專利名稱：具有抗真菌特性的納米顆粒、其制造方法以及其在各種制品的制造中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抗真菌材料領(lǐng)域，特別涉及包含非持久性支持材料例如磷酸三鈣(TCP)和作為摻雜劑的Cu+/_°、Cu+1和/或Cu+2形式的銅的納米顆?；蛴煞浅志眯灾С植牧侠缌姿崛}(TCP)和作為摻雜劑的Cu+/_°、Cu+1和/或Cu+2形式的銅組成的納米顆粒；涉及含有該納米顆粒的復(fù)合材料或液體制劑。此外，本發(fā)明涉及該納米顆粒、復(fù)合材料、液體制劑的制造以及涉及用作抗真菌成分的用途。
背景技術(shù)：
已知銅呈現(xiàn)出抗微生物/抗真菌特性。例如，Kling, Schweizer Maschinenmarkt 2008(3),48-49公開了銅的用途，例如，作為抗微生物材料。該文獻(xiàn)沒有公開所用的具體材料。然而，在不合需要的藍(lán)綠色外觀的條件下，顯然所公開的材料必須在相當(dāng)厚的涂層中來使用。TCP類材料及其制造方法，以及該材料在不同領(lǐng)域中的用途也是已知的。例如，KR2004/0008315公開了用于制造羥磷灰石-銅-納米顆粒的沉淀方法。由此獲得的納米顆粒可以用作抗細(xì)菌材料。所公開的方法被認(rèn)為是費時費力的；所獲得的材料通常顯示出高含水量或高凝聚度。此外，W02007/137606公開了用于制造羥磷灰石-銅-納米顆粒的沉淀方法，由此用碳酸鈣部分替代羥磷灰石。由此獲得的納米顆粒適用于牙齒的再礦化。此外，W02005/087660公開了用于制造磷酸鈣的火焰噴射熱解(FSP)法以及由該方法獲得的納米顆粒。此外，W02008/122131公開了摻雜有Ag的TCP-納米顆粒，用于其制造的相應(yīng)的FSP法及其抗微生物特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明總的目的是提供克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限或缺陷的抗真菌材料。此外，對提供另外的納米顆粒、特別是具有改進(jìn)特性的納米顆粒、以及相應(yīng)的制造方法，一直存在著需求。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供可在生物環(huán)境中降解并且在長時間內(nèi)高度抗真菌的材料。此外，對提供適用于制造顯示出有利的光學(xué)特性且同時顯示出抗真菌特性的制品的材料，存在著需求。通過提供如權(quán)利要求I所述的納米顆粒、如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料以及如權(quán)利要求9所述的液體制劑，來實現(xiàn)這些目的中的一個或多個。此外，在說明書和獨立權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的更多方面，在說明書和從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實施方案。
具體實施例方式以下更詳細(xì)地描述本發(fā)明。將理解，本說明書中提供/公開的各種實施方案、性能和范圍可以任意組合。此外，根據(jù)特定的實施方案，選定的定義、實施方案或范圍可能不適用。
現(xiàn)在，為了實現(xiàn)本發(fā)明的這些以及進(jìn)一步的目的(其隨著描述進(jìn)行將更容易明白)，在第一個方面中，本發(fā)明涉及抗真菌納米顆粒，其特征在于所述納米顆粒含有(即，包含或由……組成)i)磷酸三鈣(TCP)，ii)氧化態(tài)+0、+1和/或+2的銅，和iii)任選其它的無機(jī)化合物。本發(fā)明的納米顆粒的進(jìn)一步特征在于，至少95% (w/w)的所述納米顆粒的流體動力學(xué)直徑低于500nm,并且所述納米顆粒的含水量低于5% (w/w)。在第二個方面中，本發(fā)明涉及含有該納米顆粒的固體復(fù)合材料或液體制劑。在第三個方面中，本發(fā)明還涉及含有一種或多種類型的該納米顆?；驈?fù)合材料或液體制劑的制品。在第四個方面中，本發(fā)明還涉及納米顆粒的制造。在第五個方面中，本發(fā)明還涉及復(fù)合材料或液體制劑的制造。在第六個方面中，本發(fā)明還涉及含有該納米顆?；驈?fù)合材料或液體制劑的制品的 制造。在第七個方面中，本發(fā)明還涉及該納米顆粒的用途。在第八個方面中，本發(fā)明還涉及該復(fù)合材料或液體制劑的用途。因此，在第一個方面中，本發(fā)明涉及一種納米顆粒，其含有(即，包含或由……組成)i) 一種或多種非持久性無機(jī)支持材料，特別是磷酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣及其混合物，ii)氧化態(tài)+0、+1和/或+2的銅,和iii)任選其它的無機(jī)化合物，其中至少95% (w/w)的所述納米顆粒的流體動力學(xué)直徑<500nm,并且其中所述納米顆粒的含水量低于5% (w/w)。本文公開的納米顆粒具有有益的抗真菌特性，也稱為生物殺滅特性。這些納米顆粒還具有有益的光學(xué)特性，特別是較低強(qiáng)度的顏色。