JP2024504206A - 抗菌性及び抗ウイルス性ナノコンポジットシート - Google Patents

Abstract

抗菌性テキスタイル、さらに、テキスタイルを含むシート基材及びナノ粒子がシート基材の表面上及び内部にナノコンポジットとして存在する、金属酸化物ナノ粒子を含む抗菌性テキスタイルを作製する方法である。前記テキスタイルは、フェイスマスクなどの個人用保護具などの装着可能なアイテムに使用され得る。該テキスタイルを作製する方法は、金属塩溶液をテキスタイルに適用して、金属塩をテキスタイル中に拡散させること、及びテキスタイルを乾燥させて、例えばテキスタイルを熱で乾燥させて、金属ナノ粒子又はナノ構造体のナノコンポジットをその場で形成することによって金属塩をテキスタイルの表面及び内部繊維に結合させること、を含む。

Description

抗菌性組成物は、感染の広がりを防ぐために広く使用されている。抗菌性組成物は、カウンタートップなどの頻繁に接触する表面に適用されるか、又はその中に組み込まれ得る。場合によっては、材料に抗菌特性を与えるために、他の組成物で材料を機能化することが望ましい場合がある。テキスタイル（textile、織物、繊維製品）は、抗菌機能化のための一般的な材料である。

抗菌性テキスタイルは、テキスタイルを抗菌剤でコーティングすることによって作ることができる。そのような方法は、布地に浸透し得ない表面抗菌表面を生成し得る。さらに、テキスタイルの抗菌特性は、洗濯サイクルの繰り返しで持続しない場合がある。場合によっては、化学添加剤を洗濯洗浄サイクルに添加して、汚損に対する耐性又は細菌耐性などのテキスタイル品質を与えることができる。しかしながら、これらの添加剤は、洗濯サイクルの終わりに水流に放出され得、環境に悪影響を及ぼし得る。さらに、そのような抗菌機能化は、テキスタイルの外観又は品質を変化させず、洗濯、保管、及び使用中及び使用後に耐久性があることがしばしば好ましい。テキスタイルが皮膚と接触している場合、刺激又は有害反応を引き起こさないことも好ましい。

場合によっては、空中微生物は、表面微生物よりも管理が困難な場合がある。空中微生物は、空気流及び空気濾過機構によって制御されることが多い。例えば、手術室及び特定の病室は、空気流を制御するために二重ドアシステム及び負圧を有し得る。エアフィルタを使用してもよく、医療スタッフは、微生物が装着者によって吸入されたり環境内に吐き出されたりするのを濾過するための物理的バリアとして鼻及び口の上にマスクを装着してよい。微生物は、空気がマスクを通って流れるときにマスク内に閉じ込められ、その結果、望ましくは、医療スタッフは感染せず、他の人に感染させない。しかしながら、そのようなマスクには限界がある。それらの多孔度に応じて、マスクは依然として、いくつかの微生物が通過することを可能にし得る。さらに、マスクは、空中粒子を収集するにつれて飽和する可能性があり、有用性及び有用な貯蔵寿命が低下し、より頻繁な交換が必要になる。また、マスクは、空中微生物を捕捉することで機能するため、マスク自体が感染を広げる恐れがある。ＣＯＶＩＤ－１９などの一部の微生物は長期間安定したままであり、その結果、マスク自体が医療スタッフ及び他の患者を汚染する危険性がある。したがって、これらのマスクは感染の広がりを減少させるように機能するが、依然として限界があり、さらなる改善が必要である。

したがって、抗菌特性を提供するためにテキスタイルなどの材料を機能化することが望ましいが、そのようなテキスタイルの大規模製造を可能にし、その特性を改善し、性能を改善し、プロセスの環境への影響を低減し、抗菌製品における抗菌機能化材料のより広範な使用を可能にして、特に患者ケア環境における感染の広がりを低減するために、機能化の改善された方法が必要である。

本明細書は、本開示の様々な態様を形成すると見なされる主題を特に指摘し、明確に請求する特許請求の範囲で終了するが、本開示は、添付の図面と併せて以下の説明からよりよく理解されると考えられる。

様々な態様による抗菌接着性ナノコンポジットフィルムの例である。

様々な態様による抗菌性フェイスマスクの一例である。

様々な態様による抗菌性タンポンの一例である。

様々な態様による抗菌性生理用ナプキンの一例である。

様々な態様による抗菌性創傷ケアパッドの一例である。

様々な方法による市販の乾燥機の一例である。

様々な方法による市販の乾燥機の別の例である。

様々な方法による市販の乾燥機の別の例である。

未処理テキスタイルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 未処理テキスタイルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

様々な態様による処理済みテキスタイルのＳＥＭ写真である。 様々な態様による処理済みテキスタイルのＳＥＭ写真である。

シュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）を使用して試験したナノコンポジットテキスタイルの抗菌試験の実験結果の写真である。

スタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）を使用して試験したナノコンポジットテキスタイルの抗菌試験の実験結果の写真である。

シュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）及びスタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）を使用して試験したナノコンポジットテキスタイルの抗菌試験の実験結果の写真である。

対照に対する様々な態様による、亜鉛－ポリウレタンナノコンポジットフィルム（Ａ）及び亜鉛－ナイロンコンポジットフィルム（ｂ）のＳＥＭ写真のセットである。

様々な態様による、亜鉛－アラミドナノコンポジットテキスタイル（ａ）、銀－ポリエステルナノコンポジットテキスタイル（ｂ）及び鉄－ポリウレタンナノコンポジットテキスタイル（ｃ）のＳＥＭ写真のセットである。

様々な態様による、ナノコンポジットテキスタイルから得られたＴｉＯ２ナノ粒子（ａ）及びＺｎＯナノ粒子のＸ線回折スペクトルである。

様々な態様による、アラミド繊維（ａ）の表面、アラミド繊維（ｂ）の内部及び絹繊維（ｃ）上のセラミックナノ粒子のＥＤＳ－ＳＥＭデータである。

ナノコンポジットテキスタイルの反復する洗浄及び乾燥サイクル後の細菌の減少パーセントのグラフである。

例６によるテキスタイルのフェイスマスクである。 例６によるテキスタイルのＳＥＭ画像である。 例６によるテキスタイルのＳＥＭ画像である。 例６によるテキスタイルのＳＥＭ画像である。

例６の処理済み及び未処理のナイロン－綿テキスタイル標本から回収されたＴＧＥＶ（伝染性胃腸炎ウイルス）粒子の棒グラフである。

例６のナイロン－綿テキスタイルにおける感染力価及びウイルスゲノムコピーの対数減少の棒グラフである。

例６の処理済み及び未処理のフェイスマスクテキスタイル標本から回収されたＴＧＥＶ（伝染性胃腸炎ウイルス）粒子の棒グラフである。

例６のフェイスマスクテキスタイルにおける感染力価及びウイルスゲノムコピーの対数減少の棒グラフである。

例１１のテキスタイルの抗菌性能の棒グラフである。

様々な態様は、抗菌性テキスタイルを含む。いくつかの態様では、抗菌性テキスタイルは、テキスタイルを含むシート基材と、ナノ粒子がシート基材の表面上及び内部（例えばテキスタイルの繊維内部）にナノコンポジットとして存在する金属酸化物ナノ粒子とを含んでよい。様々な抗菌性テキスタイルに含まれる金属酸化物は、例えば、酸化亜鉛を含んでよい。抗菌性テキスタイルは、抗菌性テキスタイルがフェイスマスクの少なくとも１つの層を形成する多層フェイスマスクのような個人用保護具のピースなどのユーザの身体に装着されるように構成されてよい。いくつかの態様では、個人用保護具は衣料であってよい。

抗菌性テキスタイルは、様々な用途に使用され得るか、又は含まれ得る。例えば、いくつかの態様では、抗菌性テキスタイルはまた、個人用保護具が包帯を含む場合などに、接着手段層を含んでよい。いくつかの態様では、抗菌性テキスタイルは、女性用衛生製品に含まれてよい。抗菌性テキスタイルは、家具内装材として使用され得る。いくつかの態様では、抗菌性テキスタイルは表面洗浄製品であり得る。いくつかのそのような態様では、表面洗浄製品は、例えばモップ、スポンジ、ラグ又はタオルであってよい。抗菌性テキスタイルはまた、寝具の物品であってよい。

