CZ2012339A3 - Antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, especially against bacterial strain MRSA and method of making such layer - Google Patents
Antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, especially against bacterial strain MRSA and method of making such layer Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2012339A3 CZ2012339A3 CZ20120339A CZ2012339A CZ2012339A3 CZ 2012339 A3 CZ2012339 A3 CZ 2012339A3 CZ 20120339 A CZ20120339 A CZ 20120339A CZ 2012339 A CZ2012339 A CZ 2012339A CZ 2012339 A3 CZ2012339 A3 CZ 2012339A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- methacrylate
- trialkoxysilylpropoxymethyl
- weight
- silver
- sol
- Prior art date
Links
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 title claims abstract description 14
- 206010041925 Staphylococcal infections Diseases 0.000 title claims abstract 5
- 208000015688 methicillin-resistant staphylococcus aureus infectious disease Diseases 0.000 title claims abstract 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 29
- -1 titanium alkoxide Chemical class 0.000 claims abstract description 29
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 28
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 22
- 239000010949 copper Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000011701 zinc Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical class [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical class [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical class [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052725 zinc Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- BFGKITSFLPAWGI-UHFFFAOYSA-N chromium(3+) Chemical class [Cr+3] BFGKITSFLPAWGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000002685 polymerization catalyst Substances 0.000 claims abstract description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical group CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- PGYZGQOVJCBIMO-UHFFFAOYSA-N C(C(=C)C)(=O)OCOCCC[Si](OC)(OC)OC Chemical compound C(C(=C)C)(=O)OCOCCC[Si](OC)(OC)OC PGYZGQOVJCBIMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 claims description 2
- GUCYFKSBFREPBC-UHFFFAOYSA-N [phenyl-(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphoryl]-(2,4,6-trimethylphenyl)methanone Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1C(=O)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C(=O)C1=C(C)C=C(C)C=C1C GUCYFKSBFREPBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000005595 acetylacetonate group Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000012722 thermally initiated polymerization Methods 0.000 claims description 2
- 150000003681 vanadium Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 claims 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 claims 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000003682 vanadium compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 150000003752 zinc compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 14
- 239000008279 sol Substances 0.000 description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004148 curcumin Substances 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- FSJSYDFBTIVUFD-SUKNRPLKSA-N (z)-4-hydroxypent-3-en-2-one;oxovanadium Chemical compound [V]=O.C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O FSJSYDFBTIVUFD-SUKNRPLKSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- XVZXOLOFWKSDSR-UHFFFAOYSA-N Cc1cc(C)c([C]=O)c(C)c1 Chemical group Cc1cc(C)c([C]=O)c(C)c1 XVZXOLOFWKSDSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 241000588770 Proteus mirabilis Species 0.000 description 1
- 241000588767 Proteus vulgaris Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000006161 blood agar Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- WKGDNXBDNLZSKC-UHFFFAOYSA-N oxido(phenyl)phosphanium Chemical compound O=[PH2]c1ccccc1 WKGDNXBDNLZSKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229940007042 proteus vulgaris Drugs 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/48—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule in which at least two but not all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
- C08G77/58—Metal-containing linkages
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D183/14—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers in which at least two but not all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/14—Paints containing biocides, e.g. fungicides, insecticides or pesticides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
Abstract
Antibakteriální vrstva pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, tvorené hybridním polymerem trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu s prídavkem rozpustných solí stríbra, medi a zinku a prípadne i s prídavkem nanocástic oxidu titanicitého. Hybridní polymer muze dále obsahovat prídavek rozpustných solí chromu (III) a/nebo vanadu nebo muze být az 90 % mol. trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu nahrazeno ekvimolární smesí methylmethakrylátu a alkoxidu kremíku. Vytvorení antibakteriální vrstvy pusobící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, nanesením solu pripraveného metodou sol-gel na povrch substrátu a následnou polymerací této vrstvy. Sol je pripraven z trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu, alkoxidu titanu, rozpustných solí stríbra, medi a zinku, radikálového katalyzátoru polymerace, alkoholu jako rozpoustedla, vody a kyseliny dusicné jako katalyzátoru polykondenzace anorganické cásti hybridní síte tak, aby molární pomer trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu v reakcní smesi byl 95:5 az 50:50, obsah sloucenin stríbra , medi a zinku (v prepoctu jako kovu v susine) byl 0,1 az 5 % hmotn. Ag, 0,1 az 10 % hmotn. Cu a 1 az 5 % hmotn. Zn, obsah radikálového katalyzátoru polymerizace byl 0,2 az 10 % hmotn. na hmotnost susiny a molární pomer obsahu vody k = [H.sub.2.n.O]/[alkylalkoxysilan + alkoxid titanu] byl v rozmezí 1,6 az 2,8, pricemz sol se po nanesení a odparení rozpoustedla polymeruje tepelne pri teplote 80 az 200 .degree.C po dobu 30 min az 6 hod nebo fotoiniciovanou polymerací po dobu 1 s az 3 hod.Antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, especially against bacterial strain MRSA, formed by hybrid polymer of trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate and titanium alkoxide with addition of soluble salts of silver, copper and zinc and optionally with addition of titanium dioxide nanoparticles. The hybrid polymer may further comprise the addition of soluble salts of chromium (III) and / or vanadium or up to 90 mol%. the trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate was replaced by an equimolar mixture of methyl methacrylate and silicon alkoxide. The formation of an antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, in particular against the bacterial strain MRSA, by applying sol-gel prepared sol to the substrate surface and subsequently polymerizing the layer. The salt is prepared from trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate, titanium alkoxide, soluble salts of silver, copper and zinc, a free radical polymerization catalyst, alcohol as solvent, water, and nitric acid as a polycondensation catalyst for the inorganic portion of the hybrid network so that the mole ratio of trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate to titanium alkoxide in the reaction mixture is 95%. : 5 to 50:50, the content of silver, copper and zinc compounds (calculated as metal in the salt) was 0.1 to 5% by weight. % Ag, 0.1 to 10 wt. % Cu and 1 to 5 wt. Zn, the radical polymerization catalyst content was 0.2 to 10% by weight. to the weight of the dry matter and the molar ratio of water to k = [H.sub.2.nO] / [alkylalkoxysilane + titanium alkoxide] was in the range of 1.6 to 2.8, the sol being polymerized at 80 ° C after the solvent was applied and evaporated. up to 200 degC for 30 min to 6 h or by photoinitiated polymerization for 1 s to 3 h.
