CN105579396B - 胍官能化金属硅酸盐粒子以及制备和使用此类粒子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了胍官能化粒子以及制备和使用此类粒子的方法，所述粒子诸如胍官能化金属硅酸盐粒子。本发明还提供了一种非织造制品，所述非织造制品包括多孔纤维非织造基质和网结于所述多孔纤维非织造基质内的胍官能化金属硅酸盐粒子。所述非织造制品可例如用于通过以下方法从水性样品中除去微生物：使流体样品与所述非织造制品接触，使得所述微生物的至少一部分从所述流体样品中除去。

Description

胍官能化金属硅酸盐粒子以及制备和使用此类粒子的方法
背景技术
长久以来，为了某些目的诸如纯化、分离、检测等等，除去微生物一直是研究人员的目标。
发明内容
概括地讲，本文公开了胍官能化金属硅酸盐粒子以及制备和使用此类粒子的方法。
在第一方面，本公开提供了一种胍官能化金属硅酸盐粒子。胍官能化金属硅酸盐粒子包括用具有式X3-nRa nSi–Y–G的至少一种硅烷试剂改性的金属硅酸盐粒子，其中：n为0、1或2；每个Ra(当存在时)独立地为烷基、芳烷基或芳基；Y为二价基团，该二价基团包含具有2至20个碳的亚烷基；G为式–NH–C(＝NH)–NH2的胍基团；并且每个X独立地为烷氧基或酰氧基。
在第二方面，本公开提供了一种制备胍官能化金属硅酸盐粒子的方法。该方法包括：(a)使O-甲基异脲盐与包含式X3-nRa nSi–Y–NH2的连接基反应以形成胍官能化连接基，其中：n为0、1或2；每个Ra(当存在时)独立地为烷基、芳烷基或芳基；Y为二价基团，该二价基团包含具有2至20个碳的亚烷基；并且每个X独立地为烷氧基或酰氧基；以及(b)形成胍官能化连接基和金属硅酸盐粒子的混合物，使得胍官能化连接基与金属硅酸盐粒子的羟基基团反应以在胍官能化连接基与金属硅酸盐粒子之间形成共价键，从而形成胍官能化金属硅酸盐粒子。
在第三方面，本公开提供了一种非织造制品。该非织造制品包括：(a)多孔纤维非织造基质；和(b)根据本公开的第一方面的多个胍官能化金属硅酸盐粒子。所述多个胍官能化金属硅酸盐粒子网结于多孔纤维非织造基质内。
在第四方面，本公开提供了一种从水性样品中除去微生物的方法。该方法包括：(a)提供根据本公开的第三方面的非织造制品；(b)提供包含至少一种微生物菌株的流体样品；以及(c)使非织造制品与流体样品接触，使得从流体样品中除去所述至少一种微生物菌株的至少一部分。
在第五方面，本公开提供了一种制备根据本公开的第三方面的非织造制品的方法。该方法包括：(a)提供多根纤维；(b)提供根据本公开的第一方面的多个胍官能化金属硅酸盐粒子；以及(c)将所述多个胍官能化金属硅酸盐粒子和所述多根纤维混合在一起，形成多孔纤维非织造基质，其中胍官能化金属硅酸盐粒子网结于该多孔纤维非织造基质内。
在第六方面，本公开提供了一种过滤装置。该过滤装置包括容器和根据本公开的第三方面的非织造制品，该容器具有入口端口和出口端口以供液体通过，该非织造制品容纳在该容器内。
在本公开的上述方面中的任一方面的一些实施例中，胍官能化金属硅酸盐粒子为胍官能化硅酸镁粒子；在一些实施例中，胍官能化金属硅酸盐粒子为无定形的；并且在一些实施例中，胍官能化金属硅酸盐粒子为无定形的胍官能化硅酸镁粒子。在本公开的上述方面中的任一方面的一些实施例中，胍官能化金属硅酸盐粒子为胍官能化硅酸铝粒子；在一些实施例中，胍官能化金属硅酸盐粒子为无定形的；并且在一些实施例中，胍官能化金属硅酸盐粒子为无定形的胍官能化硅酸铝粒子。
根据以下具体实施方式，本发明的这些方面和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应将上述发明内容视为是对可受权利要求书保护的主题的限制，无论此主题是在最初提交的专利申请的权利要求书中给出还是在修订的专利申请的权利要求书中给出，还是以其它方式在申请过程中给出。
附图说明
图1为按照实例E3中所述制备的纤维非织造基质中的胍官能化硅酸铝粒子的扫描电子显微图(SEM)。
图2为不同放大倍数的图1的扫描电子显微图。
具体实施方式
在以下详细说明中，描述了各组数值范围(例如，特定部分中的碳原子数的数值范围、特定组分的量的数值范围等等)，并且在每组数值范围内，范围的任何下限都可与范围的任何上限配对。这种数值范围另外旨在包括包含在该范围内的所有数值(例如，1到5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等等)。
如本文所用，术语“和/或”意指所列要素中的一个或全部，或所列要素中的任何两个或更多个的组合。
词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益效果的本公开的实施例。然而，其它实施例在相同或其它情况下也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的表述并不暗示其它实施例是不可用的，且并非意图将其它实施例排除在本发明范围之外。
术语“包括”及其变型形式在说明书和权利要求中出现这些术语的地方不具有限制的含义。
如本文所用，“一种(个)”、“所述(该)”、“至少一种(个)”以及“一种(个)或多种(个)”可互换使用。
如本专利申请中所使用的：
“网结”(针对纤维非织造基质中的粒子)意指所述粒子夹带于所述纤维非织造基质(并且优选地分布于其内部)中，而非仅仅携带于其表面；
“原纤化”(针对纤维或纤维材料)是指以形成连接于纤维主干上的原纤或分枝的方式进行处理(例如，通过打浆)；
“纤维非织造基质”意指并非织造或针织织物的纤维网或介质，其包含互层的纤维(例如，包含通过熔吹、纺粘法或其它气流成网技术、梳理法、湿法成网法等等互层的纤维的纤维网)；
“微生物”意指具有适用于分析或检测的遗传物质的任何细胞或粒子(包括例如细菌、酵母、病毒和细菌内生孢子)；
“微生物菌株”意指可通过检测方法分辨的特定类型的微生物(例如，不同属的微生物，属内不同种的微生物或种内不同分离物的微生物)；
“样品”意指所采集的(例如，待分析的)物质或材料；
“样品基质”意指除微生物之外的样品组分；
“靶细胞分析物”意指需要进行检测的任何细胞分析物；以及
“穿透孔”(关于多孔基质)意指包括穿过多孔基质的通道或槽(具有单独的入口和出口)的孔。
本公开的一种非织造制品包括纤维非织造基质和网结于纤维非织造基质内的粒子。纤维非织造基质包括孔，所述孔使得液体能够流过非织造制品并接触网结粒子。
所述粒子为胍官能化金属硅酸盐粒子。胍官能化金属硅酸盐粒子包含至少一个含胍配体。含胍配体通过用具有下式1中所示结构的含胍硅烷使金属硅酸盐粒子改性而形成：
X3-nRa nSi–Y–G 式1
在式1中，Si为硅原子，并且G代表式–NH–C(＝NH)–NH2的胍基团。Y为二价基团，该二价基团共价键合到一端的硅原子以及另一端的G基团。每个Ra基团(如果存在)独立地为烷基、芳烷基或芳基基团，并且连接到硅原子。每个X为共价键合到硅原子的离去基团并且独立地为烷氧基或酰氧基，并且n为0、1或2。
典型的亚烷基可具有至多20、至多16、12、10、8、7、6、5、4、或甚至至多3个碳，或甚至2个碳，包括二价基团的末端原子在内。在一些实施例中，Y为包含具有3至6个碳的亚烷基的二价基团。在一个优选的实施例中，Y为具有3个碳(即，丙基)的二价基团。
在式1中，每个离去基团X独立地为具有1、2、3、4、5、6、7、8、9个、或甚至至多10个碳的烷氧基基团，或者为具有2个碳、或3、4、5、6、7、8、9个、或甚至至多10个碳的酰氧基基团，其中烷氧基基团或酰氧基基团通过氧原子键合至硅。
在一些实施例中，n为0。当n为0时，不存在任何Ra基团，并且式1可更简单地重新编写，如式2所示(其中Si、G、Y、和X如针对式1所定义)：
X3Si–Y–G 式2
当式1(或式2)的硅烷与金属硅酸盐粒子的表面上的–OH基团反应时，至少一个X离去基团被金属硅酸盐粒子表面上的硅原子与氧原子之间的共价键取代。包含由式1表示的一般类型内的具体示例性含胍配体的胍官能化金属硅酸盐粒子的实施例示于式3中(式3中的圆表示金属硅酸盐粒子)，其中n＝0(即，与式2中一样)：
应当理解，式3表示具体实施例，其中n为3，并且Y为二价基团，该二价基团为具有3个碳的亚烷基。在式1至式3的每一个中，省略了胍基团的电离态；然而，应当理解，在各种实施例中，例如，根据其中存在此类胍基团的液体介质的pH，该胍基团可为带电的或不带电的(如，质子化的或去质子化的)，如本文稍后所讨论。
