用於中和化學和生物毒物的製劑的製作方法

2023-10-07 05:55:49 2

專利名稱：用於中和化學和生物毒物的製劑的製作方法
相關申請本申請涉及1998年6月30日提交、現已放棄的美國申請序列No.09/109,235，本申請還涉及1999年7月29日提交的臨時申請序列No.60/146,432。
根據美國能源部授予的合同DE-AC04-94AL85000，本申請受到美國政府的資助。美國政府在本發明中擁有某些權利。
背景技術：
本發明涉及中和化學和生物化合物或試劑的材料，特別是化學和生物武器試劑及其製作方法。尤其是，本發明涉及含有增溶化合物和反應性化合物的材料，這些化合物可以以泡沫、噴霧，液體，霧和氣溶膠的形式傳送以增加其中和化學化合物的反應速率，本發明還涉及其它添加物，這些添加物被用來殺滅或者減弱某些生物化合物和試劑的效力。
可能涉及大規模毀滅性武器的恐怖主義威脅，正在美國國內外愈演愈烈。在大規模毀滅性武器中使用和威脅使用化學和生物試劑，既是國防部也是州及地方執法部門所極為關注的問題。
已知某些被恐怖主義者用來威脅的CW試劑，具有一些化學共性，這就給開發應對措施提供了機會。化學試劑沙林，索曼，和塔崩(G-試劑)都是含磷化合物的實例，當這些化合物發生化學變化時，可以喪失其毒性。芥子是H-試劑的一個實例，VX則是V-試劑的一個實例，這兩種物質也可以被化學改變而變成無害的。此外，某些已知的BW試劑含有肉毒桿菌毒素、炭疽和其它形成孢子的細菌，植物性細菌，包括瘟疫和各種病毒，也可以被化學方法使其失活。
CW或者BW攻擊可以包括試劑的局部放置或者大範圍散布，其目的是為了感染人類個體群。由於CW和BW(CBW)試劑可以被很靈活地使用，應對者可能會遇到包括本體，氣溶膠和蒸汽在內的多種物理狀態的試劑。
需要一種有效、快速並且安全(無毒並且無腐蝕性)的淨化技術，這種技術可以使國內發生恐怖主義襲擊的時候用來恢復城市設施。理想的技術應該適用於對多種情況進行淨化例如開放的、半封閉的和封閉的設施以及敏感的設備。可以使用淨化製劑的設施類型的實例包括車站(開放的)，地鐵站(半封閉的)，和飛機場終端或者辦公樓(封閉的)。
對化學化合物的淨化主要集中在化學戰爭試劑上，特別是集中在神經試劑(例如G試劑和V試劑)上和發皰試劑(例如芥子氣，或者僅僅是，芥子)上。涉及對化學試劑解毒的反應可分為取代反應和氧化反應兩種。生物試劑的淨化主要集中在細菌孢子(例如炭疽)上，因為細菌孢子被認為是所有微生物中最難殺滅的。
取代反應可以用水、氫氧根離子或者其它親核試劑來進行化學試劑的水解。芥子的水解速率和所形成產物的性質主要依賴於試劑在水中的溶解性和溶液的pH值。例如，在芥子的解毒過程中，其分子首先形成環狀的鋶陽離子，該鋶陽離子與親核試劑反應(Yang，1995)。主要產物是硫二甘醇，但是該產物可能與鋶離子反應得到二級中間體。
在鹼性條件下沙林(GB)和索曼(GD)很快發生水解，而且放出相應的O-烷基甲基膦酸。作為對比，帶有OH-離子的VX的水解反應更為複雜。除了硫代烷基的置換(即P-S鍵斷裂)，O-乙基被取代(即P-O鍵斷裂)產生一種稱作EA-2192的毒性產物(Yang等人，1997)。親核試劑從頂端位置進入和離開中間體。帶負電的基團如RO基團，優先佔據頂端位置而大基團或者電子供體如RS基團佔據赤道位置。終產物將取決於頂端親和性(apicophilicity)和離去基團能力之間的平衡。結果，P-S鍵斷裂比P-O鍵斷裂容易5倍。另一方面，有研究表明，在鹼性介質中使用OOH-離子的過氧水解過程中，定量P-S斷裂的速度是使用OH-的30-40倍。這種選擇性涉及陰離子親核試劑和離去陰離子的相對鹼度。
用於加速取代反應的催化種類已有報導。一個實例是鄰亞碘醯苯甲酸鹽(IBA)。Moss和Zhang(1993)給出了闡述該化合物催化反應的實例。在這個實例中，通過氧化作用IBA被轉化成碘醯基苯甲酸鹽(IBX)，IBX隨後參與了與CW試劑的反應。
IBA化合物同樣被功能化以將表面活性(表面活性劑特性)引入到活性基團(Moss等人，1986)。帶有表面活性部分的金屬離子-胺絡合物也已開發出來並在取代反應中表現出了催化作用。酶例如有機磷酸脫水酶(anhydrolase)也表現出加速G和VX試劑取代反應的催化作用。
氧化反應氧化淨化方法對於芥子和VX是有用的(Yang，1995)。早期使用的氧化劑是高錳酸鉀。近來研製了KHSO5，KHSO4，和K2SO4的混合物。研究表明，幾種過氧化合物也能夠氧化化學試劑(例如過硼酸鹽，過乙酸，間-氯過氧苯甲酸，單過氧鄰苯二甲酸鎂，和過氧化苯甲醯)。最近的研究顯示碳酸氫鹽離子與過氧化氫反應產生的氫過氧碳酸鹽陰離子有效地氧化芥子和VX。聚氧化金屬化物被發展成用於化學試劑氧化作用的常溫催化劑，但據報導，在此反應階段中的反應速率較慢。其中一些化合物在與化學試劑的相互作用中會發生顯示化學試劑存在的顏色變化。
BW的威脅性要比CW更為嚴重。這部分是因為BW試劑毒性很強，這些製劑容易獲得並容易生產，並且難於發現。恐怖分子可以使用的生物試劑有數百種之多。這些生物試劑可分為孢子形成細菌(例如炭疽)，植物性細菌(例如瘟疫，霍亂)，病毒(例如天花，黃熱病)，和細菌毒素(例如肉毒中毒，蓖麻毒素)。細菌孢子被認為是最難殺滅的微生物。
細菌孢子通常是由格蘭氏陽性細菌響應於外界環境壓力而形成的非常堅固的結構。最重要的孢子形成者是桿菌屬和梭狀芽孢桿菌屬的成員。孢子要比植物性細胞複雜得多。孢子的外表面由孢子膜組成，該孢子膜典型地由通常含有大量二硫鍵的不溶性蛋白的緻密層組成。皮層由肽葡聚糖組成，肽葡聚糖是一種主要由高度交聯的N-乙醯氨基葡萄糖和N-乙醯胞壁酸組成的聚合物。孢子核含有正常的(植物性)細胞結構例如核糖體和類核。
自從它們被發現以來，研究者進行了大量的工作來研究殺死細菌孢子的方法。儘管孢子對許多普通物理和化學試劑有抵抗性質，但是還是有一些抗菌劑是殺孢子的。然而，許多有力的殺菌劑只能抑制孢子發芽或者生長而並非是殺孢子的。使用相對高濃度的殺孢子製劑的實例包括戊二醛，甲醛，碘和氯含氧酸化合物，過氧酸，和環氧乙烷。通常，所有這些化合物被認為是有毒的。
存在幾種通常被公認的殺孢子機理。這些機理可以單獨操作或者同時操作。在一種機理中，對孢子外膜的溶解或者化學破壞可以允許氧化劑穿透進入到孢子的內部。幾項研究工作(King和Gould，1969；Gould等人，1970)顯示富含S-S(二硫化物)的孢子層蛋白形成了這樣一種結構，該結構成功地掩蓋了氧化劑反應位點。破壞氫和S-S鍵的試劑增加了孢子對氧化劑的靈敏度。
肽葡聚糖是鬆散交聯的而且是帶負電的，它組成了孢子的皮層。在另一個機理中，肽葡聚糖與消毒劑溶液之間的陽離子反應可以引起皮層的瓦解和抵抗性消失。
孢子形成細菌的肽葡聚糖含有磷壁酸類(即由磷酸根連接的甘油或者核糖醇的聚合物)。在另外一種機理中，對磷壁酸聚合物的破壞可以引起肽葡聚糖結構的缺陷，使得孢子易受攻擊。
另外，某些表面活性劑可以使孢子層的潤溼潛能增加到某種程度，這樣允許氧化劑更大程度地穿透進孢子內部。
存在多種能夠用於淨化一種或者多種CW或BW試劑的材料。歷史上，淨化溶液嚴格地集中在對化學和生物試劑的抑制和中和上。很少強調對設施和設備的恢復和再利用。相反，這些物品被認為是可以消耗的，在發生CBW(同時發生CW和BW)攻擊事件的時候，希望將這些物品予以替換。因此，當前使用的大多數淨化製劑既有高毒性又有高腐蝕性。此外，多數用於淨化的材料，或致力於CW或致力於BW而不是同時致力於兩者，而且通常只是致力於或CW或BW試劑的一個亞類。
對化學戰爭製劑進行的淨化作用，最初是通過使用漂白粉來中和芥子製劑。隨後配置成了超熱(supertropical)漂白劑，這是一種93％次氯酸鈣和7％氫氧化鈉的混合物，該漂白劑比長期儲存的漂白劑更加穩定且更容易散布。通過硫化物對亞碸和碸的氧化作用並且通過脫去氯化氫，芥子氣與漂白劑反應以形成化合物如O2S(CHCH2)2。將次氯酸鹽陰離子作為催化劑，G試劑通過水解作用被轉換成相應的膦酸。在酸性溶液中，VX通過在硫原子處被漂白劑快速氧化並且通過在氮原子的質子化作用溶解。另一方面，在高pH值下，VX的溶解性被顯著降低並且質子化的氮被氧化，導致漂白劑的消耗比化學計量的數量要大。
一種由70％二乙烯三胺，28％乙二醇一甲醚，和2％氫氧化鈉組成的、被稱作淨化溶液2號(DS2)的非含水液體，對於CW試劑而言是一種非常有效的淨化劑。乙二醇一甲醚已經在小鼠中顯示出毒性(tetragonicity)，建議替換為丙二醇一甲醚以產生一種新的、被稱作DS2P的製劑。此外，DS2侵害油漆，塑料製品，和皮革材料。為了將這些問題最小化，與DS2的接觸時間通常被限制在30分鐘，而後用大量的水衝洗。操作DS2的人員需要戴上帶有眼罩的防毒呼吸器和化學保護性手套。DS2與芥子的反應引起HCl被消除。神經試劑與DS2反應形成二酯，二酯會進一步分解成相應的膦酸。DS2對於殺滅孢子並不很有效。在對枯草芽孢桿菌處理1小時以後，只觀察到1-log殺滅(90％)(Tucker，2000)。
已表明，混合了76％的水，15％的四氯乙烯，85次氯酸鈣和1％陰離子表面活性劑的一種混合物，可以提高試劑的溶解性，但是它含有毒性和腐蝕性材料(Ford和Newton，1989)。它對隔離同樣不穩定。
