Композиция для нейтрализации химических и биологических токсических агентов

Композиция для нейтрализации химических и биологических токсических агентов

Реферат

 

Композиция предназначена для нейтрализации химических и биологических агентов, особенно агентов боевых химических и биологических средств, оказывающие неблагоприятное влияние на здоровье. Сущность изобретения: композиция содержит, по меньшей мере, два солюбилизирующих компонента, один из которых является катионным поверхностно-активным веществом, например, четвертичной солью аммония, концентрацией в пределах приблизительно 0,1-10 вес.%, а другой - катионным гидротропным веществом, по меньшей мере, один реагирующий компонент, который может быть окисляющим или нуклеофильным соединением или их смесью, и воду для образования водной композиции. Композиция не токсична и некорродирующая и может быть нанесена различными способами и в виде различных фаз. Композиция способна уничтожать до 99,99999% бактериальных спор в пределах одного часа обработки. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 21 ил.

Данная заявка связана с патентной заявкой США под номером №09/109,235, поданной 30 июня 1989 года и в настоящее время отозванной, и с предварительной заявкой под номером №60/146,432, поданной 29 июля 1999 года.

Эта заявка была сделана при поддержке правительства Соединенных Штатов, согласно контракту предоставленному Министерством Энергетики США. Правительство имеет некоторые права в этом изобретении.

Предпосылки изобретения

Данное изобретение посвящено средствам, предназначенным для нейтрализации химических и биологических веществ или агентов, в частности - компонентов химического и биологического оружия, а также способу получения этих средств. В частности, данное изобретение посвящено средствам, содержащим солюбилизирующие соединения и реагирующие соединения, которые могут поставляться в виде пенообразующих композиций, распыляемых композиций, жидкостей, туманообразующих композиций и аэрозолей для увеличения скорости реакций нейтрализации химических соединений и других добавок. Эти средства предназначены для нейтрализации или уменьшения влияния некоторых биологических составов или отравляющих веществ (ОВ).

Угрозы террористов, потенциально использующих оружие массового поражения, усиливаются как в Соединенных Штатах, так и за границей. Вопросы применения и угрозы применения химических и биологических ОВ как оружия массового поражения имеют первостепенное значение как для национальной обороны в целом, так и для муниципальных властей.

Некоторые активные компоненты химического оружия (ХО), используемые террористами в качестве угрозы, имеют химические характеристики, которые предоставляют возможность для разработки контрмер. Химические вещества зарин, зоман и табун (G-агенты) являются примерами соединений, содержащих фосфор, которые, изменяясь химически, могут потерять свою токсичность. Горчичный газ, являясь примером Н-агентов, и VX, являясь примером V-агентов, также могут изменяться химически и становиться безопасными. Кроме того, некоторые известные активные компоненты биологического оружия (БО), включая ботулинический токсин, бациллы сибирской язвы и другие спорообразующие бактерии, вегетирующие бактерии, включая бактерии чумы и различные вирусы, также могут подвергаться химической дезактивации.

Использование ХО или БО может сопровождаться локальным или широким рассеиванием ОВ, угрожающих населению. Из-за гибкости развертывания веществ ХО и БО (ХБО), атакуемые могут подвергаться их воздействию во всем разнообразии их физических состояний, в большинстве случаев - в виде аэрозолей и паров.

Для восстановления гражданских средств обслуживания в случае внутреннего террористического нападения требуется эффективная, быстрая и безопасная (не токсичная и не коррозийная) технология обеззараживания. В идеальном случае такая технология должна быть использована в различных ситуациях, таких как обеззараживание открытых, полуоткрытых или закрытых объектов, а также чувствительной аппаратуры. Примеры таких объектов, для деактивации которых могут быть использованы обеззараживающие композиции, включают стадион (открытый), подземную станцию метрополитена (полуоткрытый), и крупный аэропорт или административное здание (закрытый).

Обеззараживание химических соединений в первую очередь сосредоточено на боевых химических ОВ, в частности на нервно-паралитических веществах (таких как G-агенты и V-агенты), и веществах кожно-нарывного действия (таких как горчичный газ или просто горчица). Реакции, участвующие в детоксификации химических веществ, можно разделить на реакции замещения и реакции окисления. Обеззараживание биологических ОВ в первую очередь сосредоточено на бактериальных спорах (напр., спорах сибирской язвы), которые, как считается, из всех микроорганизмов наиболее трудно уничтожить.