Description
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká antibakteriální vrstvy působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA.The invention relates to an antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, in particular against the bacterial strain MRSA.
Vynález se také týká způsobu vytvoření antibakteriální vrstvy působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, nanesením sólu připraveného metodou sol-gel na povrch substrátu a následnou polymerací této vrstvy.The invention also relates to a process for forming an antibacterial layer against pathogenic bacteria, in particular against the bacterial strain MRSA, by applying a sol-gel sol to the surface of the substrate and subsequently polymerizing this layer.
Dosavadní stav technikyState of the art
Hrozba infekcí, které jsou způsobeny patogenními bakteriemi, zejména rezistentní patogenní bakterií MRSA (Methycilin Rezistentní Staphylococcus Aureus), je v současné době celosvětovým problémem. Ohroženi jsou zejména nemocniční pacienti JIP oddělení, lůžkových částí, ale výjimkou nejsou ani další prostory nemocnic. Tato patogenní bakterie se může šířit mnoha různými cestami, vzduchem, vodou, jídlem či kontaktem s kontaminovanými povrchy. Klasické dezinfekční postupy nelze aplikovat komplexně na celé prostory JIP oddělení nebo operačních sálů. Dostupné fyzikální metody (pára, vysoká teplota, ozařování) a chemické metody (chlorované prostředky) jsou buď neúčinné, nebo spolu s nežádoucími bakteriemi ničí i životní prostředí. Protože jsou onemocnění způsobená patogenními bakteriemi, zejména rezistentní patogenní bakterií MRSA, jen velmi obtížně léčitelná, základní podmínkou je to, aby byly ve zdravotnických zařízeních tyto bakteriální kmeny úplně eliminovány.The threat of infections caused by pathogenic bacteria, especially the resistant pathogenic bacterium MRSA (Methycilin Resistant Staphylococcus Aureus), is currently a global problem. Hospital patients in the ICU wards and wards are particularly at risk, but other hospital premises are no exception. This pathogenic bacterium can spread in many different ways, by air, water, food or contact with contaminated surfaces. Conventional disinfection procedures cannot be applied comprehensively to entire ICU wards or operating theaters. Available physical methods (steam, high temperature, irradiation) and chemical methods (chlorinated agents) are either ineffective or, along with unwanted bacteria, destroy the environment. Because diseases caused by pathogenic bacteria, especially resistant pathogenic MRSA bacteria, are very difficult to treat, the basic condition is that these bacterial strains be completely eliminated in medical facilities.
Z Čz|patentu o. 303^50 je známa antibakteriální vrstva působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, která je tvořena hybridním polymerem trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu s přídavkem dusičnanů stříbra a mědi. Hybridní polymer dále jako výhodné provedení obsahuje nanočástice oxidu titaničitého, a až 70 mol. %Antibacterial layer against pathogenic bacteria, in particular against the bacterial strain MRSA, is known from U.S. Pat. The hybrid polymer further comprises, as a preferred embodiment, titanium dioxide nanoparticles, and up to 70 mol. %
PS3&19CZ trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu je nahrazeno ekvimolární směsí · / methylmethakrylátu a alkoxidu křemíku. Podle CZ,'patentu & 303250 spočívá ------— způsob vytvoření antibakteriální vrstvy působící zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA a dalším patogenním bakteriím v nanesení sólu připraveného metodou sol-gel na povrch substrátu a následným tepelným zpracováním této vrstvy, přičemž sol je připraven z trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu, alkoxidu titanu, dusičnanu stříbrného, dusičnanu měďnatého, radikálového katalyzátoru polymerace, alkoholu jako rozpouštědla, vody a kyseliny dusičné jako katalyzátoru polykondenzace anorganické části hybridní sítě tak, aby molární poměr trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu v reakčníPS3 & 19CZ trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate is replaced by an equimolar mixture of methyl methacrylate and silicon alkoxide. According CZ '& patent 303250 involves - ------ method for forming an antibacterial layer active especially against bacterial strain MRSA and other pathogenic bacteria in the coating sol prepared by the sol-gel to the substrate surface and subsequent thermal treatment of this layer, wherein the salt is prepared from trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate, titanium alkoxide, silver nitrate, copper nitrate, radical polymerization catalyst, alcohol as solvent, water and nitric acid as catalyst for polycondensation of the inorganic part of the hybrid network so that the molar ratio of trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate in the alkoxide
směsi byl 95 : 5 až 50 : 50, obsah sloučenin stříbra a mědi (v přepočtu jako kovů v sušině) byl 0,1 až 5(hmotn:\% Ag a 0,1 až 10íhmotn. i%/Cu, obsah radikálového katalyzátoru polymerizace byl 0,2 až 10 hmolnlo4na hmotnost sušiny a molární poměr obsahu vody k = [H2O]/[alkylalkoxysilan + alkoxid titanu] byl v rozmezí 1,6 až 2,8, přičemž sol se po nanesení a odpaření rozpouštědla tepelně zpracuje při teplotě 80 až 200 ^C po dobu 30 min až 6 hp^. P řitom trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátem .' je trimethoxysilylpropoxymethylmethakrylát (TMSPM) a alkoxidem titanu je izopropoxid titanu. Radikálovým katalyzátorem polymerace je dibenzoylperoxid (BPO). Do sólu se v průběhu jeho přípravy přidají fotoaktivní nanočástice oxidu titaničitého v množství odpovídajícímu poměru hmotnost sušiny : hmotnost nanočástic oxidu titaničitého 99 : 1 až 25 : 75. Sol se po nanesení a odpaření rozpouštědla tepelně zpracuje při teplotě 150^ po dobu 2 až 4 hodiny. Až 70 mol.1%, trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu je nahrazeno ekvimolární směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemíku.mixture was 95: 5 to 50:50, the content of silver and copper compounds (calculated as metals in dry matter) was 0.1 to 5 (wt.% Ag and 0.1 to 10 wt.% / Cu, content of radical catalyst the polymerization was 0.2 to 10 mol% by dry weight and the molar ratio of water content to = [H 2 O] / [alkylalkoxysilane + titanium alkoxide] was in the range of 1.6 to 2.8, the salt being heat treated after application and evaporation of the solvent. The trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate is trimethoxysilylpropoxymethyl methacrylate (TMSPM) and the titanium alkoxide is titanium isopropoxide. photoactive nanoparticles of titanium dioxide in an amount corresponding to the ratio of dry weight: weight of nanoparticles of titanium dioxide 99: 1 to 25:75. trialkoxysilylpropoxymethylmethak rylate is replaced by an equimolar mixture of methyl methacrylate and silicon alkoxide.
