CN101820766A - 限制微生物生长的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种限制微生物生长的方法，包括(a)提供包含载体介质上的微细纳米级金的抗微生物剂，所述载体介质包含纳米颗粒二氧化钛，所述微细纳米级金已通过物理气相沉积法沉积在所述载体介质上；以及(b)使至少一种微生物与所述抗微生物剂接触。

Description

限制微生物生长的方法
优先权声明
本申请要求于2007年10月3日提交的美国临时申请60/977,171的优先权，藉此将其内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及限制微生物例如病毒、细菌和真菌的生长或存在的方法。
发明背景
病原性细菌、病毒和真菌在生物体液例如唾液、泪液、血液和淋巴中的潜在存在是医护工作人员和患者非常关注的。被细菌、病毒和真菌污染的表面可促进感染的传播。此外，有价值的食物产品和工业产品的有用性可因细菌和病毒存在而被破坏。因此使病原体传播(例如，在家中、医院中和在日间护理中心)程度最小的方法是重要的。
可通过多种物理方法和化学方法将微生物杀死或使其受到抑制。物理方法包括应用热和/或辐射。用于限制病毒、真菌和细菌生长的化学品包括醇类(通常70体积％的含水乙醇或异丙醇)；酚和酚衍生物例如六氯酚；甲醛；戊二醛；环氧乙烷；醚；去污剂；葡萄糖酸氯己定；重金属例如银、金、铜和汞；汞的有机化合物例如红汞；以及氧化剂例如过氧化氢、碘、次氯酸盐和氯。
抗生素类，例如杆菌肽；头孢菌素类，环丝氨酸；青霉素类，万古霉素、氯霉素；红霉素类；四环素类；磺胺类和氨基糖苷类(例如链霉素、新霉素和庆大霉素)为传统定义的由微生物产生的可杀灭细菌的化学物质。抗生素类对病毒没有作用。
半导体光催化剂(例如，钛、锆、锌、锡、铁、钨和钼的氧化物)已被用于破坏(通过光化学氧化)流体介质中的有机污染物。二氧化钛因其化学稳定性、适于紫外/可见光光活化的能带隙结构及其相对较低的成本已被广泛研究。已将助催化剂(例如铂、钯、银和/或这些金属的氧化物和硫化物)加到二氧化钛中来增加其光催化活性。
最近，已利用了纳米级二氧化钛粒子并用各种贵金属包被以提高它们的光催化效率。已由二氧化钛溶液和金盐(例如HAuCl4)的混合物，通过化学或光化学还原方法在二氧化钛纳米粒子表面上还原金，来形成金包被二氧化钛纳米复合材料。已将这些纳米复合材料分散在水性介质中并已显示可在存在光的情况下抑制微生物生长。
上述各抗微生物剂(以及其他已知的抗微生物剂)具有其自身的一系列优点和缺点。有些具有毒性、昂贵或者在其他方面不适用作为常规消毒化合物。有些不稳定并随时间推移变成非活性的。有些发挥功能，结果靶微生物产生对该抗微生物剂的抗性。
发明内容
因此，尤其考虑到某些病原体更强毒力形式的产生，我们认识到需要用于限制微生物生长的替代性的有效方法(例如，使病毒失活及限制细菌和真菌生长的方法)。这些方法应优选为简单的、可有效对抗多种微生物，在存在其他生物材料的情况下有效和/或可有效用于各种不同的环境中。
简而言之，在一方面，本发明提供限制微生物(例如，细菌、真菌、酵母和病毒(包括无包膜病毒和有包膜病毒二者))生长的方法。该方法包括(a)提供包含载体介质(包含纳米颗粒二氧化钛)上的微细纳米级金的抗微生物剂，所述微细纳米级金通过物理气相沉积法沉积在该载体介质上(更优选在氧化气氛下通过物理气相沉积法沉积)；和(b)使至少一种微生物与该抗微生物剂接触。
已发现，微细纳米级金(即所有维度的尺寸小于或等于5纳米(nm)的金团粒)物理气相沉积到纳米颗粒二氧化钛上可产生显示具有强抗微生物性质的材料。相对于包含通过物理气相沉积之外的方法(例如化学或光化学方法)沉积到纳米颗粒二氧化钛上的金的相应材料的抗微生物性质，该材料的抗微生物性质出乎意料地强效。所得材料可在存在其他生物材料(例如蛋白质)的情况下，以及在多种不同的环境中(例如在饭店、医院和洗手间)有效对抗多种微生物(例如，革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌)。
此外，该材料可在多种不同的光照条件下有效。其固有的抗微生物特性可使其能在低光度或甚至在无光线的情况下有效地发挥功能。然而它还可显示具有光催化抗微生物活性，因其抗微生物特性可经光暴露(可见光和/或紫外光)进一步增强。
本发明方法简单(不需要复杂的设备或操作)并且成本效益相对较高(因为仅使用相对少量的金，并且所得的材料只要其光暴露受到限制以及其与油类和其他污染物的接触程度最小化，在使用中就不会失去其有效性，从而可再循环使用)。该方法也能相对快速，优选的实施例中可在少于约2分钟内将高达约90％或更多的存在于样品中或表面上的微生物杀死或使其受到抑制。因此，在至少一些实施例中，该方法可满足上述对替代性抗微生物方法的需求，所述替代性抗微生物方法要简单，可有效对抗多种微生物，在存在其他生物材料的情况下有效，和/或可有效用于各种不同的环境中。
在另一方面，本发明还提供对表面进行消毒的方法。该方法包括向至少一个表面的至少一部分施用包含载体介质(包含纳米颗粒二氧化钛)上的微细纳米级金的抗微生物剂，该微细纳米级金通过物理气相沉积法沉积在载体介质上(更优选在氧化气氛下通过物理气相沉积法沉积)。
附图简述
参照以下说明、随附的权利要求和附图，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，附图中：
图1以侧面剖视图示出了用于制备供用来执行下文实例部分所述的本发明方法的实施例的抗微生物剂的装置。
图2将图1的装置以透视图示出。
这些理想化的图形并非按比例绘制，并且仅旨在是示例性的和非限制性的。
具体实施方式
定义
如本专利申请中所用的：
“接触”包括微生物与本发明方法中使用的抗微生物剂的直接物理接触，以及微生物间接暴露于该抗微生物剂(例如，通过与由该抗微生物剂形成的可扩散抗微生物物质的直接物理接触而间接暴露，这不需要与抗微生物剂自身的直接物理接触即可介导对微生物的抗微生物作用)；
“微细纳米级金”意指所有维度的尺寸均小于或等于5纳米(nm)的金团粒(例如，颗粒或原子簇)；
“限制微生物的生长”意指对所存在的微生物进行抑制、杀死、防止其复制或减少其数量(因此，该术语包括“抑菌活性”(即抑制生长或复制，但是不一定杀死；例如，抑细菌或抑真菌活性)和“杀菌活性”(即杀死，例如杀细菌或杀真菌活性))；
“微生物”意指具有适于分析或检测的遗传物质的任何细胞(包括，例如，细菌和病毒)；以及
“靶微生物”意指需要限制其生长的任何微生物。
抗微生物剂