以下給出本文公開的納米顆粒的詳細(xì)內(nèi)容，以及納米顆粒的有利實施方案流體動力學(xué)直徑本文公開的納米顆粒的特征在于,低于500nm的流體動力學(xué)直徑，優(yōu)選低于200nm，如20_50nm，如通過W02008/122131中所示的X-射線圓盤離心法所測定的?，F(xiàn)有技術(shù)中公開的含Cu材料，參見，例如，Kling，通常是稍帶綠色的。發(fā)現(xiàn)了含有本文所公開的納米顆粒的聚合物沒有顯示出這樣的不利特性。含水量本文公開的納米顆粒的進(jìn)一步的特征在于，含水量低。通常，如通過熱重分析法檢測的，在流動的氬下，加熱至500°C，持續(xù)30分鐘時，材料損失少于5% (w/w)的水分。已知通過濕化學(xué)法獲得的材料含有大量的水，通常>10% (w/w)。用于制造本文公開的納米顆粒的火焰噴射熱解法，是一種干化學(xué)方法，避免了這種高含水量。低含水量對于進(jìn)一步加工本發(fā)明的納米顆粒是有益的，例如，制造如下所述的復(fù)合材料時。成分i):以其最寬的意思，本發(fā)明的納米顆粒含有一種或多種(優(yōu)選一種)非持久性無機(jī)支持材料。根據(jù)本發(fā)明，所述支持材料摻雜了銅或含銅化合物。術(shù)語“非持久性”是本領(lǐng)域已知的，是指在生物環(huán)境中具有材料降解和/或再吸收性能的材料的特征。更具體地，在本文中，“非持久性”是滿足以下標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多個的材料i.溶解度在25°C水中，在5-8. 5的pH下，材料具有至少20ppm (w/w，基于溶劑的重量)的溶解度，如果需要，只使用非絡(luò)合緩沖劑(例如，Bis-Tris緩沖劑，Good' s緩沖齊U)來固定pH。進(jìn)一步通過將IOOmg材料加入I. 0升任選緩沖的水中并測量溶解成分的濃度(例如通過原子吸收光譜或質(zhì)譜來測量溶解成分的濃度)來測定溶解度。ii.在生物體中的生物降解該材料在活生物體(例如，哺乳動物)中的生物降解速率為至少IOppm/天(基于生物體的重量)。生物降解定義為材料的再吸收和/或降解及其隨后從身體中的排除或其無毒性的結(jié)合至生物體組織中(例如，鈣從碳酸鈣中分解出來，并隨后在骨中轉(zhuǎn)運和結(jié)合)。iii.在細(xì)胞培養(yǎng)模型中的降解該材料在細(xì)胞培養(yǎng)模型中(例如，皮膚細(xì)胞、肺細(xì)胞、肝細(xì)胞)的降解速率為至少50ppm/天，基于活細(xì)胞的重量。本領(lǐng)域技術(shù)人員對于給定的材料的應(yīng)用(例如，對于接觸人皮膚(優(yōu)選使用人皮膚細(xì)胞)的材料的應(yīng)用)，能夠選擇合適的細(xì)胞系。典型的非持久性無機(jī)材料是金屬鹽，如堿金屬或堿土金屬的磷酸鹽、硫酸鹽或碳酸鹽。優(yōu)選的支持材料選自磷酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣及其混合物，特別是磷酸三鈣(TCP),非常特別地是XRD-無定形TCP。這樣的支持材料本身是已知的，并且描述于例如W02005/087660中，將其引入作為參考。 持久性(不可降解的)材料的典型實例是氧化鈦、氧化鋁、氧化硅、氧化鋯和氧化鈰?，F(xiàn)在令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，非持久性支持物顯著提高了銅的作用。如以下所示的(參見表格)，比較持久性和非持久性支持物時，顯著降低量的銅足以完全控制真菌。認(rèn)為非持久性材料提高了抗真菌特性，因為如果材料直接接觸真菌，陰離子(例如，磷酸根離子)可以作為按需分配釋放的賦能者(enabler)。還已知納米顆粒材料進(jìn)入細(xì)胞中并且可能具有毒性作用。在持久性支持材料的情況中，損害是不確定的，并且可能沒有在合理時間內(nèi)得到評價。因此，就毒理學(xué)而言，也認(rèn)為非持久性材料的使用是有利的。成分ii)本文公開的納米顆粒含有銅作為摻雜劑。所述銅可以以0、+1和/或+2的氧化態(tài)存在，即，以金屬和/或離子形式(“摻雜銅的納米顆?！?存在。通常，金屬和離子銅之間存在平衡，這特別取決于支持物的類型、制造條件、納米顆粒的環(huán)境。離子銅可以以鹽的形式存在或可以結(jié)合至支持材料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，特別是TCP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。金屬銅以納米顆粒或簇的形式存在。納米顆粒通常具有低于IOnm的直徑，更優(yōu)選低于5nm，如通過電子顯微鏡測定的。在本發(fā)明中，由于目前電子顯微鏡分辨率的限制，〈lnm的金屬銅顆粒不認(rèn)為是原子簇(而是顆粒)。因此，〈lnm的金屬銅顆粒不包括在金屬銅顆粒的基于大小分布的數(shù)量中。已知金屬銅顆粒的大小限制了離子銅的溶解和釋放。發(fā)現(xiàn)以上鑒定的大小的銅顆粒提供了有用且強(qiáng)效的抗真菌效果。認(rèn)為抗真菌效果與總的可用銅表面相關(guān)。因此，較小的銅顆粒(例如，<5nm)優(yōu)于較大的(>5nm)。進(jìn)一步認(rèn)為,用于銅納米顆粒的支持材料的使用具有將其保持分離的優(yōu)勢，進(jìn)而可以容易地調(diào)節(jié)在之后的聚合制劑中的銅含量。使用支持材料時，也有助于粉末在聚合物或預(yù)聚物中的分散性。已知金屬銅顆粒的大小限制了離子銅的溶解和釋放。發(fā)現(xiàn)以上鑒定的大小的銅顆粒提供了有用且強(qiáng)效的抗真菌效果。此外，已知商品表面上大部分有害存在的真菌的生長常常是營養(yǎng)限制的。使用提供營養(yǎng)離子(如，磷酸根離子)但還攜帶高活性抗真菌劑(例如，納米顆粒形式的銅)的非持久性支持物可以起到“特洛伊木馬”的作用。認(rèn)為這樣的按需分配釋放如下盡管無機(jī)支持材料(例如，聚合涂層或疏松材料的表面的附近)被真菌緩慢占據(jù)，但是銅也可以被占據(jù)?，F(xiàn)在這樣的銅作為銅離子供給，就在最易受攻擊的位置，因此最有效。
