CZ2012714A3 - Fotoaktivní nanovláknitá struktura s antimikrobiálními vlastnostmi a zpusob její prípravy - Google Patents
Fotoaktivní nanovláknitá struktura s antimikrobiálními vlastnostmi a zpusob její prípravy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2012714A3 CZ2012714A3 CZ20120714A CZ2012714A CZ2012714A3 CZ 2012714 A3 CZ2012714 A3 CZ 2012714A3 CZ 20120714 A CZ20120714 A CZ 20120714A CZ 2012714 A CZ2012714 A CZ 2012714A CZ 2012714 A3 CZ2012714 A3 CZ 2012714A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- photoactive
- polyurethane
- nanofibrous structure
- structure according
- modified
- Prior art date
Links
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- -1 amino, hydroxy Chemical group 0.000 claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 claims abstract description 7
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims abstract description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 241000700605 Viruses Species 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 19
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 125000001484 phenothiazinyl group Chemical class C1(=CC=CC=2SC3=CC=CC=C3NC12)* 0.000 claims 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 abstract description 7
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 abstract description 6
- 125000002344 aminooxy group Chemical group [H]N([H])O[*] 0.000 abstract 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 17
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 17
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 14
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 description 5
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 4
- PUMMEEBCTRMGAL-UHFFFAOYSA-M [Cl-].C=[N+]1CC=C(C=C1)N Chemical compound [Cl-].C=[N+]1CC=C(C=C1)N PUMMEEBCTRMGAL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 3
- 150000002009 diols Chemical group 0.000 description 3
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 150000002990 phenothiazines Chemical class 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 3
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001283 Polyalkylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- XCHLMSMKGSTWKB-UHFFFAOYSA-N [I-].[Cl-].[NH+]1=CC=CC=C1.[NH+]1=CC=CC=C1 Chemical compound [I-].[Cl-].[NH+]1=CC=CC=C1.[NH+]1=CC=CC=C1 XCHLMSMKGSTWKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011496 digital image analysis Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 235000003869 genetically modified organism Nutrition 0.000 description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012543 microbiological analysis Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M propidium iodide Chemical group [I-].[I-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CCC[N+](C)(CC)CC)=C1C1=CC=CC=C1 XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 235000004252 protein component Nutrition 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 2
- GEDVVYWLPUPJJZ-UHFFFAOYSA-N (7-amino-8-methylphenothiazin-3-ylidene)-dimethylazanium;chloride Chemical compound [Cl-].N1=C2C=CC(=[N+](C)C)C=C2SC2=C1C=C(C)C(N)=C2 GEDVVYWLPUPJJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPTRYWVRCNOTAS-UHFFFAOYSA-M 1-ethyl-3-methylimidazol-3-ium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound CC[N+]=1C=CN(C)C=1.[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F ZPTRYWVRCNOTAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WJFKNYWRSNBZNX-UHFFFAOYSA-N 10H-phenothiazine Chemical compound C1=CC=C2NC3=CC=CC=C3SC2=C1 WJFKNYWRSNBZNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SXFJDZNJHVPHPH-UHFFFAOYSA-N 3-methylpentane-1,5-diol Chemical compound OCCC(C)CCO SXFJDZNJHVPHPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZGXJTSGNIOSYLO-UHFFFAOYSA-N 88755TAZ87 Chemical compound NCC(=O)CCC(O)=O ZGXJTSGNIOSYLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- MSNIVEBKBGRHGT-UHFFFAOYSA-N [Cl-].C=[N+]=C(S)N Chemical compound [Cl-].C=[N+]=C(S)N MSNIVEBKBGRHGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 239000013566 allergen Substances 0.000 description 1
- 208000026935 allergic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000007815 allergy Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 229960002749 aminolevulinic acid Drugs 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PGWTYMLATMNCCZ-UHFFFAOYSA-M azure A Chemical group [Cl-].C1=CC(N)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 PGWTYMLATMNCCZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- LRESCJAINPKJTO-UHFFFAOYSA-N bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide;1-ethyl-3-methylimidazol-3-ium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F LRESCJAINPKJTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000006037 cell lysis Effects 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 235000017168 chlorine Nutrition 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical class Cl* 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229940096810 diethylhexyl sebacate Drugs 0.000 description 1
- HSUGRBWQSSZJOP-RTWAWAEBSA-N diltiazem Chemical group C1=CC(OC)=CC=C1[C@H]1[C@@H](OC(C)=O)C(=O)N(CCN(C)C)C2=CC=CC=C2S1 HSUGRBWQSSZJOP-RTWAWAEBSA-N 0.000 description 1
- VJHINFRRDQUWOJ-UHFFFAOYSA-N dioctyl sebacate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CCCCCCCCC(=O)OCC(CC)CCCC VJHINFRRDQUWOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000012921 fluorescence analysis Methods 0.000 description 1
- 150000003948 formamides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 125000001791 phenazinyl group Chemical class C1(=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C12)* 0.000 description 1
