降解方法技术

本发明专利技术涉及通过使生物膜与包含过氧化物化合物和锰配合物的含水混合物接触来降解生物膜的方法，其中含水混合物包含大环配体。本发明专利技术还涉及通过使生物膜与包含过氧化物化合物和大环配体的含水混合物接触来降解生物膜的方法。的方法。的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】降解方法


[0001]本专利技术涉及通过使生物膜与包含过氧化物化合物和锰配合物的含水混合物接触来降解生物膜的方法，其中含水混合物包含大环配体。本专利技术还涉及通过使生物膜与包含过氧化物化合物和大环配体的含水混合物接触来降解生物膜的方法。

技术介绍

[0002]M.Vert等人在Pure Appl.Chem.，2012，84(2)，377
‑
410中将生物膜定义为微生物的聚集体，其中通常嵌入胞外聚合物(EPS)的自产基质内的细胞相互粘附和/或粘附至表面。EPS由基质内的微生物产生并且典型地包括多糖，诸如藻酸盐、胞壁质、荚膜异多糖酸(colonic acid)、细菌纤维素、葡聚糖、开菲尔多糖(kefiran)、凝胶多糖(curdlan)、威兰胶(welan)、结冷胶和黄原胶(参见例如B.Vu等人，Molecules 2009，14，2535
‑
2554)。由于生物膜通常需要水来形成，因此它们在经常或永久暴露于含水环境的设备(即在存在水的情况下运行的设备)上尤其常见。经常在所有类型的过滤装置中存在的膜上发现生物膜。所有这样的膜都容易受到生物膜的污染，特别是在反渗透系统中发现的那些。
[0003]除了膜以外，其他设备也可能易于形成生物膜，特别是经常暴露于含水环境的设备。这包括管道和给排水设备；清洁(包括洗衣、洗碗和沐浴)设备，诸如水槽、浴缸、淋浴器、洗碗机、洗衣机、滚筒式烘干机、坐浴盆，以及在用于清洁的空间内的表面(例如淋浴室墙壁和地板)；冷却和加热系统；船舶(包括舰船和船艇的船体)；以及海洋装置。含水混合物通常用于油气作业，并且生物膜形成(例如在管线和其他生产设备中)是一个重大问题(参见例如D.Xu和T.Gu，J.Microb.Biochem.Technol.2015，7(5))。
[0004]生物膜可能限制或阻塞通过装置的流动，并且可能腐蚀材料，从而缩短材料的寿命。此外，生物膜有时含有当存在于供水系统中时可能造成损害的病原体，诸如军团菌属(legionella)。生物膜的预防和/或处理减少了对维修和清洁设备的需求，并且因此可以导致较低的维护和系统运行成本。因此，生物膜的降解和预防在商业上是有用的。然而，生物膜降解可能具有挑战性。
[0005]生物膜具有多种防御机制：EPS可以作为针对降解材料的扩散屏障，并且生物膜内的细胞能够在降解材料的存在下降低其代谢，使用外排泵以从细胞内移除降解材料，并且在降解材料移除后快速繁殖，从而允许生物膜在暴露于降解材料后快速恢复(参见D.Xu和T.Gu，同上)。
[0006]生物膜的EPS通常含有多糖或蛋白质。因此，降解方法通常包括添加蛋白酶和/或添加淀粉酶，参见例如I.P.Molobela、T.E.Cloete和M.Beukes，African J.ofMicrobiology Research，2010，4(14)，1515
‑
1524。由于生物膜包含微生物菌落，因此可以在降解方法中使用抗微生物剂。然而，已经发现生物膜内的微生物的抗微生物剂耐药性大于浮游微生物的抗微生物剂耐药性，这可能使利用抗微生物剂的生物膜降解方法无效(参见R.Patel，Clin.Orthop.Relat.Res.，2005，437，41
‑
47)。
[0007]可以使用包含有机过氧酸(参见WO 2019/160948 A1和WO 2017/181005 A1，二者
均为Ecolab USA Inc.的)或者表面活性剂和酶(参见WO 03/022752 A1，Advanced Biocatalytics Corp.)的清洁溶液从设备中移除生物膜。
[0008]备选地，可以通过使用共聚物来减少微生物向目标表面的粘附(参见例如WO 2009/071451 A2(Henkel AG&CO KGaA))、使用包含环酮的组合物(参见WO 2018/009076 A1(Inhibio AS))或使用超声波(参见WO 2019/159021 A1，Harteel BVPA)来防止生物膜形成。
[0009]常见的生物膜通常包含藻酸或藻酸盐(在本文中可互换使用)。藻酸盐是亲水性多糖，并且常见于褐藻类和各种其他微生物的细胞壁中。
[0010]O 等人在Acta Chem.Scand.，1965，19，143
‑
152中已经描述了铁盐和过氧化氢用于降解藻酸盐的用途。已经表明，优选地高水平(＞0.1M)的过氧化氢和氯化铁(III)(＞100μM)导致藻酸盐的粘度降低，这归因于羟基自由基的形成和参与。
[0011]在WO 2018/115867 A2(Marine Biopolymers Ltd.)中描述了一种用于从海藻中获得目标化学物种的方法，所述方法包括漂白海藻部分的步骤。漂白步骤包括使用漂白组合物，所述漂白组合物可以包含氧化催化剂，其可以是[(Mn
IV
)2(μ
‑
O)3(Me3‑
TACN)2]2+
、[(Mn
III
)2(μ
‑
O)(μ
‑
CH3COO)2(Me3‑
TACN)2]2+
或[Mn
III
Mn
IV
(μ
‑
O)2(μ
‑
CH3COO)(Me4‑
DTNE)]2+
；或者其合适的盐。还描述了随后任选的藻酸盐或其盐的解聚，但是在该申请中并未公开锰催化剂用于降解或解聚聚合物的用途。
[0012]将会有益的是至少开发替代的降解生物膜、例如通过降解和/或解聚生物膜的微生物内的EPS和/或材料(包括微生物的细胞壁内的材料诸如藻酸盐)来降解生物膜的方法。本专利技术解决了这个问题。

