DE202021001415U1

DE202021001415U1 - Biosichere Schutzvorrichtung

Info

Publication number: DE202021001415U1
Application number: DE202021001415.2U
Authority: DE
Original assignee: Kraton Polymers Research BV
Current assignee: Kraton Polymers Research BV
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: WO2021212147A2; AU2021102026A4; WO2021212147A3

Abstract

Beschichtungsmaterial, welches die Übertragung von einem oder mehr als einem Pathogen durch antimikrobielle Aktivitäten verringert, wobei das Beschichtungsmaterial enthält:
ein sulfoniertes Polymer ausgewählt aus der Gruppe von Perfluorsulfonsäurepolymeren, Polystyrolsulfonaten, sulfonierten Blockcopolymeren, sulfonierten Polyolefinen, sulfonierten Polyimiden, sulfonierten Polyamiden, sulfonierten Polyestern, sulfonierten Polysulfonen, sulfonierten Polyketonen, sulfonierten Polyarylenethern und Mischungen hiervon,
wobei das sulfonierte Polymer einen Sulfonierungsgrad von wenigstens 10% aufweist,
wobei das Beschichtungsmaterial auf für mikrobielle Kontamination empfänglichen Oberflächen mit einer Dicke von wenigstens > 1 µm aufgebracht ist,
wobei das Beschichtungsmaterial wenigstens 90% Mikroben in < 120 Minuten des Kontakts mit den Oberflächen, welche das Beschichtungsmaterial darauf aufgebracht aufweisen, abtötet.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die Offenbarung betrifft eine biosichere Schutzvorrichtung zum Schützen von Oberflächen vor Infektionskrankheiten und/oder ansteckenden Krankheiten, Beschichtungsmaterialien zum Schützen von Oberflächen und Verfahren zum Bereitstellen von Oberflächen mit einer antimikrobiellen Schutzvorrichtung zum Abtöten von Mikroben.
STAND DER TECHNIK
Arzneimittelresistente Mikroben werden zu einer Bedrohung für das weltweite Gesundheitswesen, insbesondere mit dem Risiko von in Krankenhäusern erworbenen Infektionen, welche fatal werden könnten. Neben Mitarbeitern im Gesundheitswesen, sind öffentliche Sicherheitsbeamten (beispielsweise Medizintechniker, Polizeibeamte usw.) oftmals der Öffentlichkeit ausgesetzt, von denen einige Infektionskrankheiten und/oder ansteckende Krankheiten aufweisen können, mit dem Risiko, sich selber zu infizieren oder andere der gesunden Population nach deren Kontakt mit infektiösen und/oder ansteckenden Individuen zu infizieren.
In dem Kontext von Pandemien sind telefonzellenartige Testeinrichtungen geschaffen worden, um es medizinischem Personal zu erlauben, Patienten hinter der Sicherheit eines Kunststoffpaneels zu untersuchen. Nach jeder Patiententestung wird die Zelle desinfiziert und gelüftet. Es ist wünschenswert, über medizinische Einrichtungen, Untersuchungsräume etc. zu verfügen, welche zwischen Patienten keine Stilllegung zum Sterilisieren erfordern, insbesondere, wenn Krankenhäuser und Notfallräume mit Patienten überfrachtet sind.
Auch in dem Kontext von Pandemien haben Gesundheitsorganisationen und Regierungseinheiten entweder empfohlen oder angeordnet, dass in der Öffentlichkeit Gesichtsmasken getragen werden. Gesichtsmasken können durch deren Schutzwirkung, beispielsweise N90, N95 und N100 identifiziert werden, was sich auf deren Filtereffizienz von Partikeln mit wenigstens 0,3 µm Durchmesser bezieht. Vesikuläres Stomatitis-Virus (VSV), ein umhülltes Virus mit gewehrkugelartig geformten Virionen, hat Ausmaße von 70 x 200 Nanometern. SARS-CoV-2 hat ein Ausmaß von ungefähr 0,125 Mikrometern (125 Nanometern) im Durchmesser und wird sogar beim einfachen Atmen und Sprechen freigesetzt. Eine Gesichtsmaske ist wünschenswert, um Schutz vor der Ausbreitung von Atemwegserkrankungen aufgrund der Einatmung von Viren zu erlangen. In einer Pandemie kann ein Mangel an PPE (persönlicher Schutzausstattung), wie Beatmungsgeräten und chirurgischen Gesichtsmasken, auftreten, was die Wiederverwendung von Einmal-PPE'en mit der Gefahr von Infektionen erfordert. Es sind Verfahren entwickelt worden, um Gesichtsmasken zur Wiederverwendung durch Mitarbeiter im Gesundheitswesen in Krankenhäusern zu reinigen, beispielsweise durch Verwendung von verdampftem H₂O₂. Es gibt auch einige hausgemachte Lösungen, um Gesichtsmasken zur Wiederverwendung zu reinigen und zu sterilisieren, allerdings mit ungewissem Ergebnis bezüglich deren Effektivität.
In dem Stand der Technik sind mehrere mikrobizide Ansätze verfolgt worden, einschließlich der Verwendung von Metallen, Metalloxid-Nanopartikeln, Metallsalzen und kationischen Polymeren, um Beschichtungsoberflächen antimikrobielle Eigenschaften zu verleihen. Allerdings können Bakterien über die Zeit Resistenzen gegenüber Metallen ausbilden. Es gibt auch eine beträchtliche Umweltauswirkung, weil nanoskaliges Metall in die Umgebung entweichen kann und die Nahrungskette kontaminieren kann oder direkt in höhere Organismen im subzellulären Maßstab eindringen kann.
Kationische Polymere sind eine Klasse von Polymeren, welche eine positive Ladung tragen oder in ihrer Struktur kationische Einheiten aufweisen. Die antimikrobielle Aktivität von kationischen Polymeren ist von vielen Faktoren abhängig, einschließlich Morphologie, Größe und Oberflächenladung. Der häufigste Mechanismus beim Ursprung der antimikrobiellen Aktivität dieser Klasse von Materialien ist die Wechselwirkung zwischen deren positiv geladener Struktur und den negativ geladenen Membranen der Mikroorganismen. Nach Adsorption an der Zellwand kann das Polymer diffundieren und deren Bruch verursachen. Einige kationische antimikrobielle Polymere haben eine Tötungsrate von 90 % bis 99% gram-negativer und gram-positiver Bakterien, entweder durch Luft oder Wasser, gezeigt. Allerdings liegt ein Hauptnachteil von kationischen antimikrobiellen Polymeren darin, dass die Makromoleküle sehr groß sein können. Folglich können diese nicht so schnell wie kleine Molekülagenzien agieren. Manche benötigen Kontaktzeiten in einer Größenordnung von Stunden, um substantielle Verringerungen in den Pathogenen zu erreichen, was für die Routineverwendung in Krankenhäusern, Kliniken und anderen Einrichtungen, die Patienten behandeln, welche Infektionskrankheiten und/oder ansteckende Krankheiten aufweisen können, nicht anwendbar sind. Ein anderer Nachteil ist, dass diese Polymere gegenüber Viren ohne die negativ geladenen Phospholipidmembranen ineffektiv sein können.
Es gibt einen Bedarf für die ausgedehnte Verwendung von PPE, wie beispielsweise Gesichtsmasken, welche zum ausgedehnten Schutz von Mitarbeitern im Gesundheitswesen, öffentlichen Sicherheitsmitarbeitern sowie der Öffentlichkeit im Allgemeinen selbststerilisierend sind, d.h. die Fähigkeit aufweisen, Mikroben schnell zu abzutöten. Es besteht ein Bedarf an Filtrationsmedien, welche zum ausgedehnten Schutz in Einrichtungen des Gesundheitswesens und in Unterkünften insbesondere für diejenigen mit geschwächten Immunsystemen selbststerilisierend sind. Solche Filtrationsmedien können, unter vielen anderen, Lüftungsfilter, Energiewiedergewinnungseinheiten, Vorrichtungen zur Kontrolle von Umgebungsfeuchtigkeit (Befeuchter und Entfeuchter), Prozessluft in sterilen Umgebungen, Fahrzeugventilationssysteme sein. Es besteht ein Bedarf für selbststerilisierende Gewebe (einschließlich Bekleidung und Kleidungsstücken für persönliche oder medizinische Patientennutzung) sowie Möbel und Möbelbestandteile, wie beispielsweise Kissen, Füllstoffe und Polsterung für häusliche Verwendung, Verwendung im Gesundheitswesen oder kommerzielle Verwendung. Des Weiteren besteht ein Bedarf für selbststerilisierende Beschichtungen auf Oberflächen, welche Menschen tendenziell regulär anfassen, wie beispielsweise, unter vielen anderen, auf Elektronik, Handgeländern, Türknäufen, Handgriffen, Wasserhähnen, Kraftfahrzeug- und Flugzeuginterieur, Gepäck und Handgepäck, (Kredit)karten und Kartenlesegeräten, Brieftaschen, Schlüsseln, Ladentischen und Behältern, Büromaterial, wie Kugelschreiber, Markern, Linealen.
Es besteht ein Bedarf für Vorrichtungen, welche potentiell Mikroben ausgesetzt sind, welche mit einer biosicheren Oberfläche geschützt sind, welche bei Kontakt mit deren Schutzoberflächen oder nach wiederholten Aussetzungen die Mikroben inhärent, schnell und wirksam abtötet, was die ausgedehnte Verwendung der Vorrichtungen erlaubt.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einem Aspekt betrifft die Offenbarung ein biosicheres Beschichtungsmaterial, welches die Übertragung von einem oder mehr als einem Pathogen durch antimikrobielle Aktivitäten verringert. Das Beschichtungsmaterial umfasst, besteht im Wesentlichen aus oder besteht aus einem sulfonierten Polymer ausgewählt aus der Gruppe von Perfluorsulfonsäurepolymeren, Polystyrolsulfonaten, sulfonierten Blockcopolymeren, sulfonierten Polyolefinen, sulfonierten Polyimiden, sulfonierten Polyamiden, sulfonierten Polyestern, sulfonierten Polysulfonen, sulfonierten Polyketonen, sulfonierten Polyarylenethern und Mischungen hiervon. Das sulfonierten Polymer enthält 10 bis 100 Mol-% funktionelle Sulfonsäure- oder Sulfonatsalzgruppen basierend auf der Anzahl von für Sulfonierung empfänglichen (d.h. kann sulfoniert werden) Monomereinheiten oder den Blöcken in dem sulfonierten Polymer, so dass das Beschichtungsmaterial vorzugsweise innerhalb einer Kontaktzeit von 120 Minuten wenigstens 90% der Mikroben abtötet. Das Beschichtungsmaterial ist auf die Oberflächen, welche für mikrobielle Kontamination empfänglich sind, in einer Dicke von wenigstens > 1 µm aufgebracht.
In Ausführungsformen weist das sulfonierte Polymer einen Sulfonierungsgrad von wenigstens 20% auf. Das sulfonierte Polymer hat in Ausführungsformen eine Ionenaustauschkapazität (IEC) von wenigstens 0,5 meq/g. In Ausführungsformen weist das Beschichtungsmaterial Säureverunreinigungen von weniger als 1000 ppm auf. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Tetrafluorethylen.
In Ausführungsformen wird das Beschichtungsmaterial hier periodisch durch Aussetzung gegenüber einer sauren Lösung mit einer Konzentration von > 0,1 M oder > 0,5 M oder >0,75 M oder >1 M für wenigstens 5 Minuten oder 10 Minuten oder 10 bis 45 Minuten reaktiviert.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein selektiv sulfoniertes, negativ geladenes anionisches Blockcopolymer. Das Copolymer hat die allgemeine Konfiguration A-B-A, (A-B)n(A), (A-B-A)n, (A-B-A)nX, (A-B)nX, A-D-B, A-B-D, A-D-B-D-A, A-B-D-B-A, (A-D-B)nA, (A-B-D)nA, (A-D-B)nX, (A-B-D)nX oder Mischungen hiervon, worin n eine ganze Zahl zwischen 0 und 30 ist, X ein Kupplungsmittelrest ist, jeder A- und D-Block ein gegenüber Sulfonierung resistenter Polymerblock ist und jeder B-Block gegenüber Sulfonierung empfänglich ist. In Ausführungsformen mit einer Vielzahl von A-, B- oder D-Blöcken können der A-Block, der B-Block und der D-Block gleich oder verschieden sein. Der A-Block ist ausgewählt aus polymerisierten (i) para-substituierten Styrolmonomeren, (ii) Ethylen, (iii) alpha-Olefinen mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen, (iv) 1,3-Cyclodienmonomeren, (v) Monomeren von konjugierten Dienen mit einem Vinylgehalt von weniger als 35 Mol-Prozent vor der Hydrierung, (vi) Acrylestern, (vii) Methacrylestern und (viii) Mischungen hiervon. Der B-Block ist ein vinylaromatisches Monomer. Der D-Block ist ein hydriertes Polymer oder Copolymer eines konjugierten Diens ausgewählt aus Isopren, 1,3-Butadien und Mischungen hiervon. Der Block B ist selektiv sulfoniert, so dass dieser zwischen 10 bis 100 Mol-% funktionelle Sulfonsäure- oder Sulfonatsalzgruppen basierend auf der Anzahl von Monomereinheiten aufweist, so dass wenigstens 99% der Mikroben innerhalb von 30 Minuten nach dem In-Kontakt-Kommen mit dem Beschichtungsmaterial abgetötet werden.
In anderen Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein selektiv sulfoniertes, negativ geladenes anionisches Blockcopolymer mit wenigstens einem Alkenylaren-Polymerblock A und wenigstens einem im Wesentlichen vollständig hydrierten konjugierten Dien-Polymerblock B, bei dem im Wesentlichen alle funktionellen Sulfongruppen an den Alkenylaren-Polymerblock A gepfropft sind, wobei der Block A ein hydrophiler Endblock ist.
Gemäß einem Aspekt wird ein Beschichtungsmaterial, welches ein sulfoniertes Polymer enthält, auf für Kontamination empfindliche Oberflächen als ein Film oder durch irgendeines von Tauchbeschichten, Sprühbeschichten, Elektrospinnen, Drucken, 3-D-Drucken, Laminieren, Spin-Beschichten, Extrudieren, Extrusion dann gefolgt von Blasformen und Kombinationen hiervon aufgebracht. In Ausführungsformen wird das Beschichtungsmaterial auf die Oberflächen als eine Flüssigkeit, als ein Gel, als ein Schaum, als ein Spray, als eine Emulsion, als eine Lösung, als ein Film, als eine Membran oder als ein Laminat unter Ausbildung einer Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 1 µm oder >5 µm aufgebracht, so dass das Beschichtungsmaterial mindestens 99% Mikroben innerhalb von 5 Minuten nach Kontakt mit den Beschichtungsmaterialien abtötet.
In Ausführungsformen wird das Beschichtungsmaterial, zur nachfolgenden Beschichtung, zuerst in Wasser oder Lösungsmittel auf Oberflächen dispergiert. In anderen Ausführungsformen wird das Beschichtungsmaterial zur Entfernung von sauren Verunreinigungen einem Waschverfahren durch Spülen in deionisiertem Wasser oder Alkohol unterworfen.
In einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Bereitstellen von biosicheren Schutzeigenschaften auf Oberflächen, welche für mikrobielle Kontamination empfänglich sind, für eine ausgedehnte Zeitspanne von bis zu 6 Monaten. Das Verfahren umfasst das Aufbringen einer Beschichtungsschicht, welche ein sulfoniertes Polymer enthält, auf Oberflächen, welche für mikrobielle Kontamination empfänglich sind. Das sulfonierte Polymer weist einen ausreichenden Sulfonierungsgrad auf, um wenigstens 99 % Mikroben in weniger als 5 Minuten in Kontakt mit den Oberflächen abzutöten.
In einem anderen Aspekt betrifft die Offenbarung eine Gesichtsmaske, welche die Übertragung von einem oder mehr als einem Pathogen durch antibakterielle, antifungale oder antivirale Aktivität verringert. Die Gesichtsmaske enthält eine tragbare Struktur, welche so ausgestaltet ist, dass diese über dem Mund und der Nase platziert werden kann. Die tragbare Struktur weist eine Filterstruktur auf, welche wenigstens eine Filterschicht umfasst, die mit einem sulfonierten Polymer beschichtet ist. Die Filterschicht tötet wenigstens 90% Mikroben innerhalb von 5 Minuten nach In-Kontakt-Kommen mit der Filterschicht.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Offenbarung eine mobile biosichere medizinische Vorrichtung. Die medizinische Vorrichtung umfasst: einen Patiententransporter, wie eine Krankentrage, ein Gitterbett oder ein Krankenhausbett, ein Sicherheitszelt für Patienten, welche Zutritt zu einer medizinischen Einrichtung suchen, wobei der Patient eine ansteckende Krankheit aufweisen kann. Das Sicherheitszeit ist so entworfen und konstruiert, dass dieses auf dem Patiententransporter positioniert und befestigt werden kann, wobei der Patiententransporter innerhalb des Inneren des Sicherheitszeltes enthalten ist. Das Sicherheitszelt weist wenigstens eine Wandung, welche teilweise transparent ist, und wenigstens einen Handschuh auf, der in wenigstens einer der teilweise transparenten Wandung ausgebildet ist und sich in das Innere des Sicherheitszeltes zum Untersuchen des und In-Kontakt-Sein mit dem Patienten ausdehnt. Die Oberfläche des Inneren des Sicherheitszeltes, das Äußere des Handschuhs, welches sich in Kontakt mit dem Patienten befindet, sowie der Patiententransporter sind mit einer Beschichtungsschicht beschichtet, die ein sulfoniertes Polymer enthält. Die Beschichtungsschicht weist eine ausreichende Dicke auf, um wenigstens 90% Mikroben innerhalb von 5 Minuten des Kontakts abzutöten.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Verringern der Übertragung und Ausbreitung von einem oder mehr als einem Pathogen durch Oberflächen mit antibakterieller, antifungaler und antiviraler Aktivität. Das Verfahren umfasst das Beschichten von Oberflächen auf Vorrichtungen mit einer ausreichenden Schicht eines sulfonierten Polymers, so dass die Beschichtungsschicht wenigstens 90% Mikroben innerhalb von 120 Minuten des Kontakts abtötet.
BESCHREIBUNG
Die nachfolgenden in der Beschreibung verwendeten Begriffe haben die nachfolgenden Bedeutungen:
„Ionenaustauschkapazität“ oder IEC (ion exchange capacity) bezieht sich auf die gesamten aktiven Stellen oder funktionellen Gruppen, welche in einem Polymer für lonenaustausch verantwortlich sind. Im Allgemeinen wird ein herkömmliches Säure-Base-Titrationsverfahren verwendet, um die IEC zu bestimmen, siehe beispielsweise International Journal of Hydrogen Energy, Band 39, Ausgabe 10, 26. März 2014, Seiten 5054 bis 5062, „Determination of the ion exchange capacity of anion-selective membrane.“. IEC ist das Umgekehrte von „Äquivalentgewicht“ oder EW (equivalent weight), welches das Gewicht ist, das ein Polymer benötigt, um 1 Mol austauschbare Protonen bereitzustellen.
