PT861210E - Utilizacao de sulfonamidas para o controlo de incrustacoes biologicas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "UTILIZAÇÃO DE SULFONAMIDAS PARA 0 CONTROLO DE INCRUSTAÇÕES BIOLÓGICAS"

ESTADO DA TÉCNICA Área da invenção A presente invenção utiliza sulfonamidas para inibir a aderência bacteriana a superfícies submergíveis ou submersas, particularmente aquelas superfícies no interior de um sistema aquoso e para controlar a incrustação biológica sem matar as bactérias.

Descrição do estado da técnica

Os microrganismos aderem a uma grande variedade de superfícies, particularmente superfícies em contacto com fluidos aquosos que constituem um ambiente favorável para o crescimento microbiano. Por exemplo, sabe-se que os microrganismos aderem a cascos de navios, estruturas marinhas, dentes, implantes médicos, torres de arrefecimento e permutadores de calor. Ao aderir a tais superfícies submergíveis ou submersas, os microrganismos podem sujar a superfície ou provocar a sua deterioração.

Nos mamíferos, (e.g., seres humanos, gado, animais de estimação), os microrganismos que aderem a uma superfície podem conduzir a problemas de saúde. A placa bacteriana, por exemplo, resulta da aderência dos microrganismos às superfícies dos 1 9 *

dentes, implantes médicos com microrganismos indesejados nas suas superfícies, muitas vezes foram incrustados e precisam de ser substituidos.

Estudos científicos demonstraram que a primeira fase da incrustação biológica em sistemas aquosos é geralmente a formação de um biofilme fino em superfícies submersas ou submergíveis, i.e. superfície expostas ao sistema aquoso. Geralmente pensa-se que os microrganismos tais como bactérias, ao ligar-se e colonizar-se numa superfície submersa, formam o biofilme e modificam a superfície de forma a favorecer o desenvolvimento da comunidade mais complexa de organismos que formam a incrustação biológica avançada do sistema aquoso e suas superfícies submersas. Uma revisão geral dos mecanismos da importância do biofilme como fase inicial da incrustação biológica é descrito em C. A. Kent em "Biological Fouling: Basic Science and Models" (in Melo, L.F., Bott, T.R., Bernardo, C.A. (eds.), Fouling Science and Tecnhology, NATO ASI Series, Series, Applied Sciences: No. 145, Kluwer Acad. Publishers, Dordrecht, The Netherlands, 1988). Outras referências bibliográficas incluem M. Fletcher e G.I. Loeb, Appl. Environ. Microbiol. 37 (1979) 67-72; M. Humphries et. al., FEMS Microbiology Ecology 38 (1986) 299-308; e M. Humphries et. al., FEMS Microbiology Letters 42 (1987) 91-101. A incrustação ou incrustação biológica é um transtorno persistente ou problema numa gama variada de sistemas aquosos. A incrustação biológica, tanto incrustação microbiológica como macrobiológica, é causada pela acumulação de microrganismos, macrorganismos, substâncias extracelulares, e sujidade e partículas que ficam presas na biomassa. Os organismos envolvidos incluem microrganismos como bactérias, fungos, leveduras, algas, 2 diatomácias, protozoários e macrorganismos como macroalgas, cracas e moluscos pequenos como bivalves e mexilhões-zebra.

Outro fenómeno de incrustação biológica problemático que ocorre em sistemas aquosos, particularmente em fluidos de processos industriais aquosos, é a formação de lodo. A formação de lodo pode ocorrer em sistemas aquosos de água doce, salobra ou água salgada. O lodo consiste em depósitos estratificados de microrganismos, fibras e fragmentos. Pode ser viscoso, pastoso, gomoso, semelhante a tapioca, ou duro e apresenta um odor característico indesejável que é diferente dos sistemas aquosos em que é formado. Os microrganismos envolvidos na formação do lodo são primeiramente espécies diferentes de bactérias formadoras e não-formadoras de esporos, particularmente formas capsuladas de bactérias que segregam substâncias gelatinosas que envolvem ou incorporam as células. Os microrganismos do lodo também incluem bactérias filamentosas, fungos filamentosos do tipo bolor, leveduras e organismos leveduriformes. A incrustação biológica, que frequentemente degrada um sistema aquoso, pode apresentar em si uma variedade de problemas, tais como perda de viscosidade, formação de gás, odores desagradáveis, abaixamento de pH, mudança de côr e gelificação. Adicionalmente, a degradação de um sistema aquoso pode causar incrustação biológica no sistema de manuseamento de água relacionado, que pode incluir, por exemplo, torres de arrefecimento, bombas, permutadores de calor e tubagens, sistemas de aquecimento, sistemas de pás e outros sistemas semelhantes. A incrustação biológica pode apresentar um impacto económico adverso directo quando ocorre em águas de processos industriais, por exemplo em águas de arrefecimento, fluidos da manipulação de metais e outros sistemas aquosos de recirculação

tais como os utilizados no fabrico de papel ou de têxteis. Se não fôr controlada, a incrustação biológica em águas de processos industriais pode interferir com as operações do processo, diminuindo a eficiência do processo, desperdiçando energia, bloqueando o sistema de manuseamento de água e até diminuir a qualidade do produto.