特定の態様は、ユーザの鼻及び口を覆うように構成された多層シート部分であって、シートの１つ又は複数が金属酸化物テキスタイルナノコンポジットを含む、多層シート部分と、マスクをユーザの頭部に取り付けるように構成されたストラップと、を含む、抗菌性フェイスマスクを含む。いくつかの態様では、金属酸化物は酸化亜鉛であり得る。

他の態様は、抗菌性テキスタイルを作製する方法を含む。本方法は、金属塩溶液をテキスタイルに適用して、金属塩を、表面及び内部繊維を含むテキスタイルに拡散させること、及び、適用された金属塩溶液を有するテキスタイルを乾燥させて、金属ナノ粒子又はナノ構造体のナノコンポジットをそのまま移動させることなく（in situ）形成することによって金属塩をテキスタイルの表面及び内部繊維に結合させること、を含んでよい。テキスタイルを乾燥させる工程は、シートを加熱することを含んでよい。金属塩は、酸化亜鉛を含んでいてよい。次いで、得られた抗菌性テキスタイルは、鼻及び口の上に装着されるフェイスマスクのような個人用保護具の物品などの装着可能な物品に組み込まれてよい。

様々な態様は、ナノコンポジットフィルムなどの抗菌ナノコンポジット及びその作製方法を含む。抗菌ナノコンポジットは、例えば、細菌、ウイルス、真菌、カビ、白カビ及び／又は寄生虫を死滅及び／又は減少させるために、抗菌性、抗ウイルス性、抗真菌性、抗カビ性、抗白カビ性、及び／又は抗寄生虫性であり得る。特に明記しない限り、本明細書で使用される「抗菌ナノコンポジット」という用語の使用には、細菌、ウイルス、真菌、カビ、白カビ及び／又は寄生虫を死滅させる及び／又は減少させるための抗菌剤、抗ウイルス剤、抗真菌剤、抗カビ剤、抗カビ剤、抗白カビ剤、及び／又は抗寄生虫剤が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの態様では、抗菌ナノコンポジットは、個人用保護具の表面上又は個人用保護具を通る、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２（ＣＯＶＩＤ－１９の病原体）又は他の感染性ウイルス及び細菌を死滅させ、不活性化し、及び／又は存在を減少させ、及び／又は伝染を減少させ得る。抗菌ナノコンポジットは、テキスタイル及びポリマーのような機能化材料を含むフィルムなどのシート状層として提供されてよい。そのような材料は、フェイスマスク及び他の個人用保護具、並びに医療用衣服及び包帯などの材料に抗菌品質を提供するために使用され得る。抗菌ナノ粒子は、金属又は非金属イオン塩に浸漬するなどして材料に適用されてもよく、次いで、浸漬された材料は、市販の乾燥機などで乾燥されて、ナノ粒子又はナノ構造が形成され得る。このようにして、ナノ粒子が形成され、材料の表面及び内部で材料に結合して、ナノコンポジットを形成する。このプロセスは、本明細書ではクレスコート又はクレスコート技術と呼ばれることがある。この方法は、環境に有害な化学物質を使用することなく、また安定化剤又はキャッピング剤を使用することなく、官能化材料を作るために使用され得る。

本明細書に記載の様々な抗菌ナノコンポジットは、医療及び他の患者ケア、食品の製造及び調製又は密接な接触環境で使用され得る。医療環境での使用は、院内感染のリスクを低減するのに役立ち得る。例えば、抗菌ナノコンポジットを含み得る個人用保護具としては、フェイスマスク、スクラブ、手術用キャップ、ラボコート及び靴カバーが挙げられる。抗菌ナノコンポジットを含み得るさらなる医療製品としては、患者のガウン、シート、包帯及び創傷ケア被覆材、並びに衛生製品が挙げられる。食品の製造及び調製は、食品表面を含み得る。

抗菌ナノコンポジットの他の用途としては、シーツ及びブランケットなどの寝具が挙げられる。特に、そのような寝具は、病院及び診療所などの医療現場において、並びに集団介護現場（生活支援環境など）において有用であり得る。抗菌ナノコンポジットは、靴下、スリッパ及び靴の裏地を含む履物、下着、シャツ及びパンツのような一般消費者衣料、並びにレストラン又はフライトアテンダントの制服のような工業衣料、及び食品加工工場労働者のような工場労働者用の制服などの医療環境以外の衣料品に使用され得る。ナノコンポジットは、家具及び他の家庭用品、特に空港及び他の交通ハブ、学校及びホテルなどの交通量の多い場所の家具を覆う内装材としてさらに使用することができる。さらに他の例では、ナノコンポジットは、モップ、スポンジ、ラグ及びタオルのロープ又はスポンジヘッドなどの表面を洗浄するための材料に使用されてよい。

本明細書に記載の方法を使用して、様々な材料を機能化することができる。例えば、いくつかの態様では、材料は多孔質であってよい。それは、合成、半合成、又は天然の織布若しくは不織布テキスタイル、繊維、又はマイクロファイバを含む合成又は天然テキスタイルであってよい。使用され得るテキスタイルの例としては、綿、ポリエステル、ナイロン、スパンデックス、レーヨン、リネン、カシミヤ、絹及び羊毛、アクリル、モダクリル、オレフィン、アセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、リヨセル、ラテックス、アラミド、並びにこれら又は他の材料又は繊維の１つ又は複数のブレンド又は組み合わせが挙げられる。したがって、テキスタイルは、絹、羊毛、綿、セルロース、亜麻、ジュート又は竹などの天然であってもよく、ナイロン、ポリエステル、アクリル、スパンデックス、レーヨンなどの合成、又はポリプロピレン、ポリウレタンなどのポリマーであってよい。いくつかの態様では、テキスタイルは、ガラス繊維などの鉱物であってよい。あるいは、テキスタイルは、上に列挙したものを含む異なる材料のブレンドであってよい。

いくつかの態様では、材料は、プラスチックフィルムなどのフィルム、硬質プラスチックなどの硬質材料、発泡体、又は半硬質プラスチックなどの半硬質材料であってよい。

いくつかの態様では、材料は、メルトブローイングプロセスによって作製された材料などの不織材料であってよい。例えば、材料は、ポリプロピレン等のメルトブローンポリマーであってよい。そのような材料は、抗菌ナノ粒子で機能化され、抗菌効果と濾過効果の両方を提供するために、３層フェイスマスクなどの多層フェイスマスクの層として使用され得る。いくつかの態様では、他の機能化材料が、微粒子を捕捉するために典型的に使用され、本明細書に記載のように機能化されてもされなくてよいメルトブローンポリマー層、及び内側及び／又は外側ライナーなどの１つ又は複数の追加の層と共に、ナノコンポジット層としてフェイスマスクに使用される。特に明記しない限り、本明細書で使用される「材料」又は「テキスタイル」という用語は、一般に、上記の段落に記載された材料のすべてを含むがこれに限定されない、機能化され得る本明細書に記載された材料のすべてを指す。

材料を機能化するために、様々なタイプの組成物が使用され得る。有用な組成物には、遷移金属又は遷移後金属などの金属、半金属、非金属、希土類金属、及びアルカリ土類金属が含まれる。組成物は、例えば、それらのイオン、元素及び／又はナノ構造形態であり得る。そのようなナノ構造は、ナノ粒子、ナノフィルム、又は他の形態であり得る。

いくつかの態様では、組成物は、銅、ヨウ素、銀、スズ、亜鉛、チタン、セレン、ニッケル、鉄、セリウム、ジルコニウム、マグネシウム、マンガン、又はこれら若しくは他のナノ粒子の１つよりも多くの組み合わせ、又は金属酸化物などのそれらの合金で作られた無機ナノ粒子である。様々な態様で使用され得る金属及び金属酸化物の例としては、銀、酸化銅、二酸化チタン、及び酸化亜鉛が挙げられる。金属及び金属酸化物並びに他の組成物は、単独で又は組み合わせて使用することができる。

組成物がナノ粒子などのナノ構造を含む態様では、ナノ粒子は、例えば、約１ｎｍ～１０００ｎｍ、又は約１００ｎｍ～７００ｎｍなどのナノスケール範囲のサイズを有し得る。いくつかの態様では、ナノ粒子は、二酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化銅及び二酸化ケイ素などの１つ又は複数の金属酸化物であり得る。他の態様では、ナノ粒子は、セレンなどの非金属であってよい。

