PL234705B1 - Preparat grzybobójczy, zwłaszcza do konserwacji materiałów bibliotecznych lub archiwalnych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest preparat grzybobójczy, zwłaszcza do konserwacji materiałów bibliotecznych lub archiwalnych, charakteryzujący się tym, że zawiera co najmniej jedną substancję aktywną, rozpuszczoną w rozpuszczalniku z dodatkiem co najmniej jednej substancji ułatwiającej penetrację, to jest wnikanie, wchodzenie w głąb struktury materiału. Substancje aktywne są to związki wybrane spośród: 4-hydroksy-2-metylochinolina, 4-chloro-3-metylochinolina, kwas 5-bromo-8-hydroksy-7-karboksychinaldynowy. Tak otrzymane roztwory nadają się korzystnie do stosowania poprzez kąpiele, spryskiwanie, smarowanie, tamponowanie czy metodę przekładek.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest preparat grzybobójczy, zwłaszcza do konserwacji materiałów bibliotecznych lub archiwalnych.

Podstawowym zadaniem bibliotek i archiwów jest zachowanie materiałów bibliotecznych i archiwalnych w takim stanie, aby było możliwe korzystanie z tych zasobów przez kolejne pokolenia. Zbiory biblioteczne i archiwalne w trakcie ich użytkowania i przechowywania narażone są na określone czynniki (fizyczne, chemiczne i mikrobiologiczne), które powodują destrukcję ich struktury organicznej. Do istotnych i znaczących procesów niszczących strukturę materiału biologicznego należą oddziaływania mikrobiologiczne, które stały się przedmiotem szerokich badań naukowych.

Zwalczanie infekcji w materiałach bibliotecznych i archiwalnych stawia zupełnie nowe wyzwania wobec stosowanych środków i metod. Stąd wynika konieczność poszukiwania okreś lonych nowych substancji chemicznych, które nie uszkadzają struktury badanej materii i nie wpływają szkodliwie na człowieka i środowisko.

W wielu przypadkach stosuje się substancje znane z ich stosowania w rolnictwie, budownictwie oraz innych dziedzinach, w których stosuje się metody dezynfekcji lub kontroli wzrostu mikroorganizmów. Pomimo znacznego podobieństwa charakteru chronionego materiału (papier jako pochodna drewna) środki te często ujawniają wady dyskwalifikujące je w praktyce konserwatorskiej.

Typowe środki grzybobójcze, takie jak pentachlorofenol i jego pochodne zostały już, w większości wycofane z uwagi na zagrożenia higieniczne i toksykologiczne. Charakter pracy konserwatora często nie pozwala na stosowanie właściwych zabezpieczeń przed kontakte m z tymi substancjami. Tym bardziej nie można oczekiwać stosowania pełnych ubiorów ochrony chemicznej podczas korzystania z materiałów bibliotecznych. W odkażaniu masowym używa się jeszcze tlenku etylenu. Wymaga to jednak zastosowania specjalistycznych kom ór, zabezpieczenia toksykologicznego oraz wyszkolenia personelu. Mimo dobrej aktywności tego gazu wobec szeregu mikroorganizmów, wspomniane niedogodności ograniczają stosowalność tej metody. Tlenek etylenu jest bowiem silnie wybuchowym gazem o potwierdzonych właściwościach mutagennych i rakotwórczych. W przypadku krótkotrwałego kontaktu wykazuje ponadto własności narkotyczne i drażniące.

Mniej lotne biocydy, które stosowane są w praktyce konserwatorskiej, również nie są pozbawione działań ubocznych. Przykładowo p-chloro-m-krezol jest szkodliwy dla człowieka, adichlorofen w dużym stężeniu lub przy przedłużonym kontakcie wywołuje alergie. Ponadto dichlorofen powoduje nieznaczną degradację celulozy. Podobnie, barwny p-nitro-fenol nie może być stosowany w odgrzybianiu papieru, bywa natomiast stosowany do dezynfekcji skór garbowanych roślinnie. U ludzi może wywoływać m ethemoglobinemię. Bezpieczny dla ludzi sterinol wykazuje umiarkowane działanie grzybobójcze, a aseptina M jest stosowana głównie jako środek biobójczy do klejów.