Por exemplo, sistemas de arrefecimento de águas utilizados em centrais eléctricas, refinarias, fábricas de produtos químicos, sistemas de ar condicionado e outras operações industriais enfrentam frequentemente problemas de incrustação biológica. Os organismos do ar distribuídos a partir de torres de arrefecimento assim como organismos da água a partir de sistemas de fornecimento de água contaminam frequentemente estes sistemas aquosos. A água em tais sistemas constitui geralmente um excelente meio de crescimento para estes organismos. Os organismos aeróbios e heliotrópicos florescem em torres. Outros organismos crescem e colonizam áreas tais como a fossa da torre, condutas, permutadores de calor, etc. Se não fôr controlada, a incrustação biológica resultante pode tapar as torres, bloquear as condutas e revestir as superfícies de transferência de calor com camadas de lodo e outros revestimentos biológicos. Isto impede a operação adequada, reduz a eficiência do arrefecimento e, talvez mais importante, aumenta o custo do processo global.

Os processos industriais sujeitos à incrustação biológica incluem ainda o fabrico de papel, o fabrico de pasta, papel, cartão, etc. e fabrico de têxteis, particularmente têxteis não-tecidos demolhados. Estes processos industriais geralmente recirculam grandes quantidades de água em condições que favorecem o crescimento de organismos da incrustação biológica. 4

As máquinas do papel, por exemplo, manipulam volumes de água muito grandes em sistemas de recirculação designados "sistemas aquosos brancos". 0 fornecimento de uma máquina do papel contém tipicamente apenas cerca de 0,5% de sólidos fibrosos e não fibrosos para o fabrico do papel, que quer dizer que para cada tonelada de papel quase 200 toneladas de água passam através da secção principal. A maior parte desta água recircula no sistema aquoso branco. Os sistemas aquosos brancos constituem um excelente meio de crescimento para microrganismos da incrustação biológica. Este crescimento pode resultar na formação de lodo e outros depósitos nos corpos principais, tubagens e equipamento do fabrico de papel. Tal incrustação biológica não só pode interferir com os fluxos de água e armazenamentos, mas quando é descrontolada, pode causar manchas, buracos e odores desagradáveis no papel assim como interrupções na cadeia — quebras dispendiosas nas operações da máquina do papel. A incrustação biológica em águas de recreio tais como piscinas ou termas ou águas decorativas tais como lagos e fontes pode diminuir severamente o prazer das pessoas por esses locais. A incrustação biológica muitas vezes resulta em odores desagradáveis. Mais importante, particularmente em águas de recreio, a incrustação biológica pode degradar a qualidade da água de tal modo que se torna inadequada para utilização e pode até constituir um risco para a saúde.

As águas de saneamento, como águas de processos industriais e águas de recreio são, também vulneráveis à incrustação biológica e seus problemas associados.

As águas de saneamento incluem águas de lavabos, águas de cisternas, águas sépticas e águas de tratamentos de efluentes. Devido à natureza dos residuos contidos nas águas de saneamento,

estes sistemas aquosos são particularmente sensíveis à incrustação biológica.

Para controlar a incrustação biológica, a arte tem tradicionalmente tratado um sistema aquoso afectado com produtos químicos (biocidas) em concentrações suficientes para matar ou em grande medida inibir o crescimento dos microrganismos da incrustação biológica. Ver, e.g. Patentes U.S. Nos. 4 293 559 e 4 295 932. Por exemplo, cloro gasoso e soluções de hipoclorito produzidas com o gás há muito que têm sido adicionados a sistemas aquosos para matar ou inibir o crescimento de bactérias, fungos, algas e outros organismos problemáticos. Contudo, os compostos de cloro podem, não apenas danificar os materiais utilizados para a construção do sistema aquoso, como também reagir com produtos orgânicos para formar substâncias indesejáveis nas correntes do efluente, tais como clorometanos carcinogénicos e dioxinas cloradas. Certos compostos orgânicos, tais como metilenobistiocianato, ditiocarbamatos, halogenados orgânicos e tensioactivos de amónio quaternário, também têm sido utilizados. Embora muitos sejam bastante eficazes em matar microrganismos ou a inibir o seu crescimento, podem também ser tóxicos ou prejudiciais para seres humanos, animais ou outros organismos que não o alvo.

Uma forma possível de controlar a incrustação biológica em sistemas aquosos, que incluem as superfícies submersas associadas, seria impedir ou inibir a aderência bacteriana a superfícies submersas no interior do sistema aquoso. Isto pode ser feito, claro, utilizando microbiocidas que, contudo, geralmente apresentam algumas das desvantagens mencionadas atrás. Como alternativa, a presente invenção descreve métodos e composições úteis para inibir substancialmente a aderência 6

bacteriana a superfícies submersas ou submergíveis e no controlo da incrustação biológica em sistemas aquosos. A invenção evita as desvantagens de métodos anteriores. Outras vantagens da presente invenção tornar-se-ão claras a partir da especificação e reivindicações em anexo.