„Anti-Beschlag‟ bezeichnet die Prävention oder Inhibition des Aufbaus einer Kondensation auf einer Oberfläche (wie beispielsweise eine Linse oder einem Fenster). Anti-Beschlag-Eigenschaft kann durch den Wert T_Beschlag ausgedrückt werden, welches die Zeit ist, die benötigt wird, um auf einer Oberfläche einen Beschlag auszubilden. Anti-Beschlag kann durch Aussetzen der Schicht (Oberfläche) gegenüber Dampf aus siedendem Wasser mit einer Entfernung von 20 cm von der Wasseroberfläche in einer Umgebung von 50 % RF (relativer Feuchte) und 22°C evaluiert werden. Beispielsweise bedeutet es, dass auf einer Oberfläche der Beschichtung innerhalb von ungefähr 30 Minuten unter den beschriebenen Testbedingungen kein Beschlag gebildet wird, wenn die Oberfläche eine T_Beschlag von 30 Minuten aufweist.
„Mikroben‟ bezeichnet Mikroorganismen einschließlich Bakterien, Archaebakterien, Pilze (Hefen und Schimmel), Algen, Protozoen und Viren mit mikroskopischer Größe.
„Vorrichtung“ oder „Ausstattung und Gerät“ oder „Gerät“ bezeichnet Vorrichtung und/oder Gerät, wie dies üblicherweise von Mitarbeitern im Gesundheitswesen oder von öffentlichem Sicherheitspersonal bei der Behandlung von oder in Kontakt mit Individuen, welche Infektionen und/oder ansteckende Krankheiten aufweisen können, oder zur Verwendung beim Transport, beim temporären Halten oder in Aufnahmeeinrichtungen, wie beispielsweise medizinischen Zelten, Gitterbetten verwendet wird, wie beispielsweise persönliche Schutzvorrichtungen, wie Masken, Beatmungsgeräte, Schutzbekleidung, Schürzen, Instrumentengriffen, Elektronikvorrichtungen, welche in Krankenzimmern benutzt werden, Geländern, Türgriffen/-knäufen und anderen herkömmlichen Handberührungsflächen etc.
„Biosicher“ bezieht sich auf ein Material, eine Zusammensetzung oder einen Gegenstand mit deaktivierenden, selbststerilisierenden/selbstdesinfizierenden Eigenschaften, beispielsweise viruziden und bakteriziden, mit der Fähigkeit, Mikroben abzutöten und diese inert werden zu lassen, oder, die Anhaftung von Mikroben bei Kontakt für eine ausgedehnte Zeitspanne im Wesentlichen zu inhibieren. In Ausführungsformen beträgt die ausgedehnte Zeitspanne wenigstens zwei Stunden oder mehr als 4 Stunden oder mehr als 12 Stunden oder bis zu 6 Monate. Das sulfonierte Polymer kann reaktiviert werden, um dessen biosicheren Eigenschaften in einem Regenerations- oder Wiederauflade-Prozessschritt erneuert zu bekommen.
„Selbststerilisierend‟ bedeutet ein Material, eine Zusammensetzung oder ein Gegenstand mit desinfizierenden Eigenschaften, wie beispielsweise viruziden und bakteriziden Eigenschaften, mit der Fähigkeit, mehr als 99 % Mikroben abzutöten und diese inert werden zu lassen, oder, das Anhaften von Mikroben bei Kontakt in einer kurzen Zeitspanne von beispielsweise weniger als 120 Minuten, weniger als 30 Minuten oder weniger als 10 Minuten oder weniger als 5 Minuten im Wesentlichen zu inhibieren, und mit der Fähigkeit, für eine ausgedehnte Zeitspanne biosicher zu bleiben. In Ausführungsformen beträgt die ausgedehnte Zeitspanne wenigstens zwei Stunden oder wenigstens vier Stunden oder wenigstens zwölf Stunden. Der Begriff selbststerilisierend kann austauschbar mit antimikrobiell oder biosicher verwendet werden.
„Regenerieren“, „Regeneration“ oder „Reaktivieren“ oder „Wiederaufladen“ (und die passive Form hiervon) bezeichnet einen Prozess des Ladens oder Wiederaufladens oder einen Zustand, geladen oder wiederaufgeladen zu sein, um die biosicheren Eigenschaften, Mikroben bei Kontakt abzutöten oder zu inaktivieren, zu verstärken oder wieder herzustellen.
„Wirksame Menge‟ bezeichnet eine Menge, die ausreichend ist, Mikroben zu verändern, zu zerstören, zu inaktivieren und/oder zu neutralisieren, beispielsweise eine Menge, die ausreicht, Mikroben zu sterilisieren und abzutöten.
„Oberflächen-pH“ bezeichnet den pH auf der Kontaktoberfläche des sulfonierten Polymers, welcher von den auf der Oberfläche gebundenen Resten, wie beispielsweise der Beschichtungsschicht, resultiert. Der Oberflächen-pH kann mit kommerziellen Oberflächen-pH-Messgeräten, wie beispielsweise SenTix™ Sur-Elektrode von WTW Scientific-Technical Institute GmbH, Weilheim, Deutschland, gemessen werden.
„Abtrennbare“ oder „trennbare“ Bindung im Zusammenhang von Schichten oder Oberflächen bedeutet, dass die Schichten oder Oberflächen im Allgemeinen aneinander angebracht oder befestigt sind, aber mit der Anwendung einer gewissen Menge von Kraft getrennt werden können und dann nachfolgend zu einer späteren Zeit wieder befestigt oder wieder aufgebracht werden können. Um „trennbar“ oder „abtrennbar“ zu sein, müssen die Oberflächen befestigt und separiert werden können müssen, und die Kraft, welche angewendet wird, um die Schichten oder Oberflächen zu trennen, können von Hand aufgebracht werden.
„Häufig berührte Oberflächen“ bezeichnet Oberflächen, welche während eines Tages von einer Vielzahl von Menschen (gemäß der Definition des US-Centers for Disease Control and Prevention) häufig angefasst werden.
Die Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit wenigstens einer Oberfläche, welche mit einem ein sulfoniertes Polymer enthaltenden Material für selbststerilisierende Effekte, d.h. zum Abtöten von Mikroben nach Kontakt, beschichtet oder geschützt ist. In Ausführungsformen ist die Oberfläche mit einer Zusammensetzung beschichtet, welche enthält, im Wesentlichen besteht aus oder besteht aus dem sulfonierten Polymer. Das sulfonierte Polymer ist dadurch gekennzeichnet, dass es biosichere Eigenschaften aufweist, insbesondere geeignet ist für den Kontakt mit lebenden Dingen, wie beispielsweise Individuen, Tieren, welche infektiös sein können, und/oder ansteckende Krankheiten aufweisen können, oder für Oberflächen oder Verbindungen, welche Mikroben unter Verursachung von Infektionen und/oder ansteckenden Krankheiten ausgesetzt sein können.
Selbststerilisierendes Material - sulfoniertes Polymer: Sulfoniertes Polymer bezieht sich auf Polymere mit einer Sulfonatgruppe, beispielsweise -SO₃, entweder in Säureform (beispielsweise -SO₃H, Sulfonsäure) oder einer Salzform (beispielsweise -SO₃Na). Der Begriff „sulfoniertes Polymer“ umfasst auch Sulfonat enthaltende Polymere, wie beispielsweise Polystyrolsulfonat.
Das sulfonierte Polymer ist ausgewählt aus der Gruppe von Perfluorsulfonsäurepolymeren (beispielsweise sulfoniertem Tetrafluorethylen), sulfonierten Polyolefinen, sulfonierten Polyimiden, sulfonierten Polyamiden, sulfoniertem Polyester, Polystyrolsulfonaten, sulfonierten Blockcopolymeren, sulfonierten Polyolefinen, sulfonierten Polysulfonen, wie beispielsweise Polyethersulfon, sulfonierten Polyketonen, wie beispielsweise Polyetheretherketon, sulfonierten Polyphenylethern und Mischungen hiervon.
Das sulfonierte Polymer ist dadurch gekennzeichnet, dass es ausreichend oder selektiv sulfoniert ist, so dass es zwischen 10 und 100 Mol-% funktionelle Sulfonsäure- oder Sulfonatsalzgruppen bezogen auf die Anzahl von zu sulfonierenden Monomereinheiten oder dem zu sulfonierenden Block („Sulfonierungsgrad“) aufweist, so dass wenigstens 95 % Mikroben innerhalb von 120 Minuten nach In-Kontakt-Kommen mit dem Beschichtungsmaterial abgetötet werden. In Ausführungsformen weist das sulfonierte Polymer einen Sulfonierungsgrad von mehr als 25 Mol-% oder mehr als 50 Mol-% oder weniger als 95 Mol-% oder von 25 bis 70 Mol-% auf. Der Sulfonierungsgrad kann durch NMR oder lonenaustauschkapazität (IEC) berechnet werden.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Tetrafluorethylen mit einem Polytetrafluorethylen (PTFE)-Rückgrat, (2) Seitenketten von Vinylethern (beispielsweise -O-CF₂-CF-O-CF₂-CF₂-), welche in Sulfonsäuregruppen in einem Cluster-Bereich enden.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein Polystyrolsulfonat, von dem Beispiele Kalium-Polystyrolsulfonat, Natrium-Polystyrolsulfonat, ein Copolymer von Natrium-Polystyrolsulfonat und Kalium-Polystyrolsulfonat (beispielsweise ein Polystyrolsulfonat-Copolymer) mit einem Molekulargewicht von 20.000 bis 1.000.000 Daltons, oder mehr als 25.000 Daltons oder mehr als 40.000 Daltons oder mehr als 50.000 oder mehr als 75.000 oder mehr als 100.000 Daltons oder mehr als 400.000 Daltons oder weniger als 200.000 oder weniger als 800.000 Daltons oder bis zu 1.500.000 Daltons. Die Polystyrolsulfonatpolymere können entweder vernetzt oder unvernetzt sein. In Ausführungsformen sind die Polystyrolsulfonatpolymere unvernetzt und wasserlöslich.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein Polysulfon ausgewählt aus der Gruppe von aromatischen Polysulfonen, Polyphenylensulfonen, aromatischen Polyethersulfonen, Dichlordiphenoxysulfonen, sulfonierten substituierten Polysulfonpolymeren und Mischungen hiervon. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyethersulfon-Copolymer, welches mit Reaktanten einschließlich Sulfonatsalzen, wie beispielsweise Hydrochinon-2-Kalium-Sulfonat (HPS), mit anderen Monomeren, wie beispielsweise Bisphenol A und 4-Fluorphenylsulfon hergestellt werden können. Der Sulfonierungsgrad in dem Polymer kann mit der Menge von HPS-Einheit in dem Polymerrückgrat gesteuert werden.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyetherketon. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyetherketonketon (SPEKK), welches durch Sulfonieren eines Polyetherketonketons (PEKK) erhalten worden ist. Das Polyetherketonketon kann unter Verwenden von Diphenylether und einem Benzoldicarbonsäurederivat hergestellt werden. Das sulfonierte PEKK kann als ein Alkohol und/oder wasserlösliches Produkt erhältlich sein, beispielsweise zur nachfolgenden Verwendung zum Beschichten der Gesichtsmaske oder in Sprayanwendungen.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyarylenether-Copolymer, welches angehängte Sulfonsäuregruppen enthält. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Poly-(2,6-dimethyl-1,4-phenylenoxid), welches herkömmlicherweise als sulfoniertes Polyphenylenoxid bezeichnet wird. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Poly-4-phenoxybenzoyl-1,4-phenylen (S-PPBP). In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyphenylen mit 2 bis 6 angehängten Sulfonsäuregruppen pro Polymerwiederholung und dadurch gekennzeichnet, dass es 0,5 meq (SO₃H)/g Polymer bis 5,0 meq (SO₃H)/g Polymer oder wenigstens 6 meq/g (SO₃H)/g Polymer aufweist.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyamid, Beispiele hierfür sind aliphatische Polyamide, wie Nylon-6 oder Nylon-6,6, teilweise aromatische Polyamide und Polyarylamide, wie Poly-phenyldiamidterephthalat, welche mit Sulfonatgruppen ausgestattet sind, welche chemisch als an Stickstoffatome in dem Polymerrückgrat angehängte Amingruppen gebunden sind. Das sulfonierte Polyamid kann einen Sulfonierungsgrad von 20 bis zu 100 % der Amidgruppe aufweisen, wobei sich die Sulfonierung durch die Masse des Polyamids erstreckt. In Ausführungsformen ist die Sulfonierung auf eine hohe Dichte von Sulfonatgruppen auf der Oberfläche, beispielsweise > 10 %, > 20 %, > 30 % oder > 40 % oder bis zu 100 % der sulfonierten Amidgruppe an der Oberfläche (innerhalb von 50 nm der Oberfläche) begrenzt.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyolefin, welches wenigstens 0,1 meq oder > 2 meq oder > 3 meq oder > 5 meq oder 0,1 bis 6 meq Sulfonsäure pro Gramm Polyolefin enthält. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyethylen. Das sulfonierte Polyolefin kann durch Chlorsulfonierung eines festen Polyolefins, welches durch Polymerisation eines Olefins oder einer Mischung von Olefinen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Propylen, Buten-1,4-methylpenten-1, Isobutylen und Styrol erhalten worden ist, gebildet worden sein. Die Sulfonylchloridgruppen können dann hydrolysiert werden, beispielsweise in einer wässrigen Base, wie Kaliumhydroxid, oder in einer Wasser-Dimethylsulfoxid (DMF)-Mischung, um Sulfonsäuregruppen zu bilden. In einer Ausführungsform kann das sulfonierte Polyolefin durch Eintauchen oder Hindurchführen eines Polyolefinobjekts in irgendeiner Form von Pulver, Faser, Garn, Gewebe, eines Films, einer Vorform etc. durch eine Lösung enthaltend Schwefeltrioxid (SO₃), einen Schwefeltrioxidvorläufer (beispielsweise Chlorsulfonsäure, HSO₃Cl), Schwefeldioxid (SO₂) oder einer Mischung hiervon gebildet werden. In anderen Ausführungsformen wird das Polyolefinobjekt mit einem Sulfonierungsgas, wie beispielsweise SO₂ oder SO₃, oder mit einem reaktiven gasförmigen Vorläufer oder einem Sulfonatadditiv, welches bei erhöhter Temperatur ein SO_x-Gas freisetzt, in Kontakt gebracht.
Der zu sulfonierende Polyolefinvorläufer kann beispielsweise ein Poly-α-Olefin, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyisobutylen, Ethylen-Propylen-Kautschuk oder ein chloriertes Polyolefin (beispielsweise Polyvinylchlorid oder PVC) oder ein Polydien, wie beispielsweise Polybutadien (beispielsweise Poly-1,3-Butadien oder Poly-1,2-Butadien), Polyisopren, Dicyclopentadien, Ethylidennorbornen oder Vinylnorbornen oder ein homogener oder heterogener Verbundwerkstoff hiervon oder ein Copolymer hiervon (beispielsweise EPDM-Kautschuk, d.h. Ethylen-Propylen-Dienmonomer) sein. In Ausführungsformen ist das Polyolefin aus Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE), linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen mit sehr niedriger Dichte (VLDPE), Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit hohem Molekulargewicht (HMWPE) und Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) ausgewählt.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Polyimid, Beispiele hierfür sind aromatische Polyimide in sowohl thermoplastischer als auch duroplastischer Form, mit exzellenter chemischer Stabilität und hohen Moduleigenschaften. Sulfoniertes Polyimid kann durch Kondensationspolymerisation von Dianhydriden mit Diaminen hergestellt werden, wobei eine der monomeren Einheiten Sulfonsäure-, Sulfonsäuresalz- oder Sulfonestergruppen aufweist. Das Polymer kann auch hergestellt werden durch direkte Sulfonierung von aromatischen Polyimidvorläufern unter Verwendung von Sulfonierungsmitteln, wie beispielsweise Chlorsulfonsäure, Schwefeltrioxid und Schwefeltrioxidkomplexen. In Ausführungsformen kann die Konzentration der Sulfonsäuregruppen in dem sulfonierten Polyimid durch Ionenaustauschkapazität, IEC, variierend von 0,1 meq/g bis über 3 meq/g oder von wenigstens 6 meq/g gemessen werden.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfonierter Polyester, welches durch direkte Sulfonierung eines Polyesterharzes in irgendeiner Form, wie beispielsweise Faser, Garn, Gewebe, Film, Blatt und dergleichen, mit einem Schwefelanhydrid enthaltendem Gas gebildet wird, welches Schwefelanhydrid enthält, so dass die Konzentration der Sulfongruppe auf der Oberfläche des Polyesters in einem Bereich von 0,1 meq/g bis über 3 meq/g, beispielsweise bis zu 5 meq/g oder wenigstens 6 meq/g liegt.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein selektiv sulfoniertes, negativ geladenes anionisches Blockcopolymer. Der Begriff „selektiv sulfoniert“ ist so definiert, dass dieser Sulfonsäure sowie neutralisierte Sulfonatderivate einschließt. Die Sulfonatgruppe kann in der Form von Metallsalz, Ammoniumsalz oder Aminsalz vorliegen.
In Abhängigkeit von den Anwendungen und von den gewünschten Eigenschaften kann das sulfonierte Polymer modifiziert (oder funktionalisiert) sein. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer mit irgendeinem von mehreren Metallgegenionen, einschließlich Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetallen, neutralisiert, wobei wenigstens 10 % der Sulfonsäuregruppen neutralisiert sind. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer mit anorganischen oder organischen kationischen Salzen neutralisiert, wie beispielsweise solchen basierend auf Ammonium, Phosphonium, Pyridinium, Sulfonium und dergleichen. Salze können monomer, oligomer oder polymer sein. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer mit verschiedenen primären, sekundären oder tertiären Amin-enthaltenden Molekülen neutralisiert, wobei > 10 % der funktionellen Sulfonsäure- oder Sulfonatgruppen neutralisiert sind.
In Ausführungsformen ist die funktionelle Sulfonsäure- oder Sulfonatgruppe durch Reaktion mit einer wirksamen Menge von Polyoxyalkylenamin mit Molekulargewichten von 140 bis 10.000 modifiziert. Amin-enthaltende Neutralisierungsmittel können mono-funktional oder multi-funktional, monomer, oligomer oder polymer sein. In alternativen Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer mit alternativen anionischen Funktionalitäten, wie beispielsweise Phosphonsäure oder Acryl- und Alkylacrylsäuren, modifiziert.
