BRPI1102741B1 - aditivo bactericida e processo para produção do referido aditivo - Google Patents
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Abstract
aditivo bactericida e processo para produção do referido aditivo. a presente invenção prova um aditivo bactericida contendo nanopartículas de prata para aplicações em resinas poliméricas, abrangendo principalmente, tintas e vernizes. a presente invenção também provê um processo para produção do referido aditivo.
Description
(54) Título: ADITIVO BACTERICIDA E PROCESSO PARA PRODUÇÃO DO REFERIDO ADITIVO (51) lnt.CI.: A01N 59/16; C09D 5/14; C09D 7/00; A01N 59/00; A01N 25/10; A01N 25/08; A01P 1/00; C08K 3/08; D06M 11/83 (73) Titular(es): SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL, DEPARTAMENTO REGIONAL DE SÃO PAULO - SENAI/SP (72) Inventor(es): JULIANO ALVES BONACIN; VIVIANE PACHECO E SILVA; RONALDO ADRIANO TIMM; GUILHERME BICALETO SUPERTI; CARLOS ALBERTO PEREIRA COELHO; LEONARDO SOUSA COELHO DIAS (85) Data do Início da Fase Nacional: 24/06/2011
1/10
ADITIVO BACTERICIDA E PROCESSO PARA PRODUÇÃO DO REFERIDO
ADITIVO
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um aditivo bactericida contendo nanopartículas de prata para aplicações em resinas poliméricas, abrangendo principalmente, tintas e vernizes. A presente invenção também se refere a um processo para produção do referido aditivo.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
A atividade bactericida de compostos de prata é conhecida há muito tempo e o efeito é observado em concentrações relativamente baixas. O mecanismo pelo qual a prata consegue eliminar bactérias é diferente do apresentado por compostos orgânicos. Enquanto as moléculas ou átomos de prata se ligam à membrana celular das bactérias, causando morte das bactérias, os compostos orgânicos tradicionais se ligam ao DNA da bactéria impedindo sua reprodução. Alguns trabalhos também tratam de um mecanismo de oxidação catalítica de aminoácidos pela prata e a geração de espécies de oxigênio reativas.
A principal conseqüência destas diferenças é que as bactérias podem realizar mutações no DNA que impedem a ligação dos compostos orgânicos e, portanto, promovem o surgimento de cepas resistentes de bactérias. As moléculas ou átomos de prata se ligam diretamente a membrana, aumentando a dificuldade de surgirem cepas resistentes.
O crescimento de bactérias em superfícies promove o crescimento de um biofilme destes microorganismos e é exatamente neste ponto que a prata atua, pois ela impede que as bactérias se multipliquem e formem o biofilme, o que
2/10 mantém o nível de contaminação bastante baixo.
Como o mecanismo de ação da prata é baseado no contato desta com a membrana da célula, quanto menor for o tamanho da partícula, maior será a área de contato com as bactérias e, portanto, menor será a quantidade de material que deve ser adicionado para que se obtenha a eficácia bactericida.
A presente invenção consiste em um aditivo e em processo para produção do referido aditivo. O aditivo da presente invenção é utilizado em aplicações de resinas poliméricas, abrangendo principalmente, tintas e vernizes.
O aditivo da presente invenção confere aos materiais uma propriedade bactericida tanto para bactérias grampositivas quanto para gram-negativas. Sua composição é baseada em partículas de prata, as quais têm várias vantagens em relação aos bactericidas orgânicos tradicionais, tais como: a prata é ativa em concentrações muito menores que os bactericidas orgânicos; a prata tem uma toxicidade muito menor para os seres humanos; o uso de bactericidas orgânicos, assim como os antibióticos, pode causar o surgimento de cepas resistentes de bactérias.