- 229950000688 phenothiazine Drugs 0.000 description 1
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N phosphite(3-) Chemical class [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000001007 phthalocyanine dye Substances 0.000 description 1
- 229920001281 polyalkylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- WXQMFIJLJLLQIS-UHFFFAOYSA-N reactive blue 21 Chemical compound [Cu+2].C1=CC(S(=O)(=O)CCO)=CC=C1NS(=O)(=O)C1=CC=C2C([N-]3)=NC(C=4C5=CC=C(C=4)S(O)(=O)=O)=NC5=NC(C=4C5=CC=C(C=4)S(O)(=O)=O)=NC5=NC([N-]4)=C(C=C(C=C5)S(O)(=O)=O)C5=C4N=C3C2=C1 WXQMFIJLJLLQIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000985 reactive dye Substances 0.000 description 1
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000006152 selective media Substances 0.000 description 1
- 239000004432 silane-modified polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Fotoaktivní nanovláknitá struktura s antimikrobiálními vlastnostmi je urcená zejména pro filtraci vody i vzduchu se záchytem mikroorganismu, v prípade filtrace vzduchu i se záchytem viru. Tato nanostruktura obsahuje nanovlákna alespon jednoho typu polyuretanu modifikovaného alespon jednou fotosenzitivní slouceninou, jejíz molekuly jsou spojeny s retezci polyuretanu kovalentní vazbou. Molekuly fotosenzitivní slouceniny obsahují funkcní skupiny schopné reagovat s izokyanátovou skupinou, zejména skupiny s kyselým vodíkem, jako amino-, hydroxy-, nebo karboxy- skupiny. Pri zpusobu prípravy fotoaktivní nanovláknité struktury se nejprve pripraví modifikovaný polyuretan, pricemz v procesu syntézy polyaduktu se reakcí izokyanátových skupin na koncích polyuretanových retezcu s kyselým vodíkem funkcních skupin, zejména amino-, hydroxy- nebo karboxy- skupin, molekul fotosenzitivní slouceniny vytvorí kovalentní vazby, jimiz se molekuly príslusné modifikacní fotosenzitivní slouceniny spojí s retezci polyuretanu. Pak se pripravený modifikovaný polyuretan zvláknuje z roztoku v procesu elektrospinningu za vzniku vrstvy antibakteriální nanostruktury.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká fotoaktivní nanovláknité struktury s antimikrobiálními vlastnostmi, určené zejména pro filtraci vody i vzduchu se záchytem mikroorganismů, v případě filtrace vzduchu i se záchytem virů. Dále se vynález týká způsobu přípravy této fotoaktivní nanovláknité struktury s antimikrobiálními vlastnostmi.
Dosavadní stav techniky
Příprava nanovláken zpracováním roztoků polymerů v elektrostatickém poli (technologie elektrospinningu), je v současnosti nejvíce používanou technikou, která umožňuje přípravu vláken s průměry v desítkách nm. První patent - USA čC 1 975504, týkající se této technologie pochází již z roku 1934. Nanostruktury aplikované pro ultrafiltrace vzduchu a kapalin umožňují dosažení užitných vlastností filtrů, jinými technologiemi v současnosti nedosažitelnými, jako např. účinná filtrace vzduchu při nízkých tlakových odporech, nebo vody při vysokých hodnotách toku kapaliny.
Požadavky na eliminaci ultrajemných částic, tedy mikrofiltraci (tj. pro odstranění částic o velikostech od 100 nm do 15 pm) a ultrafiltraci (pro částečky od 5 do 100 nm) jsou v současnosti navyšovány poptávkou po materiálech schopných nejen zachycovat, ale i deaktivovat bakterie a viry ze vzduchu a vody. Tento požadavek je velmi aktuální především u klimatizačních zařízení, u kterých, když se delší dobu nepoužívají, dochází k rozmnožování bakterií a při následném spuštění se při použití nedostatečných filtrů dostávají do okolí ve zvýšených koncentracích. Filtrační materiály schopné deaktivovat bakterie během filtračního procesu budou nabízet vždy výhodu, spojenou s likvidací filtrů, ve srovnání s materiály, na nichž dochází pouze k bariérovému záchytu mikroorganismů.
Všechny polymemí materiály modifikované antimikrobiálními aditivy, v současnosti nabízené na trhu, jsou upravovány ve hmotě, kompatibilita s pojivém je zajišťována většinou jen van der Waalsovými silami anebo vůbec a mohou tedy být z polymerů uvolňovány proudem filtrovaného media nebo extrakcí do vody. Takovýto, velmi účinný antimikrobiální polymemí systém používají např. autoři PCT přihlášky - WO 2012/064894 Al, vycházející í » » , φ Λ 9 » » » 5 i β 9 * » ♦ » ♦ 4 ·, i j · · · · ♦ · ·· * * * S< z polymemí matrice, která ale není zapracována do nanovláken, a jednoho nebo více ftalocyaninů, tetrabenzo 5,10,15,20 tetraazoporfyrinů, obsahujících ve své struktuře atom kovu a vytvářejících komplexní sloučeniny s jedním nebo více kovových solí nebo iontů. Jeden z nároků této přihlášky zahrnuje i použití reaktivního ftalocyaninového barviva C.I. Reactive Blue 21, které s makromolekulami obsahujícími hydroxylové skupiny (např. celulosa) může vytvářet reaktivní vazbu mezi antimikrobiálním aditivem a polymerní matricí. Jedná se o polymemí vazbu na principu reaktivních barviv pro celulosové materiály, které však nejsou předmětem této přihlášky. Antimikrobiální aditiva aplikovaná pro filtrační aplikace pak musí vyhovovat i stále přísnější legislativě pro jejich použití.
Aplikaci fotosenzitivních sloučenin v polymemích nanovláknech popisuje obecně i patent CZ 303243. Zde vrstva polymemích nanovláken obsahuje částice fotosenzitivní sloučeniny, při čemž tohoto složení se dosahuje tak, že se spolu s polymerem zvlákňuje i .-Λ fotosenzitivní sloučenina^, která je rozpustný ve stejném rozpouštědle jako zvlákňovaný polymer. Z výše uvedeného postupu je zřejmé, že ani u tohoto řešení nejsou antimikrobiální látky zakotveny do polymemí matrice kovalentní vazbou a dá se tedy předpokládat, že při filtraci vody dojde k jejich extrakci z nanovláken a tedy nutně i ke snížení antimikrobiálního efektu. Obdobně tomu může být i při filtracích vzduchu.
