DE69612908T2 - Verfahren zur Verbesserung der Biozidaktivität - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Bakterielle Anlagerung an Oberflächen in nahezu jeder beliebigen nicht sterilen wässrigen Umgebung ist ein gut belegtes Phänomen. Die Bemühungen der Industrie um die Verhinderung von Kolonisation oder um die Reinigung verschmutzter Oberflächen laufen in einer Reihe verschiedener industrieller Sektoren auf kostspielige Auslagen hinaus. In Wasserbehandlungsprogrammen werden regelmäßig Tenside als Mittel eingesetzt, von denen angenommen wird, dass sie bei der Entfernung organischer Massen von Oberflächen, bei der Verbesserung der Biozidwirksamkeit oder bei der Unterstützung der Wassermischbarkeit verschiedener Biozide eine Rolle spielen. Tenside werden auch regelmäßig im Agrochemiegeschäft, besonders zur Verbesserung der Wirkung von Herbiziden eingesetzt. Dies wird durch Einsatz der Tenside zur Veränderung des Oberflächenverhaltens der aufgebrachten Tröpfchen zur Maximierung ihrer Interaktion mit der Blattoberfläche erreicht.
• Es gibt zahlreiche Beispiele von Tensiden, die dazu fähig sind, die Kolonisation von Oberflächen durch Inhibition des Gesamtwachstüms der Organismen in der Zielumgebung zu hemmen. Die meisten Tenside weisen ungeachtet der Klasse etwas Inhibition des Bakterienwachstums auf, wenn sie in Konzentrationen eingesetzt werden, die zur Behinderung der Oberflächenkolonisation hoch genug sind. In der Wasserbehandlungsindustrie gehören zu der bekanntesten Tensidklasse, die ein Maß an Kolonisationsresistenz gegen untergetauchte Oberflächen verleiht, die kationischen quaternären Amintenside, die auch als Biozide wirken. Selbst relativ milde nicht ionische Tenside können jedoch auf eine analoge Weise wirken. Die Konzentration nicht ionischer Tenside, die zur Vermittlung von Toxizität benötigt wird, ist jedoch erheblich höher als für kationische Tenside.
• Tenside wurden in der Vergangenheit Biozidpackungen beigefügt, weil sie (1) dabei helfen, einige aktive Stoffe in Lösung zu halten, die sich andernfalls abscheiden können und (2) dabei helfen, relativ hydrophobe Biozide in einer wässrigen Umgebung besser mischbar zu machen. Tenside wurden auch als Enhancer der Wirksamkeit von Bioziden gegen Biofilm-assoziierte Organismen durch Steigerung der Aufnehmbarkeit des Biozids an seinem zellulären Ziel erachtet.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Aktivität von Bioziden zur Kontrolle des Mikrobenwachstums in einem wässrigen System. Die Materialien der vorliegenden Erfindung wurden zuvor in Bereichen wie Faseranfeuchtung in der Textilindustrie verwendet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 veranschaulicht die Verbesserung der Wirksamkeit von Isothiazolinon durch 12 ppm Dinonylsulfosuccinat gegen planktonische P. pickettii.
• Fig. 2 veranschaulicht die Verbesserung der Wirksamkeit von Isothiazolinon durch Dinonylsulfosuccinat gegen planktonische P. pickettii bei verschiedenen Dinonylsulfosuccinat-Konzentrationen.
• Fig. 3 veranschaulicht die Verbesserung von 2 ppm Isothiazolinon durch Dinonylsulfosuccinat gegen sessile Populationen von P. pickettii.
• Fig. 4 veranschaulicht die Alkylsulfosuccinat- Alkylkettenlänge vs. Reduktion der Lebendkeimzahl planktonischer P. nickettii bei einer Tensidkonzentration von 48 ppm.
