DE102017117478A1 - Sensor material with temperature-dependent coloring - Google Patents

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DE102017117478A1
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Gerhard Mohr
Cindy Schaude
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Joanneum Research Forschungs GmbH
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Sensormaterial bereit, das ein festes Trägermaterial, einen Indikatorfarbstoff und eine Reaktionssubstanz umfasst, worin der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz an das Trägermaterial gebunden sind und eine reaktive Gruppe der Reaktionssubstanz mit dem Indikatorfarbstoff unter Änderung einer optischen Eigenschaft des Indikatorfarbstoffes temperaturabhängig wechselwirken kann.The present invention provides a sensor material comprising a solid support material, an indicator dye, and a reaction substance wherein the indicator dye and the reaction substance are bound to the support material and a reactive group of the reaction substance can interact with the indicator dye to change temperature of an optical property of the indicator dye ,

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormaterial zum Nachweisen von Temperaturänderungen durch eine Farbänderung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Sensormaterial, das ein festes Trägermaterial, einen Indikatorfarbstoff und eine Reaktionssubstanz umfasst, worin eine reaktive Gruppe der Reaktionssubstanz mit dem Indikatorfarbstoff unter Änderung einer optischen Eigenschaft des Indikatorfarbstoffes temperaturabhängig wechselwirken kann.The present invention relates to a sensor material for detecting temperature changes by a color change. In particular, the invention relates to a sensor material comprising a solid support material, an indicator dye and a reaction substance, wherein a reactive group of the reaction substance with the indicator dye can interact with temperature changing a optical property of the indicator dye.

Stand der TechnikState of the art

Thermochrome Materialien sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise basieren sie auf flüssigkristallinen Materialien (Experiments in Fluids, 2001, 30: 190; Polym. Eng. Sei, 30: 1005-1018), deren physikalisch strukturelle Änderungen zu einer Reflektionsänderung führt. Ein weiteres Beispiel sind farblose Leukofarbstoffe ( JP 06106848 A , JP 07179040 A ), welche durch Einwirkung von Säuren in Abhängigkeit der Temperatur farbig werden.Thermochromic materials are known in the art. For example, they are based on liquid crystalline materials (Experiments in Fluids, 2001, 30: 190; Polym. Eng. Sei, 30: 1005-1018), the physico-structural changes of which result in a change in reflection. Another example is colorless leuco dyes ( JP 06106848 A . JP 07179040 A ), which become colored by the action of acids as a function of the temperature.

Des Weiteren gibt es Spyranfarbstoffe ( AU 2011240892 B2 ), welche eine interne molekulare Zyklisierungsreaktion mit sich selbst eingehen, was zu Farbigkeit bzw. Farblosigkeit führt.Furthermore, there are spyran dyes ( AU 2011240892 B2 ), which undergo an internal molecular cyclization reaction with themselves, resulting in colorlessness or colorlessness.

Auch von Polydiacetylenen wird berichtet, dass sie in Abhängigkeit von ihrer physikalischen Struktur eine Farbänderung zeigen (Chem. Sei., 2014, 5, 4189).Also, polydiacetylenes are reported to exhibit a color change depending on their physical structure (Chem. Sci., 2014, 5, 4189).

Durch die Erfindung zu lösende AufgabenProblems to be solved by the invention

Der Stand der Technik offenbart jedoch nicht den Einsatz von temperaturabhängigen Indikatoren, die in einen festen Träger eingebunden sind.However, the prior art does not disclose the use of temperature-dependent indicators incorporated in a solid support.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensormaterial bereitzustellen, wobei sich der Indikatorfarbstoff in oder an einem festen Träger befindet und wobei eine sichtbare Farbänderung durch Anstieg der Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 150°C effektiv erzielt werden kann.Therefore, it is the object of the present invention to provide a sensor material wherein the indicator dye is in or on a solid support and wherein a visible color change can be effectively achieved by raising the temperature in the range of room temperature to 150 ° C.

Zusammenfassende Darstellung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe wurde durch Bereitstellen eines Sensormaterials gemäß der vorliegenden Patentansprüche gelöst.The object has been achieved by providing a sensor material according to the present claims.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist insbesondere in den folgenden Punkten [1] bis [15] definiert:

  1. [1] Sensormaterial, das ein festes Trägermaterial, einen Indikatorfarbstoff und eine Reaktionssubstanz umfasst, worin der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz an das Trägermaterial gebunden sind und eine reaktive Gruppe der Reaktionssubstanz mit dem Indikatorfarbstoff unter Änderung einer optischen Eigenschaft des Indikatorfarbstoffes temperaturabhängig wechselwirken kann.
  2. [2] Sensormaterial nach [1], wobei die Wechselwirkung reversibel ist.
  3. [3] Sensormaterial nach [1] oder [2], wobei die Wechselwirkung eine kovalente oder nicht-kovalente Wechselwirkung ist.
  4. [4] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei mindestens ein Mitglied der Gruppe, die aus dem Indikatorfarbstoff, der Reaktionssubstanz und der reaktiven Gruppe besteht, über einen Abstandshalter an das Trägermaterial gebunden ist.
  5. [5] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei mindestens ein Mitglied der Gruppe, die aus dem Indikatorfarbstoff, der Reaktionssubstanz und der reaktiven Gruppe besteht, über Abstandshalter unterschiedlicher Länge an das Trägermaterial gebunden ist.
  6. [6] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz kovalent an das Trägermaterial gebunden ist/sind.
  7. [7] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die eine reaktive Gruppe tragende Reaktionssubstanz das Trägermaterial ist.
  8. [8] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Trägermaterial ein organisches Polymermaterial, ein Papiermaterial, ein Textilmaterial, ein Wundverband oder ein Verpackungsmaterial ist.
  9. [9] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Indikatorfarbstoff ein Azofarbstoff, Cyaninfarbstoff, Merocyaninfarbstoff, Oxonolfarbstoff, Triphenylmethanfarbstoff, Trifluoracetylazofarbstoff, Trifluoracetylfarbstoff, Aldehydfarbstoff oder Boronsäurefarbstoff ist.
  10. [10] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die reaktive Gruppe der Reaktionssubstanz eine Amingruppe, Hydroxygruppe oder Thiolgruppe ist.
  11. [11] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Indikatorfarbstoff ein Azofarbstoff ist und reaktive Gruppe ein Amin eines aminhaltigen Polymers, ausgewählt unter Amino-PVC, Aminoethylcellulose und Polyethylenimin, ist oder der Indikatorfarbstoff ein Trifluoracetylfarbstoff ist und reaktive Gruppe eine Hydroxygruppe oder Thiolgruppe ist.
  12. [12] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Indikatorfarbstoff ein Trifluoracetylazofarbstoff ist und die Reaktionssubstanz ein lipophiles Amin ist.
  13. [13] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die optische Eigenschaft eine für das menschliche Auge sichtbare Färbung ist.
  14. [14] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Wechselwirkung zwischen Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz unter Änderung einer optischen Eigenschaft in einem Bereich von vorzugsweise 0°C bis 80°C temperaturabhängig ist.
  15. [15] Sensormaterial nach einem der vorstehenden Punkte, das eine Indikatorfolie ist.
The object of the present invention is defined in particular in the following items [1] to [15]:
  1. [1] A sensor material comprising a solid support material, an indicator dye and a reaction substance, wherein the indicator dye and the reaction substance are bonded to the support material and a reactive group of the reaction substance can interact with the indicator dye to change temperature of an optical property of the indicator dye.
  2. [2] Sensor material according to [1], whereby the interaction is reversible.
  3. [3] Sensor material according to [1] or [2], where the interaction is a covalent or non-covalent interaction.
  4. [4] The sensor material according to any preceding item, wherein at least one member of the group consisting of the indicator dye, the reaction substance and the reactive group is bonded to the carrier material through a spacer.
  5. [5] The sensor material according to any preceding item, wherein at least one member of the group consisting of the indicator dye, the reaction substance and the reactive group is bonded to the carrier material through spacers of different lengths.
  6. [6] The sensor material according to any one of the preceding items, wherein the indicator dye and / or the reaction substance is / are covalently bound to the carrier material.
  7. [7] The sensor material according to any one of the preceding items, wherein the reactive substance carrying a reactive group is the carrier material.
  8. [8] The sensor material according to any preceding item, wherein the support material is an organic polymer material, a paper material, a textile material, a wound dressing or a packaging material.
  9. [9] The sensor material according to any preceding item, wherein the indicator dye is an azo dye, cyanine dye, merocyanine dye, oxonol dye, triphenylmethane dye, trifluoroacetylazo dye, trifluoroacetyl dye, aldehyde dye or boronic acid dye.
  10. [10] The sensor material according to any preceding item, wherein the reactive group of the reaction substance is an amine group, hydroxy group or thiol group.
  11. [11] The sensor material according to any preceding item, wherein the indicator dye is an azo dye and reactive group is an amine of an amine-containing polymer selected from amino-PVC, aminoethylcellulose and polyethyleneimine, or the indicator dye is a trifluoroacetyl dye and reactive group is a hydroxy group or thiol group ,
  12. [12] A sensor material according to any preceding item, wherein the indicator dye is a trifluoroacetylazo dye and the reaction substance is a lipophilic amine.
  13. [13] Sensor material according to any of the preceding items, wherein the optical property is a color visible to the human eye.
  14. [14] The sensor material according to any preceding item, wherein the interaction between the indicator dye and the reaction substance is temperature-dependent by changing an optical property in a range of preferably from 0 ° C to 80 ° C.
  15. [15] Sensor material according to any one of the preceding points, which is an indicator film.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Ansatz ermöglicht eine neuartige Bestimmung der Temperaturänderung mit einem chemisch stabilen System, das nicht nur physikalisch sondern auch kovalent an polymere Trägermaterialien angebunden werden kann. Damit ist es wesentlich stabiler als auf flüssigkristallinen Materialien oder Leukofarbstoffen bzw. Spiropyranen basierende Systeme, da diese durch Lösungsmittel aufgelöst oder durch (beispielsweise textile) Waschprozesse zerstört werden können. Des Weiteren ergibt sich durch das neuentwickelte Messprinzip ein wesentlich weiterer Temperaturbereich mit einer beobachtbaren Farbänderung, als bei bestehenden Temperaturindikatoren basierend auf Leukofarbstoffen und flüssigkristallinen Materialien.The inventive approach allows a novel determination of the temperature change with a chemically stable system that can be connected not only physically but also covalently to polymeric support materials. Thus, it is much more stable than on liquid crystalline materials or leuco dyes or spiropyrane based systems, since they can be dissolved by solvents or destroyed by (for example textile) washing processes. Furthermore, the newly developed measurement principle results in a significantly wider temperature range with an observable color change than with existing temperature indicators based on leuco dyes and liquid crystalline materials.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Wechselwirkung des Indikatorfarbstoffs mit der ReaktionssubstanzInteraction of the indicator dye with the reaction substance

Der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz wechselwirken. Diese Wechselwirkung lässt sich als chemisches Gleichgewicht beschreiben, das von verschiedenen Faktoren abhängt, z. B. von der Konzentration der Edukte, aber auch von der Temperatur nach dem Prinzip von Le Chatelier-Braun. Danach verschiebt sich ein chemisches Gleichgewicht stets so, dass es dem äußeren Zwang in Form einer Temperatur- oder Druckänderung ausweicht. Bei einer exothermen Reaktion wird Wärme frei, d.h. die Standardreaktionsenthalpie ist negativ. Wird ein solches im Gleichgewicht befindliches Reaktionsgemisch erwärmt, so vermindern sich die Stoffmengen der Produkte, jene der Edukte nehmen zu. Dabei wird Wärme verbraucht, womit das System dem äußeren Zwang in Form der Temperaturerhöhung ausweicht. Dementsprechend nimmt für eine endotherme Reaktion bei Temperaturerhöhung die Ausbeute im Gleichgewicht zu.The indicator dye and the reaction substance interact. This interaction can be described as chemical equilibrium, which depends on various factors, eg. B. of the concentration of the educts, but also of the temperature according to the principle of Le Chatelier-Braun. Thereafter, a chemical equilibrium always shifts so that it evades the external constraint in the form of a change in temperature or pressure. In an exothermic reaction, heat is released, i. the standard reaction enthalpy is negative. When such a reaction mixture in equilibrium is heated, the quantities of the products are reduced, those of the starting materials increase. In this case, heat is consumed, whereby the system avoids the external constraint in the form of temperature increase. Accordingly, the yield increases in equilibrium for an endothermic reaction with temperature increase.