Správné vyhodnocení antibakteriálních vlastností filtračních nanomateriálů vyžaduje přesné provádění mikrobiologických analýz a porovnání výsledků nejlépe hned několika specifických analýz. Pro filtrační nanovláknité útvary se jeví jako velmi vhodná kombinace mikrobiologické analýzy (kultivace na selektivním médiu) s kvalitativní i kvantitativní molekulámě-biologickou analýzou (metoda polymerázové řetězové reakce - real-time PCR) a fyzikálně-chemickou analýzou (průtoková cytometrie, popř. i s fluorescenční mikroskopií). Kombinací výsledků těchto metod lze vyhodnocovat nejen filtrační účinnost nanostruktur, ale i účinnost deaktivace bakterií.
Podstata vynálezu
Antimikrobiální struktura popsaná v předkládaném vynálezu eliminuje nedostatky výše popsaných antimikrobiálních postupů využívajících fotosenzitivní či jiné antimikrobiální sloučeniny. Fotosenzitivními sloučeninami jsou nazývány látky, které interakcí se světelným ·
» * • , « * * t » » » # •9· · » · · · · » · · *
-: · 3 kvantem produkují v přítomnosti diatomického kyslíku reaktivní kyslíkové formy, které jsou toxické pro různé druhy mikroorganizmů, zejména pak singletní formu kyslíku. Tyto formy kyslíku jsou velmi reaktivní a toxické pro většinu mikroorganismů. S ohledem na relativně krátkou dobu jejich existence jsou pro vyšší organismy zcela neškodné. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tato nanostruktura obsahuje nanovlákna alespoň jednoho typu polyuretanu modifikovaného alespoň jednou fotosenzitivní sloučeninou, jejíž molekuly jsou spojeny s řetězci polyuretanu kovalentní vazbou. Fotosenzitivní sloučeninou popisovanou v této přihlášce může být látka ze skupiny fenazinů, fenothiazinů, ftalocyaninů, aminolevulové kyseliny porfyrinů, cyaninů, chlorinů, naftalocyaninů, v jejíž molekule je obsažena funkční skupina schopná reagovat s izokyanátovou skupinou. S výhodou se jedná o deriváty ftalocyaninů resp. fenothiazinů obsahujících v molekule alespoň jednu funkční skupinu s kyselým vodíkem, zejména pak amino-, hydroxy-, sulfo-, sulfanyl-, formyl-, hydroperoxy-, karboxy-, hydroxylamino-, hydrazino-, karbamoyl- skupiny, dále mohou být také ve formě amidů, anhydridů, magneziumhalogenidů, aminohalidů a fosfitů^Ze skupiny ftalocyaninů jsou preferovány ty deriváty, v jejichž centru molekuly je vázán jeden z této skupiny kovů: Al, Ga, Zn, Si nebo bezkovový ftalocyanin. Jako velmi výhodné se jeví to, když je preferovaný derivát ftalocyaninů nebo fenothiazinů s vhodnou funkční skupinou v molekule kationtově nebo aniontově modifikován, což má za následek zvýšení antimikrobiálního účinku.
Nanovláknitá struktura modifikovaná fotosenzitivní sloučeninou pomocí kovalentní vazby může vykazovat širokospektrální účinky biocidní povahy proti všem druhům mikroorganizmů, jako gram-pozitivním i gram-negativním bakteriím jak sporulujícím, tak nesporulujícím, cyanobakteriím, kvasinkám, plísním, řasám a virům.
Antimikrobiální nanostruktura podle vynálezu může s výhodou vykazovat antimikrobiální aktivitu při monochromatickém světle LED diody o vlnové délce v intervalu 650 až 690 nm, při osvícení viditelným světlem nebo i bez přístupu světla (dark cytotoxicity).
Antimikrobiální nanostruktura může obsahovat:
a) alespoň dvě vrstvy nanovláken, přičemž každá z těchto vrstev obsahuje jiný druh fotosenzitivní sloučeniny,
b) alespoň jednu vrstvu nanovláken tvořenou směsí vláken alespoň dvou různých polyuretanů, při čemž každý z nich je modifikován jinou fotosenzitivní sloučeninou, jejíž molekuly jsou spojeny s řetězci polyuretanu kovalentní vazbou.
9 9 í © ♦ 9 *
·9 í »* » 9 9 9♦ 9 ·» » 9 »· * * » · « » · * a a ·
Ve své vrstvě, resp. vrstvách obsahuje antimikrobiální nanostruktura s výhodou nanovlákna o průměrech od 50 nm do 500 nm s velikostí pórů, danou průměrem vepsaných koulí od 200 nm do 1500 nm.
Podstata způsobu přípravy antimikrobiální nanostruktury podle vynálezu spočívá v tom, že se nejprve připraví modifikovaný polyuretan, při čemž v procesu syntézy polyaduktu se reakcí izokyanátových skupin na koncích polyuretanových řetězců s kyselým vodíkem funkčních skupin, zejména amino-, hydroxy- nebo karboxy- skupin, molekul fotokatalytické sloučeniny vytvoří kovalentní vazby, jimiž se molekuly příslušné modifikační fotokatalytické sloučeniny spojí s řetězci polyuretanu, načež se pak připravený modifikovaný polyuretan zvlákňuje z roztoku v procesu elektrospinningu za vzniku vrstvy nanostruktury s antimikrobiálními účinky.
