CN101346315A - 新的高稳定水溶液、用于制备所述溶液的具有纳米涂层的电极和制备所述电极的方法 - Google Patents

Abstract

具有分子簇的高稳定水溶液，所述分子簇的尺寸小到足以保证其基本的化学－物理稳定性持续相对长的时间。为了制备所述溶液，使用了流体处理设备，该设备包括至少一个室(7)以及置于所述室(7)中的至少一个阳极(4)和一个阴极(3)。所述阳极(4)和阴极(3)至少部分由第一金属材料制成。所述至少一个阴极(3)和阳极(4)的至少一个包括第二金属材料的纳米颗粒涂层(5)。

Description

新的高稳定水溶液、用于制备所述溶液的具有纳米涂层的电极和制备所述电极的方法

技术领域

本发明属于消毒剂领域，涉及高稳定酸水组合物、生产所述组合物的方法、所述方法中使用的设备、包括所述设备的装置以及所述组合物的相应用途。

背景技术

已知作为电解处理的结果，盐、特别是氯化钠的水溶液分解成两种液体产物，一种具有碱性和还原特性(一般称为阴极水或碱性水)，而另一种(一般称为阳极水或酸性水)具有酸性和氧化特性。由于其高的氧化能力，阳极水已知用作食品、医药和化妆品领域的消毒产品。

传统的阳极水的公认缺点是防腐作用非常有限。制备后几天，该产品事实上一般趋于降解并失去其性质。因此，已知的电解酸性水必须基本上现制现用。相应地，该产品本身的商业使用是非常不便的，因为任何预先制成的包装产品的贮存期限是非常有限的。

传统电解酸性水的另一个缺点在于其有限的皮肤穿透能力，这使它们基本上不能消毒非表面杂质。

最后，已知的电解酸性水一般具有高量的氯，其使用需要特殊的溶液，但是这种特殊溶液的操作只有专门的技术人员才能做到。

发明内容

因此，本发明目标是提供特别作为消毒组合物的电解酸性水，其克服了现有技术的缺点。

在该目标内，本发明一个目的是提供电解酸性水，该电解酸性水具有在其消毒能力期间的高稳定性、低生产成本并易于制备。

本发明另一个目的是提供上述电解酸性水，该电解酸性水具有高的例如穿透深层皮肤的能力，并且在其应用后具有低的已知毒性元素的残留，因此对人和动物具有低的毒性指标。

另一个目的是提供制备上述电解酸性水的方法。

另一个目的是提供在制备上述电解酸性水的方法中使用的设备。

另一个目的是提供装置，该装置用于提供制备上述电解酸性水的方法。

还一个目的是提供上述电解酸性水的用途。

该目标以及这些和其他目的通过特别用于电解池的电极来实现，所述电极的特征在于其包括表面涂层，该涂层包含一种或多种金属的纳米颗粒。

本发明的目标和目的还通过特别用于电解处理流体的设备来实现，所述设备包括至少一个用于电解处理所述流体的室和每个室至少一对电极，所述电极置于所述至少一个室内，其中所述设备特征在于至少一个存在的电极是上述电极。

本发明的目标和目的还通过特别用于电解处理流体的装置来实现，所述装置特征在于其包括上述设备。

本发明的目标和目的还通过电解流体的方法来实现，所述方法包括步骤a)：使上述设备中给定量的流体经受电解。

本发明的目标和目的还通过特别作为卫生处理剂的酸性水来实现，所述酸性水可以使用上述电解方法来获得，并且其中经受电解的流体是水。

本发明的目标和目的还通过特别用于卫生处理基质的组合物来实现，所述组合物包含上述酸性水以及一种或多种选自下述的成分：

i)用于制备人类或动物使用的药物组合物的药学可接受的赋形剂和载体，

ii)用于制备人类或动物使用的化妆品组合物的化妆品可接受的赋形剂和载体，

iii)在食品领域中用来制备消毒组合物的赋形剂和载体，和

iv)在农业中用来制备抗寄生虫或杀真菌组合物的赋形剂和载体。

本发明的目标和目的还通过试剂盒来实现，所述试剂盒包括上述电解酸性水以及将该电解酸性水应用至基质的装置。

本发明的目标和目的还通过上述酸性水制备药物的用途来实现，所述药物用于治疗和预防人类或动物机体的表面或深层皮肤病症或损伤。

本发明的目标和目的还通过上述电解酸性水卫生处理基质的用途来实现。

本发明的目标和目的还通过上述酸性水化妆处理人类或动物机体或其分离部分的用途来实现。

本发明的目标和目的还通过上述酸性水运载适合骨重建的制剂的用途来实现。

本发明的目标和目的还通过上述电解酸性水再水化脱水的人类或动物组织以进行再植术的用途来实现。

应该理解，就本发明一个方面而述及但也可以涉及其他方面的任何特征被认为对这些其他方面是等同有效的，尽管所述特征没有被明确重复。

附图简述

本发明的其他特征和优点将根据下述通过非限制性实施例而提供的图1至5的描述而变得更加显而易见，其中：

图1是根据本发明的电解设备1的示意图，其包括电解室2和两个电极3和4；

图2是根据本发明的装置的示意图，其包括根据图1的电解设备1；

图3包括与实施例7(再植入组织的再水化)有关的照片；

图4，与实施例8有关，包括使用下述物质进行的细菌溶解活动的对比照片：常规酸性水(a)、溶液259(b)和生理溶液(c)；

图5，还与实施例8有关，包括针对细菌DNA的溶解活动的对比照片。特别地，该实验为琼脂糖凝胶电泳，其中泳道(run)A)是DNA分子量标准品；泳道B)是经常规电解酸性水处理的绿脓假单胞菌(P.aeruginosa)的DNA；泳道C)是经溶液259处理的绿脓假单胞菌的DNA；泳道D)和E)是经生理溶液处理的绿脓假单胞菌的DNA。