Die Temperaturabhängigkeit der Wechselwirkungsreaktion zwischen Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz als Edukte kann dadurch gesteuert werden, dass die Edukte und die sonstigen Parameter der Reaktion so ausgewählt und aufeinander abgestimmt werden, dass je nach Bedarf eine exotherme oder endotherme Wechselwirkungsreaktion erfolgt. The temperature dependence of the interaction reaction between the indicator dye and the reaction substance as starting materials can be controlled by selecting the reactants and the other parameters of the reaction so that an exothermic or endothermic interaction reaction takes place as required.

Beispielsweise kann das Gleichgewicht von den Edukten zum Produkt grundsätzlich dadurch verschoben werden, dass die Konzentration der Edukte erhöht wird. Außerdem wird die Bildung des Produkts erleichtert, wenn die Edukte hydrophobe Reste tragen und das Medium hydrophil ist. Entsprechendes gilt, wenn die Edukte hydrophil oder sogar geladen sind und das Medium hydrophob ist.For example, the equilibrium between the starting materials and the product can basically be shifted by increasing the concentration of the educts. In addition, the formation of the product is facilitated if the educts carry hydrophobic residues and the medium is hydrophilic. The same applies if the starting materials are hydrophilic or even charged and the medium is hydrophobic.

Das Gleichgewicht kann auch durch die Polarität der Umgebung von Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz beeinflusst werden, d.h. ob die chemische Umgebung, beispielsweise eine Polymermatrix, stark polar oder stark unpolar ist.The equilibrium may also be influenced by the polarity of the environment of indicator dye and reaction substance, i. whether the chemical environment, for example a polymer matrix, is highly polar or strongly non-polar.

Das Gleichgewicht kann weiterhin dadurch beeinflusst werden, dass die Trägermoleküle, an welche Farbstoffmoleküle und Reaktionssubstanzen gebunden sind, gegeneinander verschoben werden und/oder dass die Beweglichkeit des Trägermaterials verändert und somit die Anzahl der möglichen Bindungen zwischen Farbstoffmolekülen und Reaktionssubstanzen verändert wird. The equilibrium can furthermore be influenced by shifting the carrier molecules to which dye molecules and reaction substances are bonded to one another and / or by altering the mobility of the carrier material and thus changing the number of possible bonds between dye molecules and reaction substances.

Da alle diese Gleichgewichte auch temperaturabhängig sind, können je nach Bedarf die Parameter so eingestellt werden, dass eine Temperaturänderung eine geeignete Verschiebung des Gleichgewichts und damit der optischen Eigenschaft des Systems bewirkt.Since all these equilibria are also temperature dependent, the parameters can be adjusted as needed so that a change in temperature causes a suitable shift of the equilibrium and thus the optical property of the system.

Temperaturabhängigkeittemperature dependence

Die Temperaturabhängigkeit der Färbung des Indikatorfarbstoffs beruht auf der Temperaturabhängigkeit der Wechselwirkung zwischen Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz. Diese Temperaturabhängigkeit ist erfindungsgemäß im Bereich von -20°C bis 150°C, vorzugsweise von 0°C bis 80°C und stärker bevorzugt von 20°C bis 80°C gegeben.The temperature dependence of the coloration of the indicator dye is based on the temperature dependence of the interaction between the indicator dye and the reaction substance. This temperature dependence is according to the invention in the range of -20 ° C to 150 ° C, preferably from 0 ° C to 80 ° C and more preferably from 20 ° C to 80 ° C.

Reversibilitätreversibility

Der hier verwendete Ausdruck „reversibel“ in Bezug auf die Wechselwirkung zwischen Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz bedeutet, dass die mit dieser Wechselwirkung einhergehende Änderung der Färbung umkehrbar ist. Das heißt, dass eine durch Temperaturänderung bewirkte Änderung der Färbung bei Rückkehr zur Ausgangstemperatur wieder aufgehoben wird und die Färbung vor der Temperaturänderung wiederhergestellt wird.The term "reversible" as used herein in reference to the interaction between indicator dye and reaction substance means that the change in color associated with this interaction is reversible. This means that a change in color caused by temperature change is reversed on return to the starting temperature and the coloration is restored before the temperature changes.

Diese Reversibilität ist vorzugsweise über eine Vielzahl von Temperaturänderungszyklen gegeben.This reversibility is preferably given over a plurality of temperature change cycles.

Bindungbinding

Die Bindung zwischen Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz kann kovalent oder nichtkovalent sein.The binding between indicator dye and reaction substance may be covalent or noncovalent.

Eine kovalente Bindung kann direkt oder über Abstandshalter („Spacer“) erfolgen.A covalent bond can be made directly or via spacers.

Der hier verwendete Ausdruck „nicht-kovalente“ Bindung oder Wechselwirkung bezeichnet eine ionische, eine koordinative, eine hydrophobe, eine hydrophile oder eine auf van-der-Waals-Kräfte oder Wasserstoffbrückenbindungen beruhende Wechselwirkung.As used herein, the term "noncovalent" bonding or interaction refers to an ionic, a coordinative, a hydrophobic, a hydrophilic, or a van der Waals or hydrogen bonding based interaction.

Indikatorfarbstoff und ReaktionssubstanzIndicator dye and reaction substance

Als Indikatorfarbstoffe können Indikatorfarbstoffe mit Trifluoracetylgruppen zur Wechselwirkung mit Aminen, Alkoholen, Phenolen, Thiolen und Aminosäuren, Indikatorfarbstoffe mit Boronsäuregruppen zur Wechselwirkung mit Zuckern und Katecholaminen sowie Indikatorfarbstoffe mit Aldehydgruppen zur Wechselwirkung mit Aminen, Aminosäuren und Organo-Phosphaten eingesetzt werden.As indicator dyes, indicator dyes having trifluoroacetyl groups for interaction with amines, alcohols, phenols, thiols and amino acids, indicator dyes having boronic acid groups for interaction with sugars and catecholamines and indicator dyes having aldehyde groups for interaction with amines, amino acids and organo-phosphates can be used.

Weitere Beispiele von Indikatorfarbstoffen sind ein Pyryliumsalz, bzw. Farbstoffe, die eine Trifluoracetylgruppe, eine Tricyanovinylgruppe, eine Aldehydgruppe, eine Maleimidgruppe, Dicyanovinylgruppe, eine Hydrazingruppe, eine Amino- oder Diaminogruppe, eine Isothiocyanat- oder Isocyanatgruppe, oder eine Boronsäuregruppe beinhalten.Further examples of indicator dyes are a pyrylium salt or dyes which include a trifluoroacetyl group, a tricyanovinyl group, an aldehyde group, a maleimide group, a dicyanovinyl group, a hydrazine group, an amino or diamino group, an isothiocyanate or isocyanate group, or a boronic acid group.

Ein Beispiel eines geeigneten Farbstoffs ist das käuflich erwerbbare 4-(Dioctylamino)-4'-(trifluoracetyl)azobenzol (Sigma-Aldrich), das als Indikatorfarbstoff zu Umsetzung mit Aminen geeignet ist:

Figure DE102017117478A1_0001
An example of a suitable dye is the commercially available 4- (dioctylamino) -4 '- (trifluoroacetyl) azobenzene (Sigma-Aldrich), which is useful as an indicator dye for reaction with amines:
Figure DE102017117478A1_0001

Ein bevorzugter Indikatorfarbstoff ist ein Trifluoracetylazo-Farbstoff. A preferred indicator dye is a trifluoroacetylazo dye.

Ganz allgemein sind Azofarbstoffe bevorzugt. Azofarbstoffe sind durch die allgemeine Formel R1-N=N-R2 charakterisiert. Die beiden Reste (R1 und R2, in der Regel aromatisch) können identisch sein oder für verschiedene Reste stehen. Sind im Indikatorfarbstoffmolekül zwei Azogruppen enthalten, so ist es ein Diazofarbstoff. Entsprechend gibt es auch Tri-, Tetra- und Polyazofarbstoffe.In general, azo dyes are preferred. Azo dyes are characterized by the general formula R 1 -N = NR 2 . The two radicals (R 1 and R 2 , usually aromatic) may be identical or stand for different radicals. If the indicator dye molecule contains two azo groups, it is a diazo dye. Accordingly, there are also tri-, tetra- and polyazo dyes.

Typisch für Azofarbstoffe ist die Azogruppe -N=N- mit der farbgebenden Stickstoff-Doppelbindung. Diese synthetischen Indikatorfarbstoffe nutzen als Ausgangsstoff Amine, im einfachsten Falle das Anilin. Azofarbstoffe erreichen ihre Vielfalt durch die einfache Substitution der Wasserstoffatome an dem oder den Benzolringen, die dann die Azobindung auxochrom beeinflussen und eine exakte Einstellung der Farbnuancen erlauben.Typical of azo dyes is the azo group -N = N- with the coloring nitrogen double bond. These synthetic indicator dyes use amines as starting material, in the simplest case the aniline. Azo dyes reach their diversity by the simple substitution of the hydrogen atoms on the benzene ring or rings, which then auxochromize the azo bond and allow an exact adjustment of the color shades.

Azofarbstoffe weisen oft polare und unpolare Substituenten auf und können so auf das erforderliche Medium gezielt zugeschnitten werden. Bei entsprechendem Aufbau können sie neben Van-der-Waals-Bindungen auch Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden.Azodyes often have polar and non-polar substituents and can thus be tailored to the required medium. With appropriate construction, they can also form hydrogen bonds in addition to van der Waals bonds.

Diese Indikatorfarbstoffgruppe ist auf Grund der vielfältigen Kupplungsmöglichkeiten mit Indikatorfarbstoffen im gesamten Farbbereich vertreten. Azofarbstoffe werden zur Färbung von Textilien, Fetten und Ölen, zum Einfärben von Wachsen, Stroh, Holz, und für Papier eingesetzt.This indicator dye group is represented in the entire color range due to the diverse coupling options with indicator dyes. Azo dyes are used for dyeing textiles, fats and oils, for dyeing waxes, straw, wood, and for paper.

Ein Beispiel eines Azofarbstoffs ist Methylrot.

Figure DE102017117478A1_0002
An example of an azo dye is methyl red.
Figure DE102017117478A1_0002

Methylrot ist im Neutralen gelb gefärbt (linke Struktur), absorbiert also violettes Licht. Bei einem pH-Wert unter 4,4 wird das Molekül am Stickstoff protoniert, die polarisierte Azobrücke führt zur Farbvertiefung nach rot durch Absorption von nun grünem (längerwelligem) Licht (rechte Struktur).Methyl red is yellow in the neutral (left structure), so absorbs violet light. At a pH below 4.4, the molecule is protonated at the nitrogen, the polarized azo bridge leads to color deepening to red by absorption of now green (longer-wave) light (right structure).

Die Azobrücke kann abhängig vom pH-Wert in protonierter oder deprotonierter Form vorliegen. Damit ist eine Verschiebung der Farbtiefe verbunden. Azofarbstoffe werden deshalb als Säure-Base-Farbstoffen eingesetzt. Beispiele dafür sind Methylrot, Methylorange, Kongorot und Alizaringelb R. Darüber hinaus gibt es auch Redoxfarbstoffen unter den Azofarbstoffen.The azo bridge may be in protonated or deprotonated form depending on the pH. This is associated with a shift in color depth. Azo dyes are therefore used as acid-base dyes. Examples include methyl red, methyl orange, Congo red and Alizaringelb R. In addition, there are also redox dyes among the azo dyes.

Die Indikatorfarbstoffe tragen vorzugsweise spezifische Rezeptorgruppen, um eine selektive Reaktionssubstanzerkennung zu gewährleisten.The indicator dyes preferably carry specific receptor groups to ensure selective reaction substance recognition.