用于实施本发明方法的抗微生物剂包括载体介质(包含纳米颗粒二氧化钛)上的微细纳米级金。该微细纳米级金通过物理气相沉积法沉积在载体介质上(更优选在氧化气氛下通过物理气相沉积法沉积)。
金
如本文使用的，术语“微细纳米级金”指所有维度的尺寸均小于或等于5纳米(nm)的金团粒(例如，颗粒或原子簇)。优选的是，抗微生物活性金所有维度(例如颗粒直径或原子簇直径)的平均尺寸在最多(小于或等于)约5nm的范围内(更优选最多约4nm；甚至更优选最多约3nm)。最优选的是，单个金纳米粒子具有在任何维度均不大于约2nm的尺寸。优选的实施例可包括在至少一个维度为至少约0.1nm(更优选至少约0.5nm)并且在任何维度不大于上述上限的金纳米粒子。
在最优选的实施例中，至少一部分金为超纳米级(即，至少两个维度的尺寸小于0.5nm并且所有维度的尺寸均小于1.5nm)。单个金纳米粒子的尺寸可由透射电子显微镜法(TEM)测定，如本领域所熟知的。
提供于载体介质上的金量可在较宽范围内变化。因为金很昂贵，理想的是所用的金量不多于为达到所需程度的抗微生物活性而合理需要的金量。此外，因为使用PVD进行沉积时纳米级金具有高度的移动性，如果使用过多的金，则因为至少一些金聚结成较大的团粒而可能损失活性。
由于这些原因，基于载体介质和金的总重量，载体介质上金的载重优选在约0.005(更优选0.05)至约10重量％的范围内，更优选在约0.005(甚至更优选0.05)至约5重量％的范围内，且甚至更优选在约0.005(最优选0.05)至约4.5重量％的范围内。
金可通过PVD技术(例如，通过溅射)沉积以在载体表面上形成具抗微生物活性的微细纳米级粒子或原子簇。据信金主要以元素形式沉积，尽管可能存在其他氧化状态。尽管金是可移动的并倾向于聚积在表面的高能量位点，但载体的纳米颗粒特性显然可有助于使金固定化并使已沉积的金颗粒和金簇保持分离或离散并优选不连续。这可有助于保持金活性，而如果金聚结形成较大尺寸的团粒则该活性会被削弱。
除了金，还可在相同的载体和/或与含金载体混合的其他载体上提供一种或多种其他金属。这些其他金属的例子包括银(优选)、钯、铂、铑、钌、锇、铜、铱等，以及它们的组合。如果使用的话，这些其他金属可从与所使用的金源靶相同或不同的靶源共沉积到载体上。或者，这些金属可在金沉积之前或之后提供于载体上。需要热处理来进行活化的金属可有利地在沉积金之前先施加到载体并进行热处理。
载体介质
适用于制备抗微生物剂的载体介质包括包含纳米颗粒二氧化钛的那些载体介质。如本文使用的，术语“纳米颗粒二氧化钛”意指平均直径小于50纳米(nm)的二氧化钛纳米粒子，其中“直径”不仅指基本上为球形的颗粒的直径也指非球形颗粒的最长维度。优选的，这些纳米粒子具有至少两个维度的尺寸小于或等于约30nm(更优选小于或等于约15nm；最优选小于或等于约10nm)。该载体介质可任选还包括少量的(即少于载体介质总重量的50％；更优选少于约20％；最优选少于约10％)较大颗粒(例如，平均直径大于50nm并小于100nm的纳米粒子或甚至更大的颗粒)。
载体的纳米颗粒特性似乎可有助于使沉积在载体表面上的金固定化，因为使用这些载体可观察到更小的金粒度和更高的活性。载体介质的二氧化钛纳米粒子优选以某种方式结合形成团聚物。例如，纳米粒子可物理结合(例如通过伦敦力或氢键)或化学结合(例如，通过共价键或离子键)。所得团聚物优选所有维度的平均尺寸在约0.1微米至约15微米的范围内。团聚物可进一步聚集(例如，通过喷雾干燥、溶胶-凝胶过程或涂覆，使用或不使用粘着剂)以形成团聚物网络。
团聚物通常可为多孔的(即使是在从非多孔性纳米粒子形成时)，这是由于形成团聚物的纳米粒子的堆积往往不完美所致。优选的是，纳米粒子或所得团聚物(或二者)为多孔的。团聚物可为相对结实的(例如，当使用纳米粒子溶胶前体通过溶胶-凝胶过程形成时)或相对易碎的(例如，当在干粉床内形成或者通过干燥团聚物的液体分散体来形成时)。溶胶-凝胶形成过程可包括干燥和/或热处理，这可使纳米粒子粘结在一起而不会消除由中间凝胶中的纳米粒子的不完美堆积产生的多孔性。
优选的，该载体介质具有大于约0.4(优选大于约0.5)的孔隙率(即，孔隙空间与载体介质总体积的体积比)。孔隙率可通过透射电子显微镜法(TEM)观察和测量。
更优选地，载体介质为纳米多孔的(即具有大于约0.4的孔隙率和尺寸约1nm至约100nm的孔隙直径)。最优选地，载体介质对于尺寸范围在1至10nm的孔的总纳米多孔容量，可占其尺寸范围在1至100nm的孔的总体积的约20％以上(即用下式计算大于约0.20)，如使用下式计算得到的(使用例如通过TEM获得的数据)：
NPC = CPv 1 - CPv 10 CPv 1 - CPv 100
其中NPC指载体介质的总纳米多孔容量；CPvn指孔半径n时的累积孔体积，以立方厘米每克(cm3/g)为单位；n为以纳米为单位的孔半径。
优选的载体介质包括这样的载体介质，它在其外表面区域中在等于或大于通过PVD沉积的金原子的渗透深度的深度上是纳米多孔的。通常低表面积、非纳米多孔的材料可通过多种方法(例如，通过将纳米多孔性材料如纳米粒子尺寸的胶体吸附到较大主材料的表面以形成复合材料；通过在材料的表面上水解金属醇盐或金属盐；以及通过在材料的表面上氧化金属薄膜)制成具有以纳米多孔性为特征的外表面。在后一种情况下，金属薄膜可通过PVD方法沉积，且氧化可通过干燥或湿润的空气进行以在材料上产生纳米多孔性膜。
可用的载体介质可包括多种形式或形状的载体材料(例如，粉末、颗粒、小球、细粒、挤出物、纤维、壳状物、蜂窝状物、板状物、稀松布、织物、纸等，以及它们的组合)。颗粒可为规则形状、不规则形状、树枝状、非树枝状等。优选的载体包括颗粒、粉末及其组合。
除了二氧化钛纳米粒子，载体介质的粒状实施例可包括宽范围粒径中的任何粒径的颗粒。例如，二氧化钛纳米粒子和/或纳米粒子团聚物可与其他粒状光催化剂或抗微生物剂，和/或与浓缩剂(即，已知的或此后研发的可起到捕获或固定化微生物的作用的材料)组合，以进一步改进载体介质的特性。这些添加剂的平均尺寸可在(例如)纳米粒子或纳米粒子团聚物平均尺寸的不到约一半至约十倍的范围内。然而，通常这些添加剂的平均尺寸与纳米粒子或纳米粒子团聚物是相当的。
可用作(单独或与其它材料组合)载体介质组分的材料的代表性例子包括含碳材料(例如，活性碳、石墨等)，含硅材料(例如，二氧化硅、二氧化硅-二氧化钛(包括二氧化硅纳米粒子和二氧化钛纳米粒子的混合物，包含硅和钛二者的氧化物的纳米颗粒等)、二氧化硅-氧化铝等)、金属化合物(例如金属氧化物等)，等等，以及它们的组合。可用的金属氧化物包括铈、铝、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜、锌、镓、钇、锆、铌、钼、铁、锡、锑、镧、钨中的一种或多种的氧化物，以及它们的组合。钙、钾、钠、镁、锗、锶、钌、铑、钯、银、铟、钡、铪、铊、铼、铂中的一种或多种的氧化物、以及它们的组合也可与一种或多种前述氧化物混合使用。