本发明实施方式

术语“流体”用来指在经受电解时能够产生非自发化学反应的任何纯流体、溶液或混悬液。一种高度优选的流体是水。术语“水”用来指任何类型的水，例如自来水、过滤水、去离子水、蒸馏水。因为可能提供电极之间连续的极性反转(如下文定义的极性对换)，可用本发明处理的水相比于可用常规设备处理的水，可在溶液中具有更高比例的固体污染物。任何污染溶质如果带电，则必将被相反电极吸引而形成流动，这将快速堵塞电解设备中提供的任何膜的孔，从而阻断该过程。相反，连续、快速的极性反转没有产生任何流动，所提供的膜的孔保持清洁和有效。

一经电解，水分离成两个液体部分，这里简便称为阳极水或酸性水以及阴极水或碱性水。

现在，参考高度优选的实施方案来描述本发明所有方面的特征和优点，其中经受电解的流体是水。但是，基于下文提供的信息和细节，本领域技术人员将立刻明白，可以使用不同于水的流体电解来实现相同的优点。

第一方面，本发明涉及特别用于电解池的电极3或4，其特征在于它包括表面涂层5，该涂层包含一种或多种金属的纳米颗粒。

在优选实施方案中，明显可等同地用作阳极和用作阴极的电极包括由金属材料、非金属材料或其组合制成的核心3′或4′。

如果所述核心由金属材料制成，其可以由例如钛-铂合金或钢-石墨合金制成。

如果所述核心由非金属材料制成，其可以由例如石墨制成。

所述核心还可以包括不同的层，例如，由涂有金属(例如钛)外层的石墨制成的核心。术语“金属”指金属和包含所述金属的化合物，例如所述金属的氧化物。优选的核心由TiO₂制成。

根据本发明的电极区别于已知电极的特征实质上在于极光滑的纳米覆盖物5(下文还称为涂层)的存在，所述覆盖物即包含金属纳米颗粒的用于覆盖所述核心的层。

制成涂层5的纳米颗粒的金属优选选自下述一种或多种：钛、铱、钇、钌、锌、锆和铂及其化合物。优选的金属化合物是所述金属的氧化物。优选的涂层5包含ZrO₂、ZnO、Ru₂O₃、IrO₂和Y₂O₃。优选地，所述各种金属以粉末形式使用。

在一个实施方案中，涂层5还可以包含非金属载体材料，例如一种或多种聚合物的颗粒。所述聚合物可以是合成的(例如塑料、丙烯酸类聚合物等)或者部分合成的(例如改性纤维素、改性淀粉等)。

所述包含在涂层5中的金属纳米颗粒优选以粉末形式使用。就粉末内的尺寸分布而言，粉末中优选至少80％重量、更优选至少85％重量的颗粒具有范围从60nm至80nm的颗粒直径。

另一方面，本发明涉及用于获得上述电极3或4的方法。

本发明的涂层5可以通过纳米技术提供，所述纳米技术是本领域技术人员已知的，并适合例如通过烧结所述粉末或金属纳米粉末的混合物而产生光滑表面。

可以将粉末形式的各种金属通过以下方式应用至电极以产生涂层：1)作为预形成的混合物，和/或2)连续且相互重叠应用的分离层形式，其中每层由单一金属组成，和/或3)连续且相互重叠应用的分离层形式，其中每层由两种或多种金属组成，但不是同时由存在于涂层中的所有金属组成。

在优选实施方案中，所述方法包括步骤(A)：通过将一种或多种上述金属的纳米颗粒粉末直接烧结在电极核心上来制备电极涂层。优选地，步骤(A)包括以这里所列的顺序进行的下述步骤：

(A1)制备一种或多种上述金属纳米颗粒粉末，

(A2)将所述一种或多种纳米颗粒粉末溶解于其量至少能够溶解所有待应用粉末的适当溶剂，而获得一种或多种溶液，和

(A3)将前述步骤中获得的一种或多种溶液烧结在将形成电极核心的，优选其表面经过钝化的金属板上。

优选地：

-步骤(A1)的一种或多种金属纳米颗粒粉末是有利地通过水热化学处理获得的ZrO₂、ZnO、Ru₂O₃、IrO₂和Y₂O₃的粉末组合，其中每种粉末中至少80％重量和更优选至少85％重量的颗粒具有范围从60nm至80nm的直径；

-步骤(A2)中溶解每种粉末的溶剂是30％重量的盐酸水溶液，其量至少能够溶解所有待应用的粉末；

-步骤(A3)在于将步骤A(2)获得的盐酸水溶液烧结在TiO₂板的两面，所述TiO₂板经过表面钝化并具有范围从0.15mm至0.35mm的厚度，其中烧结依照下述步骤发生：

步骤    溶液          每单位表面的剂量    烧结时间

                                          (min)       烧结温度

                                                      (℃)

1       IrO₂          0.2g/m²             45          450

2       Ru₂O₃         0.2g/m²             45          450

3       ZnO+Y₂O₃      0.15g/m²            60          550

        (Y，2mol)

4       IrO₂          0.25g/m²            45          450

5       Ru₂O₃         0.25g/m²            60          550

6       ZrO₂+Y₂O₃     0.1g/m²             60          550

        (Y，3mol)

7       Ru₂O₃         0.15g/m²            60          550

8       IrO₂          0.15g/m²            60          550

9       IrO₂+Ru₂O₃    0.15g/m²+0.15g/m²   60          600

10      ZrO₂+Y₂O₃     0.1g/m²             60          600

        (Y，3mol)

11      IrO₂+Ru₂O₃    0.15g/m²+0.15g/m²   60          600

已经发现，借助多重烧结步骤来消除电极表面的任何粗糙度并获得极硬且光滑的表面是特别有用的。

作为水电解设备的部分来使用的上述电极具有下述优点：

-更有效的电解，因为常规用于加速低传导性流体(例如水)电解的盐(例如NaCl)的消耗更少；

-在其中两个电极都是本发明电极的高度优选的实施方案中，可能提供电极极性的连续改变(″极性对换″)。极性的突然改变使流体中经受电解的带电颗粒以两个方向而非仅一个方向循环(受颗粒电荷和不可变的电极符号(sign)驱使)，从而避免在电极水平面形成沉积块并因此保持电极表面清洁及其最大水平的效率。而且，如果在电解池内提供半透性膜6而将阳极和阴极两个半室分开，则极性改变避免所述膜的孔堵塞，延长了所述设备的寿命；

