DE60107252T2

DE60107252T2 - Antimikrobielle zusammensetzung zur behandlung von rindermastitis

Info

Publication number: DE60107252T2
Application number: DE60107252T
Authority: DE
Inventors: Jason Guang-jong WEI; Daniel David MCSHERRY; Lawrence Francis RICHTER; K. Richard STAUB
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 2000-07-20
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: EP1301077A2; AU2001280574B2; DE60107252D1; DK1301077T3; AU8057401A; CA2415159C; ATE282317T1; CA2415159A1; EP1301077B1; WO2002007520A2; ES2233670T3; MXPA03000571A; NZ523490A; US6582734B1; WO2002007520A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung, umfassend wenigstens eine Chlordioxid-erzeugende Komponente, umfassend wenigstens ein Metallchlorit und wenigstens eine säurebildende Verbindung in einem festen Träger, sowie wenigstens eine flüssige wäßrige Komponente. Die Zusammensetzung umfaßt des weiteren wenigstens eine antimikrobielle Fettsäure in der wäßrigen Komponente, die 6 bis 12 Kohlenstoff-Atome und einen pk_a aufweist, der nicht niedriger ist als der der säurebildenden Verbindung. Beim Mischen bilden die Komponenten eine Zusammensetzung mit einem pH im Bereich von 5 bis 8, vorzugsweise von etwa 5,2 bis etwa 8.
Hintergrund der Erfindung
Bakterielle Infektionen, insbesondere Rindermastitis, stellen das kostspieligste und schwierigste Problem dar, mit dem ein Milchbauer typischerweise umgehen muß.
Mastitis ist eine Entzündung der Milchdrüsen, die hauptsächlich aufgrund einer bakteriellen Infektion auftritt, die über den Zitzenkanal in das Euter des Säugers gelangt. Durch die Mastitis wird die Milchproduktion der Kuh geringer und die Qualität der Milch wird herabgesetzt. In schwereren Fällen von Mastitis muß die Milch verworfen werden, und falls die Krankheit einer Behandlung widersteht, muß die Kuh möglicherweise getötet werden. Ein weiteres Problem ist, daß eine Mastitis-Infektion sich von Kuh zu Kuh ausbreiten kann.
Mastitis kann in zwei Formen auftreten, die als klinische und präklinische Mastitis bezeichnet werden. Die Milchproduktion wird durch beide Formen verringert, doch muß die Milch verworfen werden, falls die Kuh eine klinische Mastitis hat, und in nichtbehandelbaren Fällen muß die Kuh – wie oben angegeben – möglicherweise getötet werden. Im Falle der klinischen Krankheitsform wurde bei Behandlungsversuchen ein Antibiotikum in das Euter des Tiers infundiert.
Es gibt zahlreiche Organismen, die Mastitis verursachen, die häufigsten sind jedoch Streptococcus agalactiae und Staphylococcus aureus. Zu den weiteren umweltbedingten und ansteckenden Mikroorganismen, die diese Krankheit verursachen, zählen die coliformen Mikroorganismen Klebsiella pneumoniae, Actinomyces pyogenes, Corynebacterium bovis, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa, Mycoplasma bovis sowie andere Staphylokokken- und Streptokokken-Spezies. Im allgemeinen wird die Behandlung begonnen, noch ehe die die Krankheit verursachende Spezies identifiziert ist, und es ist daher wünschenswert, ein Antibiotikum zur Verfügung zu haben, das höchste Wirksamkeit aufweist und auf so viele krankheitsverursachende Spezies wie möglich einwirkt. Diese Mikroorganismen, die in der näheren Umgebung vorhanden sind, etwa auf Pflanzen und Streu (d. h., Stroh, Heu, Gras, Holzspäne und dergleichen), in Exkrementen, Erde, Wasser, Futter etc., sind opportunistisch und werden beim Melkvorgang von Kuh zu Kuh übertragen. Der Zutritt der Mikroorganismen erfolgt durch die Zitzenöffnung und den Zitzenkanal des Tiers.
Bei der Milchviehhaltung konzentriert man sich sowohl auf die Behandlung als auch die Verhütung von Mastitis-Infektionen. Wie vorstehend angegeben, erfolgt bei der Behandlung typischerweise eine Infusion von Antibiotika in das Euter der infizierten Kuh/Kühe, und die Verhütung umfaßt routinemäßige hygienische Methoden. Bei den zur Verhütung von Mastitis (auch zur Verhinderung der Krankheitsverbreitung) angewandten routinemäßigen hygienische Methoden werden die Zitzen des Euters einer Kuh unmittelbar nach jeder Melkzeit mit einem antiseptischen "Zitzenbad" behandelt (Dippen). Dies ist bei Milchbauern zu einer Standardmethode geworden, denn es hat sich gezeigt, daß es eine sehr wirksam Möglichkeit zur Verhütung intramammärer Mastitis bei Kühen ist. Zitzenbäder können in mehrere allgemeine Kategorien eingeteilt werden, darunter "Vordipp"-Zitzenbäder, die zum Reinigen des Euters der Kuh vor dem Melken verwendet werden, "Nachdipp"-Zitzenbäder, die nach dem Melken am Euter der Kuh angewandt werden, und "Barriere"-Zitzenbäder, die ebenfalls nach dem Melken am Euter der Kuh angewandt werden und überdies zwischen den Melkzeiten am Euter der Kuh verbleiben sollen.
Mastitis verursachende Mikroorganismen finden sich sowohl im Stall, in dem die Kuh gemolken wird, als auch in der Umgebung, in die die Kuh zwischen den Melkzeiten gelangt. Nachdipp-Zitzenbäder sind so ausgelegt, daß sie auf diejenigen Mikroorganismen wirken, die im Stall anzutreffen sind und sich während der Melkzeiten von Kuh zu Kuh ausbreiten.