Sumário da invenção A presente invenção refere-se à utilização de sulfonamidas para inibir a aderência bacteriana a superfícies submergíveis. Contacta-se a superfície submergível com uma quantidade eficaz de pelo menos uma sulfonamida para impedir as bactérias de aderirem à superfície submergível. A sulfonamida utilizada tem a fórmula seguinte:

R

R 3

N \

Os substituintes R1 e R2 podem cada um independentemente ser hidrogénio, um grupo alquilo C1-C4, um grupo hidroxialquilo Ci-C^ um grupo ciclopentilo ou um grupo ciclohexilo. Ou, R1 e R2 em conjunto com o átomo de azoto que os suporta formam um anel heterociclico de 5-8 membros de fórmula:

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Na última forma de realização, X é O, NH ou CH2, R4 é metilo, hidroximetilo, hidroxietilo ou halogénio; e n varia de 0 a 3. 0 substituinte R3 pode ser um grupo alquilo C8-C20, grupo alquilo perfluoro-Cj-Ca ou um grupo arilo de fórmula —Ar-Rs. Quando R3 é um grupo arilo, Ar é um grupo fenilenilo ou um naftilenilo e R5 é um grupo alquilo Cj-C^. A presente invenção refere-se ainda à utilização de sulfonamidas para controlar a incrustação biológica num sistema aquoso. Adiciona-se uma quantidade eficaz de pelo menos uma sulfonamida, descrita acima, ao sistema aquoso, para inibir as bactérias de aderirem às superfícies submersas no interior do sistema aquoso. Este método controla eficazmente a incrustação biológica sem matar substancialmente as bactérias.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Numa forma de realização, a presente invenção refere-se à utilização de sulfonamidas para inibir a aderência bacteriana a superfícies submergíveis. Uma superfície submergível é uma que pode estar pelo menos parcialmente coberta, inundada ou molhada com um líquido tal como água ou outro fluido aquoso. A superfície pode estar intermitentemente ou continuamente em contacto com o líquido. Como foi discutido acima, exemplos de superfícies submergíveis incluem, mas não se limitam a cascos de navios e barcos, estruturas marinhas, dentes, implantes médicos, superfícies no interior de um sistema aquoso tal como o interior de uma bomba, conduta, torre de arrefecimento ou permutador de calor. Uma superfície submergível pode ser composta por materiais hidrofóbicos, hidrofílicos ou metálicos. Vantajosamente, o uso de uma sulfonamida de acordo com a presente invenção pode inibir eficazmente as bactérias de aderirem a superfícies hidrofóbicas, hidrofílicas ou metálicas submergíveis ou submersas.

Para inibir a aderência de uma bactéria a uma superfície submergível, o método contacta a superfície submergível com uma sulfonamida. A superfície é contactada com uma quantidade eficaz de uma sulfonamida ou mistura de sulfonamidas para inibir a aderência de microrganismos à superfície. A sulfonamida pode ser aplicada à superfície submergível utilizando métodos conhecidos da arte. Por exemplo, como é discutido de seguida, a sulfonamida pode ser aplicada por nebulização, revestimento ou mergulhando a superfície com a formulação de líquido que contém a sulfonamida. Alternativamente, a sulfonamida pode ser formulada numa pasta que é então espalhada ou pincelada na superfície submergível. Vantajosamente, a sulfonamida pode ser um componente de uma composição ou formulação frequentemente utilizada com uma superfície submergível particular. "Inibição da aderência de bactérias" a uma superfície submergível significa permitir uma pequena quantidade ou quantidade insignificante de aderência bacteriana durante um periodo de tempo desejado. Preferencialmente, essencialmente não ocorre aderência bacteriana e mais preferencialmente, é evitada. A quantidade de sulfonamida empregue deve permitir apenas uma pequena quantidade ou quantidade insignificante de aderência bacteriana e pode ser determinada em ensaios de rotina. Preferencialmente, a quantidade de sulfonamida utilizada é suficiente para aplicar pelo menos um filme monomolecular de sulfonamida à superfície submergível. Tal filme cobre preferencialmente toda a superfície submergível.

Contactando uma superfície submergível com uma sulfonamida de acordo com o presente método, permite que a superfície seja pré-tratada contra a aderência bacteriana. Desta 9 forma, a superfície pode ser contactada com uma sulfonamida então submersa no sistema aquoso. A presente invenção refere-se também a um método para o controlo da incrustação biológica num sistema aquoso. Um sistema aquoso compreende não apenas o fluido aquoso ou líquido que flui através do sistema, mas também as superfícies submersas associadas com o sistema. Superfícies submersas são aquelas superfícies em contacto com o fluido aquoso ou líquido. Da mesma forma que as superfícies submergíveis discutidas acima, as ^ superfícies submersas incluem, mas não estão limitadas a, superfícies internas de tubos ou bombas, paredes de uma torre de arrefecimento ou caixa principal, permutadores de calor, painéis, etc. Em resumo, as superfícies em contacto com o fluido aquoso ou líquido são superfícies submersas e são consideradas partes do sistema aquoso. 0 método de acordo com a presente invenção adiciona pelo menos uma sulfonamida ao sistema aquoso numa quantidade que efectivamente inibe as bactérias de aderirem. Na concentração utilizada, este método efectivamente controla a incrustação biológica num sistema aquoso sem substancialmente matar as bactérias. "Controlar a incrustação biológica'' de um sistema aquoso significa controlar a quantidade ou extensão da incrustação biológica a um nível ou abaixo de um nível desejado e durante um período de tempo desejado para um sistema particular. Isto pode eliminar a incrustação biológica de um sistema aquoso, reduzir a incrustação biológica a um nível desejado ou prevenir a incrustação biológica inteiramente ou acima de um nível desejado. 10

De acordo com a presente invenção, "inibição da aderência de bactérias" a uma superfície submersa no interior de um sistema aquoso significa permitir uma pequena quantidade ou quantidade insignificante de aderência bacteriana durante um período de tempo desejado para um sistema particular. Preferencialmente, essencialmente não ocorre aderência bacteriana e mais preferencialmente, é evitada. Utilizar uma sulfonamida de acordo com a presente invenção pode, em muitos casos, destruir ou reduzir outros microrganismos que existem agarrados, a limites indetectáveis e manter esse nível durante um período de tempo significativo.

