DE60210206T2

DE60210206T2 - Verfahren zur Herstellung eines bioziden Pulvers

Info

Publication number: DE60210206T2
Application number: DE60210206T
Authority: DE
Inventors: Alan Taylor; George Andrew Francis Southwell Nottinghamshire Roberts; Frances Ann Loughbotough Leicestershire Wood
Original assignee: Chitoproducts Ltd
Current assignee: Chitoproducts Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: US7700131B2; DE60210206D1; ES2260388T3; US20030091653A1; GB2381749A; US20050250194A1; EP1312262A1; EP1312262B1; ATE321454T1; GB0126866D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Puders mit bioziden Kontakteigenschaften, welche zur Herstellung von Lösungen, Pasten, Gels, Hydrogels, Cremes, Schäumen, Aerosolsprays und anderen pharmazeutischen Anwendungsformen verwendet werden können, welche diese enthalten.
In unserer früheren internationalen Patentanmeldung Nr. WO 02/15698 haben wir die Zubereitung von Artikeln mit bioziden Kontakteigenschaften beschrieben. Eine Polymerlösung, welche atomares/metallisches Silber in Aufschlämmung oder im Komplex mit dem Polymer wird auf ein Substrat über Imprägnierung oder Oberflächendeponie aufgebracht, und der Gegenstand wird getrocknet. Alternativ hierzu enthält die Polymerlösung eine Silberverbindung in Lösung, in Aufschlämmung oder im Komplex mit dem Polymer anstatt des atomaren/metallischen Silbers, und die Silberverbindung wird nach dem Aufgingen auf das Substrat zu atomarem/metallischem Silber reduziert. Eine zweite Alternative besteht darin, die Polymerlösung in eine Faser, einen Film, ein Puder oder einen Schaum umzuwandeln, um den Artikel im Effekt aus der Polymerlösung zu bilden anstatt einen existierenden Artikel zu beschichten.
Nachteilig bei der Erfindung, welche in der WO 02/15698 beschrieben ist, sind die großen Flüssigkeitsmengen, welche aus der geringen Lösbarkeit des bevorzugten Polymers Chitosan herrühren. Dies kann zu einer Verwendung einer unökonomischen Menge von Silber führen. Auch der Transport von Lösungen ist teuer, und dies kann die Anwendungen der früheren Erfindung wirtschaftlich einschränken.
Die Erfindung schafft ein Puder mit bioziden Kontakteigenschaften, welches atomares/metallisches Silber aufweist, welches Polysaccharide trägt.
Ein für die Verwendung der Erfindung bevorzugtes Polysaccharid ist Chitin. Chitin ist ein Biopolymer, welches in Exoskeletten von Krustentieren (erhältlich als Verarbeitungsabfall aus der Meeresfrüchteverarbeitenden Industrie) zu finden ist. Derzeit wirtschaftlich eingesetzte Extraktionsprozesse umfassen eine Demineralisationsbehandlung mit Salzsäure, um das Calciumcarbonat zu entfernen, welches auch in beträchtlichen Mengen in dem Ausgangsmaterial vorhanden ist. Diese Demineralisation erzeugt hohe Volumina von Calciumchloridabwasser, welches auf eine umweltverträgliche Art und Weise deponiert werden muss.
Es ist deshalb von Bedeutung, dass wir herausgefunden haben, dass es nicht erforderlich ist, demineralisiertes Chitin zu verwenden. Stattdessen können die entproteinierten Schalen gemahlen werden und ohne Demineralisation verwendet werden. In diesem Fall wirken das Calciumcarbonat und andere vorliegende Mineralsalze als natürliche Füllmaterialien ohne einen aufscheinenden Verlust an Wirksamkeit. Unter diesen Bedingungen ergibt sich auch eine schnelle Bildung von nicht löslichem Silbercarbonat (Ag₂CO₃) auf den Oberflächen der Teilchen. Dieses Produkt hat eine hohe biozide Aktivität für sich, es ist jedoch vorzuziehen, ein Alkalimetallhalid, wie beispielsweise Kochsalz hinzuzufügen, um eine schnelle photochemische Reduktion zu atomarem/metallischem Silber zu ermöglichen.
Chitosan kann anstelle von Chitin verwendet werden. Chitosan ist ein Polysaccharid, welches in verdünnter Säure löslich ist, welche in einem wirtschaftlichen Maßstab durch Deacetylierung des biopolymeren Chitin in konzentrierte Alkalinlösungen bei erhöhten Temperaturen erhalten werden kann. Chitosan enthält mehr Amingruppen und kann deshalb eine höhere Konzentration von Silberionen adsorbieren.
