DE112021001600T5

DE112021001600T5 - Verfahren zur Herstellung eines hybriden antimikrobiellen und antiviralen Mittels aus Kupfer-Nanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen, so hergestelltes antimikrobielles und antivirales Mittel und die Verwendung eines antimikrobiellen und antiviralen Mittels

Info

Publication number: DE112021001600T5
Application number: DE112021001600.8T
Authority: DE
Inventors: Pedro Paulo Noronha Silva De Jesus; Rubia Rodrigues Conti; Natalia Neto Pereira Cerize; Adriano Marim De Oliveira; Maria Antonietta Cervetto
Original assignee: Cecil S/a Laminacao De Metais; Inst De Pesquisas Tecnologicas Do Estado De Sao Paulo S A Ipt; Instituto de Pesquisa Tecnologicas do Estado Sao Paulo S/A (IPT)
Current assignee: Cecil S/a Laminacao De Metais; Inst De Pesquisas Tecnologicas Do Estado De Sao Paulo S A Ipt; Instituto de Pesquisa Tecnologicas do Estado Sao Paulo S/A (IPT)
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-03-30
Also published as: GB2609804A; AR125178A1; CL2023000347A1; GB202215618D0; BR102020026481A2; WO2022133564A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung nimmt Bezug auf ein Produkt bestehend aus metallischen Kupfer-Nanopartikeln mit antimikrobieller und antiviraler Aktivität, beschichtet mit einem Polysaccharid-Biopolymer oder einem kationischen Tensid, um als ein antimikrobielles und antivirales Mittel verwendet zu werden, d.h., mit biozider Wirkung durch Oberflächenwirkung von Kontakt - mit Anwendung in der Landwirtschaft, in der Veterinärmedizin, im Krankenhausbereich und in verschiedenen Umgebungen.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines antimikrobiellen und antiviralen Mittels, d. h. einer Verbindung mit einer bioziden Wirkung, Mikroorganismen und Viren abtötet oder ihre Entwicklung und Vermehrung verhindert. Die vorliegende Erfindung empfiehlt ein Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiellen und antiviralen Mittels auf der Basis von Kupfer-Nanopartikeln, das als Additiv in Harze, Farben, Papiere, Stoffe, Holz, polymere Materialien eingearbeitet oder in Desinfektionsprodukten dispergiert werden kann, wie z. B., Reinigungsmittel Alkoholgel, Desinfektionsmittel oder Weichspüler, oder sogar in strategischen Umgebungen angewendet werden, die geringere Kontaminationsraten erfordern, wie z. B. Krankenhausbereiche, landwirtschaftliche und veterinärmedizinische Bereiche und auch öffentliche Umgebungen und Innenräume von öffentlichen Verkehrsmitteln.
GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG
Das Konzept der antimikrobiellen und antiviralen Aktivität ist definiert als die Eigenschaft einer Verbindung, einen Mikroorganismus bzw. ein Virus abzutöten oder das Wachstum zu hemmen. Das metallische Kupfer kann als nichtselektiver antimikrobieller und antiviraler Wirkstoff wirken, um Mikroorganismen und Viren abzutöten oder deren Vermehrung einzudämmen (VINCENT, et al., 2017). Um seine Verwendung zu optimieren, wird Nanotechnologie verwendet, die Materialien einige Eigenschaften verleihen oder verbessern kann, indem sie ihre Größe auf die Nanometerskala reduzieren (PRADEEP, 2007).
Die Herstellung von Nanopartikeln kann über ein Bottom-up- oder Topdown-Verfahren erfolgen, also durch kontrollierte Vergrößerung der Partikelgröße, üblicherweise auf chemischem Weg, bzw. durch die Reduzierung der Partikelgröße auf chemischem bzw. physikalischem Weg, wobei der chemische Weg normalerweise weniger energetisch kostspielig ist als der physikalische Weg (SERGEEV, 2004). Einige Metalle wie Kupfer müssen in einer stabilen Struktur gehalten werden, um in einer Flüssigkeit dispergiert zu verbleiben. Auf diese Weise muss ein Stabilisierungsmittel verwendet werden, um die durch eine chemische Reaktion gebildete Struktur aufrechtzuerhalten (PRADEEP, 2007).
Für die Synthese von metallischen Nanopartikeln auf chemischem Weg geht man von einem konjugierten Salz des Metalls aus, welches in einem wässrigen Medium löslich ist. Auf diese Weise wird das Metall aus einer Oxidreduktionsreaktion in seinem reduzierten Zustand erzeugt, der aufgrund seiner großen Oberfläche im Nanometerbereich instabil ist. Polymere oder Tenside können verwendet werden, um die Partikel zu stabilisieren, welche die Partikel beschichten und sie in dem flüssigen Medium dispergieren (USMAN, et al., 2013; ZHONG, et al., 2013). Als wasserlösliches Polysaccharid-Biopolymer, das im Syntheseprozess verwendete Lösungsmittel, kommt es zu einer Alternative für die Stabilisierung von Nanostrukturen (USMAN, et al., 2012; ZHONG, et al., 2013). Außerdem wird es als wasserlösliches kationisches Tensid zu einer weiteren Alternative für die Stabilisierung von Nanostrukturen (ADLHART, et al, 2018; BEYTH, et al, 2015).
Das Polysaccharid-Biopolymer auf der Oberfläche von metallischen Nanopartikeln modifiziert die Art der Wechselwirkung mit Mikroorganismen, da es Merkmale seiner Hauptnahrungsquelle aufweist (PRADEEP, 2007; SERGEEV, 2004; TORTORA, FUNKE, CASE, 2012). Ab dieser Maskierung der Eigenschaften von metallischen Nanopartikeln, beispielsweise der bioziden Wirkung von metallischem Kupfer, können Mikroorganismen interagieren und sogar deren Aufnahme durchführen, was zum Zelltod führt (USMAN, et al, 2013; ZHONG, et al, 2013).
Das kationische Tensid stabilisiert die metallischen Nanopartikel durch einen Oberflächeneffekt, indem es in einem wässrigen Medium eine mizellare Struktur bildet, wobei sich die hydrophobe Kette innerhalb der Mizelle befindet und das metallische Material beschichtet, und das positiv geladene Ende außerhalb der Mizelle liegt und mit dem wässrigen Medium interagiert (ATKINS, JONES, 2012; PRADEEP, 2007; SERGEEV, 2004). Aufgrund ihrer reinigenden Eigenschaften haben Tenside eine biozide Wirkung gegen einige Mikroorganismen, verändern die Stabilität und Porosität der Membranstruktur und veranlassen den Zelltod (TORTORA, FUNKE, CASE, 2012).
Die Polymerstruktur oder das Tensid auf der Oberfläche der Nanopartikel ermöglicht die Aufnahme von Metallen in andere Polymermaterialien oder kompatible Harze (ADLHART, et al., 2018; BEYTH, et al., 2015; PHAM, et al., 2011). Jedoch werden Eigenschaften benötigt, welche die Nanopartikel stabilisieren und schützen, während die Struktur trocken ist, und zusätzlich den Zugang von Mikroorganismen ermöglichen und gegen Viren wirken.
Für das Aufbringen von metallischen kupferbasierten Nanostrukturen, um einer Farbe, einem Lack oder sogar einem Polymer eine antimikrobielle und antivirale Oberflächenwirkung zu vergeben, muss das Material trocken sein, d.h., das Wasser aus dem System muss durch Verdunstung entfernt werden (FAZENDA, et al., 2009; USMAN, et al., 2013; ZHONG, et al., 2013). Für die Aufnahme von metallischen kupferbasierten Nanostrukturen in einen Lack kann Wasser durch einfaches Verdunsten entfernt werden, wodurch ein dünner Film entsteht (FAZENDA, et al, 2009). Außerdem kann die Trocknung der Suspension von Nanostrukturen auf Basis von metallischem Kupfer durch Sprühtrocknung [spray drying] erfolgen, wobei aus den entwickelten Nanostrukturen trockene Partikel mit einer Größe zwischen 300 und 5000 nm gebildet und in kompatible Polymere aufgenommen werden können (ZHONG, et Al. 2015).
Auf diese Weise ist es möglich, gemäß Veröffentlichungen in der Literatur (APPLEROT, et al., 2012; AZAM, et al., 2012; DEPNER, et al., 2015; ROY, et al., 2017; TAMAYO, et al., 2016; USMAN, et al., 2016; 2013; VINCENT, HARTEMANN, DEUTCH, 2016; ZHONG, et al, 2013; ZHONG, et al, 2015), Nanostrukturen in strategischen Bereichen einzusetzen, wie z.B. in der Landwirtschaft, in der Veterinärmedizin und im Krankenhausbereich.
Jedoch werden in den oben erwähnten Arbeiten keine Informationen über systematische Untersuchungen der Verfahrensparameter bereitgestellt, nämlich Zuführung von Reagenzien, molares Konzentrationsverhältnis zwischen dem Kupfervorläufersalz und dem Reduktionsmittel, Rührgeschwindigkeit, Heiztemperatur, pH-Variation, Antioxidationsmittel Konzentration und Kupferkonzentration, Kontrolle der Morphologie und Stabilität von Kupfer-Nanopartikeln, welche in einem Batch-System mit einer kontrollierten Atmosphäre mit Inertgas hergestellt werden. Außerdem verwendete nur die Studie von Usman et al. (2013) Ascorbinsäure als Antioxidans als oxidativen Schutz von metallischen Nanopartikeln, aber ohne eine detaillierte Untersuchung der verwendeten Konzentration.
So gibt es im Stand der Technik keine Berichte, die ein Herstellungsverfahren eines antimikrobiellen Mittels auf der Basis von Kupfer-Nanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen mit Eigenschaften, welche den verwendeten Materialien überlegen sind, und die Verwendung als Additiv in Harzen, Farben, Papieren, Stoffen, Holz, Polymermaterialien oder dispergiert in Desinfektionsmitteln oder sogar ihre Anwendung in strategischen Umgebungen, die geringere Kontaminationsraten erfordern, wie z. B. Krankenhäuser, landwirtschaftliche und veterinärmedizinische Bereiche und auch öffentliche Umgebungen und Innenräume von öffentlichen Verkehrsmitteln.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines hybriden antimikrobiellen und antiviralen Mittels aus Kupfernanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen, umfassend metallisches Kupfer mit einer antimikrobiellen und antiviralen Aktivität.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verarbeitungsweg für die Herstellung von einem hybriden antimikrobiellen und antiviralen Mittel aus Kupfer-Nanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen zu entwickeln, die Eigenschaften aufweisen, welche den gegenwärtig verwendeten Materialien überlegen sind.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anwendbarkeit und Effizienz von Hybridformulierungen aus Kupfernanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen als antimikrobielles und antivirales Mittel zu demonstrieren.
Die Anwendungen der Formulierung umfassen die Wirkung als antimikrobielles und antivirales Mittel, d. h. mit biozider Wirkung durch Kontaktoberflächenwirkung, und können in verschiedenen Sektoren verwendet werden, die eine Kontrolle der Kontamination erfordern.
Um die oben beschriebenen Ziele zu erreichen, schlägt die vorliegende Erfindung die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch Kopräzipitation durch das chemische Reduktionsverfahren in Gegenwart von Polysaccharid-Biopolymer oder kationischem Tensid in einem Chargendosierung-System vor. Anschließend wird die bei der Synthese erzeugte Suspension durch einfaches Eindampfen oder durch Sprühtrocknungstechnik [spray drying] getrocknet. Der Massenanteil an metallischem Kupfer kann durch Zugabe von Polymer zur Suspension vor dem Trocknen reguliert werden.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Herstellung von metallischen kupferbasierten Nanostrukturen durch Sprühtrocknungstechnik mit der Steuerung von Prozessparametern, wie z. B. der Reagenzzuführmethode, dem molaren Kontraktionsverhältnis zwischen dem Kupfervorläufersalz und dem Mittelreduzierer, Rührgeschwindigkeit, Heiztemperatur, pH-Variation, Konzentration des Antioxidationsmittels und Kupferkonzentration, Kontrolle der Morphologie und Stabilität von Kupfer-Nanopartikeln, die in einem Chargensystem mit einer optional gesteuerten Inertgasatmosphäre hergestellt werden.
Die inerte Atmosphäre entfernt das Vorhandensein von Sauerstoffgas aus der Atmosphäre des Synthesesystems und verhindert die frühe Oxidation von metallischen Kupfer-Nanopartikeln mit der Bildung von Kupfer(I)-oxiden (CuO) und Kupfer(II)-oxiden (Cu₂O). Die Variation des Verfahrens und die Reihenfolge der Zufuhr der Reagenzien ermöglicht die Verwendung von unterschiedlichen Beschichtungsmitteln für die hergestellten metallischen Kupfer-Nanopartikel.
Was die Konzentration der in dem Verfahren verwendeten Verbindungen betrifft, so fördert die Verwendung einer höheren molaren Konzentration an Reduktionsmittel im Vergleich zu der Konzentration des Kupfervorläufersubstrats für die chemische Reduktionsreaktion das chemische Gleichgewicht in Richtung metallisches Kupfer, wodurch die Reoxidation von metallischen Nanopartikeln im Reaktionsmedium verhindert wird. Höhere Konzentrationen des Antioxidans ermöglichen die Stabilisierung des Materials, da Kupfernanopartikel nicht durch oxidative Reaktionen abgebaut werden, während eine höhere Kupferkonzentration den Feststoffanteil im Material erhöht und die Wassermenge im System verringert.
Vorteilhafterweise fördert die Verwendung höherer Rührgeschwindigkeiten höhere Scherbedingungen, wodurch die Größe der metallischen Kupferpartikel verringert wird. Höhere Temperaturen fördern eine Erhöhung der Löslichkeit von ionischem Kupfer im Reaktionsmedium, wodurch während der chemischen Reduktionsreaktion eine größere Anzahl von Keimen gebildet wird; dies verringert die Größe der metallischen Kupferpartikel. Die pH-Variation ermöglicht die Stabilisierung von Kupfer-Nanopartikeln aufgrund der geringeren Anwesenheit von Ionen, die im wässrigen Medium verfügbar sind und mit dem metallischen Material interagieren können.
Durch die Aufnahme als Additiv in Harze, Farben, Papiere, Stoffe, Hölzer, Polymermaterialien oder dispergiert in Desinfektionsprodukten wie Reinigungsmitteln, Alkoholgel, Desinfektionsmitteln oder Weichspülern können Nanostrukturen in strategischen Umgebungen eingesetzt werden, welche niedrigere Kontaminationsraten erfordern, wie z.B. der Krankenhausbereich, öffentliche Umgebungen, Innenräume öffentlicher Verkehr, Landwirtschaft und Veterinärmedizin.
Kupfernanopartikel sind für die antimikrobielle und antivirale Wirkung verantwortlich, während das Beschichtungsmittel die Partikel umgibt, um die Dispersion von Nanostrukturen in einem wässrigen Medium zu unterstützen und Metallkompatibilität mit Mikroorganismen und Viren zu verleihen, wodurch die Wechselwirkungen der Strukturen mit den Zellen über die Oberfläche ermöglicht werden Wirkung.
Diese Ziele und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren deutlicher.
Figurenliste
Die unten präsentierte detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Abbildungen.