Kovalentní vazba mezi molekulou fotosenzitivní sloučeniny a polyuretanu tedy vzniká, jak již bylo uvedeno, při vlastní syntéze polyaduktu reakcí izokyanátové skupiny na konci řetězce polyuretanu:
a) s kyselým vodíkem aminoskupiny za vzniku močovinové vazby (rovnice 1),
b) hydroxyskupiny za vzniku urethanové vazby (rovnice 2)
c) karboxy- skupiny, za vzniku amidů (rovnice 3) která je součástí fotosenzitivní sloučeniny s antimikrobiálními účinky (deriváty ftalocyaninu, fenothiazinu apod.).
zVWpuA/WNCO+h2n-ftc —* ΑΛΛ^ΡυΛΛ/ν-ΝΗ^01^1-^ 0)
A/\A/PuAyV'v atco + ho- ftc /V\/\ypu/\/\/\.7-MHC00- FTC (2)
A;v\yPU/VAv-NC0 + hooc- ftc —► [A/VMpuAaAz-nhcoooc- ftc ]
A/Wpu/Vw-nhco-ftc +co2 (3) •i ♦ * · * í * a « í
9 4 « · » · * ’ ♦ » « » * * * * * » « « ♦ · 4 * * 9 · » » » * »* «· «»» ♦· '
Hlavní přínos řešení podle vynálezu spočívá vtom, že antimikrobiální látky jsou zakotveny v řetězci zvlákňovaného polymeru přímo kovalentní vazbou a nemůže tedy docházet k jejich samovolnému úniku z filtračních materiálů.
Antimikrobiální účinky nanostruktur, které jsou předmětem tohoto vynálezu, byly prokázány kombinací a porovnáním následujících metod:
a) Mikrobiologická analýza - metoda stanovení počtu mikroorganismů kultivací na živném médiu je standardní analýzou, kterou předepisuje norma (EN ISO 6222:1999 resp. EN ISO 9308-1:2000). Pomocí této metodiky je možno kultivovat sledovaný druh mikrobiologického organismu (znečištění) a určit množství živých kultivovatelných bakterií. Nevýhodou tohoto postupuje vyšší časová náročnost a fakt, že ne všechny bakterie jsou kultivovatelné (nelze tedy v reálném (znečištěném) vzorku vody určit přesný obsah všech bakterií).
b) Průtoková cytometrie (FCM) - je poměrně novou metodou, která se jeví jako velmi perspektivní pro mikrobiologické analýzy vod. Touto metodou je možno nejen kvantifikovat počet bakterií ve vzorcích vod, ale také hodnotit jejich fyziologický stav a to na úrovni buňky a v relativně velmi krátkém čase. Limitujícím faktorem cytometrické analýzy je sice nemožnost detekce a kvantifikace konkrétních skupin (patogenních) mikroorganismů. Průtoková cytometrie využívá principu fluorescence, kterou vykazují četné chemické látky. Jsou-li tyto látky ozářeny (excitovány) světlem o určité vlnové délce (v ideálním případě takové, která zajišťuje maximální excitaci dané látky), emitují světlo (fluorescence) o vlnové délce vyšší. Průtokové cytometry jsou proto vybaveny jedním nebo několika zdroji excitačního světla - lasery. V optické cele přístroje procházejí částice laserovým paprskem a jejich fluorescence je následně zaznamenávána detektory. Pro kvantifikaci bakterií v kapalném vzorkuje třeba vzorek předem barvit pomocí nespecifických fluorescenčních barviv, které vstupují do buňky a váží se na její nukieové kyseliny. Pokud jde o parametry fyziologického stavu, které jsou ukazatelem životaschopnosti/aktivity buňky, lze měřit např. integritu bakteriální membrány, metabolickou či respirační aktivitu buněk, jejich membránový potenciál a další. Jedním z nejčastěji prováděných stanovení je právě detekce membránové integrity bakterií, ke které se vedle nespecifických fluorescenčních barviv využívají « « »
6‘ také barviva specifická, schopná vstupovat do buňky a vázat se na její nukleové kyseliny pouze tehdy, má-li buňka poškozenou buněčnou membránu. Typickým příkladem takovéhoto barvívaje propidiumjodid (Pí) vykazující výraznou fluorescenci v červené oblasti optického spektra. Buňky s poškozenou buněčnou membránou jsou obecně považovány za „mrtvé“, protože nejsou schopny dlouhodobě odolávat škodlivým vlivům z prostředí ani se množit a dříve nebo později jsou odsouzeny k buněčné lýze.
c) Real-time PCR analýza - je v současné době už běžně používaná a řazena mezi poměrně spolehlivé a přesné metody pro detekci jakéhokoliv živého organismu. PCR se používá v potravinovém průmyslu na určení a potvrzení původu a kvality potravin, na detekci mikrobiální kontaminace, na určení přítomnosti nízké koncentrace alergenů, či druhů vyvolávajících alergii, je používána i při detekci geneticky modifikovaných organizmů (GMO) a produktů z ní získaných. Metoda se využívá ve všech vědních oborech (lékařství, genetika, životní prostředí, soudní znalectví, biotechnologické obory atd.). Základním principem reakce je namnožení zvoleného úseku DNA v miliónech kopií, čímž dochází k detekci/kvantifikaci testovaného vzorku DNA. Reakce probíhá v několika krocích a cyklech ve speciálním zařízení cykler.
d) Stanovení proteinových složek a koncentrace DNA v pomocí UV-VIS spektrofotometrie. Možné produkty deaktivačního působení FTC na bakterie (proteiny, toxiny) při filtraci vzduchu byly analyzovány za filtračním materiálem (v probublávačkách a na Hepa filtrech) pomocí UV-VIS spektrofotometrie. Při vlnové délce 280 nm nebyly stanoveny žádné měřitelné hodnoty proteinových složek. Tzn., že deaktivace bakterií nevede kjejich úplnému rozkladu, neaktivní bakterie vytvářejí na povrchu a uvnitř nanostruktur filtrační koláč. Hodnoty koncentrací DNA při 260 nm byly porovnatelné s koncentracemi bakterií, detekovatelnými jinými analytickými metodami.
