用于对水进行光消毒的异卟啉化合物、方法及装置制造方法及图纸

技术编号:15107096 阅读:69 留言:0更新日期:2017-04-08 19:14
本发明专利技术涉及通过采用光敏剂对微生物病原体污染的水进行消毒。所述光敏剂是异卟啉,其是包含树脂、间隔基和所述异卟啉的加合物的一部分。还提供一种装置,其中所述加合物被光源激发以及水在流入所述装置内部同时被消毒。本发明专利技术的范围还涵盖用于消毒水的包含所述装置和其它部件的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对可能的危险微生物病原体种群污染的水进行消毒。更具体地,本专利技术涉及通过固定在惰性树脂上并通过曝露在可见光照明中被电子激发的异卟啉(porphyrinoid)对水进行消毒。专利技术背景如我们所了解的,水能充当反应和运输介质,温度调节剂和生命历程的重要支持,因而水起着多种作用。随着人口和人类活动数量增加,越来越难以供应来自于地表和地下水库存的高品质纯净水。事实上,世界上越来越多国家,尤其是发展中国家以及一些地中海国家面临关于灌溉用水、工业用水和饮用水的可用性的日益困难的形势。许多水源受到已知对人类和多种动物和植物生态系统有害的危害性化学品的严重污染,以及受到诸如细菌、真菌、霉菌、病毒和寄生原生动物之类的一些种类的病原微生物的严重污染。因此,强烈需要能获得有效水纯化和消毒的有效的环境安全技术。目前,最常采用的水消毒方法是基于物理方法(例如过滤,加热,或用紫外线(UV)或X射线辐照),即使使用诸如氯、二氧化氯或臭氧之类的氧化物质进行化学处理通常较为可靠(TomasC.R.,1990,Wastewaterengineeringandtreatment:problemsandsolutions.In:ChemicalEngineeringTechniquesinBiotechnology,ed.M.A.Winkler,23–94.Amsterdam:Elsevier)。然而,这些方法通常显现出多种消极方面,尤其是作为在所述化学消毒剂和有机物质之间的反应的副产物的内过氧化物或三卤甲烷的形成,或者是在重复处理以大量微生物菌丛为特征的水之后多药耐受微生物菌株的选育。而且,在水产养殖水的情况下,其中在所述养殖设施中高密度的鱼加上高浓度的食物残渣、有机碎屑和排泄物通常导致形成大量的微生物病原体,水纯化措施是基于引入所述鱼养殖池的化学品,例如孔雀石绿、甲醛或溴硝丙二醇,其可能对鱼、消费者和环境是相当危险的(Magaraggia等人,2006,Treatmentofmicrobiologicallypollutedaquaculturewatersbyanovelphotochemicaltechniqueofpotentiallylowenvironmentalimpact.J.Environ.Monit.8:923-931)。微生物细胞耐受的演化代表了由于真实种类繁多的机制而导致的尤其具有挑战性的问题,其已被发现由病原体所发展以增加它们抵抗外部损害的防御策略:这些包括增厚它们的外壁,编码防止药物渗透的新蛋白,引起在那些允许流入外部添加的化学品的膜孔蛋白通道中的突变体缺陷等(Smith,T.L.等人,1999,EmergenceofvancomycinresistanceinStaphylococcusaureus:glycopeptide-intermediateStaphylococcusaureusworkinggroup.NewEngl.J.Med.340:493–501)。这样的耐受性向人体病原体或多种生态系统的其它组成的转移表明可能严重威胁公众健康(Cabello,F.C.,2006,Heavyuseofprophylacticantibioticsinaquaculture:agrowingproblemforhumanandanimalhealthandfortheenvironment.Environ.Microbiol.8:1137–1144)。因此,迫切需要开发用于防止水污染的便利且低成本的方法,尤其是用于防止由能促使危险流行性疾病发病的生物因子所引起水污染的便利且低成本的方法。对用于处理化学或微生物污染的水的光化学技术的应用已实行多年,迄今为止得到相反的结果。紫外光线的有效性通常受限于短于350nm的波长进入天然水中的减少的渗透力(<1cm);而且,核酸对UV-C和UV-B波长的直接吸收是引起导致选育可能危险的新型微生物菌株的致突变过程发生的主要原因(Mitchell,D.L.andD.Kerentz,1993,TheinductionandrepairofDNAphotodamageintheenvironment.In:EnvironmentalUVPhotobiology,eds.A.R.Young等人,345–378.NewYork:PlenumPress)。为了解决这些问题,已设计了用于水纯化的新的光化学途径,包括通过半导体(例如TiO2或ZnO)引入光辅助的反应,其可通过在UV-A光谱范围内的光波长电子激发,导致形成强氧化的高细胞毒性物质,主要是OH基团和过氧化氢。然而,它们的有用性目前局限于小规模的水处理,主要是由于可通过使用在UV-A光谱范围内的光波长以均匀方式照射的水体积的减少,以及与该技术操作有关的成本相对高昂。而且,在这样的光学处理中通常包含的氧化中间体表现出对大部分核苷酸的明显反应性,因而又极大可能促进致突变作用。