Ein Beispiel zur Erfassung von Aminen ist die in der folgenden Abbildung gezeigte Trifluoracetylgruppe-Amin-Wechselwirkung, die zu einer Farbänderung von Rot nach Gelb führt

Figure DE102017117478A1_0003
An example of the detection of amines is the trifluoroacetyl group-amine interaction shown in the following figure, which leads to a color change from red to yellow
Figure DE102017117478A1_0003

Als Rezeptoren, die eine sichtbare Änderung der Kontrollfläche für reaktive Sauerstoffspezies hervorrufen, können zum Beispiel Metall-Ligand-Komplexe verwendet werden und die Erkennungsreaktion findet dann am Metallzentrum statt. Fluorescein-Sulfonatgruppen sind selektive Rezeptorgruppen für Wasserstoffperoxid, Maleimidfunktionen sind selektive Rezeptorgruppen für Thiole, Tricyanovinylgruppen sind selektive Rezeptorgruppen für primäre und sekundäre Amine, Pyrylium-Funktionen sind selektive Rezeptorgruppen für primäre Amine, Hydrazinfunktionen sind selektive Rezeptorgruppen für Aldehyde und Ketone, Aminogruppen sind selektive Rezeptorgruppen für Aldehyde und Ketone, Boronsäurefunktionen sind selekive Rezeptorgruppen für Diole, 1,2-Diaminobenzolgruppen sind selektive Rezeptorgruppen für Stickoxide, Aldehydfunktionen sind selektive Rezeptorgruppen für Aminosäuren, Isocyanate sind selektive Rezeptorgruppen für Alkohole, Isothiocyanate sind selektive Rezeptorgruppen für Amine und Alkohole. Kronenether, Calixarene und Kryptanden sind selektive Rezeptorgruppen für Kationen und Anionen, Metallpolyphyrinkomplexe sind selektive Rezeptorfunktionen für Kohlenmonoxid, Amine und Stickoxide.As receptors that cause a visible change in the control surface for reactive oxygen species, for example, metal-ligand complexes can be used and the recognition reaction then takes place at the metal center. Fluorescein sulfonate groups are selective receptor groups for hydrogen peroxide, maleimide functions are selective receptor groups for thiols, tricyanovinyl groups are selective receptor groups for primary and secondary amines, pyrylium functions are selective receptor groups for primary amines, hydrazine functions are selective receptor groups for aldehydes and ketones, amino groups are selective receptor groups for Aldehydes and ketones, boronic acid functions are selective receptor groups for diols, 1,2-diaminobenzene groups are selective receptor groups for nitrogen oxides, aldehyde functions are selective receptor groups for amino acids, isocyanates are selective receptor groups for alcohols, isothiocyanates are selective receptor groups for amines and alcohols. Crown ethers, calixarenes, and cryptands are selective receptor groups for cations and anions, while metal-polyphyrin complexes are selective receptor functions for carbon monoxide, amines, and nitrogen oxides.

Die folgende Zusammenstellung gibt Beispiele von UV-absorbierenden Trifluoracetylbenzolderivaten 1-8, Flüssigkristallliganden 9-10, Stilbenreaktanden 11-12 and Azobenzolreaktanden an.

Figure DE102017117478A1_0004
The following compilation gives examples of UV-absorbing trifluoroacetylbenzene derivatives 1-8, liquid crystal ligands 9-10, stilbene reactants 11-12 and azobenzene reactants.
Figure DE102017117478A1_0004

Beispiele von in der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Indikatorfarbstoffen sind Fluorophore, welche die genannten Rezeptoren oder Rezeptorengruppen tragen. Fluorophore können mit Reaktionssubstanzen unter Änderung der optischen Eigenschaften wechselwirken. Man unterscheidet zwischen Fluorophoren, die nicht-kovalent an Reaktionssubstanzen binden, und solchen, die kovalent an Reaktionssubstanzen gebunden werden können.Examples of indicator dyes which can be used in the present invention are fluorophores bearing said receptors or receptor groups. Fluorophores can interact with reaction substances to change their optical properties. A distinction is made between fluorophores which non-covalently bind to reaction substances and those which can be covalently bound to reaction substances.

Das allgemeine Reaktionsschema bei allen bekannten Verfahren kann wie folgt dargestellt werden: An einem Fluorophor F befindet sich eine Gruppe X (Rezeptorgruppe), die mit einer an einem Reaktionssubstanzmolekül („Molekül“) befindlichen zweiten Gruppe (z. B. HY) eine chemische Reaktion (oder auch nur eine starke nicht-kovalente Bindung) eingeht. Bei der Bildung chemischer (kovalenter) Bindungen kann dabei eine Gruppe vom Typ XH abgespalten werden, typischerweise nach folgender Reaktionsgleichung:

  • F-X + HY-Molekül → F-Y-Molekül + XH.
The general reaction scheme in all known processes can be represented as follows: A fluorophore F contains a group X (receptor group) which reacts with a second group (eg HY) present on a reaction substance molecule ("molecule") (or even a strong non-covalent bond) is received. In the formation of chemical (covalent) bonds, a group of type XH can be cleaved, typically according to the following reaction equation:
  • FX + HY molecule → FY molecule + XH.

Die Konjugation kann aber auch im Sinn einer Additionsreaktion unter Bildung der Verbindung F-XH-Y-Molekül erfolgen. Typische Beispiele der Gruppen X und Y und der Reaktionstypen sind folgende: X (am Fluorophor) Y (am Reaktionssubstanzmolekül) Reaktionstyp (Abgangsgruppe bzw. neue Gruppe) -SO2Cl R'-NH2 Substitution (-HCl) -CO-CH2-I R'-SH Substitution (-HI) -CO-CH2-Br R'-COOH Substitution (-HBr) -CO-O-NHS*) R'-NH2 Substitution (-N-Hydroxysuccinimid) -NCS R'-NH2 Addition (-NH-CS-NH-R') -NCO R'-OH (Alkohol) Addition (-NH-CO-OR') -Maleinimid R'-SH Addition -Biotin R'-Avidin Affinitätsbindung (nicht kovalent) -Avidin R'-Biotin Affinitätsbindung (nicht kovalent) -Pyrylium R'-NH2 Substitution (-H2O) -Boronsäure R'-OH Substitution (-H2O) -Kronenether R'-NH3 + Komplexbindung -Calixaren R'-NH3 + Komplexbindung -Kryptand R'-NH3 + Komplexbindung -COCF3 R'-NH2 Addition -CHO R'-NH2 Addition - Tricyanovinyl R'-NH2 Substitution -Dicyanovinyl R'SH Addition -NH2 Aldehyd/Keton Addition -NH-NH2 Aldehyd/Keton Addition -(NH2)2 Stickoxide Addition *)NHS = N-Hydroxysuccinimid However, the conjugation can also take place in the sense of an addition reaction to form the compound F-XH-Y molecule. Typical examples of the groups X and Y and the reaction types are as follows: X (on the fluorophore) Y (on the reaction substance molecule) Reaction type (leaving group or new group) -SO 2 Cl R'-NH 2 Substitution (-HCl) -CO-CH 2 -I R'-SH Substitution (-HI) -CO-CH 2 -Br R'-COOH Substitution (-HBr) -CO-O-NHS *) R'-NH 2 Substitution (-N-hydroxysuccinimide) --NCS R'-NH 2 Addition (-NH-CS-NH-R ') NCO R'-OH (alcohol) Addition (-NH-CO-OR ') -maleinimide R'-SH addition biotin R 'avidin Affinity binding (non-covalent) avidin R 'biotin Affinity binding (non-covalent) -Pyrylium R'-NH 2 Substitution (-H 2 O) boronic acid RAW Substitution (-H 2 O) crown ether R'-NH 3 + complex bond -Calixaren R'-NH 3 + complex bond cryptand R'-NH 3 + complex bond -COCF 3 R'-NH 2 addition CHO R'-NH 2 addition - tricyanovinyl R'-NH 2 substitution -Dicyanovinyl R'SH addition -NH 2 Aldehyde / ketone addition -NH-NH 2 Aldehyde / ketone addition - (NH 2 ) 2 Nitrogen oxides addition *) NHS = N-hydroxysuccinimide

Auf diese Weise gelingt es, einen Fluorophor F mit einer Reaktionssubstanz zur Reaktion zu bringen und dieses somit allen fluoreszenzanalytischen Verfahren zugänglich zu machen.In this way, it is possible to react a fluorophore F with a reaction substance and thus make it accessible to all fluorescence analytical methods.

Der vorstehend genannte Fluorophor F kann durch einen beliebigen anderen Indikatorfarbstoff ersetzt werden. Das heißt, die Rezeptorgruppe X ist nicht auf die Bindung an einen Fluorophor beschränkt. Vielmehr kann sie an einen beliebigen, in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Indikatorfarbstoff gebunden sein, der bei Wechselwirkung mit der Reaktionssubstanz seine optischen Eigenschaften ändert.The above fluorophore F can be replaced by any other indicator dye. That is, the receptor group X is not limited to binding to a fluorophore. Rather, it may be bound to any indicator dye employed in the present invention which changes its optical properties upon interaction with the reaction substance.

Wie vorstehend beschrieben gibt es verschiedene Arten, ein Molekül mit einem Indikatorfarbstoff, z. B. einem Fluoreszenzmarker, zu versehen.As described above, there are various ways of obtaining a molecule with an indicator dye, e.g. As a fluorescent marker to provide.

Bekannte Indikatorfarbstoffgruppen zur Kopplung mit organischen Verbindungen sind Boronsäuren R-B(OH)2. Boronsäuren sind Derivate der Borsäure, bei denen eine Hydroxygruppe durch eine Organylgruppe R substituiert ist. Die Organylgruppe kann mindestens eine Gruppe enthalten, die unter einer Acetonylgruppe, Acylgruppe (z. B. Acetylgruppe, Benzoylgruppe), Alkylgruppe (z. B. Methylgruppe, Ethylgruppe), Alkenylgruppe (z. B. Vinylgruppe, Allylgruppe), Alkinylgruppe (Propargylgruppe), Aminocarbonylgruppe, Arylgruppe (z. B. Phenylgruppe, 1-Naphthylgruppe, 2-Naphthylgruppe, 2-Thiophenylgruppe, 2,4-Dinitrophenylgruppe), Alkylarylgruppe (z. B. Benzylgruppe, Triphenylmethylgruppe), Benzyloxycarbonylgruppe (Cbz), tert-Butoxycarbonylgruppe (Boc), Carboxygruppe, (Fluoren-9-ylmethoxy)carbonylgruppe (Fmoc), Furfurylgruppe, Glycidylgruppe, Halogenalkylgruppe (z. B. Chlormethylgruppe, 2,2,2-Trifluorethylgruppe), Indolylgruppe, Nitrilgruppe, Nucleosidylgruppe und Tritylgruppe ausgewählt ist.Known indicator dye groups for coupling with organic compounds are boronic acids RB (OH) 2 . Boronic acids are derivatives of boric acid in which a hydroxy group is substituted by an organyl group R. The organyl group may contain at least one group selected from an acetonyl group, acyl group (eg, acetyl group, benzoyl group), alkyl group (eg, methyl group, ethyl group), alkenyl group (eg, vinyl group, allyl group), alkynyl group (propargyl group) , Aminocarbonyl group, aryl group (eg phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 2-thiophenyl group, 2,4-dinitrophenyl group), alkylaryl group (eg benzyl group, triphenylmethyl group), benzyloxycarbonyl group (Cbz), tert-butoxycarbonyl group ( Boc), carboxy group, (fluorene-9-ylmethoxy) carbonyl group (Fmoc), furfuryl group, glycidyl group, haloalkyl group (e.g., chloromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group), indolyl group, nitrile group, nucleosidyl group and trityl group.

Trägermaterialsupport material

Das Trägermaterial kann ein beliebiges Material sein, an das ein Indikatorfarbstoff und eine Reaktionssubstanz gebunden sein können.The carrier material can be any material to which an indicator dye and a reaction substance can be bound.

Das Trägermaterial kann beispielsweise ein organisches Polymermaterial, ein Papiermaterial, ein Textilmaterial, ein Wundverband oder ein Verpackungsmaterial sein.The carrier material may be, for example, an organic polymer material, a paper material, a textile material, a wound dressing or a packaging material.

Das Trägermaterial kann insbesondere ein Textilmaterial sein, beispielsweise ein Webstoff oder Vliesstoff. Der Stoff kann aus den üblichen Textilstoffen bestehen, wie aus Baumwolle, Schafwolle oder dergleichen, Seide oder synthetischen Fasern.The carrier material may in particular be a textile material, for example a woven or nonwoven fabric. The fabric may consist of the usual textile materials, such as cotton, sheep's wool or the like, silk or synthetic fibers.

Das Sensormaterial kann das Erscheinungsbild des Tägermaterials haben. Das heißt, das erfindungsgemäße Sensormaterial kann beispielsweise ein organisches Polymermaterial, ein Papiermaterial, ein Textilmaterial, ein Wundverband oder ein Verpackungsmaterial sein. The sensor material may have the appearance of the carrier material. That is, the sensor material according to the invention may be, for example, an organic polymer material, a paper material, a textile material, a wound dressing or a packaging material.