Enquanto que algumas sulfonamidas podem apresentar actividade biocida a concentrações acima de certos níveis limites, as sulfonamidas inibem eficazmente a aderência bacteriana a concentrações geralmente bem abaixo de tais níveis limites. De acordo com a invenção, a sulfonamida inibe a aderência bacteriana sem substancialmente matar as bactérias. Assim, a quantidade eficaz de uma sulfonamida utilizada de acordo com a presente invenção é bem abaixo do seu nível tóxico, se a sulfonamida também apresentar propriedades biocidas. Por exemplo, a concentração da sulfonamida pode estar dez ou mais vezes abaixo do seu nível tóxico. Preferencialmente, a sulfonamida também não deve prejudicar organismos que não são o alvo do tratamento e que podem estar presentes no sistema aquoso.

Uma sulfonamida ou uma mistura de sulfonamidas, pode ser utilizada para controlar a incrustação biológica numa grande variedade de sistemas aquosos tais como aqueles discutidos acima. Estes sistemas aquosos incluem, mas não são limitados a, sistemas aquosos industriais, sistemas de águas de saneamento e sistemas de águas de recreio. Como foi discutido acima, exemplos de 11 sistemas aquosos industriais são fluidos do tratamento de metais, águas de arrefecimento (e.g. água de arrefecimento à entrada, águas de arrefecimento de efluentes e águas de arrefecimento por recirculação), e outros sistemas de recirculação de água tais como aqueles utilizados no fabrico de papel ou têxteis. Sistemas de águas de saneamento incluem sistemas de efluentes aquosos (e.g. sistemas de efluentes aquosos industriais, privados e minicipais) lavabos e sistemas de tratamento de águas (e.g. sistemas de tratamento de esgotos). Piscinas, fontes, lagos decorativos ou ornamentais, lagoas e ribeiros, etc., constituem exemplos de sistemas de águas de recreio. A quantidade eficaz de uma sulfonamida para inibir a aderência de bactérias a uma superfície submersa num sistema particular varia de alguma forma dependendo do sistema aquoso a ser protegido, as condições de crescimento microbiano, a extensão de qualquer incrustação biológica existente e o grau de controlo desejado da incrustação biológica. Para uma aplicação particular, a quantidade de escolha pode ser determinada através de ensaios de rotina de várias quantidades antes do tratamento da totalidade do sistema afectado. Em geral, uma quantidade eficaz utilizada num sistema aquoso pode variar desde cerca de 1 a cerca de 500 partes por milhão e mais preferencialmente desde cerca de 20 a cerca de 100 partes por milhão do sistema aquoso.

As sulfonamidas empregues na presente invenção apresentam a fórmula geral seguinte:

Os substituintes R1 e R2 podem cada um independentemente ser hidrogénio, um grupo alquilo C^-C^, um grupo hidroxialquilo Cj-C4, um grupo ciclopentilo ou um grupo ciclohexilo. O grupo alquilo C^-C* ou grupo hidroxialquilo Ci-C* podem ser ramificados ou lineares. Preferencialmente, R1 e R2 são metilo, etilo, hidroxietilo ou um ciclohexilo. Alternativamente, R1 e R2 em conjunto com o átomo de azoto que os suporta formam um anel heterociclico de 5-8 membros de fórmula:

O grupo X pode ser O, NH ou CH2. 0 substituinte R4 pode ser metilo, hidroximetilo, hidroxietilo ou um grupo halogénio tal como um grupo cloro. O número inteiro n pode variar de 0 a 3 e preferencialmente é 0 a 1. Preferencialmente, o anel heterociclico é um anel de 5 a 6 membros. Anéis preferidos específicos incluem piperidinilo, metilpiperidinilo, dimetilpiperidinilo, hidroximetilpiperidinilo, dicloropiperidinilo, hexametilenoiminilo e morfolinilo. 0 grupo R3 pode ser um grupo alquilo CB-C20, grupo alquilo perf luoro-C^-Cj ou um grupo arilo de fórmula -Ar-R5. Quando R3 é um grupo alquilo C8-C20, R5 é preferencialmente um grupo alquilo C10-C14, e mais preferencialmente um grupo alquilo C12. 0 grupo alquilo pode ser ramificado ou linear, preferencialmente linear. Quando R3 é um grupo alquilo perfluoro-Cy-C3, prefere-se um grupo trifluorometilo.

Quando R3 é um grupo arilo, o grupo arileno definido por Ar pode ser um grupo fenilenilo ou um grupo naftilenilo. Preferencialmente, Ar é um grupo fenilenilo. 0 substituinte R5 pode estar ligado ao grupo AR nas posições orto-, meta- ou para-relativamente ao átomo de enxofre. Tendo em vista as limitações do impedimento estérico preferem-se as posições meta- e para-para grupos R5 maiores. A substituição para- é geralmente preferida para todos os grupos R5. O grupo R5 é um grupo alquilo Cj-Cj,,. Preferencialmente, R5 é um grupo alquilo C8-C18 e mais preferencialmente, um grupo alquilo C1o-C14 . 0 grupo alquilo R5 pode estar ligado através do carbono terminal ou um carbono na cadeia alquilo. O grupo alquilo pode conter ligações carbono-carbono duplas ou triplas e pode também ser ramificado ou linear.

