CZ303250B6 - Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy - Google Patents
Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ303250B6 CZ303250B6 CZ20110202A CZ2011202A CZ303250B6 CZ 303250 B6 CZ303250 B6 CZ 303250B6 CZ 20110202 A CZ20110202 A CZ 20110202A CZ 2011202 A CZ2011202 A CZ 2011202A CZ 303250 B6 CZ303250 B6 CZ 303250B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sol
- titanium
- methacrylate
- layer
- alkoxide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Rešení se týká antibakteriální vrstvy pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, tvorené hybridním polymerem trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu s prídavkem dusicnanu stríbra a medi. Antibakteriální vrstva muže obsahovat nanocástice oxidu titanicitého nebo muže být až 70 % mol. trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu nahrazeno ekvimolární smesí methylmethakrylátu a alkoxidu kremíku. Dále se týká vytvorení antibakteriální vrstvy pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, nanesením solu pripraveného metodou sol-gel na povrch substrátu a následným tepelným zpracováním této vrstvy. Sol je pripraven z trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu, alkoxidu titanu, dusicnanu stríbrného, dusicnanu mednatého, radikálového katalyzátoru polymerace, alkoholu jako rozpouštedla, vody a kyseliny dusicné jako katalyzátoru polykondenzace anorganické cásti hybridní síte tak, aby molární pomer trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu v reakcní smesi byl 95:5 až 50:50, obsah sloucenin stríbra a medi (v prepoctu jako kovu v sušine) byl 0,1 až 5 % hmotn. Ag a 0,1 až 10 % hmotn. Cu, obsah radikálového katalyzátoru polymerizace byl 0,2 až 10 % hmotn. na hmotnost sušiny a molární pomer obsahu vody k = [H.sub.2.n.O]/[alkylalkoxysilan + alkoxid titanu] byl v rozmezí 1,6 až 2,8, pricemž sol se po nanesení a odparení rozpouštedla tepelne zpracuje pri teplote 80 až 200 .degree.C po dobu 30 min až 6 h. S výhodou lze do hotového solu pridat nanocástice fotokatalyticky aktivního oxidu titanicitého (pomer hmotností sušina:nanocástice oxidu titanicitého 99:1 až 25:75).
Description
Antibakteriální vrstva působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a způsob vytvoření této vrstvy
Oblast techniky
Vynález se týká antibakteriální vrstvy působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA.
o Vynález se také týká způsobu vytvoření antibakteriální vrstvy působící proti patogenním bakteriím. zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, nanesením soiu připraveného metodou sol-gel na povrch substrátu a následným tepelným zpracováním této vrstvy.
i s Dosavadní stav techn i ky
Hrozba infekcí, které jsou způsobeny rezistentní patogenní bakterií MRSA (Methycilin Rezistentní Staphylococcus Aureus) je v současné době celosvětovým problémem. Ohroženi jsou zejména nemocniční pacienti JIP oddělení, lůžkových částí, ale výjimkou nejsou ani další pro20 story nemocníc. Tato patogenní bakterie se může šířit mnoha různými cestami, vzduchem, vodou, jídlem či kontaktem s kontaminovanými povrchy. Klasické dezinfekční postupy nelze aplikovat komplexně na celé prostory JIP oddělení nebo operačních sálů. Dostupné fyzikální metody (pára, vysoká teplota, ozařování) a chemické metody (chlorované prostředky) jsou buď neúčinné, nebo ničí i životní prostředí. Protože jsou onemocnění způsobená tímto bakteriálním kmenem jen vel25 mi obtížně léčitelná, základní podmínkou je to, aby byl ve zdravotnických zařízeních tento bakteriální kmen úplně eliminován.
V literatuře je popsána celá řada příprav organicko-anorganických hybridních vrstev na bázi oxidu titaničitého a křemičitého pomocí sol-gel metody (například Franc a kol.: Mater. Sci. Eng. jo B129, 2006, s. 180) nebo i příprava organicko-anorganických hybridních nanokompozitů s nanočásticemi TiO2 a SiO2 metodou sol-gel s UV fotopolymer izaci organické sítě (Wang a kol.:
Polym. Degrad. Stab. 91, 2006, s. 1455), autoři však převážně sledovali mechanické vlastnosti nebo teplotní stabilitu, případně fotokatalytické vlastnosti. Antibakteriální vlastnosti nebyly buď vůbec sledovány, nebo nebyly významné.