いくつかの態様では、ナノ粒子は、シート状材料などの多孔性支持材料とナノコンポジットを形成し得る。多孔性支持材料は、綿、セルロース、ビスコース、絹、アラミド、ナイロン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、又はこれら若しくは他の材料のうちの２つ以上の組み合わせであってよい。ナノコンポジットは、材料の表面上及び内部（テキスタイル又は他の多孔性支持材料全体の繊維など）に金属又は非金属ナノ粒子などのナノ粒子を含む二相材料であってよい。

いくつかの態様では、ナノコンポジットシートは、製品又は製品のコンポーネントとして使用され得る。他の態様では、ナノコンポジットシートは、製品の製造中又は後に消費者によってナノコンポジットシートを別の製品又は材料の表面に接着するために使用され得る接着手段（adhesive）と共に使用され得る。ナノコンポジットシートは、１枚、２枚、３枚、又はそれよりも多くの枚数のシートなどの層として存在してよい。ナノコンポジットシートは、疎水性、親水性、静電性、又はそれらの組み合わせであってよい。

接着性ナノコンポジットシートの一例を図１に示す。シート１０は、第１の表面１４及び対向する第２の表面１６を有するナノコンポジットシート１２を含む。それは、ナノコンポジットシート１２の第２の表面１６に隣接する接着手段層１８をさらに含む。接着手段層１８は、図示のように第２の表面１６を完全に覆っていてもよく、又は一連の接着手段ドット若しくは他のパターンなどの不連続な方法で存在していてよい。接着手段層１８は、糊、ペースト、静電表面、又はシート１０の表面への可逆的又は恒久的な接着を可能にする任意の他の材料などの接着手段であってよい。シート１０は、タッチスクリーン及び他の対話型表面など、ユーザによってタッチされるアイテムに適用されてよい。使用に応じて、シート１０は、ユーザがシート１０を通してアイテムの表面を見ることができるように透明であってよい。例えば、電話機、現金自動預け払い機、支払いポータルなどのアイテムのタッチスクリーンに適用又は提供されてよい。携帯電話の他の部分（側面及び背面）、ハンドバッグなどのような高い接触面にさらに提供されてよい。

他の態様では、ナノコンポジットシートは、フェイスマスクなどの個人用保護具の１つ又は複数の層を形成してよい。そのような態様の一例を図２に示す。この例では、マスク２０は、ユーザの頭部に取り付けるためのストラップ２２を含み、これは弾性であってもよく、この例のようにユーザの耳の周り、又は他の構成のようにユーザの頭部の周りにループするように、又はユーザの頭部の後ろに結合するように構成されてよい。マスク２０は、任意に、縁部２４と、図示のように折り畳まれてもよく、又は平坦であってよいフィルタ部分２６とを含んでよい。マスク２０は、ユーザの鼻梁を横切るマスクを成形するための屈曲可能な部材などの、縁部２４内の可撓性及び／又は再成形可能なステーをさらに含むことができる。フィルタ部分２６は、ユーザの鼻及び口を横切って延在し、覆うシートであってもよく、それ自体が、１つ又は複数の抗菌ナノコンポジットシートを含む複数の層を含んでよい。

個人用保護具内の抗菌ナノコンポジットシートは、細菌及び／又はウイルスなどの微生物、例えばＣＯＶＩＤ－１９又は他の微生物が接触すると死滅及び／又は不活性化することを可能にし得る。抗菌ナノコンポジットシートは、微生物濾過シートなどの追加の層の有無にかかわらず個人用保護具に使用されてもよく、又は濾過シートとして追加的に機能してよい。接触した微生物を不活性化することにより、抗菌ナノコンポジットシートは、濾過の代替として又はそれに加えて使用され得る空気中の微生物の拡散を防止する異なる方法を提供するだけでなく、個人用保護具の表面の汚染及び接触による拡散のリスクも低減する。さらに、ナノコンポジットは、１０回以上の洗浄後などの洗浄後であっても抗菌効果を維持するので、抗菌ナノコンポジットから作製されたマスクなどの個人用保護具は、従来の濾過材料と比較して長寿命である。

図２に示す例では、フィルタ部分２６は、第１の層２７、第２の層２８、及び第３の層２９を含む。第１の層２７及び第２の層２８の両方とも、疎水性であり得る抗菌ナノコンポジットシートであり得る。第３の層２９は、マスクが使用されているときにユーザの顔と接触するときにさらなるユーザの快適さを提供するために異なる材料であってよい。例えば、第３の層は、柔軟な低アレルギー性材料であってもよく、疎水性であってよいライナーであってよい。

他の例では、抗菌ナノコンポジットシートは、経血を吸収するタンポン又は生理用パッドなどの女性用衛生製品のコンポーネントとして使用されてよい。そのような態様では、抗菌ナノコンポジットによって提供される抗菌特性は、スタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）群の過剰増殖に起因する毒性ショック症候群又はスタフィロコッカス細菌（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｂａｃｔｅｒｉａ）群に起因する毒性ショック様症候群などのユーザにおける感染のリスクを低減するのに役立ち得る。例えば、抗菌ナノコンポジットは、女性用衛生製品中のそのような細菌を死滅させ、不活性化し、防止し、減少させ、及び／又は増殖阻害し得る。

様々な態様によるタンポンの一例が図３に示されており、タンポンは長手方向及び軸方向の断面で示されている。タンポン３０は、本体３２と、使用後に取り外すために一端にしっかりと取り付けられた紐３９とを含んでよい。本体３２は、外側皮膚接触層３４、高吸収層３６、及び抗菌ナノコンポジット層３８を含んでよい。抗菌ナノコンポジット層３８は、この態様ではタンポン本体３２のコアを形成するが、複数の高吸収層３６及び／又は複数の抗菌ナノコンポジット層３８、並びに他の材料の１つ又は複数の層を含む他の配置及び構成を使用してよい。

様々な態様による衛生パッドの一例が、図４の断面図に示されている。衛生パッド４０は、皮膚接触層４４、高吸収層４６、及び抗菌ナノコンポジット層４８を含む。さらに、ユーザが衛生パッド４０を下着に接着するための接着手段４９を含む。衛生パッド４０の層は、代替的に、様々な構成であってもよく、水分不透過性層などの追加の層を含んでよい複数の高吸収層４６及び／又は複数の抗菌ナノコンポジット層４８を含んでよい。タンポン及び衛生パッドの代替の態様では、抗菌ナノコンポジット層は、他の吸収剤層が必要とされないか、又は他の吸収剤層がより少なく必要とされるように、それ自体が吸収性である材料で構築されてよい。

さらに他の例では、感染のリスクを減らすために、抗菌ナノコンポジットシートを創傷の被覆材に使用することができる。そのような被覆材は、例えば、一般的な切り傷及び擦り傷、術後切開、又は事故若しくは軍事衝突中に受けた創傷の分野で使用することができる。抗菌ナノコンポジットシートを含む被覆材は、創傷に適用され、ラップなどの圧縮によって保持され得るガーゼパッドなどの吸収性パッドであってもよく、又は例えば接着性包帯であってよい。他の態様では、抗菌ナノコンポジットシートは、必要に応じて人工肛門バッグ及び被覆材、栄養チューブ、並びに人工呼吸器チューブと共にストーマを洗浄及びケア及び維持するための被覆材又は他の材料に使用してもよく、ナノコンポジット材料はウイルス又は細菌汚染のリスクを低減し得る。

抗菌創傷ケアパッドの一例を図５に示す。パッド５０は、接着手段層５２（図示のように連続的であってもよく、又は不連続的であってよい）及び抗菌ナノコンポジット層５４を含む。パッド５０は、様々な構成で提供され得る吸収性層及び非透湿性層などの他の層をさらに含んでよい。いくつかの態様では、抗菌ナノコンポジット層５４は、他の吸収剤層が必要とされないように、それ自体が吸収性である材料で構築される。

テキスタイルシート若しくは他のシートなどの様々な材料又は多孔質材料を抗菌ナノコンポジットシートに使用してもよく、抗菌ナノコンポジットシートは機能化プロセスによって作ってよい。あるいは、テキスタイル糸、繊維又はフィラメントは、本明細書に記載のプロセスに従って機能化されてもよく、機能化された糸、繊維又はフィラメントは、続いてテキスタイルシートに織られるか、それ以外の方法で形成されてよい。