Z kolei środki o wybitnie hydrofilowym charakterze, jak sole alkiloamoniowe mają znacznie ograniczoną penetrację papieru, przez co słabiej oddziałują grzybobójcz o. Jednocześnie problem zabezpieczania zabytków piśmiennictwa nie wydaje się być w wystarczającym stopniu badany. Świadczy o tym stosunkowo niewi elka liczba rozwiązań technicznych oraz publikacji dotykających ściśle tego zagadnienia. Tymczasem metody proponowane dla ochrony drewna lub murów napotykają te same ograniczenia co dotychczas stosowane środki. Przykładowo niektóre z nich jak ujawniony w wynalazku o numerze patent PL 192514 środek mogą zakwaszać i degradować celulozę. Podczas gdy preparaty hydrofobowe jakie opisano w polskim zgłoszeniu patentowym P.413486 pomimo niewątpliwie dużej skuteczności w stosowaniu na powierzchnie niezwilżalne, wykazują znacznie słabszy efekt w materiale celulozowym.

W polskim zgłoszeniu patentowym P.411123 przedstawiono roztwory zawierające koloidalne srebro jako skuteczny środek do zabezpieczania starodruków, jakkolwiek nanocząstki srebra wykazują znaczącą aktywność przeciw mikroorganizmom, nie dotyczy to form przetrwalnikowych oraz biofilmów. W patencie PL219997 przedstawiono komorę dezynfekcyjną oraz dwuetapowy proces dezynfekcji. Pierwszy etap polega na promocji rozwoju mikroorganizmów w szczególności uaktywnienia zarodników. W tym celu materiał biblioteczny utrzymywany jest w zwiększonej wilgotności i temperaturze. Następnie w komorze rozpyla się roztwór koloidalny nanocząstek srebra. Metoda taka zapewnia większą skuteczność dezynfekcji, jednak wiążą się z nią również istotne ograniczenia. Konieczność stosowania specjalistycznej komory natryskowej zwiększa koszty procesu, natomiast napylane w ten sposób nanocząstki wykazują jedynie ograniczoną penetrację materiału. Alternatywne rozwiązanie opisane wynalazkiem o numerze patentu PL223878 zakłada stosowanie

PL 234 705 B1 urządzenia umożliwiającego stabilizację szeregu warunków jak wilgotność i temperatura oraz cykliczne zmniejszanie ciśnienia w komorze. Dzięki temu można zwiększyć stopień penetracji cząstek srebra. W znaczącym stopniu zwiększa to koszty samego urządzenia i komplikuje jego obsługę. Tymczasem penetracja może się w dalszym ciągu okazać niewystarczająca zwłaszcza w przypadku dużych obiektów, posiadających grube warstwy papieru lub zwojów.

Metody polegające na ręcznym nanoszeniu substancji biobójczych są czasochłonne jednak zapewniają znacznie wyższą efektywność, szczególnie w przypadku trudnych obiektów lub znacznej deterioracji papieru, gdy i tak konieczne jest ręczne przeprowadzenie prac konserwatorskich (w szczególności materiały zabytkowe wymagają tego procesu). W tym celu stosuje się metodę przekładek, spryskiwanie, smarowanie, tamponowanie-tepowanie oraz kąpiele wodne.

Wobec fungicydów stawia się wymagania niskiej toksyczności dla ludzi oraz braku negatywnego wpływu na odkażane powierzchnie. Powinny natomiast wykazywać możliwie wysoką aktywność wobec grzybów zasiedlających materiał biblioteczny. W trakcie przeprowadzonych badań stwierdzono, że dotychczas stosowane substancje nie wykazują właściwej aktywności. Przykładowo, rodzaje grzybów takie jak Penicillium, Aspergillus, Alternaria wyizolowane z zabytków piśmiennictwa wykazują oporność na znany związek o szerokim spektrum aktywności przeciwmikrobiologicznej, którym jest chlorchinaldol.