Antibakteriální schopnosti stříbra a jeho sloučenin jsou dobře známy. Kovové stříbro a stříbrné soli byly použity jako baktericidní látky v obvazech na popáleniny, v polymerech vázané stříbrné soli a jako kovové stříbrné vrstvy (např. Atiyeh B. S. a kol.: Bums 33, 2007, s. 139). Nicméně, byla nalezena určitá omezení, jako je rušivý efekt soli Ag, případně hromadění kovového stříbra nebo nemožnost trvale uvolňovat dost vysokou koncentraci Ag iontů (Kim J. S. a kol.: Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 3, 2007, s. 95). Antibakteriální vrstvy SiO2-Ag připravené metodou sol-gel na skle (Hradecká H., Matoušek J.: Ceramics-Silikáty 54, 2010, s. 219) sice na E. Coli působily během 7 hodin i bez ozařování, jejich příprava však vyžadovala teplotu 500 až 550 °C, což vylučuje jejich použití na plasty nebo hotové zdravotnické pomůcky se součástmi, které takto vysoké teploty nevydrží. Porézní kompozitní vrstvy TÍO2-Ag (Necula B. S. a kol.: Acta Biomaterialia 5, 2009, s. 3573) vykazovaly baktericidní aktivitu proti bakteriálnímu kmenu MRSA, 100% inhibice bakteriálního kmene MRSA však byla dosažena až za 24 hodin.
Nanočástice oxidu titaničitého jsou zkoumány pro svou chemickou odolnost a fotokatalytické účinky. Oxid titaničitý je jeden z nejvíce povrchově fotokatalyticky aktivních materiálů, má vysokou aktivitu, silné oxidační schopnosti a dlouhodobou stabilitu. Antibakteriální fotokatalytický účinek vrstev vyžaduje ozáření vrstvy s oxidem titaničitým UV zářením. Principem působení je pohlcení UV záření (nejúčinnější je UV záření s vlnovou délkou kratší než 365 nm) oxidem titaničitým za vzniku hydroxylových radikálů, které patří mezi velmi silné oxidanty a lik55 vidují koenzymy a enzymy v dýchacím řetězci bakterie nebo přímo inhibují replikaci DNA bak- 1 CZ 303250 B6 terie. Výsledkem je zastavení množení bakterií (Vohra A. a kol.: J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 32, 2005, s. 464).
Fotokatalytické a antibakteriální vlastnosti nanočástic oxidu titaničitého jsou již delší dobu zná5 ™y, jejich praktické využití však naráží na problémy. Jedním z hlavních problémů je jejich stabilní i mobilizace na vhodné substráty bez ztráty fotokata lyrických a anti bakteriálních vlastností. Klasické nátěrové systémy na organické bázi jsou většinou fotokatalytickým působením rozrušovány a dochází k uvolňování nanočástic oxidu titaničitého. Fotokatalýze odolné anorganické systémy (např. vrstva oxidu křemičitého připravená metodou sol-gel) zase působí výrazné sníženi ní fotokatalytické aktivity. Fotokatalytické vrstvy oxidu titaničitého připravené metodou CVD jsou výrobně drahé, často křehké a obtížně aplikovatelné na předměty se složitějším tvarem.
Objevilo se mnoho popisů způsobů fixace oxidu titaničitého včetně metody sol-gel (například LiuaJ. X. a kol.: Thin Solid Films 429, 2003, s. 225 nebo Chen Y. a kol.: Appl. Catal. B15 Env iron. 69, 2006, s. 24), při přípravě však byla nutná poměrně vysoká teplota (nad 200 °C, což omezuje použití na méně teplotně stabilní materiály, například plasty) a pri testech fotokatalytické aktivity bylo pro získání efektu nutné intenzivní UV záření, které je pro běžné použití například v nemocnicích v přítomnosti pacientů neaplikovatelné.
Řešení podle WO 2004/078347 (také jako EP 1 602 407) a řešení podle JP 2010/065372 specifikují fotokatalytický materiál, kterýje složen z fotokata lyrických částic vázaných v polymeru na bázi silanu a polymerizace je indukována zářením. Řešení podle WO 2004/078347 je určeno na prostou vazbu fotokatalytického materiálu a neuvádí antibakteriální působení, řešení podle JP 2010/065372 navíc zdůrazňuje antibakteriální vlastnosti vrstvy. Základem předloženého řešení je však antibakteriální vrstva na bázi trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidů titanu polymerizovaná radikálovým katalyzátorem a teplem a přídavek fotokatalytických nanočástic oxidu titaničitého pouze podporuje a rozšiřuje antibakteriální účinnost výsledné vrstvy.
Řešení podle JP 2000/051708, JP 2000/017228 a JP 2004/154779 jsou zaměřena na přípravu
3o vrstvy s fotokata lyrickou a antibakteriální účinností. Základem těchto vrstev jsou fotokatalyticky působící nanočástiee oxidu titaničitého a soli stříbra a mědi, které působí antibakteriálně. Uvedené složky jsou inkorporovány do vrstvy připravené ze směsi alkyltrialkoxysilanu a tetraalkoxysilanu (alkyl - uhlovodíkový zbytek). Základem předloženého řešení je však antibakteriální vrstva na bázi trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidů titanu polymerizovaná radikálo35 vým katalyzátorem a teplem a přídavek fotokatalytických nanočástic oxidu titaničitého pouze podporuje a rozšiřuje antibakteriální účinnost výsledné vrstvy. Tím, že vrstva podle výše uvedených řešení není polymerizovaná v organické části silanu, bude mít výrazně vyšší požadavky na teplotu zhutnění k dosažení dostatečné mechanické odolnosti (což je neakceptovatelné pro materiály s nízkou teplotní odolností) a také nižší antibakteriální účinnost vrstvy na bakteriální kmen
MRSA.