在有利的實施方案中，非持久性材料是磷酸鈣，優(yōu)選磷酸三鈣(“TCP”)，特別是XRD-無定形形式的磷酸三鈣。XRD-無定形TCP的特征在于，通過常規(guī)X-射線粉末衍射測量時，不存在顯著的衍射峰。發(fā)現(xiàn)這些材料形成了具有特別良好的抗微生物和/或抗真菌特性的納米顆粒。在另外的有利實施方案中，非持久性材料含有(S卩，包含或由……組成)鹽，其中陽離子選自鍶、鋇和鎂。在該實施方案中，由存在于相同納米顆粒中的具有兩種或更多種不同陽離子的一種鹽或不同的鹽形成支持物材料。因此，優(yōu)選摻雜Mg、Ba和/或Sr的TCP和摻雜Mg、Ba和/或Sr的無定形TCP。發(fā)現(xiàn)這些材料形成了具有特別良好的抗微生物和/或抗真菌特性的納米顆粒。成分iii)如以上所討論的，本發(fā)明的納米顆粒至少含有成分i和ii)。如以下所討論的，可以加入另外的成分a)金屬銀顆粒在一個實施方案中，本文公開的納米顆粒在相同的非持久性支持物上，在納米顆粒中同時含有金屬或部分離子形式的銅和銀(“摻雜Ag/Cu的納米顆?！??；诮饘偌{米顆粒的數(shù)量，至少95% (“95% (n/n)”)作為直徑低于IOnm的金屬銀納米顆粒存在，更優(yōu)選直徑低于5nm，如通過電子顯微鏡測定的。更具體地，通過掃描透射電子顯微鏡或高分辨率透射電子顯微鏡來測定大小，例如，在CM30 (Philips, LaB6 cathode，在300kV
下操作，點分辨率>2人)上測定大小。由于電子顯微鏡分辨率的限制，在本發(fā)明的上下文中，〈lnm的金屬銀顆粒不認(rèn)為是顆粒，而是稱為原子簇或分子。因此，〈lnm的金屬銀顆粒不包括在金屬銀顆粒的基于大小分布的數(shù)量中。認(rèn)為銀也根據(jù)如上所述的特洛伊木馬模式起作用。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，銀和銅彼此協(xié)同互補。因此，本發(fā)明還涉及如本文公開的納米顆粒，其中銀和銅以協(xié)同有效量存在。通常，Ag/Cu的比例在10/1-1/10的范圍內(nèi)，例如1/1。
本文公開的納米顆粒含有有效量的銅或銀/銅，即，使用時可以控制微生物/真菌的含量?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用方式和待控制的微生物/真菌，通過常規(guī)實驗來確定合適量。在有利的實施方案中，本發(fā)明納米顆粒的金屬含量(成分ii))為0. 1-10% (w/w),優(yōu)選0. 5-5% Cw/w)，特別優(yōu)選1-2. 5% (w/w)。支持材料上沉積的金屬作為元素金屬(即，氧化態(tài)+/-0)或部分離子形式存在。認(rèn)為由于與支持材料或環(huán)境的氧化還原反應(yīng)，部分金屬可能被氧化，形成M+ (氧化態(tài)+1，例如，Ag+、Cu+)。因此，本文所述的納米顆粒含有金屬銅和/或銀顆粒以及任選其他的離子形式的銅和/或銀。這種情況通過表述“金屬和部分離子形式”來反映。進(jìn)一步認(rèn)為，銅主要以離子形式存在，而銀主要以金屬形式存在。在第二個方面中，本發(fā)明涉及含有(S卩，包含或由……組成)本文所述的納米顆粒的固體復(fù)合材料(“復(fù)合材料”)和液體制劑。因此，本發(fā)明還涉及含有聚合物和本文所述的納米顆粒的復(fù)合材料，其中所述納米顆粒分散在所述聚合物中和/或涂布在所述聚合物上。以上所述的這種復(fù)合材料(“復(fù)合物”)是低成本的、高活性的生物殺滅復(fù)合物，并且可用于多種應(yīng)用，例如聚合制品；如用于表面的聚合涂層。通常，在不希望有真菌污染的情況下，認(rèn)為該復(fù)合物是有用的。認(rèn)為銅離子從金屬銅的釋放是一個緩慢的過程，但在特定的情況中足以產(chǎn)生生物殺滅活性。使用金屬或部分離子銅使得實質(zhì)上可以不斷地供給銅離子。受到其溶解度的限制，在與其后的使用相關(guān)的環(huán)境中，不太可能發(fā)生細(xì)胞毒性爆發(fā)。此外，認(rèn)為銅離子從金屬銅的釋放強(qiáng)烈地取決于金屬的表面，因此取決于顆粒的大小。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本文所述的復(fù)合材料提供了高效且長期的抗真菌效果。可以理解，復(fù)合材料可以含有i)摻雜Cu的納米顆粒或ii)摻雜Ag/Cu的納米顆粒、及其混合物。復(fù)合材料中包含的納米顆粒的含量優(yōu)選使得可以觀察到生物殺滅作用(“有效量”)。如果在復(fù)合材料中同時含有Ag和Cu，優(yōu)選其含量使得可以觀察到協(xié)同效果(“協(xié)同量”)。