DE60102291T2

DE60102291T2 - Antimikrobielle und antivirale polymermaterialien

Info

Publication number: DE60102291T2
Application number: DE60102291T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Gabbay
Original assignee: Cupron Corp
Current assignee: Cupron Corp
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2001-04-01
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2021-04-02
Also published as: JP5457504B2; KR20020087485A; JP2012229424A; CN1427672A; CA2404972A1; US9439437B2; TR200400908T4; US20040224005A1; JP2003528975A; WO2001074166B1; KR100851022B1; EP1272037B1; EP1272037A1; ATE261248T1; JP5285199B2; US7169402B2; DE60102291D1; US20070184079A1; CN1258979C; AU2001246791A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein antimikrobielles und antivirales Polymermaterial und ein Verfahren zum Herstellen desselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein antimikrobielles Polymermaterial, das als Verpackungsmaterial für landwirtschaftliche Produkte verwendbar ist.
Ein Problem, dem alle Nahrungsmittelexporteure gegenüberstehen, ist der Angriff von Mikroorganismen auf die landwirtschaftlichen Produkte, nachdem sie geerntet worden sind, während sie transportiert werden. Dies gilt besonders, wenn der Transport in Tagen, Wochen oder Monaten statt in Stunden gemessen wird. Es ist bekannt, daß Mikroorganismen den Produkten schweren Schaden zufügen, was zu zusätzlichen Kosten führt, die an den Verbraucher weitergegeben werden. Ein Beispiel dafür ist die Erdbeerernte in Israel. Jedes Jahr gehen etwa 50% der Ernte verloren, während sie transportiert wird, zurückzuführen auf den Angriff von Mikroorganismen. Bis heute ist kein wirksames System entwickelt worden, das die Abfallrate wirksam verringern kann.
Es gibt viele Verpackungsmaterialien, die beim Nahrungsmitteltransport verwendet werden, von Sackleinenbeuteln bis zu hochentwickelten Polymerverpackungsmaterialien, die Eigenschaften wie beispielsweise Festigkeit, Flexibilität, Atmungsaktivität demonstrieren und nicht teuer sind. Jedoch ist bis heute keines in der Lage, das Wachstum von Mikroorganismen zu bekämpfen, die in verpackten landwirtschaftlichen Produkten gedeihen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jetzt entdeckt worden, daß durch Hinzufügen eines kleinen Prozentsatzes von Cu⁺⁺ in Pulverform zu der Aufschlämmung eines Polymers, das zu einem Verpackungsmaterial geformt werden soll, die Verpackung antimikrobiell gemacht wird.
Sowohl in WO 98/06508 als auch in WO 98/06509 werden verschiedenartige Aspekte eines Gewebes mit einer vollständigen oder teilweisen Metall- oder Metalloxidplattierung gelehrt, die direkt und sicher an dessen Fasern gebunden ist, wobei Metall und Metalloxide einschließlich Kupfer an die Fasern gebunden sind.
Insbesondere wird in WO 98/06509 ein Verfahren bereitgestellt, das die Schritte umfaßt: (a)
Bereitstellen eines metallisierten Gewebes, wobei das metallisierte Gewebe umfaßt: (i) ein Gewebe, das Fasern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Fasern, Fasern aus synthetischer Cellulose, regenerierten Fasern, Acrylfasern, Polyolefinfasern, Polyurethanfasern, Vinylfasern und Gemischen davon, einschließt und (ii) eine Plattierung, die Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen und Metalloxiden, einschließt, wobei das metallisierte Gewebe dadurch gekennzeichnet ist, daß die Plattierung direkt an die Fasern gebunden ist; und (b) Einbringen des metallisierten Gewebes in einen Fertigungsgegenstand.
In dem Zusammenhang der Erfindung schließt der Begriff „Gewebe" Fasern, ob natürliche (zum Beispiel Baumwolle, Seide, Wolle und Leinen) oder synthetische, Garne, die aus diesen Fasern gesponnen sind, und gewebte, gestrickte und vliesartige Stoffe, die aus diesen Garnen hergestellt sind, ein. Der Umfang der Erfindung schließt alle natürlichen Fasern und alle synthetischen Fasern ein, die in Gewebeanwendungen verwendet werden, einschließlich, ohne aber darauf begrenzt zu sein, Fasern aus synthetischer Cellulose (d.h. Fasern aus regenerierter Cellulose wie beispielsweise Kunstseide und Fasern aus einem Cellulosederivat wie beispielsweise Acetatfasern) Fasern aus regeneriertem Protein, Acrylfasern, Polyolefinfasern, Polyurethanfasern und Vinylfasern, aber ausschließlich Nylon- und Polyesterfasern, und Gemische davon.
Die Erfindung umfaßte die Anwendung einer Anpassung der Technologie, die bei der elektrolytischen Plattierung von Kunststoffen, insbesondere von aus Kunststoff hergestellten gedruckten Leiterplatten, mit Metallen verwendet wird, auf die Produkte. Siehe zum Beispiel die Encyclopedia of Polymer Science and Engineering (Jacqueline I. Kroschwitz, Herausgeber), Wiley and Sons, 1987, Bd. IX, S. 580-598. Wenn dieses Verfahren auf Gewebe angewendet wurde, schloß es zwei Schritte ein. Der erste Schritt war die Aktivierung des Gewebes durch Ausfällen katalytischer Keimbildungszentren aus Edelmetall auf dem Gewebe. Dies wurde durchgeführt, indem zuerst das Gewebe in einer Lösung eines reduzierenden Kations im niedrigen Oxidationszustand getränkt wurde und dann das Gewebe in einer Lösung von Edelmetallkationen, vorzugsweise eine Lösung von Pd⁺⁺-Kationen, am meisten bevorzugt eine saure PdCl₂-Lösung, getränkt wurde. Das Kation im niedrigen Oxidationszustand reduziert die Edelmetallkationen zu den Edelmetallen selbst, während es zu einem höheren Oxidationszustand oxidiert wird. Vorzugsweise ist das reduzierende Kation eines, das sowohl im anfänglichen niedrigen Oxidationszustand als auch im endgültigen hohen Oxidationszustand löslich ist, zum Beispiel Sn⁺⁺, das zu Sn⁺⁺⁺⁺ oxidiert wird, oder Ti⁺⁺⁺, das zu Ti⁺⁺⁺⁺ oxidiert wird.
Der zweite Schritt war die Reduktion, in enger Nachbarschaft zu dem aktivierten Gewebe, eines Metallkations, dessen Reduktion durch ein Edelmetall katalysiert wurde. Die Reduktionsmittel, die verwendet wurden, um die Kationen zu reduzieren, waren typischerweise molekulare Spezies, zum Beispiel Formaldehyd in dem Fall von Cu⁺⁺. Weil die Reduktionsmittel oxidiert wurden, werden die Metallkationen hier "oxidierende Kationen" genannt. Die so hergestellten metallisierten Gewebe waren dadurch gekennzeichnet, daß ihre Metallplattierung direkt an die Gewebefasern gebunden war.
Im WO 98/06508 wird eine Stoffzusammensetzung beschrieben und beansprucht, umfassend:

(a) ein Gewebe, das Fasern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Fasern, Fasern aus synthetischer Cellulose, Fasern aus regeneriertem Protein, Acrylfasern, Polyolefinfasern, Polyurethanfasern, Vinylfasern und Gemischen davon, einschließt; und
(b) eine Plattierung, die Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen und Metalloxiden, einschließt; wobei die Stoffzusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Plattierung direkt an die Fasern gebunden ist.

Die Veröffentlichung beansprucht auch eine Stoffzusammensetzung, umfassend:

(a) ein Gewebe, das Fasern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Fasern, Fasern aus synthetischer Cellulose, Fasern aus regeneriertem Protein, Acrylfasern, Polyolefinfasern, Polyurethanfasern, Vinylfasern und Gemischen davon, einschließt; und
(b) eine Mehrzahl von Keimbildungszentren, wobei jedes von den Keimbildungszentren mindestens ein Edelmetall einschließt; wobei die Stoffzusammensetzung durch Katalysieren der Reduktion von mindestens einer metallischen kationischen Spezies zu einem reduzierten Metall gekennzeichnet ist, wodurch die Fasern mit dem reduzierten Metall plattiert werden.

Zusätzlich lehrt und beansprucht die Veröffentlichung Verfahren zum Herstellen der Produkte.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines metallisierten Gewebes entsprechend der Veröffentlichung umfaßt die Schritte:

(a) Auswählen eines Gewebes in einer Form, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Garn und Stoff, wobei das Gewebe Fasern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Fasern, Fasern aus synthetischer Cellulose, Fasern aus regeneriertem Protein, Acrylfasern, Polyolefinfasern, Polyurethanfasern, Vinylfasern und Gemischen davon, einschließt;
(b) Tränken des Gewebes in einer Lösung, enthaltend mindestens eine reduzierende kationische Spezies mit mindestens zwei positiven Oxidationszuständen, wobei die mindestens eine kationische Spezies in einem niedrigeren von den mindestens zwei positiven Oxidationszuständen ist;
(c) Tränken des Gewebes in einer Lösung, enthaltend mindestens eine kationische Spezies eines Edelmetalls, wodurch ein aktiviertes Gewebe hergestellt wird; und
(d) Reduzieren mindestens einer oxidierenden kationischen Spezies in einem Medium in Kontakt mit dem aktivierten Gewebe, wodurch ein metallisiertes Gewebe hergestellt wird.

