DE202020001666U1 - Imprägnierung der Oberfläche von Kleidung, Schutzkleidung, Gewebehandschuhen gegen Viren aus den Tröpfchen der Atemluft - Google Patents

Imprägnierung der Oberfläche von Kleidung, Schutzkleidung, Gewebehandschuhen gegen Viren aus den Tröpfchen der Atemluft Download PDF

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Abstract

Die Imprägnierung der Oberfläche von Kleidung, Schutzanzügen, Labor- und einfachen Gewebehandschuhen gegen Viren aus Tröpfchen der Atemluft ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen von Geweben - d.h. von Kleidern, Schutzkleidung, Handschuhen, Schutzhandschuhen, Stoffatemmasken und Schutzatemmasken - mittels einer feinen, unsichtbaren im unteren Mikrometerbereich dünnen Salzbeschichtung imprägniert werden.

Description

  • Das Problem der Kleidung und aller bisherigen Schutzkleidungen und Masken ist, dass an ihrer Oberfläche Viren aus den Tröpfchen des Atems haften bleiben und so weitergetragen und auch dem Träger der Schutzkleidung gefährlich werden können.
  • Fig. 1: Die Maske schützt weniger den Träger als das Gegenüber
  • Wichtig ist, dass sowohl die Oberflächen der Kleidung sowie der Schutzkleidung (Laborkittel und Schutzmaske, Handschuhe und Schutzbrille (Bei Schutzbrillen ist eine solche Imprägnierung kaum möglich, da die Beschichtung die Durchsicht wesentlich verschlechtert.)) mit einer antiviralen Substanz imprägniert werden. Die Anforderungen an diese antivirale Substanz sind sehr hoch. Sie muss medizinisch völlig unbedenklich sein und darf bestehende Schutzsysteme nicht verschlechtern. Auch muss sie leicht zu entfernen und wieder zu erneuern sein.
  • Laut einer Untersuchung von Fu-Shi Quan et al. (Fu-Shi Quan, Ilaria Rubino, Su-Hwa Lee, Brendan Koch & Hyo-Jick Choi Universal and reusable virus deactivation system for respiratory protection https://www.nature.com/articles/srep39956) von 2017 desaktivieren schon winzige Kochsalzkristalle Viren aus den Atemtröpfchen. Diese antivirale Wirkung von Kochsalz auf Viren zusammen mit Wassertröpfchen wiesen Fu-Shi Quan et al. nach, indem sie den inneren Filter in einer Maske mit Natriumchlorid und dem Tensid Tween 20 imprägnierten. Durch Tierversuche und elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten sie, dass die Viren aus den Aerosolen bei Kontakt mit den Kochsalzkristallen bereits innerhalb von 5 min fast vollständig desaktiviert waren.
    Die Wirkung der Salzkristalle auf die Viren beruht darauf, dass virenhaltige Aerosole aus der Atemluft die Salzkristalle auf der Stoffoberfläche anlösen. Durch die hohe Salzkonzentration wird den Viren das Wasser entzogen und ihre Oberflächenproteine verformt. Deshalb können diese Viren nicht mehr an menschliche Zellen andocken und zerfallen. Bei weiterem Verdunsten des Wassers zerquetschen die sich neu bildenden Salzkristalle restliche Viren. (Choi, H.-J. et al. Stability of influenza vaccine coated onto microneedles. Biomaterials 33, 3756-3769 (2012). Choi, H.-J. et al. Stability of whole inactivated influenza virus vaccine during coating onto metal microneedles. J. Control. Release 166, 159-171 (2013). Baldwin, R. L. How hofmeister ion interactions affect protein stability. Biophys. J. 71, 2056-2063 (1996).) 2a und 2b: Ablauf der Virenzerstörung durch Salze:
  • Laut der Ansprüche dieses Gebrauchsmusters werden die Viren schon an der Oberfläche von Kleidung und Schutzkleidung abgefangen und zerstört. Gerade von kontaminierten Oberflächen wie z.B. Handschuhen geht eine große Gefahr der Selbstinfektion und Weiterverbreitung von Viren aus. Damit ist unser Verfahren umfassender und weiterführender als das Verfahren von Fu-Shi Quan et al. die lediglich Viren innerhalb eines Filters desaktivieren.
