專利名稱：通過在表面使用催化劑清潔表面的制品,組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制品和處理上述制品，尤其是被微生物沾污的上述制品的表面的方法，和用于處理上述制品的組合物。更具體地說，本發(fā)明涉及一種方法，該方法通過使用衛(wèi)生試劑或它們的母體以便消除或減少微生物污染。
背景技術(shù)：
表面微生物沾染物在許多領(lǐng)域可產(chǎn)生問題。例如，有害于健康的微生物會存在于用于制作食物的表面。如果這些生物轉(zhuǎn)移至食物中，會導(dǎo)致食用這些食物的人生病。其它的問題是由建筑物內(nèi)的空調(diào)導(dǎo)管或供水管的內(nèi)壁的微生物污染物或用于人體中或人體表面的裝置，例如眼鏡、手術(shù)器械等等的污染引起的。這些問題不僅有害于健康，而且，尤其在管子等的情況下，增加了流動摩擦阻力、熱傳遞阻力和生物污染。從文獻中可了解許多其它的實例，可以引用。
許多組合物是已知的，并用于表面的清潔和消毒。幾乎所有的這些組合物具有常見的特征，即它們含有對微生物是毒性的或抑制微生物生長的衛(wèi)生試劑。典型的衛(wèi)生試劑包括，強酸、堿、酚醛塑料、氧化劑，例如過酸和次鹵化物和帶電物質(zhì)，例如陽離子表面活性劑。它們通常是高活性物質(zhì)，在一個或多個方面，即短貯存期限、毒性、腐蝕性和刺激性顯示其活性，并且，這些組分在配方中需要較高的含量，以得到令人滿意的結(jié)果。
在許多情況下，微生物在表面生長形成群集或部分群集的生物薄膜。細(xì)菌生物薄膜在家庭和工業(yè)衛(wèi)生以及醫(yī)療中被認(rèn)為是有問題的，因為可作為腐敗生物或病原體的儲存場所或可導(dǎo)致所謂的生物污染。生物薄膜被認(rèn)為在與內(nèi)在醫(yī)療裝置和其它與濕的人體組織接觸的制品，例如眼鏡有關(guān)的感染方面是有問題的。
控制生物薄膜的常規(guī)研究，例如使用上述衛(wèi)生試劑，表明這些薄膜是拒絕性的。許多因素被認(rèn)為是有助于這種拒絕性的，人們相信，一個主要的因素是臘梅糖、多糖的細(xì)胞外聚合物和糖蛋白與高活性物質(zhì)，例如上述氧化劑或鹵素反應(yīng)的能力和結(jié)合上述帶電物質(zhì)的能力。人們相信，這些相互作用抑制了在生物薄膜的暴露表面之外的衛(wèi)生試劑的有效接觸。
人們已知通過加入其它組分可改善某些衛(wèi)生試劑的活性。例如，次氯酸鹽溶液與強酸的反應(yīng)將產(chǎn)生氯氣，一種潛在的，雖然有些危險的衛(wèi)生試劑。人們還已知通過催化作用產(chǎn)生衛(wèi)生試劑。EP0436466公開了一種對過氧化氫穩(wěn)定的物質(zhì)的消毒方法，其包括用含過氧化氫溶液和過氧化氫分解劑，如在單獨載體上的催化劑接觸上述物質(zhì)。
WO93/00815公開了如何能在表面上結(jié)合光敏化劑，該表面能夠在可見光作用下催化三線態(tài)氧形成單線態(tài)氧，從而在暴露于可見光下提供表面的光殺菌性質(zhì)和自動消毒性質(zhì)。用于這種方法的組合物含有按重量計0.1-1.0％光敏化劑，它可以是卟啉或酞菁，優(yōu)選以未金屬化形式。中-四(N-辛基-4-吡啶鎓)卟啉四陽離子的鹽已知同時具有細(xì)胞溶解和phocytotoxic活性。類似的技術(shù)已知用于制備瓷磚和其它這類衛(wèi)生陶器。在該體系中，如在Toto Ltd of Minato-Ku，Tokyo的商品說明書中所述，基于二氧化鈦的化合物的光活化作用被認(rèn)為產(chǎn)生了作為衛(wèi)生試劑有效的活化物質(zhì)。
光化學(xué)體系的缺點是在弱光條件下或在黑暗中它們是不太有效的。在許多可產(chǎn)生細(xì)菌污染物的場合是沒有充分光線的條件下(例如空調(diào)導(dǎo)管或供水管內(nèi)壁)，人們需要提供衛(wèi)生體系，其在光線和黑暗條件下對生物薄膜是有效的，而不需要使用高含量的活性衛(wèi)生試劑。