Die zeigt die Größenverteilung des durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmessers von Nanostrukturen auf Basis von metallischem Kupfer und Chitosan-Polysaccharidpolymer.
Die zeigt die Transmissionselektronenmikroskopie von Nanostrukturen auf Basis von metallischem Kupfer und Chitosan-Polysaccharid-Polymer mit 150.000-facher Vergrößerung.
Die zeigt die Transmissionselektronenmikroskopie von Nanostrukturen auf Basis von metallischem Kupfer und Chitosan-Polysaccharid-Polymer mit 50.000-facher Vergrößerung.
Die zeigt den Vergleich der FTIR-Spektrogramme von Nanostrukturen auf Basis von metallischem Kupfer und Chitosan-Polysaccharid-Polymer.
Die zeigt das UV-Vis-Scan-Spektrogramm von Nanostrukturen basierend auf metallischem Kupfer und Chitosan-Polysaccharid-Polymer.
Die zeigt die Größenverteilung des durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmessers von Nanostrukturen auf Basis von metallischem Kupfer und Carboxymethylcellulose-Polysaccharid-Polymer.
Die zeigt die Größenverteilung des durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmessers von Nanostrukturen auf Basis von metallischem Kupfer und arabisches Gummi-Polysaccharid-Polymer.
Die zeigt die Größenverteilung des durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmessers von Nanostrukturen basierend auf metallischem Kupfer und Cetylpyridiniumchlorid-Tensid.
Die zeigt die Größenverteilung des durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmessers von Nanostrukturen, die auf metallischem Kupfer und ethoxyliertem Sorbitanmonolaurat 80-Tensid basieren.
Die zeigt die Größenverteilung des durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmessers von Nanostrukturen auf Basis von metallischem Kupfer und Cocoamidopropylbetain-Tensid.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines hybriden antimikrobiellen und antiviralen Mittels aus Kupfer-Nanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen, umfassend ein nanostrukturiertes System aus metallischen Kupfer-Nanopartikeln, welche mit einem Polysaccharid-Biopolymer oder einem kationischen Tensid beschichtet sind.
Außerdem haben mindestens 90 % des Produkts aus metallischen Nanostrukturen auf Kupferbasis, die mit dem Polysaccharid-Biopolymer des antimikrobiellen und antiviralen Mittels beschichtet sind, das durch das beanspruchte Verfahren hergestellt wird, eine Teilchengröße unter 560 nm.
Generell ausgedrückt umfasst das Verfahren zur Herstellung eines hybriden antimikrobiellen und antiviralen Mittels aus Kupfernanopartikeln die Synthese metallischer Nanopartikel auf chemischem Weg, ausgehend von einem konjugierten Salz des Metalls, das in einem wässrigen Medium löslich ist, gemäß der vorliegenden Erfindung, umfasst die Schritte:

a) einem Reaktor hinzufügen:
- (i) eine Lösung eines metallischen Kupfervorläufers in Wasser mit einer Konzentration im Bereich von etwa 0,1 mmol/l bis etwa 20 mol/l;
- (ii) ein Beschichtungsmittel, ausgewählt aus einem Polysaccharid-Biopolymer oder einem kationischen Tensid, in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,1% bis etwa 25,0% (m/m); und
- (iii) eine Lösung von Oxidationsmittel in Wasser mit einer Konzentration zwischen etwa 0,1 mmol/l und etwa 10,0 mol/l;
b) das Reaktorvolumen bis zur Hälfte mit Wasser auffüllen, mit Ausnahme des Volumens des hinzuzufügenden Reduktionsmittels;
c) Abdichten des Systems, Aufrechterhalten der Temperaturkontrolle zwischen etwa 0°C und etwa 100°C;
d) gegebenenfalls Hinzufügen von Inertgas zum Reaktor;
e) Rühren der erhaltenen Mischung bei einer Geschwindigkeit zwischen etwa 250 U/min und etwa 1500 U/min;
f) nach Temperaturstabilisierung Reduktionsmittellösung mit einer konstanten Flussrate zwischen etwa 0,1 ml/Stunde und etwa 10,0 I/Stunde zugeben.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Polysaccharid-Biopolymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chitosan, Carboxymethylcellulose und arabisches Gummi oder Mischungen davon.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das kationische Tensid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cetylpyridiniumchlorid, ethoxyliertem Sorbitanmonolaurat 80 und Cocoamidopropylbetain oder Mischungen davon.
Zunächst wird die Synthese von metallischem Kupfer durchgeführt, in einem typischen Experiment der gemeinsamen Ausfällung durch chemische Reduktion. In diesem Verfahren wird ein metallischer Kupfervorläufer in Wasser mit einer Konzentration im Bereich von etwa 0,1 mmol/l bis etwa 20 mol/l, vorzugsweise etwa 1 mmol/l bis etwa 10 mol/l, stärker bevorzugt etwa 100 mmol/l solubilisiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können als Kupfervorläufer Verbindungen ausgewählt aus Kupferacetat, Kupfercarbonat, Kupferchlorid, Kupferhydroxid, Kupferjodid, Kupfernitrat, Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)-oxid, Kupfersulfat, Kupfer(I)-sulfid, Kupfer(II)-sulfid und Mischungen davon. Vorzugsweise ist der Kupfervorläufer Kupfersulfat (CuSO₄.5H₂O).
Separat wird eine Beschichtungslösung vorbereitet, die das Polysaccharid-Biopolymer (etwa 0,1 % bis etwa 2,5 % (m/m), vorzugsweise etwa 1,0 % (m/m) Chitosan, gelöst in einer Lösung von Essigsäure in Wasser mit einer Konzentration zwischen vorzugsweise etwa 0,1 mol/l bis etwa 5,0 mol/l enthält; oder in Wasser gelöste Carboxymethylcellulose in einem Gewichtsverhältnis von etwa 0,1 % bis etwa 10,0 %, vorzugsweise 5,0 %; oder arabisches Gummi, gelöst in Wasser in einer Konzentration von etwa 0,1 % bis etwa 25,0 %, vorzugsweise ca. 10,0%; oder Mischungen davon).
Ebenfalls separat wird eine Lösung jedes Tensids hergestellt, indem das kationische Tensid (Cetylpyridiniumchlorid in entionisiertem Wasser in einem Massenanteil zwischen etwa 0,05 % und etwa 20,0%, vorzugsweise etwa 5,0%; oder durch Auflösen von ethoxyliertem Sorbitanmonolaurat 80 in Wasser in einem Massenverhältnis zwischen etwa 0,05 % und etwa 20,0 %, vorzugsweise etwa 5,0 %, oder durch Auflösen von Cocoamidopropylbetain in Wasser in einem Massenverhältnis zwischen etwa 0,05% und etwa 20,0%, vorzugsweise etwa 3,5%; oder Mischungen davon).
Weiterhin wird eine Lösung von Ascorbinsäure in deionisiertem Wasser mit einer Konzentration zwischen etwa 0,1 mmol/l und etwa 10,0 mol/l, vorzugsweise etwa 50 mmol/l, zur Verwendung als Antioxidationsmittel hergestellt; und eine wässrige Lösung von NaBH₄ in deionisiertem Wasser mit einer Konzentration zwischen etwa 0,1 mmol/L und etwa 10,0 mol/L, vorzugsweise etwa 100 mmol/L, zur Verwendung als Reduktionsmittel.
Dann werden in einem Reaktor mit einem Kontrollsystem der Temperatur die Kupfervorläuferlösung, die Beschichtungsmittellösung, die ein Polysaccharid-Biopolymer oder ein kationisches Tensid sein kann, und die Ascorbinsäurelösung zugegeben, wobei mit Wasser aufgefüllt wird, um die Hälfte des Reaktorvolumens zu füllen, mit Ausnahme des Volumens des zuzugebenden Reduktionsmittels, jeweils in den Konzentrationen der Komponenten: vorzugsweise um 10 mmol/L Kupfervorläufer; Massenanteil des Beschichtungsmittels im Bereich von etwa 0,1% bis etwa 2,5% in Bezug auf die Komponenten des Mediums und Ascorbinsäure in einer metabolischen Konzentration im Bereich von etwa 1 µmol/L bis etwa 25 µmol/L. Dann wird das System versiegelt, wobei die Temperaturkontrolle zwischen etwa 0°C und etwa 100°C, insbesondere zwischen etwa 10°C und etwa 60°C, vorzugsweise etwa 25°C, gehalten wird.
Gegebenenfalls wird das System durch Einleiten von Inertgas, ausgewählt aus Helium, Argon oder Stickstoff, vorzugsweise Stickstoff, bei konstanter Vortriebsgeschwindigkeit inertisiert und die Flüssigkeit im Reaktor wird ständig mit einem Impeller, vorzugsweise vom Propellertyp, gerührt oder mit reaktionsinertem Material beschichtet. Das Rühren erfolgt bei einer Geschwindigkeit zwischen etwa 250 U/min und etwa 1500 U/min, insbesondere zwischen etwa 350 U/min und etwa 1200 U/min, vorzugsweise etwa 500 U/min. Nach dem Stabilisieren der Temperatur und gegebenenfalls dem Inertisieren der Atmosphäre des gerührten Mediums wird die NaBH₄-Lösung durch Zutropfen bei einer konstanten Flussrate zugegeben, mit Werten im Bereich von etwa 0,1 ml/Stunde bis etwa 10,0 l/Stunde, vorzugsweise etwa 50 ml/Stunde. In diesem Schritt findet die chemische Reaktion der Umwandlung und Bildung von metallischen Nanopartikeln schnell statt, wobei eine rotbraune Dispersion entsteht. Die Reaktion wird beendet, nachdem das Gesamtvolumen des Reduktionsmittels zugegeben wurde.
Nach der vollständigen Synthese von metallischen kupferbasierten Nanostrukturen erfolgt die Trocknung je nach Anwendung auf zwei verschiedenen Wegen, nämlich als Zusatzstoffe, die in kompatible Harze oder Polymere eingearbeitet werden.
Für die Anwendung in Harzen wird eine Dispersion von Nanostrukturen in einem Harz auf wässriger Basis in einem Medium hinzugefügt, das durch ein Inertgas, ausgewählt aus Helium, Argon oder Stickstoff, vorzugsweise Stickstoff, inertisiert ist, zur Anwendung als Oberflächen mit spezifischer antimikrobieller und antiviraler Aktivität. Für die Anwendung in Polymeren wird ein inertes wasserlösliches Polymer, beispielsweise Polyvinylacetat (PVA) oder die Polysaccharid-Biopolymere selbst, in einem inerten Medium ausgewählt aus Helium, Argon oder Stickstoff, vorzugsweise Stickstoff, zur Anwendung als Probe mit einer Beschichtung versetzt antimikrobielle und antivirale Aktivität.
Das Trocknen von beiden Strukturen erfolgt durch einfaches Verdampfen für etwa 6 bis 12 Stunden in einem Ofen bei etwa 80°C oder für etwa 24 bis 48 Stunden bei Raumtemperatur.