Deacetylierung von Chitinteilchen, entwender demineralisiert oder noch die natürlichen anorganischen Materialien enthaltend, die in der Schale von Krustentieren enthalten sind, kann unter Verwendung von Enzymen alternativ eingesetzt werden. In diesem Fall wird die Deacetylierung auf die Oberfläche der Teilchen begrenzt sein, da die Enzyme nicht im Stande sind, die kompakte physikalische Struktur von Chitin zu durchdringen, was im Ergebnis dazu führt, dass Chitinpartikel mit einer Chitosanbeschichtung bedeckt sind. Eine Behandlung derartiger enzymdeacetylierter Chitinteilchen mit einer Silbernitratlösung führt zu einer sehr hohen Oberflächenkonzentration von adsorbierten Silberionen, jedoch einer viel niedrigeren Konzentration im Inneren. Da sich der biozide Effekt der Silber enthaltenden Pulver und dementsprechend die medizinischen Vorteile ergeben aus dem Kontakt mit Bakterien oder Pilzen mit der Teilchenoberfläche, führt dies zu einer wirksameren Verwendung der Silberkomponente.
Obwohl Chitin und Chitosan bei dieser Erfindung die Polysaccharidmaterialien von höchstem Interesse sind, können andere Polysaccharide enthaltende Gruppen, welche geeignet sind, mit Silberionen zu reagieren, entweder durch elektrostatische Wechselwirkung oder durch Bildung von Komplexen, an ihrer Stelle verwendet werden. Beispiele hiervon enthalten Carboxymethylzellulosen und irische Moose.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Puders mit bioziden Kontakteigenschaften, mit den Schritten Aufschlämmen eines Polysaccharides, welches zur Reaktion mit Silberionen geeignet ist und welches in Pulverform vorliegt, in einer Flüssigkeit, in welcher Polysaccharid nicht löslich ist, wobei die Flüssigkeit Silberionen aufweist, Abliltern des Puders, Waschen des Puders, Reduzieren der Silberionen, welche mit dem Polysaccharid zu atomarem/metallischem Silber reagiert haben, und Trocknen des Pulvers.
Das bei dem Verfahren eingesetzte Puder ist vorzugsweise ein feines Puder mit einer Teilchengröße von kleiner als 500 Micron.
Wenn Chitin oder Chitosan als das Polymer eingesetzt wird, kann die Flüssigkeit Wasser sein. Wenn Carboxymethylzellulosen, irische Moose oder andere wasserlösliche Polymere verwendet werden, ist es üblicherweise bevorzugt, das Puder in einem wässrigem Alkohol aufzuschlämmen, beispielsweise einem wässrigem Ethanol, um eine Gelbildung oder ein Löslichmachen während des Prozesses zu verhindern, obwohl in manchen Fällen Wasser ausreichen wird.
Die Silberionen können aus einer Silberverbindung, welche in der Auschlämmungsflüssigkeit gelöst sind erhalten werden. Die Silberverbindung ist vorzugsweise Silbernitrat, ein anderes lösliches Silbersalz kann jedoch auch eingesetzt werden.
Das Waschen des Pulvers, nachdem es abgefiltert wurde, ist vorgesehen, um jegliche überschüssigen Silberionen zu entfernen und kann mit der gleichen Flüssigkeit durchgeführt werden, die für das Aufschlämmen (natürlich ohne den Silberionengehalt) verwendet wurde. Diese Zwischenfiltierungs- und Waschschritte können entfallen, wenn alle Silberionen auf dem Pulver adsorbiert worden sind.
Die Silberionen werden photochemisch durch Aussetzen an Licht zu metallischem Silber reduziert. Dies kann jedoch durch Aufschlämmen des gewaschenen Pulvers mit einer Lösung aus einem Alkalimetallhalid (vorzugsweise Kochsalz) und Bestrahlen der Aufschlämmung unter Rühren mit natürlichem oder künstlichem Licht mit einer Ultraviolettkomponente beschleunigt werden. Das Pulver wird dann abgefiltert, gewaschen und getrocknet wie zuvor beschrieben.