V určitých aplikacích se ale ukazuje potřeba dále zlepšit antibakteriální vlastnosti (účinnost) antibakteriální vrstvy a také potřeba rozšířit možnosti polymerace vrstvy z výhradně tepelné polymerace také o další možnosti.However, in certain applications, there is a need to further improve the antibacterial properties (effectiveness) of the antibacterial layer and also the need to extend the polymerization possibilities of the thermal-only layer to other possibilities as well.
Cílem vynálezu proto je zlepšit antibakteriální účinnost antibakteriálních vrstev působících proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, a umožnit dostatečně stabilní aplikaci vrstev i na tepelně málo odolné materiály, například plasty, rozšířením možností polymerace vrstvy.The object of the invention is therefore to improve the antibacterial activity of antibacterial layers acting against pathogenic bacteria, in particular against the bacterial strain MRSA, and to enable a sufficiently stable application of the layers to heat-resistant materials, for example plastics, by expanding the polymerization possibilities of the layer.
PS3819CZPS3819CZ
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Cíle vynálezu je dosaženo antibakteriální vrstvou, jejíž podstata spočívá v tom, že je tvořena hybridním polymerem trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu s přídavkem dusičnanů, acetylacetonátů nebo jiných solí stříbra, mědi a zinku. Podle výhodného provedení lze vedle uvedených solí stříbra, mědi a zinku přidat i rozpustné soli chrómu (III) a/nebo vanadu, které dále zvyšují antibakteriální účinnost připravené vrstvy. Podle dalšího výhodného provedení lze do vrstvy přidat nanočástice fotoaktivního oxidu titaničitého, který dále zvyšuje již l tak i vysoké \ antibakteriální í účinky : vrstvy. ' Část trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu lze podle dalšího výhodného provedení nahradit ekvimolární směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemíku.The object of the invention is achieved by an antibacterial layer, the essence of which is formed by a hybrid polymer of trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate and titanium alkoxide with the addition of nitrates, acetylacetonates or other salts of silver, copper and zinc. According to a preferred embodiment, in addition to the said salts of silver, copper and zinc, soluble salts of chromium (III) and / or vanadium can also be added, which further increase the antibacterial activity of the prepared layer. According to another preferred embodiment, nanoparticles of photoactive titanium dioxide can be added to the layer, which further enhances the already high antibacterial effects of the layer. According to another preferred embodiment, part of the trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate can be replaced by an equimolar mixture of methyl methacrylate and silicon alkoxide.
Podstata způsobu vytvoření antibakteriální vrstvy spočívá v tom, že se připraví výchozí sol metodou sol-gel z trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu s přídavkem solí stříbra, mědi a zinku, případně i solí chrómu (III) a/nebo vanadu, načež se tento sol nanese ve formě vrstvy na povrch předmětu určeného k ochraně a po odpaření těkavých složek se tepelně iniciovanou polymerací při teplotách 80 až 200 O nebo fotoiniciovanou polym erací vrstva stabilizuje z hlediska mechanických vlastností a odolnosti proti odstranění z povrchu chráněného předmětu. Podle výhodného provedení lze do sólu v průběhu jeho přípravy přidat nanočástice fotoaktivního oxidu titaničitého, který dále zvyšuje již tak vysoké antibakteriální účinky vrstvy. Podle dalšího výhodného provedení lze část trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu nahradit ekvimolární směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemíku.The essence of the antibacterial layer is that the starting salt is prepared by sol-gel method from trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate and titanium alkoxide with the addition of silver, copper and zinc salts, or chromium (III) and / or vanadium salts, and this salt is applied in In the form of a layer on the surface of the object to be protected and after evaporation of volatile components, the layer stabilizes in terms of mechanical properties and resistance to removal from the surface of the protected object by heat-initiated polymerization at temperatures of 80 to 200 ° C or photoinitiated polymerization. According to a preferred embodiment, nanoparticles of photoactive titanium dioxide can be added to the sol during its preparation, which further enhances the already high antibacterial effects of the layer. According to another preferred embodiment, part of the trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate can be replaced by an equimolar mixture of methyl methacrylate and silicon alkoxide.
Základem tohoto řešení je vytvoření antibakteriální vrstvy na bázi trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu . a alkoxidu a. titanu. l. Přídavek fotokatalytických nanočástic oxidu titaničitého pouze podporuje a rozšiřuje antibakteriální účinnost výsledné vrstvy, přičemž antibakteriální účinnost výsledné vrstvy je dána jejím primárním vytvořením a nikoli přídavkem fotokatalytických nanočástic oxidu titaničitého. Výsledné zlepšené antibakteriální vlastnosti jsou způsobeny synergickým efektem atomů titanu v anorganické mříži hybridního polymeru a iontů respektive nanočástic stříbra, mědi, zinku, chrómu (III) a ·· ··♦· « « ; · · · * « » * * * · * · t t » j • * ♦ t · » · ·« * * · « » *· »« * » · < * « a· • « » · · · « · «»· ·«····«The basis of this solution is the formation of an antibacterial layer based on trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate. and titanium α-alkoxide. l. The addition of photocatalytic titanium dioxide nanoparticles only supports and extends the antibacterial activity of the resulting layer, the antibacterial activity of the resulting layer being determined by its primary formation and not by the addition of photocatalytic titanium dioxide nanoparticles. The resulting improved antibacterial properties are due to the synergistic effect of titanium atoms in the inorganic lattice of the hybrid polymer and ions or nanoparticles of silver, copper, zinc, chromium (III) and ·· ·· ♦ · ««; · · · * «» * * * · * · Tt »j • * ♦ t ·» · · «* * ·« »* ·» «*» · <* «a · •« »· · ·« · « »· ·« ···· «
PS3819CZ vanadu, případně podpořeným fotokatalytickým efektem nanočástic oxidu titaničitého. Intenzivní antibakteriální vlastnosti se projevují při ozáření UV-A v oblasti 315 až 380 nm, pro udržování antibakteriálních vlastností povrchů však stačí již zářivkové světlo ve viditelné oblasti. Touto vrstvou lze opatřit povrchy skla, keramiky, kovů i plastů. Velmi důležitou vlastností vrstev je také skutečnost, že antibakteriální vlastnosti zůstávají zachovány i po opakovaném praní nebo sterilizaci (ověřeno po 50 cyklech praní respektive 20 cyklech extrémní sterilizace při 125 Ό po dobu 1 hodiny).PS3819CZ vanadium, possibly supported by the photocatalytic effect of titanium dioxide nanoparticles. Intense antibacterial properties are manifested when UV-A is irradiated in the range of 315 to 380 nm, but fluorescent light in the visible range is sufficient to maintain the antibacterial properties of the surfaces. The surfaces of glass, ceramics, metals and plastics can be provided with this layer. A very important property of the layers is also the fact that the antibacterial properties remain even after repeated washing or sterilization (verified after 50 washing cycles or 20 cycles of extreme sterilization at 125 Ό for 1 hour).