In einem durch Inertgas, ausgewählt aus Helium, Argon oder Stickstoff, vorzugsweise Stickstoff, inertisierten Medium wird das die Dispersion von Nanostrukturen betreffende Polysaccharid-Biopolymer zugegeben, um seinen Massenanteil gegenüber metallischen Kupfer-Nanopartikeln zu erhöhen. Als eine andere Option kann ein Polymer, das mit kupferbasierten Nanostrukturen kompatibel ist, und ein Polysaccharid-Biopolymer oder ein kationisches Tensid hinzugefügt werden, ebenfalls in einem Medium, das durch ein Inertgas, ausgewählt aus Helium, Argon oder Stickstoff, vorzugsweise Stickstoff, inertisiert ist; dies modifiziert das Massenverhältnis zwischen den metallischen Kupfer-Nanopartikeln und den anderen Komponenten des Systems.
Optional können die erzeugten Lösungen durch Sprühtrocknung oder Wirbelschichttechnik getrocknet werden.
Die Begriffe „bevorzugt“ und „vorzugsweise“ beziehen sich auf Vereinbarungen, die unter bestimmten Umständen bestimmte Vorteile bieten können. Unter den gleichen oder anderen Umständen können jedoch auch andere Modalitäten bevorzugt werden. Außerdem impliziert die Erwähnung einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen nicht, dass andere Ausführungsformen nicht verwendet werden, und sollte andere Ausführungsformen aus dem Umfang der Erfindung ausschließen.
Die folgende Beschreibung geht von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung aus. Wie für jeden Fachmann ersichtlich ist, ist die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen beschränkt.
BEISPIELE DER VERWIRKLICHUNG DER ERFINDUNG
BEISPIEL 1: Erhalt von Chitosan-beschichteten metallischen Kupfer-Nanopartikeln.
Zunächst wurde die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren durch chemische Reduktion in Gegenwart von Chitosan als Beschichtungsmittel durchgeführt. In einem Reaktor aus Borosilikatglas mit einem Gesamtvolumen von 100 ml wurden 5,00 ml einer 0,10 mol/l CuSO₄.5H₂O-Lösung, 25,00 ml einer 1,00 %igen Chitosanlösung (Masse/Masse) gelöst in 0,50 mol/l Essigsäure, 0,50 ml einer 0,05 mol/l Ascorbinsäurelösung und 12,00 ml destilliertem Wasser gemischt; diese Mischung wurde mechanischem Rühren bei 1000 U/min unterzogen, wobei Stickstoffgas bei einer Temperatur von 80°C sprudelte.
Nach 10 Minuten zum Inertisieren des Systems und Stabilisieren der Prozessparameter, immer noch unter Rühren, wurde begonnen, 7,50 ml einer 0,10 mol/L NaBH₄-Lösung in das System zu tropfen, was ungefähr 15 Minuten dauerte.
Nach Zugabe des Reduktionsmittels wurde das Rühren für weitere 5 Minuten unter den gleichen Bedingungen fortgesetzt. Unter Beendigung des Rührens wurde das Sprudeln von Stickstoffgas und das Erhitzen fortgesetzt.
Die rötlichbraune Dispersion wurde in einem 50,00-ml-Fläschchen gelagert, wobei das Fortbestehen von Luftsäulen vermieden wurde, und in eine Umgebung ohne Anwesenheit von Licht gestellt.
Die erzeugte Probe wurde nach morphologischen und physikalischchemischen Aspekten charakterisiert. Die Dispersionsgröße der Nanostrukturen wurde durch dynamische Lichtstreuung (DLS) gemessen, wie in gezeigt, nach 10-facher Verdünnung (Volumen/Volumen), was einen durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmesser von etwa 177 nm anzeigt.
Ein solcher Durchmesser stimmt mit den Bildern der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) überein, die in und gezeigt sind, wo Strukturen mit einer Größe von ungefähr 80 nm bis 500 nm ersichtlich sind.
Die Infrarotspektroskopie (FTIR), gezeigt in , zeigte das Vorhandensein von metallischem Kupfer und Chitosan-Nanopartikeln mit einigen Änderungen in spezifischen Schwankungen, was die Wechselwirkung zwischen den Komponenten beweist. Die ultraviolett und sichtbare Spektroskopie (UV-Vis), gezeigt in , zeigte das Vorhandensein von Kupfer-Nanopartikeln im System aufgrund des Vorhandenseins der plasmonischen Resonanzspitze bei der Wellenlänge von 590 nm.
BEISPIEL 2: Erhalt von Chitosan-beschichteten metallischen Kupfer-Nanopartikeln mit Zufuhrvariation.
Es wurden Proben für die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren mit chemischer Reduktion in Gegenwart von Chitosan als Beschichtungsmittel durchgeführt - unter ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben. In diesen Experimenten betrug das molare Konzentrationsverhältnis zwischen Kupfer und dem Reduktionsmittel 1:1,5, und die Chitosanzufuhr zum Reaktor wurde variiert. Die Daten befinden sich in Tabelle 1.
Aus den erhaltenen Ergebnissen der Partikelgrößencharakterisierung wurde die Möglichkeit der Bildung von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das verwendete Zufuhrverfahren verifiziert. Durch Zufuhr der Mischung aus Kupferlösungen, Beschichtungsmittel und Antioxidationsmittel über die Reduktionsmittellösung wurde Kupfer oxidiert, wobei Kupfer(I)-oxid (CuO) und Kupfer(II)-oxid (Cu₂O) gebildet wurden. Beim Zuführen der Reduktionsmittellösung über die Mischung aus Kupferlösungen, Beschichtungsmittel und Antioxidationsmittel kam es zur Bildung größerer Teilchen, etwa 1,5 µm. Beim gleichzeitigen Zuführen der Kupferlösung und der Reduktionsmittellösung über die Mischung der Beschichtungsmittel- und Antioxidationsmittellösungen wurden kleinere Teilchen um 400 nm gebildet.
BEISPIEL 3: Erhalt von Chitosan-beschichteten metallischen Kupfer-Nanopartikeln mit Variation des Reduktionsmittels.
Es wurden Proben für die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren mit chemischer Reduktion in Gegenwart von Chitosan als Beschichtungsmittel durchgeführt - unter ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben. Bei diesen Experimenten wurde das Verhältnis der molaren Konzentration von Kupfer und Reduktionsmittel zwischen 1:1 und 2:1 variiert. Die Daten befinden sich in Tabelle 2.
Aus den Ergebnissen der visuellen Bewertung und Charakterisierung der Partikelgröße wurde die Realisierbarkeit der Bildung von metallischen Kupfer-Nanopartikeln und ihre chemische Stabilität in Gegenwart von überschüssigem Kupfer oder überschüssigem Reduktionsmittel verifiziert. Für Chitosan zeigten die Verhältnisse der molaren Konzentrationen von Kupfer und Reduktionsmittel von 1:1, 1,5:1 und 2:1 eine geringe Stabilität, wobei metallisches Kupfer schnell reoxidiert wurde, wobei die Bildung von Kupferionen (Cu²⁺) und die Farbänderung das System von rotbraun bis bläulich beobachtet wurden. Die Verhältnisse der molaren Konzentrationen von Kupfer und Reduktionsmittel von 1:1,5 bzw. 1:2 zeigten die Bildung von metallischen Kupfer-Nanopartikeln, wobei das System eine rotbraune Farbe aufweist, bzw. die Bildung von Kupferoxid, wobei das System eine schwärzliche Färbung und größere Partikel aufweist, die sich absetzen.
BEISPIEL 4: Erhalt von Chitosan-beschichteten metallischen Kupfer-Nanopartikeln unter Variation des Oxidationsmittels.
Es wurden Proben für die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren mit chemischer Reduktion in Gegenwart von Chitosan als Beschichtungsmittel durchgeführt - unter ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben. Bei diesen Experimenten wurde die Konzentration des Oxidationsmittels zwischen 500 µmol/L und 10 mmol/L variiert. Die Daten befinden sich in Tabelle 3.

