NO161953B - Anvendelse av en langkjedet alkylester som en temporaer mikrobicid. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører anvendelsen av en langkjedet alkylester for å oppnå en temporær mikrobiell effekt for desinfeksjon av produkter eller i desinfeksjonsprodukter som skal komme i kontakt med mat, mennesker og dyr. Det har lenge vært kjent at amfifile forbindelser av quartenær ammoniumtype utviser sterk antimikrobiell virkning, da Domagks redegjørelse i 1935 hadde en sterk virkning på ut-viklingen av dette felt. ( G. Domagk, Dtsch. Med Wochenchr. 61, 829 (1935)). Det er blitt klart dog, fra studier av akutt samt kronisk toksisitet, at disse forbindelser kan gi opphav til hudirritasjon og hypersensitivitet, og at de derfor ikke helt kan anbefales for visse anvendelser.

Det er derfor en hensikt med denne oppfinnelse å finne antimikrobielle forbindelser som ikke har ulempene nevnt ovenfor. En annen hensikt med oppfinnelsen er å frembringe en rask inaktivering ved en kontrollerbar nedbrytning av den antimikrobielle forbindelse. En ytterligere annen hensikt er at nedbrytningen finner sted ved pH-verdi fra 6 - 8,5, hvilken er en pH verdi som ikke gir opphav til hud irritasjoner og lignende.

Det er nå vært funnet at disse hensikter oppnås ved anvendelsen av en langkjedet alkylester som har den generelle formel;

hvor R1, R11 og R111 er hydrogen eller lavere akyl-

grupper og RIV er en langkjedet alkylgruppe som har 10 -

18 karbonatomer, RV er hydrogen eller en gruppe som har formel RVI NH^ hvor RVI er en alkylengruppe som har 3-4 karbonatomer, A er et monovalent anion og n er antallet kationiske grupper i esterforbindelsen, som et temporært mikrobicid i et vandig medium ved en pH verdi fra ca. 6 - 8,5 for desinfeksjon av produkter eller i desinfeksjonsprodukter som skal bringes i kontakt med mennesker eller dyr, for eks. menneske- og dyreceller og -vev. I den foreliggende oppfinnelse inaktiveres mikroorgansimene i en begynnende fase ved å utsette mikroorganismer i et vandig medium ved en pH verdi på fra 6-8,5 for den langkjedede alkylester, og den langkjedede alkylester gjøres ugiftig ved hjelp av en hydrolytisk reaksjon som finner sted samtidig og etterfølgende inaktiveringen av mikroorganism-ene slik at esterinnholdet etter en kort tid når et uskadelig nivå. De lavere alkylgrupper, R1, R11 og R<111> er fortrinnsvis alkylgrupper som har 1-4 karbonatomer og mest foretrukket er metylgrupper. RIV er fortrinnsvis en rettkjedet alkylgruppe. Anionene A er vanligvis et halogenidion, så som klorid, eller HSO^ . Eksempler på foretrukne utførelsesformer er estere som har formlene;

hvor RIV og A har betydningene ovenfor.

Generelt har vanlige alkyl-ester forbindelser en meget langsom hydrolysehastighet ved disse pH verdier. De ladede langkjedede alkylestere I utviser en nyttig esterhydrolyse-hastighet i et pH område fra ca. 6 - 8,5 og særlig i pH-om-rået fra ca. 7-8 som i foreliggende oppfinnelse med fordel anvendes for å oppnå en fullstendig mikrobiell effekt i begynnelsen, mens det kun utøves en begrenset toksisk effekt mot mennesker og dyr. Den sistnevnte fordel vil være mer utpreget når lengre kontakttider for eks. en halv time eller mer finner sted mellom de desinfiserte eller desinfiserende produkter og mennesker og dyr. Vanligvis tilsettes" langkjede alkyl-esterne ved slik mengde at den effektive

konsentrasjon i det vandige medium vil være minst 2 ppm, fortrinnsvis mellom 5 og 200 ppm, selv om andre konsentrasjoner kan anvendes avhengig av de spesielle betingelser ved anvendelsen.

Eksempler på lavere alkylgrupper i formlene ovenfor er metyl, etyl, propyl, isopropyl, butyl, sek. butyl og iso-butyl, men etyl og særlig metyl er foretrukne grupper.

De langkjedede alkylgrupper RIV kan være dekanyl, dodeka-nyl, dodecenyl, tetradekanyl, heksadekanyl, oktadekanyl, oktadecenyl, oktadekandienyl tetradekanyl og oktadekantrie-nyl, og av disse grupper er særlig de mettede grupper foretrukket .

Forbindelsene som har formlene nevnt ovenfor, har tidligere vært beskrevet i den kjemiske litteratur (I. Métayer, Ann ypharm. franc. 1_0, 435, 49 (1952)) og det har også vært funnet at de har antibakteriell effekt (A.E. Epstein et al., Ferment. Technol. Vol 54_, No 6, p 369-376, (1976)). Ingen rapporter beskriver tap av biologisk aktivitet som et resultat av ester-hydrolyse i pH området rundt 7 og derfor indikerer nevnte litteratur ingen fordeler ved anvendelsen av disse forbindelser istedet for mikrobielle forbindelser i henhold til teknikkens stand.