目前，在CW試劑攻擊事件中，用於人員淨化的製劑有許多種，主要被美國軍隊使用，通常不用於居民區。一種製劑是M258皮膚淨化試劑盒，它模仿在贖罪日戰爭中從埃及坦克中回收的前蘇聯的試劑盒。該試劑盒由兩個包裹組成包裹I含有一個用苯酚，乙醇，氫氧化鈉，氨，和水預溼的小毛巾。包裹II含有一個浸透了氯胺-B的小毛巾和一個裝滿氯化鋅溶液的密閉的玻璃安瓿。在使用前，立即打碎包裹II中的玻璃安瓿而且用溶液溼潤小毛巾。氯化鋅的存在會使水中氯胺-B的pH值保持在5-6之間，否則pH將上升到9.5。
另一種製劑是M291試劑盒，這是一種固體吸附劑系統(Yang，1995)。該試劑盒被用來從皮膚清除本體液體製劑，它由充滿樹脂混合物的非編織纖維墊組成。該樹脂是由一種吸附性材料、陽離子交換位點(磺酸基)、和陰離子交換位點(四烷基氫氧化銨基)製成，其中的吸附性材料基於苯乙烯/二乙烯基苯和大表面積碳化的大網狀苯乙烯/二乙烯基苯樹脂。該吸附性樹脂可以吸收液體試劑而且該反應性樹脂可用於促進反應的水解。但是，最近的NMR研究顯示在最初的10天，VX和芥子模擬物在XE-555樹脂表面全都沒有被水解(Leslie等人，1991)。GD以大約30小時的半衰期緩慢地水解。在該區域中觀察到的快速的試劑淨化作用是通過物理擦抹完成的。該樹脂混合物被發現對皮膚的腐蝕性比M258系統小。
多數同時被軍事和民間機構使用的、用於BW試劑淨化的製劑含有次氯酸鹽陰離子(即漂白劑或者氯基溶液)。已顯示，含有5％或者更高漂白劑濃度的溶液能殺滅孢子(Sapripanti和Bonifacino，1996)。已經研製了多種用於BW試劑的淨化的次氯酸鹽溶液，其包含2-6％的次氯酸鈉水溶液(家用漂白劑)，7％含水的泥漿或者固體次氯酸鈣(HTH)，7-70％含水的次氯酸鈣和氧化鈣的泥漿(超熱漂白劑，STB)，次氯酸鈣和氧化鎂的固體混合物，用磷酸二氫鈉和去汙劑緩衝的0.5％含水的次氯酸鈣，和用鈉緩衝的0.5％含水的次氯酸鈣。儘管所有這些溶液都能夠以不同的效率殺滅孢子，但是它們中的每一種也同樣對設備有高度腐蝕性而且對人員有毒性。
被研製用於既淨化CW又淨化BW試劑的化合物已經被以多種方法使用，包括液體，泡沫，霧，和氣溶膠。穩定的含水泡沫已經在多種應用中使用，包括滅火和執法應用(例如鎮壓監獄暴亂)。但是，典型地使用陰離子表面活性劑和陰離子或非離子聚合物來製造這些泡沫。不幸的是，這些泡沫對多數化學和生物武器(CBW)製劑的化學分解和中和的作用並不有效。它們不具有必要的化學能力來分解或者改變CW試劑，而且它們不能有效地殺滅或者中和與一些更普遍的BW試劑相關的細菌，病毒和孢子。
如果可以確定出環境上能夠接受的氣體，氣相試劑是很有吸引力的淨化劑。氣體淨化劑的優點是它們的穿透(擴散)能力，這使得它們成為其它淨化技術的必要補充。臭氧，二氧化氯，環氧乙烷，和多聚甲醛都曾被研究以用於淨化。已知這些物質都是對生物試劑有效的。臭氧對於殺滅孢子的有效性似乎被很好的確立(Raber等人，1998)。雖然臭氧是一種有吸引力的淨化劑，但是Edgewood化學生物學中心(ECBC)的實驗顯示它對GD沒有效果；而且對於VX，它通過斷裂P-O鍵引起毒性產物的形成(Hovanic，1998)。
有用的材料是對於化學和生物試劑的中和都有效的材料，它們在環境方面對人和財產都無害，它們可以在所有當前預料到的材料的表面發揮作用，而且它們可以被結合到很多種載體(泡沫，凝膠，霧，氣溶膠)上，這些載體滿足了很廣範圍的操作目的。


圖1圖解了某些CW試劑的、與本發明相關的化學結構部分。圖2圖解了本發明的泡沫組分是如何能夠形成微團的。圖3圖解了本發明的微團催化機理。圖4顯示了沒有過氧化氫時，本發明的泡沫的一個實施方案的膨脹比和穩定性。圖5顯示了有過氧化氫時，泡沫膨脹比和穩定性。圖6顯示了活試劑中和作用的紙上測試結果。圖7顯示了使用G試劑模擬物(二苯基氯磷酸鹽)進行的測試的結果。圖8顯示了G試劑模擬物在多種表面上的結果。圖9顯示了在不同溫度使用泡沫的結果。圖10顯示了在溶液測試中對B.globigii的中和作用。圖11顯示了在表面測試中對B.globigii的中和作用。圖12顯示了在溶液測試中對草生歐氏菌(E.herbicola)植物性細胞的中和作用。圖13顯示了在溶液測試中對MS-2噬菌體的中和作用。圖14顯示了在溶液測試中對炭疽桿菌孢子(B.anthracis spores)的中和作用。圖15顯示了在表面測試中對炭疽桿菌孢子的中和作用。圖16顯示了對炭疽替代物B.globigii的中和作用。圖17是一個圖表，該圖表顯示了在二苯基氯磷酸(一種CW模擬物)上使用本發明的泡沫而獲得的中和作用結果。圖18是一個圖表，該圖表顯示了在馬拉硫磷(一種CW模擬物)上使用本發明的泡沫而獲得的中和作用結果。圖19是一個圖表，該圖表顯示了在半芥子(一種芥子模擬物)上使用本發明的泡沫而獲得的中和作用結果。圖20是一個圖表，該圖表顯示了使用本發明的泡沫得到的B.globigii孢子中和作用的結果。圖21是一個圖表，該圖表顯示了在草生歐氏菌上使用本發明的泡沫而獲得的中和作用結果。

發明內容
本發明致力於滿足對一種常用製劑的需要，該常用製劑或者用於中和化學和生物毒物(toxant)中一種製劑的不利效應，或者用於同時中和兩種製劑的不利效應，其中的毒物被定義為任何化學或者生物的化合物，組分，物質，或者製劑，如果對其在生命過程的化學或者生物作用不作處理的話，可能會導致人類或者動物死亡，暫時失去機能，或者永久有害。其包括所有這樣的化學的或者生物的試劑，不管它們的起源或者它們的生產方法，也不管它們是否是在實驗室，在軍火(廠)或者其它地方製造的。中和作用被定義為減輕，解毒，淨化，或者其它將毒物破壞至無法再引起人類或者動物的急性不利反應的破壞作用的程度。本發明的製劑和所描述的變體，能夠中和，而且其本身不含有或者不產生感染、明顯不利於健康的作用、或者甚至動物死亡。本發明所致力的化學和生物化合物的一個重要亞類是化學戰爭(CW)和生物戰爭(BW)試劑的亞類。但是，本發明還致力於這樣的毒素，這些毒素可以引起對動物(包括人類)的潛在的、不利於健康的影響，這些不利於健康的影響包括感染，急性和慢性健康影響，和死亡。此外，本發明致力於這樣的製劑，該製劑本身沒有毒性並且沒有腐蝕性，而且其可以被以各種方法以不同的相來運輸。
通常，本發明可以被有效應用的、最嚴重的化學和生物化合物是CW和BW試劑。本發明已經顯示出能夠成功地將CW和BW試劑中和或者解毒，並且本發明可以被用於較不嚴重的化學和生物毒物。一些已知的、可能被恐怖主義者用於構成威脅的CW試劑具有一些化學類似性，這在於這樣的事實它們是含磷化合物。當它們處於親核攻擊或者處於氧化過程的時候可以被改變。這些製劑包括沙林(O-異丙基甲基膦醯基氟化物)，索曼(O-頻哪基甲基膦醯基氟化物)，塔崩(O-乙基N，N-二甲基磷醯胺氰化物)，和VX(O-乙基S-2-二異丙基氨基乙基甲基膦醯基硫醇鹽)。這些化合物的化學結構顯示在圖1中。在每一種這些試劑中，如果含磷化合物通過水解或者氧化作用被化學改變，那麼它可以作為一種CW試劑被解毒從而被中和。這些神經試劑在水中只是很稀疏地溶解。
在圖1中同樣顯示了芥子(二(2-氯乙基)硫化物)的化學結構。儘管芥子與其它上述的CW試劑在化學上大不相同，這是因為它不與它們一樣具有含磷基團，但是芥子顯示出同時在分子兩端結合到碳原子的氯原子。這些碳-氯鍵也可以被水解並且中間的硫可以被氧化成碸和亞碸，從而使得該分子作為CW試劑是無效的。與神經試劑一樣，芥子僅能微溶於水中。
本發明製劑對BW試劑的殺滅或者破壞的機理還不很清楚。在植物性細菌細胞和病毒的情況下，殺滅機理最可能是由於氧化劑如過氧化氫的氧化作用導致的(Russell，1990)。典型地，殺滅細菌孢子所需的過氧化氫的濃度為10-20％(Russell，1990)。已知低濃度的過氧化氫(例如4％或者更低)不能有效地殺滅細菌孢子。氧化劑必須與孢子DNA接觸以解毒孢子試劑。孢子層保護DNA，必需破壞孢子核來有效地殺滅孢子試劑。
在本發明中，該製劑提供了至少一種增溶化合物，用來有效地使得化學和生物的毒物，特別是CW和BW化合物易受攻擊，並且提供了至少一種用來攻擊和中和毒物的反應性化合物。該至少一種反應性化合物可以是氧化劑，親核化合物或者它們的混合物；該化合物可以既是氧化性的又是親核性的。在CW試劑和類似結構的化學化合物的情況下，所述的增溶化合物被用來使稀疏溶解的CW試劑溶解並且將親核/氧化化合物吸引到臨近CW試劑的位置。能夠完成這樣的情況是因為親核化合物帶負電荷而且增溶化合物可以是形成微團(該微團帶正電荷)的陽離子表面活性劑，從而吸引親核試劑例如氫氧根離子，過氧化氫離子，或者氫過氧碳酸鹽離子。至於BW試劑，溶解試劑被用來溶解並且軟化生物試劑的外部核，以給反應性化合物提供更好的到達BW試劑DNA的通路，這樣促進了該製劑的殺滅能力或者中和能力。
儘管本發明的製劑與商購去汙劑和香波有一些相似性，其在於陽離子表面活性劑被用於形成微團溶液(見例如Juneja，U.S.P 4,824,602)，但是這些溶液不含有能夠中和本發明毒物的反應性化合物。此外，例如在Juneja中建議的那些製劑，不含有陽離子表面活性劑和陽離子水溶助長劑；Juneja的製劑含有陰離子水溶助長劑。