• Fig. 5 veranschaulicht die Verbesserung der Wirksamkeit von 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol (BNPD) durch Alkylsulfosuccinat gegen planktonische P. pickettii.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Aktivität einer Behandlung, die eine Biozid-Verbindung (z. B. eine Bromnitropropandiol- Verbindung) zur Kontrolle des Wachstums von Mikroben (z. B. Bakterien) in einem wässrigen System (z. B. Kühlwasser-, Aufschluss- oder Papierherstellungs-, Metallbearbeitungs- oder Öl- und Gassystem) einschließt, welches das Zufügen zu dem System einer wirksamen Menge Dinonylsulfosuccinat- Tensid umfasst. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung berücksichtigt eine Abnahme der dem System zugefügten Menge der Biozid-Verbindung, während die Wirksamkeit der Behandlung aufrechterhalten wird. Folglich wird ein umweltverträgliches Ergebnis erzielt, indem weniger biozides Material verwendet werden kann, während dennoch der gleiche Wirksamkeitsgrad erzielt wird.
• Dem System wird bevorzugt mindestens 1 ppm des Dinonylsulfosuccinats zugefügt.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung berücksichtigt eine Abnahme der einem System zugeführten Biozidmenge, ohne Abnahme der Wirksamkeit eines bestimmten Behandlungsprotokolls.
• Bei den in der vorliegenden Erfindung getesteten Bioziden handelte es sich um ein Isothiazolinon (spezifisch ein Gemisch aus 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on und 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on, das als Kathon® 886F verkauft und von Rohm und Haas Co. bezogen werden kann) und 2-Brom- 2-nitropropan-1,3-diol oder BNPD (kann von Boots Chemical, Pte. bezogen werden). Die Isothiazolinon-Verbindung wird als das für die vorliegende Erfindung bevorzugte aktive Biozid gehalten, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung dieses Biozids beschränkt. Der für die anfänglichen Studien gewählte Organismus war Pseudomonas pickettii (eine Bakterienspezies), obwohl angenommen wird, dass die vorliegende Erfindung gegen andere Mikroorganismen, wie zum Beispiel Fungi, wirksam sein wird. Die anfänglichen Screening-Untersuchungen der Biozide mit und ohne Tensid wurden unter Verwendung von 48 ppm (aktiv) Tensid durchgeführt, und bei den für diese Experimente gewählten Tensiden handelte es sich um die Sulfosuccinate.
• Das Dinonylsulfosuccinat ließ eine signifikante Verbesserung der BNPD-Aktivität erkennen. Außerdem wird in Fig. 1 eine überraschend signifikante Steigerung der Wirksamkeit der Isothiazolinon-Verbindung (Kathon 886F) in der Anwesenheit von Dinonylsulfosuccinat gezeigt. Die Dosis-Wirkungskurven wiesen darauf hin, dass so wenig wie 5 ppm (aktiv) der Dinonylsulfosuccinat-Verbindung die Isothiazolinon-Wirksamkeit, besonders bei höheren Isothiazolinon-Konzentrationen, verbessern würde. Die Daten wiesen auch darauf hin, dass eine fast maximale Steigerung der Wirksamkeit mit so wenig wie 12 ppm (aktiv) des Dinonylsulfosuccinats erreicht werden kann (Fig. 2). Diese Wirkung wird als eine Verbesserung der Isothiazolinon- Aktivität gesehen, da das Tensid allein keine signifikante Toxizität auf die Bakterienpopulation vermittelte.
• Um die Wirksamkeit des Dinonylsulfosuccinats und Biozids gegen sessile Populationen weiter zu bewerten, wurden in einer Rezirkulationsvorrichtung Wirksamkeitsstudien durchgeführt. Die Kolonisation durfte in der Abwesenheit eines antimikrobiellen Wirkstoffes oder Tensids für eine Zeitdauer von zwei Tagen fortschreiten, gefolgt von der Entfernung des größten Teils der Bakterienkultur. Die Kultur wurde entweder durch frische Medien und Biozid (Kontrolle) oder Medien mit dem Zusatz der entsprechenden Menge von Biozid und Tensid ersetzt. Der Zusatz eines Dinonylsulfosuccinats zu circa 2 ppm Isothiazolinon- Verbindung (Kathon 886F) reduzierte sehr weitgehend die Lebendbakterienzahl, die von den kolonisierten Oberflächen relativ zu den entsprechenden Kontrolloberflächen (nur Isothiazolinon) wiedergefunden werden konnte (Fig. 3). Andere Studien wiesen darauf hin, dass in der Abwesenheit eines beliebigen antimikrobiellen Wirkstoffes kein Verlust von anhaftenden Bakterien von den Oberflächen über die gleiche Zeitdauer auftrat.