Реакции замещения

Гидролиз химических веществ можно осуществить водой, гидроксильными ионами или другими нуклеофильными реагентами. Скорость гидролиза горчичного газа и природа образующихся продуктов в первую очередь зависит от растворимости данного агента в воде и от значения рН раствора. При детоксификации горчичного газа, например, молекула вначале образует циклический сульфониевый катион, который взаимодействует с нуклеофильными реагентами (Янг (Yang), 1995). Доминирующим продуктом является тиодигликоль, однако этот продукт может реагировать с ионами сульфония с образованием вторичных промежуточных продуктов.

В щелочных условиях гидролиз зарина (GB) и зомана (GD) происходит быстро и дает соответствующую О-алкил-метилфосфоновую кислоту. В противоположность этому гидролиз VX ионами ОН ^- - более сложный процесс. Кроме того, для замещения тиоалкильной группы (т.е. разрыва P-S связи), замещается О-этильная группа (т.е. разрыв Р-О связи), образуя токсичный продукт, известный как ЕА-2192 (Янг и др.(Yang et al.), 1997). Нуклеофильные реагенты входят в состав молекулы и отделяют промежуточный продукт из апикального положения. Электроотрицательные группы, такие как RO группы, предпочтительно занимают апикальные положения, а группы, которые являются объемистыми или донорами электронов, такие как RS группы, занимают экваториальные положения. Структура конечного продукта будет зависеть от баланса между апикофильностью и реакционной способностью уходящей группы. В результате, разрыв P-S связи стимулируется разрывом Р-О связи приблизительно в 5 раз. С другой стороны, оказалось, что пероксигидролиз с использованием ионов ООН^- в щелочной среде обеспечивает количественный разрыв P-S связи в 30-40 раз быстрее, чем при использовании ионов ОН^-. Такая селективность была связана с относительной щелочностью анионного нуклеофильного реагента и уходящих анионов.

Были описаны каталитические реагенты для ускорения реакций замещения. Примером такого реагента является о-йодозобензоат (ИБ). Пример, который иллюстрирует каталитическую реакцию с участием этого соединения, приводят Мосс (Moss) и Жанг (Zhang )(1993). В этом примере ИБ превращается в йодоксизобензоат (ИОБ) путем окисления и дальше в таком виде участвует в реакции с ОВ.

С целью придания активной группе поверхностно-активных свойств в молекулу IBA были введены функциональные группы (Мосс и др.(Moss et al.), 1986). Были также получены комплексы ионов металлов с аминами, обладающие поверхностно-активными свойствами, которые, как было показано, проявляли каталитическую активность в реакциях замещения. Было также показано, что энзимы, такие как ангидролаза органофосфорной кислоты, ускоряют реакции замещения у G- и VX-агентов.

Реакции окисления

Методы окислительного обеззараживания могут успешно применяться для горчичного газа и VX (Yang, 1995). Раньше в качестве окислителя использовали перманганат калия. Недавно была предложена смесь KHSО₅, KHSО₄ и K₂SО₄. Было показано, что некоторые перекисные соединения (напр., перборат, надуксусная кислота, м-хлор-пероксибензойная кислота, монопероксифталат магния и перекись бензоила) также окисляют химические вещества. Совсем недавно было показано, что гидропероксикарбонатные анионы, образовавшиеся в результате взаимодействия бикарбонатного иона и перекиси водорода, эффективно окисляют горчичный газ и VX. Полиоксиметаллаты катализируют окисление химических веществ при комнатной температуре, однако, как известно, скорость таких реакций низкая. Некоторые из этих соединений при взаимодействии с химическими ОВ меняют окраску, что указывает на присутствие химического ОВ.

Угроза БО может быть более серьезной, чем угроза ХО. Это частично объясняется высокой токсичностью агентов БО, легкостью их приобретения и производства и сложностью их обнаружения. Существуют сотни боевых биологических средств, которые доступны террористам. Они могут быть сгруппированы по следующим категориям: спорообразующие бактерии (напр., сибирская язва), вегетативные бактерии (напр., чума, холера), вирусы (напр., оспа, желтая лихорадка) и бактериальные токсины (напр., ботулизм, рицин). Считают, что из всех микроорганизмов наиболее трудно уничтожить бактериальные споры.