Barriere-Zitzenbäder sollen während der Zeiten, in denen nicht gemolken wird, an der Kuh verbleiben. Barriere-Zitzenbäder umfassen daher ein filmbildendes Mittel, so daß das Zitzenbad eine Barriere oder Prophylaxe über den Zitzen der Kuh bilden kann, um so den Zugang von Mikroorganismen aus der näheren Umgebung durch die Zitzenöffnung während der Zeiten, in denen nicht gemolken wird, zu verhindern. Diese Barriere-Zitzenbäder können ein antimikrobielles Mittel enthalten oder nicht, obwohl es in den letzten Jahren zunehmend beliebter geworden ist, daß die Barriere-Zitzenbäder sowohl filmbildende Eigenschaften als auch antimikrobielle Wirkung aufweisen, da sich bei einigen der Mastitis verursachenden Mikroorganismen gezeigt hat, daß sie die Barriere durchdringen und in den Zitzenkanal wandern.
Es gibt jetzt eine Vielzahl von im Handel erhältlichen Vordipp-, Nachdipp- und Barriere-Zitzenbädern, darunter solchen auf Basis von Iodophoren (d. h., Iod), quartären Ammonium-Verbindungen, Chlorhexidin-Salzen, Chlor-freisetzenden Verbindungen wie z. B. Alkalihypochloriten; oxidierenden Verbindungen wie etwa Wasserstoffperoxid und Persäuren; protonierten Carbonsäuren (d. h., Fettsäuren) wie etwa Heptansäure, Octansäure, Nonansäure, Decansäure, Undecansäure und so weiter; sauren Aniontensiden wie etwa Alkylarylsulfonsäuren; Chlordioxid; und so weiter. Diese Zusammensetzungen haben unterschiedliche Wirkungsgrade.
Chlordioxid hat sich als außerordentlich wirksames Chemikal für die Verwendung als antimikrobielles Mittel erwiesen und ist zum Desinfizieren, Keimfreimachen, Sterilisieren, Desodorieren etc. seit mehreren Jahrzehnten zusehends beliebter geworden. Zudem hat sich dieses Chemikal bei der Verhütung und Behandlung von Rinder-Mastitis als recht nützlich erwiesen. Diese Verbindung wird typischerweise in Lösung (d. h., in einem wäßrigen Medium) erzeugt, indem ein Metallchlorit-Salz mit einer starken Mineralsäure oder mit einer großen Menge einer starken organischen Säure gemischt wird. Die Stabilität solcher Lösungen ist allerdings ein Problem, und es ist empfehlenswert, die Säure und das Metallchlorit-Salz erst unmittelbar vor dem Gebrauch zu mischen.
Für die Verwendung von Chlordioxid gibt es eine Reihe von Ansätzen. Solche Ansätze finden sich in US 4 084 747 und dessen Abänderungspatent Re. 31 779; US 4 585 482 ; US 4 986 990 und US 5 185 161 ; US 4 891 216 und US 5 651 977 ; sowie US 5 820 822 .
EP 0 906 724 beschreibt eine weitere Zitzenbad-Zusammensetzung. Dort umfaßt die Zusammensetzung zwei Teile, wobei ein Teil eine organische Säure-Komponente in einer wäßrigen flüssigen Mischung und weitere organische Verbindungen wie etwa ein Verdickungsmittel enthält, und ein zweiter Chlorit-Teil im wesentlichen aus einem Alkalimetallchlorit-Salz besteht. Aufgrund ihrer haftenden rheologischen Eigenschaften ergibt die Mischung ein Barriere-Zitzenbad.
Bei Zitzenbädern unter Verwendung von Chlordioxid-erzeugenden Komponenten ergaben sich verschiedene Probleme. Eines dieser Probleme ist der niedrige pH, der zur ausreichenden Erzeugung von Chlordioxid typischerweise erforderlich ist. Bei antimikrobiellen Zusammensetzungen, die entweder an der Haut von Menschen oder Säugern verwendet werden, ist ein saurer pH aufgrund der am Gewebe verursachten Reizung bedenklich. Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit der Chlordioxid-Erzeugung ist die Lebensdauer. Sobald die Chlordioxid-Erzeugung eingeleitet ist, beginnen die Zusammensetzungen ihre Wirksamkeit zu verlieren und müssen typischerweise innerhalb von Tagen verbraucht werden.
In der Fachwelt besteht nach wie vor Bedarf an einem einfachen, doch wirksamen und lange haltbaren antimikrobiellen System auf der Grundlage von Chlordioxid, das für Anwendungen wie z. B. Verhütung und Behandlung von Mastitis eingesetzt werden kann.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue und verbesserte zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung mit länger anhaltender Wirksamkeit gegen Mikroben, die als Zitzenbad brauchbar ist, umfassend wenigstens eine Chlordioxid-erzeugende Komponente in einem festen Träger und wenigstens eine flüssige wäßrige Komponente. Die Chlordioxid-erzeugende Komponente weist wenigstens ein Metallchlorit und wenigstens eine säurebildende Verbindung auf. Die säurebildende Verbindung ist vorzugsweise eine protische Säure, umfaßt jedoch jede Art säurebildender Verbindung. Die säurebildende Verbindung muß einen pk_a aufweisen, der kleiner ist als der der Fettsäure. Bei einem pH von etwa 5–10 liegt keine hinreichende Chlordioxid-Erzeugung vor.
Die antimikrobielle Zusammensetzung umfaßt des weiteren wenigstens eine antimikrobielle Fettsäure, die der festen Komponente beigegeben werden kann, doch ist wenigstens eine in Lösung in der wäßrigen Komponente bereitgestellt.