-纳米涂层5的存在决定了上电极(upper electrode)的电荷聚集超过常规电极的100％。这允许在明显更高的电势下提供性质上和数量上不同的电解，具有例如减小分子簇尺寸的效果；

-获得非常高坚固性(consistency)、平滑度和表面密度的外表，这避免了在酸性水和碱性水中可能发生的电极本身的溶解或其表面沉积物的形成。

该外表也是构成电极表面及核心的重金属和其他化合物在酸性水和碱性水中大致零释放的基础。如下文还将提到的，酸性水中缺乏重金属，使其具有令人惊讶的随时间的稳定性，保持了例如ORP、pH和分子簇尺寸等特征。这种稳定性是已知的等同产品所没有的。

该外表还是电极需要最低限度保养的基础，所述保养变为比已知电极明显低的频率，降低了生产成本并提高了生产简易性；

-借助涂层颗粒的纳米尺度，可能获得量子效应(文献中还称为术语″纳米效应″)。简言之，当达到纳米尺度时，物质的光、磁和电性质会发生根本改变。通过降低尺度至所谓的簇达到典型的纳米尺度，由于所述簇中存在的小量原子及所述簇减小的体积，能级的离散化(量子化)在电子结构(electron structure)中将变得明显，并取决于所述簇的尺寸，该现象称为″量子尺寸效应″，由此产生与材料在常规尺度的典型特征不同的全新特征。

在本例中，尺寸分布集中在上述60nm至80nm范围内的粉末获得了最佳性能。

整体而言，上述效应产生同时存在的作为本发明关键方面的三个因素：产生的酸性水的稳定性、其生产的简易性(例如，由于设备在整体上更低的保养成本和更高的耐久性)以及其品质的提高(特别是在纯度以及性质随时间的恒定性方面)。特别是，酸性水品质的提高可根据分子簇尺度均匀度(相对于大分子簇数量，小分子比例更高)以及根据电解本身给予水的性质(尤其是酸度、ORP和簇尺寸)随时间的稳定性增加来衡量。稳定性的提高可使上述纳米涂层涂覆电极的结构表面特征可经历时间而得以保持。

另一方面，本发明涉及特别用于电解处理水的设备1，其包括至少一个用于处理所述水的室7和8以及每个室至少一对电极3和4，所述电极3和4置于所述至少一个室7和8内，其中所述设备1特征在于存在的电极3和4的至少一个是如上所限定的。

其中设备1包括单个电解室7和8以及所述室7和8内一对电极3和4的实施方案在下文描述。但是，本领域技术人员应该知道如何使所述描述适应于包括超过一个电解室和超过一对电极的其他实施方案。例如，可以改变室的数目，以达到更高的处理速度或输出水的流速。

高度优选的实施方案中，设备的电极3和4都是如上所限定的。但是，只要两个电极中有一个是如上所限定的，也能获得电解过程中低成本和效率方面的优点以及酸性水和碱性水随时间稳定性方面的优点。

优选地，根据本发明的设备还包括膜6，其适以将至少一个室分成两个半室7和8，每个半室包含电极3或4，其中包含阳极4的半室8称为阳极半室，而包含阴极3的半室7称为阴极半室。膜6有利地为可以部分或完全占据所示室的超滤膜。

膜6可以是常规电解池中使用的类型。但是，在特别有利的实施方案中，所述膜由具有开放多孔性的陶瓷材料制成，涂覆有金属纳米颗粒，优选氧化锆、氧化钇、氧化铝或其混合物的纳米颗粒。

通过借助纳米颗粒来生产膜6，发现最终膜的平均孔径随时间非常恒定，并且能适应水处理方式的要求。

尺寸随时间的恒定性以及孔尺度自身的恒定性是区分这里所述的陶瓷膜6与等同设备中常规使用的织物膜的两个方面(织物膜随时间经历快速变质)。这些方面已经显示了对电解后获得的液体部分(酸性水和碱性水)稳定性的积极效应，这种效应结合并放大了通过使用上述电极所产生的稳定效应。

在特别有利的实施方案中，每个半室7和8与设备1外部的连接，是通过：

-置于半室7或8上部分中的开口(附图中未通过标号指示)，待经历电解的水从该开口注入，并且通过

-置于半室7或8下部分中的其他开口10和11，其可以用作生成的酸性部分和碱性部分的排出口。第二开口10和11具有闭合部件(未显示)，所述闭合部件适以防止还未分离的水离开半室，并适以在电解过程结束时开放。

具体参考图1，为上述设备1的工作装置，提供了所列出的所有必需和任选元件，由此表示，借助管道9将水从上方引入室2的两个半室7和8来处理水。这里，在事先连接至电源负极和正极的阴极4和阳极3的作用下，水被分离为阳离子和阴离子，如已知的，所述离子受各自相反的电极吸引。从一个半室穿至另一个半室时，纳米多孔膜6作为所述离子和任何带电颗粒的过滤器，仅允许尺寸足够小的颗粒穿过。

另一方面，本发明涉及特别用于电解处理水的装置，其特征在于该装置包括上述设备1。

在本发明的一个实施方案中，所述装置包括预处理水的部件12、置于所述预处理部件下游来电解处理水的部件以及连接所述预处理部件与所述处理部件的液压回路，其中所述电解处理部件包括上述设备1。

“预处理部件”的表述指适以在电解水之前处理水的部件。预处理部件可以包括一个或多个选自下述的元件：

-一个或多个过滤器组14，

-一个或多个用于磁化水的单元15，和

-一个或多个用于向所述水添加一种或多种任选成分的单元16。

特别地，过滤器组14可以包括一个或多个预过滤器17、一个或多个微孔过滤器18以及一个或多个活性炭过滤器19，以便以物理方式控制混悬液中存在的任何固体组分。三种类型的过滤器控制尺寸递减的固体。因此，如果这三种类型的过滤器同时存在，那么为了有效，它们必须以它们在这里被提出的顺序来使用。