Бактериальные споры - это исключительно резистентные структуры, которые образуются некоторыми грамположительными бактериями, обычно, в ответ на стрессовые условия окружающей среды. Наиболее важными спорообразующими являются представители родов Bacillus и Clostridium. Споры - значительно более сложные образования, чем растительные клетки. Внешняя поверхность споры состоит из оболочки споры, которая, как правило, представляет собой плотный слой нерастворимых протеинов, обычно содержащих большое число дисульфидных связей. Кора состоит из пептидоглюкана, первичная структура полимера построена из сшитых N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты. Ядро споры содержит нормальные (вегетативные) клеточные структуры, такие как рибосомы и нуклеоид.

Начиная с их открытия, значительные исследования были проведены для разработки методов уничтожения бактериальных спор. Как правило, споры обладают высокой устойчивостью по отношению ко многим обычным физическим и химическим воздействиям, однако некоторые антибактериальные вещества являются спорицидными. Большинство мощных бактерицидных веществ могут подавлять лишь прорастание и развитие спор, т.е. являются спористатическими, но не спорицидными. Примеры спорицидных реагентов, применяемых в относительно высоких концентрациях, включают глутаральдегид, формальдегид, кислородные кислоты йода и хлора, пероксикислоты и окись этилена. В основном, все эти вещества являются токсичными.

Существуют несколько способов для уничтожения спор. Эти способы могут применяться по отдельности или одновременно. Один из способов предусматривает растворение или химическое разрушение внешней оболочки споры, что позволит окислителю проникнуть внутрь споры. Ряд исследований (Кинг и Гулд (King and Gould), 1969; Гулд и др. (Gould et al.), 1970) показывает, что богатый S-S (дисульфидными) связями протеин оболочки споры образует структуру, которая успешно маскирует участки, способные реагировать с окислителем. Реагенты, разрушающие водородные и S-S связи, увеличивают чувствительность спор к окислителям.

Пептидоглюкан, который менее сшит и электроотрицателен, составляет кору споры. Согласно другому способу, катионное взаимодействие между дезинфицирующим раствором и пептидоглюканом может вызывать коллапс коры и потерю устойчивости.

Пептидоглюкан спорообразующих бактерий содержит тейхоевые кислоты (т.е полимеры глицерина или рибитола, связанные фосфатными группами). По другому механизму, разрушение полимерных тейхоевых кислот может вызвать дефекты в структуре пептидоглюкана и тем самым сделать споры более чувствительными к атаке.

Кроме того, некоторые поверхностно-активные вещества могут увеличить потенциал смачиваемости оболочки споры до такой степени, что в результате увеличится проникновение окислителей внутри споры.

Имеется разнообразие материалов, которые могут использоваться для обеззараживания большего или меньшего числа ОВ химического или биологического оружия. Исторически, обеззараживающие растворы были строго сосредоточены на уничтожение и нейтрализации химических и биологических ОВ. Мало внимания уделялось восстановлению и повторному использованию аппаратуры и оборудования. Считалось, что эти средства невосстановимы и должны быть заменены в случае применения как ХО так и БО. Таким образом большинство обеззараживающих композиций, используемых в настоящее время, являются высокотоксичными и высококоррозийными. Кроме того, большинство используемых обеззараживающих материалов направлено на химические или биологические ОВ, но не на оба, и часто на ОВ подкласса ХО или БО.

Нейтрализация боевых химических ОВ началась с применения хлорной извести для нейтрализации горчичного газа. В дальнейшем была создана композиция, супертропикальная хлорная известь, смесь 93% гипохлорита кальция и 7% гидроокиси натрия, которая более стабильна при длительном хранении, чем хлорная известь и более легко распыляется. Горчичный газ реагирует с хлорной известью, причем сульфид окисляется в сульфоксид и в сульфон, и в результате дегидрохлорирования образуются соединения, такие как О₂S(CHCH₂)₂. В результате гидролиза G-агенты превращаются в соответствующие фосфониевые кислоты, последние образуют гипохлоритный анион, обладающий каталитической активностью. В кислых растворах VX-агенты быстро окисляются хлорной известью у атома серы и растворяются из-за протонизации атома азота. С другой стороны при высоких значениях рН растворимость VX значительно уменьшается и депротонированный азот окисляется, что приводит к поглощению больших количеств хлорной извести, чем стехиометрические количества.