Die Fettsäure ist dadurch gekennzeichnet, daß sie 6 bis 12 Kohlenstoff-Atome aufweist. Die Fettsäure hat einen pk_a von etwa 5.
Die feste Komponente ist für Wasser in flüssiger Form durchlässig oder ist gegenüber Wasser in flüssiger Form empfindlich oder darin löslich. Beim Mischen der Komponenten wird Chlordioxid erzeugt.
Die resultierende gemischte Zusammensetzung hat einen pH im Bereich von 5 bis 8, ganz besonders bevorzugt von 5,2 bis 8.
Die Zusammensetzung hat insofern verbesserte antimikrobielle Wirksamkeit, als das Chlordioxid unverzüglich die Mastitis verursachenden Mikroorganismen abtötet, während die Fettsäure über einen längeren Zeitraum gegen die Mastitis verursachenden Mikroorganismen antimikrobiell wirksam bleibt.
Zudem ist die Zusammensetzung bei einem relativ neutralen pH von 5 bis 8 und ganz besonders bevorzugt etwa 5,2 bis etwa 8 antimikrobiell wirksam, so daß sich weniger Probleme mit Hautreizungen ergeben.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können als Vordipp- und Nachdipp-Zitzenbäder sowie bei Zugabe eines filmbildenden Mittels als Barriere-Zitzenbäder eingesetzt werden.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung erbringen zudem den Nutzen, daß sie einfach und problemlos im Gebrauch sind.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung. Der erste Teil umfaßt wenigstens eine säurebildende Verbindung und wenigstens ein Metallchlorit in fester Form, und der zweite Teil ist eine Lösung auf Wasserbasis. Der erste Teil kann als Chlordioxid-erzeugende Komponente bezeichnet werden. Im zweiten Teil der Zusammensetzung ist zudem eine Fettsäure in Form einer wäßrigen Lösung bereitgestellt.
Durch die Zugabe der Fettsäure zur resultierenden Zusammensetzung wird die Zusammensetzung mit einer bleibenden, länger anhaltenden antimikrobiellen Wirksamkeit versehen. Die beiden Teile werden vor Gebrauch gemischt und sind besonders brauchbar als Zitzenbad-Zusammensetzung. Die erste Komponente erzeugt in Gegenwart des zweiten, wasserbasierten Teils Chlordioxid – ein wirkungsvolles antimikrobielles Mittel.
Zu den hierin brauchbaren Chlordioxid-erzeugenden Verbindungen zählen Metallchlorite. Bevorzugte Metallchlorite sind wasserlöslich, und dazu zählen Erdalkalimetallchlorite und Alkalimetallchlorite wie etwa Kaliumchlorit und Natriumchlorit. Zu den Erdalkalimetallchloriten zählen Bariumchlorit, Calciumchlorit und Magnesiumchlorit. Eine besonders bevorzugte Verbindung ist Natriumchlorit. Das Metallchlorit wird vorzugsweise in Pulverform (d. h., Salz) bereitgestellt. Vorzugsweise ist das Metallchlorit in der resultierenden antimikrobiellen Formulierung mit einer Konzentration von etwa 0,01 bis etwa 20 Gew.-% und vorzugsweise etwa 1,0 bis etwa 14 Gew.-% vorhanden. Die Menge des gewählten Metallchlorits richtet sich jedoch nach dem gewünschten Quantum an Chlordioxid-Erzeugung.
Folglich wird das Metallchlorit mit einer Konzentration zugesetzt, die zur Erzeugung von etwa 1 bis etwa 500 ppm Chlordioxid, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 500 ppm Chlordioxid und ganz besonders bevorzugt etwa 100 bis etwa 400 ppm Chlordioxid ausreicht. Bei einem Zitzenbad richtet sich die Menge des vorhandenen Chlordioxids nach der Menge an organischer Verschmutzung, die zum Zeitpunkt des Gebrauchs vorhanden ist (bei 10% Milch erhöht sich die erforderliche Menge Chlordioxid erheblich, da Proteine rasch mit ClO₂ reagieren). Beispielsweise benötigt man in Abwesenheit von organischer Verschmutzung nur wenige ppm Chlordioxid zur wirksamen Abtötung von Mikroben. In Gegenwart organischer Verschmutzung wird jedoch eine Anfangsmenge von etwa 200 bis etwa 500 ppm Chlordioxid und vorzugsweise etwa 250 bis etwa 400 ppm Chlordioxid benötigt.
Für Anwendungen zum Keimfreimachen harter Oberflächen ist der durch Verschmutzung bedingte Bedarf nicht so hoch, und die erforderliche Menge Chlordioxid ist erheblich geringer. Zum Beispiel kann die erforderliche Menge Chlordioxid etwa 1 bis etwa 50 ppm und vorzugsweise etwa 2 bis etwa 20 ppm betragen.
Zu den hierin brauchbaren säurebildenden Verbindungen gehören wasserempfindliche oder lösliche Verbindungen sowie im wesentlichen wasserunlösliche säurebildende Verbindungen. Das säurebildende Material ist vorzugsweise ein festes Material und ist vorzugsweise hydrophil. In Abwesenheit von Wasser reagiert die säurebildende Verbindung nicht wesentlich mit dem Metallchlorit. Die säurebildende Verbindung kann selbst protisch sein oder kann Protonen bei Kontakt mit Wasser und dem Metallchlorit bilden. Der pk_a der säurebildenden Verbindung ist kleiner als der der antimikrobiellen Fettsäure. Antimikrobielle Fettsäuren haben einen pk_a von etwa 5. Die säurebildende Verbindung hat folglich einen pk_a von weniger als 4,5, vorzugsweise 4,0 oder niedriger, besonders bevorzugt etwa 3,0 oder niedriger und ganz besonders bevorzugt etwa 2,0 oder niedriger. Die säurebildende Verbindung muß lokal einen niedrigen pH ergeben. Die Chlordioxid-Erzeugung ist bei einem pH nahe neutral oder im basischen nicht ausreichend. Der zur Chlordioxid-Erzeugung erforderliche pH ist niedriger, und folglich ist der pH der Lösung zum Zeitpunkt der Reaktion zwischen Metallchlorit und säurebildender Verbindung niedriger als der der Lösung im allgemeinen.