圖2顯示了當使用本發明的製劑時，形成的陽離子微團的一個實例。在含水環境25中，可水解的或者可氧化的化學毒物5(例如CW試劑)被定位於微團10中，微團10由表面活性分子的聚集體組成，這些分子疏水性的尾巴15形成了該微團的內部核心，親水性的頭部20集中在微團表面。如上所述，這些帶正電荷的頭部吸引親核試劑，其結果是反應速率被提高。該圖還圖解了帶負電荷的氫氧根離子30被吸引向該微團，這與以下的情況形成對比在這種情況中對使用陰離子表面活性劑的含水製劑進行觀察，其中的微團帶負電荷並且排斥氫氧根離子。
圖3圖解了與本發明原理相一致的、典型的親核試劑催化反應的機理。該圖顯示了受到親核攻擊的毒物35的部分。在這個實例中，將被攻擊的單個共價鍵是磷原子和氟原子之間的鍵40。由於磷氧雙鍵的特性，根據化學領域技術人員熟知的部分電荷現象，圖中所示的磷原子帶有部分正電荷，因此親核物質如氫氧根離子被吸向它。由此，在氫氧根為親核試劑的情況下反應發生，在毒物中的氟被羥基取代，而且釋放出氫氟酸 應該注意到這種用親核攻擊來對毒物如CW試劑進行解毒的機理，可以與任何強親核試劑一起操作。此處提到的氫氧根離子是能夠在本發明中起到這種作用的親核物質的一個實例。另外，此淨化和中和機理通常將在這種情況下起作用毒物具有含磷的化學基團，該基團易受親核攻擊。例如，在氰化物基團(例如塔崩的情況)代替上述的氟原子被連接到磷的情況下，會發生類似的反應。同樣，(例如在VX中)作為同種類型親核攻擊和水解反應的結果，更大的化學基團可以被去除，從而使得毒物失效。在VX製劑的特殊情況下，不優選氫氧根離子作為親核試劑，因為它不僅僅使P-S鍵斷裂，還會斷裂P-O鍵。由於該反應產物同樣是高毒性的，這種情況並不是所希望的。所以，優選使用其它親核試劑來對VX製劑進行解毒反應。只斷裂P-S鍵的親核試劑的一個實例是氫過氧化物陰離子。
儘管親核攻擊的機理不會以與含磷毒物情況中相同的方式起作用，但是在芥子的情況下也會發生水解反應。依照該機理的反應實例如下 水解只是毒物例如CW試劑可能被解毒的一種機理。氧化作用同樣會使CW試劑和其它與本發明原理相一致的化學化合物被解毒，如下面的實例所示 在一個實施方案中，本發明的製劑中和了毒物如CW和BW試劑，而且該製劑含有增溶化合物和至少一種反應性化合物，其中的反應性化合物可以是親核性化合物、氧化化合物(氧化劑)或者其混合物，所述的增溶化合物同時包含陽離子表面活性劑和同樣是陽離子型的水溶助長劑。儘管對本發明製劑的使用集中在CW和BW試劑上，該製劑同樣可以被用於其它毒物，這些毒物既可以是化學的也可以是生物的，它們可以被本發明的製劑所氧化或者水解。該製劑被添加到一種載體例如流體相的水中，該載體用於將製劑傳送給可水解或者可氧化的毒物。為了中和毒物，離子表面活性劑類材料將微溶性毒物溶解，並且添加一種帶有短烴類片斷的類似陰離子表面活性劑的材料——水溶助長劑來增加含水介質中毒物的溶解性並且增加隨後的反應性化合物與毒物之間的反應速率。在去汙劑工業中，典型地使用陰離子疏水化合物如二甲苯鈉表面活性劑以溶解表面活性劑和汙物；然而，在本發明上下文中，陽離子水溶助長劑被用來確保與陽離子表面活性劑相容。為了進一步提高溶解性和體積粘度，可以任選地加入一種水溶性聚合物。陽離子水溶助長劑同樣明顯地增加毒物的水解速率。為了中和生物毒物，增溶試劑可以是陽離子表面活性劑，醇例如脂肪醇或者陽離子水溶助長劑。已知表面活性劑使蛋白質例如生物毒素變性並且起殺菌劑和殺藻劑的作用。其中包括季銨化合物例如殺藻銨，氯化十六烷基吡啶鎓鹽和十六烷基三甲基溴化銨。這些陽離子表面活性劑，脂肪醇和陽離子水溶助長劑被用來幫助將生物毒物的DNA暴露給反應性化合物。因此，陽離子表面活性劑和陽離子水溶助長劑的混合物，為促進將毒物特別是CW和BW試劑暴露給反應性化合物，提供了一套必要的增溶劑。在增溶化合物增強了毒物對反應性化合物的暴露性以後，反應性化合物通過氧化作用或者水解反應，與毒物進行反應來中和毒物。取決於在本發明製劑中所使用的不同化合物的濃度，在大約一個小時內，可以中和(殺滅)超過99.999％的、通常等於或者超過99.99999％的生物毒物。
對於本發明的目的，陽離子表面活性劑典型為季銨鹽例如十六烷基三甲基溴化銨，苄烷銨氯化物和苯甲乙氧銨氯化物，和高分子季銨化合物。適合的水溶助長劑包括但不限於，四戊基溴化銨，三乙醯基甲基溴化銨和四丁基溴化銨。適合的水溶性聚合物的例子包括但不限於聚乙烯醇，瓜耳膠，(陽離子或者非離子的)聚二烯丙基二甲基氯化銨，和聚丙烯醯胺。
脂肪醇可以含有10-16個碳原子。(典型地，術語「脂肪醇」是指含有8-20個碳原子的直鏈伯醇)。聚合物和脂肪醇的組合功能是增加泡沫薄層的體積以及表面粘度，並且增加泡沫抗排放和泡沫消融的穩定性。其它可以被加入的化合物包括短鏈醇(濃度在大約0-4重量％之間)，它們可以被用來幫助增溶，還有乙二醇醚，它也被用來溶解脂肪醇。
可以被添加的一種反應性化合物是氧化化合物(氧化劑)如過氧化物，例如過氧化氫和過氧化氫脲，而且過碳酸鹽可以被加入以中和化學的和生物的毒物，包括孢子和細菌。當氧化劑是過氧化物化合物例如過氧化氫的時候，加入碳酸氫鹽如碳酸氫鉀或者碳酸氫鈉，反應生成氫過氧碳酸鹽，氫過氧碳酸鹽在與生物毒物反應並中和生物毒物方面特別有效。其它可以替代碳酸鹽化合物的化合物包括硼酸鹽，鉬酸鹽，硫酸鹽，和鎢酸鹽。在一個實施方案中，過氧化氫是主要的反應性試劑，而且碳酸氫鹽化合物被加入到製劑中。近來的研究證實過氧化氫可以被碳酸氫鹽活化形成具有高反應性的氫過氧碳酸鹽(HCO4-)物質(Richardson等人，1998；Wagner and Yang，1998)。另外的研究顯示過氧化氫對硫化物(例如芥子)的氧化作用，可以在碳酸氫鹽離子存在的時候被明顯加速，這是因為氫過氧碳酸鹽是一種有效的氧化劑(Drago等人，1997)。對於芥子，氫過氧碳酸鹽將中間的硫氧化成碸和/或亞碸。其它的反應性化合物是親核化合物，其中包括肟鹽例如丁烷-2，3-二酮，單肟鹽離子和苯並異羥肟鹽，醇鹽例如甲醇鹽和乙醇鹽，和芳醚例如被苯磺酸鹽取代的芳基在中和生物毒物的反應中，似乎陽離子表面活性劑和過氧化氫/碳酸氫鹽(即氫過氧碳酸鹽物質)之間的協同效應是當製劑被暴露於孢子時所得到的孢子高殺滅率的原因。孢子殺滅的一個可能機制機理是陽離子表面活性劑軟化並破壞孢子核導致裂口，通過裂口過氧化氫可以進入並且攻擊孢子DNA。通過實驗結果證實了這種協同效應。其它可以被用來中和孢子的氧化化合物包括醛，例如戊二醛(濃度1-4％之間)和過氧單硫酸鹽(1-4％)，Fenton試劑(一種鐵與過氧化物的混合物)和次氯酸鈉。
下面的圖表提供了本發明製劑的一個實施方案的一列組分和濃度範圍，它們已經被顯示能夠有效地中和包括化學的和生物的毒物，其中的水被用作載體。化合物 濃度範圍(佔全部製劑的重量％)陽離子表面活性劑0.1-10水溶助長劑 0.1-10水溶性聚合物0-10長鏈脂肪醇 0-1氧化劑/親核試劑 0.1-10
本發明製劑所致力於的化學毒物包括但不限於鄰-烷基氟化膦醯基，例如沙林和索曼，o-烷基磷醯胺氰化物(o-alkyl phophoramidocyanidates)，例如塔崩，o-烷基，S-2-二烷基氨基乙基烷基膦醯基硫醇鹽和相應的烷基化或者質子化的鹽，例如VX，芥子化合物，包括2-氯乙基氯甲基硫化物，二(2-氯乙基)硫化物，二(2-氯乙基硫)甲烷，1，2-二(2-氯乙基硫)乙烷，1，3-二(2-氯乙基硫)-正丙烷，1，4-二(2-氯乙基硫)-正丁烷，1，5-二(2-氯乙基硫)-正戊烷，二(2-氯乙基硫甲基)醚，和二(2-氯乙基硫乙基)醚，路易士毒氣，包括2-氯乙烯二氯胂，二(2-氯乙烯)氯胂，三(2-氯乙烯)胂，二(2-氯乙基)乙基胺，和二(2-氯乙基)甲基胺，蛤蚌毒素，蓖麻毒蛋白，烷基 膦醯基二氟化物，烷基亞膦酸鹽，氯沙林，氯索曼，胺吸磷(amiton)，1，1，3，3，3，-五氟-2-(三氟甲基)-1-丙烯，3-奎寧環基二苯乙醇酸鹽(benzilate)，甲基膦醯基二氯化物，二甲基甲基膦酸鹽，二烷基磷醯胺二滷化物，二烷基磷醯胺化物，三氯化砷，二苯基羥基乙酸，喹核-3-醇，二烷基氨基乙基-2-氯化物，二烷基氨基乙-2-醇，二烷基氨基乙-2-硫醇，硫雙乙二醇，頻哪基醇，碳醯氯，氯化氰，氰化氫，三氯硝基甲烷，磷氧氯化物，三氯化磷，五氯化磷，烷基亞磷酸鹽，一氯化硫，二氯化硫，和亞硫醯氯。這些化合物和其它化學化合物可以被本發明的製劑所中和，所述的其它化學化合物可以被本發明的親核和氧化反應性試劑所中和(例如，解毒)。
此外，催化劑被成功地結合到本發明的製劑中來提高反應速率。例如使用了亞碘醯苯甲酸鹽和銅胺絡合物並且發現它們增加了反應速率。如果需要，其它的化合物也可以被加入到製劑中來提高與毒物的其它反應(例如氧化反應)。預計這些添加物會允許本領域的技術人員將本發明適應於它們的要求而不需要做不適當的實驗，並且沒有離開本發明公開範圍和附加權利要求的精神和範圍。