可例如通过使含胍前体的硅键合可水解基团与粒子的羟基基团反应而便利地获得配体的氧与粒子之间的共价键，如本文稍后将详细讨论。虽然式3的示例性结构示出了三个此类键合氧原子(即，式1中的n＝3)，但应当理解，在各种实施例中，可提供一个、两个或三个此类键合氧原子。如果少于三个此类氧原子键合至硅原子，则其它取代基(如，未键合到粒子上并且未示于式1中的取代基)可存在于硅原子上。例如，含胍配体可包括涉及Si–O–Si(即，硅氧烷)基团形成的聚合结构，所述基团得自形成于两个或更多个含胍配体前体之间的Si–O键。不受理论的约束，据认为在存在所添加水、或其它水性溶剂、或可使Si–O–R基团中的键水解的其它试剂的情况下可形成Si–O–Si基团，以产生连接到粒子的较为复杂的含胍配体结构，包括如式4a至4d的非限制性示例中所示的此类可能结构(式4a至4d中的每个R独立地为H或低级烷基(如，甲基)，或甚至另一个可能通过或可能不通过Si–O–键连接到金属硅酸盐粒子的Si原子；式4a至4d的每个中的圆表示金属硅酸盐粒子)：
从式4a至4d中可以看出，聚合的含胍配体的网络可在金属硅酸盐粒子的表面上形成涂层。在一些实施例中，可能期望获得用聚合的含胍配体官能化的粒子(如式4a至4d所示的非限制性聚合含胍配体结构中的任一个或类似结构，这种结构在聚合含胍配体中具有至少一个Si-O-Si基团)，作为在金属硅酸盐粒子的表面上增加含氮胍基团载量的方法。据认为，在至少这些类型的聚合中，金属硅酸盐粒子的表面上的含氮胍基团的载量可达到1原子％至10原子％范围内的表面氮含量水平，如例如通过X射线光电子能谱测得。
本公开的胍官能化粒子包括金属硅酸盐粒子。可用的金属硅酸盐包括金属(诸如镁、钙、锌、铝、铁、钛等等(优选地，镁、锌、铁和钛；更优选地，镁)、以及它们的组合)的硅酸盐。优选的是具有至少部分熔融颗粒形式的无定形金属硅酸盐。在某些实施例中，更优选的是无定形、球化金属硅酸盐；并且甚至更优选的是无定形、球化硅酸镁。在某些实施例中，更优选的是无定形硅酸铝。金属硅酸盐是已知的并且可通过已知方法进行化学合成，或者通过开采和加工天然存在的原矿获得。
金属硅酸盐粒子，并且更具体地讲硅酸镁粒子，具有足够的表面羟基基团(通常，Si–OH基团)，以使所需数量的含胍配体能够共价连接于其上。
无定形、至少部分熔融颗粒形式的金属硅酸盐可通过下述已知方法中的任何一种来制备：在受控条件下熔融或软化相对小的进料粒子(例如，平均粒度为至多约25微米)以制备大致椭圆形或球形的粒子(即，具有通常为大致圆化且不含尖角或尖锐边缘的放大二维图像的粒子，包括真正或基本上圆形和椭圆形的形状以及任何其它的圆化或弯曲的形状)。此类方法包括原子化、火焰抛光、直接熔融等。优选的方法为焰熔法，其中至少部分熔融的基本上玻璃态的粒子是通过固体进料粒子的直接熔融或火焰抛光而形成(例如，按照美国专利6,045,913(Castle等人)中所述的方法)。最优选地，这种方法可通过将不规则形状进料粒子的大部分(例如，约15至约99体积％；优选地，约50至约99体积％；更优选地，约75至约99体积％；最优选地，约90至约99体积％)转换成大致椭圆形或球形的粒子而用于制备无定形的球化金属硅酸盐。
一些无定形的金属硅酸盐可商购获得。例如，无定形、球化硅酸镁可商购获得以用于化妆品制剂中(例如，得自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的“3M化妆品用微球体CM-111”(3M COSMETIC MICROSPHERES CM-111))。3M化妆品用微球体CM-111(3M COSMETIC MICROSPHERES CM-111)具有2.3g/cc的粒子密度、3.3m2/g的表面积，并具有以下粒度：其中90％小于11微米(即，D90＝11)，其中50％小于5微米，以及其中10％小于2微米。无定形硅酸铝可商购获得以用于油漆、底漆、粉末涂料和其它涂料中，例如，得自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的“3M陶瓷微球体”(3M CERAMICMICROSPHERES)。3M陶瓷微球体(3M CERAMIC MICROSPHERES)为碱性硅酸铝陶瓷微球体，其成型为粒子密度为2.4g/cc的实心球体并且可以三个等级商购获得：W-210、W-410和W0610。W-210粒子具有5m2/cc的表面积和以下粒度：其中95％小于约12微米(即，D95＝12)，其中90％小于约9微米，其中50％小于约3微米，以及其中10％小于约1微米。W-410粒子具有3m2/cc的表面积和以下粒度：其中95％小于约24微米(即，D95＝24)，其中90％小于约15微米，其中50％小于约4微米，以及其中10％小于约1微米。W-610粒子具有3m2/cc的表面积和以下粒度：其中95％小于约40微米(即，D95＝40)，其中90％小于约28微米，其中50％小于约10微米，以及其中10％小于约1微米。
用于制备本公开的非织造制品的胍官能化金属硅酸盐粒子可以基本上以任何粒状形式(优选地，相对干燥或不含挥发物的形式)使用，所述粒状形式适于与纤维共混以形成本公开的非织造制品。
优选地，胍官能化金属粒子以粉末形式使用。可用的粉末包括含有微粒(优选地，粒度范围为约1微米(更优选地，约2微米；甚至更优选地，约3微米；最优选地，约4微米)至约100微米(更优选地，约50微米；甚至更优选地，约25微米；最优选地，约15或20微米；其中任何下限可与上述范围中的任何上限配对))的那些。
在一些实施例中，特别优选的是胍官能化硅酸镁粒子。用于实施本公开的方法的合适胍官能化硅酸镁粒子包括含有无定形硅酸镁并且具有下述表面组成的那些粒子：金属原子与硅原子的比率大于0.01且小于或等于约0.5(优选地，小于或等于约0.4；更优选地，小于或等于约0.3；最优选地，小于或等于约0.2)，如通过X射线光电子能谱(“XPS”，也称为化学分析用电子能谱(“ESCA”))所测得。
在一些实施例中，特别优选的是胍官能化硅酸铝粒子。用于实施本公开的方法的合适胍官能化硅酸铝粒子包括含有无定形硅酸铝并且具有下述表面组成的那些粒子：金属原子与硅原子的比率大于6.7且小于或等于约17.3，如通过XPS(也称为ESCA)所测得。
XPS是一种可以提供有关固体表面上存在的元素和化学物质(氧化态和/或官能团)的浓度信息的技术。XPS通常提供对标本表面上的最外侧的3纳米至10纳米(nm)的分析。在针对0.1原子％至1原子％浓度范围内的大多数物质的检测限下，XPS对元素周期表中除了氢和氦之外的所有元素敏感。在一些情况下，例如针对CM-111粒子，XPS的优选表面组成评估条件可包括相对于接受立体角为±10度的样品表面测得的90度的飞离角。本领域的技术人员可以选择合适的仪器设置，用于分析本公开的粒子。
在本公开的实施例中，通过XPS测得，胍官能化金属硅酸盐粒子具有1原子％至20原子％范围内的表面氮含量。在一些实施例中，通过XPS测得，胍官能化金属硅酸盐粒子具有至少1原子％、至少2原子％、至少3原子％、至少4原子％、或甚至至少5原子％的表面氮含量。在一些实施例中，通过XPS测得，胍官能化金属硅酸盐粒子具有至多20原子％、至多15原子％、至多10原子％、至多9原子％、至多8原子％、至多7原子％、或甚至至多6原子％的表面氮含量。通过XPS测得，胍官能化金属硅酸盐粒子的表面氮含量可为上述下限值和上限值的任何组合并且包括这些上限值和下限值在内。本领域的技术人员将会理解，在一些实施例中，可能优选的是选择这些范围内的较高或较低表面氮含量，具体取决于期望的应用。
应当理解，本文所述的胍基团根据其所处的特定环境(如，根据与胍官能化粒子接触的水性缓冲液的pH值)可以是不带电的或带电的(如，质子化的)。在其中胍官能化粒子的胍基团带电的环境中，带电的胍基团可包含相关联的抗衡离子。在一些实施例中，在胍基团生成过程中可能出现此类抗衡离子(即，如在合成反应中制备的胍基团可为带电的，并且可具有与之相关联的抗衡离子，如本文稍后所讨论)。在其它实施例中，在胍基团生成过程中可能不出现抗衡离子(如，可在合成反应中产生游离碱形式的胍基团)，但稍后可将含胍配体(如，官能化粒子)置于其中胍基团变得带电并且相应抗衡离子变得与之相关联的环境(如，液体缓冲液)中。在其它实施例中，特定抗衡粒子可与(如，所合成的)胍基团相关联，但抗衡离子随后可替换为不同的抗衡离子。胍基团的电荷状态以及抗衡离子的存在、特性和电荷状态因此可能随环境而有所不同，应当强调的是，本文权利要求书中对胍基团的所有引用均与胍基团的电荷状态无关并且与相关联抗衡离子的存在或特性无关，除非在权利要求中明确指定抗衡离子的此类电荷状态和/或存在和/或特性。