技术实现思路

[0013]本专利技术基于以下发现：包含过氧化物化合物、锰配合物和大环配体的含水混合物在降解生物膜方面具有出人意料的活性。生物膜所展现出的抑制其降解的各种防御机制使得降解它们比降解其组成材料更具有挑战性，并且先前并未公开本文所述的含水混合物用于降解生物膜的用途。
[0014]因此，从第一方面来看，本专利技术提供了一种降解生物膜的方法，所述方法包括使生物膜与含水混合物接触，所述含水混合物包含：(i)过氧化物化合物，和(ii)单核Mn(II)、Mn(III)或Mn(IV)锰配合物或者双核Mn(II)Mn(II)、Mn(III)Mn(II)、Mn(III)Mn(III)、Mn(III)Mn(IV)或Mn(IV)Mn(IV)锰配合物，其中含水混合物包含式(I)或(II)的配体：
[0015][0016][0017]其中：
[0018][0019]p是3；
[0020]各R独立地选自由以下各项组成的组：氢、C1‑
C
24
烷基、CH2C6‑
C
10
芳基、CH2CH2OH、CH2COOH和吡啶
‑2‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种降解生物膜的方法，所述方法包括使所述生物膜与含水混合物接触，所述含水混合物包含：(i)过氧化物化合物，以及(ii)单核Mn(II)、Mn(III)或Mn(IV)锰配合物或者双核Mn(II)Mn(II)、Mn(III)Mn(II)、Mn(III)Mn(III)、Mn(III)Mn(IV)或Mn(IV)Mn(IV)锰配合物，其中所述含水混合物包含式(I)或(II)的配体：其中：p是3；各R独立地选自由以下各项组成的组：氢、C1‑
C
24
烷基、CH2C6‑
C
10
芳基、CH2CH2OH、CH2COOH和吡啶
‑2‑
基甲基；Q
’
是亚乙基桥或亚丙基桥；并且R1、R2、R3和R4独立地选自：H、C1‑
C4烷基和C1‑
C4烷基羟基。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述配体是1，4，7
‑
三甲基
‑
1，4，7
‑
三氮杂环壬烷或1，2
‑
双(4，7
‑
二甲基
‑
1，4，7
‑
三氮杂环壬
‑1‑
基)
‑
乙烷。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述锰配合物包含选自由以下各项组成的组中的一种或多种非配位抗衡离子：乙酸根、氯离子、硫酸根、硝酸根和六氟磷酸根。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述锰配合物是选自由以下各项组成的组中的任一者或组合：单核Mn(II)、Mn(III)和Mn(IV)配合物，以及双核Mn(II)Mn(II)、Mn(III)Mn(II)、Mn(III)Mn(III)和Mn(III)Mn(IV)配合物。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述锰配合物是双核Mn(III)Mn(III)、Mn(III)Mn(IV)或Mn(IV)Mn(IV)配合物。6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述锰配合物是盐的一部分，其中所述盐是由以下各项组成的组中的任一者：[Mn
IV
Mn
IV
(μ
‑
O)3(1，4，7
‑
三甲基
‑
1，4，7
‑
三氮杂环壬烷)2][CH3COO]2、[Mn
IV
Mn
IV
(μ
‑
O)3(1，4，7
‑
三甲基
‑
1，4，7
‑
三氮杂环壬烷)2]2[SO4]、[Mn
IV
Mn
IV
(μ
‑
O)3(1，4，7
‑
三甲基
‑
1，4，7
‑
三氮杂环壬烷)2][NO3]2、[Mn
IV
Mn
IV
(μ
‑
O)3(1，4，7
‑
三
甲基
‑
1，4，7
‑
三氮杂环...

【专利技术属性】
技术研发人员：法蒂梅，
申请(专利权)人：卡特克塞尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：