因此，本發(fā)明還涉及含有有效量和/或協(xié)同量的本文公開的納米顆粒的本文公開的復(fù)合材料。聚合物如本文所述的復(fù)合材料還包含聚合物。聚合物作為基質(zhì)，納米顆粒分散或包埋在其中；優(yōu)選含量為0. 02-50% (w/w)，更優(yōu)選5-30% (w/w)，最優(yōu)選10-20% (w/w)。通常，所有已知或根據(jù)已知方法可獲得的聚合物適用于制造這樣的復(fù)合材料。術(shù)語聚合物還應(yīng)當(dāng)包括共聚物、聚合物混合物和增強(qiáng)型聚合物。在本發(fā)明的有利實施方案中，聚合物選自硅酮、聚乙烯(PE，如LDPE或HDPE)、聚丙烯(PP)、環(huán)烯烴-共聚物(C0C)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚(氯乙烯KPVC)、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚(乙酸乙烯酯)、聚酯、聚氨酯(PU)、苯乙烯-嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸酯、丙烯酸-丁二烯-苯 乙烯共聚物(ABS)、天然和合成的橡膠、丙烯腈橡膠、及其混合物或共聚物。優(yōu)選的聚合物是PVC。在本發(fā)明進(jìn)一步的有利實施方案中，聚合物是生物可降解的聚合物。有機(jī)物質(zhì)的生物降解首先通過酶或非酶的分解過程(水解)來進(jìn)行，分解成無毒產(chǎn)物(即，單體或寡聚物)，并且進(jìn)一步從體內(nèi)消除或在體內(nèi)代謝[Hayashi, T. , “Biodegradable Polymers forBiomedical Uses，，，Progress in Polymer Science, 1994,19,633]。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以鑒定這樣的生物可降解的聚合物；優(yōu)選生物可降解的聚合物的特征在于，在生物體(如用于可降解植入物中的生物可降解聚合物)或環(huán)境中(用于包裝的生物可降解聚合物)有限的停留時間。典型的實例包括聚酯，如聚交酯(聚乳酸)或聚丙交酯乙交酯、聚氨酯、淀粉類聚合物等。在本發(fā)明進(jìn)一步的有利的實施方案中，聚合物基質(zhì)是層-樣材料，如薄膜、織造材料、非織造材料。在本發(fā)明進(jìn)一步的有利的實施方案中，納米顆粒以涂層(涂料)的形式主要分散(即，>50%,優(yōu)選>90%)在聚合物基質(zhì)的表面上。由于表面附近的金屬具有最高的影響力，其通常足以只將涂層(涂料)施用于材料上，其應(yīng)當(dāng)具有抗真菌特性。在本發(fā)明進(jìn)一步的有利的實施方案中，納米顆粒均勻地分散在聚合物基質(zhì)內(nèi)。松散材料中的含金屬納米顆粒仍然將金屬離子釋放至環(huán)境中，接觸生物殺滅復(fù)合材料時，對微生物/真菌產(chǎn)生兩倍的攻擊。本發(fā)明還涉及含有分散液體和本文所述的納米顆粒的液體制劑。這樣的液體制劑是低成本的、高活性的抗真菌復(fù)合物，并且可用于多種應(yīng)用，如大面積的涂層(如，油漆)和用于表面的其他聚合涂層。通常，在不希望有真菌污染的情況中，認(rèn)為該復(fù)合物是有用的。認(rèn)為銅離子的釋放如上所述。發(fā)現(xiàn)了如本文所述的液體制劑提供了高效且長期的抗真菌效果?？梢岳斫猓后w制劑可以含有i)摻雜Cu的納米顆?；騣i)摻雜Ag/Cu的納米顆粒、及其混合物。液體制劑中含有的納米顆粒的含量優(yōu)選使得可以觀察到生物殺滅作用(“有效量”)。如果在制劑中同時包括Ag和Cu，含量使得可以觀察到協(xié)同效果(“協(xié)同量”)。因此，本發(fā)明還涉及如本文公開的含有有效量和/或協(xié)同量的如本文公開的納米顆粒的液體制劑。分散液體在本發(fā)明的上下文中，可以使用任何合適的分散液體，即，沒有或基本上沒有與本文所述的納米顆粒反應(yīng)的液體。在本發(fā)明的一個實施方案中，分散液體是親水性的液體，特別是含水液體。在本發(fā)明進(jìn)一步的實施方案中，分散液體是極性液體。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以鑒定這樣的極性分散液體；優(yōu)選極性分散液體的特征在于，生物可降解的、低分子醇(異丙醇、乙醇)。在本發(fā)明進(jìn)一步的實施方案中，分散液體是生物可降解的，其中術(shù)語“生物可降解的”如以上所述的那樣使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以鑒定這樣的生物可降解分散液體。典型的實例包括聚乳酸。