  • Anwendung:
  • Stoffgewebe werden z.B. mit einer Lösung aus Kochsalz (300 g) und Tween 20 (10 g) auf 1 L dest. Wasser imprägniert. Ebenso können - wie in den Ansprüchen aufgeführt - andere Salze und Tenside gemäß ihrer Löslichkeit im Wasser eingesetzt werden.
  • Dabei sorgt das Tensid bzw. die Tensidmischung für die Anhaftung und Einbettung der Salzkristalle auf der Stoffoberfläche. Weiterhin verhindern die Tenside das Versteifen des Stoffes durch die anhaftenden Salzkristalle.
  • Schutzhandschuhe für Beschäftigte z.B. an der Kasse sollten daher nur aus Gewebe bestehen und unbedingt imprägniert werden.
  • Da im Labor gerne Baumwollhandschuhe unter die Schutzhandschuhe aus Kunststoff gezogen werden, weil diese Baumwollhandschuhe gut den Schweiß aufsaugen, sollte man Schutzhandschuhe für Labore direkt dreilagig (13) produzieren. In der Mitte (15) sollten sie einen gegen Chemikalien, Bakterien und Viren dichten Kunststoffbelag und außen (14) und innen (16) ein dünnes Gewebe z. B. aus Baumwolle haben, wobei die äußere Schicht (14) mit dem neu Imprägniermittel getränkt wird.
    Auch zweilagige Handschuhe (12) bedeuten schon eine wesentliche Verbesserung. Außen (14) bestehen sie aus einer imprägnierbaren Gewebeschicht und innen (15) besitzen sie eine Schutzschicht gegen Chemikalien, Bakterien und Viren.
    Wichtig ist, dass sowohl die dreilagigen (13) als auch zweilagigen (12) Schutzhandschuhe so dünn sind, dass die Haptik möglichst wenig verringert wird.
  • Schutzmasken sollen bereits bei der Herstellung wenigsten auf den Außenseiten oder besser in Gänze imprägniert werden. Die Imprägnierung erfolgt durch Besprühen oder durch Eintauchen in die Imprägnierlösung. Beim Tauchenverfahren soll die Konzentration an Kochsalz und Tween 20 geringer gehalten werden, damit der Stoff geschmeidig und atmungsaktiv bleibt. Empfohlen wird je nach Stoffart auf 1 kg Stoff ca. ½ bis 1,5 kg Imprägniermischung einzusetzen. Nach dem Tauchen wird der imprägnierte Stoff in einem Trockner oder in einer Wäscheschleuder getrocknet werden, damit sich keine Salzränder bilden.
  • Durch die Imprägnierung erreicht man - bis zur nächsten Wäsche - einen antiviralen Schutz. Der Ablauf von der Imprägnierung mit Salz und Tensid bis hin zur Virenzerstörung ist in 4 schematisch dargestellt.
  • Bestehende Patente zur Virenzerstörung auf Oberflächen
  • Einige der bisher bekannten Methoden und Substanzen zum Desaktivieren von Viren sind stark gesundheitsschädlich, da neben harter UV-Strahlung und noch höher energetischer Strahlung, Schwermetallsalze wie Silber- und Kupfersalze zur Anwendung kommen.
  • Bisherige Methoden, sich vor Viren zu schützen und sie zu desaktivieren, sind in den folgenden Patenten zu finden:
    • Im Patent DE 38 86332 T2 wird die Virendesaktivierung mit β-Propiolacton, Formaldehyd oder Ethylenimin zitiert, wobei die Autoren anmerken, dass die Handhabung derartiger Reagenzien potentiell gefährlich ist und ein sicheres Verfahren wünschenswert wäre. Deshalb schlagen sie vor, die Viren mit Ascorbinsäure oder deren Salz in Gegenwart von Sauerstoff und Schwermetallionen zu desaktivieren.
  • Das Patent DE 10 2016 002 826 A1 2017.09.14 betrifft eine Atemschutzmaske zum Schutz vor Tröpfcheninfektionen, die eine zumindest den Mundbereich eines Menschen bedeckende Filterfläche aufweist. Durch Elektrolyse einer Natriumchlorid-Lösung (NaCl) erfolgt eine Desinfektion von Krankheitserregern im Kontaktbereich der Filterfläche zur Umgebungsluft.