本發明製劑的一個優點是在使用前，反應性化合物和載體(通常是水)可以與其它該製劑的化合物分別儲存。對於增加儲存穩定性來說，將反應性化合物與本製劑的其它化合物分開是有用的。因為水通常可以在所需發生中和反應的地點或其附近得到，除了水之外的、與該製劑相關的化合物不需要立即與水結合，而是可以分別地運輸到解毒地點，並且隨時隨地添加水。這幫助節約了運輸。本發明的製劑因此適合以試劑盒的形式使用。
在另一個實施方案中，提供了一種主要用於中和化學毒物(例如CW試劑)的製劑，該製劑含有增溶化合物和至少一種反應性化合物，其中的反應性化合物可以是親核性化合物、氧化化合物(氧化劑)或者其混合物，所述的增溶化合物同時包含陽離子表面活性劑和陽離子水溶助長劑。可以任選地添加一種水溶性的聚合物。該製劑被添加到一種載體上例如流體相的水，該載體用於將製劑傳送給化學毒物。在增溶化合物提高了化學毒物對反應性化合物的暴露性之後，反應性化合物，通常是弱氧化物例如過氧化物化合物，或者通過氧化作用或者通過水解反應與毒物製劑反應來中和該化學毒物。
在另一個實施方案中，提供了一種主要用於中和生物毒物的製劑，該製劑含有一個增溶化合物和至少一種反應性化合物，其中的反應性化合物可以是親核性化合物、氧化化合物(氧化劑)或者其混合物，所述的增溶化合物選自陽離子表面活性劑，陽離子水溶助長劑，和脂肪醇。該製劑被添加到一種載體上例如流體相的水，該載體用於將製劑傳送給生物毒物。在增溶化合物提高了生物毒物對反應性化合物的暴露性之後，反應性化合物或者通過氧化作用或者通過水解反應與毒物反應來中和該毒物。反應性化合物通常是氫過氧碳酸鹽化合物，氫過氧碳酸鹽化合物是由加入過氧化氫化合物和碳酸氫鹽化合物如碳酸氫鈉或碳酸氫鉀而形成的。
在一個實施方案中，本發明的製劑由下列化合物組成。化合物濃度範圍(佔所有製劑的重量％)一種或者多種陽離子表面活性劑0.0-10長鏈脂肪醇 0-1或者陽離子水溶助長劑0.0-10過氧化氫0-4碳酸氫鈉 0-4水 71-91.9此外，可以任選地以0-10重量％的濃度範圍加入一種水溶性聚合物。該製劑對於中和生物毒物特別有用。該製劑作為泡沫可以很容易地被運送或者分散。
陽離子表面活性劑典型為季銨鹽例如十六烷基三甲基溴化銨。脂肪醇可以含有10-16個碳原子。合適的水溶助長劑的實例為四戊基溴化銨，三乙醯基甲基溴化銨，和四丁基溴化銨。碳酸氫鹽和過氧化氫的組合形成氧化劑(高反應性的氫過氧碳酸鹽物質)而且實際上是孢子的殺滅製劑。
該製劑對包括人在內的動物是無毒的而且通常沒有腐蝕性，它可以被用於中和化學的和生物的毒物。該製劑可以淨化同時聚集著人和敏感設備的區域。該製劑對於BW試劑例如炭疽的中和特別有用。通過使用這種無毒、無腐蝕性的製劑(隨後描述)，可以在一個小時內得到7-log(99.99999％)的炭疽桿菌孢子(即炭疽孢子)殺滅。
本發明的製劑可以以多種方法和相被傳遞給毒物，以提供必要的解毒作用(淨化作用)。其中一個有用的傳遞方式是泡沫。作為本發明的一部分，已經研製出了一種用於快速中和毒物特別是CW和BW試劑的無毒、無腐蝕性、物理穩定性被增強的含水泡沫。該泡沫製劑基於一個表面活性劑系統，其中的水溶助長劑被用來溶解稀疏可溶的毒物並且被用來增加與親核性試劑的反應速率。該製劑還包括用來中和生物毒物的弱氧化劑，還包括用來提高泡沫物理穩定性的水溶性聚合物和脂肪醇。
這種中和技術對民用和軍事應用有吸引力的原因有幾種，包括1)一種單一的中和溶液可以被同時用於化學的和生物的毒物，2)它可以被快速地使用，3)可以以本體，氣溶膠，和蒸汽相來完成對試劑的減弱，4)其表現出最小的健康損傷和附帶損傷5)其需要最小的後勤支持，6)其具有最小程度的液體流失並且不會對環境造成持續的影響，和7)它是相對廉價的。可以用多種方法來傳送本發明的泡沫製劑。一種有用的方法基於吸氣或者文丘裡效應，這種效應可以消除將額外的空氣泵入封閉環境的需要。該方法產生的泡沫具有最大的膨脹比，為大約60-100∶1，而且顯示依賴於環境條件(溫度，風，相對溼度)可以穩定1-4個小時。泡沫也可以通過壓縮的空氣泡沫系統產生，在此系統中的空氣被直接注入液體泡沫。這種方法產生的泡沫通常具有的膨脹率為大約20-60∶1，而且也可以穩定1-4個小時。
此泡沫可以在多種裝置中被運用，這取決於所需要泡沫的體積。使用與滅火器類似的小型手持裝置和在大量泡沫產生裝置中，已證明可以成功運用。通過使用這些裝置，已經證明CW和BW試劑及模擬物同時被成功地淨化。關於對CW工作，對GD(索曼)，VX，和HD(芥子)進行了活試劑測試。泡沫系統中這些試劑的淨化半衰期大約是2-20分鐘。對於BW試劑，在與泡沫接觸大約1小時後，得到了7-log(99.99999％)的炭疽孢子殺滅。其它的BW工作已經被證明快速殺滅了瘟疫(一種植物型細菌細胞)和天花病毒的模擬物。
本發明的製劑利用陽離子微團催化的原理和陽離子水溶助長劑的增溶能力來溶解在其它情況下稀疏可溶的毒物。通過使用本領域技術人員所熟知的泡沫產生技術，可以將本發明的製劑配成泡沫。特別適合用於本發明目的的是發泡設備，該發泡設備利用文丘裡原理，在該原理中，空氣從汙染的環境中而不是從一些其它空氣源中被引入泡沫生成噴嘴。這使得當泡沫形成時，空氣中的毒物將會直接與泡沫組分結合。通過這種方法，中和作用的有效性被顯著提高。
通過利用本發明泡沫製劑，結合對於泡沫使用技術在行的技術人員所熟知的機械泡沫生成裝置，可以實現所期望的對本體，氣溶膠和蒸汽介導的武器試劑的快速反應和削弱。如果使用引入汙染環境周圍空氣的泡沫生成裝置，就會迫使空氣中的汙染物與泡沫薄層物理直接接觸。這樣，本發明製劑的中和能力被提高。
此泡沫提供了可以被用於兩個普通目的的中和製劑(1)給在化學或者生物攻擊現場的第一回應者提供對事件快速響應和處理可能傷害的能力；和(2)在攻擊後恢復設施的有用性。
對於第一回應者，關鍵是在極短時間內能夠將設施或者設備淨化到一個可以接受的水平使得能夠對事故進行定位和處理。在對現場的恢復中，時間是次要的，而附帶損害、公眾感受、和重新確認(即完全淨化)是更重要的結果。需要一種能夠有效針對所有化學和生物試劑的普通製劑，其必需適用於在民用設施中常見的、範圍很廣的建築材料。此外，中和製劑必需能夠以很大數量被第一回應者快速運用，這樣可以有效地中和化學或者生物毒物而同時保持對人和財產相對無害。另外，此製劑應該能夠使化學和生物毒物在一個合理的時期內無害，以使設施能夠被相對迅速的恢復。
本發明的製劑實現了這些目標。本發明的泡沫製劑對於中和化學和生物毒物有效；在環境上對人和財產都是良性的；在所有當前可以預見的材料表面上都有效；並且可以被結合到廣泛的、滿足多種操作目的載體(泡沫，凝膠，霧，氣溶膠)中。
此外，已經顯示本發明的製劑能夠以本體，氣溶膠和蒸汽狀態中和毒物，而且可以在多種場合用來保護或者徹底清潔靶目標，靶目標包括設備，開放區域，設施和建築物。本發明的製劑還可以用於對動物和無生命物體的消毒現場。
本發明的泡沫製劑基於陽離子表面活性劑系統，其中陽離子水溶助長劑被用來增加化學試劑的溶解性和與親核製劑的反應性。一種弱氧化劑(過氧化物化合物例如過氧化氫)也被以低濃度加入泡沫中。在泡沫中，過氧化氫與碳酸氫鹽反應以形成高反應活性的氫過氧碳酸鹽物質。除了這些組分，該製劑還含有水溶性的陽離子聚合物來增加溶液的體積粘度，還含有脂肪醇以增加製劑的表面粘度。
必需遵循特定的步驟來混合泡沫的組分，以溶解關鍵成分例如聚合物和脂肪醇。水和陽離子水溶助長劑被混合在一個容器中。而後將醇化合物或者醇化合物的混合物加入到該混合物中。水溶性的聚合物被緩慢地加入以避免團塊形成並且被溶解。該聚合物是任選的，但是加入可以增加混合物的粘度，產生更穩定的泡沫。可以調節pH值以促進聚合物的溶解。而後加入陽離子表面活性劑。可以添加脂肪醇例如十二烷醇來提高泡沫表面張力，從而提高泡沫的穩定性。通常將二甘醇單丁基醚或者類似的溶劑用作脂肪醇的溶劑。可以儲存此溶液用於以後使用。在實施例3中描述了一個實施方案的製備步驟。此溶液可以隨後與反應性化合物如過氧化物化合物混合。通常，在實際應用中，該溶液被預先混合併且儲存，反應性化合物以後被添加進去。反應性化合物如過氧化氫在使用前被立即加入到製劑中，這是因為其反應性隨著時間流逝而降低。要注意過氧化氫可以以固體(過氧化氫脲)形式被加入到泡沫中，固體形式對於航運和操縱被認為是安全的。這消除了對操縱高度濃縮的液體過氧化氫的需要。
大多數泡沫被作為濃縮物來儲存和使用。典型的滅火泡沫在濃縮物0.1％-6％的範圍內可以使用。換句話說，對於0.1％的濃縮物，每100加侖泡沫是由0.1加侖的濃縮溶液和99.9加侖的水組成。對於6％的濃縮物，每100加侖泡沫是由6加侖的濃縮溶液和94加侖的水組成。本發明的泡沫製劑同樣被研製成濃縮物。已經研製成了14％-25％的泡沫製劑(即對於25％的濃縮物，每100加侖泡沫是由25加侖的濃縮溶液和75加侖的水組成)。在實施例4中給出了泡沫濃縮物製備的一個實例。泡沫濃縮物不包括過氧化氫和碳酸氫鹽。這些組分通常在用於淨化目的的泡沫被使用以前，立即被加入到泡沫溶液中。