在本發(fā)明進(jìn)一步的實施方案中，分散液體是聚合物類液體，特別是選自聚氨酯類分散體和聚丙烯酸酯類分散體。在本發(fā)明進(jìn)一步的實施方案中，分散體是低粘性的，S卩，具有低于100泊的粘度，優(yōu)選低于10泊(在25°C下)。使用標(biāo)準(zhǔn)流變儀來測量粘度。在本發(fā)明有利的實施方案中，分散液體是淺藍(lán)色、白色或略微混濁的液體。在第三個方面中，本發(fā)明還涉及一種制品，其含有i) 一種或多種類型的本文公開的納米顆粒，單獨或組合使用；或ii)本文公開的復(fù)合材料；或iii)本文公開的液體制劑。特別地，本發(fā)明涉及含有(即，包含或由……組成)如本文所述的復(fù)合材料的箔片、涂層、纖維、織造或非織造材料或涂覆有本文公開的液體制劑的箔片、涂層、纖維、織造或非織造材料。相應(yīng)地，本發(fā)明涉及用如本文所述的箔片包裝的制品和涂覆如本文所述的涂層的裝置。此外，本發(fā)明涉及含有摻雜銅的納米顆?；驌诫s銅的納米顆粒和摻雜銀的納米顆粒或摻雜銅/銀的納米顆粒的制品。在第四個方面中，本發(fā)明還涉及這些納米顆粒的制造。在此，優(yōu)選的方法包括這些顆粒的直接制造，例如，通過合適的前體材料的火焰噴射合成。因此，本發(fā)明涉及用于制造本文所述的納米顆粒的方法，包括步驟a)制造可燃燒的溶液，其含有i)支持材料的陽離子的可溶性前體，特別是鈣前體，ii)可溶性金屬前體(即，銅和任選的銀前體)，iii)支持材料的陰離子的可溶性前體(即，磷酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽前體)，iv)任選的溶劑，特別是2-乙基己酸，和b)對所述溶液實施火焰噴射熱解處理?；鹧鎳娚錈峤夥?“FSP”)FSP是制造納米顆粒領(lǐng)域已知的。通常，用于制造納米顆粒的合適方法描述于W02005/087660中，將其引入本文作為參考，特別是參考用于制造磷酸鈣的實施例。對于待進(jìn)行的FSP，火焰的進(jìn)料需要是可燃溶液，即，進(jìn)料必須是i)可燃組合物和ii)基本上不含未溶解顆粒的溶液。關(guān)于合適進(jìn)料的詳細(xì)內(nèi)容是本領(lǐng)域已知的，并且可以通過常規(guī)實驗來確定。以下提供更多詳細(xì)內(nèi)容。支持材料的陽離子的可溶性前體(“陽離子前體”)原則上，含有所需陽離子的任何可溶且可燃的化合物適用于本文所述的方法。優(yōu)選，使用金屬鹽的羧酸鹽，如乙酸鹽或2-乙基己酸鹽?？梢酝ㄟ^將合適的堿性化合物(如Ca (OH) 2、Bi (OH) 3、Bi2O3)溶解于合適的酸(如2-乙基己酸)中，在原位形成這些化合物。支持材料的陰離子的可溶性前體(“陰離子前體”)原則上，含有硫、磷和/或碳的任何可溶且可燃的化合物適用于本文所述的方法。通常，使用二甲亞砜來獲得硫酸鹽；使用三丁基磷酸鹽來獲得磷酸鹽。對于碳酸鹽的制造，陽離子前體的溶劑或陰離子是合適的來源?？扇苄糟~前體原則上，任何可溶且可燃的銅化合物適用于本文所述的方法。合適的銅鹽包括2-乙基己酸銅，或2-乙基己酸鹽中的乙酸銅?？扇苄糟y前體原則上，任何可溶且可燃的銀化合物適用于本文所述的方法。合適的銀鹽包括2-乙基己酸銀，或2-乙基己酸鹽中的乙酸銀。溶劑溶劑的添加不是必需的，但是是優(yōu)選的?？梢约尤肴軇﹣斫档瓦M(jìn)料的粘度、提高可燃特性，從而獲得穩(wěn)定的溶液或提供用于形成碳酸鹽的碳源。有利的是使用具有高沸點的溶劑。典型的實例包括2-乙基己酸、甲苯和二甲苯。在可替換的實施方案中，本發(fā)明涉及用于制造本文所述的納米顆粒的方法，其包 括以下步驟通過分開用于火焰噴射熱解的進(jìn)料來提供如上所述的陽離子-前體、陰離子-前體和/或銀/銅前體。認(rèn)為在FSP處理之前，在前體可能反應(yīng)的情況中，這是有利的。關(guān)于制造的更多詳細(xì)內(nèi)容可以在實施例中找到。本發(fā)明還涉及通過本文所述的方法獲得的納米顆粒。在第五個方面中，本發(fā)明還涉及本文公開的復(fù)合材料或液體制劑的制造；特別是涉及用于制造本文所述的生物殺滅復(fù)合材料的方法。通常，通過將本文所述的納米顆粒摻入聚合物、聚合物溶液或聚合物前體中來進(jìn)行復(fù)合材料的制造。無機(jī)材料上支持的銅的使用(即，本文所述的納米顆粒的使用)使得顆粒材料易于分散在聚合基質(zhì)或聚合物前體中。在分散性方面，在將本文所述的納米顆粒分散在疏水性聚合物或預(yù)聚物中以獲得最可能好的結(jié)果的情況中，如上所述的低含水量的顆粒是有利的。就聚合物熱處理后將導(dǎo)致水蒸氣的釋放或在所用聚合材料中形成氣泡而言，低含水量也是有利的。在一個實施方案中，本發(fā)明涉及用于制造本文所述的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟i)將一種或多種類型的本文所述的納米顆粒混懸于稀釋劑中，特別是混懸于醇中；
ii)將由此獲得的混懸液與聚合物前體混合，聚合物前體任選溶解或混懸于稀釋劑中；iii)實施聚合；和iv)任選除去溶劑/稀釋劑；由此步驟iv)和iii)還可以同時進(jìn)行。在進(jìn)一步的實施方案中，本發(fā)明涉及用于制造本文所述的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟i)將一種或多種類型的本文所述的納米顆粒混懸于稀釋劑中，特別是混懸于醇中；ii)將由此獲得的混懸液與聚合物溶液混合；和iii)任選除去稀釋劑/溶劑。在進(jìn)一步的實施方案中，本發(fā)明涉及用于制造本文所述的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟i)將一種或多種類型的本文所述的納米顆?；鞈矣谙♂寗┲?，特別是混懸于醇中；ii)將由此獲得的混懸液與聚合物混合；和iii)任選除去稀釋劑/溶劑，由此所述稀釋劑能溶解所述聚合物。