Aus den Ergebnissen der visuellen Bewertung und der Partikelgrößencharakterisierung wurde verifiziert, dass die Stabilität der Nanopartikel in Suspension mit zunehmender molarer Ascorbinsäurekonzentration im System zunahm. Niedrige Konzentrationen von Ascorbinsäure, nämlich 500 µmol/L und 1,0 mmol/l, zeigten eine geringe Änderung der Dispersionsstabilität. Die Konzentration von 2,5 mmol/l erhöhte die Stabilität der Dispersion in 10 Tagen, wobei eine gute Partikelgrößenhomogenität beibehalten wurde. Die höchsten getesteten Konzentrationen zeigten die Bildung größerer Partikel, da Kupfer durch überschüssige Ascorbinsäure reduziert wurde, bevor das Reduktionsmittel, die Natriumborhydridlösung, zugeführt wurde, was die Homogenität der Partikelgröße nicht garantierte und die Partikelgrößenpolydispersion erhöhte. Tabelle 1: Synthese von Kupfer-Nanopartikeln mit Chitosan und Zufuhrvariation

Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,10%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,20%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,30%
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)
CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00
Chitosan	10,000	0,000	5,00	Chitosan	10,000	0,000	10,00	Chitosan	10,000	0,000	15,00
Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	Ascorbinsäure	8,805	0,050	0,50	Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50
H₂O	-	-	32,000	H₂O	-	-	27,000	H₂O	-	-	22,000
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,10%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,20%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,30%
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)
CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00
Chitosan	10,000	0,000	5,00	Chitosan	10,000	0,000	10,00	Chitosan	10,000	0,000	15,00
Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	Ascorbinsäure	8,805	0,050	0,50	Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50
H₂O	-	-	32,000	H₂O	-	-	27,000	H₂O	-	-	22,000
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,10%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,20%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,30%
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)
CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CUSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00
Chitosan	10,000	0,000	5,00	Chitosan	10,000	0,000	10,00	Chitosan	10,000	0,000	15,00
Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	Ascorbinsäure	8,805	0,050	0,50	Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50
H₂O	-	-	32,000	H₂O	-	-	27,000	H₂O	-	-	22,000

Fortsetzung Tabelle 1:

Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,40%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,50%	Bemerkung
Reagenz	Konzentration (gL)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Verhältnis [Cu]/[Reduktionsmittel] = 1:1,5	Kupfersulfatreaktor, Chitosan, Ascorbinsäure und Wasser beladen und Reduktionsmittel tropfen lassen
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00
Chitosan	10,000	0,000	20,00	Chitosan	10,000	0,000	25,00
Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	Ascorbinsäure	8,805	0,050	0,50
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50
H₂O	-	-	17,000	H₂O	-	-	12,000
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,40%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,50%	Bemerkung
Reagenz	Konzentration (gL)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Verhältnis [Cu]/[Reduktionsmittel] = 1:1,5	Reaktor mit Reduktionsmittel, Ascorbinsäure und Wasser beladen und Kupfersulfat und Chitosan tropfen lassen
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00
Chitosan	10,000	0,000	20,00	Chitosan	10,000	0,000	25,00
Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	Ascorbinsäure	8,805	0,050	0,50
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50
H₂O	-	-	17,000	H₂O	-	-	12,000
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,40%	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,50%	Bemerkung
Reagenz	Konzentration (gL)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	Verhältnis [Cu]/[Reduktionsmittel] = 1:1,5	Reaktor mit Chitosan, Ascorbinsäure und Wasser beladen und gleichzeitig Kupfersulfat und Reduktionsmittel tropfen lassen
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00
Chitosan	10,000	0,000	20,00	Chitosan	10,000	0,000	25,00
Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	Ascorbinsäure	8,805	0,050	0,50
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	NaBH₄	3,783	0,100	7,50
H₂O	-	-	17,000	H₂O	-	-	12,000

Tabelle 3: Synthese von Kupfer-Nanopartikeln mit Chitosan und Variation des Oxidationsmittels

Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,30%	Variat. pH	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,40%	Variat. pH
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang	CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	15,00	3,41	Chitosan	10,000	0,000	20,00	3,49
Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	pH Ende	Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende	NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	22,000	3,62	H₂O	-	-	17,000	3,66
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,30%	Variat. pH	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,40%	Variat. pH
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang	CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	15,00	3,45	Chitosan	10,000	0,000	20,00	3,50
Ascorbin säure	8,805	0,050	1,00	pH Ende	Ascorbin säure	8,805	0,050	1,00	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende	NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	21,500	3,82	H₂O	-	-	16,500	3,87
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,30%	Variat. pH	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,40%	Variat. pH
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang	CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	15,00	3,46	Chitosan	10,000	0,000	20,00	3,46
Ascorbin säure	8,805	0,050	2,50	pH Ende	Ascorbin säure	8,805	0,050	2,50	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende	NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	20,00	3,84	H₂O	-	-	15,000	3,66

Fortsetzung Tabelle 3:

Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,50%	Variat. pH	Bemerkung
Reagenz	1 Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Verhältnis [Cu]/[Reduktionsmittel = 1:1,5	Reaktor mit Kupfersulfat, Chitosan, Ascorbinsäure und Wasser beladen und Reduktionsmittel tropfen lassen	Rührgeschwindigkeit von 1000 U/min	Synthesetemperatur von 60°	pH Anfang ≈ 4,0	[Ascorbinsäure] = 500 umol/L
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	25,00	3,46
Ascorbin säure	8,805	0,050	0,50	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	12,000	3,77
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,50%	Variat. pH	Bemerkung
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Verhältnis [Cu]/[Reduktionsmittel = 1:1,5	Reaktor mit Kupfersulfat, Chitosan, Ascorbinsäure und Wasser beladen und Reduktionsmittel tropfen lassen	Rührgeschwindigkeit von 1000 U/min	Synthesetemperatur von 60°	pH Anfang ≈4,0	[Ascorbinsäure] = 1,0 mmol/L
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	25,00	3,46
Ascorbin säure	8,805	0,050	1,00	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	11,500	3,85
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,50%	Variat. pH	Bemerkung
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Verhältnis [Cu]/[Reduktionsmittel = 1:1,5	Reaktor mit Kupfersulfat, Chitosan, Ascorbinsäure und Wasser beladen und Reduktionsmittel tropfen lassen	Rührgeschwindigkeit von 1000 U/min	Synthesetemperatur von 60°	pH Anfang ≈4,0	[Ascorbinsäure] = 2,5 mmol/L
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	25,00	3,49
Ascorbin säure	8,805	0,050	2,50	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	10,000	3,58