發(fā)明的簡單描述我們發(fā)現(xiàn)，如果衛(wèi)生試劑是在生物薄膜污染的表面由母體化合物非光化學(xué)產(chǎn)生的，而不是單獨制備和施用于生物薄膜的暴露表面的話，可大大提高衛(wèi)生試劑的效率。這可以通過在生物薄膜形成之前用黑暗中起作用的催化劑活化表面，隨后用可由催化劑轉(zhuǎn)變?yōu)樾l(wèi)生試劑的催化劑作用物處理污染的表面完成。
盡管不希望將本發(fā)明限制于操作的理論，但我們相信在表面產(chǎn)生衛(wèi)生試劑產(chǎn)生了一個向離開被污染的表面的方向遞減的濃度梯度，而在試劑施用于生物薄膜的暴露表面的情況下梯度是向著表面遞減的。此外，在污染表面上的某種或每種衛(wèi)生試劑母體的消耗確定了上述母體的濃度梯度，它促進了上述母體向污染表面的擴散。
因此，本發(fā)明的第一方面提供了用衛(wèi)生試劑處理表面的方法，其包括步驟a)在表面提供催化一種或多種母體形成衛(wèi)生試劑的非光化學(xué)催化劑，從而使上述催化劑沉積在上述表面上，和b)隨后用含有某種或每種衛(wèi)生試劑母體的處理試劑處理表面，從而在上述表面產(chǎn)生衛(wèi)生試劑。
應(yīng)注意的是，對于某些催化劑，在每次進行步驟(b)之前，不需要進行上述步驟(a)，因為在這些實施方案中，將存在足夠的由先前的清潔周期殘余的催化劑以便由某種或每種母體產(chǎn)生衛(wèi)生試劑因此，本發(fā)明的一個重要方面是，該方法可由少量的在表面提供催化劑的處理過程和大量的向催化劑提供作用物的隨后處理過程組成。因此，沉積的催化劑可用作單一的消毒操作或多元的這種操作。
在本說明書中使用的術(shù)語“非光化學(xué)的”并不排除催化劑的性質(zhì)通過光照改善的可能性，但主要是催化劑能夠在基本上不存在光的條件下產(chǎn)生衛(wèi)生試劑。因此，本發(fā)明的主要優(yōu)點是，它能夠在黑暗和通常不能進入的地方，例如水管和導(dǎo)管的內(nèi)部，在不需要光照這些地方的條件下催化產(chǎn)生衛(wèi)生試劑。
因此，本發(fā)明的第二方面提供了處理生長了微生物的表面的方法，包括用含有至少一種衛(wèi)生試劑母體的處理試劑處理結(jié)合了非光化學(xué)催化劑的表面的步驟，其中上述母體在上述催化劑存在下形成衛(wèi)生試劑。
本發(fā)明還涉及一種用于處理易被微生物污染的表面的組合物，上述組合物含有能夠與表面結(jié)合并隨后化學(xué)轉(zhuǎn)化成是或含有一種對上述微生物有效的衛(wèi)生試劑或其母體的催化劑。該組合物優(yōu)選是浸漬溶液或涂覆組合物。
應(yīng)注意的是，催化劑可通過在形成表面之前往形成表面的材料中加入催化物質(zhì)而沉積在表面上。
因此，本發(fā)明的第四方面涉及制造三維制品的方法，其包括在制造過程中，在其中加入能夠?qū)⒅辽僖环N衛(wèi)生試劑母體轉(zhuǎn)化成對微生物有效的衛(wèi)生試劑的非光化學(xué)催化劑的步驟，其中該制品在使用過程中微生物的生長發(fā)生在制品的表面。
本發(fā)明的第五方面涉及含有在制造過程中加入的能夠?qū)⒅辽僖环N衛(wèi)生試劑母體轉(zhuǎn)化成衛(wèi)生試劑的非光化學(xué)催化劑的三維制品，其中該制品在使用過程中微生物的生長發(fā)生在制品的表面。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的主要特征在于通過用某種或每種衛(wèi)生試劑母體處理催化劑形成衛(wèi)生試劑。在本發(fā)明的某些實施方案中，這些母體本身具有抗細(xì)菌或其它抗微生物活性。與衛(wèi)生試劑相比，這些性質(zhì)顯示出較小或較大程度區(qū)別。在其它實施方案中，母體基本上沒有抗微生物性質(zhì)，優(yōu)選的是，對使用者有利的是，它們不顯示或顯示很小的上述毒性、腐蝕性和/或刺激性。
