Guard W B Acabado Final - G.L.A.F. Enzimas- Genecor International Alpha - Amylase 15000L Células- Génesis Technologies International BEC 106V (células adsorbidas en carbonato de calcio) BEC 110 (esporas adsorbidas en carbonato de calcio) Se les aplicó la pintura base a las varillas de fibra de vidrio con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con U.S. Paint Hull - recubrimiento Guard W B, una resina epoxi modificada, con o sin la adición del polvo de caldo nutriente (6%). Las varillas se secaron en aire y se impermeabilizaron con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con U.S. Paint G.L.A.F. que contiene 6% de alfa-amilasa, 3% de BEC 106V (células vegetativas) y 3% de BEC 110 (esporas) y sus niveles de actividad alf -amilolitica se determinó por titulación yodométrica. Inicialmente, la actividad de las células y enzimas tanto en las formulaciones con y sin caldo nutriente y en la pintura base fueron de igual actividad. Sin embargo, después de 72 horas, la actividad de las células y enzimas en contacto con la capa enriquecida con caldo nutriente se incrementó significativamente sobre aquel de las células formuladas sin polvo de caldo nutriente en la pintura base. Los resultados se tabulan en l Tabla 5.

Tabla 5; Ejemplo 6 Materiales Utilizados : Recubrimientos Ü.S. Paint Pintura base - Primer Hull - Guard W B Acabado final - U.S. Antifoul Paint modificado con exclusión de todo el cobre Enzimas Genecor International Alpha - Amylase 15000L Génesis Technology Cellulase Células- Génesis Technologies International BEC 106V (células adsorbidas en carbonato de calcio) BEC 110 (esporas adsorbidas en carbonato de calcio) 20xNF (suspensión de esporas) Se les aplicó la pintura base a las varillas de fibra de vidrio con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con cebador de epoxi U.S. Paint Hull-Gard ER conteniendo 4.0% de cada una de las células vegetativas (BEC 106v) esporas (BEC 110) y 20xNF, alfa-amilasa y celulasa. La mezcla de pintura se secó en aire durante 18 horas e impermeabilizó con brocha a un espesor en húmedo de 3 milésimas con pintura anti-ensuciamiento U.S. modificada por la exclusión de cobre que lo hace inerte a organismos marinos. Las varillas se examinaron para su actividad hidrolitica después de la inmersión en suspensión de almidón durante 30 minutos. Los resultados se tabulan en la Tabla 6.

Tabla 6: Ejemplo 7 Materiales Utilizados : Recubrimientos- NeoCAR ( ) Acrylic Látex 850 ünion Carbide Corporation Subsidiaria de Dow Chemical Corporation 39 Oíd Ridgebury Road Danbury, CT 06817-0001 Enzimas- Génesis Technologies International - Alpha Amulase Génesis Technologies International - Cellulase Células- Génesis Technologies International 20 x NF (suspensión de esporas) BEC 106V Liquid (derivadas de 106v seco) Se recubrieron con brocha varillas de fibra de vidrio a un espesor en húmedo de 3 milésimas con recubrimiento Dow Acrylic conteniendo 20% de una mezcla de 30:30:30:15 de alfa-amilasa; 20 X NF: líquido 106V equivalente de 106V: y celulasa líquida. Dos a cinco recubrimientos de brocha sucesivos de un espesor de película húmeda de 3 milésimas se aplicaron a cuatro varillas de fibra de vidrio con un periodo de secado de 30 minutos entre cada aplicación. Las varillas se evaluaron entonces para su actividad hidrolítica después de cada capa, utilizando una suspensión de almidón de maíz (2 TBL/100 ML de agua) como su sustrato. La actividad hidrolítica se midió después de la inmersión en una suspensión de almidón ebullida y expresada en términos de viscosidad. La viscosidad se midió por la adición de un peso estándar a la superficie de la suspensión de almidón calentada y expresada como la cantidad recíproca del tiempo requerido para viajar de la superficie de la suspensión de almidón a través de una distancia medida. La actividad de los recubrimientos inoculados incrementados con cada capa sucesiva. Después de la cuarta capa la viscosidad de la suspensión de almidón calentada no se redujo demostrablemente ya que se acerca a aquella del agua. Los cinéticos sugieren que la viscosidad de la reacción hidrolitica incrementa a medida que la enzima llega a saturarse con su sustrato (almidón) y luego llega a ser menos activa a medida que el sustrato llega a limitarse. Además la biopelicula resultante se desarrolla esencialmente en dos dimensiones en donde se había permitido el tiempo para madurar en la tercera dimensión, por lo que se incrementa el área superficial, se podrían esperar efectos adicionales de estratificación más allá de la cuarta capa.