Hovedideen bak denne oppfinnelse har sitt opphav i det faktum at ved hensiktsmessig konsentrasjonsvivå er tiden som er nødvendig for full antimikrobiell effekt, vanligvis relativ kort. I de fleste praktiske situasjoner tilsettes det antimikrobielle middel i et meget stort overskudd. Derfor er den toksiske forbindelse med mange anvendelser aktiv i lang tid etter at den har utøvd sin antimikrobielle virkning, hvilket er både uønskelig og unødvendig. Denne oppfinnele beskriver et prinsipp i henhold til hvilket den antimikrobielle forbindelse mister sin biologiske aktivitet og toksiske virkning ved en hydrolytisk reaksjon. Hydrolysehastigheten kan reguleres ved små forandringer i pH og elektrolytt konsentrasjon som fører til uskadelige sluttprodukter innenfor det fysiologisk egnede pH-området på fra 6 - 8,5.

Oppløseligheten av esterne i polare organiske løsningsmid-ler, så som lavere alkoholer, og alkohol/vann blandinger er i størrelsesordenen lg/ml. Slike formuleringer er meget stabile og tillater langtidslagring.

Esterne er meget aktive mot et bredt spektrum av grampositive og gramnegative bakterier samt sopp, og eksempler av forsøksdata er oppført nedenfor.

Den temporære desinfiserende effekt av esterne kan anvendes i hygieniske produkter så som bleier, tamponger, masker,

servietter og kosmetiske pulvere. Den kan også anvendes som desinfiserende middel for eksempel for utstyr til nærings-middelindustrien, i boblebad, svømmebasseng og munnvann og for behandling av emballasje, utstyr til næringsmiddel-industrien, mat, drikkevann etc. Esterne kan anvendes på vevede stoffer og plagg ved at disse dyppes ned i eller sprayes med en svakt sur vandig oppløsning av esterne etterfulgt av en rask tørking. Cellulose fibre kan impreg-neres ved å tilsette esterne til cellulosemassen i innløps kassen. Når anvendt i tørr form, kan esterne foreligge i form av et pulver eller en tablett, for eks. en brusetab-lett.

Esterne II kan fremstilles på konvensjonell måte ved å omsette et klor- eller bromacetylhalid med en alkohol i en halogenert hydrokarbon til et alkylklor- eller bromacetat. Denne ester omdannes deretter til en ester som har formel II ved en omsettning med gassformig trialkylamin i et løs-ningsmiddel så som aceton eller toluen. Esterne III og IV kan fremstilles ved direkte forestring av korresponderende aminosyrer med en langkjedet fettalkohol under anvendelse av p-toluensulfonsyre som katalysator.

De følgende eksempler skal ytterligere illustrere oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1.

Den bakterielle effekt av tre estere som har følgende formler;

Hvor p var henholdsvis 10, 12 og 14, ble bestemt og sammenlignet med cetyltrimetylammonium bromid (CTAB), et velkjent baktericid. Effekten ble målt som konsentrasjonen som var nødvendig for å redusere antall levedyktige bakterier med en faktor IO<5> under anvendelse av E. coli (NCTC 10418) som forsøksorgansime i løpet av en kontakttid på 5 min. Resultatene er oppført i tabellen nedenfor.

Fra resultatet fremgår at esterne har en formålstjenlig

bakteriell effekt.

EKSEMPEL 2

Aktiviteten ovenfor en rekke mikroorganismer ble bestemt for forbindelsen i Eksempel 1 som hadde totalt 14 karbonatomer i sin alkylkjede (p=12). Relevante forsøksdata er oppført i tabellen nedenfor. Aktiviteten er uttrykt som log (cfu/ml) ved et nivå på 12,5 ppm og en kontakttid på 5 min i fosfatbufret saltoppløsning ved romtemperatur. Virkningen er sammenlignet med en kontroll (uten baktericid) og med CTAB. G+ og G- betegner hhv. grampositive og gramnegative arter.

Effektene av betain esteren og av CTAB er de samme innenfor den-eksperimentelle feilgrense, bortsett fra de mer resist-ente-.Ps. aeruginosa og den yeast C. albicans, finnes høy aktivitet selv ved disse lave konsentrasjoner.

EKSEMPEL 3

Dennalkaliske hydrolysehastighet for de foreliggende estere^av betainer ble bestemt for forbindelsen i Eksempel 1, som hadde totalt 14 karbonatomer i sin alkylkjede (p=12). Betingelsene i forsøket og resultatene oppnådd er gitt i

tabellen nedenfor.

Hydrolysehastigheten er også temperaturavhengig. Ved en temperaturøkning fra 25° C til 30°C nedsettes halver-ingstiden ved pH 7,0 fra 9-5 timer.

