專利名稱：生物膜生長的抑制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在潮濕或濕潤的表面上減少或抑制生物膜形成的方法和組合物，并且更具體地說，涉及在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)之中及其附近減少病原體。本發(fā)明主要用于空氣調(diào)節(jié)(包括空氣冷卻和空氣加熱)系統(tǒng)，并且此后將參照上述應(yīng)用領(lǐng)域描述本發(fā)明。但是，應(yīng)理解本發(fā)明可以應(yīng)用于需要抑制表面的生物膜形成或微生物集落的其它情況。
背景技術(shù)：
諸如通常在辦公室、居所、保健和其它建筑物中提供的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)常包含具有潮濕或潤濕表面的元件。好的實例為空調(diào)冷凝器，其可包含多個例如鋁結(jié)構(gòu)的換熱片，其通過具有再循環(huán)致冷劑的導(dǎo)熱連接物冷卻。將待冷卻的熱空氣通過換熱片，空氣中的濕氣在換熱片上冷凝并流出。在一些情況下，冷凝器的換熱表面用再循環(huán)的水薄膜冷卻。
冷卻表面通常具有大的面積，是潮濕或濕潤的，并且為微生物的固定和生長提供了理想的環(huán)境，所述微生物由空氣所攜帶并且在表面上形成生物膜。微生物包括在表面上繁殖的細(xì)菌和真菌。在幾個月內(nèi)相鄰換熱表面之間的間隔可完全被生物膜生長所堵塞。
生物膜降低功效并且造成主要的健康危害。功效由于生物膜具有差的傳熱性能而損失并因此減少了冷凝器的熱效率。微生物活動還可能縮短系統(tǒng)的使用期限，這是因為酸性細(xì)菌滲出液可能引起嚴(yán)重腐蝕并且因為元件之上和之內(nèi)生物質(zhì)的增加可能減少氣流并增加系統(tǒng)內(nèi)的背壓，因而在短的使用期限之后要求維護清理。
由于生物膜的存在反過來又為病原體如真菌、細(xì)菌、病毒、過敏原、酵母菌和霉菌的進一步聚集和進一步生產(chǎn)提供了掩護，因而造成健康危害。上述生物的生長條件在高濕度期間特別有利，所述高濕度例如當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉(例如在晚上)時可能出現(xiàn)，而且在正常操作的過程中也可能產(chǎn)生。所述生物的存在是非常不合乎需要的，因為它們可能導(dǎo)致人類和動物生病或死亡、產(chǎn)生異味并且可損傷或毀壞各種材料。
就人類健康和安全而言特別關(guān)注的是內(nèi)毒素和真菌毒素，所述內(nèi)毒素和真菌毒素是真菌和細(xì)菌細(xì)胞壁的破壞成分并且是已知的人類呼吸道過敏原。在有些人中它們可能引起哮喘，并且在所有情況下它們已顯示出導(dǎo)致免疫反應(yīng)。目前認(rèn)為在暴露一段時期后這會降低免疫系統(tǒng)對拮抗藥的反應(yīng)能力并且使受治療者更易于受到細(xì)菌、病毒等的感染。還關(guān)注的是真菌孢子、細(xì)菌孢子和細(xì)菌。
在健康護理設(shè)施如醫(yī)院和療養(yǎng)院中，由于許多病人因其原來的健康護理問題而處于虛弱狀態(tài)，因而使由生物質(zhì)釋放內(nèi)毒素和真菌毒素的不利后果加重。對健康人而言不是主要威脅的微生物可能對自身防感染能力降低的病人而言是致命的。而且，對其它環(huán)境如公共建筑給予了越來越多的關(guān)注，因為如果致病微生物經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣或通風(fēng)井進入建筑物，它們能夠快速在整個建筑內(nèi)循環(huán)，從而大大提高感染和擴散疾病的可能性。在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中抑制孢子萌發(fā)和微生物存活將有助于降低疾病和過敏性反應(yīng)的危險。
迄今還不存在抑制生物質(zhì)生長的有效方法，并且處理該問題的唯一方法是周期性清理，這樣做勞動量大、成本高且不方便并且未充分處理清理操作之間的健康問題。盡管已提議了各種涂料，但均不能耐潮濕條件或在使用期間在抑制生物膜形成方面保持有效。
本發(fā)明的目的是克服或改進現(xiàn)有技術(shù)中的至少一種缺點，或提供一種有效的替代方案。
世界的許多地區(qū)在建筑物中采用加熱過濾空氣作為集中供暖的方法。應(yīng)該理解所述系統(tǒng)也產(chǎn)生與上述針對空氣調(diào)節(jié)而言相同的危險并且本發(fā)明并不限于任何特定類型的過濾器或氣流系統(tǒng)。