  • Mit Schwermetallsalzen werden Viren im Patent WO97/25415 desaktiviert.
    Dort wird ein Verfahren zur Desaktivierung von HIV und anderer Viren beschrieben, welche eine hohe chemische Affinität zu mehrwertigen Schwermetallen haben. Die Virus-Proteine werden dort kationisiert und viruzid gemacht. Das chemisch gebundene Schwermetall wird durch chemische Reaktion in eine schwerlösliche Verbindung übergeführt, vorzugsweise in einen „Chelatkomplex“.
  • Durch Phenylketon werden im Patent DE 28 42 091 A1 von 1979 behüllte Viren desaktiviert.
  • Durch bestimmte Betaine werden gemäß Patent DE 10 2016 002 826 A1 2017.09.14 Viren desaktiviert.
  • Gemäß EP 000000357693 B1 werden Viren durch Zeolithe abgetrennt.
  • Mittels Diisopropylfluorophosphatase wird zur Dekontamination und Imprägnierung von Kleidung Patent DE 198 08 192 A1 verwendet.
  • In der Patentschrift DE000019808192A1 werden Viren durch ein Enzym zerstört.
  • In EP 000000357693 B1 werden Viren durch großporige Molekularsiebe abgetrennt.
  • Im DE 3528209 C2 werden aldehydfreie Desinfektionsmittel, insbesondere Mittel zur Desinfektion von Flächen, Oberflächen, Instrumenten und/oder Wäsche, bestehend aus Biguaniden und/oder Guanidinderivaten sowie gegebenenfalls quaternären Ammoniumverbindungen und/oder nichtionischen und/oder kationiden Tensiden sowie anderen Hilfsstoffen eingesetzt.
  • Patent DE 198 08192 A1 verwendet Diisopropylfluorophosphatase zur Dekontamination verseuchter Lebensräume, zur Herstellung von Arzneimitteln, zur Behandlung bzw. Entgiftung von Mensch und Tier, zur Imprägnierung von Kleidung und zum Einsatz in der Analytik.
  • Das Prinzip der mechanischen Virenzerstörung durch Kristallisation oder durch hohe Salzkonzentrationen wurde schon mehrfach angewendet. Dafür wurden Ammoniumsalze wegen ihrer extrem guten Wasserlöslichkeit verwendet. Mit alkalischen Ammoniumsalzen werden Viren gemäß Patent EP 1 053 754 A1 desaktiviert.
  • Aus der europäischen Patentschrift EP 0 124 506 ist ein Verfahren zur Inaktivierung von vermehrungsfähigen Krankheitserregern in Präparationen, die plasmatische Enzyme, Gerinnungsfaktoren, Immunglobuline oder sonstige im Blut vorhandene Protein enthalten, bekannt. Die Präparation wird durch Zusatz von Ammoniumsulfat auf eine 0,5 molare Salzkonzentration eingestellt und wärmebehandelt. Das Salz aus der Präparation wird entfernt.
  • Im Patent DE 199 23 027 C2 von 2002 werden die Verwendung einer konzentrierten Ammoniumsalzlösung zur Inaktivierung und/oder Eliminierung von umhüllten und/oder nicht umhüllten Viren beschrieben. Bei diesem Verfahren zur Inaktivierung und/oder Eliminierung von umhüllten und/oder nicht-umhüllten Viren aus einer Plasmaproteinlösung durch Zusatz eines Ammoniumsalzes bei alkalischen pH-Werten wird eine Plasmaproteinlösung bei Raumtemperatur und bei einer Ammoniumsalzkonzentration von 30 bis 39 Gew.-% einer Inkubation unterworfen. Nach Abtrennung der Ausfällungen und Entfernung des Ammoniumsalzes bis wird auf einen Restgehalt von weniger als 0,5 mol/L mehrere Stunden bei etwa 60°C pasteurisiert und zu einer therapeutisch einsetzbaren Plasmaproteinzubereitung verarbeitet.
  • Bestehende Patente zu mehrschichtigen Laborhandschuhen mit antiviral wirkenden Substanzen
  • Zu mehrschichtigen Schutzhandschuhen gibt es eine Vielzahl an Patenten.