Bevorzugte Polymere sind Amin-haltige Polymere (z.B. Amino-PVC, Aminoethylcellulose, Polyethyleneimin), an die der Indikatorfarbstoff angebunden ist oder in die er eingebettet ist. Dies gilt insbesondere bei Verwendung eines Trifluoracetylazo-Farbstoffs. In diesem Fall kann zusätzlich ein lipophiles Amin vorhanden sein. Alternativ ist in diesem Fall ein zusätzliches lipophiles Amin nicht vorhanden.Preferred polymers are amine-containing polymers (e.g., amino-PVC, aminoethylcellulose, polyethyleneimine) to which the indicator dye is attached or embedded. This is especially true when using a trifluoroacetylazo dye. In this case, in addition, a lipophilic amine may be present. Alternatively, an additional lipophilic amine is not present in this case.

Polymere können auch hergestellt werden, indem ein Indikatorfarbstoff mit polymerisierbaren chemischen Funktionen in ein Polymer einpolymerisiert wird. Beispielsweise, wenn der Indikatorfarbstoff eine Vinyl, Acryl, Acrylamid, Methacrylatgruppe trägt, kann er in Methacrylsäure, Methacrylsäuremethylester, Hydroxyethylmethacrylsäuremethylester, Styrol, Acrylamid, Methylenbisacrylamid etc. einpolymerisiert werden.Polymers can also be made by polymerizing an indicator dye having polymerizable chemical functions into a polymer. For example, when the indicator dye carries a vinyl, acryl, acrylamide, methacrylate group, it may be copolymerized into methacrylic acid, methyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, styrene, acrylamide, methylenebisacrylamide, etc.

Der Indikatorfarbstoff kann auch über Click-Chemie oder Suzuki-, Heck- oder Sonogashira-Kupplung an das Polymer angekoppelt werden.The indicator dye can also be coupled to the polymer via click chemistry or Suzuki, Heck or Sonogashira coupling.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Tägermaterial eine Folie aus einem organischen Polymer. Damit ist das Sensormaterial eine Indikatorfolie, insbesondere eine Folie aus einem organischen Polymer.In a preferred embodiment, the carrier material is a film of an organic polymer. Thus, the sensor material is an indicator film, in particular a film of an organic polymer.

Festes Trägermaterial oder festes SensormaterialSolid carrier material or solid sensor material

Der hier verwendete Ausdruck „fest“ in Bezug auf das Trägermaterial oder das Sensormaterial bedeutet, dass das Material ein Feststoff ist, also nicht flüssig oder gasförmig ist, und dementsprechend innerhalb der hier angegebenen Temperaturbereiche stabil, insbesondere formstabil ist. Der Ausdruck „fest“ schließt auch Emulsionen oder Gele oder dergleichen aus.The term "solid" as used herein in reference to the carrier material or sensor material means that the material is a solid, ie, not liquid or gaseous, and accordingly is stable, in particular dimensionally stable, within the temperature ranges specified herein. The term "solid" also excludes emulsions or gels or the like.

Andererseits kann ein festes Trägermaterial oder ein festes Sensormaterial auch einen gewissen Gehalt an flüssigem Medium aufweisen, damit eine Reaktion, insbesondere eine reversible Wechselwirkung, zwischen Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz ermöglicht bzw. erleichtert wird.On the other hand, a solid carrier material or a solid sensor material can also have a certain content of liquid medium, so that a reaction, in particular a reversible interaction, between indicator dye and reaction substance is made possible or facilitated.

Das flüssige Medium kann ein wässriges Medium oder ein organisches Medium oder ein Gemisch davon sein.The liquid medium may be an aqueous medium or an organic medium or a mixture thereof.

Das Medium wird in Abhängigkeit von den Reaktionspartnern ausgewählt.The medium is selected depending on the reactants.

Beispielsweise kann ein festes Trägermaterial oder ein festes Sensormaterial einen gewissen Feuchtigkeitsgehalt, also Wasser, aufweisen, z.B. im Bereich von 0,1 bis 40%, 1 bis 30%, 1 bis 20%, 5 bis 40%, 10 bis 40% oder 10 bis 30% bei Raumtemperatur.For example, a solid support material or a solid sensor material may have some moisture content, water, e.g. in the range of 0.1 to 40%, 1 to 30%, 1 to 20%, 5 to 40%, 10 to 40% or 10 to 30% at room temperature.

Für die Wechselwirkung zwischen Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz kann Mindestfeuchtigkeitsgehalt in dem Trägermaterial oder Sensormaterial vorteilhaft oder unerlässlich sein, z. B. ein Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 0,1%, mindestens 1%, mindestens 5% oder mindestens 10% bei Raumtemperatur.For the interaction between indicator dye and reaction substance minimum moisture content in the carrier material or sensor material may be advantageous or essential, for. B. a moisture content of at least 0.1%, at least 1%, at least 5% or at least 10% at room temperature.

Die gleichen bevorzugten Gehalte gelten bei der Verwendung von organischen Medien bzw. Lösungsmitteln.The same preferred levels apply to the use of organic media or solvents.

Wechselwirkung zwischen Indikatorfarbstoff und ReaktionssubstanzInteraction between indicator dye and reaction substance

Die Wechselwirkung zwischen dem Indikatorfarbstoff und der Reaktionssubstanz wird von verschiedenen Faktoren bestimmt. Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz reagieren in einer chemischen Reaktion als Edukte und ergeben das Produkt. Ob ein Indikatorfarbstoff und eine Reaktionssubstanz wechselwirken und somit eine Farbänderung bewirken oder nicht, hängt zunächst von der Konzentration der Edukte und der Zugänglichkeit der Edukte in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ab.The interaction between the indicator dye and the reaction substance is determined by several factors. Indicator dye and reaction substance react in a chemical reaction as starting materials and give the product. Whether an indicator dye and a reaction substance interact and thus cause a color change or not depends first on the concentration of the reactants and the accessibility of the starting materials in the composition according to the invention.

Die Temperaturabhängigkeit der Wechselwirkung hängt entscheidend von der Bindungsenergie des Produkts ab. Wenn der Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz kovalent an das Trägermaterial gebunden ist/sind, hängt die Wechselwirkung auch von der temperaturabhängigen Bewegung der Trägermaterialmoleküle ab.The temperature dependence of the interaction depends critically on the binding energy of the product. When the indicator dye and / or the reaction substance is covalently bound to the support material, the interaction also depends on the temperature-dependent movement of the support material molecules.

In einer Ausführungsform ist der Indikatorfarbstoff in einem Trägermaterial enthalten und bewegt sich aus dem Trägermaterial zur Reaktionssubstanz hin und/oder die Reaktionssubstanz bewegt sich zu dem in dem Trägermaterial fixierten Indikatorfarbstoff hin. Das heißt in einer ersten Alternative, dass der Indikatorfarbstoff in dem Trägermaterial enthalten ist, aber nicht kovalent oder in sonstiger Weise fixiert ist. Vielmehr ist er beispielsweise in einer Flüssigkeit enthalten und kann mit dieser Flüssigkeit aus dem Trägermaterial abgesondert werden oder innerhalb der Flüssigkeit oder aus der Flüssigkeit diffundieren. In einer zweiten Alternative ist der Indikatorfarbstoff auf dem oder in dem Trägermaterial fest fixiert, so dass es vorzugsweise auch zu keinem Ausbluten oder Austrag des Indikatorfarbstoffs kommt. Diese Fixierung kann durch kovalente Bindung erfolgen, durch Fixierung an Partikel beschrieben, oder durch Einschluss in ein Kompartiment, dessen Außenwand nicht für den Indikatorfarbstoff, jedoch für die zu erfassende Reaktionssubstanz, durchlässig ist. Eine dritte Alternative ist eine Kombination der ersten beiden Alternativen dahingehend, dass sowohl der Indikatorfarbstoff als auch die Reaktionssubstanz frei beweglich sind. In one embodiment, the indicator dye is contained in a carrier material and moves from the carrier material to the reaction substance and / or the reaction substance moves toward the indicator dye fixed in the carrier material. That is, in a first alternative, that the indicator dye is contained in the carrier material but is not covalently or otherwise fixed. Rather, it is, for example, contained in a liquid and can be separated with this liquid from the carrier material or diffuse within the liquid or from the liquid. In a second alternative, the indicator dye is firmly fixed on or in the carrier material, so that preferably no bleeding or discharge of the indicator dye occurs. This fixation may be by covalent bonding, described by attachment to particles, or by inclusion in a compartment whose outer wall is not permeable to the indicator dye but to the reaction substance to be detected. A third alternative is a combination of the first two alternatives in that both the indicator dye and the reaction substance are free to move.

Ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensormaterials umfasst einen Trifluoracetylazo-Farbstoff und ein lipophiles Amin, wobei der Indikatorfarbstoff bei reversibler chemischer Reaktion mit dem lipophilen Amin eine Farbänderung von Violett nach Orange zeigt.An example of a sensor material according to the invention comprises a trifluoroacetylazo dye and a lipophilic amine, wherein the indicator dye shows a color change from violet to orange upon reversible chemical reaction with the lipophilic amine.

Das in der vorliegenden Erfindung genannte Amin kann ein lipophiles Amin sein. Der Ausdruck „lipophiles“ Amin bedeutet, dass eine Amingruppe an eine lipophile Kette, insbesondere eine Kohlenwasserstoffkette, gebunden ist.The amine mentioned in the present invention may be a lipophilic amine. The term "lipophilic" amine means that an amine group is attached to a lipophilic chain, especially a hydrocarbon chain.

Der Ausdruck „lipophile“ Kette ist gleichbedeutend mit „hydrophober“ Kette und bezeichnet konkret eine Kohlenwasserstoffkette mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mindestens 6, mindestens 8 oder mindestens 10 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 4 bis 30 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt 6 bis 24 Kohlenstoffatomen und noch stärker bevorzugt 8 bis 22 Kohlenstoffatomen. Die Kohlenwasserstoffkette kann linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt sein.The term "lipophilic" chain is synonymous with "hydrophobic" chain and specifically refers to a hydrocarbon chain having at least 4 carbon atoms, preferably at least 6, at least 8 or at least 10 carbon atoms, preferably 4 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 24 carbon atoms, and even more preferably 8 to 22 carbon atoms. The hydrocarbon chain can be linear or branched, saturated or unsaturated.

Bindung des Indikatorfarbstoffs und/oder der Reaktionssubstanz an das TrägermaterialBinding of the indicator dye and / or the reaction substance to the carrier material

Der hier verwendete Ausdruck „worin der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz an das Trägermaterial gebunden sind“ bedeutet, dass der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz mittelbar oder unmittelbar mit dem Trägermaterial wechselwirken, so dass eine gewisse Anhaftung an das Trägermaterial erzielt wird und auf diese Weise ein Ausbluten oder Auswaschen des Indikatorfarbstoffs und der Reaktionssubstanz verhindert oder zumindest eingeschränkt oder verlangsamt wird.As used herein, "the indicator dye and the reaction substance bound to the support material" means that the indicator dye and the reaction substance interact directly or indirectly with the support material to provide some adhesion to the support material, and thus bleeding or Washing out the indicator dye and the reaction substance is prevented or at least restricted or slowed down.

Der Ausdruck „worin der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz an das Trägermaterial gebunden sind“ bedeutet ganz allgemein, dass der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz mit dem Trägermaterial wechselwirken, und der bedeutet insbesondere, dass der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz in dem Trägermaterial eingebettet und/oder auf der Oberfläche des Trägermaterials angeordnet sind.The expression "wherein the indicator dye and the reaction substance are bound to the carrier material" generally means that the indicator dye and the reaction substance interact with the carrier material, and in particular means that the indicator dye and the reaction substance are embedded in the carrier material and / or on the Surface of the carrier material are arranged.

Die Wechselwirkung des Indikatorfarbstoffs und die Wechselwirkung der Reaktionssubstanz mit dem Trägermaterial können voneinander unabhängig sein.The interaction of the indicator dye and the interaction of the reaction substance with the carrier material can be independent of each other.

Sie können aber auch voneinander abhängig sein, indem beispielsweise beide über dieselbe Funktionalisierung bzw. denselben Abstandshalter an das Trägermaterial gebunden sind.But they can also be dependent on each other, for example, both are bound to the substrate via the same functionalization or the same spacer.