In Ausführungsformen werden Amin enthaltende Polymere für die Modifikation der sulfonierten Polymere verwendet, um Mitglieder einer als Koazervate bezeichnete Klasse von Materialien zu bilden. In Beispielen ist das Neutralisierungsmittel ein polymeres Amin, Beispiele hierfür sind Benzylamin-Funktionalität enthaltende Polymere. Beispiele hierfür schließen Homopolymere und Copolymere von 4-Dimethylaminostyrol ein, welche in dem US-Patent 9,849,450 , welches hiermit durch Referenz eingeführt wird, beschrieben worden sind. In Ausführungsformen werden die Neutralisierungsmittel aus Polymeren ausgewählt, welche Vinylbenzylamin-Funktionalität enthalten, wie beispielsweise Polymere, welche aus Poly-p-methylstyrol enthaltenden Blockcopolymeren über eine Bromierung-Aminierung-Strategie oder durch direkte anionische Polymerisation von Amin enthaltenden Styrolmonomeren synthetisiert worden sind. Beispiele für Aminfunktionalitäten zur Funktionalisierung schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf p-Vinylbenzyldimethylamin (BDMA), p-Vinylbenzylpyrrolidin (VBPyr), p-Vinylbenzylbis-2-methoxyethylamin (VBDEM), p-Vinylbenzylpiperazin (VBMPip) und p-Vinylbenzyldiphenylamin (VBDPA). In Ausführungsformen können für die Funktionalisierung der sulfonierten Polymere auch korrespondierende Phosphor enthaltende Polymere eingesetzt werden.
In Ausführungsformen kann das Monomer oder der Aminfunktionalität oder Phosphinfunktionalität enthaltende Block mit Säuren oder Protondonoren neutralisiert werden, was quaternäre Ammonium- oder Phosphoniumsalze erzeugt. In anderen Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer, welches tertiäres Amin enthält, mit Alkylhalogeniden reagiert, um funktionelle Gruppen, wie beispielsweise quaternäre Salze, auszubilden. In einigen Ausführungsformen kann das sulfonierte Polymer sowohl kationische als auch anionische Funktionalität aufweisen, um sogenannte zwitterionische Polymere auszubilden.
In einigen Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein selektiv sulfoniertes negativ geladenes, anionisches Blockcopolymer, wobei „selektiv sulfoniert“ so definiert ist, dass es Sulfonsäure sowie neutralisierte Sulfonatderivate einschließt. Die Sulfonatgruppe kann in der Form eines Metallsalzes, Ammoniumsalzes oder Aminsalzes vorliegen. In Ausführungsformen weist das sulfonierte Blockpolymer die allgemeine Konfiguration A-B-A, (A-B)_n(A), (A-B-A)n, (A-B-A)nX, (A-B)nX, A-D-B, A-B-D, A-D-B-D-A, A-B-D-B-A, (A-D-B)nA, (A-B-D)nA, (A-D-B)nX, (A-B-D)nX oder Mischungen hiervon auf, wobei n eine ganze Zahl zwischen 0 und 30 oder, in Ausführungsformen, von 2 bis 20 ist und X ein Kupplungsmittelrest ist. Jeder A- und D-Block ist ein Polymerblock, welcher gegenüber Sulfonierung resistent ist. Jeder B-Block ist für Sulfonierung empfänglich. Für Konfigurationen mit mehreren A-, B- oder D-Blöcken kann die Vielzahl von A-Blöcken, B-Blöcken oder D-Blöcken gleich oder verschieden sein.
In Ausführungsformen sind die A-Blöcke ein oder mehrere Segmente ausgewählt von polymerisierten (i) para-substituierten Styrolmonomeren, (ii) Ethylen, (iii) alpha-Olefinen mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen, (iv) 1,3-Cyclodienmonomeren, (v) Monomeren von konjugierten Dienen mit einem Vinylgehalt von weniger als 35 Mol-Prozent vor der Hydrierung, (vi) Acrylestern, (vii) Methacrylestern und (viii) Mischungen hiervon. Wenn die A-Segmente Polymere von 1,3-Cyclodien oder konjugierten Dienen sind, werden die Segmente nach der Polymerisation des Blockcopolymers und vor der Sulfonierung des Blockcopolymers hydriert werden. Die A-Blöcke können auch bis zu 15 Mol-% der vinylaromatischen Monomere enthalten, wie diejenigen, welche in den B-Blöcken vorliegen.
In Ausführungsformen ist der A-Block ausgewählt aus para-substituierten Styrolmonomeren ausgewählt aus para-Methylstyrol, para-Ethylstyrol, para-n-Propylstyrol, para-iso-Propylstyrol, para-n-Butylstyrol, para-sec-Butylstyrol, para-iso-Butylstyrol, para-t-Butylstyrol, Isomeren von para-Decylstyrol, Isomeren von para-Dodecylstyrol und Mischungen der vorstehenden Monomere. Beispiele für para-substituierte Styrolmonomere schließen para-t-Butylstyrol und para-Methylstyrol ein, wobei para-t-Butylstyrol am meisten bevorzugt ist. Monomere können, abhängig von deren bestimmten Quelle, Mischungen von Monomeren sein. In Ausführungsformen beträgt die Gesamtreinheit der para-substituierten Styrolmonomere wenigstens 90 Gew.-% oder > 95 Gew.-% oder > 98 Gew.-% des para-substituierten Styrolmonomers.
In Ausführungsformen enthält der Block B Segmente von einem oder mehreren polymerisierten vinylaromatischen Monomeren ausgewählt aus unsubstituiertem Styrolmonomer, ortho-substituierten Styrolmonomeren, meta-substituierten Styrolmonomeren, alpha-Methylstyrolmonomer, 1,1-Diphenylethylenmonomer, 1,2-Diphenylethylenmonomer und Mischungen hiervon. Zusätzlich zu den beschriebenen Monomeren und Polymeren umfassen in Ausführungsformen die B-Blöcke auch ein hydriertes Copolymer von Monomer(en) mit einem konjugierten Dien ausgewählt aus 1,3-Butadien, Isopren und Mischungen hiervon mit einem Vinylgehalt zwischen 20 und 80 Mol-Prozent. Diese Copolymere mit hydrierten Dienen können jedes von Zufallscopolymeren, Copolymeren mit sich ändernder Zusammensetzung, Blockcopolymeren oder Copolymeren mit kontrollierter Verteilung sein. Der Block B ist selektiv sulfoniert und enthält von ungefähr 10 bis ungefähr 100 Mol-% funktionelle Sulfonsäure- oder Sulfonatsalzgruppen bezogen auf die Anzahl von Monomereinheiten. In Ausführungsformen liegt der Sulfonierungsgrad in dem B-Block zwischen 10 und 95 Mol.-% oder 15 bis 80 Mol-% oder 20 bis 70 Mol-% oder 25 bis 60 Mol-% oder > 20 Mol-% oder > 50 Mol-%.
Der D-Block enthält ein hydriertes Polymer oder Copolymer eines konjugierten Diens ausgewählt aus Isopren, 1,3-Butadien und Mischungen hiervon. In anderen Beispielen ist der D-block irgendeiner von einem Acrylat, einem Silikonpolymer oder einem Polymer von Isobutylen mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von > 1000 oder > 2000 oder > 4000 oder > 6000.
Das Kupplungsmittel X ist ausgewählt aus in dem Fachgebiet bekannten Kupplungsmitteln, einschließlich Polyalkenylkupplungsmitteln, Dihalogenalkanen, Silikonhalogeniden, Siloxanen, multifunktionellen Epoxiden, Silica-Verbindungen, Estern von monohydrischen Alkoholen mit Carbonsäuren (beispielsweise Methylbenzoat und Dimethyladipat) und epoxidierten Ölen.
Die antimikrobiellen und mechanischen Eigenschaften des sulfonierten Blockcopolymers können durch Variation der Menge an Sulfonierung, des Neutralisationsgrades der Sulfonsäuregruppen zu den sulfonierten Salzen sowie durch Steuern der Anordnung der sulfonierten Gruppe(n) in dem Polymer variiert und gesteuert werden. In Ausführungsformen und abhängig von den Anwendungen, beispielsweise einer mit dem Bedarf an Wasserdispersität/-löslichkeit, oder an dem anderen Spektrum einer mit dem Bedarf an ausreichender Dauerhaftigkeit bei konstantem Wischen mit auf Wasser basierenden Reinigungsmitteln, kann das sulfonierte Blockcopolymer für gewünschte Wasserdispersitätseigenschaften oder mechanische Eigenschaften selektiv sulfoniert werden, beispielsweise indem die funktionellen Sulfonsäuregruppen an die inneren Blöcke oder mittleren Blöcke angebracht werden oder in den äußeren Blöcken eines sulfonierten Blockcopolymers angebracht werden, wie in dem US-Patent Nr. US 8084546 beschrieben, welches hiermit durch Referenz eingeführt wird. Wenn die äußeren (harten) Blöcke sulfoniert sind, kann, nach Aussetzung gegenüber Wasser, eine Hydrierung der harten Domänen in einer Plastifikation dieser Domänen und Erweichen resultieren, was die Dispersion oder Löslichkeit erlaubt.
Das sulfonierte Copolymer ist in Ausführungsformen wie in den Patentveröffentlichungen Nr. US9861941 , US8263713 , US8445631 , US8012539 , US8377514 , US8377515 , US7737224 , US8383735 , US7919565 , US8003733 , US8058353 , US7981970 , US8329827 , US8084546 , US8383735 , US10202494 , und US10228168 offenbart, deren relevante Teile hiermit als Referenz eingeführt werden.
In Ausführungsformen weist das sulfonierte Blockcopolymer die allgemeine Konfiguration A-B-(B-A)_1-5 auf, wobei jeder von A ein nicht elastomerer sulfonierter Monovinylaren-Polymerblock und jeder B ein im Wesentlichen ein gesättigter elastomerer alpha-Olefin-Polymerblock ist, wobei das Blockcopolymer bis zu einem Ausmaß sulfoniert ist, welcher ausreichend ist, dass wenigstens 1 Gew.-% Schwefel in dem gesamten Polymer und bis zu einem sulfonierten Konstituenten für jede Monovinylareneinheit vorgesehen ist. Das sulfonierte Polymer kann in der Form von deren Säure, Alkalimetallsalz, Ammoniumsalz oder Aminsalz verwendet werden.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Blockcopolymer ein sulfoniertes Polystyrol-Polyisopren-Polystyrol, welches in dem zentralen Segment sulfoniert ist. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Blockcopolymer ein sulfoniertes t-Butylstyrol / Isopren-Zufallscopolymer mit C=C-Stellen in dessen Rückgrat. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes SBR (StyrolButadien-Kautschuk), wie in der durch Referenz eingeführten US 6,110,616 offenbart. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein wasserdispergierbarer BAB-Triblock, worin B ein hydrophober Block, wie beispielsweise Alkyl oder (wenn er sulfoniert ist, wird er hydrophil) Poly-t-butylstyrol ist, und A ein hydrophiler Block, wie beispielsweise sulfoniertes Polyvinyltoluol, wie in der hiermit durch Referenz eingeführten US 4,505,827 offenbart, ist. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Blockcopolymer ein funktionalisiertes, selektiv hydriertes Blockcopolymer mit wenigstens einem Alkenylaren-Polymerblock A und wenigstens einem im Wesentlichen vollständig hydrierten konjugierten Dien-Polymerblock B, wobei im Wesentlichen alle der funktionellen Sulfongruppen an einen Alkenylaren-Polymerblock A gepfropft sind (wie in der durch Referenz eingeführten US 5516831 offenbart). In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein wasserlösliches Polymer, ein sulfoniertes Diblockpolymer aus t-Butylstyrol/Styrol oder ein sulfoniertes Triblockpolymer aus t-Butylstyrol-Styrol-t-Butylstyrol, wie in der durch Referenz eingeführten US 4,492,785 offenbart. In Ausführungsformen ist das sulfonierte Blockcopolymer ein teilweise hydriertes Blockcopolymer.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer ein Mittelblock-sulfoniertes Triblockcopolymer oder ein Mittelblock-sulfoniertes Pentablockcopolymer oder beispielsweise ein Poly(p-tert-butylstyrol-b-styrolsulfonat -b-p-tert-butylstyrol) oder ein Poly[tert-butylstyrol-b-(ethylen-alt-propylen)-b-(styrolsulfonat)-b-(ethylen-alt-propylen)-b-tert-butylstyrol.
In Ausführungsformen enthält das sulfonierte Polymer > 10 Mol-%, > 15 Mol-% oder > 25 Mol-% oder > 30 Mol-% oder > 40 Mol-% oder > 60 Mol-% funktionelle Sulfonsäure- oder Sulfonatsalzgruppen bezogen auf die Anzahl der Monomereinheiten in dem Polymer, welche für Sulfonierung erreichbar oder empfänglich sind, wie beispielsweise die Styrolmonomere.
In Ausführungsformen weist das sulfonierte Polymer eine lonenaustauschkapazität von > 0,5 meq/g oder > 0,75 meq/g oder > 1,0 meq/g oder > 1,5 meq/g oder > 2,0 meq/g oder > 2,5 meq/g oder < 5,0 meq/g auf.
Optionale Komponenten: In weiteren Ausführungsformen können die biosicheren Copolymere zur verstärkten antimikrobiellen Wirksamkeit komplexiert sein mit oder anderweitig Mischungen, Verbindungen etc. bilden, und zwar mit Antibiotika, wie beispielsweise Butylparaben und Triclosan, beispielsweise antimikrobiellen Tensiden, Lipiden, Nanopartikeln, Peptiden, Antiobiotika oder antiviralen Arzneimitteln, Sulfonium enthaltenden Polymeren, quaternären Ammonium und Phosphonium enthaltenden Polymeren, Chitosan und anderen natürlich vorkommenden antimikrobiellen Polymeren, Ionenaustauschharzen, metallbasierenden Mikro- und nanostrukturierten Materialien, wie beispielsweise Silber, Kupfer, Zink und Titan und deren Oxide.
In Ausführungsformen enthält das sulfonierte Polymer Additive, welche helfen würden, dessen antimikrobiellen Effekte zu signalisieren oder einen Indikator hierfür mit einem Farbwechsel-pH-lndikator zu ergeben. Beispiele schließen Thymol-Blau, Methyl-Orange, Bromokresol-Grün, Methyl-Rot, Bromothymol-Blau, Phenol-Rot und Phenolphthalein ein. Ein Farbwechsel bedeutet einen Wechsel in dem Farbton, von einer helleren zu einer dunkleren Farbe oder umgekehrt. Wenn ein Farb-Indikator enthalten ist, wird mit der biosicheren Vorrichtung eine Karte bereitgestellt, um anzuzeigen, wenn eine Wiederaufladung, Regenerierung oder Reaktivierung der antimikrobiellen Aktivität der Oberfläche empfohlen wird. Der Farbindikator ist in einer ausreichenden Menge enthalten, so dass eine bemerkenswerte Veränderung in dem Farbton beobachtet wird, nachdem ein Wechsel in der Wirksamkeit des sulfonierten Polymers stattgefunden hat. Wenn dessen pH auf oberhalb eines gewissen Grades, wie beispielsweise 2,0 (verschiedene Pathogene weisen verschiedene pH-Antworten auf), angehoben wird, wird beispielsweise der Wechsel sofort bekannt. In Ausführungsformen liegt die Menge des Farbindikators zwischen 1 und 20 Gew.-%, < 10 Gew.-% oder wenigstens 0,1 Gew.-% der Menge des sulfonierten Polymers als dem Schutzbeschichtungsmaterial.
Zusätzlich zu den vorstehenden optionalen Komponenten können andere Additive, wie beispielsweise Weichmacher, Klebrigmacher, Tenside, Filmbildende Additive, Farbstoffe, Pigmente, Vernetzungsmittel, UV-Absorber, Katalysatoren, hoch-konjugierte Partikel, Blätter oder Röhrchen (beispielsweise Ruß, Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen) etc. in irgendeiner Kombination bis zu dem Ausmaß enthalten sein, dass diese die Wirksamkeit des Materials nicht verringern.
Verfahren zum Bilden des biosicheren Materials: Das sulfonierte Polymer kann für die nachfolgende Beschichtung auf die Vorrichtungsoberflächen in der Form von Krümeln, Filmen, Membranen, Faser, Lösungen oder Dispersion in Wasser oder Lösungsmittel bereitgestellt werden. In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer vor der Anwendung durch Spülen in deionisiertem Wasser oder Alkohol einem Waschprozess unterworfen, um Säureverunreinigungen auf einen Grad von weniger als 1000 ppm oder solange, bis die Masse an pH des Wassers konsistent innerhalb von 0,1 pH verbleibt, zu entfernen.
In einigen Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer in der Form eines Films, eines Blattes, einer Beschichtung, eines Bandes, eines Streifens, eines Profils, einer Form, eines extrudierten Gegenstandes, von gedruckten Stücken und Teilen, von Schaum, von Band, von Gewebe, von Faden, von Filament, von schmalem Band, von Faser, von einer Vielzahl von Fasern oder von faserartigem Netz bereitgestellt. In Ausführungsformen liegt das sulfonierte Polymer in der Form von Filmen oder von Membranen in einer Dicke von 0,1 bis 100 µm oder > 5 µm oder > 20 µm oder > 25 µm oder < 100 µm oder < 1000 µm vor.
Das sulfonierte Polymer kann durch eine Vielzahl von Verfahren hergestellt werden wie beispielsweise durch Gießen, Spritzgießen, Überformen, Eintauchen, Extrusion, Rotationsgießen, Schalengießen, Faserspinnen (wie Elektrospinnen), Filmherstellung, 3-D-Drucken, Malen oder Schäumen.
Verfahren zum Aufbringen von biosicherem Material auf die Schutzvorrichtung: Das biosichere Material kann zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht mit einer ausreichenden Oberflächendicke für verlängerte biosichere Eigenschaften auf die Oberflächen der Vorrichtung in einem geeigneten Träger aufgebracht werden, wie beispielsweise einer Flüssigkeit, einem Gel, einem Schaum, einem Spray, einer Emulsion, einer Lösung (Sterilisieren oder Desinfizieren), einem dünnen Film, einem Laminat (durch Nassbinden, thermisches Binden oder Klebbinden).
In Abhängigkeit von der Ionenaustauschkapazität (IEC) oder von dem pH des sulfonierten Polymers oder der beabsichtigten Verwendung (beispielsweise mikrobiellen Aktivitäten) beträgt die ausreichende Dicke für eine Schutz-/antimikrobielle Beschichtung für eine Oberfläche, die Mikroben abtöten oder inaktivieren kann, beispielsweise die Ausbildung eines Biofilms auf der Oberfläche verhindern kann, in Ausführungsformen wenigstens 0,1 µm oder > 1 µm oder > 5 µm oder > 10 µm oder < 200 µm oder < 500 µm oder < 1000 µm.
In von dem Sulfonierungsgrad und von der selektiven Sulfonierung abhängigen Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer wasserdispergierbar oder in organischen Lösungsmitteln löslich.
Der Träger, welcher das sulfonierte Polymer enthält, kann durch eine Vorrichtung auf Oberflächen aufgebracht werden einschließlich, aber nicht beschränkt auf irgendeinen von einem Dosierspender, einer Sprühaufbringvorrichtung oder einem festen Träger oder einem Substrat, welches mit dem das sulfonierte Polymer enthaltendem Träger vollgesaugt oder beschichtet ist. Der feste Träger oder die Vorrichtungsoberfläche kann irgendeine(r) aus Holz, Metall, einem Gewebe oder Vliesstoff, einem Textil, einem absorbierenden Blatt etc. sein. Das Material kann durch Verfahren aufgebracht werden einschließlich, aber nicht beschränkt auf Tauchbeschichten, Sprühbeschichten, Elektrospinnen, Drucken (einschließlich 3-D-Drucken), Laminieren, Spinnbeschichten, Extrudieren oder Extrusion dann gefolgt von Blasformen.