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention
Vynález bude popsán na příkladu technologického postupu vytvoření vrstvy a také na příkladech antibakteriálního působení vrstvy podle vynálezu.The invention will be described on the basis of an example of the technological process of layer formation and also on examples of the antibacterial action of the layer according to the invention.
Výchozí sol se připraví modifikovanou metodou sol-gel založenou na .The starting sol is prepared by a modified sol-gel method based on.
rozpuštění j trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu áz (s L výhodou trimethoxysilylpropoxymethylmethakrylátu TMSPM) a alkoxidu titanu (s výhodou tetraizopropyltitanátu IPTI) s přídavkem rozpustných solí stříbra, mědi a zinku (s výhodou dusičnanů) a s přídavkem radikálového katalyzátoru polymerace (pro tepelně iniciovanou polymeraci)s výhodou dibenzoylperoxidem BPO, pro fotoiniciovanou polymeraci s výhodou bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)fenylfosfin oxidem) ve vhodném alkoholu (s výhodou ethanolu nebo izopropylalkoholu) a s následným přídavkem kyseliny (s výhodou kyseliny dusičné) s vodou tak, aby molární poměr trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu a alkoxidu titanu byl 95 : 5 až 50 : 50, obsah sloučenin stříbra, mědi a zinku (v přepočtu jako kovů v sušině) byl 0,1 až 5 hmotn. % Ag, 0,1 až 10 . hmotná % Cu a 0,1 až 5 hmotn. % Zn, radikálového katalyzátoru polymerizace bylo 0,2 až 10 hmotm na hmotnost sušiny a molární poměr obsahu vody k = [H2O]/[alkylalkoxysilan + alkoxid titanu] dosahoval hodnot k = 1,6 až 2,8. S výhodou lze vedle stříbra, mědi a zinku do výchozí reakční směsi ve formě rozpustných solí přidat (v přepočtu jako kovů v sušině) 0,1 až 5.hmotn. %Cr a/nebo 0,1 až 5 hmotn..%fV.dissolution of trialkoxysilylpropoxymethylmethacrylate (from preferably trimethoxysilylpropoxymethylmethacrylate TMSPM) and titanium alkoxide (preferably tetraisopropyltitanate IPTI) with the addition of soluble salts of silver, copper and zinc (preferably nitrates) and with the addition of a radical oxidation polymeric polymeric , for photoinitiated polymerization (preferably bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide) in a suitable alcohol (preferably ethanol or isopropyl alcohol) followed by the addition of acid (preferably nitric acid) with water so that the molar ratio of trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate to titanium alkoxide was 95: 5 to 50:50, the content of silver, copper and zinc compounds (calculated as metals in dry matter) was 0.1 to 5 wt. % Ag, 0.1 to 10. wt.% Cu and 0.1 to 5 wt. % Of Zn, the free-radical polymerization catalyst was 0.2 to 10 wt.% By weight of dry matter and the molar ratio of water content k = [H 2 O] / [alkylalkoxysilane + titanium alkoxide] reached k = 1.6 to 2.8. Preferably, in addition to silver, copper and zinc, 0.1 to 5% by weight can be added to the starting reaction mixture in the form of soluble salts. % Cr and / or 0.1 to 5 wt.% F V.
Do hotového sólu lze dále přidat nanočástice fotokatalyticky aktivního oxidu titaničitého (poměr hmotností sušina : nanočástice oxidu titaničitého 99 : 1 až 25 75). Podle výhodného provedení lze až 90 mol. %Nanoparticles of photocatalytically active titanium dioxide can also be added to the finished sol (dry weight ratio: titanium dioxide nanoparticles 99: 1 to 2575). According to a preferred embodiment, up to 90 mol. %
PS3819CZ trialkoxysilylpropoxymethylmethakrylátu v reakční směsi nahradit ekvimolární směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemíku. Připravený sol (případně s nanočásticemi oxidu titaničitého rozptýlenými v sólu ultrazvukem) se nanese na povrch substrátu určeného pro antibakteriální úpravu ve formě vrstvy (vytažením, odstředěním nebo nastříkáním) a po odpaření rozpouštědla se vytvořená vrstva zpolymeruje tepelně nebo fotoiniciovanou polymerací. Tepelně iniciovaná polymerace se provádí při teplotě 80 až 2OO3íC (s výhodou při 150 O) po dobu 30 min až 6 h|>€| (s výhodou 3 h^4)·PS3819CZ to replace trialkoxysilylpropoxymethyl methacrylate in the reaction mixture with an equimolar mixture of methyl methacrylate and silicon alkoxide. The prepared salt (optionally with titanium dioxide nanoparticles dispersed in the sol by ultrasound) is applied to the surface of the substrate to be antibacterial treated in the form of a layer (by drawing, centrifuging or spraying) and after evaporation of the solvent the formed layer is polymerized by thermal or photoinitiated polymerization. Thermally-initiated polymerization is carried out at from 80 to 2OO 3R C (preferably at about 150) for 30 min to 6 h |> € | (preferably 3 h ^ 4) ·
Výběr, zda-li použít tepelně nebo fotoiniciovanou polymerací, závisí na teplotní odolnosti substrátu, na který byla vrstva nanesena, tj. na teplotní odolností předmětu určeného k ochraně vytvářenou antibakteriální vrstvou.The choice of whether to use thermal or photoinitiated polymerization depends on the temperature resistance of the substrate to which the layer has been applied, i.e. the temperature resistance of the object to be protected by the antibacterial layer.