Bei diesen Vorgängen ist es erwünscht, dass das Flüssigkeitsverhältnis unter den gegebenen Beschränkungen der eingesetzten mechanischen Geräte so niedrig wie möglich gehalten wird. Ein Aufschlämmen des Polymerpuders in einer Flüssigkeit sollte großzügig genug durchgeführt werden, wobei ein Sprühen der Flüssigkeit auf das Polysaccharidpulver in einer Menge einzuschließen ist, derart dass eine nasse Paste gebildet werden kann, welche man bei Umgebungstemperatur in einem abgedichteten Behälter zur Verhinderung des Verdampfens stehen lassen kann.
Die Erzeugnisse können verwendet werden als biozide Staubpuder oder in Pasten, Cremes, Gels, Hydrogels, Schäumen, Aerosolsprays oder anderen Applikationsformen, welche für pharmazeutische Anwendungsfälle typisch sind, aufgemacht werden. Zusätzlich können die Pulver in einer Lösung gelöst werden, in welcher sie lösbar sind, beispielsweise verdünnter Säure für Chitosanpulver, und die sich ergebenen Lösungen können verwendet werden, um eine Reihe von Substraten, beispielsweise Haut, Gewebe, Glas, Leder, Papier zu beschichten, um eine bakterizide Oberfläche zu schaffen, oder die Lösungen können mittels konventioneller Techniken in solide Schäume oder Schwämme umgewandelt werden. Wenn sie in diesen Formen eingesetzt werden, sind sie wirksamer als die Produkte, welche gemäß der WO 02/15698 zubereitet werden. Viel niedrigere Konzentrationen von Silber werden zur Erteilung wirksamer bakterizider Eigenschaften erforderlich, wie dies unten in Beispiel 6 gezeigt wird. Wenn die bioziden Kontaktpulver für eine letztliche Verwendung in Lösungsform vorgesehen sind, ist es nicht erforderlich, Polymerpulver mit einer Feinheit von weniger als 500 Micron bei ihrer Präparation zu verwenden.
Eine besondere Anwendung für Lösungen, welche aus den bioziden Kontaktpulvern gemäß der Erfindung präpariert sind, ist ein bakterizides Finish auf Arbeitskleidung und Geweben zum Einsatz in den Gebieten, in denen sterile Bedingungen erforderlich sind, wie zum Beispiels in Krankenhäusern. Eine Kreuzinfektion, insbesondere mit MRSA (Methichillin resistant Staphylococcus aureus), ist derzeit ein größeres Problem für viele Krankenhäuser, und die offensichtliche hohe Aktivität der bioziden Kontaktpulver gemäß der Erfindung gegen diese Organismen macht deutlich, dass ihre Verwendung in dieser Situation höchste Vorteile bringen würde. Man kann sich vorstellen, dass die Lösungen in einer schützenden Nachwäschebehandlung der Arbeitskleidung in Waschprozessen eingesetzt werden könnte.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen beschrieben.
Beispiel 1
Chitinpulver [10g; Teilchengröße <500μm] wird in 100 ml destilliertem Wasser aufgeschlämmt. 0,25 g Silbernitrat, gelöst in 10 ml destilliertem Wasser wurde hinzugefügt, und die Mischung wurde für 24 Stunden gerührt. Die Feststoffe wurden abgefiltert, gut in destilliertem Wasser gewaschen und dann für 2 Stunden in 100 ml destilliertem Wasser mit 1 g Kochsalz gerührt. Die Feststoffe wurden wiederum abgefiltert, mit destilliertem Wasser gewaschen und dann in einer Suspension in destilliertem Wasser (100 ml) unter einer Bestrahlung mit Tageslicht gerührt, um Ag⁺ in Ag⁰ umzuwandeln. Der Chitin/Silberkomplex wurde dann isoliert, getrocknet und abgesiebt, um ein lederfarbiges Pulver zu ergeben, welches eine beträchtliche biozide Aktivität hat.
Beispiel 2
Chitosanpulver [100 g; Teilchengröße <500μm] wurde in 1.500 ml destilliertem Wasser aufgeschlämmt. 6g Silbernitrat, aufgelöst in 20 ml destilliertem Wasser wurde hinzugefügt, und die Mischung wurde für 24 Stunden gerührt. Die Feststoffe wurden abgefiltert und mit destilliertem Wasser gewaschen. Das Filtrat zeigte kein Vorhandensein von Ag⁺-Ionen. Das gewaschene Material wurde zurückgeschlämmt in 1.200 ml destilliertem Wasser und 2,1 g Kochsalz, welches in 10 ml destilliertem Wasser gelöst war, wurden hinzugefügt. Das Rühren wurde unter natürlichem Licht für 64 Stunden fortgesetzt, wonach das Produkt abgefiltert und mit destilliertem Wasser gewaschen und bei 70°C getrocknet wurde, und dann abgesiebt wurde, um ein dunkelbraunes Pulver zu ergeben, welches eine beträchtliche biozide Aktivität hatte.