Fortsetzung Tabelle 3:

Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,30%	Variat. pH	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,40%	Variat. pH
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	PH Anfang	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	PH Anfang	CuSO₄5H₂	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	15,00	3,39	Chitosan	10,000	0,000	20,00	3,42
Ascorbin säure	8,805	0,050	5,0	pH Ende	Ascorbinsäure	8,805	0,050	5,00	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende	NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	17,500	3,29	H₂O	-	-	12,500	3,53
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,30%	Variat. pH	Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,40%	Variat. pH
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang	CuSO₄5H₂	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	15,00	2,79	Chitosan	10,000	0,000	20,00	3,16
Ascorbin säure	8,805	0,050	10,00	pH Ende	Ascorbinsäure	8,805	0,050	10,00	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende	NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	12,500	2,82	H₂O	-	-	7,500	3,48

Fortsetzung Tabelle 3:

Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,50%	Variat. pH	Bemerkung
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Verhältnis [Cu]/[Reduktionsmittel] = 1:1,5	Reaktor mit Kupfersulfat, Chitosan, Ascorbinsäure und Wasser beladen und Reduktionsmittel tropfen lassen	Rührgeschwindigkeit von 1000 U/min	Synthesetemperatur von 60°	pH Anfang ≈4,0	[Ascorbinsäure] = 5,0 mmol/L
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	25,00	3,34
Ascorbin säure	8,805	0,050	5,00	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	7,500	3,53
Variation des Verhältnisses Chitosan/mtotal			0,50%	Variat. pH	Bemerkung
Reagenz	Konzentration (g/L)	Konzentration (mol/L)	Volumen (mL)	pH Anfang	Verhältnis [Cu]/[Reduktionsmittel] = 1:1,5	Reaktor mit Kupfersulfat, Chitosan, Ascorbinsäure und Wasser beladen und Reduktionsmittel tropfen lassen	Rührgeschwindigkeit von 1000 U/min	Synthesetemperatur von 60°	pH Anfang ≈4,0	[Ascorbinsäure] = 10,0 mmol/L
CuSO₄5H₂O	24,969	0,100	5,00	pH Anfang
Chitosan	10,000	0,000	25,00	3,16
Ascorbin säure	8,805	0,050	10,00	pH Ende
NaBH₄	3,783	0,100	7,50	pH Ende
H₂O	-	-	2,500	3,43