以本来已知的方式，磁化单元15用于将水与任何痕量的混悬金属分离。

在用于向流体添加添加剂的单元16中，可以使所述流体与例如盐(例如氯化钠)等成分混合，其将用作随后电解的载体。

在一个实施方案中，可以将其他过滤器20置于磁化单元(其下游)和添加剂添加单元(其上游)之间，或者直接置于电解设备1的上游。

另一方面，本发明涉及用于进行水电解的方法，其中所述方法包括步骤a)：使上述设备中给定量的水经受电解。

在本发明的一个实施方案中，所述方法包括其他步骤a1)：借助一个或多个过滤、磁化和添加剂添加步骤，在进行步骤a)之前预处理水。过滤步骤是重要的，因为混悬于水中的任何固体将有害于电解并会快速降低所述设备的电极和膜的平均寿命。

在本发明的一个实施方案中，所述方法包括其他步骤b)，该步骤b)跟随步骤a)，用于分离电解产生的酸性水和碱性水的组分。

术语“过滤”用来指从水中除去混悬的固体。过滤可以经由已知部件发生，例如经由一个或多个预过滤器、一个或多个微孔过滤器以及一个或多个活性炭过滤器，以便物理控制混悬的固体。

术语“磁化”用来指将磁场应用至水，以除去其中存在的任何痕量金属，如果这些金属不被除去，则可能快速消除由电解过程赋予阳极和阴极部分的特定性质(例如ORP、pH和分子簇尺寸)。

“添加剂添加”的表述用来指向水中添加一种或多种任选成分，例如盐，已知其可能对随后电解步骤a的速度产生积极效应。

另一方面，本发明涉及特别作为卫生处理剂的电解酸性水，其可以使用上述水电解方法获得。

可能由于不含重金属，本发明的电解酸性水在其稳定性上明显不同于已知的类似产品。即使在用常规电解处理水之前使水经历过滤步骤，目前用于电解的电极事实上也容易在处理过程中发生表面破碎，从而释放大量重金属(特别是构成阴极的金属)。

相反，本发明的酸性水不含重金属，所述金属即使有，也是以低于常规分析方法所能检测的限值的量存在。例如，本发明酸性水具有小于5μg/l的镉浓度、小于10μg/l的铬、小于5μg/l的铅和小于20μg/l的镍。

尽管不希望受任何特定理论的束缚，但是认为重金属的缺乏是根据本发明获得的电解酸性水的不寻常且有利的随时间稳定性的主要原因。“随时间稳定性”的表述用来指，本发明的酸性水如果避光、避空气和避热保存，则可以保持其化学和物理性质、特别是其pH、ORP和分子簇尺寸在90天、优选180天、甚至更优选365天内不改变。

尽管稳定时间依赖于保存特征，但是必须注意，在同等的贮存条件下，使用上述电解设备获得的酸性水表现出比已知类似产品明显高的稳定性，所述类似产品在最佳情况中仅表现出15-30天的贮存期限。因此，这些产品必须在获得后短期内使用，或者甚至在其生成的同时使用。因此，本发明的电解酸性水通常还可以有效用于如下地点(第三世界国家)和环境(缺乏提供电解的水)中的应用：尽管有必要进行例如有效的消毒，但是不能获得其生产的有利条件。

在优选实施方案中，本发明的电解酸性水不含重金属，pH有利地等于或低于3.0但高于0、优选1.5至3.0，ORP(氧化还原电势)等于或大于1000mV、优选1000mV至1300mV、更优选大约等于1150mV，并且分子簇为10或更少但多于0个、优选等于5。

“分子簇”的表述指以有序结构配位的水分子数目。核磁共振¹⁷ONMR(被普遍采用以测量簇尺寸的参数)显示，本发明阳极水的半峰高幅度是51-52Hz，而该幅度对于已知产品是110-130Hz。这些值表明，本发明的阳极水的簇具有非常恒定的尺寸并包含优选小于10、更优选约5的低数目水分子。相反，常规酸性水含有可变尺寸的簇，该簇含有达几十个相互配位的水分子。尺寸减小的分子簇赋予本发明阳极水特定的性质，例如提高的溶剂能力、更高的穿透能力和更快的渗透作用。

在一个实施方案中，本发明的酸性水包含活性氯，活性氯在电解过程中产生，平均浓度小于60mg/l。通过该方式，本发明的水溶液对人具有极低的毒性并且对环境基本无影响。换言之，本发明阳极水的具体优点在于，其以所述选择的方式应用后，留下的残留物被光和氧的组合作用快速转化为对人和环境无害的化合物，例如常规的水和氯化钠。

还应该注意，电解酸性水的固定残留物明显低于任何其他不同方式获得的消毒组合物的固定残留物。因此，由于其稳定性，本发明阳极水可以用于例如所有以下那些领域，例如隐形眼镜的清洁和卫生保持，其中，既希望有高效长久的消毒能力，又需要被处理表面上不留沉积或残留物。目前，为此目的的电解酸性水的应用受到消毒能力随时间的稳定性有限所制约。

另一方面，本发明涉及特别用于卫生处理基质的组合物，该组合物包含上述酸性水以及一种或多种选自下述的成分：

i)用于制备人类或动物用途的药物组合物的药学可接受赋形剂和载体，

ii)用于制备人类或动物用途的化妆品组合物的化妆品可接受赋形剂和载体，

iii)用以制备消毒组合物的赋形剂和载体，以及

iv)在农业领域用以制备抗寄生虫或杀真菌组合物的赋形剂和载体。

术语“卫生处理”在本发明中指提供消毒、卫生处理和清洁的组合效应。特别是，消毒效应包括杀细菌、杀真菌、杀孢子和杀病毒效应。

优选的药学可接受赋形剂和载体是通常用于制备局部消毒组合物或制备皮肤处理组合物的赋形剂和载体。实例为植物来源(纤维素或淀粉衍生物)或合成来源(丙烯酸类聚合物)的聚合物或者动物来源的聚合物(胶原)。