Beispiel 3
In einer Kugelmühle gemahlene entproteinierte Garnelenschalen, welche noch Calciumcarbonat und andere natürlich vorkommende Mineralien enthielten [10 g; Teilchengröße <212μm] wurden in destilliertem Wasser aufgeschlämmt. Die Feststoffe wurden abgefiltert, gewaschen und in destilliertem Wasser resuspendiert. Eine Silbernitratlösung [0,25 g in 10 ml destilliertem Wasser] wurde hinzugefügt, und die Suspension wurde über Nacht gerührt. Die Feststoffe wurden abgefiltert, gewaschen und für 24 Stunden Licht ausgesetzt, während sie in destilliertem Wasser mit 1 g Kochsalz gerührt wurden. Das graue Puder wurde dann isoliert, gewaschen und getrocknet.
Beispiel 4
In einer Kugelmühle gemahlene entproteinierte Garnelenschalen, welche noch Calciumcarbonat und andere natürlich vorkommende Mineralien enthielten [10 g; Teilchengröße <212μm] wurden in destilliertem Wasser aufgeschlämmt. Die Feststoffe wurden abgefiltert, gewaschen und in destilliertem Wasser resuspendiert. Eine Silbernitratlösung [0,25 g in 10 ml destilliertem Wasser] wurde hinzugefügt und die Suspension wurde über Nacht gerührt. Die Feststoffe wurden abgefiltert, und das graue Pulver wurde gewaschen und getrocknet.
Beispiel 5
5 g irisches Moos wurden in Ethanol : Wasser (Volumenverhältnis 1:1) für 4 Stunden aufgeschlämmt. Die Feststoffe wurden dann abgefiltert und in einer frischen Ethanolwassermischung (Volumenverhältnis 4:1) suspendiert. Dann wurde unter Rühren 0,6 g Silbernitrat, gelöst in destilliertem Wasser, welchem ein gleiches Volumen von Ethanol hinzugefügt wurde, hinzugegeben. Das Rühren wurde für 3 Stunden fortgesetzt, wonach die Teilchen eine schwach rötlich-braune Farbe angenommen hatten. Das irische Moos wurde dann abgefiltert, in Ethanol : Wasser (Volumenverhältnis 1:1) gewaschen, um sämtliche freien Ag⁺-Ionen zu entfernen und dann wieder in Ethanol : Wasser (Volumenverhältnis 1:1) getaucht. 0,8 g Kochsalz (gelöst in der Minimalmenge von destilliertem Wasser, welcher eine gleiche Menge Ethanol hinzugefügt wurde) wurde hinzugefügt. Ein schnelles Dunkelwerden der Farbe fand statt. Die Suspension wurde für weitere 40 Stunden gerührt, um die Ausprägung photochemischer Reduktion zu erhöhen. Das Produkt wurde abgefiltert, in Ethanol : Wassser (Volumenverhältnis 1:1) gewaschen, in Ethanol gerührt, um es zu dehydrieren und dann bei Raumtemperatur getrocknet. Das Produkt war ein grau-braunes Pulver.
Beispiel 6
5 g des Produktes, welches in Beispiel 2 erhalten wurde, wurde in 500 ml von 0,1 M Essigsäure gelöst. Die sich ergebene braune Lösung wurde verwendet, um eine Reihe von Gewe ben zu behandeln: einen gewebten Baumwollstoff; ein nicht gewebtes Polyestergewebe; ein gestricktes Kohlefasergewebe. Das Substrat wurde mit der Lösung imprägniert, ausgequetscht in einer Kissenmangel, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen und getrocknet. Der Silbergehalt variierte von 0,04 Gewichtsprozent des Gewebes bis 0,065 Gewichtsprozent des Gewebes, abhängig von der Lösungsmenge, welche während des Polsterns aufgenommen wurde. Die Proben wurden dann unter Verwendung des schweizerischen SNV 195-920 Testverfahrens für biozide Aktivität bewertet.