衛(wèi)生試劑和催化劑如上所述，處理試劑含有至少一種衛(wèi)生試劑母體，其在上述催化劑存在下形成上述衛(wèi)生試劑。在本發(fā)明中，術(shù)語衛(wèi)生試劑包括生物殺傷劑和非生物殺傷劑物質(zhì)。盡管優(yōu)選的是衛(wèi)生試劑是生物殺傷劑，但也包括在更常見的情況下，從表面由物理方法除去至少一部分微生物的衛(wèi)生試劑，例如，通過削弱微生物與表面的連接或通過在表面上產(chǎn)生氣泡。因此，在本發(fā)明的某些實施方案中，衛(wèi)生試劑是通過物理作用而不是化學(xué)作用對微生物是有效的。
合適的衛(wèi)生試劑母體包括過氧化合物，異噻唑酮、鹵化物和次鹵酸鹽。優(yōu)選的是這些母體作為液體組合物存在，尤其優(yōu)選上述液體組合物應(yīng)基本上沒有催化劑。
合適的過氧化合物包括過氧化氫、過氧化鈉、過乙酸、過甲酸和單過硫酸鹽。除了上述酸之外，使用亞氨基過氧-羧酸，包括e-N-N-對苯二甲?；?氨基-過氧基-己酸是已知的。由標(biāo)題為“作為高效漂白體系的TAED和新過氧羧酸”80th AOCS Meeting，Cincinnati OH 1989年5月的文章中已知其它的過氧羧酸，在此引入作為參考。作為過氧化合物，過氧化氫和單過硫酸鉀是尤其優(yōu)選的。
用于分解過氧化合物的合適的催化劑包括過渡金屬和它們的化合物。優(yōu)選使用過渡金屬化合物而不是金屬本身。優(yōu)選的過渡金屬是鈷、銅、鉑、鈦、錳、釩、銀、鋅、鈀、銥和鐵。尤其優(yōu)選的催化劑包括鈷、錳和銅化合物，更優(yōu)選二氧化錳，和酞菁銅或鈷。這些和其它催化劑可通過用含有催化劑的組合物處理表面從而使上述催化劑沉積在表面上。
我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生物薄膜生長在含有酞菁鈷的塑料材料上和隨后用含有單過硫酸鉀的溶液處理時，用作催化劑的酞菁鈷和用作衛(wèi)生試劑的單過硫酸鉀的結(jié)合對降低上述生物薄膜種群的活細(xì)胞數(shù)是尤其有效的。
過氧化合物和次鹵酸鹽的穩(wěn)定溶液的制備方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。人們已知這些溶液應(yīng)優(yōu)選沒有上述金屬，因為人們知道它們明顯降低了溶液的貯存期限。我們發(fā)現(xiàn)，在將要消毒的表面提供催化劑能夠用很低濃度的處理試劑得到有效的結(jié)果，與不使用催化劑所需的用量相比較，明顯降低了用量。因此，例如在其中處理試劑含有過氧化氫和催化劑含有過渡金屬的情況下，我們發(fā)現(xiàn)，用低于3mg/ml過氧化氫濃度可使得生物薄膜基本上除去。如果不提供催化劑，該濃度對于從表面除去和消毒類似生物薄膜是完全無效的。因此，本發(fā)明的一個顯著優(yōu)點是可使用較低的母體濃度，尤其是在例如外科或醫(yī)療應(yīng)用中。
本發(fā)明并不限制于在處理試劑中使用如此低含量的衛(wèi)生試劑母體，因為在某些情況下，使用較高含量是必需或希望的。通常衛(wèi)生試劑母體的濃度為10ppm-40％w/v。
其它的催化劑包括酶。尤其優(yōu)選的酶是‘氧化酶’類，它們在暴露于合適的作用物時產(chǎn)生過氧化氫。
用于本發(fā)明中的一類酶是葡萄糖氧化酶，雖然也可以使用其它的酶，例如鹵代過氧化酶。
當(dāng)施用于陶器、玻璃和其它該類硬表面和，尤其是，用于塑料和其它聚合物材料(包括廚房層壓材料)時，本發(fā)明的方法是尤其有用的，上述材料不同于某些金屬，其沒有將母體轉(zhuǎn)化為衛(wèi)生試劑的固有的催化能力。盡管通常參照普通家庭和工業(yè)表面清潔描述本發(fā)明，但并不是想排除本發(fā)明的方法用于特殊清潔任務(wù)，例如清潔和消毒醫(yī)療設(shè)備，包括眼鏡和補齒，或醫(yī)療或個人護理裝置，包括牙刷。