Například pro polypropylen s tepelnou odolností do 80 aČ je výhodnější zvolit fotoiniciovanou polymerací, při odolnějších substrátech je možno zvolit tepelně iniciovanou polymerací při teplotě 150 t atd.For example, for polypropylene with heat resistance up to 80 and C, it is more advantageous to choose by photoinitiated polymerization, for more resistant substrates it is possible to choose by heat-initiated polymerization at a temperature of 150 t, etc.
Pro fotoiniciovanou polymerací se jako zdroj záření může použít zářivka nebo žárovka vyzařující (mimo jiné i) UVA nebo UVB záření po dobu 1 s až 3 hbefy přičemž potřebná doba expozice je dána použitým katalyzátorem, konkrétním rozložením energií použitého zdroje záření a intenzitou záření v místě vrstvy.For photoinitiated polymerization, a fluorescent lamp or a bulb emitting (among other things) UVA or UVB radiation for 1 s to 3 hbefy can be used as the radiation source, the required exposure time being given by the catalyst used, the specific energy distribution of the used radiation source and the radiation intensity at the layer. .
Výše uvedeným zpracováním vznikne mírně porézní anorganickoorganická vrstva hybridního polymeru s imobilizovaným stříbrem, mědí a zinkem (ve formě iontů, atomů nebo nanočástic) a případně i s chromém a vanadem (ve formě iontů) a s nanočásticemi oxidu titaničitého. Porozita připravené vrstvy je nezbytná pro funkčnost (antibakteriální vlastnosti), protože v případě úplného uzavření částic kovů (ve formě iontů, atomů nebo nanočástic) a nanočástic oxidu titaničitého do objemu materiálu vrstvy by vrstva byla antibakteriálně prakticky neaktivní nebo by její antibakteriální aktivita byla nízká.The above treatment produces a slightly porous inorganic layer of a hybrid polymer with immobilized silver, copper and zinc (in the form of ions, atoms or nanoparticles) and possibly also with chromium and vanadium (in the form of ions) and with titanium dioxide nanoparticles. The porosity of the prepared layer is necessary for functionality (antibacterial properties), because in case of complete encapsulation of metal particles (in the form of ions, atoms or nanoparticles) and titanium dioxide nanoparticles in the volume of the layer material the layer would be antibacterial practically inactive or its antibacterial activity would be low.
Vynález bude dále popsán pomocí několika konkrétních příkladů provedení, které však nedokumentují všechny možnosti vynálezu, a které slouží k bližšímu popisu vynálezu pro jeho praktické použití, a které jsou průměrnému odborníkovi při znalosti tohoto vynálezu jasné z tohoto textu.The invention will be further described by means of several specific examples, which, however, do not document all the possibilities of the invention and which serve to describe the invention in more detail for its practical use and which will be apparent to the average person skilled in the art.
PS38Í9ČZPS38Í9ČZ
Příklad 1Example 1
Výchozí sóly byly připraveny modifikovanou metodou sol-gel. Přehled složení reakčních směsí pro přípravu solů podle vynálezu a složení srovnávacích reakčních směsí pro příklad 1 je uveden v tabulce 1. Pod pojmem sušina se rozumí materiál vytvářené vrstvy hybridního polymeru, který zůstane po nanesení a následné polymeraci na substrátu - chráněném předmětu, tedy bez těkavých složek. Do sušiny není započítána hmotnost případně přidaných nanočástic fotoaktivního í oxidu . titaničitého. f Vypočítaná množství trimethoxysilylpropoxymethylmethakrylátu (dále jen TMSPM) nebo ekvimolární směsi methylmethakrylátu a tetraethoxidu křemíku, tetraizopropyltitanátu (dále jen IPTI), dusičnanu stříbrného a dusičnanu měďnatého byly spolu s 0,1 g dibenzoylperoxidu (dále jen BPO), 0,2 ml HNO3 (c = 2 mol.dm3) a dopočítaným množstvím vody (k dosažení požadovaného molárního poměru k = [H2O]/[alkylalkoxysilan + alkoxid titanu]) rozpuštěny v izopropylalkoholu do celkového objemu 55 ml. Po proběhnutí reakcí hydrolýzy a částečné polykondenzace alkoxy skupin byly sóly připraveny k nanášení na substráty. Pokud byly přidávány nanočástice fotoaktivního oxidu titaničitého, navážené množství nanočástic bylo vsypáno do hotového sólu a dispergováno pomocí ultrazvuku.The starting salts were prepared by a modified sol-gel method. An overview of the composition of the reaction mixtures for the preparation of salts according to the invention and the composition of the comparative reaction mixtures for Example 1 is given in Table 1. The term dry matter means the material of the hybrid polymer layer which remains after application components. The weight of any added nanoparticles of photoactive oxide is not included in the dry matter. titanium dioxide. f The calculated amounts of trimethoxysilylpropoxymethyl methacrylate (TMSPM) or equimolar mixtures of methyl methacrylate and silicon tetraethoxide, tetraisopropyl titanate (IPTI), silver nitrate and copper nitrate together with 0.1 g dibenzoyl peroxide (hereinafter HNO 3 ) c = 2 mol.dm 3 ) and dissolved in isopropyl alcohol to a total volume of 55 ml with the calculated amount of water (to achieve the required molar ratio k = [H2O] / [alkylalkoxysilane + titanium alkoxide]). After hydrolysis reactions and partial polycondensation of the alkoxy groups, the salts were prepared for application to substrates. If photoactive titanium dioxide nanoparticles were added, the weighed amount of nanoparticles was poured into the finished sol and dispersed by ultrasound.
Po nanesení sólu na substráty (podložní sklo) odstředěním byly vzorky ponechány v laboratorním prostředí k odpaření izopropylalkoholu a následně byly podrobeny tepelně iniciované polymeraci methakrylátových skupin v sušárně při teplotě 150 Ό po dobu 3 hodiny.After applying the sol to the substrates (glass slide) by centrifugation, the samples were left in a laboratory environment to evaporate the isopropyl alcohol and then subjected to heat-initiated polymerization of the methacrylate groups in an oven at 150 ° C for 3 hours.