另外，与胍基团相关联的抗衡离子的概念在本文中广义地使用，并且应当理解，此类抗衡离子可以不必固定地靠近同一个胍基团定位。另外，胍基团和相关联的抗衡离子不必总是完全溶剂化(如，在水性溶液中)。即，它们可作为盐存在于部分或基本上干燥的产物(如，固体产物或半固体产物)中，该产物可置于液体(如，水性缓冲液)中并根据需要溶剂化。在具体的实施例中，相关联的抗衡离子为硫酸根离子和/或硫酸氢根离子。在其它具体实施例中，相关联的抗衡离子为氢氧根离子(如例如通过将游离碱形式的胍基团置于未缓冲的水性溶液中获得)。
在一些实施例中，胍官能化粒子可通过简单方便的方法使用O-烷基异脲或其盐(例如，O-甲基异脲半硫酸盐，其为易得原料，CAS No.52328-05-9)制备。在该方法的第一步骤中，O-烷基异脲可与具有下式5中所示通式结构的连接基分子反应：
X3-nRa nSi–Y–NH2 式5
在式5中，Si为硅原子，并且NH2代表伯胺基团。Y为二价基团，该二价基团共价键合到一端的硅原子以及另一端的伯胺基团。每个Ra基团(如果存在)独立地为烷基基团、芳烷基基团或芳基基团，并且连接到硅原子(注意，当n为0时将不存在任何Ra基团)。每个X为共价键合到硅原子的离去基团并且独立地为烷氧基或酰氧基，并且n为0、1或2。
在一些实施例中，Y为二价亚烷基基团。典型的亚烷基可具有至多20个、至多16、12、10、8、7、6、5、4个、或甚至至多3个碳，或甚至2个碳。在一些实施例中，Y为包含具有3至6个碳的亚烷基的二价基团。在一个优选的实施例中，Y为具有3个碳(即，丙基)的二价基团，如例如在由式6表示的优选连接基化合物中所示。
在一些实施例中，制备胍官能化金属硅酸盐粒子的方法的第一步骤示于反应方案1中，使得式5的化合物与O-烷基异脲反应(R’可为甲基或其它低级烷基，包括具有2至10个碳原子的任何低级烷基)。该反应可在合适的溶剂(如，甲醇或乙醇)中进行。
反应方案I
在反应方案I的更具体实施例中，式6的化合物与O-甲基异脲盐反应，如反应方案II中所示。
反应方案II
在反应方案II中，O-甲基异脲以半硫酸盐形式提供，并且(在甲醇中)与3-氨基丙基三甲氧基硅烷反应以形成胍基团(注意，胍基团的电荷状态和相关联的半硫酸盐抗衡离子的电荷状态未示于反应方案II中)。
应当理解，在本文规定的总体范围内，式6和反应方案II为代表性示例，并且可使用任何合适的连接基分子(只要连接基分子包括例如可与O-甲基异脲反应以形成胍基团的伯胺即可)。例如，连接基分子可在硅原子上包含任何所需数量的任何合适的反应性基团(如，乙氧基、甲氧基、乙酰氧基)(注意，如果存在多个反应性基团，它们不必相同；另外注意，如果使用少于三个此类反应性基团，则可存在其它(如，Ra)基团，例如式4的一般表示中所示；并且另外还要注意，如果存在多个Ra基团，则它们不必相同)。在具体示例中，可使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷而非式6的3-氨基丙基三甲氧基硅烷作为连接基分子，并且包括在反应方案II中。
在一些实施例中，Y为包含亚烷基的二价基团，并且该二价基团还可任选地包含其它基团，包括亚芳基、氧基、–NH–、或它们的组合。在一些具体实施例中，连接基分子的二价Y基团可包含仲胺。在这一类的特定示例中，连接基分子可为例如N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(可以商品名“SIA0591.0”得自宾夕法尼亚州塔利敦的Gelest公司(Gelest,Inc.,Tullytown,PA))。其它潜在可用的连接基分子可包括例如(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三甲氧基硅烷(“SIA0588.0”，Gelest公司)、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(“SIA0589.0”，Gelest公司)、N-(6-氨基己基)氨基丙基三甲氧基硅烷(“SIA0594.0”，Gelest公司)、N-(2-氨基乙基)-11-氨基十一烷基-三甲氧基硅烷(“SIA0595.0”，Gelest公司)、N-3[(氨基(聚丙烯氧)]氨基丙基三甲氧基硅烷(“SIA0599.4”，Gelest公司)、3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(“SIA0605.0”，Gelest公司)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(“SIA0610.0”，Gelest公司)、和(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二亚乙基-三胺(“SIT8398.0”，Gelest公司)。如果需要，可使用本文所述的连接基分子中任一种的混合物。
在该方法的第二步骤中，连接基分子的Si键合X基团中的至少一个(其中含有Si原子的一个或多个此类反应性烷氧基或酰氧基基团众所周知由术语硅烷偶联剂表示)与合适粒子的羟基基团反应，以在连接基分子与粒子之间形成共价键。(应当强调的是，使用术语“第一”和“第二”步骤纯粹是为了便于描述，这些步骤可以按任何所需顺序执行)。例如，反应方案II中的连接基分子的三个三甲氧基反应性基团中的任一个或全部可与粒子的表面羟基基团反应。在一些实施例中，并且如上所述，已观察到，通过XPS测得，在该方法的第二步骤中添加水产生了较高表面氮值(参见实例部分)。相对于连接基分子的量，所添加的水量可在0至5当量(“eq”)水的范围内(“当量”在此是指“摩尔当量”，定义为针对每1摩尔的连接基分子为1摩尔水)，即，相对于连接基分子的量，可包含至多1当量、或至多2当量、至多1当量、至多0.5当量、至多0.25当量、或甚至介于0当量和5当量之间的任何值的水。
在一个实施例中，这两个步骤的净结果汇总于式7的示例性实施例中(式7中的圆表示金属硅酸盐粒子)：
式7的具体示例性表示示出了由此产生的带正电(如，质子化)条件下的胍基团，该胍基团具有与之相关联的带负电半硫酸盐抗衡离子。应当理解，可通过上述方法在此类条件下制备胍官能化粒子，但胍基团的电荷状态、抗衡离子的存在、特性和/或电荷状态等此后可受到胍官能化粒子所处环境的影响，如上所述。
上文所述的一般制备方法以及本文所用的材料可根据需要针对特定目的加以调整。因此，在一些实施例中，粒子上的每个由此形成的含胍配体仅可具有单个胍基团(而非在给定的含胍配体上存在例如两个、三个或更多个胍基团)。在一些实施例中，由此形成的含胍配体可以是粒子上仅有的配体(而不是在粒子上存在的附加的配体，如硅烷耦合的配体，所述附加配体不包含胍基团)。在一些实施例中，即使在将连接基分子连接到粒子的一部分羟基以在粒子上形成配体之后，在粒子的表面上仍存在大量(如，易于通过表面分析检测到的量)的残余羟基(如，而不是残余羟基被封端)。在一些实施例中，本文所公开的方法不包括以下步骤：在使连接基分子与粒子的表面羟基基团反应之前，在具有(如，小于40％的)所限定相对湿度的大气环境中使粒子平衡。
虽然反应方案II中概述的方法使用O-甲基异脲，但应当理解，可使用其它起始材料制备式1通式结构的胍官能化连接基。此类起始材料可包含例如O-烷基异脲盐，诸如O-甲基异脲硫酸盐、O-甲基异脲硫酸氢盐、O-甲基异脲乙酸盐、O-乙基异脲硫酸氢盐和O-乙基异脲盐酸盐。除了这些材料之外，可用于制备式1通式结构的胍官能化连接基的其它起始材料可包括例如氰胺、氯代甲脒盐酸盐、1-脒基-1,2,4-***盐酸盐、3,5-二甲基吡唑-1-甲脒硝酸盐、吡唑-1-甲脒盐酸盐和N-脒基吡唑-1-甲脒盐酸盐。应当理解，这些起始材料中的一些可制备含胍连接基，其中胍基团处于特定电荷状态(如，为游离碱或带正电)并且/或者具有与之相关联的特定抗衡离子。应当理解，基于本文的公开内容，此类胍基团可置于特定电荷状态下，可将其相关联的抗衡离子替换成某些其它抗衡离子，等等。
本公开的非织造制品包括这样的制品，所述制品包含(a)多孔纤维非织造基质和(b)多个上述胍官能化金属硅酸盐粒子，所述粒子网结于多孔纤维非织造基质中。优选地，胍官能化金属硅酸盐粒子为胍官能化硅酸镁粒子或胍官能化硅酸铝粒子。此类非织造制品可以基本上通过能够提供使粒子网结于其中的纤维非织造基质(即，并非织造或针织织物的纤维网或介质，其包含互层的纤维)的任何方法而制备。可用的方法包括熔吹、纺粘和其它气流成网技术、梳理法、湿法成网等等、以及它们的组合(优选地，气流成网、湿法成网、以及它们的组合；更优选地，湿法成网)。
适用于制备本公开非织造制品的多孔纤维非织造基质的纤维包括可制浆纤维。优选的可制浆纤维为对辐射和/或对多种溶剂稳定的那些纤维。可用的纤维包括聚合物纤维、无机纤维以及它们的组合(优选地为聚合物纤维以及它们的组合)。优选地，至少一些所使用的纤维表现出一定程度的亲水性。