如上所述，在本發(fā)明的某些實施方案中，在制品的制造過程中將催化劑加入制品中或應(yīng)用于其表面。優(yōu)選在制造過程中在表面加入催化劑。因此，本發(fā)明包括了許多實驗室和家庭設(shè)備的制品，包括管道和管子、支架和容器、工具和器皿，包括擦器。
優(yōu)選的制品由塑料制造，上述塑料含有在其中分布的催化劑。另外，催化劑可以涂料的形式施用于制品的表面。
尤其優(yōu)選的是，處理試劑是液體，其含有含水載體和溶液中某種或每種衛(wèi)生試劑的一種或多種的母體。某種或每種衛(wèi)生試劑的一種或多種的母體優(yōu)選以在水中高達(dá)1％的含量形成穩(wěn)定的溶液或懸浮液，即氣體母體通常是避免的，而固體或液體母體是優(yōu)選的。液體母體可以是合劑、噴霧劑和氣溶膠形式。被設(shè)計用于本發(fā)明的實踐中的一類氣態(tài)衛(wèi)生試劑是汽化形式的過氧化氫。該蒸汽被認(rèn)為是十分活潑的，在以常規(guī)濃度使用時需要采用特殊的預(yù)防措施。我們相信，本發(fā)明提供了以低于常規(guī)濃度使用有效含量的過氧化氫蒸汽。同樣我們相信可以使用蒸汽形式的有機酸。
表面活性劑處理試劑優(yōu)選還含有表面活性劑。表面活性劑可以是非離子的、陰離子的、陽離子的、兩性的或兩性離子的，只要它們和必要時它們的抗衡離子基本上不與衛(wèi)生試劑或它的母體反應(yīng)。
合適的非離子洗滌劑活性化合物可以廣義地描述為通過使親水性的烯化氧基團與可以是脂族或烷基芳烴的有機疏水化合物縮合制備的化合物。與任何特定疏水基團縮合的親水或聚氧化烯基團的長度可容易地調(diào)節(jié)以制備具有所需親水和疏水成分之間平衡程度的水溶性化合物。
具體實例包括具有8-22個碳原子的直鏈或支鏈構(gòu)型的脂族醇與環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物，例如每摩爾椰子油醇含有3-10摩爾環(huán)氧乙烷的椰子油環(huán)氧乙烷縮合物；烷基含有6-12個碳原子的烷基苯酚與每摩爾烷基苯酚3-10摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物。
優(yōu)選的烷氧基醇非離子表面活性劑是具有鏈長C9-C11和EO值至少3但小于10的乙氧基醇。尤其優(yōu)選的非離子表面活性劑包括C10醇與3-8摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物。該優(yōu)選的乙氧基醇具有10-16的計算的HLB值。合適的表面活性劑的實例是‘IMBENTIN 91-35 OFA’(TM，來自Kolb AG)，一種具有平均5摩爾乙氧基化程度的C9-11醇。
當(dāng)存在時，用于本發(fā)明的組合物中活性的非離子洗滌劑的量通常為0.1-30％重量，優(yōu)選1-20％重量，和對于非濃縮產(chǎn)物，最優(yōu)選3-10％重量。濃縮產(chǎn)物具有10-20％重量非離子表面活性劑，而適用于噴霧的稀產(chǎn)物具有0.1-5％重量非離子表面活性劑。
少量和選擇性組分本發(fā)明的組合物可含有有助于其清潔性能和保持產(chǎn)物物理和化學(xué)穩(wěn)定性的其它少量和非必需的組分。這些組分是清潔劑配方的現(xiàn)有技術(shù)中已知的物質(zhì)。
例如，組合物可含有洗滌劑助劑。通常，當(dāng)使用時，助劑占組合物重量的0.1-25％。
組合物可任選地包括一種或多種兩性表面活性劑，優(yōu)選甜菜堿，或其它表面活性劑，例如氧化胺和烷基氨基-甘氨酸鹽。甜菜堿由于成本、低毒性(尤其與氧化胺相比較)和廣泛獲得性的原因是優(yōu)選的。應(yīng)選擇這些組分使它們不與產(chǎn)物的衛(wèi)生試劑母體或其它組分反應(yīng)。