Antibakteriální vlastnosti připravených vrstev byly testovány na bakteriálních kmenech MRSA (Methycilin Rezistentní Staphylococcus Aureus ATCC 33591, ATCC 33592) a dále i na bakteriálních kmenech Escherichia Coli (ATCC 9637), Staphylococcus Aureus (ATCC 1260), Acinetobacter baumanii (ATCC 17978), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 31480), Proteus vulgaris (ATCC 29905) a Proteus mirabilis (ATCC 35659). Z předem připraveného bakteriálního inokula ve fyziologickém roztoku o koncentraci 108 CFU/ml bakteriální suspenze byla ředěním fyziologickým roztokem připravena koncentrace 105 CFU/ml bakteriální suspenze. Poté bylo 250 pl této bakteriálníThe antibacterial properties of the prepared layers were tested on MRSA bacterial strains (Methycilin Resistant Staphylococcus Aureus ATCC 33591, ATCC 33592) and also on Escherichia Coli bacterial strains (ATCC 9637), Staphylococcus Aureus (ATCC 1260), Acinetobasomas Bacterium (ATCC 31480), Proteus vulgaris (ATCC 29905) and Proteus mirabilis (ATCC 35659). From a previously prepared bacterial inoculum in saline at a concentration of 10 8 CFU / ml bacterial suspension was prepared by diluting with saline concentration of 10 5 CFU / ml bacterial suspension. Then 250 μl of this was bacterial
PS3819CZ suspenze nakápnuto na vzorek. Testované vzorky s nanesenou bakteriální suspenzí byly poté ozařovány pod zářivkou Philips special (Actinic BL F15T8, 'XZ* oblast záření UV-A, rozsah 315*100 nm). Vzorky bakteriálních kultur byly ve stanovených časových intervalech vyočkovávány na Petriho misky s krevním agarem. Misky s vyočkovanými bakteriálními kulturami byly inkubovány v termostatu při teplotě 37,5 U po dobu 24 hodin.PS3819CZ suspension dripped onto the sample. The test samples with the applied bacterial suspension were then irradiated under a Philips special fluorescent lamp (Actinic BL F15T8, 'XZ * UV-A radiation range, range 315 * 100 nm). Bacterial culture samples were inoculated onto blood agar petri dishes at set time intervals. The inoculated bacterial culture plates were incubated in a thermostat at 37.5 U for 24 hours.
Tabulka 1: Složení reakčních směsí pro přípravu solů (vrstvy A až Kjako srovnávací, vrstvy 1 až 7 podle vynálezu).Table 1: Composition of the reaction mixtures for the preparation of sols (layers A to K as comparative, layers 1 to 7 according to the invention).
PS3819CZPS3819CZ
Vysvětlivky c sólu ... koncentrace sólu [g sušiny na 100 g sólu] poměr k ... molámí poměr k = [H2O]/[alkylalkoxysilan + alkoxid titanu]Explanations c sol ... sol concentration [g dry matter per 100 g sol] ratio k ... molar ratio k = [H 2 O] / [alkylalkoxysilane + titanium alkoxide]
a... 50 mol. %íTMSPM bylo nahrazeno ekvimolární směsí methylmethakrylátu a tetraethoxidu křemíkua ... 50 mol. % tMSPM was replaced by an equimolar mixture of methyl methacrylate and silicon tetraethoxide
Na inkubovaných vzorcích byly sledovány závislosti počtu bakteriálních kolonií na době ozařování a stanovena doba 100% inhibice (vymizení bakteriálních kolonií na agaru), pokud byla potřebná doba ozařování kratší než 180 minut. Získané výsledky pro vybrané bakteriální kmeny jsou shrnuty v tabulce 2. Pro ostatní bakteriální kmeny byly výsledky obdobné. Z těchto výsledků vyplývá, že žádný ze srovnávacích vzorků A až G nevykazoval za použitých experimentálních podmínek 100% inhibici alespoň pro některý bakteriální kmen do 180 minut ozařování světlem UV-A. Ze srovnávacích vzorků pouze vzorky H až K (H s nanočásticemi oxidu titaničitého, I až K podle patentu ^03^250 s kombinací Ag + Cu) vykazovaly 100% inhibici pro testované bakteriální kmeny do 180 minut ozařování. Potřebné časy pro dosažení 100% inhibice však byly výrazně delší než u vzorků 1 až 7 podle tohoto vynálezu.The dependence of the number of bacterial colonies on the irradiation time was monitored on the incubated samples and the time of 100% inhibition (disappearance of bacterial colonies on the agar) was determined if the required irradiation time was less than 180 minutes. The results obtained for selected bacterial strains are summarized in Table 2. For the other bacterial strains, the results were similar. These results show that none of the comparative samples A to G showed 100% inhibition under the experimental conditions used for at least some bacterial strain within 180 minutes of UV-A light irradiation. Of the comparative samples, only samples H to K (H with titanium dioxide nanoparticles, I to K according to the patent> 03 ^ 250 with a combination of Ag + Cu) showed 100% inhibition for the tested bacterial strains within 180 minutes of irradiation. However, the times required to achieve 100% inhibition were significantly longer than samples 1 to 7 of the present invention.
Příklad 2Example 2
Výchozí sóly podle tohoto vynálezu byly připraveny modifikovanou metodou sol-gel postupem popsaným v příkladu 1. Přehled složení reakčních směsí pro přípravu solů pro příklad 2 je uveden v tabulce 1, vrstvy 1 až 3. Ve vrstvách 1UV až 3UV byl použitý dibenzoylperoxid nahrazen bis(2,4,6trimethylbenzoyl)fenylfosfin oxidem. Po nanesení sólu na substráty (sklo, polymethylmethakrylát, nerezová ocel) namočením, odstředěním nebo nastříkáním byly vzorky ponechány v laboratorním prostředí k odpaření izopropylalkoholu. Vrstvy 1 až 3 byly následně podrobeny tepelně iniciované polymeraci v sušárně (sklo a nerezová ocel při teplotě 150 Ό po dobu 3 hodin, Cl polymethylmethakrylát při teplotě 100 G po dobu 3 hodiny). Vrstvy 1UV až 3|UVThe starting salts of this invention were prepared by a modified sol-gel method as described in Example 1. An overview of the composition of the reaction mixtures for the preparation of sols for Example 2 is given in Table 1, layers 1 to 3. In layers 1UV to 3UV the dibenzoyl peroxide used was replaced by 2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide. After applying the sol to substrates (glass, polymethyl methacrylate, stainless steel) by soaking, centrifuging or spraying, the samples were left in a laboratory environment to evaporate the isopropyl alcohol. Layers 1 to 3 were then subjected to heat-initiated polymerization in an oven (glass and stainless steel at 150 Ό for 3 hours, Cl polymethyl methacrylate at 100 G for 3 hours). Layers 1UV to 3 | UV
PS3819CŽ byly podrobeny fotoiniciované polymeraci UV-A zářením emitovaným zářivkou .11*PS3819CŽ were subjected to photoinitiated polymerization by UV-A radiation emitted by a fluorescent lamp .11 *
Philips special (Actinic BL F15T8, oblast záření UV-A, rozsah 315*400 nm) po dobu 2 hodin.Philips special (Actinic BL F15T8, UV-A radiation range, 315 * 400 nm range) for 2 hours.
