BE1018125A5 - Biologische werkwijze voor het preventief behandelen van abiotische oppervlakken. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het preventief behandelen van abiotische oppervlakken in een huishoudelijke of medische omgeving met een waterige oplossingvan een mengsel met gram-positieve niet-pathogene bacterien van het genus Bacillus door de vorming van een biofilm op het abiotische oppervlak waarbij de hydrofobe interactie en de fluide stroming door de wijze van aanbrengen bevorderd wordt.

Description

Biologische werkwijze voor het preventief behandelen van abiotische oppervlakken

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een biologische werkwijze voor het preventief behandelen van oppervlakken door gebruik te maken van gram-positieve niet-pathogene bacteriën van het genus Bacillus.

Meer in het bijzonder betreft het een methode om deze niet-pathogene bacteriën als een biofilm aan te brengen op een abiotisch oppervlak met als doel pathogene bacteriën zoals ondermeer Salmonella,

Listeria, E. coli, Staphylococcus, enz... van het betreffende oppervlak af te houden.

Het is gekend, in de. s.tand. der techniek om oppervlakken bacterievrij te maken door gebruik te maken van desinfecterende stoffen. Het gebruik van waterstofperoxide, dat een zuurstofbleekmiddel is en chloorhoudende producten vervangt, heeft nog steeds het nadeel dat het ongeveer 0,2 % fosfonaat bevat, dat slecht afbreekbaar is.

Bij intensief gebruik van chemische desinfectanten bestaat het risico dat de pathogene bacteriën resistentie vertonen. Hierdoor zal de werking van deze stoffen sterk gereduceerd worden. Bovendien kunnen de pathogene bacteriën zich door mutaties aanpassen aan nieuwe situaties en worden hierdoor moeilijker te bestrijden.

Anderzijds is het ook gekend om sporen van bacteriën te gebruiken in combinatie met desinfecterende quaternair ammonium en een surfactant om harde oppervlakken te reinigen volgens WOOO/63338.

W097/25865 beschrijft een reinigende formulering met bacteriën en een mengsel van Proxel, EDTA en IPA.

Een andere reinigende samenstelling wordt beschreven volgens W002/33035 bestaande uit surfactant, een niet-pathogene bacterie, water, afbrekende enzymen en een enzyme activator.

FR2855181 bestaat dan weer uit een detergent met een antibacteriële werking, samengesteld uit bacteriën van het genus Lactobacillus met anionische en/of ionische surfactants.

Bovengenoemde samenstellingen hebben als doel pathogene bacteriën te elimineren door het reinigen of het desinfecteren van oppervlakken. Onze uitvinding heeft dan ook tot doel pathogene bacteriën zoals bijvoorbeeld Salmonella, Listeria, E. coli, Staphylococcus,... enz. van abiotische oppervlakken in een huishoudelijke of medische omgeving weg te houden teneinde de voorgenoemde nadelen het hoofd te bieden. Door het vormen van een microhabitat van gram-positieve niet-pathogene bacteriën van heit genus Bacillus op een te behandelen abiotisch oppervlak, wordt het milieu voor pathogene en schadelijke bacteriën ongunstig.

'Met oppervlakken worden hier voornamelijk plaatsen bedoeld waar een verhoogd risico op pathogene kolonievorming kan optreden en waar de mens bijgevolg een verhoogd risico op besmetting kan oplopen. Het gaat hier bovendien over abiotische inerte dragers, waarop een biofilm van niet-pathogene bacteriën gevormd wordt. De uitvinding heeft dan ook uitsluitend betrekking op dragers in een huishoudelijke of medische omgeving.

De biofilm die met deze uitvinding beoogd wordt bestaat uit niet-pathogene gram-positieve bacteriën van het genus Bacillus, die algemeen aanvaard worden als niet schadelijke micro-organismen (GRAS). Deze bacteriën worden in een waterige oplossing op het betreffende abiotische oppervlak aangebracht met gekende technieken, in functie van het te behandelen oppervlak.

Onze uitvinding heeft dan ook als eerste voordeel dat de pathogene bacteriën niet geëlimineerd worden, maar dat het milieu zodanig bewerkstelligd wordt dat de voedingsbodem voor deze pathogene bacteriën ontnomen wordt door een microhabitat van gram-positieve niet-pathogene bacteriën. Hierdoor wordt het risico op resistentie sterk gereduceerd.