Das Aufbringungsverfahren hängt von der Natur des zu beschichtenden Gegenstandes / der zu beschichtenden Oberfläche und von der Aufbringungsumgebung (beispielsweise einem Krankenhaus, einem Seminar etc.) ab. Es können verschiedene Aufbringungsverfahren mit unterschiedlichen Trägern angewendet werden, wie diese in dem US-Patent Nr. 10,047,477 , welches hiermit durch Referenz eingeführt wird, offenbart ist. In einer Herstellungsumgebung, in der Dämpfe von Lösungsmitteln kontrolliert und enthalten sein können, können verschiedene organische Lösungsmittel in Betracht gezogen werden. Die Lösungsmittel können ein oder mehrere aprotische polare Lösungsmittel einschließen umfassend Ether, Amide, Ester, Ketone, Nitrile, tertiäre Amine, Sulfate und Sulfoxid. In Ausführungsformen kann das sulfonierte Polymer als eine Lösung aufgebracht werden, welche aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Cyclohexan, in aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Toluol, in Alkoholen, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Benzylalkohol und dergleichen, in verschiedenen Carbonyl-Lösungsmitteln, wie Methylethylketon, Aceton etc., oder in einem Stickstoff enthaltenden Lösungsmittel, wie N-Methylpyrrolidon, N,N-Dimethylacetamid, Pyridin etc., enthält. In Ausführungsformen können Lösungsmittelmischungen eingesetzt werden, solange homogene Lösungen oder stabile Suspensionen in der Gegenwart des sulfonierten Polymers hergestellt werden können.
In Anwendungen außerhalb eines Herstellungsstandorts, wie beispielsweise Krankenhausseminaren, ist das Beschichten aus wässrigen Emulsionen und Dispersionen bevorzugt, beispielsweise mit wässrigen Dispersionen und wässrigen Emulsionen bevorzugt, wie in dem US-Patent Nr. 10,047,477 , welches hiermit durch Referenz eingeführt wird, offenbart.
In einer Ausführungsform mit einem zu beschichtenden Gegenstand, der relativ klein ist, oder mit festen Oberflächen wird der Gegenstand tauchbeschichtet. Der Gegenstand wird für eine antimikrobielle Beschichtung in eine Lösung oder Emulsion des biosicheren Polymers eingetaucht, dann entfernt, um das Lösungsmittel verdampfen zu lassen.
In Ausführungsformen wird der Gegenstand sprühbeschichtet. Sprühbeschichten kann ein effizienter Weg zum Umhüllen großer Flächen mit der antimikrobiellen Polymerbeschichtung sein. Zum Sprühbeschichten wird das sulfonierte Polymer in dem flüssigen Träger dispergiert, bis eine ausreichende Viskosität erreicht wird, welche für das Sprühen geeignet ist. In vielen Lösungsmitteln wird eine gewünschte Viskosität mit einer Polymerkonzentration von < 20 Gew.-% oder < 10 Gew.-% oder < 6 Gew.-% oder > 1 Gew.-% oder 1-12 Gew.-% oder 1-8 Gew.-% oder 2-8 Gew.-% erreicht. In Ausführungsformen der Sprühbeschichtung können die Lösungsmittel in dem Polymer auf der Oberfläche des sprühbeschichteten Gegenstandes bei Raumtemperatur freigesetzt (verdampft) werden. In anderen Ausführungsformen wird der Gegenstand auf eine Temperatur von < 150°C oder < 130°C oder < 100°C und > 50°C erhitzt, um das Verdampfen des Lösungsmittels zu beschleunigen, und, um dem Gegenstand eine gleichförmige Beschichtung zu geben, welche bezüglich ihrer äußeren Erscheinung ansprechend ist.
In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer zum Beschichten von Oberflächen mit den antimikrobiellen Polymerlösungen als gedruckte Muster auf Oberflächen eines Gegenstandes unter Verwendung von Standarddrucktechnologien, wie beispielsweise Tiefdruck, Siebdruck, Transferdruck oder Flexographiedruck, aufgebracht. Beim Transferdruck wird das Druck-Lösungsmittel auf ein Papier- oder Silikonsubstrat aufgebracht, welches dann mit dem Gewebe oder anderem Substrat kontaktiert wird, und das Druckmuster wird von dem Ursprungssubstrat auf das Endsubstrat „transferiert“.
Die Drucktechnik ist von der Lösungsviskosität abhängig. In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer in einem flüssigen Träger, wie beispielsweise einem organischen Lösungsmittel oder einer wässrigen Lösung, zu einer Lösung mit einer Viskosität von > 3000 mPa·s (> 3000 Centipoise) dispergiert. Nach dem Drucken wird der gedruckte Gegenstand bei Temperaturen in einem Bereich von Umgebungstemperatur bis 150°C oder 130°C oder 100°C getrocknet, wobei die Trocknungstemperatur von der Stabilität des Substrats bei erhöhten Temperaturen abhängig ist.
Abhängig von dem zu beschichtenden Gegenstand oder der zu beschichtenden Vorrichtung kann die antimikrobielle Beschichtung in Ausführungsformen als ein kontinuierliches Muster oder als ein diskontinuierliches Muster aufgebracht werden. Das gemusterte Aufbringen kann durch Druckverfahren, welche in dem Stand der Technik bekannt sind, durchgeführt werden und insbesondere dann, wenn die Oberfläche des Gegenstands porös ist oder nicht flach ist wie in dem Fall eines Gewebes oder Vliesstoffs. Für Textilgegenstände erlaubt das Druckverfahren ein einfaches Verfahren zum Steuern des Beschichtungsgewichtes. Nach dem Drucken können andere Verfahren, wie beispielsweise Kalandrieren, angewendet werden, um die Lebensdauer oder Klebkraft der biosicheren Beschichtung zu verbessern.
In Ausführungsformen wird ein Laminierungsverfahren unter Verwendung von in der Form von Blättern, Filmen, Membran, Mull oder Mustern vorgeformten sulfonierten Polymeren eingesetzt. Die Laminierung kann mit Wärme oder mit Klebstoffen durchgeführt werden. In Ausführungsformen mit Metalloberflächen wird zum Laminieren einer Schicht oder von Schichten des sulfonierten Polymers auf Oberflächen für antimikrobielle Effekte die Laminierung mit Wasser oder Lösungsmittel eingesetzt. Die Haftung ist insbesondere in Ausführungsformen stark, in denen das sulfonierte Polymer, beispielsweise eine Folie, Wasser ausgesetzt ist, um zuerst vor dem Aufbringen auf eine polare Oberfläche oder eine Metalloberfläche einen partiell oder vollständig hydrierten Film zu erhalten. Eine starke Haftung kann auch in Ausführungsformen erhalten werden, in denen die zu beschichtende Metalloberfläche zuerst vor dem Platzieren der biosicheren Membran oder des Films befeuchtet wird.
In Ausführungsformen zum Aufbringen von dünnen Schichten aus sulfonierten Polymeren auf flache Oberflächen wird zum Ausbilden eines gleichmäßig dünnen Films auf der Vorrichtung Spinnbeschichten eingesetzt. In Ausführungsformen, in denen das sulfonierte Polymer in der Form von Fasern vorliegt, kann das sulfonierte Polymer auf Oberflächen der Vorrichtung ausgebildet werden oder mit den auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren, wie Faserspinnen oder Elektrospinnen, in andere Materialien eingewebt werden, um die Vorrichtung selbst auszubilden, wie beispielsweise Gewebe zur Verwendung in Zelten, chirurgischem Material etc.
In einigen Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer zuerst als eine Beschichtung auf eine Vorform aufgebracht zum nachfolgenden Verarbeiten der Vorform beispielsweise durch Blasformen, wie beispielsweise mit einem Behälter, zu einer Dünnschichtbeschichtung auf dem Behälter, welcher immer noch transparent oder klar verbleibt.
In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer als Schichtnach-Schicht-Filme oder als Mehrschichtbeschichtungen aufgebracht. Einige Anwendungen nutzen zur pH-responsiven gesteuerten Freisetzung des Polykations ein oder mehrere Polykationschichten und eine oder mehrere Polyanionschichten, um so dessen biosichere Wirksamkeit zu verstärken. Die Polykationschichten können in Ausführungsformen Chitosan enthalten. Die Polyanionschichten enthalten in Ausführungsformen die gleichen oder verschiedene negativ geladene anionische sulfonierte Blockcopolymere oder Polymethacrylsäure und/oder Polymethylmethacrylsäure. In einigen Ausführungsformen enthalten die Polykationschichten, wie zuvor beschrieben, ein oder mehrere sulfonierte Polymere, wie beispielsweise quaternäre Ammoniumpolymere oder Phosphoniumpolymere. Ein Verfahren zum Verstärken oder Modifzieren des sulfonierten Polymers ist in „Applicability of a New Sulfonated Pentablock Copolymer Membrane and Modified Gas Diffusion Layers for Low-Cost Water Splitting Processes,“ in Energies 2019, 12, 2064, welches hiermit durch Referenz eingeführt wird, offenbart.
In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer für verstärkte mikrobielle Wirksamkeiten in Schichten mit anderen Polymeren, wie beispielsweise passiven Polymeren aufgebracht. Passive Polymere bezeichnen Polymere, welche die Proteinadsorption auf deren Oberfläche reduzieren, um dadurch die Haftung von Mikroben zu vermeiden. Diese weisen Mikroben ab, obwohl diese nicht notwendigerweise mit Mikroben interagieren oder Mikroben abtöten. Beispiele schließen Materialien mit glatter, mit Flüssigkeit durchdrungener poröser Oberfläche (SLIPS), wie beispielsweise Polydimethylsiloxan, ungeladene Polymere, wie beispielsweise Polyethylenglykol (PEG), Polypeptoid, Poly-N-Vinylpyrrolidon, Polyethylenimen und Polydimethylacrylamid, sowie geladene Polyampholyte und zwitterionische Polymere, wie Phosphobetaine und Sulfobetaine, ein.
In einigen Anwendungen wird anstelle von Schichten ein passives Polymer verwendet, um das sulfonierte Polymer zu modifizieren, beispielsweise durch Ausbilden eines Polyethylenglykol modifizierten Sulfonsäurepolymers. Ein anderes Beispiel für das Modifizieren des sulfonierten Polymers ist mit einem Polyetherimid zu einem sulfonierten Polymer-/Polyetherimid-Verbundwerkstoff. In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer für einen antimikrobiellen Schutz mit Zweifachmechanismus als eine Beschichtungsschicht auf Schicht(en) aufgebracht, welche langsam freisetzende mikrobielle Materialien enthalten, wie beispielsweise Silber, Nanopartikelkomplexe etc..
In Ausführungsformen unter Verwendung des sulfonierten Polymers in neutralisierter Form können Gegenstände direkt aus dem sulfonierten Polymer gebildet werden, wobei die Gegenstände durch auf dem Fachgebiet bekannte Verfahren geformt werden, wie beispielsweise durch Extrusion, Spritzgießen, Überspritzen, Schalengießen, Rotationsformen oder 3-D-Druck. In Ausführungsformen unter Verwendung von verschiedenen Lösungsmitteln oder einer Lösungsmittelmischung, welche zwei oder mehr Lösungsmittel ausgewählt aus polaren Lösungsmitteln und nicht-polaren Lösungsmitteln enthält, können die antimikrobiellen Eigenschaften des Beschichtungsmaterials auf die spezifische Anwendung maßgeschneidert werden.
In einer Ausführungsform wird das sulfonierte Polymer als eine Beschichtungsschicht für polare Oberflächen oder aktivierten Metalloberflächen, wie in der hiermit durch Referenz eingeführten US-Patentanmeldung Nr. US 20200071447 A1 offenbart, aufgebracht, wobei zuerst ein Film aus sulfoniertem Polymer mit Wasser besprüht wird oder durch Strahlen oder Nebel Wasserdampf ausgesetzt wird. Nach dem Trocknen, um ein Laminat auszubilden, delaminiert die Beschichtungsschicht von dem Substrat selbst dann nicht, nachdem diese Feuchtigkeit von bis zu 85% für eine Zeitspanne von wenigstens 72 Stunden ausgesetzt worden ist.
Eigenschaften - antimikrobielle Fähigkeit: Das sulfonierte Polymer kann zum Sterilisieren/Desinfizieren von Mikroben eingesetzt werden, wie beispielsweise nach Kontakt mit kontaminierten Oberflächen, wie beispielsweise menschlicher oder tierischer Haut, Mikroben in Tropfen aus Atemwegen von Individuen, welche Infektionen und/oder ansteckende Krankheiten tragen, Mikroben in Fäkalien von Tieren oder Menschen. Das sulfonierte Polymer kann die Mikroben selbst abtöten oder in Verbindung mit einer bekannten Therapie arbeiten.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer dadurch gekennzeichnet, dass es ausreichend sulfoniert ist, so dass es eine IEC von > 0,5 meq/g oder 1,5 - 3,5 meq/g oder > 1,25 meq/g oder > 2,2 meq/g oder > 2,5 meq/g oder > 4,0 meq/g oder < 4,0 meq/g aufweist.
In Ausführungsformen ist das sulfonierte Polymer dadurch gekennzeichnet, dass es einen Oberflächen-pH-Wert von < 3, 0 oder < 2,5 oder < 2,25 oder < 2,0 oder < 1,80 aufweist. Es wird erachtet, dass ein ausreichend niedriger Oberflächen-pH-Wert als Ergebnis der Anwesenheit von funktionellen Sulfonsäuregruppen Mikroorganismen abtötet, welche in Kontakt mit der Oberfläche kommen, einschließlich Bakterien, Viren, Algen, Schimmel, Mehltau und Pilzen in der Umgebung (beispielsweise Luft oder Wasser).
Ohne an den nachfolgenden Mechanismus gebunden werden zu wollen, wird es erachtet, dass ein ausreichend niedriger Oberflächen-pH-Wert als Ergebnis der Gegenwart von funktionellen Sulfonsäuregruppen in dem Beschichtungsmaterial katastrophale Effekte auf Mikroben hätte, welche in Kontakt mit der Oberfläche kommen. Es ist untersucht worden und wurde gezeigt, dass der pH-Wert einen Effekt auf Bakterien aufweist, wobei Bakterien gemäß deren präferiertem pH-Bereich klassifiziert werden: Acidophile (1,0 - 5,5), Neutrophile (5,5 - 8,0) und Alkalophile (> 8,0). Obwohl Bakterien in Umgebungen bei verschiedenen pH-Werten gedeihen können, besteht eine dahin gehende Tendenz, dass diese ungeachtet des äußeren pH-Wertes ein neutrales Inneres beibehalten. Eine plötzliche Veränderung in dem pH-Wert fördert allerdings Stress an der äußeren Membran und zerstört die Membran, was zu einem Enzymschaden, einer Proteindenaturierung sowie dem Tod von Mikroben führt.
Als ein alternativer möglicher Mechanismus ist es möglich, dass die funktionellen Gruppen in dem sulfonierten Polymer, beispielsweise funktionelle Sulfonatestergruppen, die Sulfonsäuren etc. mit der Funktionalität in den Mikroben interagieren und die Mikrobe deaktivieren. Zum Beispiel in dem Kontext von SARS-CoV-2-Virus wird es erwartet, dass das sulfonierte Polymer mit den exponierten lonendomänen in den funktionellen Gruppen die Spike-Glykoproteine durch Interaktionen immobilisieren/absondern, weil diese mit Zucker beschichtet und folglich hoch polar sind.
In Ausführungsformen arbeitet das sulfonierte Polymer wirksam beim Zerstören/Inaktivieren von wenigstens 99% oder wenigstens 99,5% oder wenigstens 99,9% oder wenigstens 95% oder wenigstens 90% der Mikroben innerhalb von 120 Minuten, 60 Minuten, 30 Minuten der Aussetzung oder innerhalb von 5 Minuten der Aussetzung, und zwar für Mikroben einschließlich, aber nicht beschränkt auf SARS-CoV-2-Virus, MRSA, X-MulV, PI-3, Vancomycin resistentem Enterococcus faecium, Carbapenem resistentem Acinetobacterbaumannii und Influenza A-Virus. In Ausführungsformen mit einem Copolymer, welches eine quaternäre Ammoniumgruppe enthält, ist das Material beim Abtöten von Zielmikroben, einschließlich Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Staphylococcus albus, Escherichia coli, Rhizoctonia solani und Fusarium oxysporum, wirksam.
Das sulfonierte Polymer verbleibt selbst nach 4 Stunden oder nach 12 Stunden oder nach wenigstens 24 Stunden oder nach wenigstens 48 Stunden beim Abtöteten von Mikroorganismen wirksam. In Ausführungsformen verbleibt das sulfonierte Polymer für wenigstens 3 Monate oder für wenigstens 6 Monate beim Abtöten von Mikroben wirksam.
In Abhängigkeit von der endgültigen Anwendung und/oder von der Art der Trägerschicht/der Oberfläche, welche zu schützen ist, wird das sulfonierte Polymer für den antimikrobiellen Effekt in Ausführungsformen für eine selbststerilisierende Oberfläche zu einer Schutzschicht von weniger als 1000 µm oder > 1 µm oder > 5 µm oder > 10 µm oder < 500 µm oder < 200 µm oder < 100 µm aufgebracht.
Zusätzlich zu den selbststerilisierenden Eigenschaften weist in Ausführungsformen, in denen das sulfonierte Polymer ein sulfoniertes Blockcopolymer, beispielsweise ein Pentablockcopolymer, ein Film, welcher das sulfonierte Polymer enthält, ist auch Antibeschlagseigenschaften auf, und zwar mit einer T-_Beschlag von > 5 Minuten, d.h. auf der Oberfläche der Beschichtung wird innerhalb von ungefähr 05 Minuten kein Beschlag gebildet. In Ausführungsformen beträgt die T_Beschlag wenigstens 15 Minuten oder wenigstens 30 Minuten.
Aktivieruna/Wiederaufladen/Verstärken: Das sulfonierte Polymer ist dadurch gekennzeichnet, dass es antimikrobielle Eigenschaften aufweist und eine „kluge“ Antwort auf Änderungen in dem Feuchtigkeitsgrad aufweist. In der Gegenwart von Feuchtigkeit bzw. bei hohen Feuchtigkeitsgraden zeigt das sulfonierte Polymer eine Oberfläche auf, welche mit polymergebundener Säurefunktionalität bedeckt ist, d.h. stark sauer ist. Starke saure Oberflächen, wie beispielsweise Sulfonsäure, können für viele Mikroben, wie beispielsweise Viren, tödlich sein. In Ausführungsformen und abhängig von den anfänglichen Fuktionalisierungsgraden, wie beispielsweise Sulfonierung, Phosphonisierung etc., in einer wasserarmen Umgebung und bei einem geringen Grad an Feuchtigkeit weist die Funktionalität von der Oberfläche des Films weg. Auf diese Weise ist die Säurefunktionalität vor Umgebungskontamination geschützt, wohingegen sich die Oberfläche in einem Ruhezustand bzw. dem Trockenzustand befindet. Das Verfahren kann durch Aktivierung oder Regeneration reversibel sein.