機能化プロセスは、ナノ粒子組成物などの抗菌性組成物を材料に適用して、組成物を材料に含浸させることから開始し得る。金属塩の材料への含浸は、例えば、浸漬又は噴霧によって行うことができる。いくつかの態様では、組成物は、水性懸濁液又は水溶液などの懸濁液又は溶液中にある。組成物は多くの態様において水性であるが、代替的に、非水性、例えばアセトン、エタノール又はイソプロパノールなどの有機溶媒の希釈溶液（５０％未満又は２５％未満など）であってよい。組成物を材料に適用することは、例えば、材料を組成物に浸すことによって、又は組成物を支持材料に噴霧することによって、支持材料を組成物で飽和させることを含んでよい。

組成物が材料に適用されると、組成物は、乾燥によって、及び／又は乾燥機の使用などの熱の適用によって材料に結合され得る。熱は、溶液の蒸発を引き起こして、布地の繊維の表面上へのナノ粒子の熱還元及び結晶化を開始し得る。これは、商業用乾燥機又は工業用乾燥機などの大型乾燥機を使用して大規模に行うことができる。そのような商業用又は工業用乾燥機は、大量のテキスタイルなどの大量の材料を乾燥させることが可能であり得、１日を通して連続的になど、より長期間動作され得る。例えば、そのような市販の乾燥機は、より大きな乾燥シリンダサイズ、より高い空気流、及びより高いＢＴＵ定格を有していてもよく、これは乾燥時間を短縮し、乾燥効率を高めるのに役立ち得る。例えば、市販の乾燥機は、７立方フィート以上、又は３０ポンド以上の容量を有し得る。工業用乾燥機は、３０ポンド以上、５０ポンド以上、又はさらにそれ以上の容量を有し得る。いくつかの態様では、乾燥機は材料に熱を加えることができる。いくつかの態様では、乾燥機は、加熱された空気を材料に向けて吹き付けてもよく、及び／又はコンベヤ上で、又は乾燥機内でのタンブリングなどによって、乾燥中に材料を移動させてよい。

様々な態様で使用され得る乾燥機システムの例を図６～８に示す。乾燥機６０の図が図６に示されている。乾燥機６０は乾燥機チャンバ６２を含み、処理済み材料６４は乾燥機チャンバ６２の内部にある。乾燥機６０は、回転する乾燥機チャンバ６２内でタンブリングされる間に高温空気などの熱６６を材料６４に加える。

乾燥機７０の他の例を図７に示す。この乾燥機７０は、コンベヤシステム７２を含む。処理済み材料７４がコンベヤ７２上の乾燥機７０を通過するとき、乾燥機は高温空気などの熱７６を加える。材料７４は、乾燥機７０を連続的に通過してもよく、又はコンベヤ７２は、材料７４の通過中に１回又は複数回一時停止してよい。熱は、上方から加えられるように示されているが、代替的に又は追加的に、材料７４を乾燥させるために任意の方向から加えられる。熱源はまた、例えば、オーブン、乾燥機、熱ジェット、又は赤外線光源であってよい。

さらに別の例では、図８に示す乾燥機８０は、処理済み材料８４を吊り下げるためのフック又はクリップなどの１つ又は複数のハンガー８２を含む。浸漬された材料８４は、単一のフック又は複数のフックから吊り下げられ、それを広げて折り畳みを最小化又は排除することができる。乾燥機は、材料８４に熱８６を加える。高温空気などの熱８６は、２つの対向する側面から材料８４に加えられるように示されているが、代替的に又は追加的に、任意の又はすべての方向から加えられてよい。いくつかの態様では、乾燥機８０は、材料８４を熱８６を通して運ぶためのコンベヤシステムを含むことができる。例えば、ハンガー８２は、処理済み材料８４を乾燥機８０を通して運んでよい。

処理済み材料に熱を加えると、組成物が材料に結合する。例えば、ナノ材料が使用される場合、ナノ材料は、支持材料繊維の内部で成長されてもよく、周囲の材料によって物理的に適所に保持されてよい。熱などのエネルギーの使用は、結晶化を促進し得る。

熱処理後、組成物は、長期間材料に結合したままであり得る。例えば、組成物は、１回又は複数回のその後の使用及び／又は洗濯サイクルなどの洗浄中に材料に結合したままであり得る。

いくつかの態様では、組成物は、洗濯プロセス中にテキスタイル材料に添加されてよい。例えば、洗濯機の洗浄サイクル中など、テキスタイルが洗浄されている間に、組成物がテキスタイルに添加され得る。組成物は、洗濯用洗剤への添加剤として提供されてもよく、又は洗浄サイクル中に別々に添加されてよい。添加剤は、例えば、金属塩又は非金属塩の水溶液であってよい。洗浄サイクルが完了すると、通常の洗濯プロセスに従って、テキスタイルは洗濯乾燥機で乾燥され得る。このようにして、テキスタイルは、日常的な洗濯プロセス中に機能化され得る。これは、寝具（シート、ブランケット、枕カバー、枕、マットレスカバー）及び／又は医療従事者が着用するスクラブなどの衣料、又はガウン又は患者が着用する他の衣料などの材料に抗菌品質を提供するために、ホテル、病院、養護施設、及び他の施設などの産業目的に特に有用であり得る。

実施例
例１
ナノコンポジットテキスタイルを、テキスタイルを亜鉛塩溶液に浸漬することによって調製した。テキスタイルは、綿、ポリエステル、ナイロン及びスパンデックスの混合物であった。次いで、テキスタイルを市販の乾燥機で約６５℃の温度で乾燥させた。乾燥が完了した後、酸化亜鉛ナノコンポジットテキスタイルを洗浄し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）下で検査した。比較のために、図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ１０００倍及び５０００倍での未処理テキスタイルのＳＥＭ写真を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂは、酸化亜鉛ナノコンポジットを形成するための処理後の同じテキスタイルの１０００倍及び５０００倍でのＳＥＭ写真を示す。比較は、テキスタイルの実質的なコーティングが生じ、これが洗浄後も維持されたことを示している。

上記のように調製された酸化亜鉛ナノコンポジットテキスタイルを、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｓ ａｎｄ Ｃｏｌｏｒｉｓｔｓ（ＡＡＴＣＣ）Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １００－２００４を用いて抗菌特性について試験した。処理済みテキスタイルと未処理テキスタイルの両方を使用して、実験を３回繰り返した。２つの細菌種：グラム陰性細菌であるシュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）及びグラム陽性細菌であるスタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）を試験に使用した。いずれの場合も、テキスタイルにブロス中の細菌を接種し、一方で対照は、同じ方法であるがブロスのみで処理した。テキスタイルを２４時間インキュベートした。次いで、テキスタイルを中和ブロスに溶出し、希釈し、ペトリ皿にプレーティングすることによって、テキスタイル上の微生物濃度を決定した。ペトリ皿上で得られた細菌増殖を図１１及び図１２に示す。

図１１は、Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａによる試験から得られたペトリ皿の写真であり、図１２は、Ｓ．ａｕｒｅｕｓによる試験から得られたペトリ皿の写真である。いずれの場合も、上行のペトリ皿は、中央のペトリ皿を対照（細菌なし）とした未処理テキスタイルの結果であり、下行のペトリ皿は、処理済みテキスタイルの結果である。両方の細菌について、処理済みテキスタイルについてのペトリ皿の下行は細菌増殖を有さなかったが、未処理テキスタイルについてのペトリ皿の上行は多数の細菌コロニーを有した。酸化亜鉛ナノコンポジットテキスタイルは、完全な細菌制御を示した。これらの結果は、本明細書に記載のテキスタイルを調製するプロセスが、洗浄後も持続する抗菌特性のためにテキスタイルを機能化するのに有効であったことを示している。