Antibakteriální vlastnosti připravených vrstev byly testovány shodnýmThe antibacterial properties of the prepared layers were tested in the same way
Xť postupem jako v příkladu 1. Vedle ozařování zářením UV-A (rozsah 315x400 nm) bylo vyzkoušeno také ozařování běžnou zářivkou. Výsledky s vrstvami na sklech získané po ozáření světlem UV-A jsou shrnuty v tabulce 3, výsledky s vrstvami na sklech po ozáření běžným zářivkovým světlem jsou uvedeny v tabulce 4. Výsledky získané na vzorku s polymethylmethakrylátovým substrátem a se substrátem z nerezové oceli byly obdobné. Získané výsledky potvrzují, že vrstvy polymerované tepelně i fotoiniciovanou polymeraci poskytují prakticky shodné výsledky. Z toho vyplývá, že pro antibakteriální vrstvy podle tohoto vynálezu je možné použít oba způsoby polymerace bez ztráty účinnosti. Polymerace UV-A zářením má výhody v případě velkých ploch, u kterých se vrstva nanáší stříkáním nebo u tepelně málo odolných plastů (např. polypropylen atd.).Xt by the procedure as in Example 1. In addition to irradiation with UV-A radiation (range 315x400 nm), irradiation with a conventional fluorescent lamp was also tested. The results with the glass layers obtained after UV-A light irradiation are summarized in Table 3, the results with the glass layers after normal fluorescent light irradiation are shown in Table 4. The results obtained on the sample with polymethyl methacrylate substrate and stainless steel substrate were similar. The obtained results confirm that the layers polymerized by thermal and photoinitiated polymerization give practically identical results. It follows that both polymerization methods can be used for the antibacterial layers of the present invention without loss of effectiveness. UV-A polymerization has advantages in the case of large areas where the layer is applied by spraying or in the case of heat-resistant plastics (eg polypropylene, etc.).
Tabulka 2: Výsledek stanovení doby pro 100% inhibici po ozáření světlem UV-A (vrstvy A až K jako srovnávací, vrstvy 1 až 7 podle vynálezu).Table 2: Result of the determination of the time for 100% inhibition after irradiation with UV-A light (layers A to K as a comparison, layers 1 to 7 according to the invention).
PS3819CZPS3819CZ
Vysvětlivky η ... inhibice do 180. minuty nezjištěnaExplanations η ... inhibition within 180 minutes not determined
a... 50 mol.>%(TMSPM bylo nahrazeno ekvimolární směsí methylmethakrylátu a tetraethoxidu křemíkuand ... 50 mol>% ( TMSPM was replaced by an equimolar mixture of methyl methacrylate and silicon tetraethoxide
Tabulka 3: Výsledek stanovení doby pro 100% inhibici u vzorků na sklech po ozáření světlem UV-A.Table 3: Result of the determination of the time for 100% inhibition in the samples on the glasses after irradiation with UV-A light.
PS3&19CZPS3 & 19CZ
Vysvětlivky viz tabulka 1.See Table 1 for explanations.
Tabulka 4: Výsledek stanovení doby pro 100% inhibici u vzorků na sklech po ozáření obyčejným zářivkovým světlem.Table 4: Result of the determination of the time for 100% inhibition in the samples on the glasses after irradiation with ordinary fluorescent light.
Vysvětlivky viz tabulka 1.See Table 1 for explanations.
Příklad 3Example 3
Výchozí sóly podle tohoto vynálezu byly připraveny modifikovanou metodou sol-gel postupem popsaným v příkladu 1. Jako výchozí sol byl použit sol pro vrstvu 1 v tabulce 1, navíc byly do reakční směsi přidány dusičnan chromitý a/nebo acetylacetonát vanadylu v množství odpovídajícím obsahu (přepočtenému na prvek) uvedenému v tabulce 5. Po nanesení sólu na sklo namočením byly vzorky ponechány v laboratorním prostředí k odpaření izopropylalkoholu a následně byly podrobeny tepelně iniciované polymeraci v sušárně při teplotě 150 Ό po dobu 3 hodiny.The starting salts of the present invention were prepared by a modified sol-gel method as described in Example 1. The salt for layer 1 in Table 1 was used as the starting salt, and chromium nitrate and / or vanadyl acetylacetonate were added to the reaction mixture per element) listed in Table 5. After applying the sol to the glass by soaking, the samples were left in a laboratory environment to evaporate isopropyl alcohol and then subjected to heat-initiated polymerization in an oven at 150 Ό for 3 hours.
PS3819CZ?PS3819CZ?
Antibakteriální vlastnosti takto připravených vrstev byly testovány shodným postupem jako v příkladu 1. Výsledky s vrstvami na sklech získané po ozáření světlem UV-A jsou shrnuty v tabulce 4. Získané výsledky potvrzují, že vrstvy s obsahem Cr (III) a/nebo V mají vůči kmeni MRSA prakticky shodné časy pro dosažení 100% inhibice, jsou však mírně lepší vůči ostatním testovaným bakteriálním kmenům.The antibacterial properties of the layers thus prepared were tested in the same manner as in Example 1. The results with the layers on the glasses obtained after irradiation with UV-A light are summarized in Table 4. The results obtained confirm that the Cr (III) and / or V-containing layers MRSA strains have practically identical times to achieve 100% inhibition, but are slightly better than the other bacterial strains tested.