“用于消毒组合物的赋形剂和载体”用来指普遍用于制备下述物质的成分：

-用于可食用产品的消毒组合物(食品领域)，

-用于环境、设备和医疗外科仪器的消毒组合物，

-用于人类或动物再植入组织的消毒组合物，

-用于隐形眼镜和普通光学材料的清洁和卫生保持的消毒组合物，

-用于家居表面和环境的消毒组合物。

另一方面，本发明涉及试剂盒，该试剂盒包括：上述电解酸性水或包含所述水的组合物，以及将所述水或组合物应用至基质的装置。

所述基质有利地选自：1)无生命的物体和表面，2)人类或动物机体，以及3)人类或动物机体的分离部分。上述三类的实例参考下文有关上述酸性水的卫生处理用途方面来提供。

本发明酸性水的一些应用在下文描述，并借助其特定性质来实现，特别是借助目前可获得的下述性质的组合：容易以极低成本生产、生成水的稳定性及其纯度。

另一方面，本发明涉及上述电解酸性水或包含该电解酸性水的组合物制备用于治疗和预防人类或动物机体表面或深层皮肤病症或损伤的药剂的用途。

描述制备药剂的用途时，正如下文讨论的用途的所有方面，明确指明使用本发明酸性水。但是，本领域技术人员显而易见的是，可以使用非酸性水本身而是上述包含该酸性水的组合物来实现用途方面的相同的优点。

“治疗或预防”的表述，是指由于其性质(主要是pH和ORP)，已发现本发明电解酸性水或包含该电解酸性水的组合物有效用于治疗和减轻已经发生的表面或深层皮肤病变或损伤(例如，皮肤或真皮的损伤或损害的治愈，影响皮肤或真皮的细菌、霉菌或病毒感染的控制和减轻)，或者用于降低发生皮肤深层或表面病变或损伤的风险。

还要理解，治疗效果和预防也适用于全身性病症，但是所述病症的发病归因于感染物透过皮肤。皮肤感染的早期治疗事实上可以在感染物全身扩散之前清除所述感染物。

“表面或深层皮肤损伤或病变”的表述，优选指：

-与影响表皮和/或真皮的过敏、炎性和免疫反应有关的皮肤现象，例如刺激和红斑。刺激实例是荨麻疹、皮炎(过敏或接触相关的)、湿疹、银屑病、白癫风和皮屑。对于银屑病的治疗，本发明酸性水的效力很可能是由于其中含有的活性氯的表皮剥脱效应；

-由细菌和/或霉菌和/或病毒感染引起的表面或深层皮肤现象，以及

-皮肤和/或真皮的损伤或擦破，例如烧伤、晒伤和褥疮。

本发明电解酸性水和包含该电解酸性水的组合物所表现出的广谱杀生物功能得到了特定病原体试验结果以及下述事实的证实：根据本发明的产物能够完全降解病原体的核酸。

如上所述，借助其低毒性和高穿透能力，本发明的酸性水可以用于治疗和减轻皮肤烧伤或晒伤，或者用于伤口愈合。证明这里所述酸性水的高穿透能力的一个方面是其对被脱水并保存在适当库中并等待移植入人类或动物的组织(再植入组织)的高溶胀能力。

另外，鉴于其广泛的抗微生物或病毒作用，本发明的水溶液可以用于例如清除植物的病毒和/或细菌源寄生物，所述植物预期用于食品用途(例如水果、多叶蔬菜等)或用于家居/装饰用途(室内植物、花卉)。

另一方面，本发明涉及上述电解酸性水或者包含所述电解酸性水的组合物卫生处理基质的用途。

有利地，所述基质选自：1)无生命的物体和表面，2)人类或动物机体表面，以及3)人类或动物机体分离部分的表面。

优选的无生命表面和物体是家居空间和物体、医疗和医疗外科器械及仪器(例如，橡胶吸球、内窥镜或其他医疗工具)、隐形眼镜和普通光学仪器、可食用产品(例如水果或蔬菜)的表面。

优选的人类或动物机体表面是手术前或手术后的患者或外科医生的身体部分，以及人乳房或动物乳房。

优选的人类或动物机体分离部分的表面是人类或动物再植入组织例如腱，其中所述组织可以经过脱水或者未经过脱水。

在另一方面，本发明涉及上述电解酸性水或者包含该电解酸性水的组合物在化妆处理人类或动物机体或其分离部分的用途。

化妆品用途特别涉及皮肤的治疗，特别是人体患有疹的皮肤区域，例如手、脚和脸的皮肤。通过恢复在变红和炎性情况下被改变的常规皮肤酸度，该产品的酸性pH事实上可以加速皮肤功能性的恢复。

另外，本发明的酸性水已经表现出令人惊讶的溶解皮肤脂质分泌物的能力，以便该酸性水可以用于化妆处理痤疮和黑头(blackheads)。

还是化妆品领域，重要的是本发明酸性水表现出溶解大部分化学残留物的性质和从皮肤除去细粉的能力，所述残留物是化妆品应用至皮肤所留下的并已经被所述皮肤的表面层部分吸收，所述细粉是由污染产生并吸附在皮肤上的。

另一方面，本发明涉及上述电解酸性水和包含该电解酸性水的组合物运载适合骨重建的制剂的用途。

用于骨重建的溶液必须是酸性的，因为它们一般含有胶原，但所述胶原为了被运载而必须被首先溶解并制成凝胶(只有酸性环境中才可以获得该结果)。使用本发明获得的酸性水改进了用于骨重建的现有胶原载体，因为除了保证使胶原溶解并制成凝胶所需要的酸度外，所述酸性水还具有显著、持久的杀细菌、杀病毒和抗霉菌能力，这对具有高度感染风险的医疗外科应用是非常有利的。