例２
ポリエステル、アラミド、羊毛、絹、及びナイロン／綿をＺｎＯナノ粒子で機能化した。テキスタイルを、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、及び塩化亜鉛を含む亜鉛塩の水溶液に０．１～０．７５Ｍの理想的な濃度範囲で３０分間浸漬し、続いて従来のオーブンで１００℃又は６０℃の乾燥機で乾燥するまで加熱することによって機能化した。得られた機能化テキスタイルは、１～３％ｗ／ｗのナノ粒子負荷を有していた。次いで、例１で上述したように、シュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）（ＰＡ）（グラム陰性）及びスタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）（ＳＡ）（グラム陽性）を使用して、ＡＡＴＣＣ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １００－２００４に従って、ナノコンポジット機能化テキスタイルの抗菌活性を３連で試験した。亜鉛ナノコンポジットテキスタイルの抗菌特性を、洗浄前並びに１、５及び１０回の洗浄サイクルを行った後に試験した。

洗浄前の抗菌試験：ＡＡＴＣＣプロトコルに従って、サンプルを０時間に処理し（即時溶出）、次いで２４時間放置した。収集した細菌をペトリ皿に播種して、細菌増殖の減少を計算した。結果を％減少で報告し、式１によって計算する：

Ｒ＝１００（Ｂ－Ａ）／Ｂ （Ｅｑ．１）、
式中、Ｒは減少（％）であり、Ａ及びＢは、所望の接触期間「Ａ」にわたるインキュベーション後、又は「０」接触時間）「Ｂ」での接種直後のいずれかに回収されたジャー内の接種された処理済み試験標本の見本から得られた細菌の数である。同じ式を２４時間の溶出に使用した。

すべての実験について、式２を使用して、細菌源が有効であるかどうか、すなわち使用される細菌の初期濃度が抗菌試験を実施するのに十分であるかどうかを評価した。式２：
Ｅ＝Ｌｏｇ（Ｂ）－Ｌｏｇ（Ａ） （Ｅｑ．２）、
式中、Ｅは有効濃度、Ａ及びＢはそれぞれ接種直後及び２４時間のインキュベーション後に接種された未処理対照テキスタイルから回収された細菌の数である。Ｅは、有効と見なされるためには１．５より大きくなければならない。

すべての実験において、Ｌｏｇ（Ｂ）－Ｌｏｇ（Ａ）の値は３～５の範囲であり、有効な細菌濃度を確認した。抗菌試験について得られたペトリ皿プレートの一部の画像を図１３に示す。結果は、未処理のテキスタイルと比較して、ナノコンポジットテキスタイルについて優れた抗菌特性を示す。

Ｔａｂｌｅ１は、ＺｎＯナノコンポジットテキスタイルとの０時間（即時溶出）及び２４時間のインキュベーション後の両方での細菌の減少率に対する抗菌試験の結果を示す。即時溶出データは、異なるテキスタイルについて５５％～７５％の減少を示し、これは、細菌がテキスタイルに数秒間しか曝露されなかったため、予想外の肯定的な結果である。データは、シュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）（ＰＡ）及びスタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）（ＳＡ）に対するいくつかの可変的な効果を示す。いくつかのサンプルでは、陰性値が観察され、対照よりも多くの細菌が回収されたことを示している。これは、テキスタイルの可変吸着特性又は細菌濃度の不適切な調製に起因する可能性がある。より長い溶出について、Ｔａｂｌｅ１は、ナノコンポジットテキスタイルが、２４時間曝露された細菌の１００％を死滅させたことを示す。

抗菌性テキスタイルの耐久性を評価するために、ＡＡＴＴＣによって認可された洗浄乾燥機を使用して亜鉛ナノコンポジットテキスタイルを１、５及び１０回洗浄した。次いで、同じプロトコルに従って、上記と同じ式を使用して抗菌特性を試験した。Ｔａｂｌｅ２は、即時溶出（０時間）後の抗菌特性に対する洗浄サイクルの効果をまとめたものである。Ｔａｂｌｅ２は、ジンクナノコンポジットテキスタイルとの０時間のインキュベーション後のシュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）（ＰＡ）及びスタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）（ＳＡ）の細菌減少（％）に対する洗浄サイクルの効果を示す。データは、ナノコンポジットテキスタイルが少なくとも１０回の洗浄サイクルにわたって優れた抗菌特性を保持したことを示しており、ナノコンポジットテキスタイルの高い安定性を示している。

例３
例２の実験を繰り返したが、ナノコンポジットテキスタイルの合成中の初期塩濃度を増加させて、テキスタイルのナノ粒子負荷、具体的には０．７５～１．５Ｍの理想的な濃度範囲での硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、及び塩化亜鉛を２倍にした。得られたテキスタイルは、３～６％ｗ／ｗのナノ粒子負荷を有していた。結果を例２の結果と比較して、テキスタイルの抗菌特性に対するナノ粒子の濃度の効果を評価した。以下のＴａｂｌｅ３は、例２のテキスタイルの洗浄前の試験結果と比較した、この例のテキスタイルの洗浄前の試験結果を示す。Ｔａｂｌｅ３は、即時溶出（０時間のインキュベーション）後のシュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）（ＰＡ）及びスタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）（ＳＡ）の抗菌特性に対するナノ粒子負荷の効果を示す。これらの結果は、ナノコンポジットテキスタイルにおいて３～６％の最終ナノ粒子負荷を得るための合成プロセス中の初期塩濃度を増加させることによって、テキスタイルが即時溶出（０時間の接触時間）であっても１００％の抗菌効率を示すことができることを示している。これは、テキスタイルとの接触数秒以内に細菌又はウイルスを迅速に不活性化し、医療用マスク、ガウン、スクラブ、及びラボコートなどの個人用保護具（ＰＰＥ）における用途のための新しい道を開くために極めて有用であり得る顕著な性能である。

例２と同様に、この実験のナノコンポジットテキスタイルを１、５、及び１０回の洗浄サイクルで洗浄して、同じ病原体を使用したナノコンポジットテキスタイルの抗菌特性に対する洗浄の効果を試験した。結果を以下のｔａｂｌｅ４に示し、亜鉛ナノコンポジットテキスタイルとの２４時間のインキュベーション後のシュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）（ＰＡ）及びスタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）（ＳＡ）の細菌減少率に対する洗浄サイクルの効果を１、５及び１０回の洗浄サイクルについて示す。結果は、ほとんどのテキスタイルについて１０回の洗浄サイクル後でも抗菌特性が保持されたことを実証している。１０回の洗浄サイクルで、ナノコンポジットテキスタイルは、スタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）について９０％を超える細菌減少を示した。抗菌活性は、シュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）では羊毛及び絹でそれぞれ２０％及び４０％低下した。本発明者らは以前に、セレン／ポリウレタンナノコンポジットに対して同様の挙動を観察した。これは、シュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）などのグラム陰性菌が、通常、細胞壁の外側の余分な多糖層のために抗菌剤に対してより耐性であるという事実によって説明することができた。したがって、羊毛、絹及びセレン／ポリウレタンなどのいくつかのテキスタイルについて、テキスタイルを１０回以上など、数回洗浄した後、本明細書に記載のプロセスなどによって、ナノコーティング機能化を繰り返してよい。これは、シュードモナス・エルジノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）などのグラム陰性菌に対する使用に適切であり得る。

例４
本明細書に記載されるように製造されたナノコンポジットテキスタイルのサンプルは、ミネソタ大学特性評価施設によって特性評価された。
繊維の構造的完全性、ナノ粒子のサイズ、形状、及び分布の均一性、並びにナノ粒子と繊維との間の界面の分析を含む、ナノコンポジットテキスタイルの形態学的分析を行った。これらの特性の評価は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して行った。図１４及び図１５は、本明細書に記載のように製造されたナノコンポジット材料について得られたＳＥＭ画像のいくつかの例を示す。

図１４において、行Ａは、２５倍、５００倍及び２０，０００倍での亜鉛－ポリウレタンナノコンポジットフィルム対２０，０００倍でのナノコンポジットを含まない同じポリウレタンの対照のＳＥＭ画像を示す。矢印は２つのナノコンポジット薄膜を示す。フィルム断面での画像増幅は、フィルム内部の亜鉛ナノ粒子の存在を示す。図１４の行ＢのＳＥＭ画像は、５０倍、５００倍及び３０，０００倍での亜鉛ナイロンナノコンポジット対３０，０００倍での同じナイロンの対照である。亜鉛ナノ粒子は、ナイロン繊維内に埋め込まれているのが分かる。

