[发明专利]在生物膜控制中表现出协同作用的组合物

说明书

公开了一种控制和去除与水性工业系统接触的表面上的生物膜的方法，其包括以下步骤：加入有效量的生物膜破坏剂，并且向被处理的水性系统中加入杀生物剂，以从与所述水性系统接触的表面上减少和去除形成生物膜的微生物。还公开了一种协同的杀生物组合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月18日提交的临时专利申请第62/573,871号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及水性环境中微生物的控制。

背景技术

工业、商业和民用系统与结构中的微生物生物膜对这些系统与结构的功能和运行产生重大负面影响，包括减少热传递，堵塞管道和管线，充当病原体的储存库，导致机械和结构故障，促进腐蚀、污染和降解产品、饮用水和娱乐用水，以及降低美学价值。

在本文的上下文中，生物膜定义为沉降、附着并然后生长或生活在表面上的微生物。这些微生物可以由单一物种组成或具有多特异性，可以由细菌、病毒、真菌、藻类和微型或大型真核生物例如变形虫、硅藻、线虫和蠕虫组成。生物膜可以浸没在液体、飞溅区、潮湿环境、甚至干燥环境中，例如在雕像和建筑物的表面上发现的生物膜。生物膜在结构上由微生物细胞组成，这些微生物细胞被包裹在由多糖、蛋白质、DNA和许多小分子组成的分子多样化的聚合物基体中。在自然环境中，它们还会夹带污垢、土壤、植物性物质和其它环境成分。这种材料通常称为黏液。生物膜的解剖结构受到环境的组成和基体在膜上移动所提供的剪切力的广泛影响。

与自由漂浮在生物流体中相反，生活在固定环境中的微生物的结果表现在微生物在其基因组的表达上有较大差异，从几个基因到几乎50％的基因组。这些变化对生物膜细胞对化学杀生物剂、抗生素和其它环境应激物的敏感性有巨大影响。除了广泛的生理变化之外，生物膜细胞还存在于聚合物基体中，这可能会干扰杀生物剂或抗生素进入细胞，从而进一步降低其敏感性。已有文件证明杀生物剂和抗生素敏感性的变化超过了一千倍。

控制生物膜的最常用方法是应用化学杀生物剂，包括氧化性杀生物剂、反应性杀生物剂和膜活性杀生物剂。不管杀生物剂的机理类型如何，由于前面段落中讨论的原因，已经证明生物膜对杀生物剂的抑制和杀灭作用的抵抗要强得多，导致需要应用高浓度的杀生物剂以实现期望效果。

氧化性杀生物剂通常在各种工业、商业和民用领域中用作生物膜控制剂，因为它们的价格便宜并且对浮游微生物很有效。它们可以有效控制微生物，但是高施用率、处理成本、氧化剂对建筑材料的腐蚀效果以及某些情况下的监管限制通常使得难以将它们有效应用于长期生物膜控制。

氧化性杀生物剂虽然能够杀灭大部分生物膜种群，但是不能有效地将生物膜从表面上去除。因为生物膜的一些负面影响来自于它们在表面上的物理存在，所以这是不令人满意的。例如，生物膜是很好的绝缘体并且极大地阻碍冷却塔和冷却器中的热传递，虽然处理过的生物膜可能基本上死亡，但是仍然会使表面绝缘。另外，大量的死亡细胞为处理过的种群的存活片段提供了现成的营养来源，并且生物膜往往会迅速重新生长至其原始密度。

以生物膜破坏材料形式的辅助处理与杀生物剂结合进行，以提高杀灭微生物并将其从表面上去除的功效。这些生物膜破坏剂最常见的是阴离子、阳离子或非离子表面活性剂，其假定机理是与生物膜结构相互作用，这既使得杀生物剂更有效地渗透生物膜又通过它们的表面活性性质去除生物膜。尽管在市场中长期存在这些生物膜破坏剂，但是由于同时使用氧化性杀生物剂和非氧化性杀生物剂的处理程序的功效，这些生物膜破坏剂通常有可能未被充分利用。然而，市场、成本和环境问题已经导致对在不降低微生物控制程序的功效的情况下减少使用杀生物剂的期望，并且在许多市场，特别是工业冷却水中对分散剂的兴趣不断增加。正如所预期的，这些生物膜破坏剂的相对能力从差到好，并且它们的功效可能受到体相基体(bulk matrix)的组成的影响。还预期到，基于氧化性杀生物剂和生物膜破坏剂的化学相互作用和对生物膜结构的效果，氧化性杀生物剂和生物膜破坏剂的一些组合会比其它组合更有效。

具体实施方式