Sulfonamidas preferidas especificas da fórmula acima incluem: N,N-Dimetil-4-(n-dodecil)benzenosulfonamida, composto (a); N,N-Dimetil-4-(n-dodecil)benzenosulfonamida, composto (b); N,N-bis-(2-Hidroxietil)-4-dodecilbenzenosulfonamida, composto (c); 14 N,N-Dietanol-4-dodecilbenzenosulfonamida, composto (d); 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-3-hidroximetilpiperidina, composto (e); 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-2-hidroximetilpiperidina, composto (f); 4-(4-n-DodecilbenzenosulfonilJmorfolina, composto (g); 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)hexahidro[1H]azepina, composto (h); 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-3-metilpiperidina, composto (i); N-(3,5-Dicloro-2-piridil)-4-(n-dodecil)benzenosulfonamida, composto (j); Ν,Ν-Diciclohexil-trifluorometanosulfonamida, composto (k); Ν,Ν-Dioctil-trifluorometanosulfonamida, composto (1); 1-(Trifluorometanosulfonil)hexahidro[1H]azepina, composto (m); 1-Trifluorometanosulfonil-3-metilpiperidina, composto (n); composto 2-Metilpiperidinotrifluorometilsulfonamida 4-(Trifluorometanosulfonil)morfolina, composto (p); 1-Trifluorometanosulfonil-3,5-dimetilpiperidina, composto (q); ^ (t); N,N-Diciclohexil-n-dodecilsulfonamida, composto (r); N,N-Dioctil-n- dodecilsulfonamida, composto (s); l-(n-Dodecilsulfonil)hexahidro[lH]azepina, composto l-(n-Dodecilsulfonil)-3-metilpiperidina, composto (u); l-(n-Dodecilsulfonil)-2-metilpiperidina, composto (v); 4-(n-Dodecilsulfonil)morfolina, composto (w); (x); e 1-(n-dodecilsulfonil)-3,5-dimetilpiperidina, composto • N,N-Dipropil-n-dodecilsulfonamida, composto (y). As sulfonamidas podem ser preparadas a partir de um ácido sulfõnico apropriado, tal como o ácido dodecilbenzenosulfónico ou o ácido toluenosulfónico, e uma amina apropriada utilizando técnicas conhecidas do estado da arte. Tais aminas incluem, por exemplo, mono e diaminas com comprimentos de cadeia carbonada variável e aminas ciclícas tais como morfolina, piridina e piperidina. Uma amina pode ser condensada com um ácido sulfõnico para originar a sulfonamida. 16 • * A utilização de acordo com a presente invenção pode ser parte de um regime de tratamento de águas global. A sulfonamida pode ser utilizada com outros produtos químicos para tratamento de águas, particularmente com biocidas (e.g. algicidas, fungicidas, bactericidas, moluscicidas, oxidantes, etc), anti-manchas, clarificadores, floculantes, coagulantes ou outros produtos químicos normalmente utilizados no tratamento de águas. Por exemplo, superfícies submergíveis podem ser contactadas com uma sulfonamida como pré-tratamento para inibir a aderência bacteriana e colocada no sistema aquoso utilizando um microbiocida para controlar o crescimento de microrganismos. Ou, um sistema aquoso contendo uma elevada incrustação biológica pode primeiro ser tratado com um biocida apropriado para ultrapassar a incrustação biológica existente. A sulfonamida pode então ser empregue para manter o sistema aquoso. Alternativamente, uma sulfonamida pode ser utilizada em combinação com um biocida para inibir a aderência bacteriana a superfícies submersas no interior do sistema aquoso enquanto que o biocida actua para controlar o crescimento de microrganismos no sistema aquoso. Tal combinação geralmente permite uma menor utilização de microbiocida. "Controlo do crescimento do microrganismo" num sistema aquoso significa controlar para, a, ou abaixo de um nível desejado e durante um período de tempo para um sistema particular. Isto pode ser levado a cabo eliminando os microrganismos ou impedindo o seu crescimento no sistemas aquosos. A sulfonamida pode ser utilizada em métodos de acordo com a presente invenção sob a forma de uma formulação sólida ou líquida. A composição utilizada compreende pelo menos uma sulfonamida numa quantidade eficaz para inibir a aderência 17 bacteriana a uma superfície submergível ou uma superfície submersa no interior do sistema aquoso. Quando utilizada em combinação com outro produto químico para tratamento de águas tal como um biocida, tal combinação pode também conter esse produto químico. Se formulados em conjunto, a sulfonamida e o produto químico para tratamento de águas não devem apresentar interacções adversas que reduziriam ou eliminariam a sua eficácia no sistema aquoso. Preferem-se formulações separadas quando ocorrem interacções adversas.