Die Einbettung in das Trägermaterial kann insbesondere bedeuten, dass eine Matrix aus Trägermaterial vorhanden ist. Diese Matrix kann eine Polymermatrix des Trägermaterials selbst sein. Die Matrix kann als eine Gelmatrix aber auch in dem Trägermaterial eingebettet sein.The embedding in the carrier material may in particular mean that a matrix of carrier material is present. This matrix can be a polymer matrix of the carrier material itself. The matrix may also be embedded in the carrier material as a gel matrix.

Die Wechselwirkung des Indikatorfarbstoffs und/oder der Reaktionssubstanz mit dem Trägermaterial kann kovalent oder nicht-kovalent sein. Der hier verwendete Ausdruck „nicht-kovalente“ Wechselwirkung bezeichnet eine ionische, eine koordinative, eine hydrophobe, eine hydrophile oder eine auf van-der-Waals-Kräfte oder Wasserstoffbrückenbindungen beruhende Wechselwirkung.The interaction of the indicator dye and / or the reaction substance with the carrier material may be covalent or non-covalent. As used herein, the term "non-covalent" interaction refers to an ionic, a coordinative, a hydrophobic, a hydrophilic or a van der Waals forces or hydrogen bonds based interaction.

Die Bindung erfolgt beispielsweise über im oder am Trägermaterial vorhandene Nano- und/oder Mikropartikel, die unten näher beschrieben sind. Außerdem kann der Indikatorfarbstoff an die Fasern in einem Textilmaterial oder Verbandmaterial gebunden sein.The binding takes place, for example, via nanoparticles and / or microparticles present in or on the carrier material, which are described in more detail below. In addition, the indicator dye may be bonded to the fibers in a textile or casting material.

Gemäß einer Ausführungsform ist/sind der Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz an das Trägermaterial gebunden. Bevorzugt sind beide kovalent an das Trägermaterial gebunden. According to one embodiment, the indicator dye and / or the reaction substance is / are bound to the carrier material. Both are preferably covalently bonded to the support material.

Eine stabile chemische Bindung von Indikatorfarbstoff und/oder Reaktionssubstanz an das Trägermaterial, wie Textilfasern oder Polymere, kann z. B. durch die Verwendung aminofunktionalisierter Fasern und die chemische Bindung einer Säurefunktion des Indikatorfarbstoffes an die Aminogruppen der Fasern erzielt werden. Die dadurch geknüpfte Amidbindung ist sehr stabil und sorgt ebenfalls für das dauerhafte Färben der Fasern mit Indikatorfarbstoffen.A stable chemical bonding of indicator dye and / or reaction substance to the carrier material, such as textile fibers or polymers, may, for. Example, be achieved by the use of amino-functionalized fibers and the chemical bonding of an acid function of the indicator dye to the amino groups of the fibers. The resulting amide bond is very stable and also ensures the permanent dyeing of the fibers with indicator dyes.

Ein Vorteil von Materialien, deren Fasern mit chemisch gebundenen Indikatorfarbstoffen und/oder Reaktionssubstanzen ausgestattet sind, ist die einfache Handhabung und der hohe Informationsgehalt der beispielsweise Farbänderung.An advantage of materials whose fibers are provided with chemically bound indicator dyes and / or reaction substances is the ease of handling and the high information content of, for example, color change.

Bezüglich des Ortes der Anwendung der Verbandmaterialien mit Fasern, die mit chemisch gebundenen Indikatorfarbstoffen und/oder Reaktionssubstanzen ausgestattet sind, besteht ein wichtiger Vorteil in der chemischen Bindung und damit sehr hohen Stabilität der Färbung. Aufgrund der stabilen Haftung der Fasern erfolgt kein Austragen der Indikatorfarbstoffe und/oder Reaktionssubstanzen.With regard to the location of the application of the bandage materials with fibers provided with chemically bound indicator dyes and / or reaction substances, there is an important advantage in the chemical bonding and thus very high stability of the dyeing. Due to the stable adhesion of the fibers no discharge of the indicator dyes and / or reaction substances.

Der Indikatorfarbstoff kann auch an Amin-haltige Polymere (z.B. Amino-PVC, Aminoethylcellulose, Polyethyleneimin) angebunden oder darin eingebettet werden. Hierbei kann die Aminogruppe des Polymers selbst als Reaktivsubstanz fungieren.The indicator dye may also be attached to or embedded in amine-containing polymers (e.g., amino-PVC, aminoethylcellulose, polyethyleneimine). Here, the amino group of the polymer itself can function as a reactive substance.

Die Reaktion von Trifluoracetyl-Farbstoffen erfolgt, allerdings langsamer, auch mit Polymeren, welche Hydroxyl- oder Thiolgruppen tragen. Ein Beispiel für ein solches Polymer ist polyHEMA.The reaction of trifluoroacetyl dyes occurs, albeit more slowly, also with polymers bearing hydroxyl or thiol groups. An example of such a polymer is polyHEMA.

Bindung der Indikatorfarbstoffe und/oder Reaktionssubstanzen an PartikelBinding of the indicator dyes and / or reaction substances to particles

Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Indikatorfarbstoffe und/oder die Reaktionssubstanzen nicht unmittelbar, sondern mittelbar per chemischer Bindung an die Fasern angebunden sein, wie z. B. indem dieselben kovalent an Partikel gebunden werden/sind, wobei diese Partikel ihrerseits wiederum kovalent oder nichtkovalent an die Fasern des Trägermaterial gebunden, gedruckt, geklebt oder laminiert werden/sind bzw. in ein Polymer eingebettet sind, bzw. anders mit dem Trägermaterial verbunden sind.According to an alternative embodiment, the indicator dyes and / or the reaction substances can not be attached directly but indirectly by chemical bonding to the fibers, such as. By being covalently bonded to particles, which in turn are covalently or noncovalently bonded, printed, glued or laminated to the fibers of the substrate, or embedded in a polymer, or otherwise bonded to the substrate are.

Das Material der Partikel kann aus anorganischen Komponenten, beispielsweise aus Kieselsäuren, Titandioxid, Siliciumdioxid, Zirkoniumphosphat, Zeolithen, Silika, Gold, Silber oder Glas, oder aus organischen Materialien, vorzugsweise Polymeren bestehen, wie Cellulose und Cellulosederivaten wie Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Dextran, Polyacrylamid, gelierte Stärke, Gelatine, Polylactat, Polystyrol oder Polyvinylpyrrolidon, oder die vorgenannten Materialien können als Komponente in diesen Partikel enthalten sein, oder Hybridmaterialien sein, wie zum Beispiel organischmodifizierte Sol-Gel Gläser, oder Up-Conversion Nanopartikel oder magnetische Nanopartikel.The material of the particles may consist of inorganic components, for example of silicas, titania, silica, zirconium phosphate, zeolites, silica, gold, silver or glass, or of organic materials, preferably polymers, such as cellulose and cellulose derivatives, such as carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, dextran , Polyacrylamide, gelled starch, gelatin, polylactate, polystyrene or polyvinylpyrrolidone, or the aforementioned materials may be included as a component in these particles, or hybrid materials, such as organically modified sol-gel glasses, or up-conversion nanoparticles or magnetic nanoparticles.

Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Partikel sind Nano- und/oder Mikropartikel und weisen beispielsweise einen mittleren Durchmesser auf, der zwischen 10 Nanometer und 100 Mikrometer, jeweils einschließlich, liegt. Die Partikel können sphärisch geformt sein. Um die Indikatorfarbstoffe und/oder Reaktionssubstanzen chemisch stabil an Partikel zu binden, können sie beispielsweise kovalent an die Oberfläche oder in Poren der Partikel gebunden werden. Alternativ ist es möglich, dass Indikatorfarbstoffe und/oder Reaktionssubstanzen im Rahmen ihrer Herstellung in die Partikel kovalent einpolymerisiert werden. Dadurch können die Partikel in einem separaten Herstellungsprozess mit dem Indikatorfarbstoff und/oder der Reaktionssubstanz belegt werden, und danach in den üblichen Druckverfahren auf die Textilien aufgedruckt werden.The particles used in the present invention are nano- and / or microparticles and have, for example, an average diameter ranging from 10 nanometers to 100 microns, inclusive. The particles can be spherically shaped. In order to bind the indicator dyes and / or reaction substances chemically stable to particles, they can be covalently bonded to the surface or into pores of the particles, for example. Alternatively, it is possible for indicator dyes and / or reaction substances to be covalently copolymerized into the particles during their production. As a result, the particles can be coated in a separate production process with the indicator dye and / or the reaction substance, and then printed on the textiles in the usual printing process.

Bei Ausführungsbeispielen kann der Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz durch die unmittelbare Bindung an die Partikel einfach gehandhabt und vielseitig verwendet werden. Beispielsweise ist eine einfache Aufbringung des Indikatorfarbstoffes und/oder der Reaktionssubstanz mit den Partikeln an oder in das Trägermaterial möglich. Bei der Herstellung können der Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz mit Partikeln z. B. als Suspension vorliegen und auf das Trägermaterial gesprüht, gedruckt oder gerakelt werden. Ferner kann die Suspension als Folie gezogen und die Folie auf einen Träger aufgebracht werden. Des Weiteren führt die unmittelbare Bindung des Indikatorfarbstoffs und/oder der Reaktionssubstanzen an die Partikel zu einem gegenüber bekannten Systemen schnelleren Ansprechverhalten durch kürzere Diffusionswege.In embodiments, the indicator dye and / or the reaction substance can be easily handled and used in a variety of ways by being directly attached to the particles. For example, a simple application of the indicator dye and / or the reaction substance with the particles on or in the carrier material is possible. In the preparation of the indicator dye and / or the reaction substance with particles z. B. be present as a suspension and sprayed onto the substrate, printed or doctored. Furthermore, the suspension can be drawn as a film and the film can be applied to a carrier. Furthermore, the direct binding of the indicator dye and / or the reaction substances to the particles leads to a faster response compared to known systems through shorter diffusion paths.

Der Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz können mittels einer chemischen Bindung unmittelbar an Partikel gebunden sein. Dabei kann die chemische Bindung z. B. eine Atombindung bzw. kovalente Bindung sein. Im Falle einer Atombindung erfolgt eine feste Bindung. Dadurch kann ein Austreten des Indikatorfarbstoffs und/oder der Reaktionssubstanz aus dem Bereich, der die Partikel aufweist, vermieden werden. The indicator dye and / or the reaction substance can be bonded directly to particles by means of a chemical bond. The chemical bond z. B. be an atomic bond or covalent bond. In the case of an atomic bond is a firm bond. Thereby, leakage of the indicator dye and / or the reaction substance from the area containing the particles can be avoided.

Eine Wechselwirkung des Indikatorfarbstoffs mit der Reaktionssubstanz kann optisch basierend beispielsweise auf Absorption, Reflexion, Lumineszenz, SPR (SPR = Surface Plasmon Resonance, dt. Oberflächen-Plasmon-Resonanz) oder IR (IR = infrarot Absorption oder Raman Absorption) nachgewiesen werden.An interaction of the indicator dye with the reaction substance can be detected optically based, for example, on absorption, reflection, luminescence, SPR (SPR = Surface Plasmon Resonance) or IR (IR = infrared absorption or Raman absorption).

Hierfür können geeignete reversible oder irreversibel arbeitende Indikatorfarbstoffe mit entsprechenden Rezeptorfunktionalitäten verwendet werden. Diese maßgeschneiderten Indikatorfarbstoffe werden an die Partikel aus geeigneten organischen oder anorganischen Polymeren chemisch stabil (kovalent) gebunden. Wie bereits erwähnt, können die Partikel anschließend entweder direkt, oder in eine geeignete natürliche oder künstliche Polymermatrix eingebettet, zu einem Sensor verarbeitet werden.For this purpose, suitable reversible or irreversible indicator dyes can be used with appropriate receptor functionalities. These tailor-made indicator dyes are chemically stable (covalently bonded) to the particles of suitable organic or inorganic polymers. As already mentioned, the particles can then be processed either directly or embedded in a suitable natural or artificial polymer matrix to form a sensor.

Die Verwendung von Partikeln hat gegenüber bekannten Systemen den Vorteil von rascherem Ansprechverhalten durch kürzere Diffusionswege. Durch die kleinen Dimensionen der Partikel, die z. B. im Bereich von 10 bis 150 nm oder im Bereich von 3 bis 600 nm liegen können, ergibt sich eine schnellere Reaktion des eingebetteten Indikatorfarbstoffs auf die Reaktionssubstanz verglichen mit der Einbettung dickerer Polymermatrizes.The use of particles has the advantage over known systems of faster response through shorter diffusion paths. Due to the small dimensions of the particles, the z. B. in the range of 10 to 150 nm or in the range of 3 to 600 nm, results in a faster reaction of the embedded indicator dye on the reaction substance compared with the embedding thicker Polymermatrizes.