合适的聚合物纤维包括由天然聚合物(动物或植物)和/或合成聚合物(包括热塑性聚合物和溶剂可分散的聚合物)制成的那些聚合物纤维。可用的聚合物包括羊毛；丝绸；纤维素聚合物(例如，纤维素、纤维素衍生物等等)；氟化聚合物(例如，聚(氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、偏二氟乙烯的共聚物诸如聚(偏氟乙烯-共-六氟丙烯)、三氟氯乙烯的共聚物诸如聚(乙烯-共-三氟氯乙烯等等)；氯化聚合物；聚烯烃(例如，乙烯和丙烯的共聚物、聚(乙烯)、聚(丙烯)、聚(1-丁烯)、α-烯烃共聚物诸如乙烯或丙烯与1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯的共聚物、聚(乙烯-共-1-丁烯)、聚(乙烯-共-1-丁烯-共-1-己烯)等等)；聚(异戊二烯)；聚(丁二烯)；聚酰胺(例如，尼龙6、尼龙6,6、尼龙6,12、聚(亚氨基己二酰亚氨基六亚甲基)、聚(亚氨基己二酰亚氨基十亚甲基)、聚己内酰胺等等)；聚酰亚胺(例如，聚(苯均四酸)等等)；聚醚；聚(醚砜)(例如，聚(二苯基醚砜)、聚(二苯基砜-共-氧化二亚苯基砜)等等)；聚(砜)；聚(醋酸乙烯酯)；醋酸乙烯酯的共聚物(例如，聚(乙烯-共-醋酸乙烯酯)，其中醋酸酯基团中的至少一些已水解以提供各种聚(乙烯醇)(包括聚(乙烯-共-乙烯醇))的共聚物，等等)；聚(磷腈)；聚(乙烯酯)；聚(乙烯醚)；聚(乙烯醇)；芳族聚酰胺(例如，对-芳族聚酰胺诸如聚(对苯二甲酰对苯二胺)和以商品名“KEVLAR”由特拉华州威尔明顿的杜邦公司(DuPont Co.,Wilmington,DE)出售的纤维，所述纤维的纸浆可根据构成纸浆的纤维诸如例如“KEVLAR 1F306”和“KEVLAR 1F694”的长度以各种等级商购获得，所述两种纤维均包括长度为至少4mm的芳族聚酰胺纤维；等等)；聚(碳酸酯)；等等；以及它们的组合。优选的聚合物纤维包括聚酰胺、聚烯烃、聚砜、以及它们的组合(更优选地，聚酰胺、聚烯烃、以及它们的组合；最优选地，尼龙、聚(乙烯)、以及它们的组合)。
合适的无机纤维包括含有至少一种无机材料的那些无机纤维，所述无机材料选自玻璃、陶瓷以及它们的组合。可用的无机纤维包括玻璃纤维(例如，E-玻璃、S-玻璃等)、陶瓷纤维(例如，由金属氧化物(诸如氧化铝)、碳化硅、氮化硼、碳化硼等制成的纤维)等，以及它们的组合。可用的陶瓷纤维可以是至少部分晶态的(表现出可识别的X射线粉末衍射花纹或同时包含晶态相和非晶态(玻璃)相)。优选的无机纤维包括玻璃纤维及其组合。
用于形成多孔纤维非织造基质的纤维可以具有这样的长度和直径，所述长度和直径可以为具体应用(例如，用于特定类型的样品基质)提供具有充分结构完整性和充分孔隙率的基质。例如，可用的是至少约0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm或甚至30mm(以及它们的组合)的长度和至少约10微米、20微米、40微米或甚至60微米(以及它们的组合)的直径。优选的纤维长度和直径将根据包括纤维性质和应用类型在内的因素而变化。例如，对于多种样品基质，长度为约1mm至约3mm的原纤化聚乙烯、以及长度为约6mm至约12.5mm的非原纤化尼龙可为可用的。
为有利于夹带粒子和/或确保高表面积基质，用于形成多孔纤维非织造基质的纤维优选地包含至少一种原纤化纤维(例如，以被许多较小的连接原纤所围绕的主纤维的形式)。主纤维一般可以具有约0.5mm至约4mm范围内的长度以及约1微米至约20微米范围内的直径。所述原纤通常可以具有亚微米直径。
多孔纤维非织造基质可以包含两种、三种、四种或者甚至更多种不同类型的纤维。例如，可以为了强度和完整性而添加尼龙纤维，同时可以为了夹带颗粒而添加原纤化聚乙烯。如果使用原纤化和非原纤化纤维，则通常，原纤化纤维与非原纤化纤维的重量比可为至少约1:2、1:1、2:1、3:1、5:1或甚至8:1。无论选择什么类型的纤维，所得非织造制品中纤维的量(干形式)(基于非织造制品的全部组分的总重量计)优选地为至少约10重量％、12重量％、12.5重量％、14重量％、15重量％、18重量％、20重量％或甚至22重量％，至多达约20重量％、30重量％、40重量％、50重量％、60重量％、70重量％或甚至80重量％。
优选地，该多孔纤维非织造基质还包含至少一种聚合物粘合剂。合适的聚合物粘合剂包括相对惰性(几乎不表现出或不表现出与纤维或胍官能化金属硅酸盐粒子的化学相互作用)的天然和合成的聚合物材料。可用的聚合物粘合剂包括聚合物树脂(例如，粉末和胶乳形式)、聚合物粘合剂纤维等、以及它们的组合。对于一些应用而言，聚合物粘合剂可包括聚合物粘合剂纤维及其组合。对于其它应用而言，聚合物树脂及其组合可以为优选的聚合物粘合剂。
用于聚合物粘合剂的合适聚合物树脂可包括但不限于天然橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸酯树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯等、以及它们的组合。优选的聚合物树脂包括丙烯酸酯树脂及其组合。合适的聚合物粘合剂纤维可包括仅粘合剂类型纤维(例如，“KODEL 43UD”纤维，可得自田纳西州金斯波特的伊士曼化工公司(EastmanChemical Products,Kingsport,TN))、双组分纤维(例如，并列型形式，诸如“CHISSO ES”聚烯烃热粘结双组分纤维，可得自日本大阪的智索株式会社(Chisso Corporation,Osaka,Japan)；皮芯型形式，诸如具有聚酯芯和聚乙烯皮的“4080型熔融纤维”(MELTY FIBER TYPE4080)双组分纤维，可得自日本大阪的尤尼吉可株式会社(Unitika Ltd.,Osaka,Japan)；等等)等等，以及它们的组合。优选的聚合物粘合剂纤维包括双组分纤维及其组合(更优选地，皮/芯型双组分纤维及其组合)。
无论使用什么类型的聚合物粘合剂，在所得非织造制品中，基于非织造制品的全部组分的总重量计，粘合剂的量(干形式)可为约3重量％至约7重量％(包括约5重量％)。此类量的聚合物粘合剂通常可为多孔纤维非织造基质提供充分的完整性以用于多种应用，而并不显著地涂覆所述粒子。令人惊讶的是，相对于纤维在非织造制品中的重量，聚合物粘合剂在非织造制品中的量可为小于约5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或甚至1重量％。
本公开的非织造制品可通过某种方法制备，该方法包括：(a)提供多根上述纤维；(b)提供多个上述胍官能化金属硅酸盐粒子；以及(c)将所述多根纤维中的至少一部分形成为其中网结所述多个粒子的至少一部分的多孔纤维非织造基质。如上所述，所述形成过程可以基本上通过能够提供使所述胍官能化金属硅酸盐粒子网结于其中的纤维非织造基质(即，并非织造或针织织物的纤维网或介质，其包含互层的纤维)的任何方法而进行。可用的方法包括熔吹、纺粘和其它气流成网技术、梳理法、湿法成网等等、以及它们的组合(优选地，气流成网、湿法成网、以及它们的组合；更优选地，湿法成网)。
优选地，所述形成过程通过使用湿法成网或“湿成网”方法进行，所述方法包括(a)形成分散体，该分散体包含处于至少一种分散液(优选地是水)中的多根纤维、多个粒子(其可在进行其它加工步骤前与其它组分一起添加并分散，或者如果需要，可在该方法中稍后但通常在除去分散液之前添加并分散)以及至少一种聚合物粘合剂；(b)将聚合物粘合剂至少部分地沉积在纤维的至少一部分上；以及(c)从分散体中除去分散液。在这种方法中，纤维可以在分散液中分散以形成浆液。如果需要，纤维可以包含添加剂或化学基团或部分来有助于其分散。例如，基于聚烯烃的纤维可以包含马来酸酐或琥珀酸酐官能团，或在对聚乙烯纤维的熔融加工期间可以加入合适的表面活性剂。
可以在除去分散液或脱水步骤之前或之后实施聚合物粘合剂在纤维上的沉积，具体取决于聚合物粘合剂的性质。例如，当聚合物乳胶用作聚合物粘合剂时，可以在粒子加入之前或之后并且在脱水之前将该聚合物乳胶沉淀在纤维上。在脱水之后，可以施加热以完成脱水并且对所得的沉积胶乳定型。当聚合物粘合剂纤维用作聚合物粘合剂时，一般可以首先进行脱水，随后加热来完成脱水并且熔化聚合物粘合剂纤维(并且由此而将聚合物粘合剂沉积在纤维上)。
一种或多种助剂或添加剂可以用于制备该非织造制品。可用的助剂包括加工助剂(例如，沉淀剂，诸如铝酸钠和硫酸铝，它们可以有助于使聚合物粘合剂沉淀于纤维上)，可以增强所得非织造制品的整体性能的材料，等等。使用时，这类助剂的量可在大于0至多达约2重量％(优选地，至多约0.5重量％；基于非织造制品的组分的总重量计)的范围内，但其量可优选地保持尽可能低以便使可包含的粒子的量最大化。