优选用作(单独或与其他材料组合)载体介质的材料包括二氧化钛、二氧化钛-氧化铝、二氧化钛-二氧化硅等，以及它们的组合。二氧化钛可以纳米粒子形式商购获得。更优选二氧化钛(最优选至少一部分的二氧化钛为锐钛矿晶体形式)。
上述载体介质组分的粒径可根据现有的或之后实践的常规操作以任意适当的方式测量。例如，纳米粒子的平均直径可通过检查TEM信息确定，在约0.1微米至约25微米范围内的纳米粒子团聚物的平均直径可通过扫描电子显微镜法(SEM)测定，而更大(大于约5微米)颗粒或团聚物的平均直径可通过光学显微镜法测定。
沉积方法
物理气相沉积指将金从含金源或靶物理转移至载体介质。物理气相沉积可被视为涉及一个原子接一个原子地沉积，尽管在实际操作中金可作为极其细小的团粒进行转移，每个团粒由不止一个原子构成。沉积的金可与载体介质的表面发生物理形式的、化学形式的、离子形式和/或其他形式的相互作用。
物理气相沉积优选在金移动性很强并倾向于在载体介质表面上迁徙直至以某种方式(例如，通过粘附到载体表面上的某一部位或非常靠近载体表面的某一部位)被固定化为止的温度和真空条件下进行。粘附部位可包括：缺陷处(例如表面空位)、结构的间断处(例如台阶和位错)以及相或晶体或其他金物质(例如小金簇)之间的界面边界。由PVD沉积的金显然被充分固定化使得金可保留高水平的活性。相反，常规方法通常使得金聚结成大的团粒从而使活性受损甚至丧失。
物理气相沉积可以多种不同的方式进行。代表性方法包括溅射沉积(优选的)、蒸镀和阴极电弧沉积。任意这些或其他PVD方法可用于制备用于实施本发明方法的抗微生物剂，不过PVD技术的性质可影响所得活性。
例如，物理气相沉积技术的能量可影响沉积金的移动性并因此影响其聚结的趋势。更高的能量趋于对应金聚结趋势增加。增加的聚结继而趋于降低活性。一般而言，蒸镀中沉积物质的能量最低，溅射沉积中的较高(其可包括一些离子含量，其中一小部分碰撞的金属物质被离子化)，阴极电弧沉积中的最高(其可包括百分之几十的离子含量)。因此，如果一种具体的PVD技术得到的沉积金其移动性大于所期望的，则改为使用较小能量的PVD技术是有用的。
物理气相沉积优选在充分混合(例如，翻滚、流态化、碾磨等)待处理载体介质的同时进行，以确保载体表面得到充分处理。翻滚颗粒以供进行PVD沉积的方法描述于美国专利号4,618,525(Chamberlain等人)，将其描述内容以引用的方式并入本文。关于已描述的具体涉及催化剂的方法参见Wise，“High Dispersion Platinum Catalyst by RFSputtering，”Journal of Catalysis 83，477-479(1983)和美国专利申请No.4,046,712(Cairns等人)，将它们的描述内容以引用的方式并入本文。
当在微细颗粒或微细颗粒团聚物(例如，平均直径小于约10微米)上进行PVD时，优选在至少一部分PVD过程中将载体介质混合并粉碎(例如，研磨或碾磨至一定程度)。这可帮助维持颗粒或团聚物在沉积过程中的分离和自由流动。在微细颗粒或微细颗粒团聚物的情况下，在仍保持金的可控沉积的同时使颗粒的混合尽可能剧烈和快速是有利的。
可使用目前用于这一目的或之后为这一目的研发的任意类型的装置进行PVD。不过图1和2示出了优选的装置10。装置10包括限定真空室14的壳体12，该真空室14装有颗粒搅拌器16。壳体12(如需要可用铝合金制成)是一个垂直取向的中空圆筒体(例如，高45cm、直径50cm)。基座18包括用于高真空闸阀22(高真空闸阀后接六英寸的扩散泵24)的端口20，以及用于颗粒搅拌器16的支承体26。真空室14能被抽真空至10-6托范围内的背景压力。
壳体12的顶部包括可拆卸的用L形橡胶垫圈密封的板28，该板配有安装在外的、直径三英寸的直流(dc)磁控管溅射沉积源30(US GunII，US，INC.，San Jose，CA)。溅射沉积源30内固定有金溅射靶32(例如，直径7.6cm(3.0英寸)×厚度0.48cm(3/16英寸))。溅射沉积源30由配有Sparc-le 20消弧系统(Advanced Energy Industries，Inc，FortCollins，CO)的MDX-10磁控管驱动器(Advanced Energy Industries，Inc，Fort Collins，CO)提供动力。
颗粒搅拌器16为具有矩形开口34(例如，6.5cm×7.5cm)的中空圆筒体(例如12cm长×9.5cm水平直径)。开口34被设置在金溅射靶32的表面36正下方约7cm，使得溅射的金原子可进入搅拌器的腔体38内。搅拌器16配有在其轴线上的轴40。轴40具有矩形横截面(例如，1cm×1cm)，其上栓固四个矩形的叶片42，该矩形叶片形成用于使载体颗粒翻滚的搅拌机构或叶轮。每个叶片42包括两个洞44(例如，直径2cm)，以用于促进包含在由叶片42与颗粒搅拌器16形成的四个扇形体的每一个中的颗粒体积之间的连通。选择叶片42的尺寸以使其与搅拌器壁48之间的侧部间距和端部间距为2.7mm或1.7mm。
物理气相沉积可在非常宽泛的范围内的基本上任意所需温度下进行。然而，如果金在相对较低的温度(例如，在低于约150℃的温度下，优选低于约50℃，更优选在环境温度下(例如，约20℃至约27℃)或更低)沉积，则沉积的金可具有更高的活性(可能归因于更多的缺陷和/或更低的移动性和聚结)。通常可优选在环境温度下操作，因为在沉积过程中不需要加热或冷却所以既有效又经济。
物理气相沉积可在惰性溅射气气氛(例如，在氩、氦、氙、氡或它们两种或多种的混合物中(优选氩))下进行，但是任选物理气相沉积在氧化气氛下进行。氧化气氛优选包含至少一种含氧气体(更优选选自氧、水、过氧化氢、臭氧及它们的组合的含氧气体；甚至更优选选自氧、水及它们的组合的含氧气体；最优选氧)。氧化气氛还包括惰性溅射气体例如氩、氦、氙、氡或它们两种或多种的混合物(优选氩)。PVD过程中真空室中的总气压(所有气体)可为约1毫托至约25毫托(优选约5毫托至约15毫托)。基于真空室中所有气体的总重量而言，氧化气氛可包含约0.05重量％至约60重量％的含氧气体(优选约0.1重量％至约50重量％；更优选约0.5重量％至约25重量％)。
接触