A prata na forma iônica tem o inconveniente de que, quando exposta a luz solar, sofre um processo de fotorredução e se transforma em prata metálica. Este fato pode provocar o escurecimento das superfícies tratadas com as tintas aditivadas com partículas de prata e, portanto, é necessário que se impeça a transformação (redução) da prata iônica em prata metálica de maneira descontrolada. Para que se consiga evitar a redução desordenada da prata são utilizados diversos estabilizantes e, em seguida, agentes redutores para controlar a velocidade de redução dos íons
3/10 de prata e impedir o escurecimento das superfícies que foram tratadas com as tintas aditivadas.
Este procedimento de estabilização pode originar partículas de prata de tamanhos que variam de 10 nm até 10.000 nm. Em tese, quanto menor o tamanho da partícula de prata que é produzida, maior será o efeito bactericida apresentado por ela, pois, para uma mesma quantidade de prata finamente dividida, a área de contato com as bactérias será muito maior do que se houvesse apenas uma única partícula de prata de tamanho maior. Isto ocorre porque a prata tem que entrar em contato com as bactérias para que possam eliminá-las, e então se houver apenas uma partícula de tamanho maior, a prata que estiver no meio desta partícula não conseguirá entrar em contato com nenhuma bactéria.
Se uma partícula de prata tem um tamanho muito elevado pode apresentar redução de efeito bactericida e, portanto, necessitam ser aplicadas em concentrações maiores para que possam conferir as propriedades bactericidas ao material onde serão aplicadas. Este fato provoca o uso desnecessário de compostos químicos porque um mesmo efeito bactericida pode ser conseguido com uma menor quantidade de material desde que manipulado adequadamente.
Diversos documentos descrevem a produção de materiais com características bactericidas como, por exemplo: W02006118159, W02006105669 que descrevem um tecido com aditivo antibacteriano de prata; JP2006307350 que descreve um composto antialérgico com prata e proteínas.
Alguns documentos que descrevem a produção de um material antimicrobiano são: WO2008128896, que faz uma
4/10 deposição de prata sobre um zeólito (um aluminossilicato), ou vidros; a PI0416114-9, que descreve a deposição de prata sobre uma argila (também um tipo de aluminossilicato);
As desvantagens da produção de um material sólido é que muitas vezes são necessárias adições de outros compostos, chamados compatibilizantes, para que o aditivo consiga se misturar nas tintas ou vernizes, já que as características químicas dos dois são bastante distintas, o que impede a mistura direta. Se esta mistura não for bem realizada o material final pode apresentar regiões com alta concentração de prata e regiões sem prata e, portanto, sem ação bactericida. A produção de aditivos na fase líquida de composição adequada pode contornar este problema com facilidade.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção tem como um primeiro objetivo fornecer um aditivo bactericida contendo nanopartículas de prata para aplicações em resinas poliméricas, abrangendo principalmente, tintas e vernizes.
A presente invenção tem como um segundo objetivo fornecer um processo para produção do referido aditivo bactericida.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção provê um aditivo bactericida que compreende:
- de 0,004 a 20%, em massa, de sal de prata;
- de 0,0001 a 5%, em massa, de estabilizante; e
- de 0,000001 a 48%, em massa, de redutor.
- solvente q.s.p. 100%.
Os sais de prata adequados para as modalidades da
5/10 presente invenção são selecionados do grupo consistindo de:
nitrato de prata, perclorato de prata e acetato de prata.
Os estabilizantes adequados para as modalidades da presente invenção são selecionados do grupo consistindo de: ácido carboxílico de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos, ácido dicarboxílico de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos, ácido tricarboxílico de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; aminas primarias, secundárias e terciárias de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos e diaminas de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; ácido sulfônico, sais de ácido sulfônico e éter sulfônico, ambos de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; ácido alquil fosfórico e seus sais, ambos de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; Triton X-100 e tensoativos não iônicos; polivinilpirrolidona (PVP) de massa molar de 103 a 107 gmol'1; polietilenoglicol (PEG) , glicerol, álcool dihidroxílico de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; colágeno e seus derivados; goma xantana, ágar-ágar e goma arábica, amido de trigo, milho e mandioca; quitosana; tioéter e tióis de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; uréia e amino-ácidos; sacarose, maltose, frutose, glicose, galactose, glucopiranosídeo; celulose, carboxi-metil-celulose, metilcelulose, etil-celulose; piridina, bipiridina, terpiridina, pirazina, imadazol, fenantrolina; tiocianato e isocianato; isotializona e seus derivados e isotiazolinona e seus derivados; ou mistura deles.
