[发明专利]用于处理生物膜的组合物及方法

说明书

相关申请的交叉引用

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。

发明背景

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H₂S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。

发明概述

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-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。

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-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。

附图简述

并入本说明书且构成本说明书的部分的附图，阐述了本发明的一些实施方案，并连同描述，用于解释本发明的原理。

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(Desulfovibrio vulgaris，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：(A) 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 μm。)

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 + 100 ppm D-甲硫氨酸。(用于小插图的比例尺为50 μm。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(B) 50 ppm THPS + 100 ppm D-甲硫氨酸。(用于小插图的比例尺为500 μm。)