    Im Patent EP 000001264684 A1 werden Handschuhe mit einer wasserdampfdurchlässigen, flüssigkeitsundurchlässigen Verbundstruktur beschrieben.
    Diese könnten gut mit der in diesem Gebrauchsmuster genannten Salzlösung imprägniert werden.
    Auch im Patent EP 3 375 309 A1 wird ein mehrschichtiger Handschuh mit Indikator beschrieben, der - in diesem Gebrauchsmuster genannten Imprägnierlösung - behandelt werden könnte.
  • Auch zu antiviral und antibakteriell wirkenden Handschuhen und Stoffen gibt es eine große Anzahl an Patenten.
    • EP000002405779B1 Betrifft eine „Pulverfreier Handschuh mit antimikrobieller Beschichtung“
    • EP000001537796B1 Betrifft eine „Antimikrobielle, elastischer, flexibler Artikel, wie zum Beispiel ein Handschuh und Verfahren zur Herstellung“ Betrifft eine „Zusammensetzungen enthaltend eine Kombination
    • EP000001362581B2 aus antitranspirant wirkendem und antimikrobiell wirkendem Agens“ Beatify „ANTIMICROBIAL AGENT, METHOD OF
    • WO002009137831A2 PREPARING AN ANTIMICROBIAL AGENT AND ARTICLES COMPRISING THE SAME“
    • WO0019930l8745A1 Beatify „USE OF ANTIVIRAL COATING FOR LATEX ITEMS SUCH AS CONDOMS“
  • Keines der Patente beruht auf dem antiviralen Schutz durch auskristallisierendes Kochsalz.
  • Bezugszeichenliste
    • 2a: Erfolgreicher Virenangriff auf die menschliche Zelle
      1
      Virus
      2
      Protein des Virus als Anker zur menschlichen Zelle
      3
      Menschliche Zelle
      4
      Glykolipid auf der Oberfläche der menschlichen Zelle als Andockstelle für die Oberflächenproteine der Viren
      5
      Erfolgreiches Andocken des Virus und Infusion der Virus-RNA in die menschliche Zelle
    • 2b: Virenzerstörung mit Salz und Wasser
      6
      Virus im Wassertröpfchen (Aerosol)
      7
      das Wassertröpfchen mit Virus trifft auf Salz und löst dieses auf.
      8
      Das gelöste Salz führt zur Umfaltung des Virus-Proteins
      9
      Das auf der Oberfläche des Virus denaturierte Protein kann nicht mehr an die menschliche Zelle docken
      10
      Beim Verdunsten des Wassers schließt das kristallisierende Salz die Viren ein und zerquetscht sie
      11
      Zerfall des zerquetschten und/oder denaturierten Virus
    • 3: Imprägnierbarer Schutzhandschuh
      12
      Zweilagiger Handschuh
      13
      Dreilagiger Handschuh
      14
      Für das Imprägnieren geeignete saugfähige Stofflage
      15
      Eine gegen Chemikalien und/oder Mikroorganismen dichte Lage
      16
      Innen eine für Schweiß saugfähige Lage z.B. aus Baumwolle
    • 4: Modell: Von der Imprägnierung mit Salz und Tensid bis hin zur Zerstörung der Viren
      17
      Mit einer gesättigten Salzlösung imprägniertes, unpolares Gewebe
      18
      gesättigten Salzlösung mit Tensid
      19
      molekulare Tensidschichten (übereinandergelagert ca. 1000 Tensidschichten)
      20
      Das Salz kristallisiert beim Verdunsten des Wassers aus
      21
      Salzkristalle
      22
      Die Salzkristalle werden vom Tensid eingebettet
      23
      Die Aerosole mit Viren dringen in die Imprägnierung ein
      24
      Das Wasser im Aerosol löst das Salz auf
      25
      Die Proteine der Viren werden durch die Salzlösung und durch das Tensid denaturiert und damit desaktiviert
      26
      Das Wasser verdunstet und beim Rekristallisieren des Salzes werden die Viren eingeschlossen und zerquetscht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3886332 T2 [0012]
    • DE 102016002826 A1 [0013, 0016]
    • WO 97/25415 [0014]
    • DE 2842091 A1 [0015]
    • EP 000000357693 B1 [0017, 0020]
    • DE 19808192 A1 [0018, 0022]
    • DE 000019808192 A1 [0019]
    • DE 3528209 C2 [0021]
    • EP 1053754 A1 [0023]
    • EP 0124506 [0024]
    • DE 19923027 C2 [0025]
    • EP 000001264684 A1 [0026]
    • EP 3375309 A1 [0026]
    • EP 000002405779 B1 [0027]
    • EP 000001537796 B1 [0027]
    • EP 000001362581 B2 [0027]
    • WO 002009137831 A2 [0027]

Claims (15)

  1. Die Imprägnierung der Oberfläche von Kleidung, Schutzanzügen, Labor- und einfachen Gewebehandschuhen gegen Viren aus Tröpfchen der Atemluft ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen von Geweben - d.h. von Kleidern, Schutzkleidung, Handschuhen, Schutzhandschuhen, Stoffatemmasken und Schutzatemmasken - mittels einer feinen, unsichtbaren im unteren Mikrometerbereich dünnen Salzbeschichtung imprägniert werden.