Os redutores adequados para as modalidades da presente invenção são selecionados do grupo consistindo de: etanol, dimetilformamida, borohidreto de sódio, hidrogênio
6/10 tiosulfato de sódio, citrato de sódio, cloreto estanhoso, oxalato de sódio, bissulfato de sódio, bissulfito de sódio, sacarose, maltose, frutose, glicose, galactose, a-Dglucopiranosídeo, polivinilpirrolidona; ou mistura deles.
O solvente preferencial para as modalidades da presente invenção é a água, porém outros solventes orgânicos podem ser utilizados.
O processo para produção do aditivo bactericida proposto na presente invenção compreende as seguintes etapas:
a) Misturar um sal de prata com um estabilizante, sob agitação constante. A agitação deve ser realizada por um período de 5 a 60 minutos. A mistura foi realizada à temperatura de 5-70 °C. Além de agitação convencional podese utilizar microondas ou agitação ultra-sônica.
b) À solução resultante, adicionar um redutor por infusão direta na solução, sob agitação constante. A agitação deve ser realizada por um período de 10 a 4 00 minutos. A mistura foi realizada à temperatura de 5-70 °C. Além de agitação convencional pode-se utilizar microondas ou agitação ultra-sônica.
Os sais de prata são utilizados em solução aquosa e na proporção de 0,004 a 20%, em massa, em relação ao total de componentes. Os sais de prata adequados para o processo da presente invenção são selecionados do grupo consistindo de: nitrato de prata, perclorato de prata e acetato de prata.
Os estabilizantes são utilizados em solução aquosa e na proporção de 0,0001 a 5%, em massa, em relação ao total de componentes. Os estabilizantes adequados para o processo da presente invenção são selecionados do grupo consistindo
7/10 de: ácido carboxílico de cadeia carbônica variando de 1 a carbonos, ácido dicarboxílico de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos, ácido tricarboxílico de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; aminas primárias, secundárias e terciárias de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos e diaminas de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; ácido sulfônico, sais de ácido sulfônico e éter sulfônico, ambos de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; ácido alquil fosfórico e seus sais, ambos de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; Triton X-100 e tensoativos não iónicos; polivinilpirrolidona (PVP) de massa molar de 103 a 107 g/mol; polietilenoglicol (PEG), glicerol, álcool dihidroxílico de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; colágeno e seus derivados; goma xantana, ágar-ágar e goma arábica, amido de trigo, milho e mandioca; quitosana; tioéter e tióis de cadeia carbônica variando de 1 a 22 carbonos; uréia e amino-ácidos; sacarose, maltose, frutose, glicose, galactose, glucopiranosídeo; celulose, carbóxi-metil-celulose, metilcelulose, etil-celulose; piridina, bipiridina, terpiridina, pirazina, imadazol, fenantrolina; tiocianato e isocianato; isotializona e seus derivados e isotiazolinona e seus derivados; ou mistura deles.
Os redutores são utilizados em solução aquosa e na proporção de 0,000001 a 48%, em massa, em relação ao total de componentes. Os redutores adequados para o processo da presente invenção são selecionados do grupo consistindo de: etanol, dimetilformamida, borohidreto de sódio, hidrogênio, tiosulfato de sódio, citrato de sódio, cloreto estanhoso, oxalato de sódio, bissulfato de sódio, bissulfito de sódio,
8/10 sacarose, maltose, frutose, glicose, galactose, a-Dglucopiranosídeo, polivinilpirrolidona; ou mistura deles.
EXEMPLOS
Os seguintes exemplos são fornecidos para ilustrar as modalidades específicas da presente invenção. Estas modalidades específicas, entretanto, não pretendem limitar o escopo desta invenção em nenhuma maneira.