如本文所用的，“接触”包括微生物与本发明方法中使用的抗微生物剂的直接物理接触，以及微生物间接暴露于该抗微生物剂(例如，通过与由该抗微生物剂形成的可扩散抗微生物物质的直接物理接触而简洁暴露，这不需要与抗微生物剂自身的直接物理接触即可介导对微生物的抗微生物作用)。本发明方法可以以各种已知的或之后研发的提供两种材料之间该类接触的方法中的任意一种进行，且抗微生物剂可以以适于提供与被污染的或可被污染的材料或表面进行的该类接触的任意形式使用(例如，以颗粒形式或施加至载体如检棒(dipstick)、薄膜(例如，可重新贴附的或可重新定位的薄膜)、过滤器、管、孔、板、珠、膜或微流控装置的通道等)。优选的，该抗微生物剂以颗粒形式使用。
例如，可将抗微生物剂(单独或与例如其他抗微生物材料或与液体(例如水或油类)、固体(例如织物、聚合物、纸或无机固体)、凝胶、乳膏、泡沫或糊料形式的载体材料组合)施加、涂覆、喷雾、干燥、摩擦、浸渍到非多孔性或多孔性的、固体的、被微生物污染的或可被微生物污染的材料，用作该材料的蘸液或与该材料复合，或者可加入至被污染的或可被污染的液体中(例如，直接加入或作为检棒或过滤器上的涂层加入)。如果需要，可使用粘合剂、稳定剂、表面活性剂、聚合物增塑剂或其他改性剂。
该抗微生物剂可施用于织造或非织造织物并可与多种固体(例如无机材料如羟磷灰石、二氧化硅或玻璃)组合以抑制、限制、减少和/或防止病毒、细菌或真菌的污染。可将抗微生物剂施用至一次性表面例如纸张、纸巾、棉头拭子、手术服或布帘，以及施用至各种吸收性和非吸收性材料。优选的基材包括至少部分透光的那些。
例如，可将抗微生物剂掺入布料或纸质载体材料中用作抗微生物擦拭物。向织物或多孔性聚合物中掺入抗微生物剂，有利的是可防止该纤维或材料的降解，且还可导致杀灭渗入或隐藏在纤维或材料内(例如在空气或水过滤器中)的细菌和真菌。
可将抗微生物剂施用至(例如，以包含载体材料的糊剂形式)固体表面以限制微生物的生长。因此，该抗微生物剂可用于例如家庭、日间护理、工业和医院环境中的表面灭菌或消毒，用以清洁玩具、设备、医疗器械、工作表面、医院里的表面包括床扶手、计算机键盘、电灯开关、门柄和其他已知为可传播感染的污染物的表面。各种设备、一次性物品和器械例如缝合线、绷带、皮下针、面罩和呼吸罩(例如，一次性的和可重复使用的)、手术用消毒帷帘、医用服装(例如防护服、围裙等)、创伤敷料和接触层、外科纱布、容器等可使用本发明方法灭菌或消毒。
可将该抗微生物剂，单独或与一种或多种抗微生物材料例如杀病毒的、杀细菌的或抑菌的，和/或杀真菌或抑真菌的试剂(例如多粘菌素、青霉素、另一种抗生素、杀病毒剂(例如金刚烷胺)、醇类(例如乙醇或异丙醇)、季胺类化合物(例如苯扎氯铵)和/或杀真菌剂(例如制霉菌素))组合，施用至表面或固体或液体材料以限制生长或防止病毒或细菌或真菌污染。或者，可将抗微生物剂，单独或与一种或多种杀病毒、杀细菌或抑菌和/或杀真菌或抑真菌的试剂组合，直接加入载满病毒或载满细菌或被真菌污染的固体或液体。
足以限制微生物在具体材料或环境中生长的抗微生物剂的量、接触程度(抗微生物剂和被污染的或可被污染的材料之间的接触)以及接触时间可以变化(取决于抗微生物剂的性质和形式，任何光暴露的性质、微生物的类型和载量以及材料或环境的性质和形式)，并可由本领域技术人员容易地确定。约1至约30分钟的接触时间(优选约2至约15分钟；更优选约5至约10分钟)是有用的。抗微生物剂的“有效量”指足以限制微生物的生长的量。例如，10毫克抗微生物剂可通常在约2分钟内有效地对含有103个微生物菌落形成单位(CFUs)的1毫升样品进行消毒。更低的微生物载量可在更短的时间和/或使用更少的抗微生物剂进行消毒。
在实施本发明方法时，混合(例如，搅拌或搅动)、摩擦和/或孵育是可任选的，但是优选，以便增加微生物与抗微生物剂的接触。优选的接触方法包括将含微生物的材料与抗微生物剂混合或摩擦(例如，约30秒至约1分钟)和孵育(例如，约2至约30分钟)两者。当抗微生物剂为颗粒形式且含微生物的材料为流体形式时，孵育步骤优选包括混合或振摇，且优选之后使颗粒沉降(例如，约8至约10分钟)。
当利用载体材料时，抗微生物剂在载体材料中的优选浓度可根据用途而变化。优选的浓度范围可为约0.01μg/mL至约15mg/mL，但是该抗微生物剂可在较低的浓度下有效。
任选的方法步骤
抗微生物剂的抗微生物性质可在其暴露于光时得到增强。虽然无意限制本发明范围，且尽管该抗微生物剂抑制细菌、病毒和真菌生长的作用机制还未完全阐明，但现有数据与以下观点一致：该试剂至少部分地在能引起对微生物的破坏(例如，通过氧化)的反应性物质(例如，各种高度反应性含氧物质)的形成中起到催化剂的作用(即该试剂没有被消耗)。不论所涉及的机制是什么，本发明方法中所用的试剂可在有或无光暴露的情况下限制微生物的生长。有利的是，该抗微生物剂可以回收并可重新用作抗微生物剂。
因此，本发明方法任选可包括光暴露(优选在至少一部分上文所述的接触步骤中和/或在处理相对较高水平的微生物污染时)。这样的光暴露可包括暴露于直接光源或环境光。优选的，抗微生物剂暴露于波长至少约200纳米(nm)并小于约900nm的光线。更优选的，光线的波长为至少约400nm并小于约850nm。
方便的且足够的光源为实验室和办公室的荧光灯照明通常使用的那些光源以及发光二极管(LED)源、白炽光源、日光和激光。光暴露可为例如持续形式的、脉冲形式的或周期形式的，且可使用一系列的光暴露强度和持续时间(例如至少约270μW/cm2的辐照度持续约五分钟)。优选的暴露时间可根据抗微生物剂的量和光源强度和光谱性质而变化。
可任选地，本发明方法可进一步包括抗微生物剂的离析、分离和/或回收(例如通过粒状试剂的重力沉降或离心机辅助沉降，然后通过移除所得上清液或在过滤器、柱子、膜或薄膜上或在小袋中收集该试剂)使其得到重复使用。本发明方法可手动进行(例如，以分批方式)或自动进行(例如，使得能够连续或半连续处理)。
微生物
许多微生物的生长可通过使用本发明方法被限制，包括例如细菌、真菌、酵母、病毒(包括无包膜病毒和有包膜病毒)等，以及它们的组合(优选细菌、病毒以及它们的组合；更优选细菌)。该方法可用于限制病原体的生长，这对于食品安全或医学、环境或反恐方面的考虑是重要的。
本发明方法可尤其用于限制病原细菌以及各种酵母、霉菌和支原体(及任意这些的组合)的生长以防止它们在宿主材料中的定殖、感染和/或复制。可潜在地被本发明方法限制生长的各种细菌包括例如普通变形杆菌(Proteus vulgaris)、大肠杆菌(Escherichia coli)、肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和沙门氏菌属以及葡萄球菌属(Staphylococcus)、链球菌属(Streptococcus)、棒状杆菌属(Corynebacterium)和李斯特菌属(Listeria)(革兰氏阳性菌)、奈瑟菌属(Neisseria)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)(也称作大肠杆菌类，包括大肠杆菌属、沙门氏菌属(Salmonella)和志贺杆菌属(Shigella))、弯曲菌属(Campylobacter)和军团菌属(Legionella)(革兰氏阴性菌)，等等，以及它们的组合。大肠杆菌类为可定殖在人和其他动物的肠道并与疾病相关的革兰氏阴性杆菌。