Неводная жидкость, состоящая из 70% диэтилентриамина, 28% монометилового эфира этиленгликоля и 2% гидроокиси натрия, обозначенная как Обеззараживающая Жидкость №2 (DS2), является высокоэффективным обеззараживающим средством для химических ОВ. Монометиловый эфир этиленгликоля вызывал у мышей тетрагонность, поэтому было предложено заменить указанный эфир монометиловым эфиром пропиленгликоля, в результате чего была получена новая композиция, обозначенная как DS2P. Кроме того, DS2 действует на краски, пластмассы и кожаные материалы. Для решения этой проблемы продолжительность контакта с DS2 обычно сокращают до 30 минут и затем объект ополаскивают большим количеством воды. Требуется, чтобы персонал, работающий с DS2, носил респираторы с защитными стеклами для глаз и химические защитные перчатки. Реакции DS2 с горчичным газом сопровождаются элиминацией НСl. Нервно-паралитические вещества реагируют с образованием DS2 диэстеров, которые далее разлагаются с образованием соответствующей фосфоновой кислоты. DS2 не очень сильное вещество для уничтожения спор. В случае Bacillus subtilis только 1-лог убитых (90%) были обнаружены после 1-часовой обработки (Такер (Tucker), 2000).

Было показано, что смесь, состоящая из 76% воды, 15% тетрахлорэтилена, 8% гипохлорита кальция и 1% смеси анионных поверхностно-активных веществ, способствует растворению ОВ, сохраняя при этом токсичность и коррозийную способность (Форд и Ньютон (Ford и Newton), 1989). Кроме того, указанная смесь нестабильна и разделяется.

Имеются разнообразные композиции, которые в настоящее время применяются для обеззараживания персонала в случае атаки ХО. Эти композиции впервые были применены войсками США и, как правило, в гражданском сообществе они не применяются. Одна композиция, М258 - набор для обеззараживания кожи, является имитацией Советского набора, обнаруженного в Египетских танках в Кипурской войне (Yom Kippur war). Набор состоит из двух пакетов: пакет I содержит полотенце, предварительно смоченное фенолом, этанолом, гидроокисью натрия, аммиаком и водой. Пакет II содержит полотенце, пропитанное хлорамином-В, и запаянную стеклянную ампулу, наполненную раствором хлорида цинка. Ампулу из пакета II разбивают, и полотенце смачивают раствором непосредственно перед использованием. Содержащийся в растворе хлорид цинка поддерживает значение рН водного раствора хлорамина-В в пределах 5-6, которое иначе подскочило бы до 9,5.

Другая композиция - М291 - является твердой системой сорбента (Янг (Yang), 1995). Набор используется для удаления массы жидкого вещества с кожи и состоит из нетканых подушек из волокна, заполненных смесью смолы. Смола изготовлена из сорбирующего материала на основе стирола/дивинилбензола, а карбонизированная макросетчатая смола - из стирола/дивинилбензола. Эта смола, обладая большой поверхностью, имеет катионообменные (сульфокислотные группы) участки и анионообменные (группы гидроокиси тетраалкиламмония) участки. Сорбирующая смола может абсорбировать жидкие агенты, а реагирующие смолы предназначены стимулировать реакции гидролиза. Однако, по данным недавнего исследования ядерного магнитного резонанса (ЯМР), ни VX-агент, ни имитатор горчичного газа не подвергались гидролизу на поверхности ХЕ-555 смолы за первые 10 дней (Лесли и дрю (Leslie et al.), 1991). GD-агент подвергался медленному гидролизу, с периодом полупревращения приблизительно 30 часов. В полевых условиях быстрое обеззараживание агента достигается его удалением с кожи именно таким путем. Оказалось, что эта смоляная смесь менее разъедает кожу, чем система М258.

Большинство композиций, используемые для обеззараживания биологических ОВ как военными, так и гражданскими ведомствами, содержат гипохлоритный анион (т.е. хлорную известь или хлорсодержащие растворы). Было показано, что растворы, содержащие хлорную известь в концентрациях 5% и более, убивают споры (Саприпанти и Бонифацио (Sapripanti and Bonifacio), 1996). Для обеззараживания биологических ОВ был предложен ряд гипохлоритных растворов, включая 2-6%-ный водный раствор гипохлорита натрия (хозяйственная хлорная известь), 7%-ная водная суспензия или твердый гипохлорит кальция (НТН), 7-70%-ная водная суспензия гипохлорита кальция и окиси кальция (супертропическая хлорная известь, STB), твердая смесь гипохлорита кальция и окиси магния, 0,5%-ный водный раствор гипохлорита кальция, буферированный дигидрофосфатом натрия и детергентом и 0,5%-ный водный раствор гипохлорита кальция, буферированный натрием. Хотя все эти растворы способны с различной эффективностью уничтожать споры, каждый из них, однако, является высококоррозийным для оборудования и токсичным для персонала.