Ferner können die Partikel porös sein. Es können somit Selektivitäten gegenüber den Biofilmbestandteilen, und somit die Verlässlichkeit der Farbänderung durch die Porosität der Partikel beeinflusst werden. Hier kann je nach Porosität oder Art der Poren die Diffusion der Reaktionssubstanz vorteilhaft gesteuert werden, wie beispielsweise bei Zeolithen oder MCM-41.Furthermore, the particles may be porous. Thus, selectivities towards the biofilm constituents, and thus the reliability of the color change, can be influenced by the porosity of the particles. Here, depending on the porosity or type of pores, the diffusion of the reaction substance can be advantageously controlled, as for example with zeolites or MCM-41.

So ist bei Partikeln auch eine Verwendung von mehreren Indikatorfarbstoffen gleichzeitig, eingebettet in verschiedene Partikel, möglich. Diese können mehrere Reaktionssubstanzen parallel erkennen. Alternativ können mehrere Indikatorfarbstoffe mit unterschiedlichen Reaktivitäten hinsichtlich der Reaktionssubstanz den Temperaturbereich der Signaländerung erweitern. Alternativ kann bei Lumineszenzmessungen ein inerter Indikatorfarbstoff zur Referenzierung des Signals zugesetzt werden. Dies erhöht die Verlässlichkeit der Aussage des Sensors weiter.For particles, it is also possible to use several indicator dyes simultaneously, embedded in different particles. These can recognize several reaction substances in parallel. Alternatively, a plurality of indicator dyes having different reactivities with respect to the reaction substance may extend the temperature range of the signal change. Alternatively, in luminescence measurements, an inert indicator dye can be added to refer the signal. This further increases the reliability of the statement of the sensor.

Ferner können die Partikel einen Kern und eine Hülle aufweisen. In anderen Worten, die Partikel können in einem Kern-Hülle-Aufbau gestaltet werden. Dabei kann der Kern des Partikels den Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz aufweisen, und die Hülle des Partikels eine Löslichkeit des Partikels in Polymermaterialien steuern.Furthermore, the particles may have a core and a shell. In other words, the particles can be designed in a core-shell construction. In this case, the core of the particle may comprise the indicator dye and / or the reaction substance, and the shell of the particle control a solubility of the particle in polymer materials.

Alternativ kann die Hülle des Partikels Poren aufweisen, wobei die Poren für ein Gas selektiv durchlässig sind, und wobei der Kern des Partikels den Indikatorfarbstoff aufweist, wobei der Indikatorfarbstoff ausgebildet ist, um das Gas in seiner ionischen Form zu detektieren. Somit kann die Hülle eine spezielle Porosität aufweisen, welche nur Gase selektiv durchlässt, während sich in dem Kern ein Indikatorfarbstoff für Ionen befindet, der das Gas dann in seiner ionischen Form detektiert.Alternatively, the shell of the particle may have pores, wherein the pores are selectively permeable to a gas, and wherein the core of the particle comprises the indicator dye, wherein the indicator dye is adapted to detect the gas in its ionic form. Thus, the shell may have a specific porosity which selectively passes only gases, while in the core there is an indicator dye for ions, which then detects the gas in its ionic form.

Vor allem bietet die Verwendung der Partikel die Möglichkeit einer stabilen Immobilisierung des Indikatorfarbstoffs und/oder der Reaktionssubstanz. Der Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz können chemisch stabil (kovalent) in die Matrix des partikelformenden Polymers eingearbeitet werden. Somit können diese nicht mehr aus den Partikeln austreten. Die Partikel können wahlweise in eine Polymerschicht eingebracht, quervernetzt oder direkt auf ein Trägermaterial, wie zum Beispiel eine Folie, aufgebracht werden.Above all, the use of the particles offers the possibility of a stable immobilization of the indicator dye and / or the reaction substance. The indicator dye and / or the reaction substance can be chemically stabilized (covalently) incorporated into the matrix of the particle-forming polymer. Thus, they can no longer escape from the particles. The particles may optionally be introduced into a polymer layer, crosslinked or applied directly to a support material, such as a film.

Ein großer Vorteil von Partikeln ist somit ihre deutlich verbesserte Verarbeitbarkeit gegenüber anderen Formulierungen, was sich in ihrer guten Verarbeitbarkeit in Rolle-zu-Rolle-Verfahren, Ink-Jet-Drucken, Siebdrucken und Extrudieren zeigt. Dies ist ein großer Vorteil auf eine günstige großtechnische Fertigung des Sensors.A major advantage of particles is thus their significantly improved processability over other formulations, as evidenced by their good processability in roll-to-roll processes, ink-jet printing, screen printing and extrusion. This is a big advantage on a favorable large-scale production of the sensor.

Eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Partikel nutzt die sogenannte Lokalisierte Oberflächenplasmonenresonanz (LSPR) zwischen Metallnanopartikeln (z.B. Gold- und Silber-Nanopartikeln). Dabei ist ein Nanopartikel mit Aminogruppe funktionalisiert, und ein anderes Nanopartikel ist mit einer Trifluoracetylgruppe funktionalisiert. Bei Kontakt der Nanopartikel kommt es zu einer chemischen Reaktion der Aminogruppe mit der Trifluoracetylgruppe. Dies führt aufgrund der LSPR bei Gold-Nanopartikeln zu einer Blaufärbung. Wenn der Kontakt der Partikel bei erhöhter Temperatur gelöst wird, ist eine Rotfärbung zu beobachten.One particular embodiment of the present invention utilizing particles utilizes so-called localized surface plasmon resonance (LSPR) between metal nanoparticles (eg, gold and silver nanoparticles). One nanoparticle is functionalized with an amino group, and another nanoparticle is functionalized with a trifluoroacetyl group. Upon contact of the nanoparticles, a chemical reaction of the amino group with the trifluoroacetyl group occurs. This leads due to the LSPR in gold nanoparticles to a blue color. If the contact of the particles is dissolved at elevated temperature, a red coloration is observed.

Abstandshalterspacer

Wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben können Indikatorfarbstoffe und/oder Reaktionssubstanzen kovalent an das Trägermaterial gebunden sein.As described in the present application, indicator dyes and / or reaction substances may be covalently bonded to the support material.

In jedem dieser Fälle kann die Bindung direkt erfolgen.In each case, binding can be direct.

Alternativ dazu kann aber auch ein Abstandshalter (oder „Spacer“) eingesetzt werden, um die in dem erfindungsgemäßen Sensormaterial enthaltenen Komponenten kovalent zu binden.Alternatively, however, it is also possible to use a spacer (or "spacer") in order to covalently bond the components contained in the sensor material according to the invention.

Diese kovalente Bindung betrifft die Bindung zwischen Trägermaterial und Indikatorfarbstoff und/oder zwischen Trägermaterial und Reaktionssubstanz.This covalent bond relates to the bond between the carrier material and the indicator dye and / or between the carrier material and the reaction substance.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl der Indikatorfarbstoff als auch die Reaktionssubstanz über Abstandshalter an das Trägermaterial gebunden. In diesem Fall kann der Abstandshalter derselbe sein und mehrere Funktionalitäten aufweisen, so dass sowohl der Indikatorfarbstoff als auch die Reaktionssubstanz an dasselbe Abstandshaltermolekül gebunden sein können.In a preferred embodiment, both the indicator dye and the reaction substance are bound to the carrier material via spacers. In this case, the spacer may be the same and have multiple functionalities, so that both the indicator dye and the reaction substance may be bound to the same spacer molecule.

In jeder Ausführungsform können chemisch voneinander verschiedene Abstandshalter und/oder Abstandshalter unterschiedlicher Länge eingesetzt werden.In each embodiment, chemically different spacers and / or spacers of different lengths may be used.

Chemisch voneinander verschiedene Abstandshalter werden vorzugsweise eingesetzt, wenn sowohl ein Indikatorfarbstoff als auch eine Reaktionssubstanz an das Trägermaterial gebunden sind, oder wenn unterschiedliche Indikatorfarbstoffe oder unterschiedliche Reaktionssubstanzen an das Trägermaterial gebunden sind.Chemically different spacers are preferably used when both an indicator dye and a reaction substance are bonded to the support material, or when different indicator dyes or different reaction substances are bound to the support material.

Der Abstandshalter weist vorzugsweise eine optional durch Sauerstoffatome und/oder Aminogruppen unterbrochene Kohlenwasserstoffkette mit einer Kettenlänge von vorzugsweise von 5 bis 10.000 Atomen auf. Vorzugsweise ist dieser Abstandshalter über Aminogruppen an das Trägermaterial, z. B. Polymer, angebunden; alternativ sind andere Kupplungsgruppen möglich, die durch eine Anbindung geeigneter reaktiver Gruppen an am Polymer vorhandene freie Carbonsäuregruppen oder dergleichen erhalten werden können. Insbesondere wird der Abstandshalter durch Umsetzen mindestens difunktioneller Amine gegebenenfalls unterschiedlicher Länge wie Polyethylenglycol-NH2 und/oder eines Polyalkylenamins wie z.B. Tetraethylenpentamin mit dem Trägermaterial und durch Umsetzen mit dem Indikatorfarbstoff bzw. der Reaktionssubstanz erhalten.The spacer preferably has an optionally interrupted by oxygen atoms and / or amino groups hydrocarbon chain having a chain length of preferably from 5 to 10,000 atoms. Preferably, this spacer via amino groups to the carrier material, for. B. polymer, attached; Alternatively, other coupling groups are possible which can be obtained by attaching suitable reactive groups to free carboxylic acid groups present on the polymer or the like. In particular, the spacer is obtained by reacting at least difunctional amines optionally of different length such as polyethylene glycol-NH 2 and / or a polyalkyleneamine such as tetraethylene-pentamine with the carrier material and by reacting with the indicator dye or the reaction substance.

In diesem Zusammenhang sollen die Ausdrücke „von Polyalkylenglycol-NH2 abgeleitet“, „von Polyethylenglycol-NH2 abgeleitet“, „von Polyalkylenamin abgeleitet“ und „von Tetraethylenpentamin abgeleitet“ bedeuten, dass ein endständig mit NH2-Gruppen modifiziertes Polyalkylenglycol/Polyethylenglycol bzw. ein Oligoalkylenamin/Tetraethylenpentamin mit dem Trägermaterial und mit dem Indikatorfarbstoff bzw. der Reaktionssubstanz umgesetzt wurde, so dass der entstehende Abstandshalter mindestens zwei Kopplungsgruppen aufweist, wobei über eine dieser Gruppen das Trägermaterial und über die andere dieser Gruppen der Indikatorfarbstoff bzw. die Reaktionssubstanz gebunden ist. Die Bindung ist in der Regel jeweils als -C(O)NH-Kopplungsgruppe ausgestaltet.In this context, the terms "derived from polyalkylene glycol-NH 2 ", "derived from polyethylene glycol-NH 2 ", "derived from polyalkyleneamine" and "derived from tetraethylenepentamine" mean that a terminal modified with NH 2 groups polyalkylene glycol / polyethylene glycol or an oligoalkyleneamine / tetraethylenepentamine has been reacted with the carrier material and with the indicator dye or the reaction substance, so that the resulting spacer has at least two coupling groups, the carrier material being bound via one of these groups and the indicator dye or the reaction substance via the other of these groups , The bond is usually designed in each case as -C (O) NH coupling group.

Der Abstandshalter umfasst vorzugsweise sowohl Abstandshalter, die von Polyethylenglycol-NH2 unterschiedlicher Länge abgeleitet sind, als auch Abstandshalter, die von Tetraethylenpentamin abgeleitet sind.The spacer preferably comprises both spacers derived from polyethylene glycol-NH 2 of different lengths and spacers derived from tetraethylenepentamine.

Durch das Vorhandensein eines Oberflächenabstandhalters variabler Länge wie voranstehend beschrieben, insbesondere unterschiedlicher Länge, wird die Mobilität der angehängten Gruppe erhöht und dadurch die strukturelle Flexibilität verbessert.The presence of a variable length surface spacer as described above, particularly of different lengths, increases the mobility of the attached group and thereby improves structural flexibility.

