DE10293767B4 - Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller, entzündungshemmender, wundheilender Wirkung und dessen Verwendung - Google Patents

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Abstract

Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung, wobei das Glas umfasst: 30–60 Gew.-% SiO2 5–35 Gew.-% Na2O 2–10 Gew.-% P2O5 XIy> 100 ppm wobei X Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ag, Zn und y = 1 oder y = 2 ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller, entzündungshemmender, wundheilender Wirkung.
  • Gläser, die Iod oder allgemein Halogenide für eine biologische oder medizinische Applikation umfassen, sind aus nachfolgenden Schriften bekannt:
    DE 39 39 831 A1
    JP H03-146 436 A
    US 5 807 641 A
  • Die DE 39 39 831 A1 zeigt ein kristalliertes Glas oder eine Glaskeramik und insbesondere ein biokompatibles Glas oder eine biokompatible Glaskeramik, das bzw. die zur Reparatur eines beschädigten oder zerstörten Teils eines Zahnes brauchbar ist. Zur Farbgebung sieht die DE 39 39 831 A1 die Verwendung eines Färbemittels, wie beispielsweise eines Edelmetallhalogenides, vor. Die Halogenide werden aber nicht näher beschrieben.
  • Aus der US 5 807 641 A ist eine antibakterielle und antifungizide Glaszusammensetzung für Keramikprodukte, wie beispielsweise Sanitärmaterialien bekannt geworden, wobei die Materialien ein Silberhalogenid umfassen können. Die in der US 5 807 641 A beschriebenen Gläser finden insbesondere als Glasur Verwendung.
  • Aus der JP H03-146 436 A ist ein mikrobizides Glas zur Behandlung von Wasser oder zur Vernichtung von Algen und Mikroorganismen in Wasser bekannt geworden. Das Glas gemäß der JP H03-146 436 A umfasst Halogenide als Rohmaterial.
  • Weiterhin beschreibt die DE 28 00 145 A1 ein Verfahren zur Herstellung photosensitiver Farbgläser, wobei durch Auswahl von Temperatur- und Belichtungsdauer auf die Farbentwicklungsgeschwindigkeit und den Farbton eines mit Silber gefärbten Gegenstands Einfluss genommen wird. Das Glas kann 10–20 Gew.-% Na2O, 0,0005–0,3 Gew.-% Ag, 1–4 Gew.-% F, wenigstens eines der Halide Cl, Br, in einer zur stöchiometrischen Umsetzung mit dem Ag erforderlichen Mindestmenge und insgesamt 3% Gew.-% nicht übersteigenden Höchstmenge und den Rest SiO2 aufweisen.
  • Schließlich offenbart die US 5 639 702 ein gelb gefärbtes Glas, welches durch Zumischen und Zugeben einer Iodidverbindung zu einer Glasmatrix hergestellt wird. Ein Glas ist ein Kalksodaglas, das 60 Gew.-% oder mehr an SiO2 enthält.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein antimikrobiell, entzündungshemmend und desinfizierend wirkendes Glas bereitzustellen, das selbst antimikrobielle und entzündungshemmende Wirkung besitzt und durch Zusatz von Iodid im Glas dessen desinfizierende Wirkung synergetisch nutzt.
  • Die Aufgabe wird durch Iodidhaltige Glaszusammensetzungen gemäß Anspruch 1 und 3 gelöst.
  • Iod bzw. Iodid besitzt eine antimikrobielle Wirkung, die im medizinischen Bereich schon seit langer Zeit ausgenutzt wird. Eine Iod-Tinktur ist eine klare, braunrote Flüssigkeit, die aus 2,5 TI. Iod, 2,5 TI. Kaliumlodid, 28,5 TI. Wasser sowie 66,5 TI. Alkohol (90%) besteht.
  • Durch geringe Gehalte an Iodid im Glas eignet sich diese Erfindung hervorragend zur Nahrungsergänzung. Höher mit Iodid dotierte Gläser zeigen eine deutliche antimikrobielle Wirkung sowie desinfizierende und entzündungshemmende bzw. wundheilende Eigenschaften, wobei diese Wirkung synergistisch die Einzelwirkungen des Glases sowie der Iodid-Ionen übersteigt.
  • Das Glas enthält SiO2 als Netzwerkbildner zw. 30–80 Gew.-%. Bei niedrigeren Konzentrationen nimmt die hydrolytische Beständigkeit stark ab, so dass das Mahlen in wässrigen Medien nicht mehr ohne signifikante Auflösung des Glases gewährleistet ist. Bei höheren Werten kann die Kristallisationsstabilität abnehmen und die Verarbeitungstemperatur wird deutlich erhöht, so dass sich die Schmelz- und Heißformgebungseigenschaften verschlechtern.