Die bei der vorliegenden Erfindung brauchbaren säurebildenden Verbindungen sind überaus zahlreich, und dazu zählen protische Säuren, nichtprotische Säuren; saure Salze, Mineralsäuren sowie andere Arten säurebildender Verbindungen, von denen einige im folgenden ausführlicher erörtert werden. Eine vorran gige Anforderung ist, daß die säurebildende Verbindung imstande ist, Protonen in Wasser zu erzeugen.
Zu den hierin brauchbaren säurebildenden Verbindungen gehören protische Säuren. Einige brauchbare protische Säuren umfassen Carbonsäuren und Dicarbonsäuren wie etwa aromatische Carbonsäuren und Hydroxycarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, ungesättigte Carbonsäuren und so weiter. Zu einigen hierin brauchbaren Säuren zählen – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – Benzoesäure, Borsäure, Citronensäure, Fumarsäure, Oxasäure, Weinsäure, Milchsäure, Maleinsäure und so weiter. Die säurebildende Verbindung kann auch ein Anhydrid dieser protischen Säuren sein, zum Beispiel Maleinsäureanhydrid. Bei der vorliegenden Erfindung werden die protischen Säuren vorzugsweise in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% und bevorzugt etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-% der gesamten antimikrobiellen Zusammensetzung eingesetzt.
Zu den weiteren säurebildenden Verbindungen gehören wasserlösliche saure Salze von Calcium, Magnesium, Barium, Lithium, Aluminium, Natrium, Kalium und so weiter. Zu diesen Verbindungen zählen Schwefel- und Phosphorsäure-Salze, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Magnesiumnitrat, Lithiumchlorid, Magnesiumsulfat, Aluminiumsulfat, saures Natriumsulfat, Natriumdihydrogenphosphat, saures Kaliumsulfat, Kaliumdihydrogenphosphat etc. sowie Mischungen derselben.
Die säurebildende Verbindung kann auch eine nichtprotische Säure sein, darunter Chloride von Zink, Aluminium und Eisen; Sulfate von Zink, Aluminium und Eisen; und Mischungen derselben.
Zu den brauchbaren Mineralsäuren zählen Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure und Sulfaminsäuren.
Zu den weiteren säurebildenden Verbindungen gehören – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – Säuren, die bereits in einem festen Träger eingeschlossen sind, etwa synthetische Molekularsiebe wie Zeolithe, darunter synthetische Zeolithe, z. B. A, X und Y, Mordenit und ZSM-5, die beide in die im wesentlichen Wasserstoffionen-ausgetauschte Form (H⁺) überführt wurden; natürliche Zeolithe wie Chabasit und Clinoptilolit; dealuminierter Zeolith Y; saure Ionenaustauscherharze wie etwa Dowex^® HCR-S-Harze, erhältlich von Dow Chemical Co., Midland MI; unlösliche organische Säureanhydride wie etwa Phthalsäureanhydrid und so weiter; und Mischungen derselben.
Andere säurebildende Verbindungen sind die Tone, darunter säurebehandelte, calcinierte und wasserhaltige Tone und so weiter. Zu den wasserhaltigen Tonen zählen Bentonit, Kaolin, Attapulgit und Halloysit. Zu den calcinierten Tonen zählen calcinierter Spinellphasen-Kaolin, calcinierter Bentonit, calcinierter Halloysit und calcinierter Attapulgit. Säurebehandelte Tone sind so beschaffen, daß die Tone mit sauren Lösungen, enthaltend Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder andere saure Verbindungen wie etwa Lanthanchlorid, behandelt werden, und dazu zählen säurebehandelter Metakaolin, säurebehandelter Bentonit, säurebehandelter Attapulgit und säurebehandelter Halloysit.
Typischerweise werden die Zeolithe oder Tone mit Säuren wie etwa Schwefelsäure, Salpetersäure und Salzsäure behandelt.
Säurebildende Verbindungen, die bei der vorliegenden Erfindung Anwendung finden, sind in WO 98/38865 und WO 99/24356 ausführlich beschrieben, die beide in vollem Umfang hierin durch Zitat erwähnt seien. Die obige Aufzählung säurebildender Verbindungen soll erläuternd und keine alleingültige Aufzählung aller hierin brauchbarer säurebildender Verbindungen sein und als solche auch nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung aufgefaßt werden. Der Fachmann weiß, wie eine solche säurebildende Verbindung auszuwählen ist.
Die Menge der säurebildenden Verbindung richtet sich danach, wieviel Metallchlorit in den Zusammensetzungen vorhanden ist. Erwünscht ist ein Überschuß an vorhandener säurebildender Verbindung. Höhere Reaktionsgeschwindigkeiten erfordern höhere Konzentrationen an säurebildenden Verbindungen. Die erforderliche Konzentration der Säure richtet sich jedoch nach dem pk_a und der Reaktivität der Säure.
Die Mengen an Metallchlorit und säurebildender Komponente werden so ausgewählt, daß eine Menge Chlordioxid erzeugt wird, die für effektive antimikrobielle Wirksamkeit ausreichend ist. Die Menge Chlordioxid, die in der resultierenden wäßrigen Lösung der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, beträgt im allgemeinen etwa 0,5 ppm bis etwa 500 ppm, vorzugsweise etwa 50 bis etwa 450 ppm und ganz besonders bevorzugt etwa 100 bis etwa 400 ppm.