Tabulka 5: Výsledek stanovení doby pro 100% inhibici u vzorků na sklech po ozáření světlem UV-A.Table 5: Result of the determination of the time for 100% inhibition in the samples on the glasses after irradiation with UV-A light.
iand
PS381&GZ·PS381 & GZ ·
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
Claims (11)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120339A CZ303861B6 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, especially against MRSA bacterial strain and method of making such layer |
| EP12818873.7A EP2852630A1 (en) | 2012-05-23 | 2012-12-10 | Antibacterial layer active against pathogenic bacteria, particularly against the mrsa bacterial strain, and the method of its production |
| PCT/CZ2012/000129 WO2013174356A1 (en) | 2012-05-23 | 2012-12-10 | Antibacterial layer active against pathogenic bacteria, particularly against the mrsa bacterial strain, and the method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120339A CZ303861B6 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, especially against MRSA bacterial strain and method of making such layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012339A3 true CZ2012339A3 (en) | 2013-05-29 |
| CZ303861B6 CZ303861B6 (en) | 2013-05-29 |
Family
ID=47605255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20120339A CZ303861B6 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, especially against MRSA bacterial strain and method of making such layer |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2852630A1 (en) |
| CZ (1) | CZ303861B6 (en) |
| WO (1) | WO2013174356A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2013656A3 (en) * | 2013-08-28 | 2015-04-08 | Technická univerzita v Liberci | Antibacterial hybrid layer counteracting pathogenic bacterial strains, especially MRSA bacterial strain and method of making such layer |
| CL2014003518A1 (en) * | 2014-12-24 | 2015-03-20 | Univ Concepcion | A composition of a masterbatch useful in the elaboration of dental prostheses and its elaboration process. |
| CZ307398B6 (en) * | 2016-10-06 | 2018-07-25 | Ing Medical S.R.O. | A method of preparing an antibacterial sol, an antibacterial sol prepared therefrom, an antibacterial layer formed on the basis of this sol, and a method of forming this antimicrobial layer |
| CZ308561B6 (en) * | 2019-10-02 | 2020-11-25 | Grade Medical s.r.o. | Antibacterial salt and preparing it |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004078347A1 (en) * | 2003-03-05 | 2004-09-16 | Nbc Inc. | Photocatalytic material |
| DE102008051543A1 (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-15 | Epg (Engineered Nanoproducts Germany) Ag | Long-term stable, microbicidal and biofilm formation preventing coating and coating composition therefor |
| WO2011032845A2 (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | Basf Se | Aqueous dispersions containing antimicrobials in a hybrid network |
| CZ2011202A3 (en) * | 2011-04-07 | 2012-06-20 | Technická univerzita v Liberci | Antibacterial layer acing against pathogenic bacteria, especially against bacterial strain MRSA and method of making such layer |
-
2012
- 2012-05-23 CZ CZ20120339A patent/CZ303861B6/en not_active IP Right Cessation
- 2012-12-10 EP EP12818873.7A patent/EP2852630A1/en not_active Withdrawn
- 2012-12-10 WO PCT/CZ2012/000129 patent/WO2013174356A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013174356A1 (en) | 2013-11-28 |
| EP2852630A1 (en) | 2015-04-01 |
| CZ303861B6 (en) | 2013-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumaravel et al. | Antimicrobial TiO2 nanocomposite coatings for surfaces, dental and orthopaedic implants | |
| Huang et al. | Strong near-infrared absorbing and biocompatible CuS nanoparticles for rapid and efficient photothermal ablation of gram-positive and-negative bacteria | |
| La Russa et al. | Testing the antibacterial activity of doped TiO2 for preventing biodeterioration of cultural heritage building materials | |
| Bonetta et al. | Photocatalytic bacterial inactivation by TiO 2-coated surfaces | |
| Dunlop et al. | Inactivation of clinically relevant pathogens by photocatalytic coatings | |
| WO2019105068A1 (en) | Organosilicon antimicrobial solution, organosilicon antimicrobial agent, antimicrobial glass, preparation method therefor and use thereof | |
| RU2647086C2 (en) | Surface coating | |
| Jašková et al. | TiO 2 and ZnO nanoparticles in photocatalytic and hygienic coatings | |
| US20110045204A1 (en) | Coating process and coated products | |
| CZ2012339A3 (en) | Antibacterial layer acting against pathogenic bacteria, especially against bacterial strain MRSA and method of making such layer | |
| Šlamborová et al. | New type of protective hybrid and nanocomposite hybrid coatings containing silver and copper with an excellent antibacterial effect especially against MRSA | |
| CZ2013656A3 (en) | Antibacterial hybrid layer counteracting pathogenic bacterial strains, especially MRSA bacterial strain and method of making such layer | |
| Guo et al. | Effective antibacterial glass fiber membrane prepared by plasma-enhanced chemical grafting | |
| JP2020536962A (en) | Photocatalytic method for disinfecting the internal surface | |
| Savvova et al. | Use of titanium dioxide for the development of antibacterial glass enamel coatings | |
| EP3491078B1 (en) | Contaminant-activated photocatalysis | |
| CZ2011202A3 (en) | Antibacterial layer acing against pathogenic bacteria, especially against bacterial strain MRSA and method of making such layer | |
| Sirotkin et al. | Applications of plasma synthesized ZnO, TiO2, and Zn/TiOx nanoparticles for making antimicrobial wound‐healing viscose patches | |
| Khan et al. | Photocatalytic inactivation of Escherichia coli using zinc stannate nanostructures under visible light | |
| WO2015040558A1 (en) | A dual action antimicrobial film | |
| CZ307398B6 (en) | A method of preparing an antibacterial sol, an antibacterial sol prepared therefrom, an antibacterial layer formed on the basis of this sol, and a method of forming this antimicrobial layer | |
| EP4037487B1 (en) | Antibacterial sol and a method for its preparation | |
| Hwang et al. | Combination of light emitting diode at 375 nm and photo-reactive TiO 2 layer prepared by electrostatic spraying for sterilization | |
| CZ31200U1 (en) | An antibacterial sol for the preparation of an antibacterial layer and an antibacterial layer formed on the basis of this sol | |
| Sikong et al. | Water disinfection using Fe3+ and N-doped 3SnO2/TiO2 thin films coated on glass fibers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20230523 |