另一方面，本发明涉及上述电解酸性水或包含该电解酸性水的组合物再水化脱水的人类或动物组织以进行再植术的用途(这方面参见实施例7的图)。

用于人类或动物再植入的组织在从供体移出之后以及等待再植入时被保存在适当提供的无菌库中，通常是在脱水之后(例如通过冷冻干燥)保存，以减缓和防止细菌生长。当使用本发明的酸性水来再水化再植入前的组织时，发现再水化时间比为此目的常规使用的水溶液显著减少。再水化效应可能是由于本发明酸性水表现出的对于组织角蛋白组分的高溶解能力以及其充分的穿透能力，这决定了所谓的对组织部分的“持水”效应。由于低纯度(特别是存在重金属)和低稳定性，上述应用对于常规酸性水而言是不可想象的。

根据上述讨论，显而易见的是，本发明达到了预期目标和目的，特别是提供了具有已知特征但比常规产品稳定性高得多的电解酸性水溶液。

本发明容易进行许多调整和改变，所有调整和改变都在所附权利要求表达的发明概念范围内。在不脱离本发明范围内，所有的细节可以用其他技术上等同的元件来替换，材料可以根据需要而不同。

根据唯一目的是作为非限制性实施例的下述优选实施方案的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加显而易见。

下文提供了包括使用本发明设备获得的电解酸性水在上述应用中使用效果的数据的表格。

下文所有试验中使用的水样品称为“溶液259”，并取自一定量的pH约2.69、ORP约1135mV且簇尺寸(cluster size)约5的酸性水。

实施例1

在申请人的要求下，该样品中重金属的浓度由经过认证的实验室确证。数据在下文提供。

测试报告第30572/2005号

溶液259样品

标注(references)    批次0510001 ORP1138

分析开始日期        18/10/2005

分析结束日期        25/10/2005

达到温度            +4℃

保存状态            良好

收集人              你们的员工

收集日期            14/10/2005

收到日期            14/10/2005

包装                PET瓶

收集温度            N/D

测试结果

测试               测试方法                    U.M.    值

镉                 APAT CNR IRSA 3120/2003     μg/l   ＜5

总铬               APAT CNR IRSA 3150/2003     μg/l   ＜10

铅                 APAT CNR IRSA 3230/2003     μg/l   ＜5

镍                 APAT CNR IRSA 3220/2003     μg/l   ＜20

180℃的固定残留物  APAT CNR IRSA 2090A/2003    mg/l    3.198

因此，显然，酸性水259不含重金属并因此是纯的和稳定的。

实施例2

然后，使水样品259接受测试以评价其在小鼠皮肤上的透皮吸收，计算作为透皮吸收相关参数的渗透浓度和累积穿透，与对照样品(和空白)相比较。

穿透增加的效果：

方法和材料：测试样品：溶液259，无色透明液体，与5％维生素E混合，

对照样品：常规胶乳与5％维生素E。

测试仪器：UV-2100紫外分光光度计(SHIMADZU日本)

测试动物：小鼠(昆明种(Kunming species))

数量：2(雄性∶雌性＝50∶50)

体重：18-22g

温度：16-21℃

相对湿度：40-60％

实验方法：动物在无食物条件下保持达16小时；通过化学除毛(8％Na₂S醇溶液)除去背部毛；无毛皮肤经固定并分离；洗涤后移走该皮肤；收集皮下和脂肪组织以及粘膜；切割完好部分；盐水冲洗后保存于冰箱。

样品制备：溶液259用甘油稀释，产生分别为1、2、4、5和10倍的成倍稀释液，标识为代码S-1、S-2、S-4、S-5、S-10。

对照用甘油稀释为1倍的成倍稀释液。

结果：

溶液259在分离的小鼠皮肤上的同渗浓度(osmolarity)(μg/ml，n＝9)

其中Contr.＝样品的对照，^*P＜0.05，^**P＜0.01，^***P＜0.001。

溶液259在分离小鼠皮肤上的累积穿透(μg/ml，n＝9)

其中Contr.＝样品的对照，^*P＜0.05，^**P＜0.01，^***P＜0.001。

累积穿透可以在稀释溶液259应用至角质层后10分钟(0.167小时)被测出，并在大约4小时后变得稳定。大约1.5小时后计算的对照样品的累积穿透比溶液259低约55.8％。还发现了溶液259与对照之间P的显著差异。

实施例3

为了计算溶液259的毒性，评价其急性皮刺激和眼刺激。

皮刺激：根据中国卫生部颁布的第3版(灭菌技术标准)、1999.11第1卷(实验标准)的3.6项采用的方案。

方法与材料：测试样品：未混合的溶液259，无色透明液体，

测试动物：兔(新西兰种)

数量：4(雄性∶雌性＝50∶50)

体重：2.5-3.0kg，由复旦大学实验动物部门提供，证书号02-52-1

温度：18-22℃

相对湿度：40-70％

实验方法：实验前24小时，除去动物脊柱两侧3cmx3cm区域的毛。24小时后，将0.2ml溶液259应用至左侧；然后测试区域用透明纸覆盖并用非刺激性弹性绷带固定。右侧区域作为对照。1、24和48小时后，除去绷带，洗去残留溶液259，测定刺激程度并进行分类(0＝无，1＝有)，水肿(E)、红斑(R)和总刺激(T)的程度。

结果：

显然，没有发生任何在皮肤平面上的急性刺激现象

眼刺激：根据中国卫生部颁布的第3版(灭菌技术标准)、1999.11第1卷(实验标准)的3.7项采用的方案。

方法与材料：测试样品：未混合的溶液259，无色透明液体，

测试动物：兔(新西兰种)

数量：4(雄性∶雌性＝50∶50)

体重：2.5-3.0kg，由复旦大学实验动物部门提供，证书号02-52-1

温度：18-22℃

相对湿度：40-70％

实验方法：轻轻分开测试动物的左眼睑，将2滴溶液259滴入结膜，等量生理溶液滴入右眼。应用后1、24、48、72小时以及4和7天，用盐水溶液洗眼5分钟，然后闭合眼睑4秒钟，然后观察损伤；从2只经暴露的眼恢复角膜、虹膜和结膜，用2％荧光素钠洗涤。最后，评价急性眼刺激的程度，确定了分数表(a scale of points)，给出平均总眼刺激(T)、角膜刺激(C)、虹膜刺激(I)和结膜刺激(O)的程度。