Durch die Verwendung von Abstandshaltern unterschiedlicher Länge kann die Anzahl der Farbstoffmoleküle bzw. der Reaktionssubstanzmoleküle pro Flächeneinheit oder Volumeneinheit deutlich erhöht werden, so dass die Leistungsfähigkeit des Sensormaterials verbessert werden kann.By using spacers of different lengths, the number of dye molecules or the reaction substance molecules per unit area or volume unit can be significantly increased, so that the performance of the sensor material can be improved.

Bindung der Abstandshalter an das Trägermaterial Binding of the spacers to the carrier material

Im Folgenden wird die Bindung der Abstandshalter an das Trägermaterial beschrieben.The following describes the bonding of the spacers to the substrate.

Dieselben Überlegungen gelten gleichermaßen für die Bindung der Abstandshalter an den Indikatorfarbstoff und/oder an die Reaktionssubstanz.The same considerations apply equally to the binding of the spacers to the indicator dye and / or to the reaction substance.

Das freie Amino-Ende der Funktionalisierung des PEG-NH2 oder TEPA eignet sich zum Anbinden an das Trägermaterial. Möglich ist es jedoch auch, einen COOH-Rest als Funktionalisierung am Trägermaterial zu nutzen.The free amino end of the functionalization of the PEG-NH 2 or TEPA is suitable for attachment to the support material. However, it is also possible to use a COOH radical as functionalization on the carrier material.

Die Kombination der Verwendung von Trägermaterial und der beschriebenen Funktionalisierung hat den Vorteil, dass das mit Abstandshalter funktionalisierte Trägermaterial, z.B. NH2-PEG-Trägermaterial oder TEPA-Trägermaterial, eingesetzt werden.The combination of the use of carrier material and the described functionalization has the advantage that the spacer-functionalized carrier material, for example NH 2 -PEG carrier material or TEPA carrier material, are used.

Wie bereits oben ausgeführt wurde, kann für die Funktionalisierung beispielsweise Tetraethylenpentamin (TEPA) der Formel (1) H2N-CH2CH2-NH-CH2CH2-NH-CH2CH2-NH-CH2CH2-NH2 (Formel (1)) eingesetzt werden. Käuflich erwerbbares TEPA ist häufig ein Gemisch aus mehreren Verbindungen (Oligomeren), die aus einer unterschiedlichen Monomerzahl entstanden sind und daher eine unterschiedliche Kettenlänge aufweisen. Das in der vorliegenden Verbindung verwendete TEPA kann daher z.B. eine oder mehrere der Verbindungen enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus N-(2-Aminoethyl)-N'-{2-{2-aminoethyl)amino}ethyl}-1,2-ethandiamin; 4-(2-Aminoethyl)-N-(2-aminoethyl)-N'-{2-{(2-aminoethyl)amino}ethyl}-1,2-ethandiamin; 1-(2-Aminoethyl)-4-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]piperazin) und 1-[2-[[2-[(2-Aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl]piperazin) besteht.As already stated above, for the functionalization, for example, tetraethylenepentamine (TEPA) of the formula (1) H 2 N-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH 2 (Formula (1)) be used. Commercially available TEPA is often a mixture of several compounds (oligomers), which are formed from a different monomer number and therefore have a different chain length. The TEPA used in the present compound may therefore contain, for example, one or more of the compounds selected from the group consisting of N- (2-aminoethyl) -N '- {2- {2-aminoethyl) amino} ethyl} - 1,2-ethanediamine; 4- (2-aminoethyl) -N- (2-aminoethyl) -N '- {2 - {(2-aminoethyl) amino} ethyl} -1,2-ethanediamine; 1- (2-aminoethyl) -4 - [(2-aminoethyl) amino] ethyl] piperazine) and 1- [2 - [[2 - [(2-aminoethyl) amino] ethyl] amino] ethyl] piperazine).

Diese Verbindungen unterscheiden sich in ihrer Struktur und damit ihrer Reaktivität mit den Reaktionspartnern.These compounds differ in their structure and thus their reactivity with the reactants.

Somit umfasst der hier verwendete Ausdruck „Tetraethylenpentamin“ oder „TEPA“ nicht nur die Verbindung der Formel (1), sondern auch jede der anderen vorstehend genannten Verbindung allein oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren dieser Verbindungen.Thus, the term "tetraethylene pentamine" or "TEPA" used herein includes not only the compound of the formula (1) but also any of the other compounds mentioned above alone or in a mixture of two or more of these compounds.

Das Polyethylenglycol-NH2 (PEG-NH2) leitet sich von Polyethylenglycol (PEG) ab. PEG ist ein Polymer aus Ethylenglycol-Monomereinheiten und kann unterschiedlichste Kettenlängen aufweisen. Typische Kettenlängen von käuflich erwerbbarem PEG umfassen 200, 400, 600 oder 1500 Monomereinheiten. In der vorliegenden Erfindung kann das PEG-NH2 aus 5 bis ca. 3500, vorzugsweise aus 10 bis 600, stärker bevorzugt aus 20 bis 100 der Monomereinheiten bestehen. Es kann PEG-NH2 einer einzigen Kettenlänge oder PEG-NH2 verschiedener Kettenlängen eingesetzt werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Ausführungsform, in der zur Herstellung des Sensors ein Gemisch aus PEG-NH2 verschiedener Kettenlänger eingesetzt wird. Zusätzlich kann dieses Gemisch auch ein oder mehrere der vorstehend genannten verschiedenen TEPAs enthalten.The polyethylene glycol-NH 2 (PEG-NH 2 ) is derived from polyethylene glycol (PEG). PEG is a polymer of ethylene glycol monomer units and can have a wide variety of chain lengths. Typical chain lengths of commercially available PEG include 200, 400, 600 or 1500 monomer units. In the present invention, the PEG-NH 2 may consist of from 5 to about 3500, preferably from 10 to 600, more preferably from 20 to 100, of the monomer units. It is possible to use PEG-NH 2 of a single chain length or PEG-NH 2 of different chain lengths. That is, the present invention also includes an embodiment in which a mixture of PEG-NH 2 of different chain length is used for the production of the sensor. In addition, this mixture may also contain one or more of the above-mentioned various TEPAs.

Auf diese Weise können Abstandshalter verschiedener Länge und auch Reaktivität auf dem Trägermaterial eines Sensormaterials erhalten werden.In this way, spacers of different lengths and also reactivity can be obtained on the carrier material of a sensor material.

Nach der Bindung der Abstandshalter an das Trägermaterial werden die Reaktionssubstanzmoleküle an die Abstandshalter gebunden.After binding the spacers to the support material, the reaction substance molecules are bound to the spacers.

Es können aber auch zunächst die Abstandshalter an die Reaktionssubstanzmoleküle gebunden werden, und danach erfolgt die Bindung der Abstandshalter an das Trägermaterial. Eine weitere alternative Herstellungsweise ist die gleichzeitige Verknüpfung von Trägermaterial mit Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz über Abstandshalter.However, it is also possible first to bind the spacers to the reaction substance molecules, and then the spacers are bonded to the carrier material. Another alternative method of preparation is the simultaneous linking of carrier material with indicator dye and reaction substance via spacers.

Die Amino-, Hydroxy, Phenol-, oder Thiolgruppe der Abstandshalter kann nicht nur zur Anbindung und damit Immobilisierung der Indikatorfarbstoffe dienen, sondern gleichzeitig auch als Reaktivsubstanz fungieren.The amino, hydroxy, phenolic, or thiol group of the spacers can serve not only for attachment and thus immobilization of the indicator dyes, but also act as a reactive substance at the same time.

Die Verwendung von Abstandshaltern verschiedener Länge hat den Vorteil, dass die sensorische Oberfläche erhöht werden kann. Konkret bedeutet dies, dass auf dem Trägermaterial die Indikatorfarbstoffmoleküle bzw. die Reaktionssubstanzmoleküle quasi in mehreren Schichten und trotzdem gut zugänglich vorhanden sein können. The use of spacers of various lengths has the advantage that the sensory surface can be increased. Specifically, this means that the indicator dye molecules or the reaction substance molecules can be quasi present in several layers and still readily accessible on the carrier material.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfinidung können die NH2-Trägermaterial-Termini mittels Azidoacetylchlorid azidiert werden. Durch diese Funktionalisierung kann Klick-Chemie als Bindungsmechanismus genutzt werden. Über die Klick-Chemie können die verschiedenste Moleküle an die Trägermaterialoberfläche gebunden werden.In one embodiment of the present invention, the NH 2 carrier material termini can be acidified using azidoacetyl chloride. Through this functionalization, click chemistry can be used as a binding mechanism. Via click chemistry, the most diverse molecules can be bound to the substrate surface.

Optische EigenschaftOptical property

Die in der vorliegenden Erfindung genannte optische Eigenschaft kann die Absorptionswellenlänge, Absorptionsintensität, der Brechungsindex, die Interferenz, die Emissionswellenlänge, die Emissionsintensität oder die Fluoreszenzabklingzeit sein.The optical property mentioned in the present invention may be the absorption wavelength, absorption intensity, refractive index, interference, emission wavelength, emission intensity, or fluorescence decay time.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die optische Eigenschaft eine mit dem menschlichen Auge erkennbare Färbung bzw. Entfärbung.In a preferred embodiment, the optical property is a discoloration or decolorization recognizable by the human eye.

Mit dem menschlichen Auge sichtbare FärbungVisible color with the human eye

Der hier verwendete Ausdruck „mit dem menschlichen Auge erkennbare Färbung“ oder für das menschliche Auge „sichtbar“ oder allgemein „Färbung“ bedeutet, dass die Färbung in einem Wellenlängenbereich liegen kann, der von dem menschlichen Auge ohne Hilfsmittel wahrgenommen werden kann. Dieser Wellenlängenbereich ist von 350 bis 750 nm, insbesondere von 400 bis 700 nm.As used herein, the term "human-discernible stain" or "visible" or generally "stain" to the human eye means that the stain may be in a wavelength range that can be perceived by the human eye without the aid of any aids. This wavelength range is from 350 to 750 nm, in particular from 400 to 700 nm.

In einer Ausführungsform ist die optische Eigenschaft eine mit dem menschlichen Auge erkennbare Färbung und/oder ist der Indikatorfarbstoff ohne die Wechselwirkung mit der Reaktionssubstanz farblos.In one embodiment, the optical property is a color recognizable to the human eye, and / or the indicator dye is colorless without interaction with the reaction substance.

Das heißt, der Indikatorfarbstoff ist farblos und wird durch die Wechselwirkung mit der Reaktionssubstanz gefärbt; oder der Indikatorfarbstoff ist gefärbt und ändert seine Farbe durch die Wechselwirkung mit der Reaktionssubstanz; oder der Indikatorfarbstoff ist gefärbt und wird durch die Wechselwirkung mit der Reaktionssubstanz entfärbt.That is, the indicator dye is colorless and is colored by the interaction with the reaction substance; or the indicator dye is colored and changes color by interaction with the reaction substance; or the indicator dye is colored and is decolorized by the interaction with the reaction substance.

Bevorzugte AusführungsformenPreferred embodiments

Ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorsystems umfasst einen Trifluoracetylazo-Farbstoff und ein lipophiles Amin in einer Polymerschicht, wobei der Indikatorfarbstoff bei reversibler chemischer Reaktion mit dem lipophilen Amin eine Farbänderung von Violett nach Orange zeigt. Die Anwesenheit des Amins in der Schicht führt zu einer orangen Farbe. Die reversible Reaktion des Indikatorfarbstoffes mit dem Amin wird bei Erhöhung der Temperatur in Richtung Edukte verschoben, was zu einer Rück-Farbänderung führt, wobei mit dem Amin die orangefarbene Schicht wieder violett wird. Da die chemische Reaktion reversibel ist, ist auch die Farbänderung reversibel. Durch unterschiedliche Zugaben an Amin kann der Bereich der Farbänderung eingestellt werden. Durch entsprechende Synthese von Indikatorfarbstoffen kann die Farbänderung speziell ausgewählt werden. Durch Zusatz von inerten Farbstoffen zwecks Bildung von Mischfarben kann auch eine Farbänderung wie z.B. von Grün nach Rot bei Temperaturerhöhung erhalten werden. Durch Kombination mehrerer Indikatorfarbstoffe mit unterschiedlichen Reaktivitäten kann der Temperaturmessbereich erweitert werden.An example of a sensor system of the present invention comprises a trifluoroacetylazo dye and a lipophilic amine in a polymer layer wherein the indicator dye exhibits a color change from violet to orange upon reversible chemical reaction with the lipophilic amine. The presence of the amine in the layer leads to an orange color. The reversible reaction of the indicator dye with the amine is shifted toward the starting materials as the temperature increases, which leads to a reverse color change, whereby the orange layer turns violet again with the amine. Since the chemical reaction is reversible, the color change is reversible. By varying additions of amine, the range of color change can be adjusted. By appropriate synthesis of indicator dyes, the color change can be specially selected. By adding inert dyes to form mixed colors, a color change such as e.g. from green to red when the temperature is raised. By combining several indicator dyes with different reactivities, the temperature measurement range can be extended.