BEISPIEL 5: Erhalt von mit Carboxymethylcellulose beschichteten metallischen Kupfernanopartikeln.
Zunächst wurde die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren durch chemische Reduktion in Gegenwart von Carboxymethylcellulose als Beschichtungsmittel durchgeführt. In einem Reaktor aus Borosilikatglas mit einem Gesamtvolumen von 100 ml wurden 10,00 ml einer 5,00 %igen Carboxymethylcelluloselösung (Masse/Masse), gelöst in destilliertem Wasser, 0,50 ml einer 0,05 mol/l Ascorbinsäurelösung und 29,50 ml destilliertem Wasser gemischt; diese Mischung wurde mechanischem Rühren bei 1000 U/min unterzogen, wobei Stickstoffgas bei einer Temperatur von 40°C sprudelte.
Nach 10 Minuten zum Inertisieren des Systems und Stabilisieren der Prozessparameter, immer noch unter Rühren, wurde mit dem gleichzeitigen Zutropfen von 5,00 ml einer 0,10 mol/L NaBH₄-Lösung und 5,00 ml einer CuSO₄.5H₂O-Lösung 0,10 mol/L im System begonnen, was etwa 15 Minuten dauerte.
Nach Zugabe des Reduktionsmittels und des Substrats wurde das Rühren für weitere 5 Minuten unter den gleichen Bedingungen fortgesetzt. Unter Beendigung des Rührens wurde das Sprudeln von Stickstoffgas und das Erhitzen fortgesetzt.
Die rötlichbraune Dispersion wurde in einem 50,00-ml-Fläschchen gelagert, wobei das Fortbestehen von Luftsäulen vermieden wurde, und in eine Umgebung ohne Anwesenheit von Licht gestellt.
Die DLS-Analyse der Probe ist in dargestellt und zeigt einen durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmesser von etwa 240 nm.
BEISPIEL 6: Erhalt von mit arabischem Gummi beschichteten Kupfer-Nanopartikeln.
Zunächst wurde die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren durch chemische Reduktion in Gegenwart von arabischem Gummi als Beschichtungsmittel durchgeführt. In einem Reaktor aus Borosilikatglas mit einem Gesamtvolumen von 100 ml wurden 5,00 ml einer 0,20 mol/l CuSO₄.5H₂O, 12,50 ml einer 4,00 %igen arabischen Gummi-Lösung (Masse/Masse) in destilliertem Wasser solubilisiert und 12,00 ml destilliertem Wasser gemischt; diese Mischung wurde mechanischem Rühren bei 5000 U/min unterzogen, wobei Stickstoffgas bei einer Temperatur von 25°C sprudelte.
Nach 10 Minuten zum Inertisieren des Systems und Stabilisieren der Prozessparameter, immer noch unter Rühren, wurde begonnen, 32,50 ml einer 0,03 mol/L NaBH₄-Lösung in das System zu tropfen, was ungefähr 5 Minuten dauerte.
Nach Zugabe des Reduktionsmittels wurde das Rühren für weitere 5 Minuten unter den gleichen Bedingungen fortgesetzt. Unter Beendigung des Rührens wurde das Sprudeln von Stickstoffgas fortgesetzt.
Die rötlichbraune Dispersion wurde in einem 50,00-ml-Fläschchen gelagert, wobei das Fortbestehen von Luftsäulen vermieden wurde, und in eine Umgebung ohne Anwesenheit von Licht gestellt.
Die DLS-Analyse der Probe ist in dargestellt und zeigt einen durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmesser von etwa 266 nm.
BEISPIEL 7: Erhalt von mit Cetylpyridiniumchlorid beschichteten Kupfernanopartikeln.
Zunächst wurde die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren durch chemische Reduktion in Gegenwart von Cetylpyridiniumchlorid als Beschichtungsmittel durchgeführt. In einem Reaktor aus Borosilikatglas mit einem Gesamtvolumen von 100 ml wurden 5,00 ml einer 0,10 mol/l CuSO₄.5H₂O, 1,00 ml einer 1,00%igen Cetylpyridiniumchloridlösung (Masse/Masse) in destilliertem Wasser solubilisiert und 38,50 ml destilliertem Wasser gemischt; diese Mischung wurde mechanischem Rühren bei 750 U/min unterzogen, wobei Stickstoffgas bei einer Temperatur von 25°C sprudelte
Nach 10 Minuten zum Inertisieren des Systems und Stabilisieren der Prozessparameter, immer noch unter Rühren, wurde begonnen, 7,50 ml einer 0,10 mol/L NaBH₄-Lösung in das System zu tropfen, was ungefähr 15 Minuten dauerte.
Nach Zugabe des Reduktionsmittels wurde das Rühren für weitere 5 Minuten unter den gleichen Bedingungen fortgesetzt. Unter Beendigung des Rührens wurde das Sprudeln von Stickstoffgas und das Erhitzen fortgesetzt.
Die rötlichbraune Dispersion wurde in einem 50,00-ml-Fläschchen gelagert, wobei das Fortbestehen von Luftsäulen vermieden wurde, und in eine Umgebung ohne Anwesenheit von Licht gestellt.
Die DLS-Analyse der Probe ist in dargestellt und zeigt einen durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmesser von etwa 70 nm.
BEISPIEL 8: Erhalt von mit ethoxyliertem Sorbitanmonolaurat 80 beschichteten Kupfernanopartikeln.
Zunächst wurde die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren durch chemische Reduktion in Gegenwart von ethoxyliertem Sorbitanmonolaurat 80 als Beschichtungsmittel durchgeführt. In einem Reaktor aus Borosilikatglas mit einem Gesamtvolumen von 100 ml wurden 10,00 ml einer 0,10 mol/l CuSO₄.5H₂O, 10,00 ml einer 5,00 %igen Lösung von ethoxyliertem Sorbitanmonolaurat 80 (Masse/Masse) in destilliertem Wasser solubilisiert; diese Mischung wird mechanischem Rühren bei 500 U/min unterzogen, wobei Stickstoffgas bei einer Temperatur von 25°C sprudelte.
Nach 10 Minuten zum Inertisieren des Systems und Stabilisieren der Prozessparameter, immer noch unter Rühren, wurde begonnen, 30,00 ml einer 5,00 mmol/L NaBH₄-Lösung in das System zu tropfen, was ungefähr 15 Minuten dauerte.
Nach Zugabe des Reduktionsmittels wurde das Rühren für weitere 5 Minuten unter den gleichen Bedingungen fortgesetzt. Unter Beendigung des Rührens wurde das Sprudeln von Stickstoffgas und das Erhitzen fortgesetzt.
Die rötlichbraune Dispersion wurde in einem 50,00-ml-Fläschchen gelagert, wobei das Fortbestehen von Luftsäulen vermieden wurde, und in eine Umgebung ohne Anwesenheit von Licht gestellt.
Die DLS-Analyse der Probe ist in dargestellt und zeigt einen durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmesser von etwa 64 nm.
BEISPIEL 9: Erhalt von mit Cocoamidopropylbetain beschichteten Kupfernanopartikeln.
Zunächst wurde die Synthese von metallischen Kupfer-Nanopartikeln durch das Kopräzipitationsverfahren durch chemische Reduktion in Gegenwart von Cocoamidopropylbetain als Beschichtungsmittel durchgeführt. In einem Reaktor aus Borosilikatglas mit einem Gesamtvolumen von 100 ml wurden 5,00 ml einer 0,10 mol/l CuSO₄.5H₂O, 28,60 ml einer 3,50 %igen Lösung von Cocoamidopropylbetain (Masse/Masse) in destilliertem Wasser solubilisiert; diese Mischung wird mechanischem Rühren bei 500 U/min unterzogen, wobei Stickstoffgas bei einer Temperatur von 25°C sprudelte.
Nach 10 Minuten zum Inertisieren des Systems und Stabilisieren der Prozessparameter, immer noch unter Rühren, wurde begonnen, 14,60 ml einer 14,00 mmol/L NaBH₄-Lösung in das System zu tropfen, was ungefähr 5 Minuten dauerte.
Nach Zugabe des Reduktionsmittels wurde das Rühren für weitere 5 Minuten unter den gleichen Bedingungen fortgesetzt. Unter Beendigung des Rührens wurde das Sprudeln von Stickstoffgas und das Erhitzen fortgesetzt.
Die rötlichbraune Dispersion wurde in einem 50,00-ml-Fläschchen gelagert, wobei das Fortbestehen von Luftsäulen vermieden wurde, und in eine Umgebung ohne Anwesenheit von Licht gestellt.
Die DLS-Analyse der Probe ist in dargestellt und zeigt einen durchschnittlichen hydrodynamischen Durchmesser von etwa 35 nm.
BEISPIEL 10: Anwendung einer kupferbasierten Nanostruktur-Dispersion gegen Bakterien.
Antibakterielle Tests in Bezug auf Gram-Bakterienstämme - als Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa und Gram + als Staphylococcus aureus und Streptococcus agalactiae haben gezeigt, dass es ein biozides Potenzial bezüglich der Kontrolle gab. Darüber hinaus nahm in den meisten Fällen die Lebensfähigkeit der Bakterien innerhalb weniger Stunden ab, was darauf hindeutet, dass diese Arten eine geringe Resistenz gegen Nanopartikel aufweisen, wahrscheinlich wegen der Wechselwirkung mit ihrer Zellmembran und ihren inneren Organellen.
Die Ergebnisse zeigten das antimikrobielle Potenzial der NanostrukturDispersionen auf Basis von metallischem Kupfer, denn es wurde festgestellt, dass die bewertete mikrobielle Belastung nach Kontakt mit den Nanostrukturen um etwa 99,999 % reduziert wurde. Diese Tatsache kann für die Verwendung von Partikeln ausgenutzt werden, die in einen Zielanwendungsvektor eingebaut sind, wie z.B. in Harze oder kompatible Polymermaterialien und Desinfektionsprodukte.
BEISPIEL 11: Anwendung einer kupferbasierten Nanostruktur-Dispersion gegen Hefe.
Antimykotische Tests in Bezug auf den Hefestamm Candida albicans zeigten, dass bezüglich der Kontrolle ein biozides Potenzial vorhanden war. Darüber hinaus nahm in den meisten Fällen die Lebensfähigkeit der Zellen innerhalb weniger Stunden ab, was darauf hindeutet, dass diese Zellen eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Partikeln aufweisen, wahrscheinlich wegen der Wechselwirkung mit ihrer Zellmembran und ihren inneren Organellen.
Die Ergebnisse zeigten das antimykotische Potenzial der NanostrukturDispersionen auf Basis von metallischem Kupfer, denn es wurde festgestellt, dass die bewertete mikrobielle Belastung nach Kontakt mit den Nanostrukturen um etwa 99,999 % reduziert wurde. Diese Tatsache kann für die Verwendung von Partikeln ausgenutzt werden, die in einen Zielanwendungsvektor eingebaut sind, wie z.B. in Harze oder kompatible Polymermaterialien und Desinfektionsprodukte.
BEISPIEL 12: Anwendung einer kupferbasierten Nanostruktur-Dispersion gegen Viren.
Ein umhülltes Virus wurde bei dieser Bewertung als Modell verwendet. Virussuspensionen des hündischen Coronavirus, eines RNA-Virus, das in A72-Zellen (canines Fibrosarkom) produziert wurde, wurden für einen Zeitraum von 10 Minuten metallischen kupferbasierten Nanostrukturdispersionen ausgestellt.
Das Überleben des Virus wurde durch Titration in Zellen der A72-Linie bewertet, um die Verringerung der Viruslast zu bestimmen. Das Vorhandensein des Virus wird durch die Zellzerstörung (zytopathischer Effekt) nachgewiesen, die unter einem optischen Mikroskop beobachtet wurde.
Die Titrationstests wurden auf Platten mit 96 Vertiefungen durchgeführt, die mit Zellsuspensionen plattiert waren, die 1 × 10⁵ Zellen/ml enthielten. Nach 24 Stunden zur Zelladhäsion wurde die Monoschicht den für den Test aufgebrachten Coronavirus-Virussuspensionspräparaten unter Verwendung von Reihenverdünnungen ausgestellt, bis der viralen Titel gefunden wurde, sowie die viralen Präparate nach Exposition mit der Dispersion metallischer kupferbasierter Nanostrukturen.
Nach der Auswertung unter einem Lichtmikroskop konnte festgestellt werden, dass kein Zelltod beobachtet wurde, was auf eine Virusinaktivierung hindeutet.
Die Ergebnisse zeigten das antivirale Potenzial der NanostrukturDispersionen auf Basis von metallischem Kupfer, denn es wurde festgestellt, dass die bewertete mikrobielle Belastung nach Kontakt mit den Nanostrukturen um etwa 99,999 % reduziert wurde. Diese Tatsache kann für die Verwendung von Partikeln ausgenutzt werden, die in einen Zielanwendungsvektor eingebaut sind, wie z.B. in Harze oder kompatible Polymermaterialien und Desinfektionsprodukte.
BEISPIEL 13: Aufnahme metallischer kupferbasierter Nanostrukturen in ein wasserbasiertes Harz.
Für die Aufnahme metallischer kupferbasierter Nanostrukturen in ein wasserbasiertes Harz muss die Mischung homogenisiert und verdünnt werden, indem die wässrige Dispersion von Kupfernanopartikeln in den Massenanteilen von 5,0% bis 30,0% zugegeben wird. Folglich bestehen die anderen 95,0% bis 70,0% dieser Mischung aus dem Auftragsharz.
Das Harz kann mit einem Pinsel, einem Farbroller oder vorzugsweise einer Sprühpistole auf die Oberfläche aufgetragen werden, wobei ein Harzfilm gebildet wird, welcher metallische kupferbasierte Nanostrukturen enthält, die als biozides Additiv eingearbeitet sind, um die antimikrobielle und antivirale Wirkung auf der beschichteten Oberfläche nach dem Trocknen zu fördern.
BEISPIEL 14: Trocknung von metallischen kupferbasierten Nanostrukturen durch Sprühtrocknung.
Zur Trocknung der Partikel wurden 50 g der Suspension abgetrennt, die in weiteren 50 g Wasser verdünnt wurden. Die Suspension, jetzt 100 g, wurde in die Ausrüstung Spray Dryer (BÜCHI) eingeführt. Die Trocknungsparameter waren: Membran von 5,5 µm, Eingangstemperatur von 105°C, Ausgangstemperatur von 54°C, piezoelektrische Membranzerstäubung von 100,0%, Düsentemperatur von 120°C, Druck von 70 mbar, Gasfluss von 130 L/min.
Der generierte Partikelstaub wurde aus dem elektrostatischen Abteil der Ausrüstung gesammelt.
BEISPIEL 15: Aufnahme von metallischen kupferbasierten Nanostrukturen in ein Anwendungspolymer.
Für die Aufnahme von metallischen kupferbasierten Nanostrukturen in ein Polymer muss das Polymer je nach Polymer in Massenanteilen von 1,0% bis 10,0 %, z.B. nicht einschränkend PVA, in der wässrigen Dispersion gelöst werden.
Die Mischung kann durch einfaches mildes Erhitzen oder durch mildes Erhitzen zusammen mit einem Vakuum getrocknet werden, wodurch ein Film und/oder eine Harzprobe mit metallischen kupferbasierten Nanostrukturen gebildet wird, die in unterschiedlichen Anteilen eingearbeitet sind, um die antimikrobielle und antivirale Wirkung auf der Materialoberfläche nach dem Trocknen und Formen des Produkts zu fördern.
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Claims