Poszukiwania nowych skutecznych pochodnych pozwoliły opracować nowy skuteczny preparat do odgrzybiania materiałów bibliotecznych i archiwalnych, który wykazuje określone właściwości konserwatorskie w stosunku do zabezpieczanego materiału.

Preparat grzybobójczy, zwłaszcza do konserwacji materiałów bibliotecznych lub archiwalnych według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jedną substancję aktywną, rozpuszczoną w rozpuszczalniku z dodatkiem co najmniej jednej substancji ułatwiającej penetrację, to jest wnikanie, wchodzenie w głąb struktury materiału. Substancje aktywne są to związki wybrane spośród: 4-hydroksy-2-metylochinolina, 4-chloro-3-metylochinolina, kwas 5-bromo-8-hydroksy-7-karboksychinaldynowy.

Korzystnie, substancja aktywna ma postać mieszaniny co najmniej dwóch substancji aktywnych. Korzystnie, substancja aktywna ma udział od 0,1 do 10% wagowych w końcowej mieszaninie preparatu. Stężenie poniżej 0,1% miałoby już bardzo niską skuteczność. Zastosowanie jednocześnie więcej niż jednej substancji aktywnej pozwala znacząco zwiększyć spektrum działania aktywność preparatu. Zachodzi synergia działania związku, co pozwala na zmniejszenie stężenia substancji aktywnych, a to znów wpływa na zmniejszenie zagrożenia dla właściwości papieru i dodatków do papieru..

Korzystnie, rozpuszczalnik stanowi: metanol, etanol, propanol, izopropanol, aceton, woda lub ich mieszanina, najkorzystniej mieszanina wody z etanolem. W praktyce sugerowane jest stosowanie etanolu lub propanolu, które wykazują również działanie grzybobójcze i nie szkodzą papierowi czy barwnikom np. inkaustowi, a przy tym są nietoksyczne dla ludzi.

Korzystnie, substancję ułatwiającą penetrację stanowi: dimetylosuIfotlen ek (DMSO), glikol propylenowy, gliceryna, glikol etylenowy lub ich mieszanina, najkorzystniej DMSO, przy stężeniu nie większym niż 30% końcowej objętości preparatu.

Preparat opisany wynalazkiem można stosować poprzez kąpiele, spryskiwanie, smarowanie, tamponowanie czy metodę przekładek.

Do głównych zalet rozwiązania, według wynalazku, obok wysokiej aktywności grzybobójczej, należą niska toksyczność preparatu dla ludzi czy środowiska oraz brak negatywnego wpływu na papier, pergamin, skórę itp. W tabeli 1 przedstawiono wyniki oznaczeń aktywności grzybobójczej wskazujące na wysoką aktywność preparatów według wynalazku. Warty podkreślenia jest również przedłużony okres działania związków, utrzymujący się po zakończeniu zabiegów konserwatorskich.

Preparat według wynalazku jest skuteczny i trwały, czyli niszczy grzyby przy niskich stężeniach, a to z kolei w dużym stopniu eliminuje jego oddziaływanie na papier i jego składniki czyli kleje, pigmenty, barwniki itp. Ponadto nie zmienia właściwości mechanicznych fizyczn ych i strukturalnych papieru, czyli nie zabarwia papieru, nie zaciemnia, nie zatłuszcza ani też nie krystalizuje na jego powierzchni, a co najważniejsze jest bezpieczny dla człowieka i środowiska.

Fungicydy te działają powierzchniowo, ich zadaniem jest blokowanie procesów „oddychania”, czyli uwalniania energii w komórkach grzybów, ale działają również wewnętrznie. Jest to działanie

PL 234 705 B1 systemiczne (układowe), które polega na wywołaniu różnych zaburzeń rozwojowych patogenów i zahamowaniu procesu chorobowego w tym destrukcji zbioru bibliotecznego.

Związki te wykazują dodatkowe działanie wgłębne powodując zaburzenia w funkcjonowaniu błony cytoplazmatycznej. Ponadto wykazują skuteczne działanie interwencyjne i wyniszczające polegające na zahamowaniu rozwoju patogenu i zniszczenie go, nawet wtedy, gdy zostanie użyty w okresie infekcji lub tuż po jej zakończeniu.

