DE69032943T2

DE69032943T2 - Mikrobizide zusammenstellung die einen celluloseether enthält

Info

Publication number: DE69032943T2
Application number: DE69032943T
Authority: DE
Inventors: Lars S-444 55 Stenungsund Andersson; Christian S-431 69 Moelndal Von Corswant
Original assignee: Berol Nobel AB; Berol Nobel Stenungsund AB
Current assignee: Nouryon Surface Chemistry AB
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2010-11-23
Also published as: ATE176377T1; DE69032943D1; SE8903920L; DK0594575T3; SE466284B; SE8903920D0; ES2127723T3; AU7786291A; EP0594575B1; EP0594575A1; WO1991007088A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrobizide Zusammensetzung, die einen nicht-ionischen, wasserlöslichen Celluloseether, bevorzugt eine Ethylhydroxyethylcellulose, enthält. In einem Medium auf Wasserbasis mit einem pH unter 6 weist die mikrobizide Zusammensetzung eine anhaltende mikrobizide Wirkung und eine verbesserte Viskosität bei erhöhten Temperaturen auf, während die mikrobizide Wirkung und die verbesserte Viskosität verlorengehen, wenn der pH angehoben wird.
Das US-Patent 4790978 offenbart, daß langkettige Alkylester der allgemeinen Formel
worin RI, RII und RIII Wasserstoff oder niedere Alkylgruppen sind, RIV eine langkettige Alkylgruppe mit 10-18 Kohlenstoffatomen ist, RV Wasserstoff oder eine Gruppe der Formel
RVIN&spplus;H&sub3;
ist, worin RVI eine Alkylengruppe mit 3-4 Kohlenstoffatomen ist, A ein einwertiges Gegenion ist und n die Anzahl der kationischen Gruppen in der Ester-Verbindung ist, in Systemen auf Wasserbasis mit einem pH von 6-8,5 eine bakterizide Wirkung aufweisen, die aufgrund der Hydrolyse der Esterbindung temporär ist. Die Hydrolyse der langkettigen Alkylester minimiert unerwünschte biologische Wirkungen wie Hautreizungen und -sensibilisierungen. Diese Wirkungen haben u. a. die Verwendung handelsüblicher quaternärer Ammoniumverbindungen als Desinfektionsmittel beschränkt. Später wurde auch gefunden, daß die langkettigen Alkylester eine ausgezeichnete mikrobizide Wirkung gegenüber einer Anzahl von Viren aufweisen, z. B. solchen Viren, die Geschlechtskrankheiten verursachen.
Werden Mikrobizide verwendet, ist es in vielen Fällen wünschenswert, Zugang zu Formulierungen in Form hochviskoser wäßriger Lösungen oder Gelen zu besitzen. Es ist daher üblich, die Viskosität regelnde oder Gel-bildende Agentien in Form wasserlöslicher Polymere zuzugeben.
Es gibt mehrere Typen gelbildender wasserlöslicher Polymere. Für die meisten von ihnen tritt die Gelbildung auf, wenn die Temperatur verringert wird. In wäßriger Lösung haben einige Polymere, wie nicht-ionische Celluloseether, einen sogenannten Trübungspunkt, was bedeutet, daß das Polymer ausfällt, wenn die Temperatur über einen kritischen Wert gehoben wird. Üblicherweise verringert sich die Viskosität nicht-ionischer Celluloseether, wenn die Temperatur über Raumtemperatur gehoben wird, und diese Verringerung hält an, bis der Trübungspunkt erreicht ist. Bei dieser Temperatur beginnt die Lösung trübe zu werden, und wenn der Polymergehalt ausreichend hoch ist, kann man einen Anstieg in der Viskosität beobachten. Dieser Prozeß ist reversibel.
PCT/SE89100266 offenbart, daß die Erniedrigung in der Viskosität, die nach einem Ansteigen der Temperatur einer wäßrigen Lösung eines nicht-ionischen Celluloseethers folgt, beträchtlich verringert werden kann und in vielen Fällen sogar in einen beträchtlichen Anstieg der Viskosität umgekehrt werden kann, wenn ein System verwendet wird, das einen Wassergehalt von wenigstens 85% aufweist und in seiner flüssigen Phase als die Viskosität regelnde Mittel
a) einen nicht-ionischen Celluloseether in einer solchen Menge, daß eine wäßrige Lösung davon eine Viskosität von 10-10.000 cP, bevorzugt 30-5000 cP, gemessen gemäß Brookfield-LV, 12 U/min bei 20ºC, aufweist, und
b) eine wasserlösliche, ionische und oberflächenaktive Verbindung in einer Menge von 1-30 mmol, bevorzugt 2-20 mmol, pro Liter Wasser enthält.