在一个优选的湿成网方法中，纤维(例如，短纤维)可在分散液(例如，水、水混溶性有机溶剂，诸如醇类，或它们的组合)存在的情况下在容器中共混。未发现用于共混所得混合物的剪切力的量影响所得非织造制品的最终特性，但共混期间引入的剪切力的量优选是相对高的。此后，可以向该容器中加入粒子、聚合物粘合剂以及过量的沉淀剂(例如，pH调节剂，诸如明矾)。
当通过使用本领域中已知的抄片法(hand-sheet)进行优选的湿成网方法时，未发现向纤维分散体添加这三种成分的顺序显著地影响非织造制品的最终性能。在一些实施例中，在添加粒子之后添加聚合物粘合剂可提供表现出粒子对纤维一定程度上更好的粘附力的非织造制品。当通过使用连续法进行优选的湿成网方法时，三种成分优选地以下列顺序加入。(以下描述是基于抄片法，尽管本领域的技术人员可以容易地了解如何调整这一方法以提供连续方法。)
将粒子和聚合物粘合剂添加至纤维-液体浆液中后，可以将所得混合物倾注到模具，所述模具的底部可以由筛网覆盖。可以使分散液(优选地是水)通过该筛网从混合物(以湿片材的形式)中排出。在足够的液体从片材排出后，一般可以从模具中移出湿片材，并通过压制、加热或两者的组合来使之干燥。一般来讲，可以在这些干燥过程中使用约300kPa至约600kPa的压力和约100℃至约200℃的温度(优选地，约100℃至约150℃)。在优选的湿成网方法中使用聚合物粘合剂纤维作为聚合物粘合剂时，无需沉淀剂，并且所施加的热可用于熔融该聚合物粘合剂纤维。
所得干片材可以具有至少约0.2、0.5、0.8、1、2、4或甚至5mm至多达约5、8、10、15或甚至20mm的平均厚度。可除去至多约100％的分散液(优选地，至多约90重量％)。如果需要，可以使用压延来提供附加的压制或熔合。
如上所述，胍官能化金属硅酸盐粒子可以是微粒子。根据所使用的纤维的性质，微粒子可以通过化学相互作用(例如，化学键)或物理相互作用(例如，吸附或机械夹带)夹带于多孔纤维非织造基质之中。本公开的非织造制品的优选实施例包括含有至少一种原纤化纤维的那些非织造制品，其中所述原纤化纤维可以影响对胍官能化金属硅酸盐粒子的机械夹带。
由于本公开的非织造制品的容量和效率可以根据其中所包含的胍官能化金属硅酸盐粒子的量变动，因此相对高的粒子载量一般可能是期望的。粒子夹带于多孔纤维非织造基质中并且优选地分布于其中(更优选地，粒子基本上均匀地遍及整个基质分布)。在一些实施例中，非织造制品中的粒子量(基于非织造制品的全部组分的总重量计)优选地可为至少约5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％或甚至40重量％。在一些实施例中，非织造制品中的粒子量(基于非织造制品的全部组分的总重量计)优选地可为至多约90重量％、80重量％、70重量％、60重量％或甚至50重量％。在一些实施例中，非织造制品中的粒子量(基于非织造制品的全部组分的总重量计)可在5重量％至90重量％、10重量％至80重量％、或甚至20重量％至70重量％的范围内，或这些下限和上限的任何组合，包括这些下限和上限之间的任何值。
如通过扫描电子显微镜法(SEM)测得，片材材料的平均孔隙尺寸一般可在约0.1至约10微米范围内。在约20体积％至约80体积％范围内的空隙体积是可用的(优选地，约40体积％至约60体积％)。可以通过在纤维混合物中引入具有较大直径或刚度的纤维来修改(增加)片材材料的孔隙率。
该片材材料可以是柔性的(例如，能够围绕0.75英寸(约2cm)直径的芯成辊)。这种柔韧性可以使片材材料折叠或成辊。片材材料可以具有相对低的背压(意味着相对高体积的液体可相对快速地通过片材材料而不产生相对高的背压)。(如本文所用，“相对低的背压”可指在约7.5至11.5厘米/秒的面速度下小于约3磅/平方英寸(20.7kPa)、2.5(17.2)磅/平方英寸、或2(13.8)磅/平方英寸(6.9kPa)的差动背压，但这些背压值或面速度中任一者都不是必需的。)
可以将未压延的片材材料切割成所需的尺寸并且用于进行本公开的微生物除去方法。如果需要(例如，当横跨片材的显著压降不成问题时)，可以在使用前压延片材材料以提高其拉伸强度。当将片材材料折叠时，可以优选地避免干燥和压延。
在一些实施例中，单层片材材料可有效地进行本公开的用于除去微生物的方法。如果需要，可以使用多层来提供更大的除去能力。
非织造制品的多孔纤维非织造基质的明显优点在于可采用非常小的胍官能化金属硅酸盐粒子尺寸(10微米或更小)和/或具有相对宽广的尺寸分布的胍官能化金属硅酸盐粒子。由于增加的表面积/质量比，这样能够实现良好的一次通过的动力学。由于相对低的压降，可以使用最低驱动力(诸如重力或真空)推动样品通过非织造制品，甚至当使用小的胍官能化金属硅酸盐粒子尺寸时仍是如此。
本公开包括使用本公开的非织造制品从水性样品中除去微生物的方法。水性样品可从多种不同类型的样品中提供，包括但不限于医学样品、环境样品、食品样品、饲料样品、临床样品和实验室样品、以及它们的组合。医学或兽医样品可包括例如来自生物来源(例如，人或动物)的待测定以便进行临床诊断的细胞、组织或流体。环境样品可例如来自医疗设施或兽医设施、工业设施、土壤、水源、食品准备区域(接触食品的区域和不接触食品的区域)、或实验室。优选的是食品加工、处理和准备区域样品，因为这些样品在细菌性病原体导致食品供应污染方面常受到特别关注。
以液体形式或者以固体在液体中的分散体或悬浮液形式获得的样品可以直接使用，或可以进行浓集(例如，通过离心法)或稀释(例如，通过加入缓冲(控制pH的)溶液)。如果需要，固体或半固体形式的样品可通过诸如例如用流体介质(例如，缓冲溶液)洗涤或冲洗、或者悬浮或分散于流体介质中的方法来提取。可从表面(例如，通过擦拭或冲洗)获取样品。优选地，样品至少为流体(例如，液体；气体；或固体或液体在液体或气体中的分散体或悬浮液)。
可使用的样品的示例包括食品(例如，新鲜农产品或即食型午餐或“熟食”肉)、饮料(例如，果汁或碳酸饮料)、水(包括饮用水)和生物流体(例如，全血或其组分，诸如血浆、富含血小板的血液级分、血小板浓缩液或浓集红细胞；细胞制剂(例如，分散的组织、骨髓抽吸物或椎体骨髓)；细胞悬浮液；尿液、唾液和其它体液；骨髓；肺液；脑液；伤口渗出液；伤***检样品；眼液；脊髓液等等)、以及可使用已知程序诸如使用裂解缓冲液形成的裂解制剂诸如细胞裂解物等等。优选的样品包括食品、饮料、水、生物流体以及它们的组合(其中食品、饮料、水以及它们的组合为更优选的，并且其中水为最优选的)。
样品体积可根据具体应用而不同。例如，对于诊断或研究应用而言，样品的体积可以通常为微升范围(例如，10微升或更大)。当过滤方法用于食品病原体检测分析或用于饮用水安全性检测时，样品的体积可通常为毫升至升的范围(例如，100毫升至3升)。在工业或住宅应用中，所述体积可以为成千上万升。
可以通过多种已知的或将来开发的提供两种材料间接触的方法中的任何一种来进行本公开的方法。例如，可将非织造制品添加至样品中，或者可将样品添加至非织造制品中。可将非织造制品浸于样品中、可将样品倾注到非织造制品上、可将样品倾注到含有非织造制品的管或孔内，或优选地，可使样品在非织造制品其上或其内(优选地，其内)穿过(或反之亦然)。优选地，以下述方式进行接触，从而样品穿过多孔纤维非织造基质的至少一个孔(优选地，通过至少一个穿透孔)。
可在多种容器或夹持器中的任何一者(任选地，带盖、闭合、或密封的容器；优选地，设计用于容纳基本上无样品渗漏的非织造制品的蒸馏柱、注射筒、或另一个夹持器)内组合(使用任何添加顺序)非织造制品和样品。用于进行本公开的方法的合适容器将由具体样品决定，并且可在尺寸和性质上变化。例如，容器可以为小容器(诸如10微升容器(例如，试管或注射器))或较大容器(诸如100毫升至3升容器(例如，锥形瓶或环状圆柱形容器)。
直接接触样品的容器、非织造制品、以及任何其它装置或添加剂可在使用前进行灭菌(例如，通过受控热、环氧乙烷气体或辐射来进行)，以便减少或阻止任何可导致检测误差的样品污染。非织造制品中足以成功除去特定样品中的微生物的胍官能化金属硅酸盐粒子的量将有所不同，并且可由本领域的技术人员容易地确定。
在本公开的一个实施例中，过滤装置包括容器，该容器具有入口端口和出口端口以供液体通过，并且本公开的非织造制品容纳在容器内。
接触可进行所需的时间长度(例如，对于几升的样品体积或对于涉及多次穿过非织造制品的方法，至多约60分钟的接触可为可用的；优选地，约15秒至约10分钟或更长时间；更优选地，约15秒至约5分钟；最优选地，约15秒至约2分钟)。任选但可优选的是，可通过混合(例如，通过搅动、摇动或通过在整个非织造制品上施加压差以有利于样品穿过其多孔基质)和/或通过温育(例如，在环境温度下)来增强接触，以便增加与非织造制品的微生物接触。