Tabla 7: Ejemplo 8 Materiales Utilizados : Recubrimientos U.S. Paints Pintura Base - Primer hull - guard WB Anti Acabado Final - Base de Ensuciamiento Aditivos METS Enzimas- Génesis Technologies International Alpha Amylase Cellulase Células- Génesis Technologies International 20 x NF Concentración de Esporas BEC 106V (célula absorbida en carbonato de calcio) BEC 110 (células absorbidas en carbonato de calcio) Las varillas de fibra de vidrio se recubrieron con brocha con cebador Ü.S. Hull Guard a un espesor de película húmeda de 3 milésimas. Dos conjuntos de varillas se recubrieron con cebador no modificado. Dos diferentes conjuntos de varillas se recubrieron con cebador el cual se aumentó con 5 por ciento de agua estéril. Un conjunto final de varillas se recubrieron con cebador incluyendo el aumento de 5 por ciento de agua estéril y saturado con NaCl . Todo el espesor de la película en húmedo de las capas de cebador fueron 3 milésimas. Los siguientes dos conjuntos de varillas fueron de acabados finales por aplicación de brocha a 3 milésimas en húmedo utilizando biocidas ausentes de base anti-ensuciamiento U.S. Paints y algaecidas. Los dos conjuntos seleccionados por este tratamiento involucraron un conjunto con cebador únicamente y el otro conjunto con cebador aumentaron con 5 por ciento de agua estéril. A los tres conjuntos restantes de varillas se les dio el acabado final con la base anti-ensuciamiento U.S. con un aumento del 20 por ciento de formulación de MET. En este caso el 20 por ciento estuvo comprendido de 35 por ciento de alfa amilasa, 35 por ciento de 20 x NF, 5 por ciento de 106V, 5 por ciento, 110 y 20 por ciento de celulosa. Todas las aplicaciones de cebador y acabado final se secaron con aire. El espesor de película en húmedo de las aplicaciones con brocha fue de 3 milésimas. La observación no describe claramente la diferencia en el aumento de sólo agua de capa de cebador, sino un incremento positivo de 2.5 veces en estas varillas aumentadas con NaCl (cloruro de sodio) en la capa cebadora. Tabla 8: Ejemplo 9 Materiales Utilizados : Recubrimientos- Akzo Nobel Acrylic Resin 17- 1267 Akzo nobel Resins 4730 Crittenden Drive Louisville, KY 40209 Enzimas- Génesis Technologies International 696 Winer Industrial Way Lawrenceville, GA 30045-7600 Alpha-Amylase Dos conjuntos de varillas de fibra de vidrio se recubrieron con brocha con una resina acrilica de Akzo Nobel a un espesor en húmedo de 3 milésimas. La resina acrilica tuvo un aditivo de alfa amilasa mezclado en una relación de 10 por ciento en peso, ün conjunto de varillas recibieron dos capas de la resina y el otro conjunto de varillas recibieron cuatro capas de resina. Después de secar con aire las varillas se evaluaron para calificar su actividad hidrolitica. Los resultados en la Tabla 9 demuestran claramente que el nivel de actividad hidrolitica es más del doble a cuatro capas cuando se compara con dos capas . La estratificación múltiple es un método efectivo para lograr actividad incrementada sin incrementar la concentración de material biotécnico. Esto podría ser extremadamente importante ya que el contenido sólido de una formulación de recubrimientos influencia fuertemente el rendimiento del recubrimiento antes, durante y después de la aplicación.