図１５において、テキスタイル繊維の断面のＳＥＭ画像は、繊維のバルク内部のナノ粒子の形成を示す。図１５において、行Ａは、２，５００倍及び１５，０００倍での亜鉛－アラミドナノコンポジットのＳＥＭ画像である。図１５の行Ｂは、１２００倍及び２５，０００倍での銀－ポリエステル／綿ナノコンポジットのＳＥＭ画像であり、図１５の行Ｃは、１２００倍及び４５００倍での鉄－ポリウレタンナノコンポジットのＳＥＭ画像である。

ナノ粒子の化学構造及び結晶構造も評価した。ナノ粒子の結晶相は、その機能性に大きな影響を及ぼす。ナノ粒子を、粉砕によって綿／ポリエステルテキスタイルから回収した。粉末は、エネルギー分散型分光法（ＥＤＳ）及びＸ線回折（ＸＲＤ）を使用して分析した。酸化亜鉛、ナノチタン（ＴｉＯ_２）及びナノセラミックを、その後の機能性試験のために分析した。

ＸＲＤの結果を図１６に示し、これはＴｉＯ_２ナノ粒子（ａ）及びＺｎＯナノ粒子（ｂ）のＸ線回折スペクトルを示す。これらの結果から、ＺｎＯ及びＴｉＯ_２ナノ粒子の存在が確認され、ＺｎＯナノ粒子は、大部分がジンカイトと呼ばれる結晶相に存在し、ＴｉＯ_２ナノ粒子はアナターゼと呼ばれる結晶相に存在することが明らかとなった。

アラミド及び絹に対するセラミックナノ粒子の特性評価を、ＳＥＭ及びＥＤＳを使用して行い、これらの結果を図１７に示す。図１７は、アラミド繊維（ａ）の表面、アラミド繊維（ｂ）の内部及び絹繊維上のセラミックナノ粒子のＥＤＳ－ＳＥＭデータを示す。ＥＤＳは、セラミックナノ粒子がホウ素、ケイ素、及びアルミニウムから構成され、繊維の表面上及びバルク材料中の両方に存在することを示した。

例５
０．１～０．７５Ｍの理想的な濃度範囲の硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、及び塩化亜鉛の水溶液にテキスタイルを浸漬することによって、ナノコンポジットテキスタイルを調製した。テキスタイルは、綿ポリエステルブレンドのＮＩＫＥ靴下であった。次いで、テキスタイルを市販の乾燥機で約６０℃の温度で乾燥させた。テキスタイルを１００回の洗浄及び乾燥サイクルに供した。上記のように調製した酸化亜鉛ナノコンポジットテキスタイルを、洗浄及び乾燥サイクルの前、５０回の洗浄及び乾燥サイクルの後、並びに１００回の洗浄及び乾燥サイクルの終了時に、ＡＡＴＣＣ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １００－２００４を使用して抗菌特性について試験した。グラム陽性菌であるスタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）を試験に使用した。テキスタイルにブロス中の細菌を接種し、一方で対照は、同じ方法であるがブロスのみで処理した。テキスタイルを２４時間インキュベートした。次いで、テキスタイルを中和ブロスに溶出し、希釈し、ペトリ皿にプレーティングすることによって、テキスタイル上の微生物濃度を決定した。ナノコンポジット靴下の抗菌効果を比較するために、未処理対照の靴下を試験した。結果を図１８に示すグラフに示す。洗浄及び乾燥前、５０回の洗浄及び乾燥サイクル後、並びに１００回の洗浄及び乾燥サイクル後のナノコンポジットテキスタイルの抗菌特性は安定していた。

例６
記載された本発明に従って調製したテキスタイルサンプルを試験して、Ｇｏｎｚａｌｅｚ，Ａｎｄｒｅｗ，ｅｔ ａｌ．「Ｄｕｒａｂｌｅ Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｆａｃｅ Ｍａｓｋｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｐｉｄ Ｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｒｏｎａｖｉｒｕｓｅｓ．」（２０２１）．ＤＯＩ：１０．２１２０３／ｒｓ．３．ｒｓ－８２１０５２／ｖ１に記載されているように、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２の代用［（伝染性胃腸炎ウイルス（ＴＧＥＶ）］に対するテキスタイルの殺ウイルス効果を評価した。

この例では、２種類のテキスタイル、ナイロン－綿テキスタイル及びフェイスマスクに使用される種類のメルトブローンポリプロピレン材料を使用した。この例で使用したテキスタイルは、テキスタイルを硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、及び塩化亜鉛に０．１～０．７５Ｍの理想的な濃度範囲で浸漬し、市販のオーブンで１００℃で乾燥させて水を蒸発させ、酸化亜鉛ナノ粒子の核生成及び成長を開始させることによって調製した。得られたナノ粒子又はナノ構造体は、材料の内部及び表面上にランダムに分布し、形状及びサイズが５～５００ｎｍで変化した。図１９に示すＳＥＭ画像は、表面だけでなく材料のバルク内でのナノ粒子の成長を示している。図１９Ａは、フェイスマスクの一例を示す。図１９Ｂは、未処理ポリプロピレンテキスタイルのＳＥＭ画像であり、図１９Ｃは、「ペタル」形状の亜鉛粒子を有する亜鉛－ポリプロピレンナノコンポジットテキスタイルのＳＥＭ画像である。図１９Ｄは、様々な倍率レベルでの処理後のポリエステル－綿テキスタイルのＳＥＭ画像を示す。画像は内部ナノ粒子成長を示す。成長前後の質量測定により、最終コンポジットの３～６質量％のナノ粒子負荷が明らかになった。

乾燥後、標準的なＡＡＴＣＣ ＬＰ１：Ｍａｃｈｉｎｅ Ｗａｓｈプロトコルに従って、市販の洗浄／乾燥ユニットでフェイスマスクを十分に洗浄した。試験では、各布地について、６０個の処理済みサンプルを６０個の未処理対照サンプルと比較した。

ブタにおいて胃腸感染症を引き起こすアルファコロナウイルスであるＴＧＥＶ（伝染性胃腸炎ウイルス）を、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２の代用として使用した。ＴＧＥＶを増殖させ、ＳＴ（ブタ精巣）細胞で滴定した。細胞を、抗生物質及びウシ胎児血清を補充したイーグルのＭＥＭ培地中で増殖させた。

ウイルス回収培地（４％ ＦＢＳを含むＭＥＭ培地）のアリコート（１ｍＬ）を２７本の丸底１３ｍＬプラスチック遠心管（Ｆａｌｃｏｎ）に分配した。２７本のウイルス回収チューブをそれぞれ９本ずつ３つのグループに分けた。群１を対照としてマークし、群２を処理としてマークし、群３を浸出粒子対照（処理済み対照）としてマークした。各群において、３つの異なる時点（１０分、３０分、６０分）でのウイルス回収のために３つのチューブを割り当てた。

２つの正方形ペトリ皿を対照及び処理としてマークした。パラフィルム正方形（２×２ｃｍ^２）を切断し、各ペトリ皿に９つのパラフィルム正方形を配置した。４アリコート（７５μＬ）のＴＧＥＶ懸濁液（初期力価＝約６．５ Ｌｏｇ ＴＣＩＤ_５０／ｍＬ）を各パラフィルム正方形の中心に置いた。９つの未処理（対照）及び９つの処理済みナイロン／綿標本を、それぞれ対照マーク及び処理マークのペトリ皿の各パラフィルムスクエアの表面上に置き、ウイルス液滴を試験したテキスタイルとパラフィルムスクエアとの間に挟んだ。ウイルス液滴は親水性であるため、テキスタイル標本によって直ちに吸収された。

各接触時点（１０分、３０分、６０分）の後、３つのサンプルのセット（３連）を対照及び処理ペトリ皿から取り出し、各サンプルセット（吸収されたウイルス及びパラフィルムスクエアを有する試験された標本）を群１及び２の対応するウイルス回収チューブに移した。生存しているウイルス粒子を回収するために、すべてのウイルス回収チューブを、サンプルセットをそれぞれに移した直後に２分間ボルテックスした。

ウイルス回収群３では、処理済みテキスタイル標本を最初に各チューブに移し、２分間ボルテックスした後、ウイルスの７５μＬアリコートを（布地と直接接触させずに）各チューブに直接添加した。これは、ウイルス粒子の画分が、布地からのウイルスの回収後にウイルス回収溶液中に浸出した可能性があるテキスタイル有効成分との接触によって不活性化されたかどうかを知るために行われた。