EXEMPLO 1
Adicionar 4,0 mL de uma solução 2,5% (m/m) de SDS (lauril sulfato de sódio) a 100 mL de uma solução de AgNO3 2% (m/m) por infusão direta na solução e agitar lentamente por 10 min. Em seguida foi adicionado 50 pL de redutor NaBH4 (1 molL-1) , e agitado por mais 4 5 min. Armazenar em refrigerador a 10 °C.
EXEMPLO 2
Em 1L de solução AgNO3 0,02 % m/m foi adicionado 10 mL de estabilizante, PEG (2 % m/m) e agitados por 15 minutos. Em seguida foi adicionado 50 pL de redutor NaBH4 (1 molL1), e agitado por mais 15 min.
EXEMPLO 3
Adicionar 2,5 mL de uma solução 2% (m/m) de PVP (massa molar: 1,3 106 gmol'1) por infusão direta na solução, a 100 mL de uma solução de AgNO3 1% (m/m) e agitar por 10 min. Após esse período adicionar 50 mL uma solução de sacarose (24%) e agitar por mais 3h. Armazenar em refrigerador a 10 °C.
RESULTADOS
Os aditivos bactericidas produzidos pelo processo da presente invenção têm diâmetros que variam de 80-700 nm e apresentam uma atividade bactericida avaliada através da
9/10 norma JIS Z2801. A Tabela I mostra o resultado de 13 amostras avaliadas com relação à bactéria Staphylococcus aureus.
Tabela I
| Amostra | N° de bactérias | N° de bactérias | Redução | % de |
| no tempo zero | após 24 h de | logarítmica | Redução | |
| (Staphylococcus | contato | |||
| aureus) | (Staphylococcus | |||
| aureus) | ||||
| 1 | 3,4 χ 105 | 2,0 χ 105 | 0,23 | 41,17 |
| 2 | 3,4 χ 105 | 2,1 χ 105 | 0,21 | 38,23 |
| 3 | 3,4 χ 105 | 1,8 x 10s | 0,28 | 47,05 |
| 4 | 3,4 χ 105 | 2,3 χ 103 | 2,17 | 99,32 |
| 5 | 3,4 x 10s | 4,0 x 10 | 3,98 | 99,98 |
| 6 | 3,4 χ 105 | 5,4 x 10 | 3,80 | 99,98 |
| 7 | 3,4 X 105 | 1,4 χ 104 | 1,39 | 95,88 |
| 8 | 3,4 x 10s | 1,9 χ 105 | 0,26 | 44,11 |
| 9 | 3,4 χ 105 | 6,8 x 10 | 3,70 | 99,98 |
| 10 | 3,4 χ 105 | 2,1 χ 102 | 3,21 | 99, 93 |
| 11 | 3,4 χ 105 | 1,0 x 105 | 0,53 | 70,58 |
| 12 | 3,4 χ 105 | 0,9 x 10 | 4,58 | 99, 99 |
| Branco | 3,4 χ 105 | 2,7 χ 105 | 0,10 | 20,58 |
A Tabela II mostra o resultado das mesmas 13 amostras avaliadas com relação à bactéria Escherichia coli.