优选地，可通过使样品穿过非织造制品(例如，通过泵送)至少一次(优选地，仅一次)来实现接触。可使用用于在整个非织造制品的样品上建立压差的泵(例如，蠕动泵)或其它设备中的基本上任何一种，所述非织造制品容纳在合适容器中，该容器具有入口端口和出口端口以供液体通过(例如，注射器或柱塞)。可用的流速将根据此类因素如样品基质的性质和具体应用而变化。
例如，以至多约100毫升/分钟或更高的样品流速通过所述非织造制品可为有效的。优选地，对于诸如饮料或水这样的样品而言，可以使用每分钟约10-20毫升的流速。对于预过滤的或其它方式澄清的食品样品而言，每分钟约6毫升(每15秒1.5毫升)的流速可为可用的。更长的接触时间和更慢的流速对于更复杂的样品基质(诸如碎牛肉或火鸡肉)可为可用的。
优选的接触方法包括将样品如此通过非织造制品(例如，通过泵送)。如果需要，在接触操作期间，可在非织造制品和样品的组合中添加一种或多种添加剂(例如，裂解试剂、生物发光测定试剂、核酸捕集试剂(例如，磁珠)、微生物生长培养基、缓冲液(例如，用于润湿固体样品)、微生物染色试剂、洗涤缓冲液(例如，用于洗除未结合材料)、洗脱剂(例如，血清白蛋白)、表面活性剂(例如，可得自德克萨斯州休斯顿的联合碳化物化学品及塑料公司(Union Carbide Chemicals and Plastics,Houston,TX)的“TRITON X-100”非离子型表面活性剂)、机械磨蚀/洗脱剂(例如，玻璃珠)、吸附缓冲液等等)。
本公开的方法还可任选地包括将所得的结合靶细胞分析物的非织造制品(和/或结合微生物的非织造制品)与样品分离。可以通过本领域中熟知的多种方法来进行分离(例如，通过泵送、滗析或虹吸流体样品，以便将结合靶细胞分析物的非织造制品留在用于进行所述方法的容器或夹持器中)。也可以在样品接触之后从非织造制品隔离或分离(例如，通过使洗脱剂或裂解剂在非织造制品之上或之内穿过)捕获的靶细胞分析物(如，靶微生物或其一种或多种组分)。
本公开的方法还可任选地包括检测所得的至少一种结合微生物或靶细胞分析物。可通过本领域熟知的多种方法进行检测(例如通过基于培养的方法、显微镜法和其它成像方法、基因检测方法、免疫检测方法、基于生物发光的检测方法、以及它们的组合)。
本公开的方法可以人工进行(例如，以批次方式)或可以为自动的(例如，以能够进行连续或半连续处理)。
本公开的精选实施例
提供了包括以下项目的各种实施例：
项目1.一种胍官能化金属硅酸盐粒子，该胍官能化金属硅酸盐粒子包含：
用具有下式的至少一种硅烷改性的金属硅酸盐粒子
X3-nRa nSi–Y–G，
其中：
n为0、1或2；
每个Ra(当存在时)独立地为烷基、芳烷基或芳基；
Y为包含具有2至20个碳的亚烷基的二价基团；
G为式–NH–C(＝NH)–NH2的胍基团；并且
每个X独立地为烷氧基或酰氧基。
项目2.根据项目1所述的粒子，其中所述二价基团还包含亚芳基、氧基、–NH–、或它们的组合。
项目3.根据项目1或项目2所述的粒子，其中所述二价基团为具有3至6个碳的亚烷基。
项目4.根据项目1至3中任一项所述的粒子，其中所述胍基团为伯胺和O-甲基异脲盐的反应产物。
项目5.根据项目1至4中任一项所述的粒子，其中所述金属硅酸盐粒子为硅酸镁粒子。
项目6.根据项目5所述的粒子，其中所述硅酸镁粒子为无定形的。
项目7.根据项目5所述的粒子，其中所述硅酸镁粒子的粒度在5至15微米范围内。
项目8.根据项目1至4中任一项所述的粒子，其中所述金属硅酸盐粒子为硅酸铝粒子。
项目9.根据项目8所述的粒子，其中所述硅酸铝粒子具有12或24的D95。
项目10.根据项目1至9中任一项所述的粒子，其中n为0或1，并且其中硅烷与第二硅烷形成共价键，该第二硅烷具有根据项目1所述的式。
项目11.根据项目1至10中任一项所述的粒子，其中通过XPS测得，所述胍官能化金属硅酸盐粒子具有1原子％至20原子％范围内的表面氮含量。
项目12.一种制备胍官能化金属硅酸盐粒子的方法，该方法包括：
a)使O-甲基异脲盐与包含下式的连接基反应以形成胍官能化连接基
X3-nRa nSi–Y–NH2，
其中：
n为0、1或2；
每个Ra(当存在时)独立地为烷基、芳烷基或芳基；
Y为包含具有2至20个碳的亚烷基的二价基团；并且
每个X独立地为烷氧基或酰氧基；
以及
b)形成胍官能化连接基和金属硅酸盐粒子的混合物，使得所述胍官能化连接基与所述金属硅酸盐粒子的羟基基团反应以在胍官能化连接基与金属硅酸盐粒子之间形成共价键，从而形成胍官能化金属硅酸盐粒子。
项目13.根据项目12所述的方法，其中步骤(b)还包括向混合物中添加水，相对于胍官能化连接基的量，所添加的水量在0.1当量至5当量的范围内。
项目14.根据项目12或项目13所述的方法，其中所述二价基团还包括亚芳基、氧基、–NH–、或它们的组合。
项目15.根据项目12至14中任一项所述的方法，其中所述二价基团为具有3至6个碳的亚烷基。
项目16.根据项目12至15中任一项所述的方法，其中所述连接基为3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
项目17.根据项目12至16中任一项所述的方法，其中所述金属硅酸盐粒子为硅酸镁粒子或硅酸铝粒子。
项目18.根据项目17所述的方法，其中所述硅酸镁粒子为无定形的或硅酸铝粒子为无定形的。
项目19.根据项目12至18中任一项所述的方法，其中通过XPS测得，所述胍官能化金属硅酸盐粒子具有1原子％至20原子％范围内的表面氮含量。
项目20.根据项目12至19中任一项所述的方法，其中n为0或1，并且其中根据项目10的步骤(a)的所述胍官能化连接基与第二胍官能化连接基形成共价键。
项目21.一种非织造制品，该非织造制品包括：
a)多孔纤维非织造基质；和
b)网结于所述多孔纤维非织造基质内的根据项目1至11中任一项所述的多个胍官能化金属硅酸盐粒子。
项目22.根据项目21所述的制品，其中相对于所述非织造制品的总干重，所述多孔纤维非织造基质包含的所述多个胍官能化金属硅酸盐粒子在5重量％至25重量％的干重范围内。
项目23.根据项目21或项目22所述的制品，其中通过XPS测得，所述胍官能化金属硅酸盐粒子具有1原子％至20原子％范围内的表面氮值。
项目24.根据项目21至23中任一项所述的制品，其中所述胍官能化金属硅酸盐粒子为胍官能化硅酸镁粒子或胍官能化硅酸铝粒子。
项目25.根据项目24所述的制品，其中所述胍官能化硅酸镁粒子为无定形的。
项目26.根据项目21至24中任一项所述的制品，其中所述胍官能化金属硅酸盐粒子为胍官能化硅酸铝粒子。
项目27.根据项目26所述的制品，其中所述胍官能化硅酸铝粒子为无定形的。
项目28.根据项目21至27中任一项所述的制品，其中所述多孔纤维非织造基质通过湿成网方法形成。
项目29.一种从水性样品中除去微生物、靶细胞分析物或它们的组合的方法，该方法包括：
(a)提供根据项目21至28中任一项所述的非织造制品；
(b)提供包含至少一种微生物菌株或靶细胞分析物的流体样品；以及
(c)使所述流体样品与所述非织造制品接触，使得从所述流体样品中除去所述至少一种微生物菌株的至少一部分、或所述至少一种靶细胞分析物的至少一部分、或它们的组合。
项目30.根据项目29所述的方法，所述方法还包括检测至少一种结合的微生物菌株或结合的靶细胞分析物的存在。
项目31.根据项目30所述的方法，其中所述检测是通过选自以下的方法进行的：基于培养的方法、显微镜法和其它成像方法、基因检测方法、免疫检测方法、基于生物发光的检测方法、以及它们的组合。
项目32.根据项目29至31中任一项所述的方法，其中所述接触包括使所述流体样品穿过所述非织造制品至少一次。
项目33.根据项目29至31中任一项所述的方法，其中所述微生物菌株选自以下物质的菌株：细菌、真菌、原生动物、病毒、细菌内生孢子、以及它们的组合。
项目34.一种制备根据项目21所述的非织造制品的方法，该方法包括：
a)提供多根纤维；
b)提供根据项目1至11中任一项所述的多个胍官能化金属硅酸盐粒子；和
c)将所述多个胍官能化金属硅酸盐粒子和所述多根纤维混合在一起，以形成多孔纤维非织造基质，其中所述胍官能化金属硅酸盐粒子网结于该多孔纤维非织造基质内。
项目35.根据项目34所述的方法，其中所述多根纤维中的纤维包括可共混和/或浆化的聚合物纤维和/或无机纤维。
项目36.根据项目35所述的方法，其中所述聚合物纤维包含聚乙烯、尼龙、玻璃纤维、或它们的组合中的任一种。
项目37.根据项目34至36中任一项所述的方法，该方法还包括将至少一种聚合物粘合剂与所述多个胍官能化金属硅酸盐粒子和所述多根纤维混合在一起。
项目38.根据项目34至37中任一项所述的方法，其中所述混合包括形成非织造湿成网支架。