本发明方法尤其可有效限制以下微生物的生长：革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌(尤其分别为肠道沙门氏菌(Salmonella enterica)(尤其是肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(enterica serovar Typhimurium))和金黄色葡萄球菌，以及它们的组合)和无包膜病毒(例如诺罗病毒、脊髓灰质炎病毒、甲型肝炎病毒、鼻病毒、以及它们的组合；尤其是感染人类的肠道病毒，其代表为大肠杆菌噬菌体)及其组合。微生物学领域的技术人员根据临床试验检测标准和下文提供的手册和指导，无需过多的试验，就可容易地得出用来评价本发明方法对其他微生物的有效性的检测方案。
实施例
通过以下的实例进一步说明本发明的目标和优点，但不应当将这些实例中例举的具体材料及其量以及其它的条件和细节理解成对本发明的不当限制。
材料
所有的微生物培养物均购自美国模式培养物保藏中心(ATCC，Manassas，VA)。
由担载在二氧化钛上的金纳米粒子组成的比较样品获自位于英国伦敦的世界黄金协会(World Gold Council)(批号Au-TiO2#02-6)。该样品由生产商描述为约1.5重量％纳米颗粒金(平均金粒度为3.5nm，标准偏差为0.91nm)。该催化剂据说是通过沉积-沉淀法制备得到的。
由担载在Fe2O3上的金纳米粒子组成的比较样品获自位于英国伦敦的世界黄金协会(批号Au-Fe2O3#02-4)。该样品由生产商描述为约5重量％纳米颗粒金(平均金粒度为4.0nm，标准偏差为0.94nm)。该催化剂据说是通过沉积-沉淀法制备得到的。
Hombikat UV-100二氧化钛(由Scherer法测得原晶粒度小于10nm；平均表面积大于250m2/g)购自Sachtleben Chemie(德国Duisburg)。将300立方厘米(cc；135g)的Hombikat UV-100二氧化钛在150℃下干燥24小时。将所得干燥粉末上料至上面具体实施方式中所述的具有叶片间距为1.7mm的颗粒搅拌器的PVD装置中。采用7.62cm直径的圆形金靶。然后将该装置的真空室抽真空过夜至1×10-4托的背景压力。将氩溅射气体以100sccm的流速供入该室中，将真空(扩散)泵的闸阀开口调节至10毫托的操作压力。以0.10kW的功率水平起始金溅射并基本如上所述进行，使用6rpm的叶片转速。改变溅射的持续时间以提供不同水平的沉积金，并测量所引起的金溅射靶的重量损失以确定沉积到二氧化钛载体上的金重量百分比。
溅射涂覆完成后，将真空室通风至环境条件，从PVD装置中移出所得的金涂覆样品。已沉积到样品上的金量通过对所使用的金溅射靶进行称重(沉积工艺之前和之后)来确定。一般而言，约20％的靶重量损失代表沉积在样品上的金(基于电感耦合等离子体分析)。
将第二Hombikat UV-100二氧化钛样品通过在空气中在2小时内加热至200℃并接着将样品在200℃保持1小时，使其煅烧至200℃。将该材料的样品(300cc；126g)于150℃干燥24小时。基本上如之前段落所述将所得干燥粉末用金溅射，不同的是溅射气体包含氧气和氩气。氩气的流速保持在100sccm，氧气的流速保持在5sccm。总气压为10毫托，使用0.12kW的溅射功率。所引起的金溅射靶的重量损失为15.33g。
为使所得金涂覆纳米粒子备好进行透射电子显微法(TEM)检查，将各粉末分散在甲醇中，并使一小滴所得分散体接触TEM网格。移除过量的甲醇，并将所得待测样品在检查之前充分干燥。
在透射电子显微镜(TEM；H-9000，得自Hitachi High TechnologiesAmerica，Pleasanton，CA)中，以多个放大倍数(50,000X和100,000X)，在300KV加速电压下使用Gatan CCD照相机和数字显微图形软件(Gatan Inc.，Warrenton，Pa)获取图像。使代表性区域(例如，其中以垂直于样品表面的方式清楚地显示出催化表面的界面的选定区域)成像。检查多个(例如超过10个)界面区域。
金纳米粒子数量密度是由TEM，通过对所测量区域非常薄的样品剖面中的金纳米粒子数目进行计数来测定。为了进行这一测定，选择适当薄(小于约10nm)的样品区域，且以200,000X或更高的放大倍数对这些区域进行成像。对几何测量区域内的其所有维度尺寸小于或等于5nm的明确限定的金纳米粒子的数目进行计数，并测定每100nm2面积所观察到的纳米粒子的数目。金纳米粒子数量密度定义为100nm2面积中所计数的纳米粒子数目。每次测量的最小检查面积为300nm2。
金涂覆样品的TEM检查显示两个样品均包含微细纳米级金和超纳米级金。在含氧气氛下制备的样品的平均金纳米粒子尺寸为1.9nm，而仅在氩气中制备的样品的平均金纳米粒子尺寸为1.7nm。发现两种样品均包含主要为纳米级的金，其中许多区域具有大于5颗纳米粒子/100nm2的金纳米粒子数量密度。
还通过扫描电子显微镜法(SEM)检查金涂覆二氧化钛粉末。将粉末喷洒至用丙烯酸类粘合剂预处理过的SEM铝台上来制备待测样品。SEM检测显示所有样品的形态看来基本上相同。粉末主要由0.2至1.0微米的二氧化钛纳米粒子团聚物以及这些团聚物的较大的簇组成。较小的团聚物由尺寸看来约0.05至约0.2微米的较小颗粒组成。团聚物的较大簇的尺寸范围为约2至25微米。在所有团聚物中都观察到孔的网格构造，有大有小。在团聚物的较大簇的情况下，观察到0.1至1微米的孔，其由组成该簇的较小的团聚物堆积产生。在较小的团聚物中，观察到尺寸小于0.1微米的孔。
抗微生物活性测试方法