Das sich ergebende System weist eine überraschend vorteilhafte Viskositätsentwicklung bei erhöhter Temperatur auf. Durch Anpassung des Trübungspunkts des Celluloseethers und der Menge an ionischer, oberflächenaktiver Verbindung, können auch Gele und gelartige Strukturen erhalten werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für die langkettigen Alkylesterverbindungen der Formel I, eine mikrobizide Zusammensetzung bereitzustellen, die ein Polymer enthält und die einen geringeren Abfall in der Viskosität bei erhöhten Temperaturen aufweist als das Polymer selbst und in vielen Fällen sogar eine gleichbleibende oder erhöhte Viskosität aufweist, bevor irgendein Gel oder gelartige Strukturen gebildet werden.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, daß die mikrobizide Zusammensetzung stabil sein soll und eine hohe Viskosität während der ganzen Behandlung haben soll. Auch die mikrobizide Wirkung der Formulierung sollte hoch sein.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, daß die Zusammensetzung rasch entfernbar sein sollte, wenn die mikrobizide Behandlung durchgeführt worden ist. So ist die Wirkung der Behandlung leichter zu regeln.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist, daß die abgetrennte Zusammensetzung nach einer kurzen Zeitdauer ihre mikrobizide Wirkung verlieren sollte und nur ungiftige Bestandteile enthalten sollte.
Es gibt für Zusammensetzungen mit diesen Eigenschaften großen Bedarf auf mehreren Gebieten, z. B. in der Nahrungsmittelindustrie und Biotechnologie, zur Desinfizierung von Produktionsanlagen oder bei therapeutischen und kosmetischen Behandlungen, bei denen es erwünscht sein kann, einen Anstieg in der Viskosität und gegebenenfalls eine nachfolgende Gelbildung durch Erwärmen auf die Temperatur der Produktionsausrüstung oder der Körpertemperatur zu erhalten.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß den vorstehend genannten Forderungen entsprochen wird durch eine mikrobizide Zusammensetzung auf Wasserbasis, die enthält
a) 1-30 mmol, bevorzugt 2-20 mmol, pro Liter Wasser eines langkettigen Alkylesters der allgemeinen Formel I in
b) einer wäßrigen Lösung von eines nicht-ionischen Celluloseethers, die eine Viskosität von 10-10.000 cP, bevorzugt 30-5000 cP, gemessen gemäß Brookfield-LV, 12 U/min bei 20ºC, aufweist, wobei der pH der Zusammensetzung unter 6, bevorzugt 3,0-5,5, ist.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung hat eine vorteilhafte Viskositätsentwicklung bei erhöhter Temperatur und ihre mikrobizide Wirkung ist anhaltend und verbleibt hoch. Ist die mikrobizide Behandlung ausgeführt, kann sie unterbrochen werden, z. B. durch Verdünnen der Zusammensetzung, die nach dem Anstieg der Temperatur hochviskos ist, mit kaltem Wasser und/oder durch Anwendung eines basischen Mittels, wie eine wäßrige Alkalipufferlösung. Ist der pH der Formulierung 6 oder höher, bevorzugt über 7, sinkt die hohe Viskosität der Zusammensetzung rasch, wodurch die Zusammensetzung leicht entfernt werden kann. Überraschend genug wurde festgestellt, daß der Viskositätsabfall sehr viel rascher ist als es im Hinblick auf die Hydrolyse der langkettigen Alkylester in wäßriger Lösung erwartet worden ist. Diese Eigenschaft ist von großem Wert, da sie es nicht nur ermöglicht, die Behandlungsdauer sorgfältig zu regeln, sondern auch die Entfernung der Zusammensetzung erleichtert. Wird die Zusammensetzung auf eine Oberfläche angewendet, die Hydroxidionen abgibt oder Protonen aufnimmt, wird ihr pH allmählich steigen. Für solche Fälle ist es nicht notwendig, irgendwelche besonderen Maßnahmen für den Anstieg des pHs zu treffen, sondern die Behandlungsdauer kann durch Wahl eines geeigneten pHs für die angewendete Zusammensetzung angepaßt werden.
Die Alkylgruppen RI, RII und RIII des Alkylesters haben bevorzugt 1-4 Kohlenstoffatome und sind am meisten bevorzugt Methylgruppen. Die Gruppe RIV ist bevorzugt eine geradkettige Alkylgruppe. Üblicherweise ist das Gegenion A ein Halogenidion, wie Chlorid oder HSO&sub4;&supmin;. Bevorzugte Ausführungsformen der Alkylester schließen Ester der allgemeinen Formeln