项目39.一种过滤装置，该过滤装置包括：(a)容器，该容器具有入口端口和出口端口以供液体通过；和(b)根据项目21至28中任一项所述的非织造制品，该非织造制品包含在容器内。
实例：
表面氮分析
通过X射线光电子能谱(“XPS”；也称为“ESCA”)测量胍官能化硅酸镁粒子(为“粉末”形式)的原子百分比表面氮水平。将粉末样品挤压到铝箔上的双面压敏粘合剂带上。通过利用压缩氮气吹扫从每个样品表面去除过量的粉末。仪器和操作条件汇总于下表中：
对各个数据点分析测得为约300微米×约700微米的粉末表面区域。分析每个样品的三个区域并求平均值以获得平均原子百分比记录值。使用标准“VISION”软件(英国曼彻斯特的克雷斯托分析仪器公司(Kratos Analytical,Manchester,England))来进行数据处理。
材料
除非另外指明，否则所有化学品均购自西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich)/飞世尔科技公司(Fischer Scientific)。除非另外指出，否则微生物测试均一式两份地进行，并且观察到的标准偏差小于10％。
3-胍基丙基三甲氧基硅烷半硫酸盐的制备(如也在美国临时专利申请号61/733156中所述，该专利申请提交于2012年12月4日，代理人案卷号70149US002)。
用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(70.9mL，0.407mol)处理无水甲醇(400mL)中的O-甲基异脲半硫酸盐(50.0g，0.407mol)的悬浮液。在氮气氛下将反应混合物搅拌3天。随后在减小的压力下使反应混合物浓缩以产生蜡质固体形式的116.8g标题化合物。1H NMR分析(CD3OD，500MHz)显示出以下参数：δ3.44(s,9H)，3.01(m,2H)，1.54(m,2H)，0.56(m,2H)。
胍官能化CM-111粒子的制备
用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(18.8g，105mmol)处理无水甲醇(100g)中的O-甲基异脲半硫酸盐(12.9g，105mmol)的混合物并搅拌2天，以提供试剂溶液。接下来，将该试剂溶液的12.0g部分转移至五个8盎司螺帽广口瓶中的每一个并用90mL无水甲醇稀释每个样品。将CM-111(即，硅酸镁)粒子的10.0g部分添加至每个广口瓶，之后是不同量的水，如表1(下面)所示，作为实例E1-A至E1-E。用带聚四氟乙烯衬里的盖子密封广口瓶并且将每个广口瓶中的混合物搅拌2天。所得的胍官能化CM-111样品通过过滤分离、用甲醇冲洗并允许空气干燥，以提供胍官能化硅酸镁粒子。所添加的水量以及ECSA测试(即，以通过XPS的可检测水平存在于胍官能化硅酸镁粒子表面上的元素，报告为“N原子百分比”)和氮燃烧分析(“N％”)的结果汇总于下表1中。通过XPS对未官能化的CM-111粒子进行N原子百分比测试，如比较例CE1。
表1
*；**<L.D.＝低于检测限值。
胍官能化W-210粒子的制备
用O-甲基异脲半硫酸盐(6.3g，52mmol)处理溶解于无水甲醇(50mol)中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷(9.3g，51mol)的溶液。在氮气氛下将反应混合物搅拌3天。将W-210粒子(50g)添加至装有附加的200mL甲醇的烧瓶中。用去离子水(0.9mL，50mmol)处理反应混合物并搅拌两天，以促进三甲氧基硅烷和粒子之间的反应。所得的胍官能化W-210粒子通过过滤分离、用去离子水冲洗、之后是甲醇，并允许空气干燥。ECSA测试(即，以通过XPS的可检测水平存在于实例E2和比较例CE2的粒子(未官能化的W-210)表面上的元素，一式三份，报告为“N原子百分比”平均值)和氮燃烧分析(“N％”)汇总于下表2中。
胍官能化W-410粒子的制备
用O-甲基异脲半硫酸盐(6.3g，51mmol)处理溶解于无水甲醇(50mL)中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷(9.3g，52mmol)的溶液。在氮气氛下将反应混合物搅拌3天。将W-410粒子(50g)添加至具有附加的200mL甲醇的烧瓶中。用去离子水(0.9mL，50mmol)处理反应混合物并搅拌两天，以促进三甲氧基硅烷和粒子之间的反应。所得的胍官能化W-410粒子通过过滤分离、用去离子水冲洗、之后是甲醇，并允许空气干燥。ECSA测试(即，以通过XPS的可检测水平存在于实例E3和比较例CE3的粒子(未官能化的W-410)表面上的元素，一式三份，报告为“N原子百分比”平均值)和氮燃烧分析(“N％”)汇总于下表2中。
胍官能化W-610粒子的制备
用O-甲基异脲半硫酸盐(6.3g，51mmol)处理溶解于无水甲醇(50mL)中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷(9.3g，52mmol)的溶液。在氮气氛下将反应混合物搅拌3天。将W-610粒子(50g)添加至具有附加的200mL甲醇的烧瓶中。用去离子水(0.9mL，50mmol)处理反应混合物并搅拌两天，以促进三甲氧基硅烷和粒子之间的反应。所得的胍官能化W-610粒子通过过滤分离、用去离子水冲洗、之后是甲醇，并允许空气干燥。ECSA测试(即，以通过XPS的可检测水平存在于实例E4和比较例CE4的粒子(未官能化的W-610)表面上的元素，一式三份，报告为“N原子百分比”平均值)和氮燃烧分析(“N％”)汇总于下表2中。
表2
非织造制品的制备
通过将各种量的纤维1(“F1”)、纤维2(“F2”)、纤维3(“F3”)、和纤维4(“F4”)混合在一起制备14种纤维预混物，如下表3所示。将纤维F1-F4以所指示的量添加至4L共混机(可以商品名“WARING COMMERCIAL HEAVY DUTY BLENDER,MODEL 37BL84”得自宾夕法尼亚州拉德诺的威达优尔公司(VWR,Radnor,PA))中的3升冷去离子水并以低速共混30秒。检验混合物的纤维是否均匀分散并且无结节或团块。添加所指示实例中的添加剂和附加升的去离子水并以低速混合15秒。使用未经处理的金属硅酸盐粒子(如，CM-111粒子、W-210粒子等，没有任何胍官能化处理)作为添加剂来制备比较例。
使用制垫设备(可以商品名“TAPPI”得自纽约州沃特敦市的威廉姆斯设备公司(Williams Apparatus,Watertown,NY))来制备毡，所述制垫设备具有测量为约30厘米见方和30厘米深度的盒，所述盒的底部具有细目筛网和排液阀。在筛网上将一片14英寸(36厘米)×12英寸(30厘米)的聚乙烯纺粘(PET Lutradur 7240，得自俄亥俄州辛辛那提的Fiberweb公司(Fiberweb,Cincinnati,OH))作为稀松布置于筛网上。将盒用自来水填充直至超过筛网约1厘米的高度。将每种纤维和添加剂混合物倾注到盒中并且立即打开该阀门，从而产生将水拉出盒的真空。所得的湿成网毡为大约0.8-1毫米厚度。
将湿成网毡从设备转移到20平方厘米的吸墨纸(96磅白纸，得自明尼苏达州圣保罗的锚纸公司(Anchor Paper,St.Paul,MN))片材上。将毡夹在2至4层吸墨纸之间，以除去过量的水。然后将压制的毡转移到新鲜的吸墨纸片材上并且置于设定为110℃的烘箱(以商品名“BLUE M STABIL-THERM OVEN,MODEL OV-560A2”得自宾夕法尼亚州怀特迪尔的斯必克公司热力设备与服务事业部(SPX Thermal Product Solutions,White Deer,PA))中约2.5至3小时来除去残余的水以及形成多孔湿成网基质。
表3
细菌测试样品的制备
将TSA板上的大肠杆菌(E coli)(ATCC 11229)条纹状培养基在37℃下过夜温育。从板中除去分离的菌落并且使用标准微生物环接种到5ml的TSB中并在37℃下在震荡培养箱(“INNOVA 44”，得自新布伦兹威克科学公司(New Brunswick Scientific))中温育20-22小时。将含有约2-3×109CFU/mL的过夜培养基在巴特非尔德氏缓冲液中连续稀释以获得大约1×106CFU/mL的种菌。
通过用1:100稀释的106CFU/mL种菌接种200mL的去离子水来制备测试样品，从而产生包含大约104CFU/mL(约4Log CFUs/ml)的水测试样品。
非织造制品的过滤测试