發(fā)明描述根據(jù)第一個方面，本發(fā)明提供了一種生物抑制涂料組合物，所述生物抑制涂料組合物包含干燥時產(chǎn)生本質(zhì)上疏水的膜的成膜組合物并且包含殺生物復(fù)合物A-B，其中A為酚類殺生物劑且B選自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮聚合物、聚乙烯吡咯烷酮共聚物及其混合物。
如果在整個說明書和權(quán)利要求書中上下文不另外明確要求，詞語“包含”、“包括”等的意思是“內(nèi)含性的”(與“僅限于”或“窮舉”意思相反)，即“包括，但不限于”。
根據(jù)第二個方面，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一方面的生物抑制涂料組合物，其中涂料組合物選自丙烯酸類聚合物基組合物、甲基丙烯酸類聚合物基組合物、丙烯酸類共聚物基組合物、甲基丙烯酸類共聚物基組合物、乙烯基聚合物基組合物、乙烯基共聚物基組合物、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酯及其混合物。
優(yōu)選地，涂料組合物具有抑制細(xì)菌和/或抑制真菌性能。
成膜組合物可以基于乳液或乳膠、聚合物或共聚物溶液、或聚合物或共聚物乳液。成膜組合物可以是水基聚合物或共聚物乳液。
優(yōu)選地，成膜組合物是或包含丙烯酸類聚合物、丙烯酸類共聚物、丙烯酸類聚合物的混合物、丙烯酸類共聚物的混合物或丙烯酸類聚合物和共聚物的混合物。更優(yōu)選地，成膜組合物是或包含丙烯酸類-苯乙烯共聚物。
成膜組合物可以是或包含環(huán)氧或環(huán)氧酯。
非常優(yōu)選的涂料組合物是水基聚合物或共聚物乳液或乳膠組合物，且特別是包含環(huán)氧酯的那些。
成膜組合物可以是或包含醋酸乙烯酯丙烯酸類共聚物。
優(yōu)選地，成膜組合物以混合物的30-80％w/w的量存在，較優(yōu)選成膜組合物以混合物的40-70％w/w的量存在，甚至更優(yōu)選成膜組合物以混合物的50-60％w/w的量存在。
由于殺生物復(fù)合物A-B的優(yōu)選殺生物劑為三氯生；二氯生(diclosan)；雙氯酚(dichlorophen)；鄰苯基苯酚；鄰芐基對氯苯酚、甲酚、二甲苯和取代的二苯醚。
更優(yōu)選地，殺生物劑A為鹵代酚類殺生物劑。優(yōu)選氯代酚類殺生物劑且最優(yōu)選殺生物劑A為三氯生。
優(yōu)選地，殺生物劑A以混合物的0.5-5％w/w的量存在，較優(yōu)選以混合物的1-2％w/w的量存在，且更優(yōu)選以混合物的1.5％w/w的量存在。
優(yōu)選地，復(fù)合部分B為聚乙烯吡咯烷酮，或可以是例如聚乙烯吡咯烷酮/醋酸乙烯酯共聚物。
優(yōu)選地，B以混合物的2-10％的量存在，較優(yōu)選以混合物的3-8％的量存在，且更優(yōu)選以混合物的約5％的量存在。
優(yōu)選地，生物抑制組合物含有用量為混合物的20-40％，更優(yōu)選混合物的25-35％的溶劑，一種優(yōu)選的溶劑為水。
已實施在親水膜中將PVP/酚類復(fù)合物組合形成聚乙烯吡咯烷酮聚合物或共聚物，從而可使復(fù)合物松散地結(jié)合到浸漬紙或織物擦拭物以清理食品處理表面等等。在前述應(yīng)用中，復(fù)合物易于從擦拭物基材中濾出并且易于在清理/消毒的表面上接觸細(xì)菌。復(fù)合物并不對表面具有持久影響，并且擦拭物必須在大約數(shù)次洗滌之后除去。因此，本發(fā)明人令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)已預(yù)期涂料聚合物包裹殺生物劑并且使微生物不與殺生物劑接觸時，在施涂到例如金屬或磚石建筑表面上的涂料組合物中包含PVP復(fù)合物明顯抑制了聚合物涂布表面上的生物膜生長。更令人驚奇的是，包含根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合物的涂料在環(huán)境中已抑制了涂布金屬上的生物質(zhì)生長超過3年，其中所述生長原先是嚴(yán)重問題。還令人驚奇的是，低濃度的殺生物劑對于上述長的持續(xù)期而言是有效的。
應(yīng)該理解，PVP/酚類復(fù)合物不是水溶性的并且其包含于涂料組合物中不是簡單的。在水基乳液涂料組合物的情況下這已通過將復(fù)合物與水溶性高沸點極性溶劑(如N-甲基吡咯烷酮或二醇醚)一起分散在水相中獲得。在施涂涂料之后，并且隨著水蒸發(fā)，高沸點極性溶劑的相對比例增加并且在臨界點下使殺生物復(fù)合物溶解，留下殺生物劑均勻分布在整個膜內(nèi)。還應(yīng)該理解，盡管水是優(yōu)選介質(zhì)，但可類似地獲得在溶劑基涂料組合物中的分散。