ein, worin RIV und A die gleichen wie vorstehend genannt sind. Geeigneterweise wird der Alkylester in solchen Mengen zugegeben, daß, wenn er allmählich zu einer wäßrigen Lösung mit dem gewünschten Gehalt des in Frage kommenden Celluloseethers zugegeben wird, die Viskosität um mindestens 25% ansteigt.
Die Celluloseether sollten bei der Temperatur, bei der die wäßrige Lösung hergestellt wird, wasserlöslich sein. Geeigneterweise ist ihr Polymerisationsgrad so, daß eine 1% Wasserlösung davon eine Viskosität von 10-10.000 cP, bevorzugt 30 - 5000 cP, gemessen gemäß Brookfield LV, 12 U/min bei 20ºC, aufweist. Die Celluloseether können hydrophobe Kohlenwasserstoffgruppen, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Benzyl und höhere Kohlenwasserstoffgruppen mit 8-24 Kohlenstoffatomen; oder polare Hydroxylgruppen, wie Hydroxyethyl, Hydroxypropyl und Hydroxybutyl; oder Mischungen von Kohlenwasserstoffgruppen und polaren Gruppen umfassen. Geeigneterweise ist der Trübungspunkt des Celluloseethers unter 70º, aber über Raumtemperatur und er ist so angepaßt, daß er für das Anwendungsgebiet der Zusammensetzung geeignet ist. Bevorzugt wird ein Celluloseether ausgewählt, dessen Trübungspunkt bei -5ºC - +5ºC der Temperatur liegt, bei der die Zusammensetzung verwendet wird. Geeignete Celluloseether schließen Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Ethylhydroxypropylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose und Benzylethylhydroxyethylcellulose ein. Alkylhydroxyalkylcellulose und insbesondere Ethylhydroxyethylcellulose sind die bevorzugten Celluloseether.
Für die lokale Anwendung an Menschen haben Zusammensetzungen, die Ethylhydroxyethylcellulosen mit Trübungspunkten von 30-35ºC, insbesondere 32- 35ºC und Viskositäten von 30-400 cP in einer 1% Wasserlösung, gemessen gemäß Brookfield LV, 12 U/min bei 20ºC, enthalten, ausgezeichnete Eigenschaften gezeigt. Sie werden leicht bei Raumtemperatur oder leicht über Raumtemperatur liegenden Temperaturen formuliert. Nach Anwendung und Verteilung einer solchen Verbindung auf die Haut findet rasch ein Gelbildungseffekt statt, was unerwünschtes Verlaufen und Nivellieren verhindert. Diese Ethylhydroxyethylcellulosen haben üblicherweise einen DSEthyl (SubstitutionsgradEthyl) von 1,2-2,5 und einem MSHydroxyethyl (molaren SubstitutionsgradHydroxyethyl) von 0,5-1,5.
Die Erfindung betrifft auch bevorzugte Ethylhydroxyethylcelluloseether mit einem Trübungspunkt von 30-35ºC, insbesondere 32-35ºC. Diese Celluloseether haben üblicherweise einen DEthyl von 1,2-2,5 und einen MSHydroxyethyl von 0,5-1,5, aber sie können auch geringe Mengen anderer Substituenten, wie Methyl und Hydroxypropyl, enthalten. Die Viskosität der Ether ist bevorzugt zwischen 30 und 400 cP in einer 1% Wasserlösung, gemessen gemäß Brookfield-LV, 12 U/min bei 20ºC.
Die Ethylhydroxyethylcelluloseether können durch übliche Verfahren hergestellt werden, beispielsweise indem zunächst Baumwollfaserreste merzerisiert werden oder Faserbrei mit einer wäßrigen Alkalilösung aufgelöst werden. Nach Entwässerung wird, falls gewünscht, die aktivierte Cellulose mit Ethylenoxid bei einer Temperatur von 60-90ºC und mit einem Ethylhalogenid bei einer Temperatur von 95- 120ºC in Anwesenheit eines organischen Reaktionsmediums umgesetzt. Falls gewünscht, kann die Merzerisierung, Ethoxylierung und/oder Alkylierung in ein oder mehreren Schritten wiederholt werden. Schließlich wird die erhaltene Ethylhydroxyethylcellulose neutralisiert und/oder gewaschen.
Im allgemeinen wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung bei einer Temperatur, die die Temperatur, bei der sie hergestellt wurde, übertrifft, verwendet. Neben pH-Reglern kann die Formulierung zusätzlich Reinigungsmittel, Enzyme, Bleichmittel, therapeutische und kosmetische Mittel, Färbemittel und Salze enthalten. Ein hoher Salzgehalt sollte aber vermieden werden, solange nicht eine Dehydratisierungswirkung erwünscht ist.
Die Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Beispiele weiter erläutert.