结果：

可以看到，溶液259必定被分类为对眼粘膜无刺激。

实施例4

测试了溶液259的再生性质。

测试方法：涉及78例患者，分成两组：

A，具有表面烧伤的35例患者；和B，具有深层烧伤的43例患者。组A的25例患者(S-1)和组B的31例患者(S-2)在经过溶液259清创处理后用磺胺嘧啶治疗。组A剩余的10例患者(对照-1)和组B剩余的12例患者(对照-2)在常规清创处理后用磺胺嘧啶治疗。

结果：

组	患者数目	治愈天数(X±SD dd)
			S-1	25	10.1±3.2*
对照-1	10	14.5±3.8
			S-2	31	19.2±2.6*
对照-2	12	23.6±3.1

^*P＜0.01。

用溶液259处理，导致烧伤区域表皮和成纤维细胞更快再生，没有产生刺激，抑制了组织水肿，降低了表面感染，使伤口保持相对干燥并显著减短了治愈时间。

实施例5

在申请人的要求下，由认证的实验室测试溶液259的杀菌力。数据列于下表。还提供了实验细节。

测试方法及其验证：

-方法：稀释-中和；

-中和试剂：30g/l聚山梨醇酯80(

80)

实验条件：

-测试中使用的产品稀释剂：硬水(300mg/kg的CaCO₃)，无菌。

-产品的测试浓度：100％；80％(V/V)。

-产品稀释液的外观：澄清无色溶液。

-接触时间：t＝5min±10s。

-测试温度：θ＝20℃±1℃。

-干扰物：0.3g/l的牛白蛋白，用于模拟清洁条件；3g/l的牛白蛋白，用于模拟肮脏条件。

-混合物的稳定性(干扰物和测试产品，稀释，放置)：整个测试中无沉淀物。

-培养温度：37℃±1℃。

所使用的菌株的鉴定：绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)ATCC 10145；大肠埃希氏菌(Escherichia coli)ATCC 11775；金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 29213；希拉氏肠球菌(Enterococcus hirae)ATCC 8043。

其中：Nv＝用于验证实验的细菌混悬液的CFU/ml数；A＝实验条件验证中的CFU/ml数；B＝中和剂毒性验证中的CFU/ml数；C＝稀释-中和验证中的CFU/ml数；N＝测试细菌混悬液的CFU/ml数；Na＝测试混合物中的CFU/ml数；R＝微生物负荷的降低程度。

表中数据证实，根据UNI EN 1276：2000标准，“溶液259”产品ORP为1138的批次L 0510001在20℃下5分钟后具有针对绿脓假单胞菌ATCC 10145、大肠埃希氏菌ATCC 11775、金黄色葡萄球菌ATCC29213、希拉氏肠球菌ATCC 8043的杀细菌活性，该产品在“清洁”条件(0.3g/l牛白蛋白)下，以100％(V/V)使用时和在硬水中以80％(V/V)稀释后使用时，结果都如此。

实施例6

申请人在自己的实验室直接测试了溶液259的杀病毒能力。数据列于下表。

其中：S＝样品组的OD，N＝阴性组的OD，S/N＜2.1＝破坏的抗原HBsAg；酸性水的ORP＝1152mV至1180mV；酸性水pH＝2.35至2.6。

实施例7

冷冻干燥的生物组织的水化：溶液259与泉水。该实施例涉及的照片示于图3。

参考上述图，自左边第一栏为“干”样品，第二栏为处理15分钟后的样品，第三栏为处理45分钟后的样品。

而且，第一和第四样品(自上)用自来水处理，第二和第三样品(还是自上)用本发明的溶液259处理。

第一和第二样品(自上)是跟腱(Achilles tendon)样品，而第三和第四样品(自上)是心包膜。

干：在溶液259和自来水中浸泡之前的冷冻干燥的生物组织碎片(跟腱和围心膜)。

T 15′：环境温度下静态浸泡15分钟后的组织碎片。

T 45′：环境温度下静态浸泡45分钟后的组织碎片。

结果：自来水中浸泡的碎片具有最小的体积增加，其在腱情况下更容易察觉；溶液259中浸泡的碎片具有相当大的体积增加(至少3倍)。在浸泡45分钟后，腱纤维被进一步分离，而心包膜的厚度显示增加到至少3倍。

溶液259的水化能力比自来水强，可能是由于H₂O分子的特定立体结构(五分子簇)。

实施例8

测试了溶液259的抗细菌性质，特别是抗绿脓假单胞菌。图4包括电子显微镜拍摄的照片，显示了使用常规酸性水(a)、溶液259(b)和生理溶液(c)获得的细菌壁的裂解。照片5包括绿脓假单胞菌DNA经常规酸性水(B)、溶液259(C)和生理溶液(D)处理后的凝胶电泳照片。(A)栏是用作参考的度量(scale of weights)。

尽管本文只描述了本发明的一些优选实施方案，但是本领域技术人员将容易发现如何实现其他等同有利和优选的实施方案。

本申请优先权基础第PN2005A000079和MI2006A001252号意大利专利申请的公开内容通过引用结合入本文。

Claims (28)

