用于处理生物膜的组合物及方法技术

本发明专利技术提供用于处理基底上的生物膜形成和生长的组合物和方法。所述组合物包含1ppb-1,000ppm的至少一种D-氨基酸和1ppm-60,000ppm的至少一种抗微生物剂。所述方法包括使所述基底与1ppb-1,000ppm的至少一种D-氨基酸和1ppm-60,000ppm的至少一种抗微生物剂接触。所述组合物和方法有效用于预防、减少或消除生物膜形成或生物膜生长或二者，以及根除已建立的顽固生物膜，特别是包含硫酸盐还原菌的生物膜，已知硫酸盐还原菌导致受微生物影响的腐蚀、生物污着或二者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的夺叉引用 本申请要求保护2011年8月26日提交的美国临时专利申请号61/527,941的优先权 和权益，所述申请的内容通过引用结合到本文中。 专利技术背景 受微生物影响的腐蚀（MIC)为油气工业以及诸如水业等其它工业中的严重问题。常常 发现硫酸盐还原菌（SRB)生物膜为MIC点蚀攻击的主要原因。已发现因 SRB所致的点状腐 蚀为管道失效的原因。MIC点蚀被认为是2006年Alaska输油管泄漏的主要嫌疑。亦已发 现产酸细菌和其它微生物促成MIC。 此外，因微生物尤其是呈生物膜形式的微生物的生物污着，为诸如油气、水业、发 电厂（尤其是冷却系统，例如冷水系统和冷却塔）以及淡水和咸水航运等许多工业中的主 要问题。与相同微生物的浮游细胞相比，生物膜中的微生物远更难以处理。一个具体类型 的生物污着为储罐变酸，其常常为SRB产生的生物源性H 2S的结果。尽管用于SRB的现行处 理部分有效，但是SRB非常易于复原，因为在地下岩土表面上形成的生物膜中的固着SRB非 常难以根除。在页岩油气开采中，因微生物的生物污着可堵塞岩土孔，导致油气流量减少。 此外，生物污着在膜过滤过程中尤其棘手。所述生物膜在膜上形成和生长，降低通量并缩短 膜寿命。此外，生物污着亦为诸如在厨房和浴室等常见家务中的问题。在生物污着的情况 下，与处理仅具有浮游细胞的系统相比，生物膜的顽固使其远更难以处理。遗憾的是，绝大 多数的微生物偏好于组织为生物膜群落。 包括管线清扫在内的机械清洁和抗微生物剂处理为用于减轻生物膜作用的常见 方法。因其广谱而卓越的生物降解能力所致，广泛使用非氧化性抗微生物剂四羟甲基硫酸 膦（THPS)。这类抗微生物剂通常有效用于处理浮游细胞。 然而，不论其为腐蚀性的或者仅导致污着，生物膜中的固着细胞比浮游细胞远更 难以处理，因为所述生物膜提供免受抗菌剂和其它不利环境影响的良好保护。事实上，根除 已建立的生物膜中的固着细胞所需的抗微生物剂剂量常常为根除浮游细胞所需剂量的十 倍或更多倍。 专利技术概沭 本文提供用于处理基底上的生物膜形成和生长的组合物和方法。所述组合物和方法有 效用于减少或消除生物膜形成或生物膜生长或二者，以及根除已建立的顽固生物膜。在某 些实施方案中，所述生物膜包含已知导致MIC、生物污着或二者的硫酸盐还原菌。 在第一个实施方案中，提供用于处理基底上的生物膜形成和生长的组合物。所述 组合物包含1 ppb-l, 000 ppm的至少一种D-氨基酸和1 ppm-60, 000 ppm的至少一种抗微生 物剂。 在第二个实施方案中，提供用于处理基底上的生物膜形成和生长的方法。所述方 法包括使所述基底与1 ppb-l, 000 ppm的至少一种D-氨基酸和1 ppm-60, 000 ppm的至少一 种抗微生物剂接触。 附图简沭 并入本说明书且构成本说明书的部分的附图，阐述了本专利技术的一些实施方案，并连同 描述，用于解释本专利技术的原理。 图1显示用以下物质处理7天的使用ATCC 1249培养基的普通脱硫弧菌 (ZfesW/bnTTrio ra&aris，ATCC 7757,常见SRB菌株）培养物中的7天检查片的SEM (扫 描电镜）图像：⑷ 100 ppm THPS ; (B) 500 ppm D-甲硫氨酸；和（C) 50 ppm THPS + 100 ppm D_甲硫氨酸。