根據(jù)第三個方面，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一或第二方面的生物抑制組合物，所述生物抑制組合物還包含沸點比涂料組合物的溶劑介質(zhì)更高的水溶性極性溶劑。
優(yōu)選地，高沸點極性溶劑有助于復(fù)合物A-B在聚合物乳液或乳膠中分散。優(yōu)選地，水溶性極性溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、二醇醚及其組合物。
根據(jù)本發(fā)明的涂料可以用作對生物質(zhì)生長敏感的元件(例如，空氣調(diào)節(jié)冷凝器板、通風(fēng)口)上和其它表面(如手術(shù)室內(nèi)的敏感表面)上的防護涂料以抑制在表面上形成生物膜。本發(fā)明還適用于裝飾涂料如漆以抑制敏感表面上的霉菌生長?？梢允┩扛鶕?jù)本發(fā)明的涂料(而不限于金屬、磚石建筑、木材、刨花板和其它建筑物和建筑材料的表面)。一些組合物可能需要烘焙到表面上或在升高的溫度下將其干燥。
根據(jù)第三個方面，本發(fā)明提供了一種通過使根據(jù)前述方面中任一項的生物抑制涂料組合物的膜或薄層干燥形成的生物抑制涂層。
涂層優(yōu)選對抑制在其表面上的生物膜生長超過一年有效，且更優(yōu)選對抑制在其表面上的生物膜生長超過三年有效。
涂料可施涂到金屬、混凝土或水泥質(zhì)表面或木材表面上。
涂料可以裝飾涂料的形式施涂。一個實例是以漆的形式以抑制霉菌生長。所述漆進一步包含選自懸浮劑、觸變劑、流動和粘度改性劑、防腐劑等等的漆成分。其它漆成分可有利地選自腐蝕抑制劑和/或顏料。
因此根據(jù)最終用途，可將根據(jù)本發(fā)明的組合物著色；并且在此情況下所述組合物將包含其它漆成分如懸浮劑、觸變劑、流動和粘度改性劑、防腐劑等等。該組合物并非必須著色并且可以包含腐蝕抑制劑和其它用于成膜涂料的抑制添加劑。
應(yīng)該理解該處理是充分抗細(xì)菌或抗真菌的。即，處理劑充分阻止了表面上的集落現(xiàn)象而不是殺死了混入表面上的有機體。
根據(jù)第四個方面，本發(fā)明提供了一種在對所述形成敏感的表面上抑制生物膜形成的方法，該方法包括以下步驟將根據(jù)第一或第二方面的組合物的涂料施涂到表面上并且將組合物干燥或使組合物干燥。
在優(yōu)選的實施方案中，表面為空氣調(diào)節(jié)表面、空氣調(diào)節(jié)冷凝器板、空氣調(diào)節(jié)冷凝器通風(fēng)口，或可以是手術(shù)室內(nèi)的敏感表面。
在一些實施方案中，將該組合物烘焙到表面上或在升高的溫度下干燥。
根據(jù)第五個方面，本發(fā)明提供了了一種使用根據(jù)第一或第二個方面的組合物或根據(jù)第四個方面的方法處理的表面。
實施本發(fā)明的最佳實施方案以下僅通過實施例將更具體地描述本發(fā)明的各種實施方案。
用于本發(fā)明的適合殺生物劑包括，但不限于PVP或PVP共聚物與三氯生；二氯生；雙氯酚；鄰苯基苯酚；鄰芐基對氯苯酚、甲酚、二甲苯和取代的二苯醚的復(fù)合物。
配方實例如以下實施例所示制備各配方。
實施例1苯乙烯/丙烯酸類共聚物乳液(50％固含量) 60.0％w/w水 28.5％w/wN-甲基吡咯烷酮 5.0％w/wPVP/VA S-6305.0％w/w三氯生 1.5％w/w
實施例2丙烯酸類共聚物乳液(50％固含量) 60.0％w/w水 28.5％w/wN-甲基吡咯烷酮 5.0％w/wPVP/VA S-6305.0％w/w三氯生 1.5％w/w實施例3醋酸乙烯酯/丙烯酸類共聚物乳液(50％固含 60.0％w/w量)水 28.5％w/wN-甲基吡咯烷酮 5.0％w/wPVP/VA S-6305.0％w/w三氯生 1.5％w/w實施例4丙烯酸類共聚物乳液(50％固含量) 30.0-50.0％w/w環(huán)氧樹脂100110.0-20.0％w/w丙二醇甲基醚醋酸酯 10.0-20.0％w/wPVP/VA S630 5.0％w/w2-苯氧基乙醇2.0-5.0％w/w壬基苯酚乙氧基化物硫酸銨鹽 2-3.0％w/w三氯生 1.5％w/w水 適量至100％w/w實施例5丙烯酸類共聚物(在乙醇中的50％活性溶液) 70％w/w
PVP/VA S6305.0％w/w三氯生 1.5％w/w乙醇 23.0％w/wPVP/VA S630可購自ISP公司。