将分离的微生物菌落接种至5mL BBLTM TrypticaseTM大豆肉汤(Becton Dickinson，Sparks，MD)中并于37℃孵育18-20小时。将该约109个菌落形成单位/mL的过夜培养物在pH 7.2的吸附缓冲液(包含5mMKCl、1mM CaCl2、0.1mM MgCl2和1mM K2HPO4)中稀释以获得每毫升稀释液103个微生物。将1.1mL体积的微生物稀释液加入装有10mg抗微生物剂的带标记的5mL无菌聚丙烯管(BD FalconTM，Becton Dickinson，Franklin Lakes，NJ)中并在Thermolyne Maximix PlusTM涡旋混合器(Barnstead International，Iowa)上混合。将每个带盖的试管在ThermolyneVari MixTM摇床(Barnstead International，Iowa)上室温(25℃)孵育15分钟。孵育后，将各管在试验台上放置10分钟以使抗微生物剂沉降。以相同方式处理装有1.1mL微生物稀释液而无抗微生物剂的对照样品管。接着将所得的沉降的抗微生物剂和/或上清液(以及对照样品)用于分析。
移出1mL的上清液并不经稀释就进行涂布，或在一些情况下以1∶10稀释于无菌Butterfield′s缓冲液(pH 7.2±0.2磷酸盐缓冲液；VWR目录号83008-093，VWR，West Chester，PA)中进行涂布，涂布是根据生产商说明书涂布于3MTM PetrifilmTM好氧微生物计数平板培养基(干燥的，可再水化；3M公司，St.Paul.，MN)上。将沉降的抗微生物剂重悬于1mL无菌Butterfield′s缓冲液中并涂布于3MTM PetrifilmTM好氧微生物计数平板培养基上。使用3MTM PetrifilmTM读板仪(3M Company，St.Paul.，MN)定量好氧微生物计数。
上述操作是在有和无光暴露(实验室顶部的荧光灯照明)的条件下进行。无光线下抗微生物活性的检测是通过将包含样品的试管用铝箔(Reynolds WrapTM Heavy Duty，Reynolds Consumer Products，Richmond，VA)包裹，并用另外的铝箔覆盖Thermolyne Vari MixTM摇床、37℃培养箱(VWR Model 1575，VWR International，West Chester，PA)和涂布的3MTM PetrifilmTM好氧微生物计数平板培养基来进行的。此外，关闭检测实验室区域的荧光灯。
使用下式计算结果：
存活百分数＝(得自涂布的上清液或涂布的重悬抗微生物剂的CFU数)/(得自涂布的未处理对照样品的CFU数)×100
(其中CFU＝菌落形成单位，其为活的或有活力的微生物的单位)
然后用下式以抗微生物剂的抗微生物活性或消毒百分数来报告结果：
抗微生物活性百分数＝100-存活百分数
实例1-4和比较例1-4
使用上述抗微生物活性检测法，分别检测10mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂(通过上文所述的氩气气氛下的物理气相沉积制备，以得到包含约8重量％金的样品)和10mg Hombikat UV-100二氧化钛(不含金)对靶微生物即革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)的抗微生物活性。观察到该金涂覆二氧化钛抗微生物剂有100％的抗微生物活性(对于两种靶微生物以及在光暴露和无光暴露下)。对于HombikatUV-100二氧化钛，观察到小于10％的抗微生物活性(对于两种靶微生物以及有和无光暴露下)(所有样品的标准偏差均小于10％)。
实例5至8
使用上述抗微生物活性检测法，分别检测各个10mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂样品(通过氩气气氛下的物理气相沉积制备，如上文所述)在存在生物材料即300毫克/毫升的牛血清白蛋白(下文中称作BSA；Sigma Purified Fraction V BSA，Sigma Chemicals，目录号A3294-50G，St.Louis，MO；10mg/mL BSA储液稀释于无菌去离子水中得到)的情况下，对靶微生物革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)的抗微生物活性。对于两种靶微生物以及在光暴露和无光线的情况下均观察到100％的抗微生物活性(所有样品的标准偏差均小于10％)。
实例9至13
使用上述抗微生物活性检测法，分别检测各个10mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂样品(通过氩气气氛下的物理气相沉积制备，如上文所述)分别在1、2、5、10和15分钟接触时间(孵育)下，在荧光灯下对革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)的抗微生物活性。对于至少2分钟的接触时间观察到100％的抗微生物活性，而对于1分钟为99.57％(所有样品的标准偏差均小于10％)。
实例14至19
使用上述抗微生物活性检测法，分别检测每体积被微生物污染的样品中不同重量的金涂覆二氧化钛抗微生物剂(通过氩气气氛下的物理气相沉积制备，如上文所述)(分别为1mg/mL、5mg/mL和10mg/mL)对革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)的抗微生物活性。对于所有浓度，均在有光线和无光线下两种情况下观察到100％的抗微生物活性(所有样品的标准偏差均小于10％)。
实例20至21
使用上述抗微生物活性检测法，分别检测各个20mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂样品(通过氩气气氛下的物理气相沉积制备，如上文所述)孵育30分钟对4×104CFU/毫升浓度的革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)的抗微生物活性。在有光线和无光线下分别观察到99.98％和100％的抗微生物活性(所有样品的标准偏差均小于10％)。
实例22和比较例5-8
使用上述抗微生物活性检测法，分别检测10mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂(通过氩气气氛下的物理气相沉积制备，如上文所述；命名为PVD-Au/TiO2)和上述世界黄金协会标准材料(分别为担载在二氧化钛上的金(命名为WGC-Au/TiO2)和担载在三氧化二铁上的金(命名为WGC-Au/Fe2O3))各自10mg样品对革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)的抗微生物活性。结果显示于下表1(其中将存活于上清液中和沉降的测试材料中的CFU数量加和得到各测试材料的总存活百分数值，并通过用100减去该总存活百分数值计算抗微生物活性百分数)(所有样品的标准偏差均小于10％)。