对于实例和比较例中的每一个，从对应的湿成网基质中用模具冲压出直径为47mm的盘并将该盘置于样品夹持器中，该样品夹持器为由聚碳酸酯制成的自定义装置。装置具有三个部件并且为圆柱形状，其测得为约60cm直径×约45cm高度。底部部件包括滤盘的支撑筛网和样品出口端口。除了穿过连接至Cole Parmer蠕动泵的PVC管材的样品入口端口以外，顶部部分为封闭的，并且在上游侧排气以允许吹扫空气。使用O形环密封件阻止在上游侧和下游侧两者上渗漏。内部螺纹提供闭合压力。将47mm盘置于支撑筛网的顶部，在顶部添加O形环并闭合夹持器。
湿成网基质测试一式两份进行(比较例6除外，其测试一式一份进行)。使用1/8英寸(3.2mm)壁厚PVC管材(VWR产品目录号60985-522)、使用蠕动泵(可以“7553-70型”(MODELNO.7553-70)得自伊利诺伊州弗农希尔斯的科尔帕默公司(Cole Parmer,Vernon Hills,IL)，将前过滤细菌测试样品泵送穿过容纳非织造基质盘的样品夹持器。以12mL/分钟的流量，将掺料的水泵送穿过湿成网基质。将滤液收集在250mL无菌玻璃瓶中。收集第一组100mL滤液并丢弃。收集第二组100mL滤液以用于进一步处理。
实例E5-A至E5-G、E6至E8、以及比较例CE5至CE8的湿成网的滤液测试。
在每组过滤测试之后，拆卸夹持器以使用无菌镊子除去多孔纤维非织造基质。在多孔纤维非织造基质的测试之间，用过滤后的500mL灭菌去离子水冲洗过滤装置。
对于比较例(CE9至CE12)以及实例E10和E12而言，将10mL体积的第二组100mL滤液添加至含有巴特非尔德氏缓冲液的100mL掀盖瓶中以获得1:10稀释液。将瓶子盖上盖并通过摇动手动地混合10秒。除去10mL体积并将该体积添加至另一个掀盖瓶中以获得1:100稀释液。相似地，将滤液进一步稀释成1:1000和1:10000。将这些100mL经稀释滤液通过0.45微米过滤器真空过滤。例如，实例E9-A至E9-G和E11，将未稀释的滤液通过0.45微米过滤器真空过滤。
在每次过滤之后，用过滤后的500mL灭菌去离子水冲洗真空设备并用实验室擦拭物(以商品名“KIMWIPES”得自德克萨斯州达拉斯的金伯利克拉克公司(Kimberly Clark,Dallas,TX))吸干。
用无菌镊子板将过滤器从设备中除去并置于Endo琼脂板上，网侧朝上。将平板在37℃下温育18-20小时。通过手动计数从平板获得菌落计数。将来自前过滤样品的10微升体积添加至含有巴特非尔德氏缓冲液的100mL掀盖瓶中，通过摇动手动混合并如上述过程那样进行过滤。将CFU/mL菌落计数转换成对数CFU/mL值。
基于从涂布平板的滤液和前过滤样品中获得的计数，通过使用下式I计算对数减小值(“LRV”)。
LRV＝(前过滤样品中的对数CFU/mL)-(滤液样品中的对数CFU/mL) (I)
前过滤样品中的对数CFU和湿成网基质实例E5-A至E5-G、E6-E8、以及比较例CE5至CE8的过滤的LRV结果汇总于表4中。
表4
*观察到标准偏差为21％。
压降测量
用模具从实例E6的材料冲压47mm盘。将盘***塑料/聚碳酸酯夹持器中(如在上文细菌过滤测试中所述)。使用SCILOG FILTERTEC泵***(威斯康星州麦迪逊的Scilog生物处理***公司(Scilog Bioprocessing Systems,Madison,WI))将去离子水泵送到夹持器中。在夹持器和泵之间***压力流动池(SciLog)。使用25号MasterFlex管材(来自科尔帕默公司(Cole Parmer))将过滤器夹持器连接至泵***。由泵上的数字显示器记录压力(以psi计)。一升去离子水以200ml/min从盘中涌出。以200mL/min将1升去离子水泵送通过过滤器并且在100mL体积通过过滤器之后记录压力测量，例如实例E13-A。将滤液收集在塑料烧杯中。样品测试一式两份进行。压降测量平均值示于下表5中。
对于实例E13-B而言，压力测量在130mL/min下记录。与实例E13-A的压降测量过程的唯一另一项差别在于使用16号MasterFlex管材(来自科尔帕默公司(Cole Parmer))将样品/过滤器夹持器连接至泵。样品测试一式两份进行。压降测量平均值示于下表5中。
表5
实例编号 流速(mL/min) 压降平均值(psi)
E13-A 200 1.74
E13-B 130 1.88

Claims (20)

1.一种胍官能化金属硅酸盐粒子，所述粒子包括：
用具有下式的至少一种硅烷改性的金属硅酸盐粒子
X3-nRa nSi–Y–G，
其中：
n为0、1或2；
每个Ra，当存在时，独立地为烷基、芳烷基或芳基；
Y为包含具有2至20个碳的亚烷基的二价基团；
G为式–NH–C(＝NH)–NH2的胍基团；并且
每个X独立地为烷氧基或酰氧基。
2.根据权利要求1所述的粒子，其中所述二价基团还包括亚芳基、氧基、–NH–或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的粒子，其中所述二价基团为具有3至6个碳的亚烷基。
4.根据权利要求1所述的粒子，其中所述金属硅酸盐粒子为硅酸镁粒子。
5.根据权利要求1所述的粒子，其中所述金属硅酸盐粒子为硅酸铝粒子。
6.根据权利要求1所述的粒子，其中通过XPS测得，所述胍官能化金属硅酸盐粒子具有1原子％至20原子％范围内的表面氮含量。
7.根据权利要求1所述的粒子，其中n为0或1，并且其中所述硅烷与第二硅烷形成共价键，所述第二硅烷具有根据权利要求1所述的式。
8.一种制备胍官能化金属硅酸盐粒子的方法，所述方法包括：
a)使O-甲基异脲盐与包括下式的连接基反应以形成胍官能化连接基；
X3-nRa nSi–Y–NH2，
其中：
n为0、1或2；
每个Ra，当存在时，独立地为烷基、芳烷基或芳基；
Y为包含具有2至20个碳的亚烷基的二价基团；并且
每个X独立地为烷氧基或酰氧基；
以及
b)形成所述胍官能化连接基和金属硅酸盐粒子的混合物，使得所述胍官能化连接基与所述金属硅酸盐粒子的羟基基团反应以在所述胍官能化连接基和所述金属硅酸盐粒子之间形成共价键，从而形成胍官能化金属硅酸盐粒子。
9.根据权利要求8所述的方法，其中步骤(b)还包括向所述混合物中添加水，相对于所述胍官能化连接基的量，所添加的水量在0.1当量至5当量的范围内。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述连接基为3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述金属硅酸盐粒子为硅酸镁粒子或硅酸铝粒子。
12.根据权利要求8所述的方法，其中通过XPS测得，所述胍官能化金属硅酸盐粒子具有1原子％至20原子％范围内的表面氮含量。
13.根据权利要求8所述的方法，其中n为0或1，并且其中根据权利要求8所述的步骤(a)所述的胍官能化连接基与第二胍官能化连接基形成共价键。
14.一种非织造制品，所述非织造制品包括：
a)多孔纤维非织造基质；和
b)网结于所述多孔纤维非织造基质中的多个根据权利要求1至7中任一项所述的胍官能化金属硅酸盐粒子。
15.根据权利要求14所述的制品，其中所述胍官能化金属硅酸盐粒子为胍官能化硅酸镁粒子或胍官能化硅酸铝粒子。
16.一种从水性样品中除去微生物、靶细胞分析物或它们的组合的方法，所述方法包括：
a)提供根据权利要求14所述的非织造制品；
b)提供包含至少一种微生物菌株或靶细胞分析物的流体样品；以及
c)使所述流体样品与所述非织造制品接触，使得从所述流体样品中除去所述至少一种微生物菌株的至少一部分、或所述至少一种靶细胞分析物的至少一部分、或它们的组合。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括检测至少一种结合的微生物菌株或结合的靶细胞分析物的存在。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述接触包括使所述流体样品穿过所述非织造制品至少一次。
19.一种制备根据权利要求14所述的非织造制品的方法，所述方法包括：
a)提供多根纤维；
b)提供多个根据权利要求1至7中任一项所述的胍官能化金属硅酸盐粒子；
c)将多个所述胍官能化金属硅酸盐粒子和所述多根纤维混合在一起，以形成具有所述胍官能化金属硅酸盐粒子的多孔纤维非织造基质，所述胍官能化金属硅酸盐粒子网结于所述多孔纤维非织造基质内；以及
d)将至少一种聚合物粘合剂与多个所述胍官能化金属硅酸盐粒子和所述多根纤维混合在一起。
20.一种过滤装置，所述过滤装置包括：
a)容器，所述容器具有入口端口和出口端口以供液体通过；和
b)根据权利要求14所述的非织造制品，所述非织造制品容纳在所述容器内。
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