金屬離子螯合物，例如乙二胺四乙酸鹽、氨基聚膦酸鹽(例如DEQUESTR系列)和磷酸鹽，和各種其它多功能團有機酸和鹽也可以選擇性地使用。同樣，應(yīng)選擇這些組分使它們不與產(chǎn)物的衛(wèi)生試劑母體或其它組分反應(yīng)。
增溶劑是有用的任選的組分。合適的增溶劑包括，堿金屬甲苯磺酸鹽、脲、堿金屬二甲苯和枯烯磺酸鹽、聚二醇、＞20EO乙氧基化醇、短鏈，優(yōu)選C2-C5醇和二元醇。在這些增溶劑中優(yōu)選的是磺酸鹽，尤其是枯烯、二甲苯和甲苯磺酸鹽。同樣，應(yīng)選擇這些組分使它們不與產(chǎn)物的衛(wèi)生試劑母體或其它組分反應(yīng)。
對于磺酸鹽，增溶劑的含量通常為0-5％。需要相應(yīng)較高的脲和醇用量。對于稀釋的、可噴霧的產(chǎn)物并不總是需要增溶劑，但如果使用較低EO或較長烷基乙氧基物時或濁點需要大大提高時是需要的?？菹┗撬猁}是最優(yōu)選的增溶劑。
除了上述組分之外，本發(fā)明的組合物還可以含有各種其它任選的組分，例如溶劑、著色劑、熒光增白劑、污垢懸浮劑、洗滌劑酶、相容的漂白劑、凝膠控制劑、凍熔穩(wěn)定劑、其它殺菌劑或抗菌劑、香料和遮光劑。本發(fā)明的組合物也可以包膠囊的形式提供，使得在表面上存在的催化劑或處理試劑可以延時釋放。
其中預(yù)計本發(fā)明可以使用的許多非限制性應(yīng)用在如下說明a)施用了催化劑的硬表面的工業(yè)、公共場所和家庭清潔和/或消毒，包括金屬、塑料材料或其它聚合物、水泥和用于制備食物和飲料的玻璃表面(例如加工臺、傳送系統(tǒng)和器皿)或其它工業(yè)、公共場所和家庭的表面，例如衛(wèi)生陶器。
b)工業(yè)、公共場所和家庭液體供應(yīng)應(yīng)用，例如在用于供應(yīng)飲用水的管道(例如塑料管道)的內(nèi)壁上，或空調(diào)導(dǎo)管的內(nèi)壁上或輸油管內(nèi)壁上提供催化劑。這類的其它應(yīng)用包括在熱交換器和暖氣裝置內(nèi)提供催化劑以便對其進行消毒和防止生物污染。在這些情況下，消毒通過將處理試劑流過有關(guān)的設(shè)備進行。
c)在醫(yī)療、外科或牙科裝置、設(shè)備、器材或物資的消毒中的應(yīng)用，例如，在導(dǎo)管、眼鏡、外科衣物或外科設(shè)備(例如內(nèi)窺鏡)的表面提供催化劑，以便其易于消毒。
d)在涂料工藝中的應(yīng)用，例如，將催化劑加入用于表面的涂料漆或其它涂料組合物中，使得表面可隨后被消毒。
e)園藝應(yīng)用，例如用低濃度的母體材料消毒溫室的表面。
f)海洋應(yīng)用，以處理船體或結(jié)構(gòu)的浸沒部分的生物污染。
g)軟表面，包括織物(例如衣服、抹布和布)和生物來源的無生命材料(例如木材)。
h)與人的皮膚和頭發(fā)洗滌和人的口腔護理過程和制品，包括牙刷有關(guān)的應(yīng)用。
為進一步理解本發(fā)明，參考如下舉例說明的實施例說明本發(fā)明。
實施例實施例1 在表面處理過程中使用二氧化錳催化劑將足夠的聚苯乙烯泡沫溶解在少量氯仿中以得到薄膜溶劑基粘合劑。在該粘合劑中混合入少量二氧化錳。將得到的產(chǎn)物用于玻璃條狀蓋板上，使其干燥。以類似的方式，用不含有錳化合物的相同粘合劑組合物部分涂覆玻璃條狀蓋板。
在氯仿蒸發(fā)后，兩組蓋板浸在大腸桿菌的祿亞貝屬肉湯培養(yǎng)液(約107細(xì)胞/ml)中。培養(yǎng)液保持在加熱水浴中以在條狀蓋板表面形成生物薄膜。以這種方式得到的典型生物薄膜具有約106細(xì)胞/cm2細(xì)胞密度。
在形成生物薄膜后，將條狀蓋板從培養(yǎng)液中取出，用過氧化氫溶液處理。通過檢查注意到，與簡單地涂有粘合劑的蓋板相比較，該處理過程從涂了含有二氧化錳的粘合劑的蓋板上明顯地除去了更多的生物薄膜。還注意到，通過分解過氧化氫產(chǎn)生的氧氣有助于除去表面上的生物薄膜。