Řešení v oblasti přípravy a použití fotosenzitivních nanočástic oxidu titaničitého je značné množství, převážně se však jedná o volné částice, které samy o sobě na povrchu substrátů nejsou vázány a dlouhodobě nemohou sloužit jako antibakteriální ochrana, nebojsou vázány v čistě anorga45 nické vrstvě SiO2 připravené metodou sol-gel (např. řešení podle US 2006/0 137 708 A1 a US 2011/011419 Al).
Cílem vynálezu je odstranit nevýhody dosavadního stavu techniky, zlepšit antibakteriální účinnost vrstvy zejména na bakteriální kmen MRSA a umožnit dostatečné stabilní aplikaci vrstev í za relativně nízkých teplot pod 200 °C.
-2CZ 303250 B6
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu je dosaženo anti bakteriální vrstvou, jejíž podstata spočívá v tom, že je tvořena hybridním polymerem trialkoxysi lylpropoxymethylmethakry látu a alkoxidu titanu s přídavkem dusičnanů stříbra a mědi. Podle výhodného provedení lze do vrstvy přidat nanočástice fotoaktivního oxidu titaničitého, který dále zvyšuje již tak vysoké antihakteriální účinky vrstvy. Část triaikoxysilylpropoxymethyimethakrylátu lze podle dalšího výhodného provedení nahradit ekv i molámí směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemíku.
Podstata způsobu vytvoření anti bakteria! ní vrstvy spočívá v tom. že se připraví výchozí sol metodou sol-gel z triaíkoxy s i lylpropoxy methylmethakrylátu a alkoxidu titanu s přídavkem dusičnanů stříbra a mědi. načež se tento sol nanese ve formě vrstvy na povrch předmětu určeného k ochraně a po odpaření těkavých složek se tepelným zpracováním při teplotách 80 až 200 °C vrstva stabilizuje z hlediska mechanických vlastností a odolností proti odstranění z povrchu chráněného předmětu. Podle výhodného provedení lze do sólu v průběhu jeho přípravy přidat nanočástice fotoaktivního oxidu titaničitého, který dále zvyšuje již tak vysoké antibakteriální účinky vrstvy. Podle dalšího výhodného provedení lze část trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu nahradit ekv i molámí směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemíku.
Základem tohoto řešení je vytvoření antibakteriální vrstvy na bázi trialkoxysi lylpropoxy methylmethakrylátu a alkoxidu titanu. Přídavek fotokatalytických nanočástic oxidu titaničitého pouze podporuje a rozšiřuje antibakteriální účinnost výsledky vrstvy, přičemž antibakteriální účinnost výsledné vrstvy je dána jejím primárním vytvořením a nikoli přídavkem fotokatalytických nanočástic oxidu titaničitého. Výsledné zlepšené antibakteriální vlastnosti jsou způsobeny synergickým efektem atomů titanu v anorganické mříži hybridního polymeru a iontů respektive nanočástic stříbra a mědi případně podpořeným fotokatalytickým efektem nanočástic oxidu titaničitého. Další podmínkou je přítomnost pórů v hybridní vrstvě, které dovolují zvýšené působení aktivních částic z hmoty hybridní vrstvy na bakterie. Intenzivní antibakteriální vlastnosti se projevují při ozáření UV-A v oblasti (315 až 380 nm), pro udržování antibakteriálních vlastností povrchů však stačí již zářivkové světlo ve viditelné oblasti. Touto vrstvou lze opatřit povrchy skla, keramiky, kovů i plastů, s výjimkou teflonu.
Příklady provedeni vynálezu
Vynález bude popsán na příkladu technologického postupu vytvoření vrstvy a také na příkladech anti bakteriálního působení vrstvy podle vynálezu.