Alle Proben zeigten bei diesen Silberwerten einen guten Hemmeffekt. Beispielsweise wurde das Baumwollgewebe mit dem Grad 2 bewertet. Im Vergleich hierzu erfordert Baumwolle, welche nach dem Verfahren, welches in der WO 02/15698 beschrieben wurde eine Silberkonzentration von wenigstens 0,2 Gewichtsprozent des Gewebes (eine fünffache Zunahme im Silbergehalt verglichen zu den Proben gemäß der Erfindung), um eine äquivalente Bewertung in dem schweizer SNV 195-920 Test zu erhalten. Dies zeigt die größere Effizienz des vorliegenden Verfahrens.
Beispiel 7
2 g des in Beispiel 2 erhaltenen Produkts wird 100 ml Glycerin dispergiert, und 2 ml Eisessig wurden hinzugefügt. Nach heftigem Rühren bildete sich eine gelantineartige Paste.
Beispiel 8
2 g des Produktes, welches in Beispiel 2 erhalten wurde, wurden in 100 ml Glycerin dispergiert und 3 ml Milchsäure wurden hinzugefügt. Nach heftigem Rühren bildete die Mischung eine gelantineartige Paste.
Beispiel 9
2 g des in Beispiel 2 erhaltenen Produkts wurden in 58 ml destilliertem Wasser gelöst, welches 2 ml Eisessig enthielt. In dieser Lösung wurde Sorbitol (140 g) gelöst, um eine Mischung zu ergeben, welche bei heftiger Bewegung gelierte.
Beispiel 10
15 g des in Beispiel 1 erhaltenen Produktes wurden mit 4,25 g Lanolin, 4,25 g hartem Paraffin, 4,25 g Cetostearylalkohol und 72,25 g weißem weichen Paraffin gemischt, um eine weiche Creme, geeignet zur Auftragung auf die Haut herzustellen.
Beispiel 11
Pulverproben, präpariert nach den Beispielen 1 bis 5 wurden getestet auf ihre Aktivität gegen MRSA und gegen den Dermatophilus Congolensis. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 unten dargestellt.
Tabelle 1 Biologische Aktivität: Getestet gegen Methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA NCTC 12493) mit dem schweizer SNV 195-920 Test.
Tabelle 2 Biologische Aktivität: Getestet gegen Dermatophilus congolenis (NCTC 5175: strain 11) mit dem schweizer SNV 195-920 Test.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Puders mit bioziden Kontakteigenschaften, mit folgenden Schritten: (a) Aufschlämmen eines Polysaccharides, welches zur Reaktion mit Silberionen geeignet ist und welches in Pulverform vorliegt, in einer Flüssigkeit, in welcher Polysacharid nicht löslich ist, wobei die Flüssigkeit Silberionen aufweist, (b) Abfiltern des Puders, (c) Waschen des Puders, (d) Reduzieren der Silberionen, welche mit dem Polysaccharid zu atomarem/metallischem Silber reagiert haben, und (e) Trocknen des Pulvers.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Polysaccharidpuder eine Teilchengröße von kleiner als 500 Micron hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Flüssigkeit Wasser ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Flüssigkeit wässriges Ethanol ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Flüssigkeit Silbernitrat enthält.
Verfahren nach Anspruch 3 und 5, wobei das Waschen des Pulvers mit deionisiertem Wasser durchgeführt wird, um jeglichen Überschuss von Silberionen zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 4 und 5, wobei das Waschen des Pulvers mit wässrigem Alkohol durchgeführt wird, um jegliche überschüssigen Silberionen zu entfernen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gewaschene Pulver in einer Lösung eines Alkalimetallhilids aufgeschwemmt wird, welches unter Rühren mit natürlichem oder künstlichem, eine Ultraviolettkomponente enthaltendem Licht bestrahlt wird, um die in dem atomaren/metallischen Silber enthaltenen Silberionen fotochemisch zu reduzieren und wieder abgefiltert und gewaschen wird, bevor es getrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polysaccharid Chitin ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Chitin aus entproteinierten Krustentierschalen ohne Mineralisation erhalten wird, und auf diese Weise mit Kalziumcarbonat und anderen natürlich vorkommenden Mineralien, die in den Schalen vorliegen, beigemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei das Chitin enzymdeacetyliert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Polysaccharid Chitosan ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Polysaccharid eine Carboxymethylcellulose oder ein Carragen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Verfahrensschritt: (f) Zubereiten einer/eines Lösung, Paste, Gels, Hydrogels, Creme, Schaums oder Ärosolsprays aus dem getrockneten Pulver.