在進(jìn)一步的實施方案中，本發(fā)明涉及用于制造本文所述的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟i)將一種或多種類型的本文所述的納米顆?；鞈矣诰酆衔锶廴谖镏?，和ii)將分散體成型。有利地，在擠出機(jī)中完成該方法。如上所述的每個單獨步驟(納米顆粒、聚合物、聚合物前體的制造；混懸液/溶液的制造；溶劑/稀釋劑的去除)是本領(lǐng)域已知的，并且可以使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備來進(jìn)行。此外，可以將納米顆粒加入聚合物中，或反之亦然，這通過術(shù)語“混合”來反映。因此，本文所述的復(fù)合材料易于制造并且可以方便地獲得，即使是大規(guī)模的。在摻入聚合物中的情況中，可以通過擠出機(jī)或本領(lǐng)域已知的其他混合機(jī)來實現(xiàn)納米顆粒的分散，接著形成所需特定形狀的制品，如管狀、膜等。通常，通過將本文所述的納米顆粒摻入稀釋劑中來進(jìn)行液體制劑的制造。無機(jī)材料上支持的銅的使用(即，本文所述的納米顆粒的使用)使得顆粒材料易于分散在稀釋劑中。就液體制劑熱處理后可能另外導(dǎo)致水蒸氣的釋放或在終產(chǎn)物表面形成氣泡而言，低含水量是有利的。在一個實施方案中，本發(fā)明涉及用于制造本文所述的液體制劑的方法，包括以下步驟i)將本文所述的納米顆?；鞈矣谙♂寗┲?；ii)將由此獲得的混懸液與分散液體混合，該分散液體任選用稀釋劑稀釋；和iii)任選除去稀釋劑/溶劑。
可以理解，在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語稀釋劑/溶劑也適用于稀釋劑/溶劑的混合物。在第六個方面中，本發(fā)明還涉及含有本文所述的納米顆粒或復(fù)合材料或液體制劑的制品的制造。在一個實施方案中，本發(fā)明涉及用于制造本文所述的涂層或箔片的方法，包括以下步驟i)擠出或涂覆本文所述的復(fù)合材料，或ii)用本文所述的液體制劑涂覆支持材料，或iii)壓延、吹熔(blow-melting)或燒鑄本文所述的復(fù)合材料。在有利的實施方案中，由含有生物殺滅金屬/支持材料的聚合物溶液或聚合物前體形成薄膜或涂層，其包括以下步驟i)將本文所述的納米顆粒分散于溶劑、聚合物溶液或聚合物前體中，例如，通過超聲波或高剪切混合；ii)任選在分散體中加入和溶解聚合物；
iii)通過使用常規(guī)涂布方法，如輥涂、噴涂、縫隙式涂布、氣刀涂布、浸涂、幕涂或狹縫擠壓式涂布，形成聚合的固體膜材料或涂布；iv)固化膜或涂層，例如，通過加熱或通過UV照射。在有利的實施方案中，由涂布方法形成薄膜或涂層，其包括以下步驟浸涂、刮涂、平板涂布、輥涂、噴涂、幕涂、凹版涂布/逆向凹版涂布；特別是浸涂、刮涂、凹版涂布/反凹版涂布。在第七個方面中，本發(fā)明還涉及本文所述的納米顆粒的用途。一般來說，本文所述的納米顆粒可用于多種應(yīng)用，特別是在i)不希望和/或ii)應(yīng)當(dāng)防止和/或iii)應(yīng)當(dāng)減少真菌污染或真菌存在的應(yīng)用中(“真菌的控制”)。因此，本文所述的納米顆粒對于控制真菌特別有用。本發(fā)明的納米顆粒對白色酵母(saccharomyces albicans)的假絲酵母類的真菌以及霉菌的曲霉類的真菌特別有用。本文所述的納米顆?？梢杂米饔推崽砑觿?。因此，本發(fā)明涉及含有本文所述的納米顆粒的油漆添加劑以及本文所述的納米顆粒在油漆中的用途。此外，本發(fā)明涉及本文所述的納米顆粒作為消毒劑的用途。相應(yīng)地，本發(fā)明涉及含有本文所述的納米顆粒的清潔劑(例如，粉末或液體制劑)以及納米顆粒作為清潔劑的添加劑的用途(分散于液體中)。因此，納米顆?？梢杂糜诒砻嫦镜姆勰┲苿┗蛞后w制劑中，特別是衛(wèi)生環(huán)境和醫(yī)院、食品生產(chǎn)機(jī)構(gòu)和公共運輸設(shè)施的表面。此外，本發(fā)明涉及本文所述的納米顆粒用于氣流消毒的用途。這可以通過將有效量的納米顆粒作為粉末制劑注入所述氣流中來實現(xiàn)。此外，本發(fā)明涉及本文所述的納米顆粒用于食品或藥品消毒的用途。這可以通過向食品或藥品中添加納米顆?；?qū)⑵涫┯糜谑称坊蛩幤返谋砻鎭韺崿F(xiàn)。該應(yīng)用可以以粉末或液體制劑形式來進(jìn)行。此外，本發(fā)明涉及本文所述的納米顆粒作為衣物(織物)處理的用途,例如,用于控制零售或儲存過程中制品的真菌污染。這可以通過將有效量的粉末制劑或液體制劑形式的納米顆粒施加至所述制品來實現(xiàn)。在第八個方面中，本發(fā)明還涉及本文公開的復(fù)合材料或液體制劑的用途。本文所述的復(fù)合材料可用于多種應(yīng)用，特別是i)不希望和/或ii)應(yīng)當(dāng)防止和/或iii)應(yīng)當(dāng)減少真菌污染或真菌存在的應(yīng)用中(“真菌的控制”)。因此，本發(fā)明涉及復(fù)合材料在聚合商品中的用途；用于涂覆較大的面積(如，油漆)和用于表面/設(shè)備的其他聚合涂層。 此外，本發(fā)明涉及本文所述的復(fù)合物或本文所述的箔片作為包裝材料的用途，特別是用于食品包裝，藥品包裝，醫(yī)療器械、廚房和家用設(shè)備的包裝。