Výchozí sol se připraví modifikovanou metodou sol-gel založenou na rozpuštění trialkoxysi lylpropoxy methylmethakrylátu (s výhodou trimethoxysilylpropoxymethylmethakrylátu TMSPM) a alkoxidu titanu (s výhodou tetraizopropyltitanátu ÍPTI) s přídavkem dusičnanů stříbra a mědi a radikálovým katalyzátorem polymerizace (s výhodou d i benzoyl peroxidem BPO) ve vhodném alkoholu (s výhodou ethanolu nebo izopropylalkoholu) a následným přídavkem kyseliny (s výhodou kyseliny dusičné) s vodou tak, aby molámí poměr trialkoxysílylpropoxymethyímethakrylátu a alkoxidu titanu byl 95 : 5 až 50 : 50, obsah sloučenin stříbra a mědi (v přepočtu jako kovů v sušině) byl 0,1 až 5 % hmotn. Ag a 0,1 až 10 % hmotn. Cu, radikálového katalyzátoru polymerizace byl 0,2 až 10% hmotn. na hmotnost sušiny a molámí poměr obsahu vody k = [H2O]/[alkylaíkoxysilan + alkoxid titanu] dosahoval hodnot k = 1,6 až 2,8. S výhodou lze do hotového sólu přidat nanočástice fotokatalyticky aktivního oxidu titaničitého (poměr hmotnosti sušina ; nanočástice oxidu titaničitého 99 : 1 až 25 : 75). Podle výhodného provedení lze až 70 % mol. trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu v reakční směsi nahradit ckvimolámí směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemík. Připravený sol (případně s nanočásticemi oxidu titaničitého rozptýlenými v sólu ultrazvukem) je nanesen na povrchy substrátů určené pro antibakteriální úpravu ve formě vrstvy (vytažením, odstředěním nebo nastříkáním) a po odpaření rozpouštědla je vznik- j CZ 303250 B6 lá vrstva tepelně zpracována při teplotě 80 až 200 °C (s výhodou při 150 °C) po dobu 30 min až 6 (s výhodou 3 h). Teplota tepelného zpracování je dána teplotní odolností použitého substrátu předmětu určeného k ochraně (například pro polypropylen 80 °C, odolné substráty 150 °C) a tímto teplotním zpracováním vznikne mírně porézní an organ i cko-organ ická hybridní vrstva s imobi5 lizovaným stříbrem a mědí (ve formě iontů, atomů nebo nanočástic) a případně i nanočástice mi oxidu titaničitého. Porozita připravené vrstvy je nezbytná pro funkčnost (antibakteriální vlastnosti), protože v případě úplného uzavření částic stříbra a mědi (ve formě iontů, atomů nebo nanočástic) a nanočástic oxidu titaničitého by vrstva byla antibakteriálně prakticky neaktivní nebo by anti bakteriální aktivita byla nízká.
io
Vynález je dále dokumentován příklady, jimiž však nejsou dokumentovány všechny možnosti, jejichž použití a využití jsou průměrnému odborníkovi při znalosti tohoto vynálezu jasné z tohoto textu.
Příklad I
Výchozí sóly byly připraveny modifikovanou metodou sol-gel. Přehled složení reakčních směsí pro přípravu solů pro příklad 1 je uveden v tabulce 1. Vrstvy A až H jsou srovnávací, vrstvy I až
K jsou podle tohoto vynálezu. Po pojmem sušina se rozumí materiál hybridní vrstvy, který zůstane po nanesení a tepelném zpracování na substrátu — chráněném předmětu, tedy bez těkavých složek. Do sušiny není započítána hmotnost případně přidaných nanočástic fotoaktivního oxidu titaničitého. Vypočítaná množství trimethoxysilylpropoxymethylmethakrylatu (dále jen TMSPM) nebo ekvimolámí směsi methyImethakrylátu a tetraethoxidu křemíku, tetraizopropyltitanátu (dále jen 1PTI), dusičnanu stříbrného a dusičnanu měďnatého byly spolu s 0,1 g dibenzoylperoxidu (dále jen BPO), 0,2 ml HNO3 (c = 2 mol.dm 3) a dopočítaným množstvím vody (k dosažení požadovaného molámího poměru k = [H2O]/[alkylalkoxysilan + alkoxid titanu]) rozpuštěny v izopropylalkoholu do celkového objemu 55 ml. Po proběhnutí reakcí hydrolýzy a částečné póly kondenzace alkoxy skupin byly sóly připraveny k nanášení na substráty. Pokud byly přidávány nano30 částice fotoaktivního oxidu titaničitého, navážené množství nanočástic bylo vsypáno do hotového sólu a dispergováno pomocí ultrazvuku.
Po nanesení sólu na substráty (podložní sklo) odstředěním byly vzorky ponechány v laboratorním prostředí k odpaření izopropylalkoholu a následně tepelně zpracovány v sušárně 150 °C/3 hodiny k proběhnutí polymerace methakrylátových skupin.
-4 CZ 303250 B6
Tabulka 1: Složení reakčních směsí pro přípravu solů.