回収培地に回収した生存ウイルスの力価は、５０％組織培養感染用量（ＴＣＩＤ_５０）法により行った。各サンプルの回収培地から連続１０倍希釈液を調製した。これらの希釈物を、希釈物あたり３ウェルを使用して９６ウェルマイクロタイタープレートで調製したＳＴ細胞の８０％コンフルエントな単層に接種した（各サンプル希釈物１００μＬ／ウェル）。

感染細胞を、５％ ＣＯ^２インキュベーターにおいて３７℃で最大５日間インキュベートし、細胞変性効果（ＣＰＥ）の出現について倒立顕微鏡下で毎日試験した。感染細胞の５０％でＣＰＥを産生したウイルスの最も高い希釈をエンドポイントと見なした。次いで、各サンプル中の生存ウイルスの力価をＫａｒｂｅｒ法（Ｋａｒｂｅｒ，Ｇ．（１９３１）．５０％ ｅｎｄ ｐｏｉｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ａｒｃｈｉｖ ｆｕｒ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｌｌｅ Ｐａｔｈｏｌｏｇｉｅ ｕｎｄ Ｐｈａｒｍａｋｏｌｏｇｉｅ，１６２，４８０－４８３）で計算し、ｌｏｇ_１０ ＴＣＩＤ_５０／サンプルとして表した。

実験全体を別の日にもう１回繰り返した。両方の実験は、各接触時間について３連のサンプルを使用し、したがって結果は、６連の平均として示されている。

ウイルス不活化に対する作用様式に関するいくらかの洞察を得るために、対照サンプル及び処理済みサンプルからのウイルス回収後の溶出緩衝液中のウイルスゲノムコピー数を定量した。ウイルスＲＮＡを、ＱＩＡａｍｐ ＤＳＰ Ｖｉｒａｌ ＲＮＡ Ｍｉｎｉ Ｋｉｔ（Ｑｉａｇｅｎ、ドイツ）を製造者の説明書に従って使用して１４０μＬのサンプルから抽出した。ＲＮＡを１００μＬの溶出緩衝液で溶出し、ウイルスゲノム定量に使用するまで－８０℃で保存した。ＲＴ－ｑＰＣＲのために、本発明者らは、Ｔａｂｌｅ５に示すＰＣＲプライマーセット及びプローブを使用した。ＲＴ－ｑＰＣＲプライマーは、保存された１４６ｂｐ領域［（ＴＧＥＶ－ＧｅｎＢａｎｋアクセション番号：ＫＸ９００４１０．１の配列に関して）に関してＴＧＥＶ Ｓ遺伝子のヌクレオチド３７０と５１５との間の領域に対応する］を標的とするように設計した。プライマー及びプローブは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＤＮＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＩＤＴ，Ｃｏｒａｌｖｉｌｌｅ，ＩＡ）によって製造された。ＡｇＰａｔｈ－ＩＤ Ｏｎｅ－Ｓｔｅｐ ＲＴ－ＰＣＲキット（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ ｂｙ Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ）を用いて反応を行った。

反応混合物（２５μＬ）は、５μＬの鋳型ＲＮＡ、１２．５μＬの２ＸＲＴ－ＰＣＲ緩衝液、１μＬの２５ＸＲＴ－ＰＣＲ酵素ミックス、０．５０μＬの１０μＭフォワードプライマー（最終濃度２００ ｎＭ）、０．５０μＬの１０μＭリバースプライマー溶液（最終濃度２００ｎＭ）、０．３０μＬの１０μＭプローブ（最終濃度１２０ｎＭ）及び５．２０μＬのヌクレアーゼフリー水からなった。ＲＴ－ｑＰＣＲをＱｕａｎｔＳｔｕｄｉｏ（商標）５ ＰＣＲサーモサイクラーシステム（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓ（商標）、カタログ番号：Ａ２８１４０）で行った。逆転写を４５℃で１０分間行った。Ｔａｑポリメラーゼ活性化を９５℃で１５分間行い、続いて９５℃／１５秒の変性工程及び５８℃で４５秒間のアニーリング／伸長工程を用いて４５回の増幅サイクルを行った。各サイクルのアニーリング工程の終了時に蛍光を測定した。ＲＴ－ｑＰＣＲの各実行において、標準曲線サンプル及び鋳型なし対照をそれぞれ陽性対照及び陰性対照として使用した。

ウイルスゲノムコピー数の絶対定量のためにＴＧＥＶ標準／検量線を構築し、本発明者らは、ＴＧＥＶ Ｓ遺伝子の５５７ｂｐ ＲＴ－ＰＣＲ精製アンプリコン（ＲＴ－ｑＰＣＲプライム／プローブセットの１４６ｂｐ標的配列を含む）の連続１０倍希釈物を使用した。５５７ｂｐのＴＧＥＶ Ｓ遺伝子断片は、Ｔａｂｌｅ５に示す自社開発のプライマーセットを用いてＲＴ－ＰＣＲ反応により生成された。結果をサイクル閾値（Ｃｔ）値として表した。Ｃｔ値及び標準曲線を使用して、ＴＧＥＶの絶対ゲノムコピー数を計算し、ゲノムコピー／サンプルとして表した。

以下のＴａｂｌｅ５は、この例の各ＰＣＲ反応に使用したＴａｑＭａｎベースのＴＧＥＶ ＲＴ－ｑＰＣＲのオリゴヌクレオチドを示す。＋極性はウイルスセンスを示し、－極性はアンチ－ウイルスセンスを示す。位置は、参照としてのＴＧＥＶゲノム（ＧｅｎＢａｎｋアクセション番号：ＫＸ９００４１０．１）の対応するヌクレオチド位置である。

ここに示す結果は、６連の幾何平均である。一元配置ＡＮＯＶＡを実施し、平均間の差の有意性を、有意性＝０．０５でのテューキー検定を用いた対比較によって実施した。以下のＴａｂｌｅ６は、１０分、３０分及び６０分の接触時間後にナイロン／綿テキスタイル標本から回収された生存ＴＧＥＶ力価及びＴＧＥＶゲノムコピー数の要約である。

１０分、３０分及び６０分の接触時間後にナイロン－綿テキスタイル標本から回収された感染性ＴＧＥＶ粒子の力価を、図２０として示される棒グラフに示す。列は６連の幾何平均である。エラーバーは、±１の幾何標準偏差を表す。散乱した緑色の線が検出の限界である。各列ベースの同じ文字は、各接触時間ｐ≧０．０５で互いに有意に異ならない幾何学的手段を示す。各時点において、１つ目の棒は未処理であり、２つ目の棒は処理済み対照であり、３つめの棒は処理済みテキスタイルサンプルである。

ナイロン－綿テキスタイル標本との１０、３０、及び６０分の接触時間後の感染力価（それぞれ１つ目の棒）及びウイルスゲノムコピー（それぞれ２つ目の棒）の対数減少数を、図２１として示される棒グラフに示す。列は算術平均であり、エラーバーは±１標準偏差を表す。各列ベースの同じ文字は、各接触時間ｐ≧０．０５で互いに有意に異ならない幾何学的手段を示す。ＰＴＲ＝ウイルス力価低下のパーセンテージ。

１０分、３０分及び６０分の接触時間後にフェイスマスクテキスタイル標本から回収された生存ＴＧＥＶ力価及びＴＧＥＶゲノムコピー数の要約を以下のＴａｂｌｅ７に示す。ＴＣＩＤ_５０は、５０％組織培養感染用量である。

１０分、３０分及び６０分の接触時間後にフェイスマスクテキスタイル標本から回収された感染性ＴＧＥＶ粒子の力価を、図２２に示す。各時点において、１つ目の棒は未処理サンプルであり、２つ目の棒は処理済み対サンプル照であり、３つめの棒は処理済みサンプルである。列は６連の幾何平均である。エラーバーは、±１の幾何標準偏差を表す。散乱した緑色の線が検出の限界である。各列ベースの同じ文字は、各接触時間ｐ≧０．０５で互いに有意に異ならない幾何学的手段を示す。