Tabla 9: Ejemplo 10 Materiales Utilizados : Recubrimientos- Akzo Nobel Acrylic Resin 17-1267 Akzo Nobel Resins 4730 Crittenden Drive Louisville, KY 40209 Enzimas- Alpha Amylase Génesis Technologies International 696 Winer Industrial Way Lawrenceville, GA 30045-7600 Células- 106V (células vegetativas absorbidas en carbonato de calcio) 20 x CW (Esporas en suspensión) Génesis Technologies International 696 Winer Industrial Way Lawrenceville, GA 30045-7600 Las espátulas abate lenguas se recubrieron con brocha a un espesor de película en húmedo de tres milésimas. La capa base y los dos conjuntos tuvieron un aditivo de 10% de Alpha-Amylase en peso y el tercer conjunto estuvo sin ningún aditivo. Todos los conjuntos se permitieron secar en aire durante la noche. El acabado final de la resina acrílica se aplicó con brocha a un espesor de película en húmedo de 3 milésimas. Un conjunto con aditivo en la capa base recibió únicamente un acabado final de resina. El segundo conjunto con aditivo en la capa base recibió el acabado final con 20% de aditivo en peso. La mitad del aditivo fue 106V y la otra mitad fue 20 X CW. El tercer conjunto sin aditivo en la capa base también recibió el acabado con 20% del aditivo. Nuevamente la mitad del aditivo fue 106V y la otra mitad fue 20 X CW. Después que las espátulas de lengua se permitieron secar con aire, estos se evaluaron para cuantificar su actividad amilolítica. Esto se logró por inmersión de las aspas recubiertas en una suspensión calentada de almidón y observando la medida de la pérdida de almidón en suspensión como una disminución en viscosidad a través de un viscómetro.

Tabla 10: Ejemplo 11 Materiales Utilizados : Recubrimientos- Alpha Amylase Génesis Technologies International 696 Winer Industrial Way Lawrenceville, GA 30045-7600 Células- 106V (células vegetativas absorbidas en carbonato de calcio) 20 X CW (Esporas en suspensión) Génesis Technologies International Lawrenceville, GA 30045-7600 La actividad anti-ensuciamiento por "???" S" multiestratificados aplicados directamente a una superficie sin el beneficio de un aglutinante. Se recubrieron las varillas de fibra de vidrio por inmersión y se escurrieron de una mezcla de 50:50 de alfa-amilasa y 20 x CW (suspensión de espora de agua fria liquida Génesis) . Las varillas se secaron en un horno durante 30 minutos a una temperatura de 120° - 140°F (48° - 60°C) . Las varillas se removieron, un conjunto de varilla a un lado (un recubrimiento sencillo) y las otras cuatro vueltas a recubrir y calentar como antes. Este proceso se repitió removiendo una varilla después de cada ciclo de calentamiento hasta que se produjeron 5 varillas. Una sexta varilla se utilizó como un control a través de cada ciclo de calentamiento sin la adición de ET'S". En todo se produjeron 5 varillas recubiertas, cada una teniendo un recubrimiento más de "MET'S" que su predecesor (1-5 recubrimientos). Las varillas se evaluaron entonces para su actividad amilolitica utilizando una suspensión de almidón conteniendo 2 cucharadas de almidón/100 mi de agua. El calentamiento de las varillas recubiertas durante 2 minutos en sólo agua ebullida produjo una mezcla de almidón que se hidrolizó progresivamente cuando el número de recubrimiento se incrementó. No ocurrió hidrólisis en la ausencia de "MET'S" y no ocurrió esencialmente con un solo recubrimiento de "MET'S" (Tabla). Las viscosidades se determinaron por las adiciones de una gota de liquido de las mezclas hidrolizadas en un plato verticalmente mantenido y expresado como una velocidad de viaje en un tiempo dado. Además del incremento observado con cada incremento sucesivo en la estratificación, parece como si los recubrimientos no perdieran fácilmente a las suspensiones de almidón acuosas aún cuando se calientan y que ninguna formulación aglutinante es bastante estable y es resistente a degradación debido a las temperaturas requeridas para lograr la licuación de las suspensiones de almidón.

Tabla 11: La actividad hidrolitica incrementada suspensiones de célula y enzimas en la ausencia aglutinante .