BEISPIEL 1

Es wurden wäßrige Zusammensetzungen von Ethylhydroxyethylcellulose und einem langkettigen Alkylester der Formel
(CH&sub3;)&sub3;N&spplus;CH&sub2;COOC&sub1;&sub4;H&sub2;&sub9; Cl&supmin;
formuliert. Der Celluloseether wies einen MSHydroxyethyl = 1,0; DSEthyl = 1,7; einen Trübungspunkt von ungefähr 35ºC; und eine Viskosität von 55 cP in einer 1% Wasserlösung, gemessen gemäß Brookfield LV, 12 U/min bei 20ºC, auf.
Die Alkylester- und Celluloseether-Gehalte ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle. Der pH der Formulierungen wurde mit Hilfe von HCl auf 4 eingestellt. Dann wurde die Viskosität der Formulierungen als Funktion der Temperatur gemessen. Die Messungen wurden mit Hilfe eines Bohlin-Rheometers mit einer Schergeschwindigkeit von 0,2326 s&supmin;¹ durchgeführt. Die Erwärmungsgeschwindigkeit betrug 2ºC pro Minute. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
1/ Gelartig; die Viskosität steigt mit steigender Temperatur.
2/ Gel; die Viskosität steigt mit steigender Temperatur.
Wie sich aus den vorstehenden Ergebnissen ergibt, steigt die Viskosität der Formulierung an, wenn die Temperatur steigt, bis eine gelartige oder Gel-Struktur erhalten wird.

BEISPIEL 2

Wie in Beispiel 1 wurde die Viskosität als Funktion der Temperatur der wäßrigen Zusammensetzung mit 1,25 Gew.-% des Celluloseethers von Beispiel 1 und 0,17 Gew.-% des Alkylesters von Beispiel 1 gemessen. Der pH wurde mit Hilfe von HCl und NaOH eingestellt und die Messungen begannen 5 Minuten nachdem die Zusammensetzung hergestellt worden war. Der Wert bei 35ºC wurde 10 Minuten nachdem diese Temperatur erreicht wurde gemessen. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten.
Wie sich aus diesen Ergebnissen ergibt, fällt die Viskosität, wenn der pH 6 oder darüber ist. Dieser Abfall ist rascher als die Hydrolyse des Alkylesters, die in einer wäßrigen Lösung bei dem fraglichen pH stattfindet.

BEISPIEL 3

Zu 1 Liter Wasser wurden 7,5 g des Celluloseethers von Beispiel 1 ·und 1,5 g der Esterverbindung von Beispiel 1 gegeben. Zu 0,4 ml der sich ergebenden Formulierung wurden 15 ul einer Lösung, die Salmonella typhimurium enthält, gegeben, worauf die bakterielle Aktivität nach verschiedenen Kontaktzeiten gemessen wurde. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten.
Aus diesen Ergebnissen ergibt sich, daß die bakterizide Wirkung der Zusammensetzung ausgezeichnet ist.

BEISPIEL 4

Es wurde eine wäßrige Zusammensetzung formuliert aus dem Celluloseether von Beispiel 1 und einem langkettigen Alkylester der Formel
H&sub3;N&spplus;CH(C&sub4;H&sub8;N&spplus;H&sub3;)CO&sub2;C&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3; 2Cl&supmin;
Der Alkylestergehalt betrug 0,3 Gew.-% und der Celluloseethergehalt 0,75 Gew.-%. Der pH der Formulierung war ungefähr 3, 3. Die Viskosität der Formulierung wurde bei 20ºC und bei 35ºC gemessen und man erhielt < 1 bzw. 4 Pa · s. Die Messungen und die Erwärmung wurden wie in Beispiel 1 durchgeführt.