In Ausführungsformen kann die aktive Oberfläche durch die Wiederanordnung der Chemie auf der Oberfläche in der Gegenwart von Feuchtigkeit in Luft wieder aufgeladen werden. Es sollte beachtet werden, dass eine Wiederaufladung oder Aktivierung für ein sulfoniertes Polymer mit hohen antimikrobiellen Aktivitäten am Anfang mit beispielsweise einem Sulfonierungsgrad von 90+% des funktionalisierten Blocks nicht notwendig ist oder mit einer geringeren Frequenz als für eine Oberfläche mit einer niedrigeren anfänglichen antimikrobiellen Aktivität oder mit geringerem Sulfonierungsgrad. In Ausführungsformen kann die Oberfläche durch Wiederanordnen beispielsweise durch Aussetzen gegenüber einer starken Säure mit einer Konzentration von > 0,1 M oder > 0,5 M oder > 0,75 M oder > 1 M für eine ausreichende Zeitspanne regeneriert werden. In Ausführungsformen dauert die Aussetzung für > 5 Minuten oder > 30 Minuten oder 10 bis 45 Minuten oder > 1 Stunde an.
Ohne an den nachfolgenden Mechanismus gebunden werden zu wollen, wird es erachtet, dass bei hohen Feuchtigkeitswerten die Ion enthaltende Phase des sulfonierten Polymers, wie eines sulfonierten Blockcopolymers von Kraton Corporation, an der Oberfläche einer Schutzoberfläche, wie beispielsweise eines Films, exponiert vorliegt. In der Gegenwart einer kondensierten Wasserphase und als direkte Konsequenz durch kondensiertes Wasser oder Wasserdampf an der Oberfläche gibt es ein selektives Quellen der Ion enthaltenden Phase. Sobald das Wasser selektiv in dem Säure enthaltenden Segment des sulfonierten Polymers, beispielsweise Sulfonsäure, adsorbiert wird, absorbiert der nicht sulfonierte Teil des sulfonierten Polymers eine unbedeutende Menge Wasser, wodurch das Volumen der Sulfonsäure enthaltenden Phase auf Kosten des Restes des Polymers beträchtlich zunimmt. Weil der nicht sulfonierte Teil des sulfonierten Blockcopolymers steif ist, kann der Sulfonsäure enthaltende Teil des Polymers nur im Volumen durch „Ausbluten“ an die Oberfläche der Beschichtung expandieren. Als solches ist die Oberfläche des sulfonierten Polymers mit den außergewöhnlichen Säureresten bedeckt, so dass die Oberfläche für eine Vielzahl von Mikroben toxisch wird.
Biosichere Anwendungen: Aufgrund der andauernden biosicheren Eigenschaften des sulfonierten Polymers, welches durch das Aufbringen von lediglich einer dünnen Schicht von zu schützenden Oberflächen Mikroben abtöten oder diese inert werden lassen oder die Anhaftung von Mikroben auf Vorrichtungen inhibieren kann, ist das sulfonierte Polymer insbesondere zur Verwendung für den Schutz vor Pathogenen geeignet. Beispiele für eine Vorrichtung zum Beschichten mit dem sulfonierten Polymer schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf medizinische Vorrichtungen, Gegenstände und Ausrüstungen zur Verwendung in Krankenhäusern, chirurgische Verbrauchsmittel (beispielsweise Wundverbände, Gele etc.), medizinische/Sicherheits-Vorrichtungen zur Verwendung in medizinischen Einrichtungen oder durch Mitarbeiter im Gesundheitswesen (beispielsweise Gesichtsschilder), öffentliches Sicherheitspersonal oder generell Schutzausrüstung für alle (beispielsweise Gesichtsmasken, Handschuhe etc.). Für Krankenhausumgebungen sowie Einrichtungen im Gesundheitswesen und Wohnstätten, insbesondere zum Schutz von denjenigen mit angegriffenen Immunsystemen, kann das sulfonierte Polymer als eine Lösung zum Sprühen, wann immer und wo immer vonnöten, insbesondere auf oft angefassten Oberflächen für eine sofortige/Notfall-antimikrobielle Anwendung mit lang anhaltenden Effekten von beispielsweise wenigstens ein paar Stunden aufgebracht werden, was die Notwendigkeit für ein wiederholtes Reinigen nach jeder Aussetzung gegenüber mikrobiellen Aktivitäten unnötig macht. In noch anderen Ausführungsformen können Streifen von biosicheren Polymerfilmen oder -membranen auf Metalloberflächen in medizinischen Einrichtungen, öffentlichen Gebäuden aufgebracht werden, was selbsthaftende antimikrobielle Oberflächen schafft, welche auch dazu dienen können, eine ungewollte Biofilm-Ausbildung zu verhindern.
Das sulfonierte Polymer kann auf Fasern, Röhren, Gewebe, Blätter, Beschichtungen für gewebte und nichtgewebte Textilien und Laminate zur Verwendung in Anwendungen aufgebracht werden, welche einschließen, aber nicht beschränkt sind auf Patientenuntersuchungskabinen, atmungsaktive Schutzkleidung und Handschuhe für Helfer vor Ort, Feuerwehrmännern, chemischen und biologischen Angestellten, landwirtschaftlichen Angestellten, medizinischen Angestellten und Militärpersonal, welches potentiell gefährliche und/oder infektiöse Materialien handhabt oder in Kontakt mit diesen kommt, Sport- und Freizeitbekleidung, Kanevas, selektive Membranen für industrielle, medizinische oder Wasserreinigungsanwendungen.
Andere für die Verwendung des sulfonierten Polymers in Erwägung gezogene Anwendungen schließen - unter vielen anderen Oberflächen / Gegenständern - ein, sind aber nicht beschränkt auf Reinigungsvorrichtungen (Bürsten, Reinigungstuch), Lebensmittelverpackungen, wie Folien oder Behälter, Lebensmittelverarbeitung, wie Förderband zum Transportieren von Lebensmitteln, Handschuhe, Getriebekopf, Schutzbekleidung und Schürzen für die Verwendung in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie, Küchen und Restaurants, Militärzelte, Krankenhäuserzelte, Filter zur Verwendung in Energiewiedergewinnungseinheiten, Befeuchter / Entfeuchter / Klimaanlagen / Luftfilteranlagen zur häuslichen Verwendung oder für öffentliche Gebäude, Krankenhäuser und Einrichtungen, Filter zur Verarbeitung von Luft in sterilen Umgebungen, Fahrzeugventilationssystemen, selbststerilisierende Gewebe (einschließlich Bekleidung und Schutzbekleidung zur persönlichen Verwendung oder medizinischen Verwendung von Patienten) sowie als Möbel und Möbelkomponenten, wie Arbeitsplatten, Tischflächen, Kissen, Füllstoffe und Polsterung für häusliche Verwendung, Verwendung im Gesundheitswesen oder kommerzielle Verwendung, Gegenstände zur persönlichen Hygiene, wie spezielle Einmalwindeln, Polster und Hygieneartikel insbesondere für Individuen mit Immunsystemdefekten, Wartungsmaterialien, wie Zusatz zu Farbe zur Verwendung beim Malerarbeiten in Krankenhäusern oder medizinischen Einrichtungen, Zusatz zu Holzverbundwerkstoffmaterialien für Gebäude, Kontaktoberflächen zur Verwendung durch Mitglieder der Öffentlichkeit, beispielsweise Elektronik, Handgeländer, Treppenstufen, Türknaufe, Türhandgriffe, Wasserhähne, Kraftfahrzeug- und Flugzeuginterieur, Gepäck und Handgepäck, Aktivierungsknöpfe oder Druckplatten für automatische Türen, Lichtschalter, Fahrstuhlknöpfe, Zapfsäulengriffe, Einkaufswagengriffe, Türmatten, Möbel, (Kredit)karten und Kartenlesegeräten, Brieftaschen, Schlüssel, Ladentische und Behälter, Büromaterial, wie Kugelschreiber, Markern, Linealen, berührungsempfindliche Bildschirme, Kontrollschirme (beispielsweise Kiosk, automatischen Kassenautomaten, Casinomaschinen etc.).
In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer in einer abziehbaren und klebbaren Form aufgebracht, wie beispielsweise für die zuvor beschriebenen Anwendungen als Film zum Haften auf Oberfläche (elektrostatisch oder adhäsiv). In einem Beispiel wird das sulfonierte Polymer als eine freisetzbare dünne Schicht auf Oberflächen von Kunststoff-Gesichtsschildern aufgebracht, welche, wenn periodisch reaktiviert oder regeneriert, wenn erwünscht, erneut und erneut wiederverwendet werden können.
In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer auf Textilmaterialien aufgebracht oder kann zu Textilmaterialien für die Konstruktionen von Masken, chirurgischen Kitteln, medizinischen Zelten, Gitterbetten für Patienten etc. verarbeitet werden, um die Konstruktion von mobilen Krankenhäusern oder Medizincentern zu erleichtern. Das Aufbringen des sulfonierten Polymers in medizinischen Pflegevorrichtungen erlaubt kontinuierliche / ausgedehnte Behandlungen von Patienten ohne die Notwendigkeit, nach jedem Patientenbesuch zu sterilisieren. Das Material kann auch eingesetzt werden, um Oberflächen eines Untersuchungsraums/einer Isoliereinheit zu bedecken, wobei alle Oberflächen, welche dem Patienten ausgesetzt sind, mit einer Schicht des sulfonierten Polymers beschichtet sind, oder aus sulfonierten Polymermaterialien konstruiert sind, wobei das teilnehmende medizinische Personal hinter einem mit dem Material beschichteten Laminat oder Glasschicht geschützt ist und die Patienten unter Verwendung eines Handschuhkastens, welcher ebenfalls mit dem sulfonierten Polymer beschichtet ist, untersucht oder handhabt. Die Einheit kann zum Schutz des medizinischen Personals mit einer Ventilation mit negativem oder positivem Druck ausgestattet sein. Die biosichere Oberfläche, beispielsweise Gewebe, Metall etc., kann nach Aussetzung gegenüber Patienten nach Bedarf reaktiviert werden, um den Grad an Sulfonierung/IEC/antimikrobiellen Aktivitäten des sulfonierten Polymers wieder herzustellen.
Das sulfonierte Polymer ist zur Verwendung in schützenden Gesichtsmasken, insbesondere bei durch die Luft beförderte Übertragung von aus dem Atmungstrakt einer infizierten Person durch Husten, Schnäuzen oder durch einfaches Ausatmen ausgeatmeten infektiösen Partikeln und in den Magen-DarmTrakt oder das Atmungssystem einer zuvor nicht-infizierten Person durch Inhalation hinein, einsetzbar. Das sulfonierte Polymer kann zu einer Faser oder Mikrofaser gefertigt werden, welche bei der Herstellung eines bedeckenden Gewebes oder Filters in den Gesichtsmasken eingesetzt wird. Das sulfonierte Polymer kann auch zum Beschichten oder zum Verarbeiten zu gewebten oder nicht gewebten Fasern oder Textil zur Verwendung in den Gesichtsmasken eingesetzt werden. In Ausführungsformen kann das sulfonierte Polymer - zusätzlich zu dem Beschichten des Gewebeteils (beispielsweise des plissierten Textilteils) der Gesichtsmasken - auch zum Beschichten des transparenten Teils / Schildes einer Gesichtsmaske eingesetzt werden. In einer Ausführungsform für eine Gesichtsmaske mit einer auswechselbaren Filterstruktur ist das sulfonierte Polymer zum Beschichten für die gesamte ausgesetzte Oberfläche (die wieder verwendbaren Teile oder die Respirator-Komponenten) der Gesichtsmaske sowie für die Filterschichten zuständig. In Ausführungsformen wird das sulfonierte Polymer zum Beschichten auf eine der mehreren Gewebeschichten zur Verwendung in einer Gesichtsmaske, wie beispielsweise einer nicht-gewebten Polypropylenschicht, eingesetzt, wobei die anderen Schichten in der Gesichtsmaske mit anderen antimikrobiellen Zusammensetzungen, wie beispielsweise Metallsalzen, wie beispielsweise Zinkacetat, Kupferacetat etc., behandelt oder beschichtet sind.
Beispiele: Die nachfolgenden Beispiele sollen nicht beschränkend sein.
Der Oberflächen-pH-Wert kann durch Verwenden eines pH-Messgerätes mit einer kalibrierten flachen Dreipunkt-Elektrode mit einer Präzision von 0,01 pH bei 20°C mit für wenigstens 24 Stunden bei 20°C und 50% relativer Feuchtigkeit vorbehandelten Proben gemessen werden und die Messungen werden durch leichtes Drücken der Filmprobe gegen die Elektrode durchgeführt, bis die Ablesewerte bis auf 0,1 pH-Werte stabil werden. Alternativ dazu können vorbehandelte Proben einem Tropfen deionisiertem Wasser, beispielsweise 30 bis 60 µl für 60 Sekunden ausgesetzt werden, wobei an diesem Punkt das pH-Messgerät mit der flachen Elektrode verwendet wird, um den pH der Probengrenzfläche mit dem Wassertropfen zu messen.
Beispiel 1: In diesem Beispiel wird eine sulfonierte Blockcopolymeremulsion hergestellt, welche nachfolgend zur Beschichtung von Oberflächen, wie beispielsweise Ausrüstung, Textilien etc., verwendet werden kann. Eine Polymerlösung enthaltend ein Pentablockcopolymer mit einem sulfonierten Mittelblock mit einem Sulfonierungsgrad von 52 Mol-% wird mit einer ausreichenden Menge Aceton, Methylethylketon (MEK) oder Tetrahydrofuran (THF) vermischt. Zu der Mischung wird Wasser zugegeben (Verhältnis Wasser zu Copolymer-Mmischung 1,5:1) und die Emulsion wird über einen statischen Mischer / Rotostator mit einer Rate von 100 kg/Std. rezirkuliert. Das Lösungsmittel wird nachfolgend unter Vakuum und leichtem N₂-Durchfluss bei einem geringen Abfall von beispielsweise 90.000 Pa bis 35.000 Pa (900 mbar bis 350 mbar) über die Zeit zu einer konzentrierten Emulsion abgestrippt, welche nachfolgend zur Beschichtung von Gegenständen für eine biosichere Oberfläche, nach Bedarf, mit Wasser verdünnt werden kann.
Beispiel 2: Dieses Beispiel ist zur Illustration des Mechanismus hinter der Aktivierung eines sulfonierten Polymers durch Aussetzung gegenüber feuchter Umgebung gedacht. Ein Triblockcopolymer enthaltend Endblöcke, welche gegenüber Sulfonierung resistent sind, aus der Polymerisation von para-tert-Butylstyrol und einem zentralen Abschnitt aus polymerisiertem Styrol wurde unter Bedingungen sulfoniert, bei denen der Polystyrolabschnitt selektiv mit Acetylsulfonat als Sulfonierungsmittel sulfoniert wurde. Das am Mittelblock selektiv sulfonierte Copolymer wurde (aus einer THF/MeOH (90/10 (Gew.-/Gew.-) Lösungsmittelmischung) zu einem Film gegossen. Der trockene Film wurde in zwei Teile aufgetrennt. Ein Teil des Films wurde wie gegossen „trocken“ unter Verwendung einer Atomkraftmikroskopie, AFM, untersucht. Der zweite Teil des Films wurde in Wasser eingetaucht und wurde dann unter Verwendung der AFM-Technology („hydriert“) untersucht.
Es wird beobachtet, dass die Oberfläche des „trockenen“ Films flach und merkmalslos ist. Der sulfonierte Säureteil des Blockcopolymers ist von der Oberfläche dieses Films zurückgetreten und wird an der Oberfläche des Materials durch das Anstechen mit der AFM-Spitze nicht „beobachtet“. Andererseits findet die AFM-Spitze, dass der hydrierte Film eine kontinuierliche (siehe hell in farbigem Honigwabenmuster) wassergequollene Sulfonsäure-Phase aufweist, welche sich hoch (vermutlich so viel wie 100 nm) über die Oberfläche des steifen Teils des Materials hinaus erhebt. Auf diese Weise wird der Sulfonsäureteil des Materials aktiviert, so dass dieser Mikroben abtöten kann.
Beispiel 3: Das Beispiel wurde durchgeführt, um die Wirksamkeit bei der Hemmung des Schwarzschimmels von Aspergillus niger gemäß dem AATCC-Testverfahren 30-2004 Test III zu bewerten. Sechs verschiedene sulfonierte Blockcopolymer-Membranproben, umfassend ein Poly[tert-butylstyrol-b-(ethylen-alt-propylen)-b-(styrolsulfonat)-b-(ethylen-alt-propylen)-b-tert-butylstyrol], bei unterschiedlichen Sulfonierungsgraden von 26 bis 52 %, wurden für die Tests verwendet. Aspergillus niger, ATCC#6275, wurde in steriles destilliertes Wasser mit Glasperlen geerntet. Der Kolben wurde geschüttelt, um die Sporen in Suspension zu bringen. Die Suspension wurde als Test-Inokulum verwendet. Ein (1,0) ml des Inokulums wurde gleichmäßig über die Oberfläche von Mineralsalz-Agarplatten verteilt. Die Membranproben wurden auf die beimpfte Agaroberfläche gegeben. Nach der Platzierung wurden 0,2 ml des Inokulums über die Oberfläche jeder Scheibe verteilt. Eine Lebensfähigkeitsplatte der Sporensuspension wurde auf Mineralsalzagar mit 3 % Glucose hergestellt. Eine positive Wachstumskontrolle wurde unter Verwendung eines unbehandelten Baumwollentengewebes auf Mineralsalzagar hergestellt und auf die gleiche Weise wie die Testgegenstände aufgebaut. Alle Proben wurden 14 Tage lang bei 28°C ± 1 °C inkubiert.
Die Lebensfähigkeitsplatte wies wie erwartet ein akzeptables Pilzwachstum auf, was die Lebensfähigkeit des Inokulums bestätigte. Die Probe mit 26 % Sulfonierung zeigte mikroskopisches Wachstum auf 10 % der Probenoberfläche. Die anderen 5 Testproben zeigten kein Wachstum oder mikroskopisches Wachstum auf 1 % der Oberfläche. Die Kontrollprobe zeigte makroskopisches Wachstum auf 100 % der Oberfläche.
Beispiel 4: Es wurde eine Anzahl von Beispielen ausgeführt, um die Entfernung/Inaktivierung von Viren einschließlich von xenotropen murinen Leukämievirus (X-MulV) mit einer Größe von 70-100 nm und Paramyxo (PI-3) mit einer Größe von 100-250 nm mit 1 % Spike auf einem Pentablockcopolymer mit sulfoniertem Mittelblock mit 52% Sulfonierung (ein Poly[ert-butylstyrol-b-(ethylen-altpropylen)-b-(styrolsulfonat)-b-(ethylen-alt-propylen)-b-tert-Butylstyrol]) zu untersuchen. X-MulV wird ausgewählt als Repräsentant eines Retrovirus des nichtdefekten C-Typs, was die Virusinaktivierungsfähigkeit des sulfonierten Polymers zeigt. Die Temperatur wird auf Umgebung (23°C ± 2°C) gesetzt mit 0,5 ml Virus pro Lauf und auf saure Bedingung für das sulfonierte Polymer eingestellt. Die Inkubationszeit wird auf 5 Minuten eingestellt.