J 1
Příklady uskutečnění vynálezu
Koncentrace bakterií ve všech prezentovaných příkladech byla při filtraci vody 5E+06 KTJ/ml, objem filtrované modelové vody 1 000 ml a průměr filtru 4,3 cm. Filtrace suspenze 3E+06 bakterií E. coli při filtraci vzduchu se prováděla přes filtr o průměru 106 mm při průtoku vzduchu 30 1/min, tedy čelní rychlosti 5,7 cm/s.
Příklad 1
Antimikrobiální nanostruktura byla připravena procesem elektrospinningu z polyuretanu modifikovaného ftalocyaninem, pevně vázaným k řetězcům polyuretanu kovalentní vazbou. Je možněji charakterizovat následujícími podmínkami přípravy, fyzikálně mechanickými a užitnými vlastnostmi:
a) příprava roztoku modifikovaného polyuretanu
Roztok modifikovaného polyuretanu v dimethylformamidu (DMF) pro elektrostatické zvlákňování byl připraven syntézou z 4,4’methylen-bis(fenylisokyanátu) (MDI), poly(3-methyl-l,5-pentanediol)-alt-(adipová, isofitalová kyselina) (PAIM), 1,4 butandiolu (BD) a [29/7,31/Attalocvanin-2,9.16.23-tetraminalo-K\V29.K;V30.i<.V'l.K.\32] zinečnatý v molámím poměru 7:1:5:1 při 90°C po dobu 6 hodin. Byl použit per partes způsob syntézy, kdy v prvním kroku byl připraven předpolymer z MDI a PAIM (molámí poměr 2,2:1), v druhém kroku byl přidán BD a přebytečné množství MDI a ve třetím kroku reagovaly PU řetězce terminované izokyanátovými skupinami s aminoskupinami ftalocyaninu. Takto připravený roztok byl zředěn DMF na viskozitu 1,5 Pa.s a jeho vodivost byla zvýšena přídavkem kyseliny citrónové a boraxu na 150 pS/cm.
b) podmínky elektrospinningu
Vláknotvomé zařízení Nanospider (Elmarco, Liberec, ČR), rotující elektroda se třemi bavlněnými kordy (dle PCT/CZ2010/000042), napětí přiváděné do vaničky s roztokem U = 20 až 75 kV, vzdálenost elektrod D = 15 až 25 cm, rychlost otáčení elektrody = 7 až 16 ot/min., rychlost posunu sběrného podkladu (antistaticky upravené netkané vláknité vrstvy na bázi polypropylénu (PPNT) nebo polyesterové netkané textilie, popř. viskozové, bavlněné netkané textilie, různé směsné textilie a tkané textilie) 16 až 32 cm/min.
c) charakterizace připravené nanostruktury:
» * * Λ < i 4 í' ’ a a » * * * * 9 ♦ ; · · · ’ · * , ’ * ..,»*·· · · * * - * * ·9
Vedle výpočtů plošné hmotnosti, objemu pevné fáze (SVF), volného objemu (FVF) a účinné plochy filtru byl pro charakterizaci nanostruktur využíván rastrovací elektronový mikroskop (SEM) Vega 3 (Tescan, Brno, ČR). SEM snímky byly následně použity pro stanovení tloušťky nanovláknité vrstvy a distribuce průměrů vláken/velikosti pórů s využitím techniky digitální analýzy snímku podle publikací W. Sambaer, M. Zatloukal and D. Kimmer - The use of novel digital image analysis technique and rheological tools to characterize nanofiber nonwovens, Polymer Testing 29, 82-94 (2010), W. Sambaer, M. Zatloukal and D. Kimmer - 3D modeling of fíltration process via polyurethane nanofiber based nonwoven filters prepared by electrospinning process, Chemical Engineering Science 66, (2011) 613 623 a W. Sambaer, M. Zatloukal and D. Kimmer - 3D air fíltration modeling for nanofiber based filters in the ultrafine particle size range, Chemical Engineering Science 82, (2012) 299-311.
d) měření filtrační účinnosti
Vyrobené filtrační materiály byly testovány na průnik aerosolu (diethyl hexyl sebakát s průměrem částic 0,42 pm) při průtoku 30 l.min'1 (čelní rychlost 5,7 cm.s'1) pomocí filtračního měřícího systému LORENZ (Německo) přizpůsobeného pro EN 143. Měření v oblasti ultrajemných částic bylo uskutečněno s aerosolem síranu amonného s využitím rozprašovače (AGK, PALAŠ, Německo), elektrostatického klasifíkátoru (EC 3080, TSI, USA) a kondenzačního počítače částic (UCPC 3025 A, TSI, USA) při čelní rychlosti 5,7 cm.s'1. Filtrační účinnost a tlaková ztráta byla stanovena pro devět frakcí o průměrech 20, 35, 50, 70, 100, 140, 200, 280 a 400 nm.
Průnik nanočástic (průměr 420 nm) měřený dle EN 143 přes takto připravenou prostorovou strukturu pro materiál s plošnou hmotností 0,5 g.m'2 byl 0,15%, při tlakové ztrátě 62 Pa, což odpovídá faktoru kvality qF = 105 kPa'1. Materiál s plošnou hmotností 1,0 g.m-2 vykazoval pro záchyt ultrajemných částic filtrační účinnost 99,6 % pro MPPS (maximum particle penetration size) 70 nm a při tlakové ztrátě 173 Pa, což odpovídá faktoru kvality cca qF = 33 kPa1. Filtrační vlastnosti materiálů s takovouto prostorovou strukturou převyšují schopnosti plošných mikrovláknových materiálů.