Verfahren zur Herstellung eines hybriden antimikrobiellen und antiviralen Mittels aus Kupfernanopartikeln, das die Synthese metallischer Nanopartikel auf chemischem Weg umfasst; der Ausgangspunkt ist ein konjugiertes Salz des Metalls, das in einem wässrigen Medium löslich ist, gekennzeichnet durch a) das Hinzufügen in einem Reaktor: (i) eine Lösung eines metallischen Kupfervorläufers in Wasser mit einer Konzentration im Bereich von etwa 0,1 mmol/l bis etwa 20 mol/l; (ii) ein Beschichtungsmittel, ausgewählt aus einem Polysaccharid-Biopolymer oder einem kationischen Tensid, in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,1% bis etwa 25,0% (m/m); und (iii) eine Lösung von Oxidationsmittel in Wasser mit einer Konzentration zwischen etwa 0,1 mmol/l und etwa 10,0 mol/l; b) das Reaktorvolumen bis zur Hälfte des Reaktors mit Wasser auffüllen, mit Ausnahme des Volumens des hinzuzufügenden Reduktionsmittels; c) Abdichten des Systems, Aufrechterhalten der Temperaturkontrolle zwischen etwa 0°C und etwa 100°C; d) gegebenenfalls Hinzufügen von Inertgas zum Reaktor; e) Rühren der in a) erhaltenen Mischung bei einer Geschwindigkeit zwischen etwa 250 U/min und etwa 1500 U/min; f) nach Temperaturstabilisierung Reduktionsmittellösung mit einer konstanten Flussrate von etwa 0,1 ml/Stunde und etwa 10,0 l/Stunde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupfervorläufer ausgewählt werden kann aus Kupferacetat, Kupfercarbonat, Kupferchlorid, Kupferhydroxid, Kupferiodid, Kupfernitrat, Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)-oxid, Kupfersulfat, Kupfer(I)-sulfid, Kupfer(II)-sulfid und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel ein Polysaccharid-Biopolymer ist, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Chitosan, Carboxymethylcellulose und Akazie oder Mischungen davon besteht, oder ein kationisches Tensid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cetylpyridinium, ethoxyliertem Sorbitan Monolaurat 80 und Cocoamidopropylbetain, oder Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysaccharid-Biopolymer ausgewählt ist aus etwa 0,1% bis etwa 2,5% (m/m) Chitosan, gelöst in einer Lösung von Essigsäure in Wasser mit einer Konzentration zwischen etwa 0,1 und etwa 5,0 mol/l; oder in Wasser gelöste Carboxymethylcellulose in einem Massenverhältnis von etwa 0,1% bis etwa 10,0%; oder arabisches Gummi, gelöst in Wasser bei einer Konzentration von etwa 0,1% bis etwa 25,0%, oder Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kationische Tensid ausgewählt ist aus Cetylpyridiniumchlorid in entionisiertem Wasser in einem Massenanteil zwischen etwa 0,05% und etwa 20,0% oder ethoxyliertem Sorbitanmonolaurat 80 gelöst in Wasser in einem Massenanteil zwischen etwa 0,05% bis etwa 20,0%, oder Cocoamidopropylbetain in Wasser in einem Massenanteil zwischen etwa 0,05% bis etwa 20,0%, oder Mischungen davon.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanostrukturen auf der Basis von rotbraunem metallischem Kupfer getrocknet oder in dem wässrigen Medium dispergiert gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen durch einfaches Verdampfen für etwa 6 bis 12 Stunden in einem Ofen bei etwa 80°C oder für etwa 24 bis 48 Stunden bei Raumtemperatur durchgeführt wird; wobei die Nanostruktur-Dispersion in einem Harz oder kompatiblen Polymer auf wässriger Basis aufgebracht wird.
Hybrides antimikrobielles und antivirales Mittel aus Kupfer-Nanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 90% des Produkts aus metallischen kupferbasierten Nanostrukturen, die mit Polysaccharid-Biopolymer beschichtet sind, eine Partikelgröße unter 560 nm aufweisen.
Antimikrobielles und antivirales Hybridmittel aus Kupfer-Nanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als Additiv in Harzen, Farben, Papieren, Stoffen, Hölzern, Polymermaterialien oder dispergiert in Desinfektionsprodukten, wie z.B. Reinigungsmitteln, angewendet wird, wie z.B. Waschmittel, Alkoholgel, Desinfektionsmittel oder Weichspüler, oder in strategischen Umgebungen, die geringere Kontaminationsraten erfordern, wie z.B. in Krankenhäusern, landwirtschaftlichen und veterinärmedizinischen Bereichen sowie in öffentlichen und geschlossenen öffentlichen Verkehrsmitteln, landwirtschaftlichen und veterinärmedizinischen Umgebungen.
Verwendung eines hybriden antimikrobiellen und antiviralen Mittels aus Kupfernanopartikeln und aktiven organischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass es biozid oder biostatisch ist, um das Wachstum und die Vermehrung des biologischen Mittels zu verhindern, das als Additiv in Harze, Farben, Papiere, Stoffe, Hölzer, Polymermaterialien eingearbeitet oder in Desinfektionsprodukten dispergiert wird, wie z. B. Reinigungsmittel, Alkoholgel, Desinfektionsmittel oder Weichspüler, oder sogar in strategischen Umgebungen angewendet werden, die niedrigere Kontaminationsraten erfordern, wie insbesondere Krankenhausbereiche, landwirtschaftliche und veterinärmedizinische Bereiche sowie öffentliche Umgebungen und Innenbereiche von öffentlicher Verkehr.
Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen ausgewählt sind aus der Gram-Gruppe - und bestehen aus Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa und Gram +, das Staphylococcus aureus und Streptococcus agalactiae ist, der Hefe Candida albicans und dem umhüllten RNA-Virus, dem Hunde-Coronavirus.