表1。
  实例编号   抗微生物剂   光暴露   抗微生物活性(百分数)
  C-5   WGC-Au/FeO   是   25
  C-6   WGC-Au/TiO2   是   23
  实例编号   抗微生物剂   光暴露   抗微生物活性(百分数)
  C-7   WGC-Au/FeO   否   28
  C-8   WGC-Au/TiO2   否   33
  22   PVD-Au/TiO2   否   100
实例23至27
使用上述抗微生物活性检测法，检测10mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂(通过氩气气氛下的物理气相沉积制备，如上文所述)在无光线的情况下对革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC35987)的抗微生物活性。移出所得上清液(1mL)并如上文所述涂布以提供“循环1”(其使用“新鲜的”抗微生物剂)的抗微生物活性百分数。向所得沉降的抗微生物剂中加入1mL新鲜的微生物稀释液，并重复该检测方法。该过程总共进行五个循环，以检测回收的抗微生物剂(循环2-5)的有效性。结果显示于下表2(基于涂布的上清液)(所有样品的标准偏差均小于10％)。
表2。
  实例编号   循环编号   抗微生物剂   光暴露   抗微生物活性(百分数)
  23   1   新鲜的   否   100
  24   2   回收的(1X)   否   100
  25   3   回收的(2X)   否   91
  26   4   回收的(3X)   否   88
  27   5   回收的(4X)   否   85
实例28
使用上述抗微生物活性检测法，分别检测10mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂(通过如上文所述的氩气气氛下的物理气相沉积制备，以提供包含约4.3重量％的金的样品)对靶微生物即革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)的抗微生物活性。观察到该金涂覆二氧化钛抗微生物剂有100％的抗微生物活性(对于两种靶微生物以及在光暴露和无光暴露下)。
实例29
使用上述抗微生物活性检测法，检测10mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂(通过如上文所述的氩气气氛下的物理气相沉积制备，以提供包含约1.6重量％的金的样品)对革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)的抗微生物活性。观察到该金涂覆二氧化钛抗微生物剂有100％的抗微生物活性(在光暴露和无光线两种情况下)。
实例30
使用上述抗微生物活性检测法，检测10mg金涂覆二氧化钛抗微生物剂(通过基本如上文所述在包含氩气和氧气的氧化气氛下的物理气相沉积制备，以提供包含大约4重量％的担载在已煅烧至200℃并保持1小时的Hombikat UV 100二氧化钛上的金的样品)对革兰氏阴性菌肠道沙门氏菌亚种鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 35987)的抗微生物活性。观察到该金涂覆二氧化钛抗微生物剂有100％的抗微生物活性(在光暴露和无光线两种情况下)。
实例31至34
分别检测两种不同重量(分别为20mg和50mg)的金涂覆二氧化钛抗微生物剂(通过如上文所述的氩气气氛下的物理气相沉积制备，以提供包含大约4.3重量％的金的样品；命名为PVD-Au/TiO2)在有光线和无光线的情况下对无包膜的细菌侵染靶病毒即大肠杆菌噬菌体MS2(ATCC 15597-B1；其经常用作多种感染人类的无包膜肠道病毒的替代品)的抗微生物活性。采用双层琼脂法(下文描述)，使用大肠杆菌细菌(ATCC 15597)作为宿主，测定存活的大肠杆菌噬菌体MS2(ATCC 15597-B1)。
将大肠杆菌噬菌体MS2原种在pH 7.2的无菌1X吸附缓冲液(包含5mM KCl、1mM CaCl2、0.1mM MgCl2和1mM K2HPO4)中十倍系列稀释以得到每毫升103个空斑形成单位(PFU/mL)。将1.0mL体积的所得噬菌体稀释液加入装有20mg或50mg抗微生物剂的带标记的无菌5mL聚丙烯管(BD FalconTM，Becton Dickinson，Franklin Lakes，NJ)中，在Thermolyne Maximix PlusTM涡旋混合器(Barnstead International，Iowa)上混合。将加盖的试管在Thermolyne Vari MixTM摇床(BarnsteadInternational，Iowa)上室温(25℃)下孵育15分钟。孵育后，将所述管在实验台上放置10分钟以使抗微生物剂沉降。以相同方式处理装有1.0mL噬菌体稀释液而无抗微生物剂的对照样品管。接着将所得的沉降的抗微生物剂和/或上清液(以及对照样品)用于分析。
移出100微升上清液并使用下文描述的双层琼脂法测定噬菌体。另外还移出800微升上清液体并弃去。还对100微升沉降的抗微生物剂测定了噬菌体。这些噬菌体检测样品的检测是在有光线和无光线的情况下，基本如上述“检测方法”部分所述进行的。
双层琼脂法：
将大肠杆菌细菌(ATCC 15597)的单菌落接种至25mL无菌的3重量％的胰酶大豆肉汤(BactoTM胰酶大豆肉汤，Becton Dickinson andCompany，Sparks，MD；根据生产商说明书制备)中，并在设定为250转每分钟(rpm)的振荡培养箱(InnovaTM 44，New Brunswick Scientific Co.，Inc.，Edison，NJ)中37℃孵育过夜。将750微升的该过夜培养物用于接种75mL无菌的3重量％的胰酶大豆肉汤。将所得培养物在设定于250rpm的振荡培养箱中于37℃孵育以得到处于指数生长期的大肠杆菌细胞，对数生长期是通过用SpectraMax M5分光光度计(MolecularDevices，Sunnyvale，CA)于550nm处测得的吸光度(吸光度值0.3-0.6)来测定。将这些细胞在冰上孵育直至用于测定。