| označení vrstvy | molámí poměr TMSPM: IPTI | obsah Ag [% hmotn. v sušině] | obsah Cu (% hmotn. v sušině] | koncentrace sólu [g sušiny na 100 g sólu] | molámí poměr k | hmotn. poměr sušina : nanočástice |
| A | 100:0 | 0 | 0 | 5,63 | 2,35 | 100:0 |
| B | 100:0 | 0 | 0 | 5,63 | 2,35 | 40 :60 |
| C | 100:0 | 10 | 0 | 5,66 | 2.15 | 100:0 |
| D | 100:0 | 0 | 10 | 5,59 | 2,20 | 100:0 |
| E | 100:0 | 5 | 5 | 5,62 | 2,17 | 100:0 |
| F | 100:0 | 5 | 5 | 5,62 | 2,17 | 40:60 |
| G | 85:15 | 3 | 0 | 5,45 | 2,29 | 100:0 |
| H | 85: 15 | 3 | 0 | 5,45 | 2,29 | 40 :60 |
| 1 | 85: 15 | 3 | 3 | 5,59 | 2,14 | 100:0 |
| J | 85: 15 | 3 | 3 | 5,59 | 2,14 | 40 : 60 |
| K | 85: 15 (a) | 3 | 3 | 5,59 | 2,14 | 100:0 |
molámí poměr k = [H?Ol/[alkylalkoxysilan + alkoxid titanu]
a... 50 % mol. TMSPM bylo nahrazeno ekvimolámí směsí methyImethakrylátu a tetraethoxidu křemíku.
io Antibakteriálni vlastnosti připravených vrstev byly testovány na bakteriálním kmeni MRSA (Methycilin Rezistentní Staphylococcus Aureus ATCC 33591) a dále i na bakteriálních kmenech Escherichia Coli (ATCC 9637) a Staphylococcus Aureus (ATCC 1260). Z předem připraveného bakteriálního inokula ve fyziologickém roztoku o koncentraci 108 v 1 ml bakteriální suspenze byla ředěním fyziologickým roztokem připravena koncentrace 105 v 1 ml bakteriální suspenze.
Poté bylo 250 μΐ této bakteriální suspenze nakápnuto na vzorek. Testované vzorky s nanesenou bakteriální suspenze byly ozařovány pod zářivkou Philips speciál (Actinic BL F15T8, oblast záření UV-A, rozsah 315 až 400 nm). Vzorky bakteriálních kultur byly ve stanovených časových intervalech vyočkovávány na Petriho misky s krevním agarem. Misky s vyočkovanými bakteriálními kulturami byly inkubovány v termostatu pri 37,5 °C po dobu 24 hodin.
Na inkubováných vzorcích byly sledovány závislosti počtu bakteriálních kolonií na době ozařování a stanovena doba 100% inhibice (vymizení bakteriálních kolonií na agaru), pokud byla potřebná doba ozařování kratší než 180 minut. Získané výsledky jsou shrnuty v tabulce 2. Z těchto výsledků vyplývá, že žádný ze srovnávacích vzorků A až G nevykazoval za použitých experi25 mentálních podmínek 100% inhibici alespoň pro některý bakteriální kmen do 180 minut ozařování světlem UV-A. Ze srovnávacích vzorků pouze vzorek H (s nanočásticemi oxidu titanicitého, ale bez přídavku sloučenin mědi) vykazoval 100% inhibici pro testované bakteriální kmeny do 180 minut ozařování a pro bakteriální kmeny E. Coli a St. Aureus byly časy obdobné jako pro vrstvy I až K vykazovaly výrazně kratší potřebnou dobu ozařování k dosažení 100% inhibice než srovnávací vzorek H.
- 5 CZ 303250 B6
Tabulka 2: Výsledek stanovení doby pro 100% inhibici po ozáření světlem UV-A.
| označení vrstvy | molámí poměr TMSPM: IPTI | obsah Ag [ % hmotn. v sušině] | obsah Cu ( % hmotn. v sušině] | hmotn. poměr sušina: nanočásti ce | doba ozařování potřebná na 100% inhibici [min] | ||
| MRSA | E. Coli | St. Aureus | |||||
| A | 100:0 | 0 | 0 | 100:0 | n | n | n |
| B | 100:0 | 0 | 0 | 40:60 | n | n | n |
| C | 100:0 | 10 | 0 | 100 :0 | n | n | n |
| D | 100:0 | 0 | 10 | 100:0 | n | n | n |
| ε | 100:0 | 5 | 5 | 100:0 | n | n | n |
| F | 100:0 | 5 | 5 | 40:60 | n | n | n |
| G | 85:15 | 3 | 0 | 100:0 | π | n | n |
| H | 85: 15 | 3 | 0 | 40:60 | 85 | 160 | 140 |
| 1 | 85:15 | 3 | 3 | 100:0 | 50 | 155 | 160 |
| J | 85: 15 | 3 | 3 | 40:60 | 50 | 140 | 140 |
| K | 85:15 (a) | 3 | 3 | 100:0 | 55 | 150 | 160 |
n ... inhibice do 180. minuty nezjištěna
a... 50 % mol. TMSPM bylo nahrazeno ekvimolámí směsí methyl methakry látu a tetraethoxidu křemíku.