Композиции, которые были созданы для детоксификации ОВ химического и биологического оружия, использовались различными путями, включая жидкости. пены, туманы и аэрозоли. Стабильные водные пены применяют в различных вариантах, включая тушение огня и борьбу с правонарушениями (такими, как например, тюремный бунт). Однако такие пены получают с использованием анионных поверхностно-активных веществ и анионных или неионогенных полимеров. К сожалению, такие пены не эффективны для химического разложения и нейтрализации большинства ОВ боевых химических и биологических средств. Они не обладают необходимой химической активностью для разложения или изменения ОВ, они не эффективны для уничтожения или нейтрализации бактерий, вирусов и спор, которые в большей или меньшей степени связаны с биологическими ОВ.

Привлекает внимание возможность использования газообразных реагентов в качестве обеззараживающих средств в случае, если такой газ соответствует экологическим требованиям. Преимущество газообразных обеззараживающих веществ заключается в их способности проникать (диффундировать), что делает их необходимым дополнением к другим методам обеззараживания. Озон, двуокись хлора и параформальдегид - все они были исследованы на предмет обеззараживания. Известно, что эти реагенты эффективны против биологических ОВ. Эффективность озона для уничтожения спор точно установлена (Рабер и дрю (Raber et al.), 1998). Хотя озон является перспективным обеззараживающим средством, эксперименты Эджвудского химико-биологического центра (ЭХБС) (Edgewood Chemical Biological Center (ECBC)) показывают, однако, что он неэффективен в случае GD-агентов, а в случае VX-агентов он приводит к образованию токсичных продуктов путем расщепления Р-О связи (Хованик (Hovanic), 1998).

Необходимы дезактиваторы, экологически безопасные для людей и их собственности, которые эффективно обеззараживают боевые химические и биологические ОВ и проявляют свою активность над всеми поверхностями, потенциально опасными в данный момент, а также такие, которые можно включить в состав разнообразных носителей (таких как пены, гели, туманы, аэрозоли), удовлетворяющих разнообразным эксплуатационным целям.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает часть релевантных заявленному изобретению химических структур некоторых химических ОВ.

Фиг. 2 показывает, как компоненты пены согласно данному изобретению образуют мицеллы.

Фиг. 3 показывает механизм мицеллярного катализа согласно данному изобретению.

Фиг. 4 показывает степень расширения и стабильность пены, образовавшейся без перекиси водорода, согласно примеру осуществления данного изобретения.

Фиг. 5 показывает степень расширения и стабильность пены, образовавшейся в присутствии перекиси водорода.

Фиг. 6 показывает результаты нейтрализации живых организмов на бумажных пробах.

Фиг. 7 показывает результаты проб, проведенных G имитирующим агентом (дифенилхлорфосфатом).

Фиг. 8 показывает результаты для G имитирующего агента на разных поверхностях.

Фиг. 9 показывает результаты применения пены при различных температурах.

Фиг. 10 показывает нейтрализацию В. globigii в жидких пробах.

Фиг. 11 показывает нейтрализацию В. globigii в поверхностных пробах.

Фиг. 12 показывает нейтрализацию Е. herbicola в растительных клетках, в жидких пробах.

Фиг. 13 показывает нейтрализацию бактериофага MS-2 в жидких пробах.

Фиг. 14 показывает нейтрализацию спор В. anthracis в жидких пробах.

Фиг. 15 показывает нейтрализацию спор В. anthracis в поверхностных пробах.

Фиг. 16 показывает нейтрализацию суррогата сибирской язвы, В. globigii.

Фиг. 17 представляет собой график, показывающий результаты нейтрализации, полученные при действии пены по данному изобретению на дифенилхлорфосфат (имитатор химического ОВ).

Фиг. 18 представляет собой график, показывающий результаты нейтрализации, полученные при действии пены по данному изобретению на малатион (имитатор химического ОВ).

Фиг. 19 представляет собой график, показывающий результаты нейтрализации, полученные при действии пены, полученной согласно данному изобретению на полугорчичный газ (имитатор горчичного газа).

Фиг. 20 представляет собой график, показывающий результаты нейтрализации спор В. globigii при помощи пены, полученной согласно данному изобретению.