1.一种特别用于电解池的电极，其特征在于：所述电极包括表面涂层，所述涂层包含一种或多种金属的纳米颗粒。

2.权利要求1的电极，该电极包括由金属材料、非金属材料或其组合制成的核心。

3.前述权利要求一项或多项的电极，其中所述涂层包含ZrO₂、ZnO、Ru₂O₃、IrO₂和Y₂O₃。

4.一种用于提供权利要求1至3一项或多项所限定的电极的方法，该方法包括通过以这里提出的顺序进行的下述步骤制备所述电极涂层的步骤(A)：

(A1)制备一种或多种金属的一种或多种纳米颗粒粉末，

(A2)将所述一种或多种纳米颗粒粉末溶解于其量至少能溶解所有希望应用的粉末的适当溶剂，从而获得一种或多种溶液，和

(A3)将前述步骤中获得的一种或多种溶液烧结在优选其表面经过钝化的金属板上。

5.权利要求4的方法，其中：

-步骤(A1)的一种或多种纳米颗粒粉末是ZrO₂、ZnO、Ru₂O₃、IrO₂和Y₂O₃的粉末组合，其中每种粉末中至少80％重量的颗粒具有范围从60nm至80nm的直径；

-步骤(A2)的溶剂是30％重量的盐酸水溶液，

-步骤(A3)在于将步骤A(2)获得的盐酸水溶液烧结在TiO₂板的两面，所述TiO₂板经过表面钝化并具有范围从0.15mm至0.35mm的厚度，其中烧结依照下述11个步骤进行：

步骤        溶液         每单位表面的剂量     烧结时间

                                              (min)               烧结温度

                                                                  (℃)

1           IrO₂          0.2g/m²               245                450

2           Ru₂O₃         0.2g/m²               245                450

3           ZnO+Y₂O₃      0.15g/m²              260                550

            (Y，2mol)

4           IrO₂          0.25g/m²             45                 450

5           Ru₂O₃         0.25g/m₂             60                 550

6           ZrO₂+Y₂O₃     0.1g/m²              60                 550

            (Y，3mol)

7           Ru₂O₃         0.15g/m²             60                 550

8           IrO₂          0.15g/m²             60                 550

9           IrO₂+Ru₂O₃    0.15g/m²+0.15g/m²    60                 600

10          ZrO₂+Y₂O₃     0.1g/m²              60                 600

            (Y，3mol)

11          IrO₂+Ru₂O₃    0.15g/m²+0.15g/m²    60                 600

6.一种特别用于电解处理流体的设备，该设备包括至少一个用于电解处理所述流体的室和每个室至少一对电极，所述电极置于所述至少一个室内，其中所述设备特征在于存在的电极的至少一个是根据权利要求1至3一项或多项所限定的电极。

7.权利要求6的设备，该设备还包括适以将所述电解室分成两个半室的膜，其中所述膜特征在于其由具有开放多孔性的陶瓷材料制成，涂覆有金属纳米颗粒。

8.一种特别用于电解处理流体的装置，其特征在于所述装置包括权利要求6或7所限定的设备。

9.权利要求8的装置，该装置包括预处理水的部件、置于所述预处理部件下游的电解处理水的部件以及连接所述预处理部件与所述处理部件的液压回路，其中所述电解处理部件包括权利要求6或7所限定的设备。

10.一种用于进行流体电解的方法，该方法包括步骤a)：使权利要求6或7所限定的设备中的特定量的流体经受电解。

11.权利要求10的方法，其中所述流体是水。

12.权利要求11的方法，该方法还包括：

-步骤a1)，在使所述水经受步骤a)之前借助过滤、磁化和添加剂添加的一个或多个步骤预处理所述水；和

-跟随步骤a)的步骤b)，分离电解产生的酸性水和碱性水的组分。

13.一种特别用作卫生处理剂的酸性水，该酸性水可使用权利要求12所限定的电解方法获得。

14.权利要求13的酸性水，其特征在于所述酸性水不含重金属。

15.权利要求14的酸性水，其进一步特征在于所述酸性水具有3.0或更小但大于0的pH、1000mV或更大的ORP以及10或更少但大于0的分子簇。

16.权利要求13至15一项或多项的酸性水，其特征在于所述酸性水在避光、避空气和避热保存时可稳定达90天。

17.权利要求13至16一项或多项的酸性水，其特征在于所述酸性水包含平均浓度小于60mg/l的活性氯。

18.一种特别用于卫生处理基质的组合物，该组合物包含权利要求13至17一项或多项所限定的酸性水以及一种或多种选自下述的成分：

i)药学可接受的赋形剂和载体，

ii)化妆品可接受的赋形剂和载体，

iii)用以制备消毒组合物的赋形剂和载体，以及

iv)在农业领域用以制备抗寄生虫或杀真菌组合物的赋形剂和载体。

19.权利要求18的组合物，其中所述药学可接受的赋形剂和载体是用以制备局部消毒组合物或用以制备皮肤病治疗组合物的赋形剂和载体。

20.权利要求18的组合物，其中用于消毒组合物的赋形剂和载体选自用于下述组合物的赋形剂和载体：

-用于可食用产品的消毒组合物，

-用于环境、设备和医疗外科仪器的消毒组合物，

-用于人类或动物再植入组织的消毒组合物，

-用于隐形眼镜和普通光学材料的清洁和卫生保持的消毒组合物，

-用于家居表面和环境的消毒组合物。

21.一种试剂盒，该试剂盒包括：权利要求13至17一项或多项所限定的酸性水，以及将所述酸性水应用至基质的装置。

22.权利要求13至17一项或多项所限定的酸性水制备用于治疗和预防人类或动物机体表面或深层皮肤病变或损伤的药剂的用途。

23.权利要求22的用途，其中所述表面或深层皮肤病变或损伤选自：

-与影响表皮和/或真皮的过敏、炎性或免疫反应有关的皮肤现象；

-由细菌和/或霉菌和/或病毒感染引起的表面或深层皮肤现象，以及

-皮肤和/或真皮的损伤或擦破。

24.权利要求13至17一项或多项所限定的酸性水卫生处理基质的用途。

25.权利要求24的用途，其中所述基质选自：1)无生命的表面和物体，2)人类或动物机体表面，以及3)人类或动物机体分离部分的表面。

26.权利要求13至17一项或多项所限定的酸性水用于化妆处理人类或动物机体或其分离部分的用途。

27.权利要求13至17一项或多项所限定的酸性水运载适合骨重建的制剂的用途。

28.权利要求13至17一项或多项所限定的酸性水再水化脱水的人类或动物的再植入组织的用途。

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