將位于悉尼的大的城市建筑的空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻盤管徹底清理，然后在12個月的時間內(nèi)進行定時監(jiān)控。一個月內(nèi)在冷卻盤管上可觀察到生物質(zhì)的明顯生長，并且在約3個月的時間間隔內(nèi)盤管需要清理。然后將盤管再次清理并采用根據(jù)實施例1-3的每一個配方涂布盤管部分。定時檢查盤管。在任何涂布部分上12個月之后在盤管上未觀察到生物膜生長。
權(quán)利要求
1.生物抑制涂料組合物，其包含干燥時產(chǎn)生本質(zhì)上疏水的膜的成膜組合物并且包含殺生物復(fù)合物A-B，其中A為酚類殺生物劑且B選自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮聚合物、聚乙烯吡咯烷酮共聚物及其混合物。
2.權(quán)利要求1的生物抑制涂料組合物，其中涂料組合物選自丙烯酸類聚合物基組合物、甲基丙烯酸類聚合物基組合物、丙烯酸類共聚物基組合物、甲基丙烯酸類共聚物基組合物、乙烯基聚合物基組合物、乙烯基共聚物基組合物、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酯及其混合物。
3.權(quán)利要求1的生物抑制涂料組合物，其具有抗細(xì)菌性能。
4.權(quán)利要求1或2的生物抑制涂料組合物，其具有抗真菌性能。
5.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物是乳液或乳膠組合物。
6.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物是聚合物或共聚物溶液。
7.權(quán)利要求1-5中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物是聚合物或共聚物乳液。
8.權(quán)利要求7的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物是水基聚合物或共聚物乳液。
9.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物是或包含丙烯酸類聚合物或丙烯酸類共聚物。
10.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物是或包含丙烯酸類-苯乙烯共聚物。
11.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物是或包含環(huán)氧或環(huán)氧酯。
12.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物包含醋酸乙烯酯丙烯酸類共聚物。
13.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物以混合物的30-80％w/w的量存在。
14.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物以混合物的40-70％w/w的量存在。
15.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中成膜組合物以混合物的50-60％w/w的量存在。
16.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中殺生物劑A選自三氯生；二氯生；雙氯酚；鄰苯基苯酚；鄰芐基對氯苯酚、甲酚、二甲苯和取代的二苯醚。
17.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中殺生物劑A為鹵代酚類殺生物劑。
18.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中殺生物劑A為三氯生。
19.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中殺生物復(fù)合物A-B不溶于水。
20.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中殺生物劑A以混合物的0.5-5％w/w的量存在。
21.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中殺生物劑A以混合物的1-2％w/w的量存在。
22.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中殺生物劑A以混合物的1.5％w/w的量存在。
23.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中B為聚乙烯吡咯烷酮。