本發明泡沫的有用的屬性是該製劑具有中到高的膨脹比並且是高度穩定的。泡沫的膨脹比被定義為所產生泡沫的體積與初始液體體積之間的比率。這個屬性是重要的，因為較高的膨脹比可以使在淨化事件發生的過程中使用較少的水。但是，如果膨脹比太高，在製劑中可能不會有足夠用於有效淨化的水。此外，在高膨脹比下(超過大約60％)，很難產生可以被導向不同位置的泡沫流(即當泡沫離開泡沫生成噴嘴後，它只會直線流下)。但是高膨脹比的泡沫(大約80-120)對於填充空間體積和覆蓋大的表面積非常有效。另一方面，中等膨脹比(大約20-60)的泡沫對於射向特定靶目標並且粘附到垂直表面與水平表面的底面特別有效。僅僅通過選擇合適的泡沫生成噴嘴和控制製劑的體積粘度，本發明的製劑就可以用於在抽氣空氣泡沫產生系統(aspirating air foamgenerating system)中產生帶有中等膨脹比和高膨脹比的泡沫。製劑的體積粘度決定了當它離開泡沫噴嘴時的擴散度，該擴散度使液體在適當的位置衝擊噴嘴的錐管以產生泡沫。所有泡沫噴嘴都被設計用來與在特定體積粘度範圍內的液體製劑一起使用。將水溶性聚合物以適當的濃度加入，以得到在被使用的特定泡沫生成噴嘴要求範圍內的體積粘度。在壓縮空氣泡沫生成系統中，通過改變被注射到液體流中的空氣體積來控制膨脹比。
泡沫的一個重要物理屬性是它的穩定性。泡沫的穩定性通過其半排放時間來測量，半排放時間被定義為泡沫失去其初始液體體積一半時所需的時間。例如如果使用1L的溶液來產生泡沫，那么半排放時間被定義為從泡沫中排去500ml溶液時的時間量。這個屬性是重要的，這是因為穩定的泡沫使得製劑與化學或生物試劑之間有更長的接觸時間。通過增加液體從薄膜中的排放所需的時間，得到了泡沫的穩定性。增加液體表面粘度可以控制液體從薄膜中排放。表面粘度越高，泡沫越穩定。脂肪醇通過填入表面分子之間並且通過增加對液體薄膜流動的阻力來增加表面粘度，從而產生更穩定的泡沫。本發明的泡沫製劑生產出半排放時間為幾個小時的泡沫。
圖4顯示了在抽氣空氣泡沫系統中沒有過氧化物時，所產生的本發明泡沫的一個實施方案的膨脹比和穩定性。該圖顯示的膨脹比為125，半排放時間大約為3小時。圖5顯示了完全泡沫製劑(即存在過氧化氫)時的相同的數據。在這種情況下，膨脹比為87，半排放時間為2.25小時。
使用本發明的製劑來進行研究，以確定對CW和BW試劑的中和作用的有效性。對化學試劑的研究集中在兩個常規種類的試劑神經試劑和起皰試劑。神經試劑的實例包括沙林(GB)，索曼(GD)，塔崩(GA)，和VX。起皰試劑的一個實例是芥子(HD)。使用化學試劑模擬物來進行初始工作。對於G-試劑，使用的模擬物是二苯基氯磷酸鹽。對於VX，使用的模擬物是馬拉硫磷(o，s-二乙基苯基硫膦醯基硫醇鹽)。對於芥子，模擬物是半芥子(2-氯乙基硫化物)和半2-氯乙基苯基硫化物。
在伊利諾斯州技術研究學會研究所(Illinois Institute of TechnologyResearch Institute(IITRI))和美國國防部美軍阿伯丁試驗基地的埃奇伍德化學生物學中心(ECBC)(Edgewood Chemical Biological Center (ECBC)at the U.S.Army Aberdeen Proving Grounds，MD.)進行了活試劑的測試。進行了若干表面測試來確定泡沫的有效性。表面測試的常規方法描述如下表面測試步驟1、用已知數量的化學試劑或者模擬物接種測試取樣管。2、等待15分鐘。3、將泡沫加入測試取樣管。4、等待特定的時限。5、用乙腈提取未反應的試劑(或者模擬物)。6、用氣相色譜測試提取溶液，來確定未反應試劑的量。7、對於G試劑和芥子，所有的試驗都在pH＝8的條件下進行。對於VX，所有的試驗都在pH＝10.5的條件下進行(用3N的氫氧化鈉調節)。
這對試劑和模擬物都適用。
圖6顯示了在紙上測試中對活試劑的淨化結果。對索曼和VX，發生了特別快的淨化作用。芥子的淨化比較慢，但是仍然非常有效。使用VX模擬物O-乙基-S-乙基苯基膦醯基硫醇鹽的31P NMR研究表明使用本發明的泡沫專門斷裂P-S鍵。因此，在VX中通常作為P-O鍵斷裂結果的毒性產物，不會作為本發明泡沫的中和作用的結果而形成。
該泡沫製劑同樣被證實在多種基質表面(例如木材，塑料，地毯，和混凝土)的中和作用(在此情況下為淨化作用)中有效。使用G試劑模擬物(二苯氯磷酸鹽)的試驗結果見圖7。與泡沫的接觸時間是15分鐘。
該製劑同樣被證實對增稠試劑的模擬物有效。對各種表面上的G試劑模擬物的測試結果顯示在下面(圖8)。使用5％的K125聚合物(Rohm Haas，Inc.)增稠該模擬物。K125是一種有機聚合物。在使用的過程中，通常將聚合物加入純的試劑溶液以穩定或者保護該試劑(或者模擬物)，以將環境條件(即陽光，風，雨)對試劑的影響降低到最小並且使製劑更加有效。
同樣，進行測試來評價溫度對泡沫中和效果的影響。在4℃和23℃(室溫)評價VX模擬物(O，S-二乙基苯基膦醯基硫醇鹽)的中和作用。顯示在圖9中的結果證實了泡沫即使在低溫下也是有效的(儘管比較慢)。
在ECBC進行了活試劑的試驗。還進行了動力學(或者反應速率)測試和接觸危險測試這兩種活試劑測試。使用下面的試驗步驟。ECBC反應速率測試步驟1、所有的測試都使用CASARM級試劑(化學試劑標準分析參考材料(Chemical Agent Standard Analytical Reference Material)。
2、在試驗當天將過氧化氫添加物加入反應測試溶液中。
3、所有的試驗在一個攪動的，加套的，保持在25℃的反應容器中進行。
4、將中和溶液(100ml)放置到反應容器中並且混合足夠的時間以使其平衡(在泡沫的情況下——使用用來產生泡沫的液體進行測試，而不是泡沫化的材料)。
5、對於泡沫，對GD和HD的測試在pH＝8的條件下進行。對於VX，測試在pH＝10.5(用3N的氫氧化鈉調節)的條件下進行。
6、在測試的起始，將2ml的製劑放入反應容器。
7、在測定區間(10分鐘和一小時)，將樣品從反應容器中移出。用溶劑猝滅樣品並且通過氣相色譜質譜分析法(GC MS)對未反應的試劑進行分析。
8、所有的試驗樣品被分析3次。ECBC接觸危險測試步驟1、所有的試劑都是CASARM級。所有的測試在室溫環境(23℃)下進行。
2、使用下面的測試取樣管a.化學試劑抗性塗層(CARC)-MIL-C-53039A，聚氨基甲酸酯面漆和底料MIL-P-53022B環氧樹脂。
b.海軍防滑塗料-MIL-C-24667A。
c.飛機(AC)面漆MIL-PRF-85285Cd.海軍醇酸樹脂塗料DOD-E-24634，顏色26270(光霧灰色)。
3、用一隻黑色潤滑脂鉛筆在所有測試取樣管上畫上一個邊界。
4、每個測試取樣管(水平放置)被2μl每滴的VX，TGD(稠化GD)，或者HD以密度為1mg/cm2汙染。
5、用玻璃盤覆蓋該試劑一個小時以防止蒸發。
6、使用前立刻混合新鮮的中和製劑。
7、而後用1mg的中和試劑處理汙染的測試取樣管15分鐘(在泡沫的情況下——使用用來產生泡沫的液體進行測試，而不是泡沫化的材料)。
8、15分鐘以後，使用實驗室泵，用去離子/蒸餾水(37ml)將中和試劑從汙染的測試取樣管上(前面和後面)洗去。泵的傳送速度為30ml/分鐘。
9、風乾該測試取樣管2分鐘，而後將一個20cm2的齒形橡皮障(dental dam)片放置到汙染區域。在齒形橡皮障的頂部放置一個1千克的砝碼。
10、接觸15分鐘以後，齒形橡皮障上的試劑被18ml的氯仿萃取15分鐘。
11、用GC分析被萃取的溶劑中未反應的試劑。
來自反應速率測試的結果如下，這些結果顯示了被中和化學毒物的重量百分比。將結果與DS2作比較。
HD GD VX中和製劑 10分鐘 1小時 10分鐘1小時 10分鐘 1小時DS2100 100100 100100 100泡沫47 100＞99 100100 100以上的這些試驗的結果清晰地顯示本發明的的泡沫對於中和CW試劑非常有效。同樣，DS2也是一種非常有效的淨化溶液，替換它的主要動機是由於它有很高的毒性和腐蝕性，而不是因為它無能力淨化CW試劑。
有關該泡沫製劑的一個問題涉及有關設施恢復的第一回應者和人員對泡沫的使用。當用於設施恢復的時候，已經被使用的確切的化學或者生物試劑最有可能是已知的。在那種情況下，本製劑的pH值可以被很容易被調節到那種試劑的最佳值。可以通過使用預先測定的包裹來完成這種pH調節，在該包裹中含有一種鹼(如氫氧化鈉)和固體過氧化氫，該鹼將會在使用前被立即添加到液體泡沫製劑中。這種製劑在大約5-大約12的pH值範圍內發揮作用。通過使用本發明的製劑來中和各種CW和BW試劑的最佳pH值通常在8-11之間。但是，對於第一回應者，通常並不知道試劑的具體種類。因此必須選擇能夠與所有試劑有效反應的中間pH值。這個中間pH值必須是一個折衷值。第一回應者使用的合適的pH值被發現是大約9。泡沫對各種CBW試劑和模擬物的中和效力歸納在下面的表中，該表顯示被中和了各種接觸時間的製劑或者模擬物的百分比。(總體上說，可以在大約2-60分鐘的時期內得到對被測試的CBW試劑的中和作用，時間的長短取決於試劑。)

對於生物試劑的研究集中在被認為是最難殺滅的細菌孢子(例如炭疽桿菌或者炭疽)上。已經對孢子形成細菌B.globigii(一種炭疽的公認的模擬物)進行了大量的實驗來確定本發明泡沫製劑中和(殺滅)該微生物的效力。同樣進行了一些試驗來確定本泡沫對瘟疫模擬物(草生歐氏菌(Erwinia herbicola)-一種植物性細菌細胞)和天花病毒模擬物(MS-2噬菌體)的殺滅效率。此外，在伊利諾斯州芝加哥的伊利諾斯州技術研究學會研究所(Illinois Institute of Technology Research Institute inChicago，IL)，使用炭疽桿菌ANR-1進行了活試劑測試。研究顯示本發明的泡沫能夠以及時的方式，有效殺滅所有這些有機物。