Dependendo da sua utilização, a composição utilizada de acordo com a invenção pode ser preparada de várias formas conhecidas da arte. Por exemplo, a composição pode se preparada sob a forma líquida como uma solução, dispersão, emulsão, suspensão ou pasta, uma dispersão, suspensão, ou pasta num não-solvente, ou sob a forma de uma solução através da dissolução da sulfonamida num solvente ou combinação de solventes. Solventes adequados incluem, mas não estão limitados a, acetona, glicóis, alcoóis, éteres ou outros solventes dispersíveis em água. Preferem-se formulações aquosas. A composição pode ser preparada sob a forma de um líquido concentrado para diluição antes da sua utilização pretendida. Aditivos comuns tais como tensioactivos, emulsificantes, dispersantes e semelhantes podem ser utilizados de acordo com o conhecido na arte para aumentar a solubilidade da sulfonamida ou outros componentes da composição líquida ou sistema, tais como uma composição aquosa ou sistema aquoso. Em muitos casos, a composição utilizada na invenção pode ser solubilizada por agitação simples. Corantes e fragrâncias podem também ser adicionadas para aplicações apropriadas tal como águas de lavabos.

Uma composição utilizada de acordo com a presente invenção pode também ser preparada na forma sólida. Por exemplo, a sulfonamida pode ser formulada sob a forma de um pó ou comprimido através de meios conhecidos na arte. Os comprimidos podem conter uma variedade de excipientes conhecidos na técnica de compressão tais como corantes ou outros agentes de coloração e perfumes ou fragrâncias. Outros componentes conhecidos na arte tais como enchimentos, ligantes, deslizantes, lubrificantes ou antiaderentes também podem ser incluídos. Estes últimos componentes podem ser incluidos para melhorar as propriedades do comprimido e/ou o processo de compressão.

Os exemplos demonstrativos seguintes são dados para descrever a natureza da invenção mais claramente.

Exemplos Método de ensaio: O método seguinte define eficazmente a capacidade de um composto químico para inibir a aderência bacteriana ou atacar a formação de microrganismos agarrados existentes em vários tipos de superfícies. Como revisão, construiram-se bioreactores nos quais lâminas de aproximadamente de 1 in. x 3 in. (vidro, polistireno, metal) foram fixadas à borda do bioreactor. As extremidades inferiores (aproximadamente 2 in.) das lâminas foram mergulhadas em meio de crescimento bacteriano (pH 7) no interior do bioreactor que continha uma concentração conhecida do produto químico de ensaio. A seguir à inoculação com espécies bacterianas conhecidas, as soluções de ensaio foram agitadas continuamente durante 3 dias. Excepto quando indicado de outra forma nos resultados abaixo, o meio no interior do bioreactor estava turvo ao fim de três dias. Esta turbidez indicou que as bactérias 19

proliferaram no meio apesar da presença do produto quimico de ensaio. Isto também demonstra que o produto quimico, na concentração do ensaio, não apresentou substancialmente actividade biocida (bactericida). Um procedimento de coloração foi em seguida utilizado nas lâminas de forma a determinar a quantidade de bactérias ligadas às superfícies das mesmas.

Construção dos bioreactores: Os bioreactores foram construidos com um copo de vidro de 400 ml, no qual se colocou uma tampa (cobertura feita de uma caixa de petri de vidro normalizada de 9 cm de diâmetro). Com a tampa retirada, uma das extremidades das lâminas de material escolhido foram pregadas com fita adesiva opaca e suspensas no interior do bioreactor a partir da extremidade superior do copo. Isto permite que as lâminas fiquem submersas no meio de ensaio. Tipicamente, quatro lâminas (replicados) foram uniformemente distribuídas à volta do bioreactor. Os resultados apresentados abaixo são a média dos quatro replicados. Uma barra de agitação magnética foi colocada no fundo da unidade, a tampa posicionada, e o bioreactor autoclavado. Utilizaram-se lâminas de vidro, como exemplos de superfícies hidrofílicas.

Meio de crescimento bacteriano: O meio líquido utilizado nos bioreactores foi descrito previamente por Delaquis et al, "Detachment of Pseudomonas fluorescens from biofilms on glass surfaces in response to nutrient stress", Microbial Ecology 18:199-210, 1989. A composição do meio foi:

Glucose k2hpo4 kh2po4 NaCl NH4C1 1.0 g 5,2 g 2,7 g 2.0 g 1.0 g 20

0,12 g 1.0 ml 1.0 1

MgS04.7 Η,Ο Sais Β20 desionizada

Solução de sais

CaCl2 1,5 g

FeS04.7H20 1,0 g

MnS04.2H20 0,35 g

NaMo04 0,5 g H20 desionizada 1,0 1 O meio foi autoclavado e arrefecido. No caso de se formar um sedimento no meio autoclavado, o meio foi ressuspendido por agitação antes de ser usado.

Preparação do inóculo bacteriano: Bactérias do género Bacillus, Flavobacteríum e Pseudomonas foram isoladas de um depósito de lamas de uma fábrica de papel e mantidas em cultura contínua. Os organismos de ensaio foram separadamente cultivados em placas de agar e incubados a 30°C durante 24 horas. Com uma zaragatoa estéril, retiraram-se porções das colónias e suspenderam-se em água estéril. As suspensões foram muito bem agitadas e ajustadas a uma densidade óptica de 0,858 (Bacillus), 0,625 (Flavobacteríum) e 0,775 (Pseudomonas) a 686 nm.