BEISPIEL 5

Es wurden wäßrige Zusammensetzungen aus Ethylhydroxyethylcellulose und einem langkettigen Alkylester, wie in Beispiel 1 beschrieben, formuliert.
Der Celluloseether hatte einen MSHydroxyethyl = 1,0, einen DSEthyl = 1,8, einen Trübungspunkt von ungefähr 33ºC und eine Viskosität von 67 cP in einer 1% Wasserlösung, gemessen gemäß Brookfield LV, 12 U/min bei 20ºC.
Die Alkylester- und Celluloseether-Gehalte ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle. Der pH der Formulierungen wurde mit Hilfe von HOI auf 4 eingestellt. Dann wurde die Viskosität der Formulierungen als Funktion der Temperatur gemessen. Die Messungen wurden mit Hilfe eines Bohlin Rheometers bei einer Schergeschwindigkeit von 0,2326 s&supmin;¹ durchgeführt. Die Erwärmungsgeschwindigkeit betrug 2ºC pro Minute. Die Ergebnisse sind nachstehend dargestellt.
1/ Gelartig; die Viskosität steigt mit steigender Temperatur.
2/ Gel; die Viskosität steigt mit steigender Temperatur.
Wie sich aus den vorstehenden Ergebnissen ergibt, steigt die Viskosität der Formulierung mit steigender Temperatur, bis ein gelartiger oder eine Gel-Struktur erhalten wird.

Claims

1. Wäßrige mikrobizide Zusammensetzung mit einer mikrobiziden Wirkung in Kombination mit einer verbesserten Viskosität, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält

a) 1-30 mMol pro Liter Wasser eines langkettigen Alkylesters der allgemeinen Formel

RI RII RIII N&spplus;

worin RI, RII und RIII Wasserstoff oder niedere Alkylgruppen sind, RIV eine langkettige Alkylgruppe mit 10-18 Kohlenstoffatomen ist, RV Wasserstoff oder eine Gruppe der Formel

RVI N&spplus; H&sub3;

ist, worin RVI eine Alkylengruppe mit 3-4 Kohlenstoffatomen ist, A ein einwertiges Gegenion ist und n die Anzahl der kationischen Gruppen in der Ester-Verbindung ist, in

b) einer wäßrigen Lösung eines nicht-ionischen, wasserlöslichen Celluloseethers, die eine Viskosität von 10-10000 cP, gemessen gemäß Brookfield LV, 12 U/min bei 20ºC, aufweist,

und daß die Zusammensetzung einen pH von unter 6 hat.

2. Zusammensetzung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß eine 1% Wasserlösung des Celluloseethers eine Viskosität von 10-10000 cP aufweist.

3. Zusammensetzung wie in irgendeinem der Ansprüche 1 und 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Celluloseether einen Trübungspunkt unter 70ºC hat.

4. Zusammensetzung wie in irgendeinem der Ansprüche 1-3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Celluloseether eine Alkylhydroxyalkylcellulose ist.

5. Zusammensetzung wie in Anspruch 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Celluloseether eine Ethylhydroxyethylcellulose mit einem Trübungspunkt von 30-35ºC ist.

6. Zusammensetzung wie in Anspruch 5 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Celluloseether eine DSEthyl von 1,2-2,5 und eine MSHydroxyethyl von 0,5-1,5 hat.

7. Zusammensetzung wie in Anspruch 5 oder 6 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Celluloseether eine Viskosität von 30-400 cP in einer 1% Wasserlösung, gemessen gemäß Brookfield LV, 12 U/min bei 20ºC, aufweist.

8. Zusammensetzung wie in irgendeinem der Ansprüche 1-7 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen pH von 3,0-5,5 hat.

9. Zusammensetzung wie in irgendeinem der Ansprüche 1-8 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der langkettige Alkylester eine Verbindung ist von einer der allgemeinen Formeln

oder

worin RIV und A gleich wie oben sind.

10. Zusammensetzung wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der langkettige Alkylester ein Verbindung der allgemeinen Formel II ist.

11. Ethylhydroxyethylcellulose, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Trübungspunkt von 30-35ºC und eine Viskosität von 10-10000 cP in einer 1% Wasserlösung, gemessen gemäß Brookfield LV, 12 U/min bei 20ºC, aufweist.

12. Ethylhydroxyethylcellulose wie in Anspruch 11 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen DSEthyl von 1,2-2,5 und eine MSHydroxyethyl von 0,5-1,5 hat.

13. Ethylhydroxyethylcellulose wie in Anspruch 11 oder 12 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Viskosität von 30-400 cP in einer 1% Wasserlösung, gemessen gemäß Brookfield LV, 12 U/min bei 20ºC, aufweist.