進行兩種基本類型的試驗來測試泡沫殺滅BW模擬物和試劑的有效性。在第一種類型的測試——溶液測試中，微生物被直接散布到產生泡沫的液體溶液中。在一段特定時間後，通過離心將微生物從溶液中提取出來，清洗，而後鋪到合適的生物培養基中來確定它們是否已經被殺滅。下面給出了使用孢子和植物性細胞的溶液測試的常用測試方案。用於孢子測試的微生物是B.globigii(ATCC 9372)和炭疽桿菌ANR-1。用於植物性細胞測試的微生物是草生歐氏菌(ATCC 39368)。MS-2噬菌體(ATCC15597B)和細菌宿主大腸桿菌被用於病毒失活測試(ATCC 15597)。溶液測試方案1、在無菌去離子水中製備清洗過的微生物的懸浮液。其密度應該是大約5×107微生物/ml。
2、在12個離心管中的每一個裡加入5ml的微生物懸浮液。將離心管離心15分鐘以沉澱微生物。棄去上清液。
3、在25℃，給每個管加入5ml測試溶液。
4、在測試溶液中使該微生物重新懸浮。
5、在特定的接觸時間(15分鐘，30分鐘或者1小時)以後，用無菌去離子水將測試溶液稀釋10倍，並且離心30分鐘以沉澱微生物。
6、棄去上清液並且在15ml的無菌去離子水中使該微生物重新懸浮。
7、額外重複清洗步驟2遍。在最後的清洗之後，將該微生物重懸於5ml的新鮮的無菌營養肉湯中。
8、將以100-10-7連續稀釋的每個測試溶液和初始微生物懸浮液鋪在腦心浸液瓊脂(對於B.globigii和炭疽桿菌)或者營養瓊脂(對於草生歐氏菌)上，在37℃培育48個小時。
9、計數平板以確定每個測試溶液的殺滅效率。病毒溶液測試方案1、在37℃，在胰蛋白酶大豆肉湯中培養大腸桿菌18個小時。
2、將所培養的大腸桿菌接種到新鮮的胰蛋白酶大豆肉湯。在37℃連續振蕩地培養該接種體3-6個小時。
3、將原料MS-2加入到下面的測試溶液中a.無菌去離子水。
b.泡沫製劑。
4、一個小時以後，用無菌去離子水將該測試溶液稀釋10倍。離心並棄去上清液。在pH值為7.3的5ml無菌Tris緩衝液中重懸該顆粒狀物。
5、以100-10-7的稀釋系列連續稀釋該噬菌體懸浮液。
6、向熔化塗層瓊脂(胰蛋白酶大豆肉湯和1％瓊脂)的試管中，加入0.1ml的噬菌體懸浮液和1ml大腸桿菌培養物。混合併倒在胰蛋白酶大豆肉湯瓊脂板上。
7、在37℃培養18-24個小時後，計算胰蛋白酶大豆肉湯瓊脂板上的噬斑形成單位。
進行只殺滅孢子(B.globigii和炭疽桿菌)的表面測試。下面同樣給出了此試驗方案表面測試方案1、在無菌去離子水中製備清洗過的孢子的懸浮液，使其密度大約是5×108孢子/ml。
2、在9個毛玻璃載片(22mm×30mm)上均勻地沉積0.2ml的孢子懸浮液並且在無菌條件下風乾24小時。
3、將其中6個玻璃載片放置到分開的無菌的400ml玻璃燒杯中。
4、將100ml下列測試溶液放置到分開的250ml玻璃燒杯中a.泡沫(沒有過氧化氫)
b.泡沫+4％過氧化氫5、將超高純度的空氣泡狀通過測試溶液以產生泡沫。使泡沫流進含有一個玻璃載片的燒杯中直到泡沫到達燒杯頂端以下大約1/2英寸處。用無菌蓋子覆蓋燒杯並且等待一個小時。重複此步驟直到3個玻璃載片與測試溶液「a」接觸，3個載片與測試溶液「b」接觸。
6、經過1個小時的接觸時間後，通過無菌操作將玻璃載片從400ml的燒杯中移出並且放置到含有50ml無菌去離子水(即清洗液)和一個攪動棒的250ml燒杯中。以中等速度攪動兩個小時。對所有接觸過測試溶液的載片(即總共六個載片)重複此步驟。
7、將3個未處理的載片(對照)放置到250ml的含有50ml無菌去離子水的燒杯中並且攪動2個小時。
8、使用無菌的10ml吸量管，立即從每個400ml測試燒杯中收集消融的泡沫溶液。記錄所收集的泡沫溶液的體積。將收集的泡沫溶液放置到一個離心管中並且使用無菌去離子水將其稀釋10倍。離心30分鐘。
9、小心的抽去液體並且將孢子重懸於15ml的無菌去離子水中。另外重複兩次清洗步驟。在最後的清洗之後，將孢子重懸於5ml新鮮的無菌營養肉湯中。
10、將從泡沫溶液中回收的孢子，以100-10-7連續稀釋(清洗步驟之後)地鋪在的腦心浸液瓊脂上並且在37℃培育48個小時。
11、將清洗液中的孢子以100-10-7連續稀釋地鋪在腦心浸液瓊脂(或者對炭疽適合的培養基)上並且在37℃培育48個小時。
12、計數平板並且計算回收孢子的總數。
13、將初始孢子懸浮液以100-10-7連續稀釋地鋪在腦心浸液瓊脂(或者對炭疽適合的培養基)上並且在37℃培育48個小時。
14、計數平板並且計算初始放置在玻璃載片上的孢子總數。
所有測試在無菌條件下進行，以將本土微生物的可能汙染降至最低。進行對照實驗來證實在實驗過程中無菌條件的存在。在測試開始之前，立即將過氧化氫加入泡沫溶液中。最終泡沫製劑(泡沫+4％過氧化氫)的pH值是8.0。所有試驗被進行3次。這些試驗的結果如下—在與溶液測試和表面測試中的泡沫接觸1個小時後，得到了B.globigii和炭疽桿菌的完全殺滅(被定義為初始出現的生物組分的7Log殺滅或者殺滅99.99999％)。—在溶液測試中，15分鐘後得到了草生歐氏菌細胞的完全殺滅(7Log)。—在與泡沫溶液接觸60分鐘後(注意60分鐘是測試的唯一時限)，得到了MS-2噬菌體的完全滅活(4Log)每一個這些測試的結果顯示在圖10-15中。
除了上述的測試外，分別測試泡沫的各種組分以確定它們對孢子殺滅作用的影響。在溶液測試中，將B.globigii孢子與下面的來自泡沫製劑的組分相接觸。
去離子水(對照)。
在去離子水中的3％的陽離子表面活性劑。
在去離子水中的3.8％的陽離子水溶助長劑。
在去離子水中的2％的的醇混合物(36.4％異丁醇，56.4％二甘醇單丁基醚，和7.3％1-十二烷醇)。
在去離子水中的4％的過氧化氫和4％的碳酸氫鈉。
在去離子水中的2％的醇混合物，4％的過氧化氫，和4％的碳酸氫鈉。
在去離子水中的3％的陽離子表面活性劑和4％的過氧化氫。
在去離子水中的3.8％的陽離子水溶助長劑，4％的過氧化氫，和4％的碳酸氫鈉。
在去離子水中的3％的陽離子表面活性劑，4％的過氧化氫，和4％的碳酸氫鈉。
這些測試結果顯示在圖16中。結果清楚地顯示了陽離子表面活性劑，過氧化氫和碳酸氫鈉之間的協同作用，這種協同作用是本發明泡沫製劑的顯著的孢子殺滅作用的原因。
還可以將一種附加的化合物添加到本發明的泡沫製劑中，以幫助抑制該泡沫對可能與其接觸的金屬的腐蝕作用。在一個實施方案中，二甲基乙醇胺被加入並且抑制了對鋼基質的腐蝕作用，而且降低了對CW模擬物的解毒作用；由於已知乙醇胺催化某些CW試劑例如G-試劑的水解反應，因此該化合物可能實際上增強了化學滅活作用。二甲基乙醇胺的加入範圍為0.1-10％。其它可能的腐蝕抑制劑包括三乙醇胺，C9、C10和C12二酸混合物的乙醇胺鹽，二環己基胺亞硝酸鹽，和N，N-二苯甲基胺。
通過用二氧化碳筒加壓的、由手持單元(通過將其連接到消防栓加壓)加壓的，和通過大型軍用式泵加壓的小型滅火器單元，可以成功地使用本發明的泡沫製劑。這些泡沫產生單元中的每一種都使用一個泡沫噴嘴，該噴嘴將空氣通過文丘裡作用引入泡沫。這種情況不需要將空氣提供給泡沫噴嘴，泡沫通過使用室內空氣產生。這是非常重要的，因為空氣供應泡沫發生器會將空氣添加到產生泡沫的空間內，將現有的空氣排除(空間外)並且引起化學和生物試劑遷移。
通過壓縮空氣泡沫系統，同樣可以成功地產生泡沫。在這些系統中，在液體離開泡沫噴嘴之前，空氣被直接地注入到液體流中。
另一個涉及泡沫使用的重要問題是在泡沫被產生並完成了對CW和BW試劑的淨化作用後，有關泡沫的清除問題。儘管泡沫非常穩定，但是通過使用商購的消泡劑可以很容易地將其破壞。在使用了泡沫並且對試劑淨化了充分的時間以後，用含有低濃度(1-2％)消泡劑的水進行噴灑，可以將泡沫消除。這一過程將泡沫返回到液體狀態。
通過使用本發明的製劑，泡沫製劑的替換使用方法同樣奏效。泡沫只不過是伴隨有氣體相(在這裡，是空氣)從其內部吹過的液體溶液。是製劑而不是泡沫，在破壞/中和CBW試劑方面起作用(換句話說，是液體製劑而不是空氣，淨化了CBW試劑)。因此，可以使用帶有相同基本製劑的替換方法例如噴霧，溼氣，和霧。這些替換方法的目的是將受控環境中(例如戶內設施)中所需的用水量最小化並且促進位劑進入CBW試劑。
這些備用使用方法可以比使用泡沫具有多種優點。例如，霧，可以被用於即使不是不可能，也是非常難以被泡沫所淨化的區域，從而實現有效的淨化作用。一個實例是空氣調節管的內部。霧可以在該管的寄存器和其它開口中產生，並且可以在管中進入很長的距離來淨化難以到達的場所。霧的另一個優點是可以在攻擊現場建立一個相對自動的淨化裝置。遙控激活煙霧發生器(remotely activated foggers)可以被安裝在設施內部並且可以通過以周期性間隔開啟(從遠處的地點)來完全淨化該設施。該方法大大降低了淨化人員接觸CBW試劑的可能。