（用于小插图的比例尺为50 μ m。） 图2显示在使用以下物质处理3天之前覆盖有已建立的生物膜的ATCC 1249培养基中 的检查片的 SEM 图像：（A) 500 ppm THPS ; (B) 1，000 ppm D-甲硫氨酸；和（C) 50ppm THPS + lOOppmD-甲硫氨酸。（用于小插图的比例尺为50μπι。圆圈指示SRB固着细胞位置。） 图3显示在1/4强度ATCC 1249培养基中使用以下物质处理之前的覆盖有已建立的生 物膜的检查片的SEM图像：（A) 50 ppm THPS ;和⑶50 ppm THPS + 100 ppm D-甲硫氨酸。（用 于小插图的比例尺为500 μ m。） 图4显示经过使用以下物质的3-h冲击处理之后的检查片（最初覆盖有已建立的生物 膜）的SEM图像：（A)除氧水；（B) 50 ppm THPS ; (C) 500 ppm D-甲硫氨酸处理；和（D) 50 ppm THPS + 100ppmD-甲硫氨酸。（用于小插图的比例尺为50μπι。） 图5显示经过分别使用以下物质的3-h冲击处理之后的检查片（最初覆盖有已建立的 生物膜）的 SEM 图像：⑷ 50 ppm THPS ; (B) 500 ppm D-甲硫氨酸；（C) 50 ppm THPS + 100 ppm D-甲硫氨酸；（D) 50 ppm THPS + 100 ppm L-甲硫氨酸；（E) 50 ppm THPS + 100 ppm D-甲硫氨 酸 + 1，000 ppm D-丙氨酸；和（F) 50 ppm THPS + 100 ppm D-甲硫氨酸 + 100 ppm L-甲硫氨 酸。（用于小插图的比例尺为50 μ m。） 图6显示生物膜去除之后的检查片表面的SEM图像。在使用以下物质处理之后7天自 ATCC 1249培养基中获得检查片：(A) 50 ppm THPS ; (B) 500 ppm D-甲硫氨酸；和（C) 50 ppm THPS + 100ppmD-甲硫氨酸。（用于小插图的比例尺为50μπι。） 图7用图表表示在减轻碳硬合金检查片的MIC点蚀中不同处理方法的失重数据。 图8显示在生物膜预防试验中用以下物质处理的使用ATCC 1249培养基的SRB培 养物中的7天检查片的SEM图像：(A) 10 ppm D-酪氨酸；和⑶50 ppm THPS + 10 ppm D-酪 氨酸。（C)显示使用与㈧相同处理的点蚀图像，和⑶显示使用与⑶相同处理的点蚀图 像。（用于小插图的比例尺为50 μ m。） 图9显示在使用以下物质处理之后7天的ATCC 1249培养基中的检查片（最初覆盖有 预先建立的SRB生物膜）的SEM图像：(A) 100 ppm D-酪氨酸；和⑶50ppm THPS + 10 ppm D_酪氨酸。（用于小插图的比例尺为50 μ m。） 图10显示用以下物质处理的使用ATCC 1249培养基的SRB培养物中的7天检查片的 SEM图像：(A) 100 ppm D-色氨酸；和⑶50 ppm THPS + lOOppmD-色氨酸。（用于小插图的 比例尺为50 μ m。） 图11显示分别使用以下物质处理之后7天的ATCC 1249培养基中的检查片（最初覆盖 有预先建立的SRB生物膜）的SEM图像：(A)对照（未向培养基中加入处理化学品）；(B) 30 ppm THPS ; (C) 30 ppm THPS + 500 ppm 十二烷基硫酸钠（SDS);和（D) 30 ppm THPS + 500 ppm SDS + 6. 6 ppm D-氨基酸混合物。（用于小插图的比例尺为50 μ m。所述D-氨基酸混合物 含有等摩尔的D-酪氨酸、D-亮氨酸、D-色氨酸和D-甲硫氨酸。） 图12显示分别使用以下物质处理的ATCC 1249培养基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理基底上的生物膜形成和生长的组合物，所述组合物包含：1 ppb‑1,000 ppm的至少一种D‑氨基酸；和1 ppm‑60,000 ppm的至少一种抗微生物剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.26 US 61/527,9411. 