Фиг. 21 представляет собой график, показывающий результаты воздействия пены, полученной согласно данному изобретению, на Е. herbicola.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель данного изобретения - создание единой композиции, которая нейтрализует неблагоприятные эффекты химических и биологических ядов, где ядом является любое химическое или биологическое вещество, компонент, вид или агент, который, оставаясь необработанным, путем химического или биологического воздействия на жизненные процессы может вызвать смерть, временную нетрудоспособность или оказывать постоянное вредное воздействие на людей и животных. Такие яды включают все химические и биологические ОВ, независимо от их происхождения или метода получения и независимо от того, где они произведены, содержатся ли они в боеприпасах или в другом месте. Нейтрализация определяется как миграция, детоксификация, обезвреживание или другие виды разрушения ядов в такой мере, что яды становятся неспособными оказывать острые неблагоприятные влияния на людей и животных.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что композиция для нейтрализации по меньшей мере одного ОВ содержит

по меньшей мере два солюбилизирующих компонента, где один из солюбилизирующих компонентов является катионным поверхностно-активным веществом, указанное катионное поверхностно-активное вещество является четвертичной аммониевой солью;

по меньшей мере, один из солюбилизирующх компонентов является катионным гидротропным веществом; один реагирующий компонент отобран из нуклеофильных и окисляющих соединений, и воду для образования водной композиции;

четвертичная аммониевая соль имеет концентрацию в пределах приблизительно 0,1-10 вес.% от водной композиции;

по меньшей мере два указанных солюбилизирующих компонента и по меньшей мере один реагирующий компонент, при смешивании с водой и нанесении по меньшей мере на одну зараженную ОВ поверхность, нейтрализуют указанное по меньшей мере одно ОВ.

По меньшей мере одно ОВ является биологическим или химическим ОВ. Указанные химические ОВ отобраны из группы: о-алкил-фосфонофторидаты, о-алкил-фосфорамидоцианидаты, о-алкил,s-2-диалкил-аминоэтил-алкилфосфонотиолаты и соответствующие алкилированные и протонизированные соли, 2-хлорэтилхлорметилсульфид, бис(2-хлорэтил)сульфид, бис(2-хлорэтилтио)метан, 1,2-бис(2-хлорэтилтио)этан, 1,3-бис(2-хлорэтилтио)-н-пропан, 1,4-бис(2-хлорэтилтио)-н-бутан, 1,5-бис(2-хлорэтилтио)-н-пентан, бис(2-хлорэтилтиометил)эфир, бис(2-хлорэтилтиоэтил)эфир. Люизиты, сакситоксин, рицин, алкил-фосфонилдифторид, алкил-фосфониты, хлорзарин, хлорзоман, амитон, 1,1,3,3,3-пентафтор-2-(трифторметил)-1 пропен, 3-квинуклидинил-бензалат, метилфосфонил-дихлорид, диметил-метилфосфонат, дигалогениды диалкил-фосфорамидов, диалкил-фосфорамидаты, мышьяка трихлорид, дифенил-гидроксиуксусная кислота, квинуклидинил-3-ол, диалкил-аминоэтил-2-хлориды, диалкил-аминоэтан-2-олы, диалкил-аминоэтан-2-тиолы, тиодигликоли, пинаколиловые спирты, фосген, хлорциан, синильная кислота, хлорпикрин, фосфора оксихлорид, треххлористый фосфор, пятихлористый фосфор, алкилфосфиты, однохлористая сера, двухлористая сера, и тионилхлорид; предпочтительно, где указанные биологические ОВ отобраны из бактериальных спор, вегетирующих бактериальных клеток и вирусов.

Композиция дополнительно содержит растворимый в воде полимер с концентрацией в пределах между 0 и 10% от водной композиции, предпочтительно, что растворимый в воде полимер отобран из поливинилового спирта, гуаровой смолы, катионного хлорида полидиаллил-диметил-аммония, неионогенного хлорида полидиаллил-диметил-аммония и полиакриламида, и предпочтительно далее включает ингибитор коррозии и, более предпочтительно, чтобы ингибитор коррозии был отобран из диметил-этаноламина, триэтаноламина, смесей этаноламинных солей С9, С 10 и С 12 двухосновных кислот, нитрита дициклогексиламина и N,N-дибензиламина.

Композиция дополнительно содержит жирный спирт с 10-16 углеродными атомами в молекуле с концентрацией в пределах между 0 и 1% от водной композиции и предпочтительно, чтобы в композицию дополнительно был включен катализатор, который может быть отобран из йодозобензоата и медно-аминных комплексов.