Metallchlorit und säurebildende Verbindung der vorliegenden Erfindung werden einem festen Träger beigegeben. Der feste Träger ist eine neutrale Verbindung und kann zum Beispiel irgendein Ton vom Aluminiumsilicat-Typ sein, darunter Bentonit, Kaolin, Attapulgit, Halloysit, Polyorganosilicate und so weiter; Glimmer; Talke; Zeolithe; und so weiter.
Je nach verwendeter säurebildender Verbindung kann diese entweder in fester oder in flüssiger Form vorliegen. Ist die Säure ein Feststoff, so können Metallchlorit und Säure zusammen mit dem festen Träger, zum Beispiel Ton oder Zeolith, auf einmal gemischt und in Form einer gepreßten Tablette bereitgestellt werden. In diesem Falle wird der feste Träger als Verdünnungsmittel genutzt, um zu verhindern, daß die Konzentration von Metallchlorit und Säure in unerwünschter Weise hoch wird. Bei hohen Konzentrationen kann die Mischung explosiv werden.
Alternativ kann das Metallchlorit mit einem festen Träger in Lösung gemischt und dann getrocknet werden. Daneben kann die Säure mit einem festen Träger gemischt werden, und anschließend können die beiden – nunmehr auf Träger befindlichen – Reaktionspartner zusammengemischt werden.
Ist die Säure andererseits eine Flüssigkeit, so muß sie zunächst mit einem festen Träger gemischt werden, so daß die Säure nunmehr in fester Form vorliegt. In diesem Falle kann das Metallchlorit, selbst ein Feststoff, der Säure/Träger-Mischung zugesetzt werden, oder das Metallchlorit kann zuerst mit der Säure/Träger-Komponente gemischt werden. Wird das Metallchlorit zuerst mit einem Träger gemischt, so erfolgt dies in Lösung, und dann wird vor dem Mischen mit der Säure/Träger-Mischung getrocknet.
Die resultierende Mischung kann dann in beliebiger fester Form, darunter Pulver, Agglomerate, Tabletten, Pellets, Granalien, Kapseln und so weiter, an den Endverbraucher abgegeben werden. Eine bevorzugte feste Form ist die Tablettenform. Die Reaktionspartner, d. h., Metallchlorit und säurebildende Verbindung, reagieren in Gegenwart von Wasser, so daß sie zudem in irgendeiner Form verpackt werden müssen, um die Gegenwart von Wasser, sei es in Dampfform oder in flüssiger Form, im wesentlichen auszuschließen. Ansonsten kann es sein, daß das Chlordioxid zu früh erzeugt wird. Chlordioxid-Bildung kann auch in Gegenwart von Wasserdampf vor sich gehen, d. h., Wasserdampf, der aus der Umgebungsluft absorbiert wird. Die Reaktionspartner werden daher vorzugsweise in einer im wesentlichen feuchtigkeitsundurchlässigen Verpackung verpackt, transportiert und gelagert.
Die Verpackungsmaterialien können unlöslich oder löslich sein. Zu den Beispielen für unlösliche Materialien zählen thermoplastische polymere Materialien wie etwa Polyethylen-Vlies wie z. B. Tyvek^®, das von DuPont, Midland, MI, erhältlich ist, und Polytetrafluorethylen wie z. B. GoreTex^®, das von W. L. Gore erhältlich ist.
Die permeablen Membranen können löslich, auflösbar oder permeabel sein, und dazu zählen Gelatinen, perforierte Materialien wie z. B. perforiertes Tyvek^® und so weiter.
Einige Verpackungsmöglichkeiten umfassen Membranen, Folien, Briefchen, Taschen, Beutel, Kapseln und so weiter, die die Tabletten frei von Feuchtigkeit halten, sich aber in Wasser abbauen oder darin lösen oder für Wasser in flüssiger Form durchlässig sind. Mit diesen Verpackungen ist eine kontrollierte Freisetzung von Chlordioxid möglich. Im Falle einer Verpackung, die für Wasser in flüssiger Form durchlässig ist, muß die Verpackung für Chlordioxid durchlässig sein, die dann so arbeitet, daß sie Wasser herein- und Chlordioxid hinausläßt. Die Chlordioxid-Erzeugung läßt sich erhöhen, indem die Wasserlöslichkeit der Verpackung erhöht wird oder die Wasserdurchlässigkeit derjenigen Verpackung erhöht wird, in der sich der Feststoff befindet.
Die Verwendung von Membranen, die den Durchgang von Wasser als Flüssigkeit und/oder Dampf aus einem flüssigen Wasserkörper in die Membran und anschließend von Chlordioxid aus der Membran erlauben, ist in WO 99/24356 erörtert.