Zamieszczone przykłady ilustrują niektóre możliwe wykorzystanie wynalazku do otrzymania mieszanin grzybobójczych skutecznych w praktyce konserwatorskiej oraz metody ich zastosowania.

Substancje aktywne objęte wynalazkiem przedstawiono na rysunku na wzorach od 1 do 4, gdzie: wzór 1 przedstawia 4-hydroksy-2-metylochinolinę, wzór 2-4-chloro-3-metylochinolinę, wzór 3 - kwas 5-bromo-8-hydroksy-7-karboksychinalidynowy, natomiast wzór 4 - referencyjny związek o działaniu przeciwmikrobiologicznym (chlorchinaldol). Związki te są dostępne handlowo jako odczynniki chemiczne (1, 2 i 4) lub otrzymuje się je w wyniku prostych syntez według znanych i opisanych w literaturze metod. Przykładowy sposób syntezy przedstawiony został w przykładach poniżej.

P r z y k ł a d 1. Synteza kwasu 5-bromo-8-hydroksy-7-karboksychinaldynowego

W kolbie stożkowej, o pojemności 250 ml umieszczono roztwór 8-hydroksychinaldyny (4,67 g, 6,888 mol) w bezwodnym acetonitrylu. Do roztworu dodano metaliczny potas (1,29 g, 6,888 mol) i całość mieszano, na mieszadle magnetycznym. Po upływie 25 minut zaobserwowano wytrącenie się jasnozielonego osadu, który odsączono, przemyto acetonitrylem i pozostawiono do wysuszenia a następnie krystalizowano z etanolu. Następnie (4,33 g, 25 mmol) wysuszonej soli umieszczono w reaktorze ciśnieniowym wraz z bezwodnym DMF (47,16 ml) i do całości dodano nadmiar suchego lodu. Tak przygotowany reaktor ciśnieniowy ogrzewano prze z 24 godziny w temperaturze 120°C i utrzymywano wewnątrz ciśnienie 110-120 barów. Następnie zawartość przeniesiono do zlewki 250 ml, dodano 144 ml wody i przesączono pod zmniejszonym ciśnieniem. Pierwszy osad odrzucono, przesącz zatęźono do połowy swojej objętości i dodano 10% roztworu kwasu solnego w celu utrzymania pH=4 roztworu. Wytrącił się żółtozielony osad, który przesączono pod zmniejszonym ciśnieniem, przemyto wodą i wysuszono otrzymując kwas 8-hydroksy-7-karboksychinaldynowy.

Temperatura topnienia: 263°C. 1HNMR (500 MHz, DMSO) δ 8.94-8.90 (m, 4H), 8.62 (dd, J = 8.3, 1.2 Hz, 4H), 7.92 (d, J = 8.6 Hz, 4H), 7.80 (dt, J = 11.5, 5.7 Hz, 4H), 7.32 (d, J = 8.7 Hz, 4H). ¹³C NMR (126 MHz, DMSO) 161.29, 146.82, 140.40, 136.94, 132.67, 128.21, 124.28, 114.64. 112.21.

Tak otrzymany kwas (0,2 g, 5,13 mmol) poddano działaniu bromu (0,054 ml, 5,13 mmol) w lodowatym kwasie octowym (4,95 ml), całość ogrzewano w temperaturze 110° C przez godzinę. Mieszaninę pozostawiono do ochłodzenia do temperatury 50°C i przelano do wody z lodem. Żółte ciało stałe odsączono na lejku Buchnera, przemyto wodą i wysuszono otrzymując jasnobrązowy bromek 8-hydroksy-7-karboksy-chinaldynyoliny (0,2764 g, wydajność: 97,53%). Temperatura topnienia: 236°C., ¹H NMR (500 MHz, DMSO) δ 8.98 (dd, J = 4.2, 1.4 Hz, 1H), 8.46 (dd, J = 8.5, 1.5 Hz, 1H), 8.07 (s, 1H), 7,78 (dd, J = 8.6, 4.2 Hz, 1H).¹³C NMR (126 MHz, DMSO) δ 151.56, 150.32, 139.43, 135.90, 133.75, 126.95, 124.16, 109.28, 105.57.