在一個實施方案中，本發明的製劑是一種含水基的製劑，該製劑能夠被以霧的形式使用(即作為微粒大小為1-30微米的氣溶膠)，用於化學和生物戰爭(CBW)試劑的快速中和。該製劑顯示出低腐蝕性和低毒性的性質，並且可以通過商購的霧發生裝置來使用。該製劑由陽離子表面活性劑和陽離子水溶助長劑與低濃度的過氧化氫和碳酸氫鹽(例如鈉，鉀，或者碳酸氫銨)組成。當前的淨化製劑使用毒性和/或腐蝕性化學製品來獲得破壞CBW試劑的效果，這樣可能會損害將要與其接觸的敏感設備。此外，最通用的製劑需要大量的水來進行淨化。
本製劑含有與含水泡沫製劑類似的組分。但是，從本泡沫製劑中去除了多種只對發泡必要的組分。含水基霧溶液的製劑如下化合物 濃度範圍(全部製劑的重量％)陽離子表面活性劑 0.1-20陽離子水溶助長劑 0.1-40過氧化氫 0-5碳酸氫鹽 0-10水25-96.8陽離子表面活性劑典型地是季銨鹽例如十六烷基三甲基溴化銨。其它陽離子表面活性劑的實例包括高分子季銨化合物。適合的水溶助長劑的實例是四戊基溴化銨，三乙醯基甲基溴化銨，和四丁基溴化銨。碳酸氫鹽和過氧化氫的結合形成了氧化劑(高反應性氫過氧碳酸鹽物質)並且是CBW試劑中和作用的重要貢獻者。
在一個證明化學試劑中和作用的測試中，將25微升(約20mg)的化學試劑模擬物(二苯氯磷酸鹽)放置在測試取樣管(地毯，金屬，木材等等)上。該取樣管被放置到一個測試室中，隨後用商業成霧設備產生的霧製劑(微滴的大小在1-20微米之間)充滿測試室。將相同的模擬物放置到相同的測試取樣管上作為實驗對照。一個小時以後，將對照測試取樣管和試驗測試取樣管放置到乙腈溶液中一個小時，以提取未反應的模擬物。而後用氣相色譜分析該乙腈溶液以確定未反應模擬物的量。在所有測試表面上於測試室中與霧接觸1小時後都得到了對G試劑模擬物(二苯氯磷酸鹽)的超過99％的中和作用，而且在對所有表面進行了4個連續的霧處理後(每次處理之間等待一個小時)得到了完全的中和作用。在對VX模擬物(O-乙基-S-乙基苯基膦醯基硫醇鹽)進行了4個連續的霧處理後，得到70％-99％的中和作用，對芥子模擬物(氯乙基乙基硫化物)進行了4個連續霧處理之後，得到30％-85％的中和作用。對於炭疽模擬物(B.globigii孢子)，4個連續霧處理之後得到了7Log殺滅。
本製劑與現有的、被用於CBW試劑中和的成霧溶液的一個區別是它是含水基的。當前用於CBW淨化的成霧溶液是有機液體。本製劑具有低毒性和低腐蝕性的性質。這允許本製劑可以被用於這樣的場合，在這些場合中製劑與人、動物，或者設備的接觸是必需的或者慎重的。
下面的兩個實例描述了如何依照本發明製作兩種泡沫製劑。此後，描述了通過使用依照本發明原理製作的泡沫而得到的測試結果的實施例。儘管在實施例1和實施例2中所示的步驟順序代表了本發明的優選實施方案，但是此處描述的具體順序並不是完成本發明目的所必需的。實施例1將下列物質混合在100ml水中3.84重量％WITCO ADOGEN 477TM(50％)-陽離子水溶助長劑2.0重量％醇混合物(36.4重量％異丁醇，56.4重量％二甘醇單丁基醚，7.3重量％C12-14，十二烷醇/十四烷醇化合物)-長鏈脂肪醇0.2重量％JAGUAR 8000TM聚合物-水溶性聚合物氫氯酸(將pH調節到大約6.5以提高聚合物的溶解)實施例2將下列物質以所示的順序混合在100ml水中3.84重量％WITCO ADOGEN 477TM(50％)-陽離子水溶助長劑2.0重量％醇混合物(36.4重量％異丁醇，56.4重量％二甘醇單丁基醚，7.3重量％十二烷醇)-長鏈脂肪醇0.2重量％JAGUAR 8000TM聚合物-水溶性聚合物氫氯酸(將pH調節到大約6.5)-可以用來活化聚合物並且使混合物達到所需的粘度。3重量％WITCO VARIQUATTM80 MC-可以溶解化學試劑的陽離子表面活性劑1.5重量％1∶1的十二烷醇和二甘醇單丁基醚-幫助穩定泡沫2.0重量％過氧化氫2.0重量％碳酸氫鈉(NaHCO3)-過氧化氫和碳酸氫鈉一起用作強親核試劑。
下面對結果和數據的概述基於使用標準CW試劑模擬物進行的測試。由於實際(活)試劑的高毒性，選擇模擬物來模擬實際CW試劑的化學和物理性質。例如，二苯基氯硫酸鹽是一種液體，微溶於水，它與G-試劑在化學上類似。馬拉硫磷是另一種模擬物，通常在實驗室的測試和研究中替代VX化學試劑。CW模擬物1、測試方法將25mg模擬物鋪在25cm2的表面上，即，10g/m2(使用規則的列印紙和鹼石灰玻璃表面)的泡沫被加在樣品的頂部(到泡沫的12cm高度)。在一定持續時間後，移去樣品。或者用乙腈或者用四氯化碳提取該樣品。乙腈可以使極性產物在氣相色譜(GC)和氣相色譜/質譜儀(GC/MS)中被觀察到，但是用四氯化碳則不行。在泡沫消融後，同樣用GC和GC/MS分析15ml的液體殘餘。與Hewlett PackardTMHP-6890 GC一起使用火焰光度測定儀TM(6％CNPRPH矽氧烷)，1微升注射樣品，1∶100裂口，注射溫度250℃，檢測器溫度250℃，在超過9.5分鐘的時間將烤箱溫度從100℃上升到250℃，氦流率為2ml/分鐘。使用水加上添加物的對照實驗來確定泡沫的催化作用。2、結果二苯基氯硫酸鹽圖17圖解了使用本發明泡沫所得到的淨化作用與使用泡沫加上過氧化物/碳酸氫鹽添加物得到的結果與使用水加上相同添加物得到的結果三者之間的比較。描述在圖17中的結果是在25cm2常規列印紙上的25mg二苯基氯磷酸鹽(半衰期大約2分鐘)的淨化作用。這些結果證實了在水中的添加物是沒有作用的，但是注意到在泡沫中的添加物卻具有協同提高作用。在鹼石灰玻璃表面上得到了類似的結果。
馬拉硫磷圖18顯示了通過在紙上使用本發明的泡沫和使用水，馬拉硫磷淨化作用結果的比較。在玻璃上(毛面的1in×3in顯微鏡載片)，我們觀察到一些馬拉硫磷被從玻璃上物理地洗到泡沫液體中。在僅僅使用水的對照實驗中也得到了相同的觀察結果。因為這個原因，我們同時對馬拉硫磷的表面和殘餘液體進行分析，並且合計以確定未反應馬拉硫磷的總量。做完此工作後，發現玻璃上的結果與紙上的結果是可以比較的。
核磁共振(NMR)的結果顯示，如所期望的那樣，發生了P-S斷裂而不是P-O斷裂。
2-氯乙基乙基硫化物(半芥子)由於它能夠很快地從表面蒸發，因此使用半芥子無法進行可靠的表面測試。因為這個原因，在一個密閉的容器中使用500mg半芥子和100ml泡沫進行改型的實驗。該測試的結果見圖19。
與2氯乙基乙基硫化物不同，2氯乙基苯基硫化物不會快速蒸發而且可以被用於表面測試。但是，應該意識到，與芥子氣比較，它的反應性要小得多。結果顯示如NMR分析數據所示，泡沫與這種相當惰性的材料發生反應。BW模擬物1、用B.globigii孢子的表面測試在所有測試中使用B.globigii(ATCC 9372)來作為炭疽桿菌的替代物。將該細菌在胰蛋白酶大豆瓊脂斜面上培養3天。將細菌無菌地轉移到內孢子瓊脂(補充了0.002％MnCl2·4H2O的營養瓊脂)斜面上並且在37℃培養17-20天。進行Schaeffer-Fulton染色步驟(用孔雀石綠)，證實孢子已經形成。
在泡沫溶液中(即測試試管)和加上戊二醛(3％)添加物(表面測試)的泡沫化泡沫中進行孢子殺滅測試。
表面測試步驟B.globigii孢子被懸於無菌去離子水中。而後在毛玻璃板上沉積已知體積的孢子懸浮液，在無菌條件下風乾，並且在25℃將其與加上添加物的泡沫化泡沫接觸。隨後將玻璃表面從泡沫中移出並且用攪動的無菌鹽溶液清洗2小時。通過將該泡沫溶液，清洗液，和初始孢子懸浮液以100-10-7連續稀釋地鋪在腦心浸液瓊脂上來測試B.globigii孢子，並且在48個小時後計數。
結果圖20描述了按照上面步驟操作所得到的結果。該試驗起始有107個孢子，在與泡沫接觸30分鐘後觀察存活者。同樣進行溶液試驗並且確認泡沫的有效性。2、使用草生歐氏菌的溶液測試我們同樣證實泡沫溶液中的草生歐氏菌(ATCC 39368)在15分鐘內得到了完全殺滅(7-log殺滅)。實驗方法按照那些上述的用於孢子殺滅試驗的方法進行，除了將細菌培養在胰蛋白酶大豆瓊脂上而不是在腦心浸液瓊脂上。圖21顯示了在本發明的泡沫與細菌接觸後，表明細菌被完全殺滅的數據。
1、將18L的去離子水倒入大玻璃瓶中，玻璃瓶中帶有可以使用的最大的攪拌棒。
2、加入691.2g的Adogen 477(Witco)[水溶助長劑]。衝洗用於從玻璃瓶稱重477w/H2O的燒杯，將洗液加回到玻璃瓶。
3、加入360g的醇混合物1(36.4％異丁醇；56.4％DEGMBE；7.3％十二烷醇)。注意pH並且在整個步驟中不斷測量pH。
4、加入36g的Jaguar 8000[水溶性聚合物]。緩慢地加入Jaguar 8000以避免團塊的形成；輕輕並緩慢地從刮勺中加入。在將全部Jaguar8000加入以後，攪動15分鐘。當Jaguar溶解的時候，pH應該升高。注意該聚合物是被用來稍微增加水的粘度，產生更穩定泡沫的聚合物。
5、通過逐滴加入10％的HCl，緩慢地將溶液的pH調節到6.5；這只需要幾毫升。攪動1個小時。降低pH以穩定該聚合物。％HCl53.5ml HCl(37.4％)+146.5ml dH2O。