Deaktivační účinnost, stanovená průtokovou cytometrií, pro bakterie E. coli, zachycené na filtru, připraveného z biocidní nanostruktury o plošné hmotnosti 1,0 g.m’2 byla » «·»»*· ' ’ » « i > * ’ ’ ’ * * ' ··»·>«· * » » · ».»··· při 10 min. expozici LED diodou s vlnovou délkou 660 nm 29 % a při expozici denním zářivkovým světlem 21%.
Stejný materiál byl použit pro filtraci suspenze bakterií E.coli ve vzduchu po dobu 30 min. při expozici zářivkou simulující denní světlo. Deaktivační účinnost bakterií E. coli zachycených na filtru, stanovená pomocí real-time PCR, byla 96 %.
Příklad 2
Všechny podmínky stejné jako v příkladě č. 1, jen v experimentálním zařízení místo rotující niťové elektrody bylo použito uspořádání se zvlákňovacími tryskami na zařízení SpinLine 120, vyrobeném ve SPUR a.s.
Příklad 3
Postup přípravy nanostruktur stejný jako v příkladech 1 a 2, jen modifikované PU roztoky byly připravovány v dimethylformamidu v molámích poměrech diisokyanát : polymerní diol : prodlužovač řetězce : [29H,31H-ftalocyanin-2,9,16.23-tetraminatoK/V29,K7\p0,kV3i,K7Vi2] zinečnatý = 2,5:1:1:1 až 10:1:8:1.
Příklad 4
Postup přípravy nanostruktur stejný jako v příkladech 1 až 3, ale jako polymerní dioly byly použity dioly polyetherového typu (jako např. polytetramethylenoxid, polypropylenoxid, polyethylenoxid, polyphenylenoxid) nebo polyesterového typu (jako např. polyethylentereftalát, polybutylen tereftalát, polybutylenethylentereftalát, polyalkylenadipát) nebo polykaprolakton nebo hydrofobní polybutadienový diol apod.
Příklad 5
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, ale jako FTC byl použit [C,C,C,Ctetrakis(methylén-4-aminopyridinium-chlorid)-29/7,317/-ftalocyaninatoκΝ29,κΝ30,κΝ31 ,KN32]zinečnatý » »» 4 * * ««· 9 9 9* · « · 4 1 < * *· »*»#»*· * f · 4 J> ♦ · * · ’ ‘ “ sea· » * » 9» * · * * ·· ·
10‘
Příklad 7 ’’
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, ale jako FTC byl použit hydroxy[C,C,C,C-tetrakis(methylén-4-aminopyridinium-chlorid)-29/Z,31//-ftalocyaninatoKN29,KN30,KN31,KN32]hlinitý. Stanovená filtrační účinnost nanostruktury s plošnou hmotností 1,5 g.nť2 pro disperzi bakterií E. coli ve vodě byla 97 %, deaktivační účinnost 35% (doba filtrace a světelné expozice 10 min). Deaktivační účinnost pro filtraci suspenze E. coli ve vzduchu byla 94% (doba filtrace a světelné expozice 30 min.) při filtrační účinnosti 97%.
Příklad 8 Λ
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, ale jako FTC byl použit hydroxyfC, C, C, C-tetrakis(methylén-4-aminopyridinium-chlorid)-29H,3 UZ-ftalocyaninatoκΝ29,κΝ30,κΝ31,κΝ32]1ι1ίηϊίγ . Stanovená filtrační účinnost nanostruktury s plošnou hmotností 1,2 g.m’2 pro disperzi bakterií E. coli ve vodě byla 96 %, deaktivační účinnost 28% (doba filtrace a světelné expozice 10 min). Deaktivační účinnost pro filtraci suspenze E. coli ve vzduchu byla 91% (doba filtrace a světelné expozice 30 min.) a filtrační účinnost nanostruktury pro E. coli 98%.
Příklad 9 f
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, ale jako FTC byl použit [C.C.C.Ctetrakis(methylénthiouronium-chlorid)-29H,31 H-ftalocyaninato-icV29.^30,^1 .icV32]zinečnatý (název). Stanovená filtrační účinnost nanostruktury s plošnou hmotností 1,4 g.m'2 pro disperzi bakterií E. coli ve vodě byla 99 %, deaktivační účinnost 29% (doba filtrace a světelné expozice 10 min). Deaktivační účinnost pro filtraci suspenze E. coli ve vzduchu byla 97% (doba filtrace a světelné expozice 30 min.) a filtrační účinnost 99%.
Příklad 10
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, ale jako FTC byl použit [C,C,C,Ctetrakis(methylénthiouiOnium-chlorid)-29H,3 l//-ftak)cyaninato-K.V29.KIV’,'.K'V3l,K;V'2]zinečnatý. Stanovená filtrační účinnost nanostruktury s plošnou hmotností 1,6 g.m'2 pro disperzi bakterií E. coli ve vodě byla 99 %, deaktivační účinnost 38% (doba filtrace a světelné
* »99 lí expozice 10 min). Deaktivační účinnost pro filtraci suspenze E. coli ve vzduchu byla 97% (doba filtrace a světelné expozice 30 min.) při filtrační účinnosti 99%.