Produção de biofilme / ensaio químico: A quatro bioreactores separados adicionaram-se 200 ml de meio estéril preparado acima. Os produtos químicos para serem testados como biodispersantes foram preparados em primeiro lugar sob a forma de uma solução mãe (40 mg / 2 ml) utilizando água ou uma mistura de acetona:metanol 9:1 (ac/MeOH) como solvente. Um aliquota de 1,0 ml da solução mãe foi adicionada ao bioreactor utilizando uma 21

agitação magnética moderada e continua. Isto produziu uma concentração inicial de 100 ppm para o composto de ensaio. Um bioreactor (Controlo) não contém o composto de ensaio. Aliquotas (0,5 ml) de cada uma das três suspensões bacterianas foram então introduzidas em cada bioreactor. Os bioreactores foram então munidos de agitação contínua durante três dias para permitir um aumento da população bacteriana e deposição das células nas superfícies das lâminas.

Avaliação dos resultados: Os compostos (a)-(y) foram avaliados utilizando o procedimento descrito acima. Após o fim do ensaio, as lâminas foram retiradas dos bioreactores e colocadas verticalmente para permitir a secagem ao ar. O grau de aderência das bactérias à superfície de ensaio foi então estimado utilizando uma técnica de coloração. As lâminas foram brevemente flamejadas de forma a fixar as células à superfície e em seguida colocadas durante dois minutos num contentor com violeta de cristal de Gram (Difco Laboratories, Detroit, MI). As lâminas foram passadas cuidadosamente por água corrente da torneira, e em seguida cuidadosamente secas. O grau de aderência dos microrganismos (aderência bacteriana) foi então determinada por exame visual e pontuação subjectiva de cada lâmina. A intensidade do corante é directamente proporcional à quantidade de aderência bacteriana. Os resultados seguintes do biofilme são dados: 0 = basicamente nenhum 1 = escasso 2 = ligeiro 3 = moderado 4 = elevado

Os tratamentos químicos foram avaliados relativamente ao Controlo que tipicamente recebe uma pontuação média das quatro 22 t

lâminas dos bioreactores na gama 3-4. Compostos que recebem uma pontuação média na gama 0-2 foram considerados eficazes na prevenção da aderência de bactérias às lâminas submersas. Os resultados são apresentados no quadro seguinte.

Composto solvente Cone. ppm CMI1 Lâminas Pontuação (a) ac/MeOH 100 > 500 vidro 0 ac/MeOH 50 vidro 0 ac/MeOH 20 vidro 2,0 (b) água 100 >500, pH 6 >500, pH 8 vidro 2 (c) água 100 >500, pH 6 >500, pH 8 vidro 0,5 (d) ac/MeOH 100 >500 vidro 0 (e) ac/MeOH 100 >500 vidro 0 (d), (e), (f)2 ac/MeOH 100 >500 vidro 1 (g), (h), (i)2 água 100 >500 (ac/MeOH) vidro 1 (h), (j)2 ac/MeOH 100 >500 vidro 0,25 (k), (1), (m)/ (n), (o), (p), <q)2 ac/MeOH 100 >100, pH 6 >10, pH 8 vidro 1 (r), (s), (t), (u), (v), (w), (x)f (y)2 ac/MeOH 100 >100, pH 6 >500, pH 8 vidro 1,5 23 1

Concentração Mínima Inibitória (CMI) para cada composto utilizado contra a bactéria E. Aerogenes utilizando o teste salino basal a 18 horas, pH 6 e pH 8, excepto referido de outro modo. 2 Experiência combinatória.

Lisboa, 20 de Dezembro de 2001 Qf AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAI,

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Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Utilização de uma sulfonamida para inibir a aderência bacteriana a uma superfície submergível sem substancialmente matar as bactérias, por contacto da superfície submergível com a referida sulfonamida, em que a referida sulfonamida é um composto com a fórmula: R II sII /R N* Onde: R1 e R2 podem cada um independentemente ser hidrogénio, um grupo alquilo Q-C*, um grupo hidroxialquilo , um grupo ciclopentilo ou um grupo ciclohexilo, ou, R1 e R2 em conjunto com o átomo de azoto que os suporta formam um anel heterocíclico de 5-8 membros com a fórmula:

   X é 0, NH ou CH2; 1 5¾¾ R4 é metilo, hidroximetilo ou hidroxietilo; n varia de 0 a 3; R3 pode ser um grupo alquilo Ca-C20, grupo perfluoro-alquilo C^-Cj ou um grupo arilo de fórmula -Ar-R5; Ar é um grupo fenilenilo ou um naftilenilo; e R5 é um grupo alquilo C^-C^.
2. 2- Metilpiperidinotrifluorometilsulfonamida, 4-(Trifluorometanosulfonil)morfolina, 1-Trifluorometanosulfonil-3,5-dimetilpiperidina, N,N-Diciclohexil-n-dodecilsulfonamida, Ν,Ν-Dioctil-n-dodec i1sulfonamida, 1-(n-Dodecilsulfonil)hexahidro[1H]azepina, 1-(n-Dodecilsulfonil)-3-metilpiperidina, 1-(n-Dodecilsulfonil)-2-metilpiperidina, 4-(n-Dodecilsulfonil)morfolina. 1-(n-Dodecilsulfonil)-3,5-dimetilpiperidina, Ν,Ν-Dipropil-n-dodecilsulfonamida e suas misturas.