此外，本發(fā)明涉及本文所述的復(fù)合物或本文所述的涂層(涂料)用于涂覆建筑或設(shè)備表面的用途，特別是用于衛(wèi)生機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和空調(diào)系統(tǒng)的用途。此外，本發(fā)明涉及本文所述的復(fù)合物作為油漆或作為油漆組合物的一部分的用途。此外，本發(fā)明涉及本文所述的復(fù)合物用于制造纖維的用途以及這些纖維用于制造織造或非織造材料的用途，如衣物或過濾器。此外，本發(fā)明涉及本文所述的復(fù)合物或織物或纖維在水凈化系統(tǒng)中的用途。盡管之前顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是顯然應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限定于此，而是可以進(jìn)行另外不同的具體化和實踐。包括以下實施例來說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于此。在以下部分中，使用縮與TCP不含摻雜劑的TCP納米顆粒2CU-TCP 含有2%Cu的本發(fā)明的納米顆粒I.復(fù)合材料的特征記錄了不同Cu-TCP薄膜的UV-Vis光譜。在大于350nm的波長處，2Cu_TCP和2Ag-TCP薄膜顯示出>50%的高透射。通常，對于提高的銀和銅含量，透射降低。通過目測以及通過UV-Vis測量，觀察到增加的褐色或藍(lán)綠色著色。由于透明度通常是包裝材料或涂層(涂料)的市場限制因素，因此認(rèn)為本發(fā)明的薄膜適用于該用途。2.抗微生物納米顆粒的抗微生物測試在第一個抗微生物測試中，通過ASTM E2149-01(表1)，使用24小時的接觸時間和大腸桿菌C43 (試驗細(xì)菌濃度lX105CFU/ml)，研究了純顆粒(TCP和2Cu_TCP)的活性。將5mg粉末浸潰在8ml緩沖試驗細(xì)菌溶液中。僅在暴露于材料24小時后，含銅樣品2Cu_TCP顯示出強(qiáng)烈的、接近I-Iog的減少。與參照相比，純TCP對大腸桿菌生長的影響很小，只產(chǎn)生了一半 CFU/ml。表I
權(quán)利要求
1.一種納米顆粒，其含有 i)非持久性無機(jī)支持材料，特別是選自磷酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣及其混合物， ii)氧化態(tài)+/-O、+1和/或+2的銅，和 iii)任選其它的無機(jī)化合物， 其中至少95% (w/w)的所述納米顆粒的流體動力學(xué)直徑<500nm,且 其中所述納米顆粒的含水量〈5% (w/w)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的納米顆粒，其中銅含量為O.1-20% (w/w)，優(yōu)選O. 5-10%。
3.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的納米顆粒，其中成分i)是磷酸三鈣，特別是無定形磷酸三鈣。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的納米顆粒，其中成分i)選自摻雜鎂的TCP、摻雜鍶的TCP和摻雜鋇的TCP，特別是無定形的摻雜鎂的TCP。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的納米顆粒，其中成分iii)是氧化態(tài)+/-0的銀。
6.一種含有聚合物和根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的納米顆粒的復(fù)合材料，其中所述納米顆粒分散于所述聚合物中和/或涂覆于所述聚合物上；特別是其中所述納米顆粒以有效量或協(xié)同量存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的復(fù)合材料，其中所述聚合物選自硅酮、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)烯烴-共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚(氯乙烯)、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚(乙酸乙烯酯)、聚酯、聚氨酯、苯乙烯-嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚乳酸、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物、天然和合成的橡膠、丙烯腈橡膠、及其組合物(混合物)或共聚物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6-7任一項的復(fù)合材料，其中所述聚合物是生物可降解的。
9.一種含有分散液體和根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項的納米顆粒的液體制劑，特別是其中所述納米顆粒以有效量或協(xié)同量存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的液體制劑，其中分散液體的粘度低于100泊/25°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求9至10任一項的液體制劑，其中分散液體選自聚氨酯類分散體和聚丙烯酸酯類分散體。