6、緩慢地增加540g Variquat 80 MC[表面活性劑]。注意pH(將會上升)。衝洗用於從玻璃瓶稱重Variquat w/溶液的燒杯，將洗液加回到玻璃瓶。移去pH探頭並且蓋上玻璃瓶。攪動2小時。
7、加入270g的1∶1(重量％)的十二烷醇和DEGMBE-二甘醇單丁基醚。經1小時逐滴加入。再攪動1小時。注意泡沫的最終pH。DEGMBE被用作十二烷醇的溶劑。十二烷醇被用於增加泡沫薄壁雙層的表面張力。增加的表面張力提供了更高穩定性的泡沫，因為薄壁之間液體層不會排放得那麼快。
8、將溶液倒入儲存瓶中。實施例4.25％泡沫濃縮物的製備1、將去離子水(280g)和Jaguar 8000聚合物(2.6g)混合。該混合物應該小心加入，超過大約5-10分鐘的時段，這樣不會形成團塊。但是，如果聚合物被加入得太慢了，那麼在這個聚合物水的比率下就會開始形成凝膠。攪動該溶液2個小時。
2、將Adogen(76.8g)和醇混合物1(40.0g)混合；加到聚合物溶液中。使用10％的HCl將pH調節到6.5。封閉並攪拌＞1小時。注意醇混合物1含有36.4％異丁醇，56.4％二甘醇單丁基醚(DEGMBE)，和7.3％十二烷醇。
3、加入Variquat 80MC(60.0g)並且攪動＞1/2小時。
4、加入脂肪醇混合物(93.4g)。封閉並混合＞1小時。注意脂肪醇混合物含有69％DEGMBE，15％十二烷醇，6％1-十三烷醇，和10％1-十四烷醇。實施例5.foal製劑的野外實證在猶他州美軍Dugway試驗基地進行了野外實證來測定泡沫製劑對普通辦公材料上的細菌孢子的殺滅效率。建立並測試了6種測試板(16″×16″)。測試板由天花板瓷磚，上漆的牆板，地毯，上漆的金屬，辦公室隔板和混凝土組成。這些板(除了混凝土)被以垂直位置放置。用B.globigii孢子懸浮液噴灑，使其過夜乾燥，並且對其起始孢子濃度取樣測試。被噴灑到每個板上的製劑濃度大約是100ml/平方米表面積。該泡沫製劑(pH8.0)被噴灑到測試板表面並存留過夜。在大約20小時以後，測試板被取樣來測試存活孢子。每天反覆該試驗，連續四天。
每天的測試前樣品(即汙染的)和測試後樣品(即淨化的)的結果顯示在所有被測試的辦公室材料上，觀察到了高的孢子殺滅率(在最少4Log殺滅，最大7Log殺滅之間)。
從上面的描述中，本領域的技術人員可以很容易確定在本說明書和權利要求中所定義的本發明的重要特徵，而且在不需要背離本發明的精神和範圍的前提下，可以對本發明進行多種改變和修改以適應各種用法和條件。這些對於本領域的技術人員很明顯的改變和修改，應該被包括在下面的權利要求範圍內。
權利要求
1.一種用來中和至少一種毒物的製劑，該製劑包含至少兩種增溶化合物，其中至少一種增溶化合物是陽離子表面活性劑，並且至少一種增溶化合物是陽離子水溶助長劑；至少一種反應性化合物，該反應性化合物選自親核和氧化化合物，其中所述的至少兩種增溶化合物和至少一種反應性化合物，當與水混合併且與至少一種毒物接觸的時候，中和該至少一種毒物；和優選其中的至少一種毒物選自生物毒物和化學毒物，更優選其中所述的化學毒物選自o-烷基氟化膦醯基，o-烷基磷醯胺氰化物，o-烷基，S-2-二烷基氨基乙基烷基膦醯基硫醇鹽和相應的烷基化或者質子化的鹽，2-氯乙基氯甲基硫化物，二(2-氯乙基)硫化物，二(2-氯乙基硫)甲烷，1，2-二(2-氯乙基硫)乙烷，1，3-二(2-氯乙基硫)-正-丙烷，1，4-二(2-氯乙基硫)-正-丁烷，1，5-二(2-氯乙基硫)-正-戊烷，二(2-氯乙基硫甲基)醚，二(2-氯乙基硫乙基)醚，路易士毒氣，蛤蚌毒素，蓖麻毒蛋白，烷基膦醯基二氟化物，烷基亞膦酸鹽，氯沙林，氯索曼，胺吸磷，1，1，3，3，3，-五氟-2-(三氟甲基)-1-丙烯，3-奎寧環基二苯乙醇酸鹽，甲基膦醯基二氯化物，二甲基甲基膦酸鹽，二烷基磷醯胺二滷化物，二烷基磷醯胺化物，三氯化砷，二苯基羥基乙酸，喹核-3-醇，二烷基氨基乙基-2-氯化物，二烷基氨基乙-2-醇，二烷基氨基乙-2-硫醇，硫雙乙二醇，頻哪基醇，碳醯氯，氯化氰，氰化氫，三氯硝基甲烷，磷氯氧化物，三氯化磷，五氯化磷，烷基亞磷酸鹽，一氯化硫，二氯化硫，和亞硫醯氯，最優選其中所述的生物毒物選自細菌孢子，植物性細菌細胞和病毒。
2.權利要求1的製劑，還含有濃度為含水製劑的0％-大約10％的水溶性聚合物，而且優選其中的水溶性聚合物選自聚乙烯醇，瓜耳膠，陽離子聚二烯丙基二甲基氯化銨，非離子聚二烯丙基二甲基氯化銨和聚丙烯醯胺，並且優選還含有一種腐蝕抑制劑，並且更優選其中的腐蝕抑制劑選自二甲基乙醇胺，三乙醇胺，C9、C10和C12二酸混合物的乙醇胺鹽，二環己基胺亞硝酸鹽，和N，N-二苯甲基胺。
3.權利要求2的製劑，還包含每分子含有10-16個碳原子的脂肪醇，其濃度為含水製劑的0％-大約1％，並且優選還含有一種催化劑，該催化劑選自亞碘醯苯甲酸鹽和銅胺絡合物。
4.權利要求1的製劑，其中的反應性化合物選自過氧化氫和過氧化氫脲，氫過氧碳酸鹽，肟鹽，醇鹽，芳醚，醛，過氧單硫酸酯，Fenton試劑，和次氯酸鈉，並且優選還含有水，水作為所述製劑的載體介質以產生一種能夠中和化學和生物化合物的含水製劑，並且優選其中的製劑被提供在一個試劑盒中，優選其中的試劑盒包含一個預先混合的組分和一種由反應性化合物組成的組分，所述預先混合的組分包含至少兩個增溶試劑，水溶性聚合物和脂肪醇，其中，當與水混合的時候可以被用於中和至少一種毒物。
5.權利要求4的製劑，其中製劑的pH在大約8到大約11之間，並且優選其中製劑的pH是大約9，並且任選地，其中的製劑被用於淨化。
6.權利要求4的製劑，其中的製劑的相選自泡沫，霧，凝膠，氣溶膠，和液體，並且任選地其中的製劑被用作消毒劑，並且優選其中的泡沫具有的膨脹比為大約20-125，並且優選在與該製劑接觸後約1個小時內大於99.99％的B.globigii孢子被殺滅，並且更優選在與該製劑接觸後大約1個小時內大於99.9999％的B.globigii孢子被殺滅，並且優選其中的陽離子水溶助長劑選自四戊基溴化銨，三乙醯基甲基溴化銨和四丁基溴化銨，其濃度在含水製劑的大約0.1％到大約10％之間。
7.權利要求1的製劑，其中的陽離子表面活性劑是季銨鹽，其濃度在含水製劑的大約0.1重量％到大約10重量％之間，並且優選其中的季銨鹽選自十六烷基三甲基溴化銨，氯苄烷銨，氯化苯甲乙氧銨，和高分子季銨化合物。
8.一種用於中和化學毒物的製劑，其包含至少兩種增溶化合物，其中至少一種增溶化合物是陽離子表面活性劑並且至少一種增溶化合物是陽離子水溶助長劑；一種水溶性聚合物；至少一種反應性化合物，該反應性化合物選自親核和氧化化合物，和；流體相的水，其中當所述的至少兩種增溶化合物和至少一種反應性化合物與該流體相的水混合的時候，產生一種中和化學毒物的製劑；並且優選其中的製劑是一種泡沫；並且優選其中的表面活性劑是季銨鹽，季銨鹽的濃度為含水製劑的大約0.1重量％-大約10重量％，陽離子水溶助長劑選自四戊基溴化銨，三乙醯基甲基溴化銨和四丁基溴化銨，其濃度為含水製劑的大約0.1％-大約10％，而且水溶性聚合物選自聚乙烯醇，瓜耳膠，陽離子聚二烯丙基二甲基氯化銨，非離子聚二烯丙基二甲基氯化銨和聚丙烯醯胺。
9.一種用於中和生物毒物的製劑，其包含至少一種增溶化合物，該化合物選自陽離子表面活性劑，陽離子水溶助長劑，或者脂肪醇；和至少一種反應性化合物，其中該至少一種反應性化合物是選自過氧化氫，過氧化氫脲，和氫過氧碳酸鹽的氧化劑；和優選還含有具有2-6個碳原子的醇；和優選其中在與該製劑接觸後1個小時內，大於99.99％的B.globigii孢子被殺滅，
10.一種製作含水泡沫製劑的方法，該含水泡沫製劑用於中和至少一種毒物，其包含下列步驟在水中溶解一種陽離子水溶助長劑，至少一個短鏈醇化合物，和一種水溶性聚合物；加入陽離子表面活性劑；並且加入至少一種脂肪醇化合物；並且優選在其中加入反應性化合物，該反應性化合物選自過氧化氫，過氧化氫脲，氫過氧碳酸鹽，肟鹽，醇鹽，芳醚，醛，過氧單硫酸酯，Fenton試劑，和次氯酸鈉；並且優選其中的陽離子水溶助長劑的濃度在大約0.1重量％到大約10重量％之間，陽離子表面活性劑的濃度在大約0.1重量％到大約10重量％之間，至少一種短鏈醇化合物的濃度在0重量％到大約4重量％之間，水溶性聚合物的濃度在0重量％到大約10重量％之間，至少一種脂肪醇的濃度在0重量％到大約1重量％之間，並且反應性化合物的濃度在大約0.1到大約10重量％之間。
全文摘要
一種製劑及其製備方法，該製劑中和化學和生物化合物特別是化學戰爭(CW)和生物戰爭(BW)試劑的、對健康不利的反應。本發明的製劑無毒性無腐蝕性並且可以通過多種方法以不同的相傳送。該製劑提供了增溶化合物，該化合物用於有效地使化學和生物化合物特別是CW和BW化合物易受攻擊，該製劑提供了至少一種反應性化合物，該反應性化合物用來攻擊(和殺滅解毒)那些化學和生物化合物。這至少一種反應性化合物可以是氧化化合物，親核化合物或者兩者的混合物。該製劑可以在一個小時的接觸時間內殺滅高達99.99999％的細菌孢子。
文檔編號B01F17/38GK1455692SQ00819716
公開日2003年11月12日 申請日期2000年12月8日 優先權日2000年6月29日
發明者馬希爾·E·塔德羅斯, 馬克·D·塔克 申請人:三帝公司