   2. Utilização de acordo com a reivindicação 1, em que a sulfonamida é seleccionada a partir de: N,N-Dimetil-4-(n-dodecil)benzenosulfonamida, N,N-Dimetil-4-dodecilbenzenosulfonamida, Ν,Ν-ids-(2-Hidroxietil)-4-dodecilbenzenosulfonamida, N,N-Dietanol-4-dodecilbenzenosulfonamida, 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-3-hidroximetilpiperidina, 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-2-hidroximetilpiperidina, 4-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)morfolina, 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)hexahidro[1H]azepina, 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-3-metilpiperidina, N-(3,5-Dicloro-2-piridil)-4-(n-dodecil)benzenosulfonamida, N,N-Diciclohexil-trifluorometanosulfonamida, 2 Ν,Ν-Dioctil-trifluorometanosulfonamida, 1-(Trifluorometanosulfonil)hexahidro[1H]azepina, 1- Trifluorometanosulfonil-3-metilpiperidina,
3. 3. Utilização de acordo com a reivindicação 2, em que a superfície submergível é um casco de navio, um casco de barco, uma estrutura marinha, uma superfície dentária, uma superfície de um implante médico ou uma superfície de um sistema aquoso. 3 * »
4. 4. Utilização de uma sulfonamida para controlar a incrustação biológica num sistema aquoso sem matar substancialmente as bactérias, adicionando-se uma sulfonamida ao sistema aquoso, para inibir a aderência de bactérias às superfícies submersas no interior do sistema aquoso, em que a sulfonamida é um composto com a fórmula:

   R

   0 R2 Onde: R1 e R2 podem cada um independentemente ser hidrogénio, um grupo alquilo Ci-C^, um grupo hidroxialquilo C^-C^, um grupo ciclopentilo ou um grupo ciclohexilo, ou, R1 e R2 em conjunto com o átomo de azoto que os suporta formam um anel heterocíclico de 5-8 membros com a fórmula:

   X é O, NH ou CH2; R4 é metilo, hidroximetilo ou hidroxietilo; n varia de 0 a 3; 4

   R3 pode ser um grupo alquilo C8-C20, grupo perfluoro-alquilo C1-C3 ou um grupo arilo de fórmula -Ar-Rs; Ar é um grupo fenilenilo ou um naftilenilo; e R5 é um grupo alquilo Q-CV
5. 5. Utilização de acordo com a reivindicação 4, em que a sulfonamida é seleccionada a partir de: N,N-Dimetil-4-(n-dodecil)benzenosulfonamida; N,N-Dimet i1-4-dodecilbenzenosulfonamida, Ν,Ν-bis-(2-Hidroxietil)-4-dodecilbenzenosulfonamida, N,N-Dietanol-4-dodecilbenzenosulfonamida, 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-3-hidroximetilpiperidina, 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-2-hidroximetilpiperidina, 4-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)morfolina. 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)hexahidro[1H]azepina, 1-(4-n-Dodecilbenzenosulfonil)-3-metilpiperidina, N-(3,5-Dicloro-2-piridil)-4-(n-dodecil)benzenosulfonamida, Ν,Ν-Diciclohexi1-trifluorometanosulfonamida, Ν,Ν-Dioctil-trifluorometanosulfonamida, 1-(Trifluorometanosulfonil)hexahidro[1H]azepina, 5 I* · ► 1- Trifluorometanosulfonil-3-metilpiperidina, 2- Metilpiperidinotrifluorometilsulfonamida, 4-(Trifluorometanosulfonil)morfolina, 1-Trifluorometanosulfonil-3,5-dimetilpiperidina, N,N-Diciclohexil-n-dodecilsulfonamida, N,N-Dioctil-n-dodecilsulfonamida, 1-(n-Dodecilsulfonil)hexahidro[1H]azepina, 1-(n-Dodecilsulfonil)-3-metilpiperidina, 1-(n-Dodecilsulfonil)-2-metilpiperidina, 4-(n-Dodecilsulfonil)morfolina, 1-(n-Dodecilsulfonil)-3,5-dimetilpiperidina, N,N-Dipropil-n-dodecilsulfonamida e suas misturas; e onde a quantidade eficaz de sulfonamida varia de 10 ppm a 500 ppm.
6. 6. Utilização de acordo com a reivindicação 4, em que o passo de adição compreende a adição de sulfonamida ao sistema aquoso suficiente para reduzir qualquer incrustação biológica existente no sistema aquoso.
7. 7. Utilização de acordo com a reivindicação 4, em que o sistema aquoso é um sistema aquoso industrial, selecclonado a partir de um sistema de arrefecimento de água, um sistema de fluido 6 do tratamento de metais, um sistema aquoso do fabrico de papel e um sistema aquoso do fabrico de têxteis.
8. 8. Utilização de acordo com a reivindicação 4, em que o sistema aquoso é um sistema de águas de recreio seleccionado a partir de uma piscina, uma fonte, um lago decorativo, uma lagoa ornamental ou um ribeiro ornamental.
9. 9. Utilização de acordo com a reivindicação 4, em que o sistema aquoso é um sistema de águas de saneamento seleccionado a partir de um sistema de águas de lavabos, um sistema de tratamentos de efluentes e um sistema de águas sépticas.
10. 10. Utilização de acordo com a reivindicação 4, compreendendo ainda o passo de adição de um biocida ao sistema aquoso para controlar o crescimento de um microrganismo no sistema aquoso.
11. 11. Utilização de acordo com a reivindicação 10, em que o sistema aquoso é seleccionado a partir de um sistema de águas industriais, um sistema de águas de recreio e um sistema de águas de saneamento.

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