Der Trifluoracetylazo-Farbstoff und lipophiles Amin können physikalisch in das Polymer eingebettet sein. Daher kann der Indikatorfarbstoff oder das Amin ausgewaschen werden, so dass die Farbänderung nicht reproduzierbar ist. Um die Farbänderung konstant und verlässlich zu erhalten, können sowohl der Indikatorfarbstoff als auch das Amin kovalent, d.h. chemisch stabil an ein Polymermaterial (z.B. in Papierteststreifen, Textil, Wundverband, Verpackungsmaterial) gebunden werden.The trifluoroacetylazo dye and lipophilic amine may be physically embedded in the polymer. Therefore, the indicator dye or the amine can be washed out so that the color change is not reproducible. To maintain the color change constant and reliable, both the indicator dye and the amine can be covalently, i. chemically stable to a polymeric material (e.g., paper test strips, fabric, wound dressing, packaging material).

Der Indikatorfarbstoff kann auch an Amin-haltige Polymere (z.B. Amino-PVC, Aminoethylcellulose, Polyethyleneimin) angebunden oder darin eingebettet werden. In diesem Fall ist ein zusätzliches lipophiles Amin nicht mehr nötig.The indicator dye may also be attached to or embedded in amine-containing polymers (e.g., amino-PVC, aminoethylcellulose, polyethyleneimine). In this case, an additional lipophilic amine is no longer necessary.

Die Reaktion der Trifluoracetyl-Farbstoffe erfolgt auch mit Polymeren, welche Hydroxyl- oder Thiolgruppen tragen, allerdings langsamer (z.B. mit polyHEMA).The reaction of the trifluoroacetyl dyes is also slower (e.g., with polyHEMA) with polymers bearing hydroxyl or thiol groups.

Die hydrophoben Komponenten (Amin, Indikatorfarbstoff und Polymer) können in einem organischen Lösemittel gelöst und in Wasser als Nanopartikel gefällt werden. Diese Nanopartikel können dann mittels Inkjet-, Valve-Jet oder Aerosoljetdruck verarbeitet werden. The hydrophobic components (amine, indicator dye and polymer) can be dissolved in an organic solvent and precipitated in water as nanoparticles. These nanoparticles can then be processed by means of inkjet, valve jet or aerosol jet printing.

BeispieleExamples

Die vorliegende Erfindung wird anhand des nachfolgenden Beispiels weiter veranschaulicht.The present invention will be further illustrated by the following example.

Als Indikatorfarbstoff wurde N,N-Dioctylamino-4-trifluoroacetyl-2-nitroazobenzol (CR546) verwendet. Als Reaktionssubstanz wurde Dodecylamin eingesetzt.The indicator dye used was N, N-dioctylamino-4-trifluoroacetyl-2-nitroazobenzene (CR546). The reaction substance used was dodecylamine.

Zusammensetzung 1Composition 1

  • 1 mg N,N-Dioctylamino-4-trifluoroacetyl-2-nitroazobenzol (CR546)1 mg of N, N-dioctylamino-4-trifluoroacetyl-2-nitroazobenzene (CR546)
  • 0 mg Dodecylamin0 mg dodecylamine
  • 40 mg Polyvinylchlorid (PCV)40 mg polyvinyl chloride (PCV)
  • 80 mg ortho-Nitrophenyloctylether (NPOE)80 mg ortho-nitrophenyl octyl ether (NPOE)
  • 0,6 ml Tetrahydrofuran (THF)0.6 ml of tetrahydrofuran (THF)

Zusammensetzung 2Composition 2

  • 1 mg N,N-Dioctylamino-4-trifluoroacetyl-2-nitroazobenzol (CR546)1 mg of N, N-dioctylamino-4-trifluoroacetyl-2-nitroazobenzene (CR546)
  • 0,66 mg Dodecylamin0.66 mg dodecylamine
  • 40 mg Polyvinylchlorid (PCV)40 mg polyvinyl chloride (PCV)
  • 80 mg ortho-Nitrophenyloctylether (NPOE)80 mg ortho-nitrophenyl octyl ether (NPOE)
  • 0,6 ml Tetrahydrofuran (THF)0.6 ml of tetrahydrofuran (THF)

Zusammensetzung 3Composition 3

  • 1 mg CR5461 mg of CR546
  • 1,64 mg Dodecylamin1.64 mg of dodecylamine
  • 40 mg PVC40 mg PVC
  • 80 mg NPOE80 mg NPOE
  • 0,6 ml THF0.6 ml of THF

Zusammensetzung 4Composition 4

  • 1 mg CR5461 mg of CR546
  • 3,29 mg Dodecylamin3.29 mg dodecylamine
  • 40 mg PVC40 mg PVC
  • 80 mg NPOE80 mg NPOE
  • 0,6 ml THF0.6 ml of THF

Alle fünf Komponenten werden vermischt und auf eine Polyethylenterephthalat (PET)-Folie aufgetragen. Danach wird 6 Stunden trocknen gelassen, und es wird eine zweite PET-Schicht auf die Indikatorschicht gelegt und festgedrückt. Dadurch werden Sensorschichten erhalten, die bei unterschiedlicher Temperatur eine unterschiedliche Färbung aufweisen.All five components are mixed and coated on a polyethylene terephthalate (PET) film. Thereafter, it is allowed to dry for 6 hours, and a second PET layer is placed on the indicator layer and pressed. As a result, sensor layers are obtained which have a different color at different temperatures.

Bei niedrigen Temperaturen sind die Schichten eher gelb oder orange, bei höheren Temperaturen rot oder violett. Die Farbänderungen waren reversibel.At low temperatures, the layers are more yellow or orange, at higher temperatures red or purple. The color changes were reversible.

Die drei Zusammensetzungen haben aufgrund der unterschiedlichen Menge an Amin unterschiedlich sensitive Messbereiche für Temperaturänderungen. The three compositions have different sensitive measuring ranges for temperature changes due to the different amount of amine.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1 Ansatz Zusammensetzung Färbung bei verschiedenen Temperaturen Menge an CR546 (mg) Menge an Dodecylamin (mg) 20°C 40°C 60°C 80°C 1 1 0 himbeerrot himbeerrot himbeerrot himbeerrot 2 1 0,66 orange dunkelorange dunkelorange, leichter Blaustich rot, Blaustich 3 1 1,64 orange dunkelorange dunkelorange, leichter Blaustich dunkelrot, Blaustich 4 1 3,29 orange hellorange hellorange, in Richtung gelb hellorange, in Richtung gelb The results are summarized in Table 1 below. Table 1 approach composition Coloring at different temperatures Amount of CR546 (mg) Amount of dodecylamine (mg) 20 ° C 40 ° C 60 ° C 80 ° C 1 1 0 raspberry raspberry raspberry raspberry 2 1 0.66 orange dark orange dark orange, light blue cast red, blue cast 3 1 1.64 orange dark orange dark orange, light blue cast dark red, blue cast 4 1 3.29 orange bright orange light orange, towards yellow light orange, towards yellow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 06106848 A [0002]JP 06106848 A [0002]
  • JP 07179040 A [0002]JP 07179040 A [0002]
  • AU 2011240892 B2 [0003]AU 2011240892 B2 [0003]

Claims (15)

Sensormaterial, das ein festes Trägermaterial, einen Indikatorfarbstoff und eine Reaktionssubstanz umfasst, worin der Indikatorfarbstoff und die Reaktionssubstanz an das Trägermaterial gebunden sind und eine reaktive Gruppe der Reaktionssubstanz mit dem Indikatorfarbstoff unter Änderung einer optischen Eigenschaft des Indikatorfarbstoffes temperaturabhängig wechselwirken kann.A sensor material comprising a solid support material, an indicator dye and a reaction substance, wherein the indicator dye and the reaction substance are bonded to the support material and a reactive group of the reaction substance with the indicator dye can interact with temperature changing a visual property of the indicator dye. Sensormaterial nach Anspruch 1, wobei die Wechselwirkung reversibel ist.Sensor material after Claim 1 , where the interaction is reversible. Sensormaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wechselwirkung eine kovalente oder nicht-kovalente Wechselwirkung ist.Sensor material after Claim 1 or 2 , where the interaction is a covalent or non-covalent interaction. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Mitglied der Gruppe, die aus dem Indikatorfarbstoff, der Reaktionssubstanz und der reaktiven Gruppe besteht, über einen Abstandshalter an das Trägermaterial gebunden ist.A sensor material according to any one of the preceding claims, wherein at least one member of the group consisting of the indicator dye, the reaction substance and the reactive group is bound to the support material via a spacer. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Mitglied der Gruppe, die aus dem Indikatorfarbstoff, der Reaktionssubstanz und der reaktiven Gruppe besteht, über Abstandshalter unterschiedlicher Länge an das Trägermaterial gebunden ist.A sensor material according to any one of the preceding claims, wherein at least one member of the group consisting of the indicator dye, the reaction substance and the reactive group is bonded to the support material via spacers of different lengths. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Indikatorfarbstoff und/oder die Reaktionssubstanz kovalent an das Trägermaterial gebunden ist/sind.Sensor material according to one of the preceding claims, wherein the indicator dye and / or the reaction substance is / are covalently bound to the carrier material. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eine reaktive Gruppe tragende Reaktionssubstanz das Trägermaterial ist.Sensor material according to one of the preceding claims, wherein the reaction group carrying a reactive group is the carrier material. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial ein organisches Polymermaterial, ein Papiermaterial, ein Textilmaterial, ein Wundverband oder ein Verpackungsmaterial ist.Sensor material according to one of the preceding claims, wherein the carrier material is an organic polymer material, a paper material, a textile material, a wound dressing or a packaging material. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Indikatorfarbstoff ein Azofarbstoff, Trifluoracetylazofarbstoff, Trifluoracetylfarbstoff, Aldehydfarbstoff oder Boronsäurefarbstoff ist.A sensor material according to any one of the preceding claims, wherein the indicator dye is an azo dye, trifluoroacetylazo dye, trifluoroacetyl dye, aldehyde dye or boronic acid dye. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die reaktive Gruppe der Reaktionssubstanz eine Amingruppe, Hydroxygruppe, Phenolgruppe oder Thiolgruppe ist.Sensor material according to one of the preceding claims, wherein the reactive group of the reaction substance is an amine group, hydroxy group, phenol group or thiol group. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Indikatorfarbstoff ein Azofarbstoff ist und reaktive Gruppe ein Amin eines aminhaltigen Polymers, ausgewählt unter Amino-PVC, Aminoethylcellulose und Polyethylenimin, ist oder der Indikatorfarbstoff ein Trifluoracetylfarbstoff ist und reaktive Gruppe eine Hydroxygruppe oder Thiolgruppe ist.A sensor material according to any one of the preceding claims, wherein the indicator dye is an azo dye and reactive group is an amine of an amine-containing polymer selected from amino-PVC, aminoethylcellulose and polyethyleneimine, or the indicator dye is a trifluoroacetyl dye and reactive group is a hydroxy group or thiol group. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Indikatorfarbstoff ein Trifluoracetylazofarbstoff ist und die Reaktionssubstanz ein lipophiles Amin ist.A sensor material according to any one of the preceding claims, wherein the indicator dye is a trifluoroacetylazo dye and the reaction substance is a lipophilic amine. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die optische Eigenschaft eine für das menschliche Auge sichtbare Färbung ist.Sensor material according to one of the preceding claims, wherein the optical property is a color visible to the human eye. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wechselwirkung zwischen Indikatorfarbstoff und Reaktionssubstanz unter Änderung einer optischen Eigenschaft in einem Bereich von 0°C bis 80°C temperaturabhängig ist.A sensor material according to any one of the preceding claims, wherein the interaction between the indicator dye and the reaction substance is temperature dependent by changing an optical property in a range of 0 ° C to 80 ° C. Sensormaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, das eine Indikatorfolie ist.A sensor material according to any one of the preceding claims, which is an indicator film.
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