Capa % de Hidrólisis* 1 12 2 36 3 50 4 71 5 82 ^Licuación de una suspensión de 30% de almidón de maiz en agua. El concepto de estratificación es aplicable asi mismo a recubrimientos diseñados con funciones especificas tanto lo mismo como el material nutricional. Como un ejemplo, se puede inocular una barrera o recubrimiento cebador de unión y luego el acabado final con el recubrimiento diseñado para características operacionales estéticas o deseables. La invención permite descargar la cantidad de inoculantes y aún lograr el mismo efecto que las concentraciones más elevadas producidas . Las modalidades de esta invención permiten el diseño de materiales con atributos físicos más capaces para resistir los desafíos de ambientes ásperos sin mayor atención a la capacidad de los recubrimientos ' para proporcionar contadores para corrosión, putrefacción, prevención de algas y hongos, especialmente mohos en áreas no gravables. Las restricciones a las cuales nos referimos son aquellas de consideraciones de espacio y ambientales cuando se formulan recubrimientos para proporcionar la protección anterior por largos periodos de tiempo. Solos estos elementos, que reducen el contenido de metal pesado de los recubrimientos y aún mejoran el rendimiento del recubrimiento que preocupan en la industria de la construcción del hogar y edificios comerciales también. Esta invención implica atributos que permiten los diseños de recubrimiento más fáciles que proporcionan rendimiento efectivo contra elementos de desfiguramiento y deterioro relacionados a influencias microbiológicas adversas.

Ejemplo 12 Verificación de Beneficios de Laminación de Recubrimiento Akzo Nobel Resin 2904 Missoure Avenue East St. Louis, II 62205 Producto: Resina de Acrilico Setalux 17-1267 Génesis Alpha Amylase Génesis Technologies International 696 Winer Industrial way Lawrenceville, GA 30045-7600 Células y Esporas Génesis - Mezcla 20x NF CW Optimización de actividad anfolítica por laminación de células y esporas de enzimas microbianas interactivas. Se prepararon varillas de fibra de vidrio para aceptar el material de recubrimiento de resina acrilica. Las superficies de varilla se lijaron con papel lija 60 y limpiaron con un solvente, acetona, para producir una superficie lista para recubrimiento. El material de recubrimiento se aplicó con brocha, aproximadamente a 6 milésimas en húmedo que produjo un espesor de recubrimiento seco de 3 milésimas. Las varillas recubiertas se secaron con aire durante la noche, aproximadamente 18 horas antes de aplicar la segunda capa o el acabado final de espesor seco de 3 milésimas. Se permitió nuevamente un periodo durante la noche del acabado final para secar con aire. La actividad de las superficies de varilla se evaluó preparando una solución de almidón, que fue la base de viscosidad por medio de un viscómetro. Las varillas preparadas se sumergieron en soluciones separadas durante un periodo de treinta minutos. Después del tiempo expirado las varillas se removieron y la viscosidad de la solución se volvió a medir. La viscosidad se tradujo entonces en porcentaje de hidrólisis que se documentó en la Tabla 12. Las enzimas y células microbianas pueden ser interactivas sosteniendo sus actividades y crecimiento. Además de las concentraciones relativas de un componente al otro puede influenciar esa interacción. Sin embargo, es difícil predecir que relación es óptima, particularmente en un ambiente inconsistente. Las capas laminadas de enzima y una mezcla de células y esporas son interactivas. Las enzimas migrarán desde de una capa de recubrimiento solidificado a otra, y tal migración producirá un gradiente en la segunda capa más superior. La interacción con ese gradiente resulta en algún punto en una optimización de la actividad expresada por las células. Esto puede ser de ventaja significativa en un recubrimiento anti-ensuciamiento en donde la actividad amilolítica elevada ofrece un grado más elevado de protección . Tabla 12 % * Hidrólisis Acabado Final AN-17-1267 + 10% 106V + 10% 20 NF CW 0 Capa Base AN-17-1267 Aunque la invención ha sido descrita junto con ciertas modalidades de manera que aspectos de la misma pueden entenderse y apreciarse más completamente, no se pretende limitar la invención a estas modalidades particulares. Por el contrario, se pretende cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes como puede incluirse dentro del alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas.