Tabela II
| Amostra | N° de bactérias | N° de bactérias | Redução | % de |
| no tempo zero | após 24 h de | logarítmica | Redução | |
| (Staphylococcus | contato | |||
| aureus) | (Staphylococcus | |||
| aureus) |
10/10
| 1 | 2,1 x 105 | 1,1 X 105 | 0,28 | 47,61 |
| 2 | 2,1 X 105 | 1,2 X 105 | 0,25 | 42,35 |
| 3 | 2,1 X 10s | 5,2 x 104 | 0,61 | 75,23 |
| 4 | 2,1 X 105 | 5,7 X 10 | 3,57 | 99,97 |
| 5 | 2,1 x 105 | 8,1 x 104 | 0,42 | 61,42 |
| 6 | 2,1 X 105 | 1,0 x 10s | 0,32 | 52,33 |
| 7 | 2,1 x 105 | 1,1 x 105 | 0,28 | 47,61 |
| 8 | 2,1 x 10s | 5,2 x 102 | 2,61 | 99,75 |
| 9 | 2,1 x 105 | 1,2 x 105 | 0,25 | 42,85 |
| 10 | 2,1 x 105 | 1,0 x 10 | 4,32 | 99,99 |
| 11 | 2,1 x 105 | 1,1 x 10s | 0,28 | 47,61 |
| 12 | 2,1 x 105 | 1,0 X 105 | 0,32 | 95,23 |
| Branco | 2,1 X 105 | 1,4 x 105 | 0,18 | 33,33 |
As tabelas I e II apresentam os resultados da eficiência bactericida de diferentes formulações frente a bactérias gram-positivas e gram-negativas, respectivamente.
As amostras 1, 2, 3 e 4 apresentam concentrações de ativo correspondente a 0,005, 0,010, 0,015 e 0,020 % e são preparadas conforme o procedimento do Exemplo 1.
As amostras 5, 6, 7 e 8 apresentam concentrações de ativo correspondente a 0,005, 0,010, 0,015 e 0,020 % e são preparadas conforme o procedimento do Exemplo 2.
As amostras 9, 10, 11 e 12 apresentam concentrações de ativo correspondente a 0,005, 0,010, 0,015 e 0,020 % e são preparadas conforme o procedimento do exemplo 3.
As amostras 4, 8, 10 e 12 apresentam eficiência bactericida maior que 95% em todos os casos.
1/2
Claims (8)
1. Aditivo bactericida, dito aditivo contendo 0,004 a 0,020% de AgNO3 nanoparticulado, caracterizada pelo fato de compreender:
2/2 utilizado em solução aquosa e na proporção de 0,000001 a
48%, em massa, em relação ao total de componentes.
3. Processo de obtenção do aditivo bactericida conforme definido na reivindicação 1,
15 caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:
a) Misturar AgNO3 com um carboidrato sob agitação constante por um período de 5 a 60 minutos, sob uma temperatura de 5 a 70°C; e
b) À solução resultante, adicionar um 20 redutor por infusão direta na solução, sob agitação constante por um período de 10 a 400 minutos, a uma temperatura de 5-70°C.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que na etapa a) a agitação
25 pode ser convencional, utilizar microondas ou agitação ultra-sônica.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do teor de carboidrato ser
Petição 870180070965, de 14/08/2018, pág. 3/5
5 a) 0,000001 a 48% (m/m) de carboidrato, dito carboidrato selecionado do grupo consistindo de sacarose, maltose, frutose, glicose e galactose;
b) nanopartículas de AgNO3 com diâmetro de
190 a 200 nm.
10 2. Aditivo bactericida, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do carboidrato ser sacarose.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o redutor é selecionado do grupo consistindo de: etanol, dimetilformamida, borohidreto de sódio, hidrogênio, tiosulfato de sódio, citrato de sódio, cloreto estanhoso, oxalato de sódio, bissulfato de sódio, bissulfito de sódio e polivinilpirrolidona.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do carboidrato ser selecionado do grupo consistindo de sacarose, maltose, frutose, glicose e galactose.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 15 3, caracterizado pelo fato de na etapa b) a agitação pode ser convencional, utilizar microondas ou agitação ultrasônica .
Petição 870180070965, de 14/08/2018, pág. 4/5
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109235026A (zh) * | 2018-08-23 | 2019-01-18 | 合肥普尔德医疗用品有限公司 | 一种基于抗菌纳米银化学修饰的医用材料制备方法 |
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2011
- 2011-06-24 BR BRPI1102741A patent/BRPI1102741B1/pt active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109235026A (zh) * | 2018-08-23 | 2019-01-18 | 合肥普尔德医疗用品有限公司 | 一种基于抗菌纳米银化学修饰的医用材料制备方法 |
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| BRPI1102741A2 (pt) | 2013-07-16 |
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