Příklad 2 io
Výchozí sóly byly připraveny modifikovanou metodou sol-gel postupem popsaným v příkladu 1. Přehled složení reakčních směsí pro přípravu solů pro příklad 2 je uveden v tabulce 3. Vrstvy L a M jsou srovnávací (bez přídavku sloučenin mědi), vrstvy N a O jsou podle tohoto vynálezu. Po nanesení sólu na substráty (sklo, póly methy Imethakry lát, nerez) namočením, odstředěním nebo nastříkáním byly vzorky ponechány v laboratorním prostředí k odpaření izopropylalkoholu a následně tepelně zpracovány v sušárně (sklo a nerez 150 °C/3 hodiny, polym ethy Imethakry lát 100 °C/3 hodiny).
Antibakteriální vlastnosti připravených vrstev byly testovány shodným postupem jako v příkla20 du 1. Vedle ozařování zářením UV-A (rozsah 315 až 400 nm) bylo vyzkoušeno také ozařování běžnou zářivkou. Výsledky s vrstvami na sklech získané po ozáření světlem UV-A jsou shrnuty v tabulce 4, výsledky s vrstvami na sklech po ozáření běžným zářivkovým světlem v tabulce 5. Z těchto výsledků vyplývá, že vrstvy podle vynálezu (N a O) vykazovaly ve srovnání s vrstvami L a M (srovnávací vrstvy bez mědi) vůči E. Coli a St. Aureus obdobné nebo mírně lepší výsledky. Významný rozdíl byl však v případě bakteriálního kmene MRSA, kde vrstvy podle vynálezu měly výrazně lepší vlastnosti jak pri ozáření světlem UV-A, tak běžnou zářivkou.
-6CZ 303250 B6
Tabulka 3: Složení reakčních směsí pro přípravu solů.
| označení vrstvy | molární poměr TMSPM; IPTI | obsah Ag [% hmotn. v sušině] | obsah Cu [% hmotn. v sušině] | koncentrace sólu [g sušiny na 100 g šotu] | molámí poměr k | hmotn. poměr sušina : nanočástice |
| L | 60:40 | 4 | 0 | 5,52 | 2,26 | 100:0 |
| M | 60 : 40 | 4 | 0 | 5,52 | 2,26 | 30 : 70 |
| N | 60 :40 | 2 | 2 | 5,50 | 2,23 | 100:0 |
| O | 60:40 | 2 | 2 | 5,50 | 2,23 | 30:70 |
molámí poměr k - [H2O]/[alkyl alkoxy sílán f alkoxid titanu]
a... 50 % mol. TMSPM bylo nahrazeno ekvimolámí směsí methylmethakrylátu a tetraethoxidu křemíku.
Tabulka 4: Výsledek stanovení doby pro 100% inhibici u vzorků na sklech po ozáření světlem UV-A.
| označení vrstvy | molámí poměr TMSPM : IPTI | obsah Ag l % hmotn. v sušině] | obsah Cu [ % hmotn. v sušině] | hmotn. poměr sušina: nanočásti ce | doba ozařování potřebná na 100% inhibici [min] | ||
| MRSA | E. Coli | St. Aureus | |||||
| L | 60:40 | 4 | 0 | 100:0 | 170 | n | n |
| M | 60:40 | 4 | 0 | 30:70 | 80 | 180 | n |
| N | 60:40 | 2 | 2 | 100:0 | 45 | 160 | 180 |
| O | 60:40 | 2 | 2 | 30:70 | 45 | 130 | 140 |
n ... inhibice do 180. minuty nezjištěna
a... 50 % mol. TMSPM bylo nahrazeno ekvimolámí směsí methylmethakrylátu a tetraethoxidu křemíku.
-7 CZ 303250 B6
Tabulka 5: Výsledek stanovení doby pro 100% inhibici u vzorků na sklech po ozáření obyčejným zářivkovým světlem.
| označení vrstvy | molámí poměr TMSPM; IPTI | obsah Ag [ % hmotn. v sušině] | obsah Cu [1 % hmotn. v sušině] | hmotn. poměr sušina: nanočásti ce | doba ozařování potřebná na 100% inhibici [min] | ||
| MRSA | E. Coli | St. Aureus | |||||
| L | 60:40 | 4 | 0 | 100:0 | π | n | n |
| M | 60:40 | 4 | 0 | 30:70 | n | n | n |
| N | 60:40 | 2 | 2 | 100:0 | 160 | 180 | n |
| O | 60:40 | 2 | 2 | 30:70 | 110 | 160 | 140 |
n ... inhibice do 180. minuty nezjištěna
a... 50% mol. TMSPM bylo nahrazeno ekvimolámí směsí methylmethakrylátu a tetraethoxidu křemíku.
io
Na vrstvách označených N a O byla kontrolována schopnost inhibice vrstvy po opakované sterilizaci. Použit byl bakteriální kmen MRSA a sterilizace vrstvy byla prováděna horkým vzduchem při 120 °C po dobu 2 hodin. Ozařování bylo prováděno světlem UV-A. Ani po čtvrtém opakování sterilizace nedošlo ke zhoršení účinku ani prodloužení doby pro 100% inhibici, která se pro obě vrstvy po každé sterilizaci pohybovala v rozmezí 35 až 50 minut.