已通过采用光动力工艺对具有高度微生物污染的水进行处理开启了新视角,所述光动力工艺为通过可见光波长、氧和光敏染料的联合作用诱导的方法(MagaraggiaM.andG.Jori,2012,Photodynamicapproachestowaterdisinfection.In:CRCHandbookofOrganicPhotochemistryandPhotobiology,eds.A.Griesbeck等人,1557-1570.BocaRaton:CRCPress)。多种研究(参见,用于详尽回顾的,JoriG.等人,2006,Photodynamictherapyinthetreatmentofmicrobialinfections:basicprinciplesandprospectiveapplications.LasersSurg.Med.38:468-481)一致地指出光动力敏化剂(尤其是那些具有带正电部分的敏化剂)的抗菌特性允许实现严格控制不同来源的水中病原菌群。所述敏化剂的主要优点如下:-由于可通过一种照射操作广泛减少多种微生物(例如革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌、多种真菌病原体、病毒和处于胞囊期和生长期的寄生原生动物)的种群,从而具有广谱作用;-光动力敏化剂作用模式的多靶向性使得耐光的细菌和真菌细胞株的选育是不太可能的;-总的光处理时间通常是短的,其是由于为实现所述光敏剂与所述微生物细胞的显著紧密结合所需的孵育期是短的:实际上,所述结合是静电性,即,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有以下通式的加合物:R‑S‑P其中R是用–(CH2)nCOOH羧基化的或者用–(CH2)nSO3H磺化的树脂,其中n是0‑3,S是具有通式A–X–B的间隔基其中A是共价结合至所述树脂的部分,且其选自氨基、醇基和巯基,X是(CH2)z,其中z是1‑20,或者X是(O‑CH2‑CH2)y,其中y是1‑50,或者X是式[HN‑CH(CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑NH2)‑CO]w的聚赖氨酸肽,其中w是1‑20,B是带负电荷的部分,其与所述加合物的组分P的带正电荷的部分形成离子键,P是异卟啉,以及其中S通过共价键连接至R,以及S通过离子键连接至P。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.05 EP 13179259.01.一种具有以下通式的加合物:
R-S-P
其中R是用–(CH2)nCOOH羧基化的或者用–(CH2)nSO3H磺化的树脂,
其中n是0-3,
S是具有通式A–X–B的间隔基
其中A是共价结合至所述树脂的部分,且其选自氨基、醇基和
巯基,
X是(CH2)z,其中z是1-20,或者X是(O-CH2-CH2)y,其中y是
1-50,或者X是式[HN-CH(CH2-CH2-CH2-CH2-NH2)-CO]w的聚
赖氨酸肽,其中w是1-20,
B是带负电荷的部分,其与所述加合物的组分P的带正电荷的
部分形成离子键,
P是异卟啉,
以及
其中S通过共价键连接至R,以及S通过离子键连接至P。
2.根据权利要求1所述的加合物,其中所述异卟啉选自卟啉、二氢卟吩、
菌绿素、卟啉烯、酞菁和萘酞菁。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的加合物,其中所述间隔基S的部分
B选自羧酸根基团、磺酸根基团和酚根基团。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的加合物,其中所述间隔基S是牛磺
酸。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的加合物,其中X是式[HN-CH(CH2-
CH2-CH2-CH2-NH2)-CO]w的聚赖氨酸肽,其中w是1-20,且其中任意
赖氨酸单元可以是D或L构型。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的加合物,其中P是通式(I)的卟啉
其中
T是选自吡啶基、哌啶基和嘧啶基的杂环;
R1=R2=R3为-CH3,以及
R4选自直链或支链、饱和或不饱和的C1-C22烃链,C6-C10芳环,包
含一或多个选自氧、硫和氮的杂原子的C6-C10芳香杂环,和/或混合的
C1-C22烷基-C6-C10芳族部分。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的加合物,其中P选自中位-四
(N,N,N,N-甲基-吡啶基)卟吩(C1),中位-三(N-甲基-吡啶基),单(N-十二
烷基-吡啶基)卟吩(C12)和中位-三(N-甲基-吡啶基),单(N-十四烷基-吡
啶基)卟吩(C14)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的加合物,其中P还包括选自以下的
螯合金属离子:Mg(II),Zn(II),Al(III),In(IV),Ge(IV),Si(IV),
Sn(IV)和Pd(II)。
9....

【专利技术属性】
技术研发人员:劳拉·圭多林奥林匹娅·科佩洛蒂
申请(专利权)人:尼玛科技有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

相关技术
    暂无相关专利
网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1