24.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中B為聚乙烯吡咯烷酮/醋酸乙烯酯共聚物。
25.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中B以混合物的2-10％的量存在。
26.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中B以混合物的3-8％的量存在。
27.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物，其中B以混合物的約5％的量存在。
28.以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制組合物，其含有用量為混合物的20-40％的溶劑。
29.權(quán)利要求28的生物抑制組合物，其中溶劑以混合物的25-35％的量存在。
30.權(quán)利要求28或29的生物抑制組合物，其中溶劑為水。
31.權(quán)利要求28-30中任一項的生物抑制組合物，其進一步包含沸點比涂料組合物的溶劑介質(zhì)更高的水溶性極性溶劑。
32.權(quán)利要求31的生物抑制組合物，其中高沸點極性溶劑有助于復(fù)合物A-B在聚合物乳液或乳膠中分散。
33.權(quán)利要求31或32的生物抑制組合物，其中水溶性極性溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、二醇醚及其組合。
34.通過將以上權(quán)利要求中任一項的生物抑制涂料組合物的膜或薄層干燥形成的生物抑制涂層。
35.權(quán)利要求34的生物抑制涂層，所述涂層對抑制在其表面上的生物膜生長超過一年有效。
36.權(quán)利要求35的生物抑制涂層，所述涂層對抑制在其表面上的生物膜生長超過三年有效
37.權(quán)利要求34-36中任一項的生物抑制涂層，其被施涂到金屬上。
38.權(quán)利要求34-36中任一項的生物抑制涂層，其被施涂到混凝土或水泥質(zhì)表面上。
39.權(quán)利要求34-36中任一項的生物抑制涂層，其被施涂到木材表面上。
40.權(quán)利要求34-39中任一項的生物抑制涂層，其呈裝飾涂料形式。
41.權(quán)利要求34-40中任一項的生物抑制涂層，其呈漆形式的、用以抑制霉菌生長。
42.權(quán)利要求34-41中任一項的生物抑制涂層，其呈漆形式，并進一步包含選自懸浮劑、觸變劑、流動和粘度改性劑、防腐劑等等的漆成分。
43.權(quán)利要求34-42中任一項的生物抑制涂層，其呈漆形式，并進一步包含選自腐蝕抑制劑的漆成分。
44.權(quán)利要求34-43中任一項的生物抑制涂層，其呈漆形式，并進一步包含顏料。
45.在對生物膜形成敏感的表面上抑制生物膜形成的方法，該方法包括將權(quán)利要求1-13中任一項的組合物的涂料施涂到表面上并且將組合物干燥或使組合物干燥的步驟。
46.權(quán)利要求45的方法，其中表面為空氣調(diào)節(jié)表面。
47.權(quán)利要求45的方法，其中表面為空氣調(diào)節(jié)冷凝器板。
48.權(quán)利要求45的方法，其中表面為空氣調(diào)節(jié)冷凝器通風(fēng)口。
49.權(quán)利要求45的方法，其中表面為手術(shù)室內(nèi)的敏感表面。
50.權(quán)利要求45-49中任一項的方法，其中將組合物烘焙到表面上或在升高的溫度下干燥。
51.權(quán)利要求1-33中任一項的組合物或權(quán)利要求45-50中任一項的方法處理的表面。
全文摘要
一種生物抑制涂料組合物，所述生物抑制涂料組合物包含干燥時產(chǎn)生本質(zhì)上疏水的膜的成膜組合物。涂料組合物包括包含殺生物復(fù)合物A－B，其中A為酚類殺生物劑且B選自聚乙烯吡咯烷酮(“PVP”)、PVP聚合物、PVP共聚物及其混合物。涂料組合物例如選自丙烯酸類和甲基丙烯酸類聚合物基組合物、丙烯酸類和甲基丙烯酸類共聚物基組合物、乙烯基聚合物基組合物、乙烯基共聚物基組合物、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酯及其混合物。用于本發(fā)明的適合的殺生物劑包括，但不限于PVP或PVP共聚物與三氯生；二氯生；雙氯酚；鄰苯基苯酚；鄰芐基對氯苯酚、甲酚、二甲苯和取代的二苯醚的復(fù)合物。
文檔編號A61L2/232GK1809273SQ200480017399
公開日2006年7月26日 申請日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者S·克里茨勒 申請人:諾瓦制藥研究(澳大利亞)有限公司