實施例2 在制造過程中使用酞菁銅和鈷催化劑將Trylon(TM)樹脂(苯乙烯單體的聚酯樹脂，來自Trylon Ltd.Wollaston，Northants，UK)與Trylon(TM)硬化劑(甲基乙基酮過氧化物)以約1％的硬化劑濃度混合，倒入50ml蒸煮管中，使其在室溫下硬化過夜。通過破碎管子取出塑料材料棒。
通過在1ml樹脂中加入粉碎的催化劑、混合和加入其它組分，在某批塑料材料中加入酞菁銅(來自Sigma)以得到含有100mg/l催化劑的塑料材料。用酞菁鈷進行類似的實驗。
從棒中切下1mm厚和20mm直徑的塑料材料圓片。在使用前，所有的圓片放置在介質(zhì)中，在121℃高壓滅菌20分鐘以消毒圓片和介質(zhì)，或通過貯存在乙醇(70％wt vol)中消毒。
存在催化劑的效果通過對由綠膿假單胞菌PaWH的穩(wěn)定的類粘蛋白的臨床分離物得到的生物薄膜的效果評價。在37℃培養(yǎng)過夜后，培養(yǎng)物在4℃的黑暗中保持在Tryptine Aoya Agar(TSA，Oxoid(TM)CM131)斜面上。
如果需要，過夜培養(yǎng)物通過在250ml錐形瓶中接種100ml體積的Tryptine Soya Broth(TSB，Oxoid CM129)，在軌道培養(yǎng)器(200rpm)中于37℃培養(yǎng)16小時由斜面制備。含有過氧化氫濃度范圍(0-3.75mg.ml/l)的20ml無菌鹽水用綠膿假單胞菌的過夜培養(yǎng)物接種，從而得到每ml108菌落形成單位(c.f.u)的最終濃度。試驗懸浮液在室溫下放置30分鐘。當(dāng)暴露于殺蟲劑后，懸浮液連續(xù)稀釋以中和殺蟲劑，對每種稀釋進行5次重復(fù)以確定存活細(xì)胞的數(shù)目。
將含有或不含催化劑的Trylon圓片垂直固定在由Teflon制造的箱子內(nèi)，箱子內(nèi)以徑向排列多達(dá)16個圓片。當(dāng)浸沒在培養(yǎng)基(200ml)和放置在500ml燒瓶中時，箱子允許液體向園片自由循環(huán)。含有TSB(200ml)的燒瓶(500ml)和空箱子通過高壓釜消毒，然后無菌放入無菌的圓片。通過用取自Tryptine Aoya Agar板的菌落接種生長培養(yǎng)基引發(fā)微生物的附著。將該裝置在振蕩培養(yǎng)器(37℃，200rpm)中培養(yǎng)24小時。
從箱子內(nèi)取出圓片和與其相聯(lián)的生物薄膜(上面)，用兩個相繼量(20ml)的無菌鹽水漂洗(以除去疏松的相聯(lián)細(xì)胞)，在室溫下在殺蟲劑(20ml)中浸30分鐘。當(dāng)暴露于殺蟲劑后，圓片用兩個相繼量(20ml)的無菌鹽水漂洗(漂洗n°1)，然后轉(zhuǎn)移至含有10ml無菌鹽水的試管中。當(dāng)衛(wèi)生試劑母體是KMPS時，用3.75mg/ml硫代硫酸鈉代替無菌鹽水。
然后將試管在燒瓶振蕩器(Griffin and George Scientific，Lonkon，UK)劇烈振蕩10分鐘，以除去大多數(shù)生物薄膜細(xì)胞。我們認(rèn)為該方法除去了僅附著其它細(xì)胞的細(xì)胞，而留下牢固附著試驗表面的細(xì)胞。在生物薄膜的稀釋下漂洗和劇烈振蕩用于進一步中和(在需要時)和停止殺蟲劑的作用。取出圓片，用三個相繼量20ml的無菌鹽水中進一步漂洗(漂洗n°2)。最后，將圓片轉(zhuǎn)移至15TSA板系列中。將這些板培養(yǎng)，進行存活計數(shù)。同時對兩種漂洗溶液、振蕩溶液和殺蟲劑處理小瓶的殘余溶液進行計數(shù)。結(jié)合這些存活的計數(shù)，以確定可被漂洗掉的和/或在處理后通過振蕩從生物薄膜中除去的存活種群。板系列得到的結(jié)果不僅表示與試驗表面牢固相聯(lián)的殘余的存活細(xì)胞的數(shù)目，而且表示可通過摩擦容易除去的細(xì)胞的數(shù)目。