EKSEMPEL 4

Hydrolysehastigheten og derved også varigheten av den biologiske aktivitet til esterne kan også reguleres i henhold til denne oppfinnelse ved hjelp av mediets saltkonsentra-sjonen. Hydrolysehastigheten senkes betraktelig ved en økning i natriumklorid konsentrasjonen. I tabellen nedenfor er effekten av natriumklorid på hydrolysen av forbindelsen i Eksempel 2 ved pH 7,9 og 30°C vist.

EKSEMPEL 5

En oppløsning på 150 ppm av forbindelsen i Eksempel 1 i 10 mM fosfat buffer, pH 8,0, ble analysert på forskjellige tidspunkt med hensyn til hydrolysegrad samt bakteriell effekt mot E.coli (NCTC 10418). Hydrolysegraden ble bestemt ved gasskrematografi analyse (122 cm glasskolonne pakket med 3% SP 210 på 80/100 supelcoport, isotermt ved 130°C).

1-tetradekanol ble isolert ved forsiktig ekstraksjon med heksan. Indre standardisering ble utført med 1-heksa-dekanol. Bakteriell effekt ble bestemt ved å fortynne en 1 ml prøve til 25 ppm med 5 ml av en steril buffer og deretter tilsette 60 /*! av den bakterielle suspensjon. Etter 5 min ved romtemperatur ble det utført en 100-gangers fortynning og utspredning.på en agar-plate under anvendelse av et Spiral Plater system. Platene ble inkubert ved 37°C

i 20 timer og talt. Data fra forsøkene er oppført i

tabellen nedenfor.

EKSEMPEL 6

Forbindelsene oppført nedenfor ble testet ved et 25 ppm nivå mot 5 forskjellige mikroorganismer i en bufret vann-oppløsning ( lOmM, pH 7,4). Et sett av oppløsninger ble in-okulert med en gang mens det andre sett ble holdt ved 30°C i 24 timer før inokulering. Kontakttiden var 5 min restultatene oppført i tabell 6 ble oppnådd. Fra resultatene fremgår det klart at den antimikrobielle effekt av de forskjellige langkjedede alkylestere var av samme styrke som effekten av cetyltrimetylammonium. Etter 24 timer i vandig oppløsning avtar effektene betraktelig for mikrobicidene i henhold til oppfinnelsen. Esterne be-tegnet med ORN 14 og BE 14 utviste særlig fordelaktige egenskaper.

EKSEMPEL 7

Lysin-tetradecylester, betain-tetradecylester og betain-heksadecylester ble testet ved forskjellige kosentrasjoner for disinfeksjon av drikkevann. Drikkevannet inneholdt Salmonella tyfimufium 395 MS og Shigella sonnei. Ved en konsentrasjon på 10 ppm av mikrobicidet ved en pH på ca. 7, ble de ovenfor nevnte bakterier inaktivert fullstendig innen 10 min. Fullstendig inaktivering betyr at mer enn 99, 99% av bakteriene ble drept. I nærvær av forurensende material (0,2% okse serum albumin) var konsentrasjoner på 100 ppm tilstrekkelig for å forårsakte fullstendig inn-aktivering i løpet av 10 min. Også Campylobacter jejuni ble inaktivert i samme grad under disse betingelser.

EKSEMPEL 8

Desinfeksjon av vann som inneholdt Pseudomonas aeruginosa strain 10783, ble utført ved å tilsette betain-tetradecylester og lysin-tetradecylester. Arten Pseudomonas aeruginosa er velkjent for dens resistens mot kationiske over-flate aktive desinfeksjonsmidler. Ved en konsentrasjon av esteren på 100 ppm ble bakterien fullstendig inaktivert innen 1 min. Det samme resultat ble også oppnådd i nærvær av forurensende organiske materialer { 0, 2% okse serum albumin ) .

Claims (6)

1. Anvendelse av langkjedet alkylester med formel: hvor R1, R1<1> og R11<1> er hydrogen eller lavere alkylgrupper, og RIV er en langkjedet alkylgruppe som har 10-18 karbonatomer, Rv er hydrogen eller en gruppe som har formel R<VI >NH3, hvor R<VI> er en alkylengruppe som har 3-4 karbonatomer, A er et monovalent ion, og n er antallet kationiske grupper i esterforbindelsen, som et temporært mikrobicid i vandig medium ved en pH-verdi fra 6-8,5 for desinfeksjon av produkter eller i desinfesjonsprodukter som skal bringes i kontakt med mat, mennesker eller dyr.

2. Anvendelse i henhold til krav 1 av estere med den generelle formel

3. Anvendelse i henhold til krav 1 av estere med generelle formel

4. Anvendelse i henhold til krav 1 av estere med den generelle formel

5. Anvendelse i henhold til et av de foregående krav hvor rIV er en rettkjedet alkylgruppe.

6. Anvendelse i henhold til et av de foregående krav 1-4 til bekjempelse av bakterier eller sopp.