12.—種制品，特別是箔片、涂層、纖維、織造材料或非織造材料，其含有根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項的納米顆?；蚋鶕?jù)權(quán)利要求6-8任一項的復(fù)合材料或根據(jù)權(quán)利要求9-11任一項的液體制劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項的納米顆粒的制造方法，其包括以下步驟 a.制造可燃溶液，其含有 i.可溶性陽離子前體，特別是鈣前體， ii.可溶性銅前體 iii.可溶性陰離子前體，特別是磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽前體 iv.任選的溶劑， b.對所述溶液實施火焰噴射熱解處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項的復(fù)合材料的制造方法，其包括以下步驟 a.將權(quán)利要求1-5任一項的納米顆?；鞈矣谙♂寗┲?， b.將由此獲得的混懸液與聚合物前體混合，聚合物前體任選溶解或混懸于稀釋劑中，C.實施聚合，和 d.任選除去稀釋劑； 或 a.將權(quán)利要求1-5任一項的納米顆粒混懸于稀釋劑中， b.將由此獲得的混懸液與溶解于溶劑中的聚合物混合，和 c.任選除去稀釋劑/溶劑； 或 a.將權(quán)利要求1-5任一項的納米顆?；鞈矣谙♂寗┲?， b.將由此獲得的混懸液與聚合物混合，和 c.任選除去所述稀釋劑， 其中所述稀釋劑能溶解所述聚合物； 或 a.將權(quán)利要求1-5任一項的納米顆?；鞈矣诰酆衔锶廴谖镏校瑑?yōu)選通過擠出，和 b.將分散體成型。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-11任一項的液體制劑的制造方法，其包括以下步驟 a.任選將權(quán)利要求1-5任一項的納米顆粒混懸于稀釋劑中， b.將稀釋劑中的權(quán)利要求1-5任一項的納米顆?；虿襟Ea)獲得的混懸液與任選用稀釋劑稀釋的分散液體混合，和 c.任選除去所述稀釋劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的涂層或箔片的制造方法，其包括以下步驟 a.擠出或涂覆根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項的復(fù)合材料，或 b.用根據(jù)權(quán)利要求9-11任一項的液體制劑涂覆支持材料，或 c.壓延、吹熔或澆鑄根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項的復(fù)合材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項的納米顆粒的用途， a.作為抗真菌成分； b.作為油漆添加劑； c.作為清潔劑添加劑，特別是用于清潔衛(wèi)生環(huán)境和醫(yī)院、食品生產(chǎn)機(jī)構(gòu)和公共運輸設(shè)施的表面； d.用于氣流的消毒，特別是通過將所述納米顆粒作為粉塵注入所述氣流中； e.用于食品和藥品的消毒，特別是通過添加所述納米顆?；蛲ㄟ^將所述納米顆粒施用于所述食品或藥品的表面； f.用于衣物整理或衣物處理。
18.以下的用途 a.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項的復(fù)合材料或根據(jù)權(quán)利要求12的箔片作為包裝材料的用途，特別是用于食品包裝，藥品包裝，醫(yī)療器械、廚房和家用設(shè)備的包裝中； b.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項的復(fù)合材料或根據(jù)權(quán)利要求12的涂層用于衛(wèi)生機(jī)構(gòu)、醫(yī)院設(shè)施和空調(diào)系統(tǒng)的涂層； c.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項的復(fù)合材料或根據(jù)權(quán)利要求12的織物或纖維在水凈化系統(tǒng)中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及抗真菌材料，特別地涉及包含非持久性無機(jī)支持材料(如，磷酸三鈣(TCP))和作為摻雜劑的Cu+/-0、Cu+1和/或Cu+2形式的銅的納米顆?；蛴煞浅志眯灾С植牧?如，磷酸三鈣(TCP))和作為摻雜劑的Cu+/-0、Cu+1和/或Cu+2形式的銅組成的納米顆粒；涉及含有該納米顆粒的復(fù)合材料或液體制劑。此外，本發(fā)明涉及該納米顆粒、復(fù)合材料、液體制劑的制造以及涉及這些納米顆粒、復(fù)合材料、液體制劑用作抗真菌成分的用途。
文檔編號A01N25/34GK102781229SQ200980163322
公開日2012年11月14日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者S·勞爾, S·博克尼, T·麥恩菲克, W·J·斯塔克 申請人:Eth蘇黎世公司, 佩倫轉(zhuǎn)化股份公司