Die Tabletten können aus der Verpackung genommen und die Verpackung kann weggeworfen werden. Die Tabletten können auch in Materialien vom Verbundtyp wie z. B. Polyolefin-Folie über Aluminiumfolie verpackt sein.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegen Metallchlorit und säurebildende Verbindung in einer festen Mischung vor, die in die Form einer Tablette verpreßt wurde. Die Tablette wird dann in einer feuchtigkeitsundurchlässigen Schutzhülle verpackt. Die feuchtigkeitsundurchlässige Schutzhülle kann aus irgendeinem im wesentlichen wasserunlöslichen thermoplastischen Material bestehen. Jede Tablette kann einzeln verpackt sein, wobei die Verpackung nach Entnahme der Tablette weggeworfen wird, oder es können mehrere Tabletten in einem wiederverschließbaren Behälter verpackt sein, etwa solchen, die einem Zip-loc^® gleichen, der eine feuchtigkeitsundurchlässige Schutzhülle ergibt. Die Tablette(n) wird/werden dann in einer bestimmten Menge dem zweiten Teil, d. h., der wäßrigen Lösung, zugesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform liegen Metallchlorit und säurebildende Verbindung in Form eines festen Pulvers vor und werden in einen festen Träger wie z. B. ein Briefchen, einen Beutel, eine Membran etc. gegeben, der für Wasser in flüssiger Form durchlässig ist. Bei Verwendung eines Briefchens, Beutels oder einer Membran werden Metallchlorit und säurebildende Verbindung durch das Briefchen, den Beutel oder die Membran von den übrigen Komponenten getrennt. Bei dieser Ausführungsform muß der feste Träger Durchgang von Chlordioxid nach dessen Bildung in das wäßrige Medium erlauben. Bei dieser Ausführungsform kann der feste Träger zudem in Kammern geteilt sein, die säurebildende Verbindung und Metallchlorit voneinander trennen, um eine Reaktion zu verhindern, falls Wasser in Dampfform in den festen Träger gelangen sollte.
Gegebenenfalls können die Tabletten oder das Pulver in einer Verpackung oder Membran bereitgestellt werden, die sich bei Zugabe zu einem wäßrigen Medium auflöst, so daß flüssiges Wasser eindringen und in Kontakt mit den Bestandteilen kommen kann.
Ein Beispiel für ein Membran-Material ist Gelatine. Die Gelatine ist in Form einer Kapsel unter dem Handelsnamen Capsugel^® verfügbar, das zu beziehen ist durch Warner Lambert, Morris Plains, NJ.
Wie bereits festgestellt, beträgt der pH der Lösung 5 bis 8, vorzugsweise 5,2 bis 8 und ganz besonders bevorzugt 5,5 bis 8. Bei so hohen pHs kann Chlordioxid jedoch nicht ausreichend erzeugt werden. Es ist daher notwendig, daß säurebildende Verbindung und Metallchlorit dicht beieinander liegen, und daß der pH am Ort des Metallchlorits niedriger ist als der der Lösung im allgemeinen. Der pk_a der säurebildenden Verbindung ist daher recht niedrig, d. h., 4,5 oder kleiner.
Die vorliegende Erfindung sorgt für kontrollierte Freisetzung von Chlordioxid durch Verwendung fester Reaktionspartner, die sich bei Berührung mit Wasser bereitwillig lösen. Der Feststoff, z. B. eine Tablette, löst sich in der wäßrigen Lösung, Metallchlorit und säurebildende Verbindung reagieren, und Chlordioxid wird freigesetzt. Nächste Nähe der Reaktionspartner ist wünschenswert, um Chlordioxid bei einem solch hohen pH wirksam freizusetzen.
Der Fachmann versteht auch, daß Kombinationen aus diesen Ausführungsformen ebenfalls kontrollierte Freisetzung von Chlordioxid ergeben, indem die Auslösung der Zusammensetzung durch Wasser solange verhindert wird, bis man es wünscht, sowie dadurch, wie schnell das Wasser mit den Reaktionspartnern in Berührung kommt. Die kontrollierte Chlordioxid-Erzeugung wird in WO 99/24356 ausführlich erörtert.
Mit der Methodik der vorliegenden Erfindung wird Chlordioxid mit etwas Schütteln typischerweise über einen Zeitraum von etwa 15–30 Minuten erzeugt. Wird jedoch zu sehr geschüttelt, so kann der Wirkungsgrad der Reaktion stark abnehmen, und es kann sein, daß nicht alles Metallchlorit in Chlordioxid überführt wird. Der Grund dafür ist, daß ein lokal niedrigerer pH am Ort der Reaktion zwischen Metallchlorit und säurebildender Verbindung erforderlich ist. Zu viel Schütteln kann zur Verteilung der säurebildenden Verbindung und daher zu einem höheren pH am Reaktionsort führen. Über den gesamten Zeitraum von 15–30 Minuten ist Schütteln daher nicht notwendig. Chlordioxid ergibt bei Anwendung der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine unmittelbare und recht effektive antimikrobielle Wirkung gegen die an der Zitze anzutreffenden ansteckenden Mastitiserreger. Das Chlordioxid verdampft jedoch schnell von der Oberfläche der Zitze und ergibt daher keine langanhaltende Wirkung. Verbleibt zudem das Chlordioxid über einen längeren Zeitraum an der Zitze, so kommt es Gewebereizungen.
Es ist daher wünschenswert und recht nutzbringend, ein zusätzliches antimikrobielles Mittel für länger anhaltende, bleibende antimikrobielle Wirkung bereitzustellen. Zu diesen zusätzlichen, hierin brauchbaren antimikrobiellen Mitteln zählen Fettsäuren mittlerer Kettenlänge wie etwa Octansäure, Heptansäure, Decansäure, Nonansäure (Pelargonsäure), Undecansäure und so weiter. Bevorzugte Fettsäuren sind Octansäure und Heptansäure. Diese Säuren sind hilfreich in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung.
Längerkettige Fettsäuren, z. B. C₁₁-C₁₅, sind bei Raumtemperatur typischerweise fest, und es ist schwieriger, sie im wäßrigen System löslich zu machen. Daher kann die Verwendung eines Haftvermittlers oder hydrotropen Mittels erforderlich sein, um die längerkettige Fettsäure löslich zu machen. Kürzerkettige Fettsäuren können so wirken, daß sie die Löslichkeit einer längerkettigen Fettsäure erhöhen. Beispielsweise können Essigsäure und Propionsäure für diesen Zweck verwendet werden.