Реагирующий компонент композиции может быть отобран из перекиси водорода, мочевины-перекиси водорода, гидропероксикарбоната, оксиматов, алкоксидов, арилоксидов, альдегидов, пероксимоносульфата, реактива Фентона, и гипохлорита натрия, и в качестве среды-носителя для указанной композиции включает воду для получения водной композиции, способной нейтрализовать химические и биологические агенты.

Композиция представляет собой комплект компонентов, может являться бинарным комплектом, включающим предварительно перемешанные компоненты, по меньшей мере, два солюбилизирующих вещества, водорастворимый полимер и жирный спирт и компонент, состоящий из реагирующего соединения, которое путем перемешивания с водой можно использовать для нейтрализации, по меньшей мере, одного ОВ и более предпочтительно.

Комплект может является тернарным комплектом, включающим первый предварительно перемешанный компонент, водную смесь четвертичной соли аммония и катионного гидротропного вещества, второй компонент может являться перекисью водорода и третий компонент - солью бикарбоната.

рН композиции находится в пределах между 8 и 11, для использования ее для дезактивации предпочтительно, чтобы рН композиции была равна 9.

Композиции используют в виде пены, тумана, геля, аэрозоля, жидкости в качестве дезинфицирующего средства. Пена имеет степень расширения в пределах между 20 и 125, в которой после обработки композицией больше чем 99,99% спор В. globigii погибают в течение одного часа. Больше чем 99,9999% спор В. globigii погибают в течение приблизительно одного часа после обработки композицией, где катионное гидротропное вещество отобрано из бромида тетрапентиламмония, бромида триацетилметиламмония и бромида тетрабутиламмония, с концентрацией в пределах между 0,1 и 10% от водной композиции.

Композиция, где катионным поверхностно-активным веществом является четвертичная соль аммония, с концентрацией в пределах между 0,1 и 10 вес.% от водной композиции. Четвертичную соль аммония отбирают из бромида цетилтриметиламмония, хлорида бензалкония, хлорида бензетония, хлорида цетилпиридиния, бромида тетрабутиламмония и полимерных четвертичных соединений.

Композиция для нейтрализации химических токсичных веществ включает, по меньшей мере, два солюбилизирующих компонента, где один из солюбилизирующих компонентов является четвертичной солью аммония и один из солюбилизирующх компонентов является катионным гидротропным веществом, и водорастворимый полимер; а один реагирующих компонентов отобран из нуклеофильных и окисляющих соединений и воды в жидкой фазе, где указанные по меньшей мере два солюбилизирующих компонента и один реагирующий компонент при смешивании с указанной водой в жидкой фазе образуют композицию, которая нейтрализует химические токсичные вещества.

Композиция в виде пены для нейтрализации химических токсичных веществ, где катионным поверхностно-активным веществом является четвертичная соль аммония, которая имеет концентрацию между приблизительно 0,1 и приблизительно 10 вес.% от водной композиции. Катионное гидротропное вещество отобрано из бромида тетрапентиламмония, бромида триацетилметиламмония и бромида тетрабутиламмония, с концентрацией в пределах между 0,1 и 10 вес.% от водной композиции, и водорастворимый полимер отобран из поливинилового спирта, гуаровой смолы, катионного хлорида полидиаллилдиметиламмония, неионогенного хлорида полидиаллилдиметил-аммония, и полиакриламида.

Композиция для нейтрализации биологических токсичных агентов включает один солюбилизирующий компонент, отобранный из четвертичной соли аммония, катионного гидротропного вещества или жирного спирта, и один реагирующий компонент. Реагирующий компонент является окислителем, отобранным из перекиси водорода, мочевины - перекиси водорода и гидропероксикарбоната, и предпочтительно спирт, имеющий 2-6 углеродных атомов. После обработки указанной композицией больше чем 99,99% спор В. globigii погибают в течение приблизительно одного часа.