In den Experimenten wurde das Copolymer in THF rückgelöst und zu einem Film gegossen. Der Film wurde in Scheiben geschnitten, welche in Gefäße von Flachbodenplatten mit 6 oder 12 Gefäßen passten. Zu jeder Scheibe wurden getrennt 500 µl X-MuLV und PI-3 in Duplikat zugegeben. Für die Läufe mit PI-3 beträgt der Virus Bericht Titer TCID50 Einheiten pro ml. Die Volumeneinstellung beträgt 12,7 µm (0,5 mil). Die Verdünnungseinstellung beträgt 127 µm (5,0 mil). Die nachfolgende Tabelle fasst den Test mit PI-3 nach 2 Läufen, mit einer viruziden Effizienz von 99,9917% innerhalb von 5 Minuten zusammen.

Beschreibung	Durchschnitts-Titer	Angepasster Titer Log 10 TCID50/ml	% Wiederherstellung	% Inaktivierung
Laden Probe (T=0 Min.)	8,82E + 05	5,95	k.A.	k.A.
Halten Kontrolle (T=5 Min.)	7,17E + 05	5,86	k.A.	k.A.
T=5 Min. Probe	7,32E + 01	1,86	0,0083	99,9917
Medienkontrolle	k.A.	k.A.	k.A.	k.A.