與板系列聯(lián)合的菌落是在鹽水中通過漂洗或劇烈振蕩難以除去的細(xì)胞的結(jié)果。因此，結(jié)果分成兩類(1)殺蟲劑對由三次重復(fù)實驗圓片轉(zhuǎn)移至每個15TSA板的系列的c.f.u數(shù)目得到的附著的生物薄膜種群的效果，和(2)殺蟲劑對總生物薄膜種群的效果，用附著種群和當(dāng)暴露于殺蟲劑后在漂洗和振蕩過程中除去的生物的總和表示。
在用板系列方法測定存活細(xì)胞數(shù)目后，平均c.f.u隨板系列數(shù)目按指數(shù)律地下降。用SPSS統(tǒng)計組進行回歸分析，確定最佳擬合線。數(shù)據(jù)適合方程1CFU＝A.10-KN(1)其中CFU是轉(zhuǎn)移至任何給定的TSA板的生物數(shù)目，A是相應(yīng)于最佳擬合線與縱座標(biāo)的截距值的常數(shù)，K是最佳擬合線的下降指數(shù)，被認(rèn)為是表示附著表面的強度的程度。
N是系列板數(shù)。
由方程1，用已知的A和K，可以計算出在每個園片上的生物總數(shù)。
不用過氧化氫殺蟲劑，用單過硫酸鉀進行同樣的實驗。
如下表1給出了當(dāng)暴露于過氧化氫和單過硫酸鉀(KMPS)時，由上述agar系列方法測定的，減少從含有酞菁銅或鈷的Trylon圓片上附著的生物薄膜回收的存活細(xì)胞數(shù)目的90％所需的殺蟲劑濃度mg/ml。
表1

表1顯示，與過氧化氫相比，KMPS通常對附著于含有催化劑的圓片上的生物薄膜種群更有效，KMPS/酞菁銅組合是最有效的試驗組合。
如下表2給出了當(dāng)暴露于過氧化氫和單過硫酸鉀(KMPS)時，減少從含有酞菁銅或鈷的Trylon圓片上的總生物薄膜種群和當(dāng)說明時浮游生物種群回收的存活細(xì)胞數(shù)目的90％所需的殺蟲劑濃度mg/ml。
表2

從表2的結(jié)果可以看出，與過氧化氫相比，KMPS通常對總生物薄膜種群明顯更有效，KMPS/酞菁鈷組合達(dá)到存活細(xì)胞下降90％所需的濃度比其它組合低達(dá)100倍。
我們發(fā)現(xiàn)，在3mg/ml濃度下，附著于含有酞菁鈷的圓片的生物薄膜的存活百分?jǐn)?shù)以1.5log周期下降，而僅用過氧化氫生長和處理的圓片上的細(xì)胞顯示不可測量的存活率的下降。我們還注意到，過氧化氫處理增加曲線系列下降指數(shù)值，這說明不僅存在過氧化氫傳遞的殺傷力的增加，而且暴露于過氧化氫存活的細(xì)胞更疏松地附于表面，結(jié)果更易除去。
板系列方法，通過得到的CFU加上測定的殘余附著種群，能夠得到殺蟲劑對測定的全部原始生物薄膜種群的效果。在3mg/ml過氧化氫濃度下，與殘余附著種群相比，總生物薄膜存活能力下降至很大的程度(3log周期)，與浮游生物種群相比下降到相同的程度。這可以由如下事實解釋，即，在漂洗和振蕩步驟除去的細(xì)胞是更疏松地附著于底層或僅結(jié)合于其它細(xì)胞的細(xì)胞。這些細(xì)胞不一定受益于由生物薄膜生長本身提供的保護(改變生理、埋入外細(xì)胞聚合物基質(zhì)(EPS)的基體中阻礙殺蟲劑的擴散)，于是對過氧化氫的殺蟲效果更敏感。
用殺蟲劑溶液處理的結(jié)果示于附圖的

圖1-4中。在顯示的曲線中，CFU數(shù)據(jù)用暴露于0濃度的殺蟲劑的圓片校正。
圖1是過氧化氫濃度對微生物總的和附著的存活部分百分?jǐn)?shù)的曲線。在沒有催化劑的圓片上形成的對照生物薄膜在所采用的過氧化氫濃度下是無效的。與之相反，在含有銅和鈷的圓片上總的和附著的種群顯著下降。由曲線可以看出，鈷在提高細(xì)菌殺傷力方面明顯好于銅。
圖2是KMPS濃度對微生物總的和附著的存活部分百分?jǐn)?shù)的曲線。在沒有催化劑的圓片上形成的對照生物薄膜在所采用的KMPS濃度下是無效的。與之相反，在含有銅和鈷的圓片上總的和附著的種群顯著下降。由曲線可以看出，在很低的KMPS濃度下，鈷在提高細(xì)菌殺傷力方面是尤其有效的。