Příklad 1V
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, ale jako FTC byl použit hydroxy[C,C,C,C-tetrakis(metylén-4-methylammoniopyridinium-chlorid-jodid)-29//.3 ΪΗftalocyaninato-K/V‘'9,KAr30,K2V1.KÁ73x']hlinitý. Stanovená filtrační účinnost nanostruktury s plošnou hmotností 3,0 g.nf2 pro disperzi bakterií E. coli ve vodě byla 99 %, deaktivační účinnost 51% (doba filtrace a světelné expozice 10 min). Deaktivační účinnost pro filtraci suspenze E. coli ve vzduchu byla 99% (doba filtrace a světelné expozice 30 min.) při filtrační účinnosti materiálu pro bakterie E. coli 99%.
Příklad 12 <
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, jako FTC byl použit hydroxy[C,C.C,C-tetrakis(metylén-4-methylammoniopyridinium-chlorid-jodid)-29H,31Hftalocyaninato-κΛ7 ,kW ,kN ,kN jhlinitý. Deaktivační schopnosti nanostruktury ale byly sledovány bez přítomnosti světla. Filtr s filtrační účinností pro E. coli při vodní i vzdušné filtraci větší než 99% vykazoval při lh styku bakterií s aktivním povrchem nanostruktury filtrační účinnost 47 % pro vodní filtraci a 95% při filtraci suspenze bakterií ve vzduchu.
Příklad. 13z j
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, ale místo FTC byl použit (7-amino-8methyl-phenothiazin-3-ylidene)-dimethylammonium-chlorid . Deaktivační účinnosti pro filtraci bakterií ve vodě i vzduchu byly téměř shodné s hodnotami pro materiály modifikované FTC.
Příklad 14
Postup přípravy stejný jako v příkladech 1 až 4, ale místo FTC byl použit N',N'dimethylphenothiazin-5-ium-3,7-diamin-chlorid (název).
a
12‘
Příklad 15 /
Postup přípravy nanostruktur stejný jako v příkladech 1 až 14, jen vodivost modifikovaného PU roztoku byla upravena směsí iontových kapalin l-ethyl-3methylimidazolium-bis(trifluoromethylsulfonyl)imid: l-ethyl-3-methylimidazolium triflate 2:1 (IoLiTec Ionic Liquids Technologies, Heilbronn, Německo) nebo soli rozpustné v dimethylformamidu.
Příklad 16
Postup přípravy nanostruktur stejný jako v příkladech 1 až 14, ale jako rozpouštědlo byl místo dimethylformanidu použit dimethylacetamid.
Příklad 17 ’’
Polyaddukt, který byl zvlákňován v elektrostatickém procesu byl připraven reakcí diisokyanátu s polymery, které obsahují ve svých makromolekulách alespoň jednu skupinu obsahující kyselý vodík, schopnou reagovat s jednou skupinou diisokyanátu, přičemž druhá izokyanátová skupina je následně využita pro zakotvení fotokatalyzátoru. Takto byly modikovány polyamidy, zakončené amino skupinou, a polyestery, obsahující v řetězci alespoň jednu hydroxylovou skupinu apod.
Claims (10)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Fotoaktivní nanovláknitá struktura s antimikrobiálními vlastnostmi, zejména pro filtraci vody i vzduchu se záchytem mikroorganismů, v případě filtrace vzduchu i se záchytem virů, vyznačující se tím, že obsahuje nanovlákna alespoň jednoho typu polyuretanu modifikovaného alespoň jednou fotosenzitivní sloučeninou, jejíž molekuly jsou spojeny s řetězci polyuretanu kovalentní vazbou.
- 2. Fotoaktivní nanovláknitá struktura podle nároku 1, vyznačující se tím, zeje připravena z fotosenzitivní sloučeniny, jejíž molekuly obsahují funkční skupiny schopné reagovat s izokyanátovou skupinou, zejména skupiny s kyselým vodíkem, jako amino-, hydroxy-, nebo karboxy- skupiny.
- 3. Fotoaktivní nanovláknitá struktura podle nároku 1, vyznačující se tím, že vykazuje antimikrobiální aktivitu při monochromatickém světle o vlnové délce v intervalu 650 až 690 nm.
- 4. Fotoaktivní nanovláknitá struktura podle nároku 1, vyznačující se tím že vykazuje antimikrobiální aktivitu při běžném slunečním záření či umělém světle v interiéru.
- 5. Fotoaktivní nanovláknitá struktura podle nároku 1, vyznačující se tím že vykazuje antimikrobiální aktivitu bez přístupu světla.
- 6. Fotoaktivní nanovláknitá struktura podle nároku 2, vyznačující se tím, že fotosenzitivní sloučeninou s vhodnou funkční skupinou je ftalocyanin libovolného kovu nebo bezkovový ftalocyanin, který je modifikován touto funkční skupinou a/nebo derivát fenothiazinu.
- 7. Fotoaktivní nanovláknitá struktura podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě vrstvy nanovláken, přičemž každá z těchto vrstev obsahuje jiný druh fotosenzitivní sloučeniny.
- 8. Fotoaktivní nanovláknitá struktura podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu vrstvu nanovláken tvořenou směsí vláken alespoň dvou různých polyuretanů, přijčemž každý žních je modifikován jinou fotokatalytickou sloučeninou, jejíž molekuly jsou spojeny s řetězci polyuretanu kovalentní vazbou.t s Ϊ s2 *
- 9. Fotoaktivní nanovláknitá struktura podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že ve své vrstvě, resp. vrstvách obsahuje nanovlákna o průměrech od 50 nm do 500 nm s velikostí pórů, danou průměrem vepsaných koulí od 200 nm do 1500 nm.