一种用于处理基底上的生物膜形成和生长的组合物，所述组合物包含： 1 ppb-1, 000 ppm的至少一种D-氨基酸；和 1 ppm-60, 000 ppm的至少一种抗微生物剂。2. 依照权利要求1的组合物，其中所述D-氨基酸选自D-酪氨酸、D-甲硫氨酸、D-色氨 酸、D-亮氨酸、D-精氨酸、D-组氨酸、D-赖氨酸、D-天冬氨酸、D-谷氨酸、D-丝氨酸、D-苏 氨酸、D-天冬酰胺、D-谷氨酰胺、D-半胱氨酸、D-脯氨酸、D-丙氨酸、D-缬氨酸、D-异亮氨 酸、D-苯丙氨酸、非标准D-氨基酸及其组合。3. 依照权利要求1或2的组合物，其中所述D-氨基酸选自D-酪氨酸、D-甲硫氨酸、 D-色氨酸、D-亮氨酸及其组合。4. 依照权利要求1或2的组合物，其中所述D-氨基酸为D-酪氨酸。5. 依照权利要求1或2的组合物，其中所述抗微生物剂选自四羟甲基硫酸膦（THPS)、 戊二醛、一氧化氯、二氧化氯、次氯酸钙、次氯酸钾、次氯酸钠、二溴基次氮基丙酰胺 (DBNPA)、亚甲基二（硫氰酸盐）（MBT)、2-(硫代氰基甲硫基）苯并噻唑（TCMTB)、溴硝丙二 醇、2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇（BNPD)、三丁基十四烷基氯化膦（TTPC)、牛磺酰胺及其衍 生物、酚类、季铵盐、含氯作用剂、喹哪啶纖盐、内酯类、有机染料、缩氨硫脲类、醌类、氨甲酸 酯类、尿素、水杨酰胺、均二苯脲、胍、脒类、咪唑啉类、醋酸、苯甲酸、山梨酸、丙酸、硼酸、脱 氢醋酸、亚硫酸、香草酸、对羟基苯甲酸酯、异丙醇、丙二醇、苯甲醇、氯丁醇、苯乙醇、甲醛、 碘及其溶液、聚维酮碘、六亚甲基四胺、羟甲硫脲、1-(3-氯烯丙基）_3, 5, 7-三氮杂-1-氮 tfi氯化金刚烧、牛横罗定、氧氢噻二嗪、/V- (5-硝基_2_亚糖基）_1_氨基-乙内醜脈、 硝基-2_糠醒缩氨基脲、3, 4, 4' -二氯均二苯脲、3, 4'，5-二溴水杨酰苯胺、3-二氟甲 基-4, 4' -二氯均二苯脲、8-羟基喹啉、1-环丙基-6-氟-1，4-二氢-4-氧代-7-(1-哌嗪 基）-3-喹啉甲酸、1，4-二氢-1-乙基-6-氟-4-氧代-7- (1-哌嗪基）-3-喹啉甲酸、过氧 化氢、过乙酸、氧氯苯磺酸钠、对氯间二甲苯酚、2, 4, 4' -三氯-2' -羟基联苯酚、麝香草酚、 氯己定、苯扎氯铵、西吡氯铵、磺胺嘧啶银、硝酸银、溴、臭氧、异噻唑酮、聚氧乙烯（二甲基 亚氨基）亚乙基（二甲基亚氨基）二氯化乙烯、2-(叔丁基氨基）-4-氯代-6-乙氨基-均 三嗪（特丁津）及其组合。6. 依照权利要求1或2的组合物，其中所述抗微生物剂为四羟甲基硫酸膦（THPS)。7. -种用于处理基底上的生物膜形成和生长的方法，所述方法包括： 使所述基底与1 ppb-1, 000 ppm的至少一种D-氨基酸和1 ppm-60, 000 ppm的至少一种 抗微生物剂接触。8. 依照权利要求7的方法，其中所述基底为金属、金属合金、尼龙、塑料、复合材料、木 材、玻璃、陶器、瓷器、漆面、岩石或土壤之一。9. 依照权利要求7或8的方法，其中所述基底选自管道、储藏容器、地下岩层、地下土 壤层、船体、井眼、下部结构、梁、槽、桁材、护板、装配式结构和水下结构。10. 依照权利要求7或8的方法，其中所述基底为管道。11. 依照权利要求7或8的方法，其中将所述至少一种D-氨基酸和所述至少一种抗微 生物剂独立且同时地加入接触所述基底的基质中。12. 依照权利要求7或8的方法，其中所述至少一种D-氨基酸和所述至少一种抗微生 物剂在加至接触所述基底的基质的溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：T古，D徐，
申请(专利权)人：俄亥俄州大学，
类型：发明
国别省市：美国;US