Claims (30)

1. REIVINDICACIONES 1. Un articulo que tiene un recubrimiento en al menos una porción de una superficie del mismo, el recubrimiento comprende al menos dos capas, en donde al menos una primer capa comprende al menos un microorganismo que produce al menos una enzima amilolitica o proteolitica, y en donde al menos una segunda capa, diferente de la primera capa, contiene al menos un ingrediente seleccionado de un microorganismo que produce al menos una enzima amilolitica o proteolitica, una enzima amilolitica o proteolitica y un nutriente para el microorganismo de al menos una primera capa .
2. 2. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una segunda capa comprende al menos una enzima amilolitica o proteolitica.
3. 3. El articulo de la reivindicación 2, en donde la enzima en la segunda capa es diferente de la enzima producida por el microorganismo.
4. 4. El articulo de la reivindicación 2, en donde la enzima en la segunda capa es la misma como la enzima producida por el microorganismo.
5. 5. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una segunda capa comprende un microorganismo que produce al menos una enzima amilolitica o proteolitica.
6. 6. El articulo de la reivindicación 5, en donde al menos una segunda capa no incluye un aglutinante.
7. 7. El articulo de la reivindicación 5, en donde los microorganismos en la primera y segunda capas son los mismos.
8. 8. El articulo de la reivindicación 7, en donde el microorganismo produce al menos una enzima que retarda el crecimiento no deseado en la superficie.
9. 9. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una segunda capa comprende al menos un nutriente para el microorganismo de al menos una primera capa.
10. 10. El articulo de la reivindicación 9, en donde sustancialmente todo el nutriente para el microorganismo está en al menos una segunda capa.
11. 11. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una segunda capa está entre la superficie del articulo y al menos una primera capa.
12. 12. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una primera capa comprende además al menos una enzima amilolitica o proteolitica.
13. 13. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una capa incluye una sal inorgánica.
14. 14. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una capa incluye un tensioactivo.
15. 15. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una capa incluye un aglutinante acrilico.
16. 16. El articulo de la reivindicación 1, caracterizado porque tiene una superficie marina.
17. 17. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una capa contiene células vegetativas absorbidas a carbonato de calcio, arcilla, talco o estearato de aluminio.
18. 18. El articulo de la reivindicación 1, en donde al menos una capa contiene enzimas absorbidas a carbonato de calcio, arcilla, talco o estearato de aluminio.
19. 19. El articulo de la reivindicación 1, caracterizado porque se encuentra en un ambiente marino, un sistema sanguíneo o expuesto al aire.
20. 20. Un artículo que tiene un recubrimiento en al menos una porción de la superficie del mismo, el recubrimiento comprende al menos dos capas, en donde al menos una primera capa comprende al menos un microorganismo que produce al menos una enzima amilolítica o proteolítica y al menos una segunda capa que contiene un nutriente para el microorganismo .
21. 21. El artículo de la reivindicación 20, en donde al menos una capa contiene al menos una enzima amilolítica o proteolítica.
22. 22. El artículo de la reivindicación 20, en donde al menos una capa contiene un aglutinante.
23. 23. El artículo de la reivindicación 22, en donde el aglutinante es un aglutinante acrílico.
24. 24. El artículo de la reivindicación 20, en donde al menos una segunda capa está entre el articulo y la primera capa.
25. 25. El articulo de la reivindicación 20, caracterizado porque tiene una tercera capa, en donde la primera y segunda capas están entre la superficie del articulo y la tercera capa.
26. 26. Un método para reducir el crecimiento de organismos en una superficie que comprende: aplicar un recubrimiento que tiene al menos dos capas en al menos una porción de la superficie, caracterizado porque comprende al menos una primera capa que comprende al menos un microorganismo que produce al menos una enzima amilolitica o proteolitica, y aplicar al menos una segunda capa, diferente de la primera capa, la segunda capa contiene al menos un ingrediente seleccionado de un microorganismo que produce al menos una enzima amilolitica o proteolitica, una enzima amilolitica o proteolitica, y un nutriente para el microorganismo de al menos una primera capa.
27. 27. El método de la reivindicación 26, en donde al menos una capa contiene un aglutinante.
28. 28. Un método para proteger una superficie que comprende recubrir la superficie con una primera composición que comprende al menos un nutriente para al menos un microorganismo que produce al menos una enzima amilolitica o proteolitica para formar una primera capa en la superficie, y recubrir la primera capa con una segunda composición que comprende al menos un microorganismo.
29. 29. El método de la reivindicación 28, en donde al menos una primera o segunda composiciones contienen un aglutinante.
30. 30. El método de la reivindicación 28, caracterizado porque tanto la primera como la segunda composiciones contienen un aglutinante.