• Die folgenden Verbindungsklassen wurden getestet, die Zahl in Klammern zeigt die Kohlenstoffkettenlänge an jeder Esterkette an: Diisobutylsulfosuccinat (4); Diisoamylsulfosuccinat (5); Dihexylsulfosuccinat (6); Dioctylsulfosuccinat (8); Dinonylsulfosuccinat (9) und Bistridecylsulfosuccinat (13).
• Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist zu beachten, dass die Diester mit einer 8-Kohlenstoffkettenlänge fast genauso wirksam waren wie die Diesterverbindungen mit einer 9- Kohlenstoffkettenlänge. Zu beachten ist auch die erhöhte Wirksamkeit mit einer verlängerten Seitenkettenlänge bis zu 9 Kohlenstoffen. Wenn die Seitenkette über eine 13-C- Alkylgruppe verfügt, scheint ein Wirksamkeitsverlust aufzutreten.
• Die Konzentrationen der Isothiazolinon-Verbindung (Kathon 886F), die überall in diesen Experimenten eingesetzt wurden, besonders diejenigen, bei denen die Wirksamkeit gegen P. pickettii untersucht wurde, war ziemlich hoch (circa 5 ppm). Dies ist eine Reflexion der relativen Resistenz dieses Organismus gegen die Isothiazolinon- Verbindung. Ähnliche Experimente wurden unter Verwendung von P. aeruginosa durchgeführt, bei denen ähnliche Ergebnisse mit signifikant niedrigeren Isothiazolinon- Konzentrationen erhalten wurden.
• Der Effekt der Wirksamkeit von BNPD in Anwesenheit von Dinonylsulfosuccinat oder des Dioctylsulfosudcinats gegen Bakterienpopulationen wurde auch untersucht. Die Ergebnisse (Fig. 5) lassen erkennen, dass eine signifikante Steigerung in der Wirksamkeit von BNPD bei Anwesenheit von Dinonylsulfosuccinat, aber nicht bei Anwesenheit von Dioctylsulfosuccinat vorlag.
• Es wird erwartet, dass Behandlungsmengen der vorliegenden Erfindung so niedrig wie von circa 1-5 ppm wirksam sein können. Darüber hinausgehend werden auch andere wässrige Systeme, wie zum Beispiel Metallbearbeitungs- und Öl- und Gassysteme aus der vorliegenden Erfindung ebenfalls einen Nutzen ziehen.
• Während wir hierin bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben haben, wird beabsichtigt, dass sie auch alle Änderungen und Modifikationen einschließt, die vorgenommen werden können, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu kommen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Verbesserung der Aktivität einer Behandlung, die eine Biozid-Verbindung zur Kontrolle des Wachstums von Mikroben in einem wässrigen System enthält, welches das Zufügen zu genanntem System einer wirksamen Menge eines Dinonylsulfosuccinat-Tensids umfasst, wobei genanntes Verfahren eine Abnahme der dem genannten System zugefügten Menge der Biozid-Verbindung berücksichtigt, während die Wirksamkeit genannter Behandlung aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin mindestens circa 1 ppm des Dinonylsulfosuccinat-Tensids dem wässrigen System zugefügt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin genannte Mikroben Bakterien umfassen.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin genannte Mikroben Fungi umfassen.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin genannte Biozid-Verbindung eine Isothiazolinon- Verbindung umfasst.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin genannte Biozid-Verbindung eine Bromnitropropandiol- Verbindung umfasst.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin genanntes wässriges System Folgendes umfasst:

(i) Ein Kühlwassersystem,

(ii) ein Aufschluss- oder Papierherstellungssystem,

(iii)ein Metallbearbeitungssystem,

(iv) ein Öl- und Gassystem.