P r z y k ł a d 2. Badania aktywności przeciwgrzybicz ej pochodnych opisanych wynalazkiem

W celu wyznaczenia współczynnika aktywności przygotowano szereg stężeniowy roztworów w dimetylosulfotlenku otrzymując odpowiednie stężenia roztworu (według tabeli 1). Roztwory te w objętości 1 cm³ mieszano z 100 cm³ pożywki, sporządzonej z agaru na brzeczce i wlewano do szalek Petriego. Na zestaloną pożywkę nakładano grzybnię wyizolowaną z badanego materiału bibliotecznego pochodzącego z prywatnej kolekcji. Mikroorganizmy ujęte w badaniu zostały zaklasyfikowane jako Aspergillus Niger van Tieghem, Chaecetomium globusom. Penicilliumchrysogenum. Liniowy wzrost grzyba kontrolowano co 24 godziny, aż do całkowitego porośnięcia szalki kontrolnej, zawierającej zestaloną pożywkę z 1 cm³ roztworu DMSO. Wyniki aktywności grzybobójczej przedstawiono w tabeli 1 w odniesieniu do związku referencyjnego 4. Wyniki wskazują na wysoką aktywność grzybobójczą pochodnych 1-3.

P r z y k ł a d 3. Otrzymywanie mieszaniny grzybobójczej do konserwacji

Związek nr 1 w ilości 0,5 g rozpuszczono w 300 ml etanolu zawierającego 5 ml DMSO, po czym dodano 200 ml wody dejonizowanej.

Tak przygotowany roztwór nadaje się szczególnie dobrze do stosowania w postaci kąpieli lub do spryskiwania.

PL 234 705 B1

P r z y k ł a d 4. Przygotowywanie roztworu do dezynfekcji okładek skórzanych i płóciennych. W 10 ml DMSO rozpuszczono 0,5 g związku nr 2 oraz 0,6 g związku nr 3. Tak przygotowaną mieszaninę rozcieńczono mieszaniną izopropanolu z wodą dejonizowaną w stosunku 1:2 do 100 ml.

Roztwór ten nadaje się do smarowania oraz tamponowania, korzystnie w renowacji okładek skórzanych i płóciennych.

P r z y k ł a d 5. Przygotowywanie roztworu do dezynfekcji starodruków

500 mg związku nr 3 rozpuszczono w 20 ml mieszaniny DMSO i glikolu propylenowego (w stosunku 1:1), po czym rozcieńczono mieszaniną woda:etanol:propanoI 1:1:1 do uzyskania 200 ml roztworu. Tak przygotowany roztwór nadaje się dobrze do dezynfekcji starego papieru metodą przekładek. W tym celu arkusze bibuły filtracyjnej Whatman nasączano roztworem i przekładano nimi strony woluminu.

P r z y k ł a d 6. Przygotowanie roztworu do konserwacji papieru metodą tamponowania

Związek nr 2 w ilości 1 g rozpuszczono w 100 ml mieszaniny acetonu z dodatkiem 15 ml glikolu propylenowego. Tak przygotowany roztwór z uwagi na dużą lotność acetonu dobrze nadaje się do tamponowania miejsc wrażliwych na uszkodzenia.

P r z y k ł a d 7. Przygotowanie mieszaniny grzybobójczej

Związek nr 3 w ilości 0.6 g rozprowadzono w 10 ml etanolu i 20 ml gliceryny po czym dodano ciągle mieszając 50 ml wody destylowanej. Tak przygotowaną mieszaninę można nakładać dowolnym sposobem na podłoże papieru, pergaminu, skórę.

P r z y k ł a d 8. Przygotowanie mieszaniny o szerokim spektrum działania

Preparat stanowi mieszaninę związków nr 1, 2 i 3 w ilości 300 mg każdy, które rozpuszczono w 20 ml DMSO, po czym uzupełniono mieszaniną wody z propanolem 1:3 do 100 ml. Preparat znajdzie zastosowanie do dezynfekcji zbioru bibliotecznego, czyli stosując metodę przekładek, spryskiwania czy tamponowania kartek papieru.