Na paralelně připravených vzorcích s vrstvami N a O na nerezu bylo ověřeno, že doba ozařování světlem UV-A potřebná pro 100% inhibici bakteriálního kmene MRSA je podobná jako na skle. Pro obdobné vrstvy na póly methy Imethakiy látu (složení jako vrstvy N a O, tepelné zpracování
100 °C/3 hodiny) byly ve srovnání s vrstvami na skle získány mírně horší výsledky (100% inhibice bakteriálního kmene MRSA po ozařování světlem UV-A za přibližně 100 minut, po ozařování běžnou zářivkou za přibližně 180 minut).
Claims (8)
- PATENTOVÉ NÁROKY30 1. Antibakteriální vrstva působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, vyznačující se tím, že je tvořena hybridním polymerem vzniklým reakcí trialkoxysi lyl propoxy methylmethakrylátu a alkoxidu titanu s přídavkem dusičnanů stříbra a mědi a případně i s přídavkem nanočástic oxidu titaničitého.35
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že až 70 % mol. trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu je nahrazeno ekvimolámí směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemíku.-8CZ 303250 Bó
- 3. Způsob vytvoření antibakteriální vrstvy působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, nanesením sólu připraveného metodou sol-gel na povrch substrátu a následným tepelným zpracováním této vrstvy, vyznačující se tím, že sol je připraven z tria! koxys i lylpropoxy methy lmethakry látu, alkoxidu titanu, dusičnanu stříbrného, dusičnanu5 měďnatého, radikálového katalyzátoru polymerace, alkoholu jako rozpouštědla, vody a kyseliny dusičné jako katalyzátoru polykondenzace anorganické části hybridní sítě tak, aby molární poměr írialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu v reakční směsi byl 95 : 5 až 50 : 50, obsah sloučenin stříbra a mědi v přepočtu jako kovů v sušině byl 0,1 až 5 % hmotn. Ag a 0,1 až 10 % hmotn. Cu, obsah radikálového katalyzátoru polymerizace byl 0,2 až 10 % hmotn. na hmotni nost sušiny a molámí poměr obsahu vody k = fHiOl/falkylalkoxysilan + alkoxid titanu] byl v rozmezí 1,6 až 2,8, přičemž sol se po nanesení a odpaření rozpouštědla tepelně zpracuje při teplotě 80 až 200 ŮC po dobu 30 min. až ó h.
- 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že trialkoxysilylpropoxymethyl15 methakrylátem je trimethoxysilylpropoxymethylmethakrylát TMSPM a alkoxidem titanu je izopropoxid titanu.
- 5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že radikálovým katalyzátorem polymerace je d i benzoyl peroxid BPO.
- 6. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že do sólu se v průběhu jeho přípravy přidají fotoaktivní nanočástice oxidu titaničitého v množství odpovídajícímu poměru hmotnost sušiny : hmotnost nanočástic oxidu titaničitého 99 : 1 až 25 : 75.25
- 7, Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že sol se po nanesení a odpaření rozpouštědla tepelně zpracuje pri teplotě 150 °C po dobu 2 až 4 hodin.
- 8. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že až 70 % mol. trialkoxysilylpropoxy methy lmethakry látu je nahrazeno ekvimolámí směsí methy Imethakry látu a alkoxidu kře30 mí ku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110202A CZ303250B6 (cs) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110202A CZ303250B6 (cs) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2011202A3 CZ2011202A3 (cs) | 2012-06-20 |
| CZ303250B6 true CZ303250B6 (cs) | 2012-06-20 |
Family
ID=46232373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20110202A CZ303250B6 (cs) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ303250B6 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ303861B6 (cs) * | 2012-05-23 | 2013-05-29 | Technická univerzita v Liberci | Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy |
| EP2843019A1 (en) | 2013-08-28 | 2015-03-04 | Technicka Univerzita V Liberci | Antibacterial hybrid layer operating against pathogenic bacterial strains, particularly against the bacterial strain MRSA, and a method for its preparation |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307398B6 (cs) * | 2016-10-06 | 2018-07-25 | Ing Medical S.R.O. | Způsob přípravy antibakteriálního solu, antibakteriální sol, připravený tímto způsobem, antibakteriální vrstva, vytvořená na bázi tohoto solu, a způsob vytvoření této antimikrobiální vrstvy |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000051708A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-02-22 | Showa Alum Corp | 光触媒皮膜およびその形成方法 |
| EP1602407A1 (en) * | 2003-03-05 | 2005-12-07 | NBC inc. | Photocatalytic material |
| WO2011032845A2 (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | Basf Se | Aqueous dispersions containing antimicrobials in a hybrid network |
| JP2011065372A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | 給与計算式作成システム |
-
2011
- 2011-04-07 CZ CZ20110202A patent/CZ303250B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000051708A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-02-22 | Showa Alum Corp | 光触媒皮膜およびその形成方法 |
| EP1602407A1 (en) * | 2003-03-05 | 2005-12-07 | NBC inc. | Photocatalytic material |