Способ получения водной пенообразующей композиции для нейтрализации, по меньшей мере, одного токсичного агента, включает следующие стадии:- солюбилизацию катионного гидротропного вещества, по меньшей мере, одного спиртового соединения с короткой цепью и водорастворимого полимера в воде; - добавление четвертичной соли аммония; - последующее добавление, по меньшей мере, одного жирного спирта; - добавление реагирующего компонента, указанный реагирующий компонент отобран из перекиси водорода, мочевины - перекиси водорода, гидропероксикарбоната, оксиматов, алкоксидов, арилоксидов, альдегидов, пероксимоносульфата, реактива Фентона, и гипохлорита натрия;

Предпочтительно, чтобы концентрация катионного гидротропного вещества находилась в пределах между 0,1 и 10 вес.%, концентрация четвертичной соли аммония - между 0,1 и 10 вес.%, концентрация одного спиртового соединения с короткой цепью - между 0 и 4 вес.%, концентрация водорастворимого полимера - между 0 и 10 вес.%, концентрация одного жирного спирта - между 0 и 1 вес.% и концентрация реагирующего компонента - между 0,1 и 10 вес.%.

Композиции и описанные варианты данного изобретения могут нейтрализовать инфекцию, однако сами они не вызывают значительного отрицательного воздействия на здоровье людей и животных. Данное изобретение направлено на важное подмножество химических и биологических соединений. которое охватывает боевые химические и биологические средства массовою уничтожения. Однако настоящее изобретение направлено также и на ядовитые вещества, которые потенциально способны оказать вредное влияние на здоровье животных и людей. Такие вредные воздействия включают инфекции, острые и хронические заболевания и фатальные исходы. Кроме того, данное изобретение направлено на удовлетворение в потребности такой композиции, которая сама не является токсичной и коррозийной и которая может быть использована разнообразными средствами и в различных видах.

В основном наиболее опасными химическими и биологическими соединениями, в случае которых будет необходимо применение настоящего изобретения, являются химические и биологические ОВ. Оказалось что композиция, описанная в данном изобретении, успешно нейтрализует или детоксицирует химические и/или биологические ОВ и может быть применена в случае менее опасных химических и биологических ОВ. Некоторые из известных химических ОВ, которые могут быть применены террористами, химически аналогичны в том смысле, что являются соединениями, содержащими фосфор и могут видоизменяться в результате нуклеофильной атаки или окислительного процесса. Эти вещества включают зарин (О-изопропил-метилфосфонофторидат), зоман (О-пинаколил-метилфосфонофторидат), табун (О-этил-N,N-диметилфосфорамидоцианидат) и VX (О-этил-S-2-диизопропиламиноэтил-метилфосфонотиолат). Химические структуры этих соединений показаны на фиг.1. В случае если применяемое химическое ОВ содержит фосфор и химически изменяется в результате гидролиза или окисления, то оно детоксицируется и при этом нейтрализуется как ОВ. Эти нервно-паралитические ОВ мало растворимы в воде.

На фиг.1 показана также химическая структура горчичного газа, (бис(2-хлорэтил)сульфид). Горчичный газ химически значительно отличается от указанных выше других химических ОВ тем, что у него нет группы, содержащей фосфор. Однако он содержит атомы хлора, связанные с углеродными атомами в обеих концах молекулы. Эти связи между атомами углерода и хлора также могут подвергаться гидролизу, а центральный атом серы может окисляться до сульфона и сульфоксида, делая таким образом химическое ОВ нетоксичным. Аналогично нервно-паралитическим ОВ горчичный газ тоже мало растворим в воде.

Механизм, по которому композиция данного изобретения уничтожает или нейтрализует биологические ОВ, окончательно еще не выяснен. В случае вегетативных бактериальных клеток и вирусов механизмом уничтожения, по-видимому, является окислительное влияние окисляющих реагентов, таких как перекись водорода (Рассел (Russell), 1990). Обычно перекись водорода в концентрациях 10-20% используется для уничтожения спор (Russell, 1990). Известно, что низкие концентраций перекиси водорода (4% и ниже), не способны эффективно уничтожать бактериальные споры. Для обеззараживания спорового агента необходимо, чтобы ДНК споры была доступна для окислителя. ДНК споры защищена оболочкой и для эффективного уничтожения спорового агента она должна быть разрушена.

В настоящем изобретении композиция содержит, по меньшей мере, один растворяющий компонент, который делает химические и биологические токсичные вещества, в особенности химические и биологические ОВ, более восприимчивыми к воздействию антидотов, и, по меньшей мере, один реагирующий компонент, который воздействует на токсичные вещества и нейтрализует их. По меньшей мере, один реагирующий компонент может быть окисляющим соединением, нуклеофильным соединением или их смесью; соединение может быть и окисляющим и нуклеофильным. В случае химических ОВ и аналогичных по структуре химических соединений растворяющий компонент служит для растворения малорастворимых химических ОВ и а