P r z y k ł a d 9. Otrzymywanie kąpieli grzybobójczej I

Związek nr 2 w ilości 1,2 g rozpuszczono w 100 ml etanolu. Następnie do roztworu dodano ciągle mieszając 50 ml acetonu oraz 10 ml gliceryny i 10 ml DMSO. Preparat może być stosowany do kąpieli wodnych papieru.

P r z y k ł a d 10. Otrzymywanie kąpieli grzybobójczej II

Związek nr I w ilości 1,5 g rozpuszczono w 100 ml etanolu. Następnie do roztworu dodano ciągle mieszając 50 ml acetonu oraz 10 ml gliceryny i 10 ml DMSO.

P r z y k ł a d 11. Zastosowanie kąpieli grzybobójczej

W kuwecie wypełnionej 150 ml kąpieli z przykładu 10 dezynfekowano pojedyncze karty przez namoczenie w czasie 30 sekund. W tym czasie utrzymywano kartę w pełni zanurzoną dociskając ją przy pomocy plastikowej łopatki. Po tym czasie kartę usunięto z kąpieli przy pomocy szczypiec i pozostawiono do odcieknięcia na gęstym sicie kilkakrotnie przekładając.

P r z y k ł a d 12. Otrzymywanie mieszaniny grzybobójczej do konserwacji I

Związek nr 1 w ilości 0,5 g rozpuszczono w 200 ml metanolu zawierającego 6 ml glikolu etylenowego po czym dodano 200 ml wody dejonizowanej. Preparat może służyć do pokrywania materiałów papierowych.

P r z y k ł a d 13. Otrzymywanie mieszaniny grzybobójczej do konserwacji II

W 10 ml DMSO rozpuszczono 0,5 g związku nr 1 oraz 0,5 g związku nr 2. Tak przygotowaną mieszaninę rozcieńczono mieszaniną izopropanolu z wodą dejonizowaną w stosunku 2:1 do 100 ml. Preparat może służyć do pokrywania materiałów papierowych.

P r z y k ł a d 14. Otrzymywanie mieszaniny grzybobójczej do konserwacji Ill

W 10 ml mieszaniny DMSO i gliceryny (1:1) rozpuszczono 0,2 g związku nr 1 oraz 0,5 g związku nr 3. Tak przygotowaną mieszaninę rozcieńczono 50 ml metanolu oraz 10 ml wody. Preparat może służyć do pokrywania materiałów papierowych.

Mieszaniny grzybobójcze do konserwacji z przykładów 12-14 nadają się dobrze do stosowania w formie kąpieli lub spryskiwania większych powierzchni zabezpieczanego materiału, na przykład plakatów, obrazów.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Preparat grzybobójczy, zwłaszcza do konserwacji materiałów bibliotecznych lub archiwalnych, znamienny tym, że zawiera co najmniej jedną substancję aktywną wybraną spośród: 4-hydroksy-2-metylochinolina, 4-chloro-3-metylochinolina lub kwas 5-bromo-8-hydroksy-7-karboksychinaldynowy, rozpuszczoną w rozpuszczalniku, z dodatkiem co najmniej jednej substancji ułatwiającej penetrację, to jest wnikanie, wchodzenie w głąb struktury materiału.
2. 2. Preparat według zastrz. 1 znamienny tym, że substancja aktywna ma postać mieszaniny co najmniej dwóch substancji aktywnych.
3. 3. Preparat według zastrz. 1 znamienny tym, że substancja aktywna ma udział od 0,1 do 10% wagowych w końcowej mieszaninie preparatu.
4. 4. Preparat według zastrz. 1 znamienny tym, że rozpuszczalnik stanowi: metanol, etanol, propanol, izopropanol, aceton, woda lub ich mieszanina, najkorzystniej mieszanina wody z etanolem.
5. 5. Preparat według zastrz. 1 znamienny tym, że substancję ułatwiającą penetrację stanowi: dimetylosulfotlenek (DMSO), glikol propylenowy, gliceryna, glikol etylenowy lub ich mieszanina, najkorzystniej DMSO, przy stężeniu nie większym niż 30% końcowej objętości preparatu.