Für die Läufe mit X-MulV wurden Plaque-Untersuchungen eingesetzt (infektiöse Einheiten („plaque forming units“; PFU) mit Ergebnissen in PFU/mL). Die nachfolgende Tabelle fasst die Experimente mit 2 Läufen zusammen, was eine viruzide Wirksamkeit von 99,9997% gegenüber X-MulV innerhalb von 5 Minuten zeigt.

Beschreibung	Durchschnitts-Titer	Angepasster Titer Log 10 TCID50/ml	% Wiederherstellung	% Inaktivierung
Laden Probe (T=0 Min.)	1,75E + 06	6,24	k.A.	k.A.
Halten Kontrolle (T=5 Min.)	1,50E + 06	6,18	k.A.	k.A.
T=5 Min. Probe	5,00E + 00	0,70	0,0003	99,9997
Medienkontrolle	k.A.	k.A.	k.A.	k.A.

Die folgende Tabelle fasst die in Log-Werten ausgedrückten Ergebnisse zusammen.

Virus	Lauf Nr.	Log 10 Reduzierung	Linearer Wert der Reduzierung	Durchschnittlicher linearer Reduktionswert	Durchschnittliche Log₁₀-Reduktion
PI-3	Lauf 1	4,00	10000,00	12227,20	4,09
PI-3	Lauf 2	4,16	14454,40	12227,20	4,09
X-MuLV	Lauf 1	5,52	333000,00	349850,00	> 5,54
X-MuLV	Lauf 2	5,56	366700,00	349850,00	> 5,54

Beispiel 5: Dieses Beispiel ist zur Illustration der Abhängigkeit der Beschichtungsdicke von der Beschichtungszeit (der der biosicheren Lösung ausgesetzten Verweilzeit). Eine Anzahl der biosicheren Lösungen wurde durch Lösen einer Membran, welche ein Mittelblock-sulfoniertes Pentablockcopolymer, ein Poly[tert-butylstyrol-b-(ethylen-alt-propylen)-b-(styrolsulfonat)-b-(ethylen-altpropylen)-tert-butylstyrol] mit 52 % Sulfonierung in einer Lösung von Toluol / 1-Propanol in einem Verhältnis von 1:1 in einer biosicheren Konzentration von 22 Gew.-% enthielt, hergestellt, wobei die Brookfield-Viskositäten der Zusammensetzungen in einem Bereich von 3450 bis 3700 mPa·s (3450 bis 3700 cps) aufwiesen, welche in Abhängigkeit von der Misch-Sharerate der Vorrichtung variierte. Eine andere biosichere Lösung wurde ebenfalls durch Lösen des sulfonierten Blockcopolymers in Cyclohexan in einer Konzentration von 11 Gew.-% hergestellt.
In einem Satz von Beispielen wurden Lösungen mit 22 Gew.-% und 11 Gew.-% in eine Anzahl von verschiedenen Getränkeflaschen (hergestellt aus PET) gegossen und in der Fläche für 15 Sekunden oder 1 Minute Verweilzeit belassen. Nach 15 Sekunden oder 1 Minute wurden die Flaschen geleert und dann für 24 Stunden luftgetrocknet. Es gibt eine minimale Abweichung (weniger als 10 %) in der Dicke der Beschichtung der Flaschen, welche für 1 Minute gegenüber 15 Minuten beschichtet wurden.
Beispiel 6: Eine Anzahl von Lösungen mit 22 Gew.-% wurden mit Mittelblock-sulfonierten Pentablockcopolymeren mit verschiedenen Sulfonierungsgraden hergestellt. Die Formulierung #1 mit 18 Gew.-% Copolymer mit 52 Mol-% Sulfonierung in Toluol/1-Propanol in einem 1:1-Verhältnis; Formulierung #3 mit 11 Gew.-% Copolymer mit 52 Mol-% Sulfonierung in Cyclohexan; Formulierung #5 mit 14,5 Gew.-% Copolymer mit 26 Mol-% Sulfonierung inN-Methyl-2-pyrrolidon (NMP); Formulierung #6 mit 11 Gew.-% Copolymer mit 26 Mol-% Sulfonierung in Cyclohexan und Formulierung #7 mit 22 Gew.-% Copolymer mit 26 Mol-% Sulfonierung in Toluol/1-Propanol bei 1:1.
Beispiel 7: Das Beispiel war zur Evaluierung des pH-Wertes des sulfonierten Polymers über die Zeit. Die vorgenannten Formulierungen wurden auf unbehandelte Vorformen beschichtet, d.h. Rohrleitung, zum nachfolgenden Blasen zu vollen Flaschen, und zwar durch Eintauchen der Vorformen in die Formulierungen für ungefähr 1 Minute, entfernt und dann luftgetrocknet. Die Beschichtungsdicke auf den Vorformen wurde auf ungefähr 18 Mikrometer eingestellt. Die Vorformen wurden zu vollen PET-Flaschen geblasen, wobei aus den Formulierungen 5 und 6 sehr klare Filme/Flaschen resultierten. Die Beschichtungsdicke des sulfonierten Polymers auf der Flasche wurde auf ungefähr 4 Mikrometer betragend abgeschätzt.

Von den Schulter- und Grundflächen der Flaschen eine Anzahl von Proben mit 1,5 cm Durchmesser wurde ausgeschnitten. Die Proben wurden in ungefähr 75 ml eines grünen Tees/Honiglösung mit einem pH-Wert von 3,2 platziert und es wurde sofort der Oberflächen-pH-Wertwurde sofort gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1

Beispiel	pH-Schulter	pH-Basis
Kontrolle ohne Beschichtung	3,2	3,2
Formulierung #1	1,1	1,8
Formulierung #3	1,8	2,8
Formulierung #5	3,0	2,8
Formulierung #6	1,8	2,0
Formulierung #7	1,3	1,8
Formulierung #7 mit Plasmabehandlung nach Beschichtung	2,4	2,3