将100微升上述噬菌体测试样品与75微升冰孵育的大肠杆菌(宿主细菌)细胞混合并于室温(25℃)孵育5分钟。将所得样品与5mL无菌融化的顶层琼脂(3重量％的胰酶大豆肉汤、1.5重量％的NaCl、0.6重量％的琼脂；当天制备并在48℃水浴中维持)混合。接着将该混合物倾倒至培养皿内的底层琼脂(3重量％的胰酶大豆肉汤、1.5重量％的NaCl、1.2重量％的琼脂)顶部。让该混合物的融化琼脂组分凝固5分钟，并将培养皿或平板倒置于37℃孵育。过夜孵育后对所得的空斑进行计数，并使用下式计算结果：
存活百分数＝(得自涂布的抗微生物剂的PFU数)/(得自涂布的未处理对照的PFU数)×100
(其中PFU＝空斑形成单位，其为感染性噬菌体的单位)。
然后用下式以抗微生物剂的抗微生物活性百分数报告结果(基于涂布的试剂；显示于下表3；所有样品的标准偏差均小于10％)：
抗微生物活性百分数＝100-存活百分数
表3。
  实例编号   抗微生物剂   光暴露   抗微生物活性(百分数)
  31   20mg PVD-Au/TiO2   是   85
  32   20mg PVD-Au/TiO2   否   88
  33   50mg PVD-Au/TiO2   是   94
  34   50mg PVD-Au/TiO2   否   94
将本文所引用的专利、专利文献和出版物中的参考描述以全文引用的方式并入本文，就如同各自单独并入本文一样。在不偏离本发明的范围和精神的前提下，对本发明的多种无法预料的修改和更改对于本领域内的技术人员来说将是显而易见的。应该理解，并非意图将本发明不当地限制于本文中给出的示例性实施例及实例，这种实例及实施例只是作为例子给出，而本发明的范围只由本文中以下给出的权利要求所限定。

Claims (25)

1.一种方法，该方法包括(a)提供抗微生物剂，该抗微生物剂包含在载体介质上的微细纳米级金，所述载体介质包含纳米颗粒二氧化钛，所述微细纳米级金已通过物理气相沉积法沉积在所述载体介质上；以及(b)使至少一种微生物与所述抗微生物剂接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理气相沉积为选自溅射沉积、蒸镀、阴极电弧沉积以及它们的组合的技术。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理气相沉积在氧化气氛中进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述氧化气氛包含至少一种含氧气体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述含氧气体选自氧、水、过氧化氢、臭氧以及它们的组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述微细纳米级金包含所有维度的尺寸均小于或等于4纳米的金团粒。
7.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述微细纳米级金和所述载体介质的总重量计，所述抗微生物剂包含0.005至10重量％的金。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体介质包含至少两个维度的尺寸小于或等于30纳米的二氧化钛纳米粒子。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体介质包含二氧化钛纳米粒子的团聚物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述团聚物的所有维度的平均尺寸均在0.1微米至15微米的范围内。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述抗微生物剂还包含至少一种载体材料。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述抗微生物剂还包含至少一种浓缩剂。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述抗微生物剂还包含至少一种除所述载体介质上的所述微细纳米级金之外的抗微生物材料。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述微生物选自细菌、真菌、酵母、病毒以及它们的组合。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述微生物选自细菌、病毒以及它们的组合。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在无光的情况下进行。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括使所述抗微生物剂暴露于光。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括将所述抗微生物剂进行离析、分离和回收中的至少一项。
19.一种方法，该方法包括(a)提供抗微生物剂，该抗微生物剂包含在载体介质上的微细纳米级金，所述载体介质包含纳米颗粒二氧化钛，所述微细纳米级金已通过溅射沉积法沉积在所述载体介质上；以及(b)使至少一种细菌、至少一种病毒或它们的组合与所述抗微生物剂接触。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述溅射沉积在氧化气氛下进行。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法还包括使所述抗微生物剂暴露于光。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述细菌选自革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌以及它们的组合；并且所述病毒为无包膜病毒。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述细菌选自肠道沙门氏菌、金黄色葡萄球菌以及它们的组合；并且所述无包膜病毒为感染人类的肠道病毒，其替代品为大肠杆菌噬菌体。
24.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法还包括将所述抗微生物剂在袋中进行离析、分离和回收中的至少一项。
25.一种方法，该方法包括向至少一个表面的至少一部分施用抗微生物剂，该抗微生物剂包含在载体介质上的微细纳米级金，所述载体介质包含纳米颗粒二氧化钛，所述微细纳米级金已通过物理气相沉积法沉积在所述载体介质上。
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