Es wurde gefunden, daß Heptansäure und Octansäure bessere bleibende antimikrobielle Wirkung als einige andere Fettsäuren aufweisen. Die Fettsäuren unterbrechen den Metabolismus einer Zelle, indem sie in die Zellmembran eindringen und die Zellfunktion stören. Die Fettsäure muß daher imstande sein, die hydrophobe Membran der Zelle zu durchqueren. Ist die Anzahl der Kohlenstoff-Atome in der Fettsäurekette zu niedrig, so ist die Fettsäure nicht hydrophob genug. Ist die Anzahl der Kohlenstoff-Atome zu hoch, so ist die Fettsäure nicht in Wasser löslich. Die Fettsäure verliert daher an Wirksamkeit.
Der pH der Mischung der vorliegenden Erfindung ist 5 bis 8, ganz besonders bevorzugt 5,2 bis 8. Der erfindungsgemäß neutrale pH ergibt eine Zusammensetzung, die die Haut von Tieren oder Menschen weniger reizt.
Den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls weitere Bestandteile beigegeben werden, darunter Netzmittel (d. h., Emulgatoren oder Tenside), Emulsionsstabilisatoren, Entschäumungsmittel, Puffer, weitere antimikrobielle Mittel, Fungizide, Erweichungsmittel (Hautkonditionierungsmittel oder Feuchtigkeitsmittel), hydrotrope Mittel, Feuchthaltemittel, Verdickungsmittel oder viskositätsverändernde Mittel, Konservierungsmittel, Farbstoffe, Weichmacher, Vitamin E, insektenabweisende Mittel, Duftstoffe und so weiter. Beispielsweise kann ein Bestandteil wie z. B. ein Farbstoff der Zusammensetzung zum Zeitpunkt des Gebrauchs in Form einer getrennten Tablette zugesetzt werden.
Netzmittel oder Tenside werden häufig verwendet, um Benetzungseigenschaften zu ergeben, um so vollständigen Kontakt zwischen der zu desinfizierenden Oberfläche und der Gebrauchslösung sicherzustellen. Zu den hierin brauchbaren Netzmitteln oder Tensiden zählen lineare Alkoholalkoxylate, d. h., lineares Alkoholethoxylat, Nonylphenoxypolyethoxyethanol, Natrium-dioctylsulfosuccinat, etwa Aerosol^® TO-75, zu beziehen durch American Cyanamid Co./Industrial Chemical Division. Tenside sind hilfreich bis zu etwa 2 Gew.-% der Zusammensetzung, vorzugsweise bis zu etwa 0,5 Gew.-% der Zusammensetzung.
Zu den hierin brauchbaren Erweichungsmitteln gehören – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – Propylenglycol, Glycerin, Lanolin oder Lanolin-Derivate, Sorbit, Polyethylenglycol, Aloe vera und so weiter. Diese Mittel sind hilfreich zum Aufrechterhalten einer gesunden Zitzenhaut und wirken einer etwaigen Reizwirkung von Formulierungsbestandteilen oder aus der Umwelt entgegen. Erweichungsmittel sind hilfreich bis zu etwa 15 Gew.-% der Zusammensetzung. Die Menge Erweichungsmittel, die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, kann aufgrund des milden pH der fertigen Zusammensetzung, d. h., 5–8, verringert werden.
Polymere Verdickungsmittel oder viskositätsverändernde Mittel können den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls beigegeben wer den, um für bessere Haftung an der Oberfläche der Zitzen zu sorgen. Dies ist wichtig für die Verbesserung der Verweilzeit des antimikrobiellen Mittels im Kontakt mit den Erregern. Zudem werden dadurch die Verluste verringert, die dadurch entstehen, daß die Zusammensetzung von der Zitze "abtropft". Viskositätsverändernde Mittel können anorganisch oder organisch sein, und sie können wasserlöslich oder in Wasser dispergierbar sein. Organische Verdickungsmittel lassen sich in natürliche und synthetische Polymere unterteilen. Synthetische Polymere können auf natürlicher Basis oder können Petroleum-basiert sein. Diese Verdickungsmittel sind hilfreich bis zu etwa 1 Gew.-% der Zusammensetzung, vorzugsweise bis zu etwa 0,5 Gew.-% der Zusammensetzung.
Zu den anorganischen Verdickungsmitteln zählen kolloidales Magnesium, Aluminiumsilicate, etwa diejenigen, die unter dem Handelsnamen Veegum^® vertrieben werden, kolloidale Tone, etwa diejenigen, die unter dem Handelsnamen Bentonite^® vertrieben werden, Kieselsäuren wie etwa die Cab-o-sil^®-Palette und so weiter. Diese Verdickungsmittel, bisweilen auch als Stellmittel bezeichnet, können gestäubt oder gefällt sein, um Teilchen mit einem großen Verhältnis von Oberfläche zu Größe zu erzeugen.
Natürliche Hydrogel-Verdickungsmittel sind solche, die hauptsächlich aus pflanzlichen Extrudaten abgeleitet sind, zum Beispiel Tragant, Karaya- und Akazien-Gum; Extraktstoffe, darunter Karagheen, Johannisbrot-Gum, Guar-Gum, Pektin und so weiter; reine kultivierte Fermentationsprodukte wie Xanthan-Gum; und so weiter.
Zu den speziellen Beispielen für brauchbare viskositätsverändernde Mittel zählen Xanthan-Gum wie etwa Kelzan^® T und Keltrol^®, erhältlich von Kelco (Tochter von Monsanto Company), und teilweise oder vollständig hydrolysierte Polyvinylalkohol-Zusammensetzungen. Diese Materialien sind empfänglich für Scherbelastung, wobei die Viskosität bei Anwendung einer Scherung abnimmt und bei Wegnahme der Scherkräfte sich wiedereinstellt. Bei Zitzenbad-Zusammen setzungen erhöht sich die Viskosität nach dem Dippen, und die Viskosität stellt sich nach dem Entfernen wieder ein und immobilisiert so den Überzug, so daß nur wenig durch Abtropfen verlorengeht.