  2. Die Imprägnierung im Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Salzlösung auf die Oberfläche aufgebracht wird.
  3. Die in Anspruch 1 genannte Salzlösung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie weitgehend gesättigt ist.
  4. Die in den Ansprüchen 1 und 2 genannte Salzlösung besteht aus Natriumchlorid oder Kaliumchlorid oder Kalium- oder Natrium- oder Ammoniumsulfat oder Kaliummalat oder Calcium- oder Natrium- oder Kaliumpropiat oder Natriumascorbat oder Natrium- oder Kaliumtartrat oder Calcium- oder Kaliumlactat oder deren entsprechenden Hydratsalzen oder deren Mischung.
  5. Die unter Anspruch 1 genannte Salzbeschichtung wird unter Zusatz eines nichtionischen oder amphoteren Tensids zur Salzlösung auf den Oberflächen fixiert.
  6. Die in Anspruch 5 genannten Tenside sind: Tween 20 (E 432) oder Tween 40 (E 434) oder verschiedene Monoglyceride (E 471 - E 472) oder Polyalkylenglycolether oder Fettalkoholethoxylate, (FAEO)) oder Fettalkoholpropoxylate (FAPO) oder Monoglyceride oder Tween 60 oder Tween 65 oder Lecithin.
  7. Die in Anspruch 6 genannten Tenside werden bis Konzentration etwa 1% einer gemäß ihrer Löslichkeit im Wasser der Salzlösung zugesetzt.
  8. Die in Anspruch 1 genannte Salzbeschichtung kann permanent durch hygroskopische Salze oder Lösungsmittel feucht gehalten werden.
  9. Hygroskopische Salze gemäß Anspruch 8 sind Natriumsulfat oder Natriumpropionat oder Kaliumpropionat oder Calciumlactat oder Kaliumlactat oder Ammoniumsulfat.
  10. Die in Anspruch 8 genannten hygroskopischen Lösungsmittel können Glycerin oder PEG 200 oder PEG 400 oder PEG 600 oder 1,2 Propandiol sein.
  11. Die in Anspruch 10 genannten hygroskopischen Lösungsmittel dürfen nur zu maximal 10 % der in Anspruch 3 genannten Salzlösung zugesetzt werden.
  12. Die in Anspruch 1 genannten Schutzhandschuhe sind dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei- (12) oder dreilagig (13) sind.
  13. Diese nach Anspruch 12 gekennzeichneten Schutzhandschuhe besitzen auf der äußeren Lage (14) eine zur Imprägnierung gemäß Anspruch 1 geeignete, saugfähige, hydrophile Lage.
  14. Der nach Anspruch 12 genannte dreilagige Schutzhandschuh (13) ist dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Lage (15) die übliche Sperrschicht gegen Chemikalien und oder Mikroorganismen besitzt und die innere Lage (16) dem Aufsaugen von Schweiß dient.
  15. Der nach Anspruch 12 gekennzeichnete zweilagige Schutzhandschuh (12) ist dadurch gekennzeichnet, dass seine innere Lage (15) die übliche Sperrschicht gegen Chemikalien und oder Mikroorganismen besitzt.
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