Een volgend voordeel wordt bekomen doordat we enkel gebruik maken van biologische middelen. Hierdoor komen geen schadelijke producten in het milieu terecht en komt de mens met geen schadelijke stoffen in contact.

Afhankelijk van het te behandelen oppervlak en door de aard van de oplossing, kan de oplossing met een aangepaste verdelingstechniek aangebracht worden, wat een derde voordeel biedt.

Door het vormen van een biofilm op het oppervlak, kunnen de gram-positieve niet-pathogene bacteriën zich autonoom op een snelle manier uitbreiden, wat zowel de medische als de economische waarde van de uitvinding ten goede komt. Dit vormt een laatste voordeel.

De uitvinding wordt vervolgens in détail uiteengezet.

De uitvinding bestaat uit een werkwijze voor het aanbrengen van een biofilm op een abiotisch oppervlak. Biofilms zijn dicht gepakte multi-cellulaire gemeenschappen van micro-organismen die zich op een drager vormen. Bacillus subtilis is reeds gekend voor de vorming van dergelijke biofilms. Door de aerotaxis van de cellen wordt de vorming van de biofilm bevorderd op de grenslaag lucht/vloeistof. Het gebruik van dergelijke biofilms op metalen ter voorkoming van corrosie is gekend in de stand der techniek.

B. subtilis scheidt een extracellulair lipopeptide surfactant, namelijk surfactin, af. De regeling van voorgenoemde geschiedt door quorum sensing.

De biofilm matrix van B. subtilis bestaat dan ook voornamelijk uit proteïnen.

De niet-pathogene bacteriën produceren een matrix van polymeren. Deze extracellulaire polymeer matrix zorgt ervoor dat de weerstand van deze niet-pathogene bacteriën niet aangetast wordt.

De vorming van de biofilm bestaat in principe uit twee grote stappen. Een eerste stap bestaat erin om de niet-pathogene bacteriën en het abiotische oppervlak in contact te brengen. Deze fase wordt voornamelijk gekenmerkt door niet specifieke hydrofobe interacties. Door een waterige oplossing met gram-positieve niet-pathogene bacteriën dicht bij het betreffende abiotische oppervlak te brengen en dit bij voorkeur < 1 μπι, worden ze aan het oppervlak gehecht door diverse krachten zoals elektrostatische krachten, van de Waals krachten en hydrodynamische krachten. Anderzijds zullen ook de sterische hindering, de temperatuur, en de lading van zowel de bacterie als het abiotische oppervlak een rol spelen. Hoedanook, het hydrofobe karakter speelt wel de voornaamste rol.

Husmark U. en Rönner U. (Appl.Bacteriol., 1990 Oct;69(4): 557-62) hebben Bacillus cereus sporen bij verschillende omstandigheden zoals polariteit, PH en ionische concentratie onderzocht.

Aangezien de gram-positieve niet-pathogene bacteriën zich in een waterige oplossing bevinden, wordt de chemotaxis, door de fluïde, hydrodynamische stroming over het abiotisch oppervlak bevordert.

In een tweede fase wordt een exopolysaccharide matrix gevormd, namelijk de glycocalyx. Dit wordt volledig gehydrateerd door de waterige oplossing. In deze fase worden zowel organische en anorganische moleculen in de biofilm verspreid.

Aangezien onze uitvinding uit meerdere bacteriestammen van het genus Bacillus bestaat, zullen de metabolische bijproducten en het gevormde microhabitat bovendien zorgen voor een betere autonome groei en zal de oppervlakadhesie alsook gestimuleerd worden door liganden.

Quorum sensing laat bij bacteriën toe om hun gedrag te wijzigen op basis van de populatiedichtheid. Wanneer een zogenaamd "quorum" bereikt wordt, geven signaalmoleculen aan dat een verandering in populatie nodig is.

Met deze uitvinding is quorum sensing tweeledig. Niet-pathogene, gram-positieve bacteriën kunnen snel hun populatie uitbreiden op een inerte abiotische drager, waarbij een biofilm gevormd wordt.

Pathogene, ziekteverwekkende bacteriën krijgen het signaal dat de drager ongeschikt blijkt voor verdere huishouding en verlaten bijgevolg het oppervlak.