図２３は、ナイロン－綿テキスタイル標本との１０、３０及び６０分の接触時間後の感染力価（１つ目の棒）及びウイルスゲノムコピー（２つ目の棒）のＬｏｇ_１０減少のグラフである。列は算術平均であり、エラーバーは±１標準偏差を表す。各列ベースの同じ文字は、各接触時間ｐ≧０．０５で互いに有意に異ならない幾何学的手段を示す。ＰＴＲ＝ウイルス力価低下のパーセンテージ。

結果は、処理済みテキスタイル（ナイロン－綿及びフェイスマスク材料）の両方が、有機負荷（ウイルス懸濁液中のＦＢＳの形態）の存在下、湿潤条件下で接触１０分以内に３桁を超える感染性ＴＧＥＶ（≧９９．９％）を中和することができたことを示している。ＴＧＥＶゲノムコピー数のより低い減少は、ウイルスエンベロープ及び／又はカプシドタンパク質に対するテキスタイル活性成分の影響によって、中和されたウイルス粒子の大部分が不活性化されたことを示している。減少したウイルスゲノムの割合が小さいことは、ウイルスカプシドの崩壊が、処理済みテキスタイルとの１０分間の接触中にウイルス粒子の約９０％以上で起こったことを示している。高いタンパク質有機負荷の存在にもかかわらず、ナノコンポジット材料の強力な殺ウイルス効力は、この効力が、Ｃｏｖｉｄ－１９などのウイルスが排出されるヒトの痰の液滴の高いタンパク質含有量によって影響されないことを示す。

例７
ポリエステル、絹及びナイロン／綿テキスタイルを使用して、テキスタイルを硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛及び塩化亜鉛に０．１～０．７５Ｍの理想的な濃度範囲で３０分間浸漬し、続いて乾燥するまで従来のオーブンで１００℃に加熱することによってナノコンポジット材料を作製した。次いで、ナノコンポジット材料を、ＡＡＴＣＣ ３０の方法によりカンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ Ａｌｂｉｃａｎｓ）の真菌株に曝露した。カンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ Ａｌｂｉｃａｎｓ）のレベルを、ナノコンポジットテキスタイル並びに同等の未処理テキスタイルの両方への曝露直後（時間０）及び曝露の２４時間後に測定した。結果を以下のＴａｂｌｅ８～１０に示す。時間０及び２４時間における各サンプルの最小値、最大値及び平均値を含む。未処理のテキスタイルのすべてにおいて、２４時間後に真菌の量の増加があった。処理済みテキスタイルのすべてにおいて、時間０で真菌の量の有意な即時減少があり、続いて２４時間で真菌が完全に除去された。

例８
別の例では、ナノコンポジット材料を米国の工業用テキスタイル工場で製造した。ポリエステル／綿ブレンド布地材料を、イオン性前駆体溶液並びに他の仕上げ剤で満たされた処理浴に浸漬した。具体的には、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、及び塩化亜鉛を０．１～０．７５Ｍ溶液の理想濃度範囲で、布地柔軟剤、蛍光増白剤、及び汚れ除去剤を含む溶液と組み合わせて使用した。次いで、布地を工業用加熱システムに通し、１５０℃で約３分間加熱した。次いで、最終布地を巻き取り、抗ウイルス及び抗菌効果試験のためにサンプルをＶａｒｔｅｓｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ＬＬＣに送った。スタフィロコッカス・アウレウス（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ Ａｕｒｅｕｓ）及びクレブシエラ・ニューモニエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ Ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）を使用して、ＡＡＴＣＣ １００プロトコルに従って抗菌効果の試験を行った。結果を図２４に示すグラフに示す。抗ウイルス効果を、ヒトコロナウイルスＯＣ４３を利用するＩＳＯ １８１８４試験プロトコルを使用して試験した。

有効性試験は、受け取ったままのナノコンポジット材料に対して行い、標準化された洗浄方法であるＡＡＴＣＣ ＴＭ９６仕様ＶＩｃに従って５０回洗浄した後に行った。結果を以下のＴａｂｌｅ１１に示し、パーセントは、対照と比較してコロニー形成単位／ミリリットルで測定された細菌減少率を示す。

本明細書で使用される場合、「実質的に」又は「一般に」という用語は、動作、特徴、特性、状態、構造、アイテム、又は結果の完全又はほぼ完全な程度又は度合を指す。例えば、「実質的に」又は「一般的に」囲まれている物体は、物体が完全に囲まれているか、又はほぼ完全に囲まれていることを意味する。絶対的完全性からの正確な許容可能な逸脱度は、場合によっては、特定の状況に依存し得る。しかし、その完成の近さは、絶対的かつ全体的な完成が得られた場合と一般に同じ全体的な結果をもたらすだろう。「実質的に」又は「一般的に」の使用は、動作、特徴、特性、状態、構造、アイテム、又は結果の完全又はほぼ完全な欠如を指す否定的な意味合いで使用される場合にも等しく適用可能である。例えば、元素を「実質的に含まない」又は「一般に含まない」元素、組み合わせ、態様又は組成物は、その有意な効果がない限り、そのような元素を実際に含有し得る。

上記の説明では、例示及び説明の目的で本発明の様々な態様が提示されている。それらは網羅的であること、又は本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、明らかな修正又は変形が可能である。態様は、本発明の原理及びその実際の用途の例示を提供し、当業者が本発明を様々な態様で、企図される特定の用途に適した様々な修正を加えて利用することを可能にするために選択及び説明された。すべてのそのような修正及び変形は、それらが公正に、法的に、及び公平に権利を与えられる幅に従って解釈される場合、添付の特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲内である。

Claims (20)

1. 以下を含む抗菌性テキスタイル：
   テキスタイルを含むシート基材；
   金属酸化物ナノ粒子；
   ただし、前記ナノ粒子は、前記シート基材の表面上及び内部に、ナノコンポジットとして存在している。
2. ユーザの身体に装着されるように構成されている、請求項１に記載の抗菌性テキスタイル。
3. 個人用保護具である、請求項２に記載の抗菌性テキスタイル。
4. 個人用保護具が多層フェイスマスクを含み、シート基材が前記フェイスマスクの１つの層を含む、請求項３に記載の抗菌性テキスタイル。
5. 個人用保護具が衣料を含む、請求項３に記載の抗菌性テキスタイル。
6. 接着手段層をさらに含む、請求項２に記載の抗菌性テキスタイル。
7. 個人用保護具が包帯を含む、請求項６に記載の抗菌性テキスタイル。
8. 女性用衛生製品を含む、請求項１に記載の抗菌性テキスタイル。
9. 金属酸化物が酸化亜鉛を含む、請求項１に記載の抗菌性テキスタイル。
10. 家具内装材を含む、請求項１に記載の抗菌性テキスタイル。
11. 表面洗浄製品を含む、請求項１に記載の抗菌性テキスタイル。
12. 表面洗浄製品が、モップ、スポンジ、ラグ又はタオルを含む、請求項１１に記載の抗菌性テキスタイル。
13. 抗菌性又は抗ウイルス性テキスタイルが、寝具の物品を含む、請求項１に記載の抗菌性テキスタイル。
14. 以下を含む抗菌性フェイスマスク：
    多層シート部分、ただし該多層シート部分は、ユーザの鼻及び口を覆うように構成され、前記シートの１つ又は２つ以上が金属酸化物テキスタイルナノコンポジットを含む；及び
    前記マスクをユーザの頭部に取り付けるように構成された２つ以上のストラップ。
15. 金属酸化物が酸化亜鉛を含む、請求項１４に記載の抗菌性フェイスマスク。
16. ナノコンポジットシートを含む抗菌性テキスタイルを作製する方法、ただし、前記ナノコンポジットシートは以下の方法により製造される：
    金属塩溶液をテキスタイルに適用して、前記金属塩を前記テキスタイルに拡散させること、ただし、前記テキスタイルは表面繊維及び内部繊維を含む；
    前記適用された金属塩溶液を有する前記テキスタイルを乾燥させて、金属ナノ粒子又はナノ構造体のナノコンポジットをその場で形成することによって、前記金属塩を前記テキスタイルの前記表面及び前記内部繊維に結合させること。
17. テキスタイルを乾燥させることが、シートを加熱することを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 金属塩が酸化亜鉛を含む、請求項１６に記載の方法。
19. ナノコンポジットシートを装着可能な物品に組み込むことをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
20. 装着可能な物品が、個人用保護具の物品を含む、請求項１９に記載の方法。