Die Unterschiede in dem Oberflächen-pH-Wert innerhalb derselben Flasche (Schulter- gegenüber Grundproben) können durch die Dicke und den Unterschied in dem Dehnungsverhältnis ausgehend von der Flasche relativ zu der Vorform begründet sein. Dieselben Proben wurden erneut nach einer Stunde gemessen und der pH-Wert erhöhte sich im Allgemeinen für alle in einem Bereich von ungefähr 2,5 bis 2,7 für die unbehandelten Formulierungen #7, 1, 3 und 6. Bei der Formulierung 5 blieb der pH-Wert derselbe. Der Oberflächen-pH-Wert wurde erneut nach 4 Stunden gemessen und es wurde keine beträchtliche Differenz gemessen.
Beispiel 8: In diesem Beispiel wird ein Mehrschichtlaminat durch Gießen einer sulfonierten Blockpolymerlösung (sulfonierte Blockpolymere in Toluol/1-Propanol in einem 1:1-Verhältnis) auf eine Mylar-Folie mit einer Dicke von 25,4 µm (1 mil) strukturiert.
Das Gießen erfolgt auf einem mechanischen Gießtisch mit einer Gießrakel, z. B. Elcometer 4340, die die Dicke und die Geschwindigkeit der auf ein Substrat gegossenen Lösung steuert. Je nach gewünschter Dicke wird eine festgelegte Menge an sulfoniertem Polymer auf ein Substrat gegossen. Eine Gießrakel wird über die Flüssigkeit gezogen, wodurch eine gleichmäßige Dicke über einem Substrat entsteht. Das Material wird als Nächstes in eine Kammer gegeben, in der das Lösungsmittel langsam verdampft werden kann. Nachdem das gesamte Lösungsmittel verdampft ist, ist der Gießvorgang abgeschlossen und bildet eine Laminatstruktur mit einer Dicke in einem Bereich von 0,0176" bis 0,0003" aus.
Der Oberflächen-pH-Wert der antimikrobiellen Schicht wird unter Verwendung einer Oberflächen-pH-Messsonde gemessen. Für den pH-Test wird ein kleiner Wassertropfen mit ungefähr 0,02 ml auf der antimikrobiellen Schicht platziert. Die Sonde wird auf dem Wassertropfen platziert und berührt die Oberfläche der Schicht und der pH-Wert wird nach 5 Minuten, was einen pH-Wert von 2,0 ergibt.
Beispiel 9: Verschiedene Lösungen von sulfoniertem Blockpolymer wurden durch Verdünnen getrockneter Bögen von sulfonierten Blockcopolymeren von Kraton Corp. in Lösungsmittelsystemen aus Cyclohexan, Toluol oder einer 1:1-Mischung aus Toluol und 1-Propanol hergestellt. Die hergestellten Lösungen enthielten zu 1-20 % Feststoffe, vorzugsweise 5-8 % Feststoffe zum Sprühen.
Es werden verdünnte Lösungen in das Sprühkappenreservoir einer HVLP-Sprühpistole gegossen und durch Antreiben der Sprühvorrichtungen mit ungefähr 26 psi Umgebungsluft und Drücken des Sprühdrückknopfes aufgebracht. Beschichtungen werden auf verschiedene Substrate aufgebracht, einschließlich Plexiglas, Tyvek, Vliesstoffe, chirurgische Masken, N95-Masken, medizinische Probentaschen, Mylar, rostfreien Stahl und andere Metalle, Untersuchungshandschuhe, Arbeitsplatte mit fester Oberfläche, dekorativen graphischen Laminatfilm, Leder, Teppich, HVAC-Filtermedien, Kunststoff, Pappe und Glas.
Beispiel 10: In Testuntersuchungen der am längsten anhaltenden antiviralen Eigenschaften wurden Filmproben von sulfoniertem Pentablockcopolymer (SPBC) der Struktur Poly[tert-butylstyrol-b-(ethylen-alt-propylen)-b-(styrol-costyrolsulfonat)-b-(ethylen-alt-propylen)-tert-butylstyrol] mit 52 % Sulfonierung aus einer 1:1-Mischung von Toluol und 1-Propanol gegossen. Die sulfonierten Polymer-Film-Proben wurden einem Abriebtest mit 2200 Zyklen in der Anwesenheit von 3 herkömmlichen Desinfektionsmitteln ausgesetzt, nämlich 70 % Ethanol, Benzalkoniumchlorid und quaternärem Ammoniak, und gegenüber einer SARS-CoV-2-Virussuspension mit einer Konzentration von 10⁷ Pfu/ml.
Nach 2 Stunden Kontakt wurde lebensfähiges Virus aus jeder Probe durch zweimaliges Waschen mit 500 µl DMEM-Gewebekulturmedium, das 10 % Serum enthielt, gewonnen und durch serielle Verdünnungs-Plaque-Untersuchungen gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass nach einem Abriebtest, der etwa einem Jahr an Reinigungsaktionen entspricht (6 Desinfektionstücher/Tag). Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) von Gibco ist ein weit verbreitetes Basismedium zur Unterstützung des Wachstums vieler verschiedener Säugerzellen.
Beispiel 11: Eine flache Polyethylenfolie mit 0,5 mm Dicke wird durch Eintauchen für 6 Stunden bei Raumtemperatur in eine Mischung aus Schwefeldioxid-/Chlor-Gas (3:1-Volumenverhältnis) im sichtbaren Licht chlorsulfoniert. Das chlorsulfonierte Polyethylenblatt wird dann in 1N NaOH bei 50°C für zwei Tage eingetaucht, um die anhängenden Sulfonylchloridgruppen (--SO₂Cl)-Gruppen zu Sulfonsäuregruppen (--SO₃Na+) zu hydrolysieren. Die Sulfonsäureform wird durch Behandeln der Folie mit 1 N HCl bei Raumtemperatur für vier Stunden erhalten. Die Folie wird dann mit deionisiertem Wasser gewaschen und unter Vakuum getrocknet. Die Milli-Äquivalenz (meq) von Sulfonsäuregruppen pro Gramm Polyethylen wird durch Titration mit NaOH bestimmt und mit 1,69 meq/g bestimmt. Das sulfonierte Polyethylenblatt kann zum Schutz von Oberflächen in geeignete Größen geschnitten werden.
Beispiel 12: Dichlormethan (50 ml, 66 g) und Chlorsulfonsäure (zwischen 0,7 und 1,4 g) werden nacheinander in eine Weithalsglasflasche (120 ml Fassungsvermögen, 5,08 cm (2 Zoll) Durchmesser) gegeben. 10 ml dieser Lösung werden in einem Weithalsglasgefäß (410 ml, 7,62 cm (3 Zoll) Durchmesser) zu Dichlormethan (50 ml, 66 g) gegeben. Zu dieser Mischung wird ein 1 mil (0,001 Zoll, 0,00254 cm) farbloser PPS (Polyphenylensulfid)-Film gegeben. Der Film wird bei 25 °C unterschiedlich lange reagieren gelassen, während er in der Reaktionslösung suspendiert wird. Nach einer variablen Reaktionszeit wird der schwarze Film dann in destilliertes Wasser (200 ml) gegeben und der Film wird hellgelb. Der Film wird ausgiebig mit mehr Wasser (etwa 2 Liter) gewaschen und dann etwa 1 Stunde lang in Wasser (250 ml) gekocht. Der Film wird dann in 1 molarem Natriumchlorid (220 ml) suspendiert und die Sulfonierungsmenge wird durch Titration mit 0,01 molarem Natriumhydroxid bis zu einem pH-Endpunkt von 7 bestimmt. Die Sulfonierungsmenge (in meq/g SO₃H) mit der Reaktionszeit beträgt 0,64 (1 Stunde), 1,27 (6,5 Stunden), 1,71 (16 Stunden), 1,86 (24 Stunden), 2,31 (48 Stunden) und 2,6 (60 Stunden). Der sulfonierte Poly(phenylensulfid)-Film kann für antimi-krobielle Anwendungen als Beschichtungsmaterial oder als Schutzfilm verwendet werden.
Beispiel 13: Ein Gewebe aus Nylon-6,6-Fasern wird für 5 Minuten in eine Lösung aus 0,5 Kalium-t-butoxid und 0,5 Methanol in 10 ml DMSO eingetaucht, um an dem Amid-Stickstoff in dem Polymer-Rückgrat deprotonierte Amine bereitzustellen. Das deprotonierte Polymer wird in eine Lösung von 0,33 g Natrium-4-brombenzylsulfonsäure in 3,3 g DMSO (52°C) eingetaucht, um ein Gewebe aus Polyamidfasern mit an die Oberfläche hiervon angehängten Benzylsulfonatgruppen bereitzustellen. Das Gewebe aus sulfonierter Polyamidfaser wird mit deionisiertem (DI) Wasser gewaschen und getrocknet, um ein Gewebe zu ergeben, das zu Schutz-Gesichtsmasken oder -kleidung verarbeitet werden kann.
Beispiel 14: Ein Gewebe aus sulfoniertem Polyester wird zur Verwendung beim Herstellen von Gesichtsmasken, Schutzbekleidung und dergleichen hergestellt. Zunächst wird ein aus Polyesterfaser gefertigtes Polyester-Taft in einen säurebeständigen, verschließbaren Behälter getan. Schwefelsäureanhydrid, welche zuvor 10-mal mit Stickstoffgas verdünnt worden ist, wird in Kontakt mit dem Polyestertuch für ein sulfoniertes Polyestermaterial gebracht. Das Tuch wird dann mit Wasser gewaschen und getrocknet, um ein sulfoniertes Polyestergewebe herzustellen, welches verwendet werden kann, um eine Gesichtsmaske, Bekleidung und dergleichen herzustellen.
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

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US 8084546 [0057, 0058]
US 9861941 [0058]
US 8263713 [0058]
US 8445631 [0058]
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US 8377515 [0058]
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US 10047477 [0074, 0075]
US 20200071447 A1 [0088]

Claims

Beschichtungsmaterial, welches die Übertragung von einem oder mehr als einem Pathogen durch antimikrobielle Aktivitäten verringert, wobei das Beschichtungsmaterial enthält: ein sulfoniertes Polymer ausgewählt aus der Gruppe von Perfluorsulfonsäurepolymeren, Polystyrolsulfonaten, sulfonierten Blockcopolymeren, sulfonierten Polyolefinen, sulfonierten Polyimiden, sulfonierten Polyamiden, sulfonierten Polyestern, sulfonierten Polysulfonen, sulfonierten Polyketonen, sulfonierten Polyarylenethern und Mischungen hiervon, wobei das sulfonierte Polymer einen Sulfonierungsgrad von wenigstens 10% aufweist, wobei das Beschichtungsmaterial auf für mikrobielle Kontamination empfänglichen Oberflächen mit einer Dicke von wenigstens > 1 µm aufgebracht ist, wobei das Beschichtungsmaterial wenigstens 90% Mikroben in < 120 Minuten des Kontakts mit den Oberflächen, welche das Beschichtungsmaterial darauf aufgebracht aufweisen, abtötet.
Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, wobei das sulfonierte Polymer eine Ionenaustauschkapazität (IEC) von > 0,5 meq/g aufweist.
Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Beschichtungsmaterial auf für mikrobielle Kontamination empfängliche Oberflächen in einer Dicke von wenigstens > 5 µm aufgebracht ist, und, wobei das Beschichtungsmaterial > 95% Mikroben innerhalb von 120 Minuten des Kontakts nach sechs Monaten der Aufbringung auf die Oberflächen abtötet.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das sulfonierte Polymer selektiv sulfoniert ist, so dass es 10 bis 100 Mol-% funktionelle Sulfonsäure- oder Sulfonatsalzgruppen basierend auf der Anzahl der Monomereinheiten oder Blöcke in dem für Sulfonierung empfänglichen sulfonierten Polymer aufweist, so dass das Beschichtungsmaterial wenigstens 95% Mikroben innerhalb von 30 Minuten des Kontakts abtötet.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das sulfonierte Polymer ein selektiv sulfoniertes, negativ geladenes anionisches Blockcopolymer mit der allgemeinen Konfiguration A-B-A, (A-B)_n(A), (A-B-A)n, (A-B-A)nX, (A-B)nX, A-D-B, A-B-D, A-D-B-D-A, A-B-D-B-A, (A-D-B)nA, (A-B-D)nA, (A-D-B)_nX, (A-B-D)nX oder Mischungen hiervon ist, worin: n eine ganze Zahl zwischen 0 und 30 ist, X ein Kupplungsmittelrest ist, jeder A- und D-Block ein gegenüber Sulfonierung resistenter Polymerblock ist, jeder B-Block gegenüber Sulfonierung empfänglich ist, der A-Block ausgewählt ist aus polymerisierten (i) para-substituierten Styrolmonomeren, (ii) Ethylen, (iii) alpha-Olefinen mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen, (iv) 1,3-Cyclodienmonomeren, (v) Monomeren von konjugierten Dienen mit einem Vinylgehalt von weniger als 35 Mol-Prozent vor der Hydrierung, (vi) Acrylestern, (vii) Methacrylestern und (viii) Mischungen hiervon, der B-Block ein vinylaromatisches Monomer ist und der D-Block ein hydriertes Polymer oder Copolymer eines konjugierten Diens ausgewählt aus Isopren, 1,3-Butadien und Mischungen hiervon ist, und wobei der Block B selektiv sulfoniert ist, so dass dieser zwischen 10 bis 100 Mol-% funktionelle Sulfonsäure- oder Sulfonatsalzgruppen basierend auf der Anzahl von Monomereinheiten aufweist, so dass das Beschichtungsmaterial wenigstens 99% der Mikroben innerhalb von 30 Minuten des Kontakts abtötet.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Beschichtungsmaterial einen Oberflächen-pH-Wert von < 3,0 aufweist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das sulfonierte Polymer mit wenigstens einem anorganischen oder organischen kationischen Salz neutralisiert ist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das sulfonierte Polymer mit wenigstens einem Salz ausgewählt aus Ammonium-, Phosphonium-, Pyridinium- und Sulfonium-Salzen neutralisiert ist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das sulfonierte Polymer wasser-dispergierbar ist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das sulfonierte Polymer ein selektiv sulfoniertes, negativ geladenes anionisches Blockcopolymer ist, welches wenigstens einen Alkenylaren-Polymerblock A und wenigstens einen im Wesentlichen vollständig hydrierten konjugierten Dien-Polymerblock B aufweist, wobei im Wesentlichen alle funktionellen Sulfongruppen an den Alkenylaren-Polymerblock A gepfropft sind, wobei der Block A ein hydrophiler Endblock ist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Beschichtungsmaterial durch Aussetzen gegenüber einer Säurelösung mit einer Konzentration von > 0,1 M für wenigstens 5 Minuten periodisch reaktiviert worden ist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Beschichtungsmaterial auf den Oberflächen eine Schicht ausbildet, welche von den Oberflächen selbst dann nicht delaminiert, nachdem es Feuchtigkeit von bis zu 85% und für eine Dauer von wenigstens 72 Stunden ausgesetzt worden ist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Beschichtungsmaterial auf den Oberflächen als abziehbare und klebbare Folie, als eine Flüssigkeit, als ein Gel, als ein Schaum, als ein Spray, als eine Emulsion, als eine Lösung, als ein Film, als eine Membran oder als ein Laminat aufgebracht ist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Beschichtungsmaterial auf die Oberflächen durch irgendeines von Tauchbeschichten, Sprühbeschichten, Elektrospinnen, Drucken, 3-D-Drucken, Laminieren, Spin-Beschichten, Extrudieren, Extrusion dann gefolgt von Blasformen und Kombinationen hiervon aufgebracht worden ist.
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Beschichtungsmaterial, zum nachfolgenden Beschichten auf die Oberflächen, zuerst in Wasser oder Lösungsmittel dispergiert worden ist.
Gegenstand, welcher mit einem Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 15 beschichtet ist, wobei der Gegenstand einer von Gesichtsmasken, Patientenuntersuchungskabinen, medizinischen Einrichtungen, chirurgischen Kitteln, mobilen medizinischen Zelten, Kontaktoberflächen zur Verwendung von Mitgliedern der Bevölkerung, Handgeländern, Türknäufen, Handgriffen, Wasserhähnen, Kraftfahrzeug- und Flugzeuginterieur, Gepäckstücken, Aktivierungsknöpfen, Druckplatten, Lichtschaltern, Fahrstuhlknöpfen, Zapfsäulengriffen, Einkaufswagengriffen, Türmatten, Möbeln, Kartenlesegeräten, Brieftaschen, Schlüsseln, Ladentischen und Behältern sowie Büromaterial ist.