  • Na2O wird als Flussmittel beim Schmelzen des Glases eingesetzt. Bei Gesamtkonzentrationen kleiner 5 % wird das Schmelzverhalten negativ beeinflusst. Außerdem wirkt der notwendige Mechanismus des Ionenaustausches nicht mehr hinreichend, um eine antibakterielle Wirkung zu erzielen. Bei höheren Konzentrationen als 40 Gew.-% ist eine Verschlechterung der chemischen Resistenz bzw. hydrolytischen Beständigkeit insbesondere in Verbindung einer Abnahme des SiO2-Anteils zu beobachten.
  • P2O5 ist ein Netzwerkbildner und kann die Kristallisationsstabilität erhöhen. Die Konzentrationen sollten nicht oberhalb von 15 Gew.-% liegen, da ansonsten die chemische Beständigkeit des Silicatglases zu stark abnimmt. P2O5 verbessert die Oberflächenreaktivität der Gläser.
  • B2O3 ist ein Netzwerkbildner und erhöht die chemische Beständigkeit. Durch Variation der Gehalte kann die Reaktivität des Glases und damit die Wirkung gesteuert werden.
  • CaO verbessert die chemische Beständigkeit insbesondere im leicht alkalischen Bereich und ist daher notwendig, um eine Auflösung des Glases in wässrigen Medien zu verhindern. Außerdem trägt es zum Ionenaustausch gegen H+ bei.
  • MgO verbessert die chemische Beständigkeit insbesondere im leicht alkalischen Bereich und ist daher notwendig, um eine Auflösung des Glases in wässrigen Medien zu verhindern. Weiterhin trägt es zum Ionenaustausch mit H+ bei.
  • K2O- und Li2O-Zugaben begünstigen die Austauschbarkeit des Natriums bzw. Kalium, und Lithium kann selber gegen H+-Ionen ausgetauscht werden.
  • Die Menge an Al2O3 kann zur Erhöhung der Kristallisationsstabilität bis zu maximal 10 Gew.-% hinzugegeben werden.
  • Fluorid kann zur Erzielung einer synergistischen Verstärkung der Wirkung mit Iodid zugesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Glas kann in großtechnischen Maßstab mit Standardverfahren hergestellt werden.
  • Erfindungsgemäß enthält das Glas 30–60 Gew.-% Si2, 5–35 Gew.-% Na2O, 2–10 Gew.-% P2O5 sowie XIy> 100 ppm, wobei X, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ag, Zn und y = 1 oder y = 2 ist. Zur Erzielung einer desinfizierenden Wirkung liegt die Menge XIy> 500 ppm, insbesondere > 1 Gew.-% besonders bevorzugt > 2 Gew.-%.
  • In der Nahrungsergänzung sowie bei Anwendung innerhalb des menschlichen Körpers sind Gehalte von XIyvon 10 ppm bis 1 Gew.-%, insbesondere 10 ppm bis 500 ppm, besonders bevorzugt Gehalte 10 ppm bis 250 ppm.
  • Das Glas kann auch zusätzlich 5–40 Gew.-%, bevorzugter 5–35 Gew.-% CaO enthalten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Glas 30–60 Gew.-% SiO2, 2–40 Gew.-% Na2O, 5–40 Gew.-% CaO, 1–15 Gew.-% P2O5 sowie XIy> 100 ppm, wobei X, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ag, Zn und y = 1 oder y = 2 ist.
  • Die Gläser gemäß der Erfindung liegen in Pulverform vor und können Produkten zugesetzt werden. Daher sind die Gläser vorteilhafterweise für Mahlungen in unterschiedlichen Mahlmedien, zum Beispiel Wasser, geeignet, d. h. das Glas weist eine hinreichende hydrolytische Beständigkeit auf.
  • Neben der Herstellung über ein Schmelzverfahren sind auch alternative Herstellungsverfahren über die Sol-Gel- oder Reaktionssinter-Route denkbar.
  • Durch einen Mahlprozess können Partikelgrößen < 100 μm erhalten werden. Als zweckmäßig haben sich Partikelgrößen < 50 μm bzw. 20 μm erwiesen. Besonders geeignet sind Partikelgrößen < 10 μm sowie kleiner 5 μm. Als ganz besonders geeignet haben sich Partikelgrößen < 1 μm herausgestellt.
  • Der Mahlprozess kann sowohl trocken als auch mit wässrigen und nichtwässrigen Mahlmedien durchgeführt werden.
  • Mischungen verschiedener Glaspulver aus dem Zusammensetzungsbereich mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Korngrößen sind möglich, um bestimmte Effekte zu kombinieren.