Het komt er dus op aan zo snel mogelijk de populatiedensiteit van de gram-positieve niet-pathogene bacteriën op het betreffende abiotische oppervlak te bevorderen. Als deze populatiedichtheid met gram-positieve niet-pathogene bacteriën van het genus Bacillus voldoende hoog is, vormen het tekort aan nutriënten voor de pathogene bacteriën het signaal om de betreffende oppervlakken niet te bezetten.

Met abiotische oppervlakken bedoelen we hier voornamelijk oppervlakken die zowel in huishoudelijke als in medische omgevingen aanwezig zijn. We denken hier bijvoorbeeld aan abiotische oppervlakken uit kunststof of oppervlakken die van een coating uit kunststof voorzien zijn. Abiotische oppervlakken uit metaal die op deze uitvinding betrekking hebben, bevinden zich uitsluitend in huishoudelijke of medische omgeving en hebben betrekking op metalen gebruiksvoorwerpen die zich in een dergelijke omgeving bevinden met als doel pathogene, schadelijke bacteriën van deze oppervlakken weg te houden. We denken hier bijvoorbeeld, echter zonder beperking, aan deurknoppen, kranen, kasten, ...enz. Het corrosiegevaar speelt bij deze metalen oppervlakken echter geen rol.

De waterige oplossing met de gram-positieve niet-pathogene bacteriën van het genus Bacillus wordt op een zodanige manier op het abiotische oppervlak aangebracht, dat hydrofobe krachten tussen de bacteriën en het abiotische oppervlak bewerkstelligd worden. Het aanbrengen van het mengsel kan gebeuren door middel van een verneveling, of fumingeren, of een spray, een borstel, een doek, ...enz. De verneveling kan automatisch bewerkstelligd worden door middel van een vernevelende inrichting die zich nabij het te behandelen oppervlak bevindt. Dit kan een pompmechanisme of een elektronische inrichting met automatisch atomisering zijn. Het komt er echter op aan de niet-pathogene bacteriën zo dicht mogelijk bij het oppervlak te brengen eh bovendien een fluide stroming mogelijk te maken.

In een mogelijke uitvoeringsvorm wordt het abiotische oppervlak met water voorbehandeld tot er zich een dunne film vormt. Vervolgens wordt het waterige mengsel met niet-pathogene bacteriën aangebracht. Door deze werkwijze wordt de fluide stroming in de hand gewerkt.

De waterige oplossing met een mengsel van gram-positieve, niet-pathogene bacteriën bestaat uit Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis, Bacillus liceniformis. Bacillus pumilis en Bacillus megaterium. Deze niet-pathogene bacteriën worden algemeen als niet schadelijk beschouwd voor de mens (GRAS).

Claims (4)

1. Een werkwijze voor het behandelen van een abiotisch oppervlak in een woon- of medische ruimte ter preventie van de vorming van een biofilm met pathogene bacteriën, door het aanbrengen van een samenstelling, bestaande uit een waterige oplossing met consortia van niet-pathogene bacteriën van het genus Bacillus, zonder additieven en hierdoor gekenmerkt doordat het abiotische oppervlak in een voorbehandelingstap met een waterfilm voorzien wordt, en vervolgens de biofilm, op continue wijze, met niet-pathogene bacteriën door middel van een fluïde stroming aangebracht worden.

2. Een werkwijze voor het behandelen van een abiotisch oppervlak in een woon- of medische ruimte ter preventie van de vorming van een biofilm met pathogene bacteriën volgens conclusie 1 en hierdoor gekenmerkt doordat de samenstelling met niet-pathogene bacteriën van het genus Bacillus met een automatische verdeelinrichting, op zeer korte afstand nabij het abiotische oppervlak aangebracht wordt.

3. Een werkwijze voor het behandelen van een abiotisch oppervlak in een woon- of medische ruimte ter preventie van de vorming van een biofilm met pathogene bacteriën volgens conclusies 1 of 2 en hierdoor gekenmerkt doordat de samenstelling door verneveling of met een borstel aangebracht wordt.

4. Een werkwijze voor het behandelen van een abiotisch oppervlak in een woon- of medische ruimte ter preventie van de vorming van een biofilm met pathogene bacteriën volgens conclusies 1-3 en hierdoor gekenmerkt doordat de samenstelling een mengsel van Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis, Bacillus liceniformis, Bacillus pumilis en Bacillus megaterium omvat.