Das viskositätsverändernde Mittel kann selbst ein Filmbildner sein oder kann mit einem filmbildenden Mittel zusammenwirken. Zum Beispiel kann Xanthan-Gum sowohl als Filmbildner als auch als viskositätsveränderndes Mittel fungieren, und teilweise oder vollständig hydrolysierter Polyvinylalkohol kann sowohl als Filmbildner als auch als viskositätsveränderndes Mittel fungieren. Filmbildende Mittel werden in Zitzenbädern vom Barrieretyp eingesetzt.
Filmbildende Mittel sorgen für die Bildung einer Barriere über der Zitzenöffnung, um zu verhindern, daß Mastitis verursachende Mikroorganismen in den Zitzenkanal gelangen. Diese Barriere bietet Schutz vor Mastitis verursachenden Erregern während der Perioden zwischen den Melkzeiten.
Zu den hierin brauchbaren Klassen filmbildender Mittel zählen natürliche Hydrogele (d. h., natürliche Gumen), Gelatine, Vinylpolymere, Cellulose-basierte filmbildende Mittel, darunter Ethylhydroxyethylcellulose und so weiter. Filmbildner sind hilfreich mit 0 bis etwa 10 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung und vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung.
Die obigen Bestandteile können der wäßrigen Komponente in Lösung beigegeben werden oder können der festen Komponente beigegeben werden, doch werden diese Bestandteile vorzugsweise der wäßrigen Lösung beigegeben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch ein System aus mehreren Tabletten umfassen, die jeweils verschiedene Bestandteile aufweisen, die zum Zeitpunkt der Anwendung in Wasser gegeben werden.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind brauchbar als Zitzenbäder, darunter Vordipps, Nachdipps und Barrieredipps.
Zu den weiteren Anwendungen, bei denen die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, zählen flüssige und feste Ablauf-Desinfektionsmittel, Frischfleischbäder (z. B. solche, die in Ausschmelzanlagen verwendet werden), Hufbehandlungszusammensetzungen, antimikrobielle Gleitmittel, klinische Scheuerzusammensetzungen und antimikrobielle Handprodukte, topische Hautbehandlungen, antimikrobielle tiermedizinische Produkte, Zusammensetzungen zur Desinfektion ausgetretener Körperflüssigkeiten, hochwertige Desinfektionsmittel für invasive und nichtinvasive chirurgische Instrumente und so weiter.

Claims

Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung, umfassend a) eine feste Komponente, umfassend eine Chlordioxid-erzeugende Komponente, umfassend wenigstens eine säurebildende Verbindung und wenigstens ein Metallchlorit in einem festen Träger; und b) eine wäßrige Komponente, umfassend eine antimikrobielle Fettsäure mit 6 bis etwa 12 Kohlenstoff-Atomen, wobei die antimikrobielle Fettsäure einen pK_a aufweist, der nicht niedriger ist als der der säurebildenden Verbindung; wobei die feste Komponente sich mit der wäßrigen Komponente vereinigt, um eine gemischte Zusammensetzung mit einem pH im Bereich von 5 bis 8 zu bilden.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der pH der gemischten Zusammensetzung 5,2 bis 8 beträgt.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der pK_a der säurebildenden Verbindung niedriger ist als 4,5.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Metallchlorit und die wenigstens eine säurebildende Verbindung in Form einer gepreßten Tablette vorliegen.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Metallchlorit und die wenigstens eine säurebildende Verbindung in Pulverform vorliegen.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Metallchlorit und die wenigstens eine säurebildende Verbindung durch eine Membran von allen anderen Komponenten getrennt sind.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, des weiteren umfassend einen Farbstoff in Tablettenform, wobei der Farbstoff zum Zeitpunkt des Gebrauchs zugesetzt wird.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die säurebildende Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zeolith und Ton.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei der Zeolith ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus synthetischen Zeolithen, dealuminierten Zeolithen, im wesentlichen Wasserstoffionen-ausgetauschten Formen von Zeolithen und Mischungen derselben.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei der Ton wasserhaltig, calciniert oder angesäuert und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Bentonit, Kaolin, Attapulgit, Halloysit, säurebehandeltem Metakaolin und Mischungen derselben.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die säurebildende Verbindung eine protische Säure ist.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die säurebildende Verbindung eine Carbonsäure ist.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die protische Säure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure, Sulfaminsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Citronensäure, Weinsäure, Borsäure, Milchsäure und Mischungen derselben.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die säurebildende Verbindung ein saures Salz ist.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 14, wobei das saure Salz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natriumhydrogensulfat, Natriumdihydrogenphosphat und Mischungen derselben.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die säurebildende Verbindung eine nichtprotische Säure ist.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 16, wobei die nichtprotische Säure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chloriden von Zink, Aluminium und Eisen, Sulfaten von Zink, Aluminium und Eisen und Mischungen derselben.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Fettsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Heptansäure und Octansäure.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die antimikrobielle Zusammensetzung des weiteren 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% wenigstens eines Filmbildners umfaßt.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Metallchlorit in einer Konzentration vorhanden ist, die zur Erzeugung von 1 bis 500 ppm Chlordioxid in einer fertig gemischten Zusammensetzung ausreicht.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 20, wobei die Chlordioxid-Konzentration über einen Zeitraum von 15 Minuten bis 30 Minuten nach dem Mischen der Chlordioxid-erzeugenden Komponente und der wäßrigen Komponente erzeugt wird.
Zweiteilige antimikrobielle Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die antimikrobielle Fettsäure in einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-% der gesamten gemischten Zusammensetzung vorhanden ist.