| WO2011032845A2 (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | Basf Se | Aqueous dispersions containing antimicrobials in a hybrid network |
| JP2011065372A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | 給与計算式作成システム |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Bryaskova R et al.; J Colloid Interface Sci. 01.09.2010; 349(1):77-85, "Synthesis, characterisation and antibacterial activity of PVA/TEOS/Ag-Np hybrid thin films"; PMID: 20557895; abstract * |
| Marini M et al.; Biomacromolecules, duben 2007; 8(4):1246-54,"Antibacterial activity of plastics coated with silver-doped organic-inorganic hybrid coatings prepared by sol-gel processes" ;PMID:17335284; abstract * |
| Rivero PJ et al, Nanoscale Res. Lett. 07.04.2011; 6(1):305; "An antibacterial coating based on a polymer/sol-gel hybrid matrix loaded with silver nanoparticles", PMID:21711825, abstract * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ303861B6 (cs) * | 2012-05-23 | 2013-05-29 | Technická univerzita v Liberci | Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy |
| WO2013174356A1 (en) | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Technicka Univerzita V Liberci | Antibacterial layer active against pathogenic bacteria, particularly against the mrsa bacterial strain, and the method of its production |
| EP2843019A1 (en) | 2013-08-28 | 2015-03-04 | Technicka Univerzita V Liberci | Antibacterial hybrid layer operating against pathogenic bacterial strains, particularly against the bacterial strain MRSA, and a method for its preparation |
| CZ305045B6 (cs) * | 2013-08-28 | 2015-04-08 | Technická univerzita v Liberci | Antibakteriální hybridní vrstva působící proti patogenním bakteriálním kmenům, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a způsob vytvoření této vrstvy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2011202A3 (cs) | 2012-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumaravel et al. | Antimicrobial TiO2 nanocomposite coatings for surfaces, dental and orthopaedic implants | |
| Wu et al. | Visible-light-induced bactericidal activity of titanium dioxide codoped with nitrogen and silver | |
| Sun et al. | Preparation and antibacterial activity of Ag-TiO 2 composite film by liquid phase deposition (LPD) method | |
| Chen et al. | Synergistic antibacterial mechanism and coating application of copper/titanium dioxide nanoparticles | |
| Cao et al. | Highly antibacterial activity of N-doped TiO2 thin films coated on stainless steel brackets under visible light irradiation | |
| Seddiki et al. | Evidence of antibacterial activity on titanium surfaces through nanotextures | |
| US20080085326A1 (en) | Antimicrobial material compositions enriched with different active oxygen species | |
| Yu et al. | Antimicrobial and bacteria-releasing multifunctional surfaces: Oligo (p-phenylene-ethynylene)/poly (N-isopropylacrylamide) films deposited by RIR-MAPLE | |
| Lotfiman et al. | Antimicrobial activity of ZnO/silica gel nanocomposites prepared by a simple and fast solid-state method | |
| Messaoud et al. | Quaternary ammonium-based composite particles for antibacterial finishing of cotton-based textiles | |
| CZ303250B6 (cs) | Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy | |
| Tatlıdil et al. | Degradation of C andida albicans on TiO 2 and Ag-TiO 2 thin films prepared by sol–gel and nanosuspensions | |
| CZ2012549A3 (cs) | Nanovlákenná struktura s imobilizovaným organickým agens a zpusob její výroby | |
| CZ303861B6 (cs) | Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a zpusob vytvorení této vrstvy | |
| CZ305045B6 (cs) | Antibakteriální hybridní vrstva působící proti patogenním bakteriálním kmenům, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a způsob vytvoření této vrstvy | |
| Qi et al. | Nanocomposite coatings for implants protection from microbial colonization: formation features, structure, and properties | |
| Qin et al. | Insight into the antibacterial resistance of graphdiyne functionalized by silver nanoparticles | |
| Pires et al. | Silver‐doped 58S bioactive glass as an anti‐Leishmania agent | |
| Thamilvanan et al. | Sol‐gel coupled ultrasound synthesis of photo‐activated magnesium oxide nanoparticles: Optimization and antibacterial studies | |
| Savvova et al. | Use of titanium dioxide for the development of antibacterial glass enamel coatings | |
| da Silva et al. | Delta SARS-CoV-2 inactivation and bactericidal performance of cotton wipes decorated with TiO2/Ag nanoparticles like Brazilian heavy-fruited Myrciaria cauliflora | |
| Liu et al. | The effect of electron transfer channel on UV-independent antibacterial activity of Ag+ implanted TiO2 | |
| CN107787965B (zh) | 一种环保杀菌防霉喷剂 | |
| WO2017203299A1 (en) | Self-sanitising compositions and method for the production thereof | |
| Astaneh et al. | Is atomic layer deposition of silver possible on N95 masks? |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20140407 |