圖3是說明過氧化氫對下降指數(shù)k的效果，圖4是相似的，但顯示KMPS的結(jié)果。這些曲線清楚地說明，在含有催化劑的材料處理后，消毒處理后幸存的微生物附著不牢固，因而更容易地通過普通清潔方法除去。隨著殺蟲劑濃度增加，附著的存活細(xì)胞變得更易除去。
權(quán)利要求
1.一種用衛(wèi)生試劑處理表面的方法，其包括步驟a)在表面提供催化一種或多種母體形成衛(wèi)生試劑的非光化學(xué)催化劑，從而上述催化劑沉積在上述表面上，和b)隨后用含有某種或每種衛(wèi)生試劑母體的處理試劑處理表面，從而在上述表面產(chǎn)生衛(wèi)生試劑。
2.一種處理生長了微生物的表面的方法，其包括用含有至少一種衛(wèi)生試劑母體的處理試劑處理結(jié)合了非光化學(xué)催化劑的表面的步驟，其中上述母體在上述催化劑存在下形成上述衛(wèi)生試劑。
3.一種制造三維制品的方法，其包括在制造過程中，在其中加入能夠?qū)⒅辽僖环N衛(wèi)生試劑母體轉(zhuǎn)化成衛(wèi)生試劑的非光化學(xué)催化劑的步驟，其中該制品在使用過程中微生物的生長發(fā)生在制品的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項的方法，其中衛(wèi)生試劑和/或至少一種衛(wèi)生試劑母體是過氧化合物、異噻唑酮、鹵化物或次鹵酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項的方法，其中衛(wèi)生試劑和/或至少一種衛(wèi)生試劑母體是過氧化氫、過氧化鈉、過乙酸、過甲酸、單過硫酸鹽或亞氨基過氧羧酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項的方法，其中非光化學(xué)催化劑是過渡金屬或其化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中在處理試劑中至少一種衛(wèi)生試劑母體的濃度為10ppm-40％w/v。
8.一種含有在制造過程中加入的能夠?qū)⒅辽僖环N衛(wèi)生試劑母體轉(zhuǎn)化成有效對抗微生物的衛(wèi)生試劑的非光化學(xué)催化劑的三維制品，其中制品在使用過程中微生物的生長發(fā)生在制品的表面。
9.一種用于處理易于微生物污染的表面的組合物，所述組合物含有能夠與表面結(jié)合并隨后化學(xué)轉(zhuǎn)化成是或含有一種對上述微生物有效的衛(wèi)生試劑或其母體的處理試劑的非光化學(xué)催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用衛(wèi)生試劑處理表面的方法,其包括步驟:a)在表面提供催化一種或多種母體形成衛(wèi)生試劑的非光化學(xué)催化劑(例如過渡金屬化合物),從而使上述催化劑沉積在上述表面上,和b)隨后用含有某種或每種衛(wèi)生試劑母體的處理試劑(例如過氧化氫溶液)處理表面,從而在上述表面產(chǎn)生衛(wèi)生試劑。本發(fā)明還提供了一處方法,其包括用含有至少一種衛(wèi)生試劑母體的處理試劑處理結(jié)合了非光化學(xué)催化劑的表面的步驟,其中上述母體在上述催化劑存在下形成上述衛(wèi)生試劑,和一種制造制品的方法,其包括在制造過程中,在其中加入能夠?qū)⒅辽僖环N衛(wèi)生試劑母體轉(zhuǎn)化成衛(wèi)生試劑的非光化學(xué)催化劑的步驟。
文檔編號A61L2/16GK1173822SQ96191838
公開日1998年2月18日 申請日期1996年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月9日
發(fā)明者P·吉爾貝爾特, M·V·喬尼斯 申請人:尤尼利弗公司