- 10. Způsob přípravy fotoaktivní nanovláknité struktury podle nároku 1, vyznačující se tím, žeΛ se nejprve připraví modifikovaný polyuretan, přičemž v procesu syntézy polyaduktu se reakcí izokyanátových skupin na koncích polyuretanových řetězců s kyselým vodíkem funkčních skupin, zejména amino-, hydroxy- nebo karboxy- skupin, molekul fotosenzitivní sloučeniny vytvoří kovalentní vazby, jimiž se molekuly příslušné modifíkační fotosenzitivní sloučeniny spojí s řetězci polyuretanu, načež se pak připravený modifikovaný polyuretan zvlákňuje z roztoku v procesu elektrospinningu za vzniku vrstvy antibakteriální nanostruktury.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120714A CZ2012714A3 (cs) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | Fotoaktivní nanovláknitá struktura s antimikrobiálními vlastnostmi a zpusob její prípravy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120714A CZ2012714A3 (cs) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | Fotoaktivní nanovláknitá struktura s antimikrobiálními vlastnostmi a zpusob její prípravy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ304123B6 CZ304123B6 (cs) | 2013-11-06 |
| CZ2012714A3 true CZ2012714A3 (cs) | 2013-11-06 |
Family
ID=49510627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20120714A CZ2012714A3 (cs) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | Fotoaktivní nanovláknitá struktura s antimikrobiálními vlastnostmi a zpusob její prípravy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2012714A3 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2016134A3 (cs) * | 2016-03-07 | 2017-10-04 | Centrum organické chemie s.r.o. | Fotoaktivní antimikrobiální vrstva na bázi nátěrového či tiskového polymerního systému vytvrditelného UV zářením a způsob její přípravy |
| CN107723927B (zh) * | 2017-11-24 | 2020-03-24 | 青岛大学 | 一种具有光敏变色功能的tpu纤维基防水透湿薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ303243B6 (cs) * | 2006-06-30 | 2012-06-13 | Elmarco S. R. O. | Útvar obsahující alespon jednu vrstvu nanovláken a zpusob výroby vrstvy nanovláken |
| CZ301005B6 (cs) * | 2008-08-29 | 2009-10-14 | Fyzikální ústav AV CR, v.v.i. | Zpusob prípravy hybridních nanocástic z aglomerátu nanocástic komplexních vícesložkových oxidu kovu |
| WO2012064894A1 (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-18 | Filligent (Hk) Limited | Antimicrobial compositions for incorporation into polymers |
| CZ303355B6 (cs) * | 2011-01-06 | 2012-08-08 | Centrum organické chemie s.r.o. | Zpusob inaktivace patogenních prionu, fotosenzitizátor pro inaktivaci patogenních prionu a použití fotosenzitizátoru pro inaktivaci patogenních prionu |
-
2012
- 2012-10-17 CZ CZ20120714A patent/CZ2012714A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304123B6 (cs) | 2013-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2152913B1 (de) | Detektionsvorrichtung zur detektion von biologischen mikropartikeln wie bakterien, viren, sporen, pollen oder biologische toxine, sowie detektionsverfahren | |
| EP3171172B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum nachweis von bakterien | |
| BR112013012967A2 (pt) | processo e dispositivo para concentração de micro-organismos | |
| Gutierrez et al. | Citrate-coated silver nanoparticles interactions with effluent organic matter: influence of capping agent and solution conditions | |
| Ronen et al. | Experimental characterization and numerical simulation of the anti-biofuling activity of nanosilver-modified feed spacers in membrane filtration | |
| RU2517618C2 (ru) | Способ и система для определения количества культивируемых клеток | |
| Book et al. | Ecotoxicity screening of seven different types of commercial silica nanoparticles using cellular and organismic assays: Importance of surface and size | |
| Sousa et al. | Analytical protocols for separation and electron microscopy of nanoparticles interacting with bacterial cells | |
| CA2947768A1 (en) | Methods of microorganism immobilization | |
| KR20130072146A (ko) | 미생물 검출 장치의 교정 방법 및 미생물 검출 장치의 교정 키트 | |
| US20140077100A1 (en) | Microorganism detecting apparatus calibration method and microorganism detecting apparatus calibration kit | |
| Nasrabadi et al. | Investigation of live and dead status of airborne bacteria using UVAPS with LIVE/DEAD® BacLight Kit | |
| KR101675514B1 (ko) | 산화아연 나노입자 집합체를 유효성분으로 포함하는 항균제 | |
| Nakajima et al. | Rapid monitoring of microbial contamination on herbal medicines by fluorescent staining method | |
| Kim et al. | Facile nanostructured zinc oxide coating technique for antibacterial and antifouling air filters with low pressure drop | |
| CZ2012714A3 (cs) | Fotoaktivní nanovláknitá struktura s antimikrobiálními vlastnostmi a zpusob její prípravy | |
| Pompa-Pernía et al. | Experimental evaluation of nanoplastics fouling behavior on ultrafiltration membranes using optical coherence tomography (OCT) | |
| EP1846569B1 (de) | Verfahren zur bestimmung von keimen | |
| Mauline et al. | Bifunctional silica nanoparticles for the exploration of biofilms of Pseudomonas aeruginosa | |
| Yan et al. | Airborne microbes: sampling, detection, and inactivation | |
| WO2017213593A2 (en) | Gleanable and sunlight-tolerant multifunctional nanofibrous filter for water and air filtration and fabrication process of nanofibrous filter thereof | |
| Magalhães et al. | Insights on Microplastic Contamination from Municipal and Textile Industry Effluents and Their Removal Using a Cellulose-Based Approach | |
| Morsi et al. | Cellulose acetate fabrics loaded with rhodamine B hydrazide for optical detection of Cu (II) | |
| Gouda et al. | Development of silver-containing nanocellulosics for effective water disinfection | |
| Kokot et al. | How to control fluorescent labeling of metal oxide nanoparticles for artefact-free live cell microscopy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20221017 |