  • Die innerhalb des beanspruchten Zusammensetzungsbereiches liegenden Gläser erfüllen alle Anforderungen bezüglich eines Einsatzes in den Bereichen Papierhygiene, Kosmetik, Farben, Lacken, Putzen, Medizin-Produkten, kosmetischen Anwendungen, Nahrungsmittelzusatz sowie Verwendung in Deoprodukten beispielsweise Deodorants und Anti-Transpiranten.
  • Das Glas kann in jeder geeigneten Form einschließlich der genannten Pulverform eingesetzt werden. Mischungen unterschiedlicher Glaspulver aus dem Zusammensetzungsbereich mit unterschiedlichen Zusammensetzungen sind ebenfalls möglich. Die Mischung mit anderen Glaspulvern ist ebenfalls möglich, um bestimmte Effekte zu kombinieren.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben werden.
  • Ausführungsbeispiele
  • Aus den Rohstoffen wurde ein Glas erschmolzen, das anschließend zu Ribbons geformt wurde. Diese Ribbons wurden mittels Trockenmahlung zu Pulver mit einer Partikelgröße d50 = 4 μm weiterverarbeitet.
  • In Tabelle 1 werden Zusammensetzungen (Synthesewerte) [Gew.-%] und Eigenschaften von erfindungsgemäßen Gläsern angegeben. Tabelle 1: Zusammensetzungen von Gläsern:
    Ausf. 1 Ausf. 2 Ausf. 3
    SiO2 44,5 45 55
    Al2O3
    CaO 24,1 22,5 19,5
    MgO
    P2O5 5,8 6 6
    Na2O 24,1 22,5 19,4
    K2O
    Na2I 1,2 2,0 0,1
    CaI2 2,0
    AgI 0,3
    Fe2O3
  • Die antibakterielle Wirkung der Pulver nach Europ. Pharmakopoe (3. Auflage) wird für Ausführungsbeispiel 1 in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2: Antibakterielle Wirkung von Ausführungsbeispiel 1: nach europäischem Pharmakopoe (Keimbelastungstest)
    E. coli P. aeruginosa S. aureus C. albicans A. niger
    Start 0 0 0 0 0
    2 Tage 0 0 0 0 0
    7 Tage 0 0 0 0 0
    14 Tage 0 0 0 0 0
    21 Tage 0 0 0 0 0
    28 Tage 0 0 0 0 0
  • Die erfindungsgemäßen antimikrobiell, entzündungshemmenden, wundheilend und desinfizierend wirkenden Glaspulver können als Nahrungsmittelzusatz, in kosmetischen Produkten, Deoprodukten, in Medizinprodukten, Kunststoffen und Polymeren, Papierhygiene, in Farben, Lacken sowie Putz- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden. Ionlässigkeit Ausführungsbeispiel 1 in Wasser (nach 24 h)
    0,01 Gew.-% 0,1 Gew.-% 1 Gew.-% 10 Gew.-%
    Si 54 mg/L
    Ca 24 mg/L
    P 0,2 mg/L
    Na 31 mg/L
    Ag < 1 ppm
    J < 30 mg/L

Claims (17)

  1. Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung, wobei das Glas umfasst: 30–60 Gew.-% SiO2 5–35 Gew.-% Na2O 2–10 Gew.-% P2O5 XIy> 100 ppm wobei X Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ag, Zn und y = 1 oder y = 2 ist.
  2. Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 5–40 Gew.-% CaO, bevorzugter 5–35 Gew.-% CaO, enthalten sind.
  3. Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung, wobei das Glas umfasst: 30–60 Gew.-% SiO2 2–40 Gew.-% Na2O 5–40 Gew.-% CaO 1–15 Gew.-% P2O5 XIy> 100 ppm wobei X Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ag, Zn und y = 1 oder y = 2 ist.
  4. Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge aus XIy> 500 ppm, insbesondere > 1 Gew.-%, besonders bevorzugt > 2 Gew.-% beträgt.
  5. Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Glaspartikel < 100 μm ist.
  6. Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Partikel < 20 μm, insbesondere < 10 μm ist.
  7. Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Glaspartikel < 5 μm ist.
  8. Desinfektionsglaspulver mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass die Größe der Glaspartikel < 1 μm ist.
  9. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Kosmetikprodukten.
  10. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Farben und Lacken.
  11. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in medizinischen Produkten und Präparaten.
  12. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Kunststoffen und Polymeren.
  13. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 im medizinischen Bereich.
  14. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in der Wundversorgung.
  15. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 im dentalmedizinischen Bereich.
  16. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 im dentalmedizinischen Bereich als antimikrobieller und desinfizierender Zusatz in Mitteln zur Zahnpflege.
  17. Verwendung des Desinfektionsglaspulvers mit antimikrobieller und entzündungshemmender Wirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 im dentalmedizinischen Bereich als entzündungshemmender Zusatz in Mitteln zur Zahnpflege zur Vermeidung von Zahnfleischbluten.
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