Die genannten Veröffentlichungen sind jedoch auf nach den genannten Verfahren hergestellte beschichtete Fasern und Gewebe begrenzt, und sie lehren nicht die Möglichkeit des Einbringens von ionischem Kupfer in eine Polymeraufschlämmung oder schlagen sie vor, wodurch Fasern hergestellt werden, die mikroskopische Teilchen von ionischem Kupfer aufweisen, die darin eingekapselt sind und daraus hinausragen, und antimikrobielle und antivirale Polymereigenschaften haben, wie hier beschrieben und veranschaulicht wird.
In Gedanken an diesen Stand der Technik wird jetzt gemäß der vorliegenden Erfindung ein antimikrobielles und antivirales Polymermaterial bereitgestellt, das aus einer einzigen Polymerkomponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyamid, einem Polyester, einem Acryl und einem Polypropylen, erzeugt wird, wobei das Material in der Form einer Faser oder eines Garns ist und ein einziges antimikrobielles und antivirales Mittel umfaßt, das im wesentlichen aus mikroskopischen wasserunlöslichen Teilchen von ionischen Kupferoxiden in Pulverform besteht, die direkt in die Komponente eingebettet sind, wobei ein Anteil der Teilchen offen liegt und aus den Oberflächen davon hinausragt, welche Teilchen Cu6⁺⁺ freisetzen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines antimikrobiellen und antiviralen Polymermaterials bereitgestellt, umfassend Herstellen eines antimikrobiellen und antiviralen Polymermaterials, wie in Anspruch 1 beansprucht, umfassend Herstellen einer Aufschlämmung eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyamid, einem Polyester, einem Acryl und einem Polypropylen, Einführen eines Pulvers, bestehend im wesentlichen aus wasserunlöslichen ionischen Kupferoxiden, und Dispergieren desselben in der Aufschlämmung und dann Extrudieren der Aufschlämmung, um ein Polymermaterial zu erzeugen, wobei wasserunlösliche Teilchen, die Cu⁺⁺ freisetzen, darin eingekapselt werden, wobei ein Anteil der Teilchen offen liegt und aus den Oberflächen davon hinausragt.
Das Polymermaterial der vorliegenden Erfindung kann in der Form einer Faser oder eines Garns sein, wobei die Fasern oder Garne zu einem Verpackungsmaterial für landwirtschaftliche Produkte geformt werden können.
Das Material kann aus fast jedem synthetischen Polymer hergestellt werden, welches die Einführung eines anionischen Kupferstaubs in den Zustand seiner flüssigen Aufschlämmung erlaubt. Beispiele einiger Materialien sind Polyamide (Nylon), Polyester, Acryl, Polypropylen, Silikongummi und Latex. Wenn der Kupferstaub zu feinem Pulver, z. B. eine Größe zwischen 1 und 10 Mikrometern, herunter gemahlen wird und in kleinen Mengen, z.B. in einem Anteil zwischen 0,25 und 10% des Polymergewichts, in die Aufschlämmung eingeführt wird, wurde gefunden, daß das aus dieser Aufschlämmung hergestellte nachfolgende Produkt sowohl antimikrobielle als auch antivirale Eigenschaften zeigte.
Ungleich den Fasern, die z. B. in WO 98/06508 und WO 98/06509 beschrieben sind, bei denen die Fasern auf der Außenseite beschichtet sind, weist in dem vorliegenden Produkt das Polymer mikroskopische, wasserunlösliche Teilchen von ionischem Kupfer auf, die darin eingekapselt sind, wobei ein Anteil der Teilchen offen liegt und aus den Oberflächen davon hinausragt. Es wurde gezeigt, daß diese offen liegenden Teilchen, welche aus der Oberfläche des Polymermaterials hinausragen, aktiv sind, wie durch die nachstehend angegebenen Tests demonstriert wird.
Im allgemeinen werden die Produkte der vorliegenden Erfindung wie folgt hergestellt:

1. Eine Aufschlämmung wird aus einem beliebigen Polymer hergestellt, wobei das hauptsächliche Ausgangsmaterial vorzugsweise aus einem Polyamid, einem Polyethylen, einem Polyurethan und einem Polyester ausgewählt wird. Die polymeren Ausgangsmaterialien haben gewöhnlich die Form von Kügelchen und können in der Beschaffenheit einkomponentig, zweikomponentig oder vielkomponentig sein. Die Kügelchen werden bei einer Temperatur, die vorzugsweise im Bereich von etwa 120 bis 180°C liegt, zum Schmelzen erhitzt.
2. In dem heißen Mischungszustand, vor der Extrusion, wird ein wasserunlösliches Pulver von ionischem Kupfer zu der Aufschlämmung hinzugegeben und sich durch die erhitzte Aufschlämmung ausbreiten gelassen. Die Teilchengröße liegt vorzugsweise zwischen 1 und 10 Mikrometern, kann jedoch größer sein, wenn die Dicke der Folie oder Faser größere Teilchen unterbringen kann.
3. Die flüssige Aufschlämmung wird dann mit Druck durch Löcher in einer Reihe von Metallplatten gedrückt, die zu einem Kreis geformt sind, was Spinndüse genannt wird. Wenn die Aufschlämmung durch die feinen Löcher gedrückt wird, die dicht beieinander sind, erzeugen sie einzelne Fasern. Die heiße flüssige Faser oder Folie wird mit kalter Luft aufwärts gedrückt, wobei eine kontinuierliche Reihe von Fasern erzeugt wird. Die Dicke der Fasern wird durch die Größe der Löcher und die Geschwindigkeit, mit welcher die Aufschlämmung durch die Löcher und durch den kühlenden Luftstrom aufwärts gedrückt wird, gesteuert.
4. Bei Gemischen mit einem Prozentsatz von bis zu 10 Gew.-% ionischem Kupferstaub zeigte sich in einer Polyamidaufschlämmung des endgültigen Produkts keine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften. Wenn Gemische mit so wenig wie 1% getestet wurden, zeigten sie noch antimikrobielle Eigenschaften, ebenso wie sie überraschenderweise Hemmung von HIV-1-Aktivität zeigten.

In WO 94/15463 werden antimikrobielle Zusammensetzungen beschrieben, die ein anorganisches Teilchen mit einer ersten Beschichtung, die antimikrobielle Eigenschaften bereitstellt, und einer zweiten Beschichtung, die eine Schutzfunktion bereitstellt, umfassen, wobei die erste Beschichtung aus Silber oder Kupfer oder Verbindungen von Silber, Kupfer und Zink bestehen kann und Verbindungen bevorzugt werden, die Silber und Kupfer(II)-oxid enthalten. Diese Patentschrift basiert jedoch auf dem komplizierten und teuren Verfahren, das die Aufbringung der metallischen Zusammensetzungen mit einer sekundären Schutzbeschichtung, ausgewählt aus Siliciumdioxid, Silicaten, Borosilicaten, Alumosilicaten Aluminiumoxid, Aluminiumphosphat oder Gemischen davon, beinhaltet, und in der Tat sind alle Patentansprüche auf Zusammensetzungen mit aufeinander folgenden Beschichtungen gerichtet, die Siliciumdioxid, wasserhaltiges Aluminiumoxid und Dioctylacelat einschließen.
In EP 427858 wird eine antibakterielle Zusammensetzung beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß anorganische feine Teilchen mit einem antibakteriellen Metall und/oder einer antibakteriellen Metallverbindung beschichtet sind, und die Patentschrift lehrt kein Polymer oder schlägt es vor, das mikroskopische wasserunlösliche Teilchen von ionischem Kupfer in Pulverform einschließt, welches darin eingekapseltes Cu⁺⁺ freisetzt, wobei ein Anteil dieser Teilchen offen liegt und aus den Oberflächen davon hinausragt.
In DE 4403016 wird eine bakterizide und fungizide Zusammensetzung beschrieben, die im Gegensatz zu ionischem Cu⁺⁺ Kupfer verwendet.
In JP-0l 046465 wird ein Kondom beschrieben, das sterilisierende Ionen freisetzt, wobei Metalle, ausgewählt aus Kupfer, Silber, Quecksilber und ihren Legierungen, verwendet werden, welche Metalle eine sterilisierende und Sperma abtötende Wirkung haben, wobei das Metall vorzugsweise fein gepulvertes Kupfer ist. Wenn auch Kupfersalze wie beispielsweise Kupferchlorid, Kupfersulfat und Kupfernitrat ebenfalls erwähnt werden, sind diese, wie bekannt ist, wasserlösliche Salze, die sich auflösen und das Polymer, in das sie eingeführt werden, zusammenbrechen lassen.
In JP-01 246204 wird ein antimikrobieller Formkörper beschrieben, bei dem ein Gemisch von einer pulverförmigen Kupferverbindung und organischem Polysiloxan in einem thermoplastischen Formkörper für die Herstellung von Kleidung, Socken usw. dispergiert ist. Die Patentschrift legt speziell dar und lehrt, daß Metallionen nicht selbst in ein Polymermolekül eingeführt werden können, und fordert den Einschluß von Organopolysiloxan, welches auch dafür vorgesehen ist, einen Verbindungsweg für die Freisetzung von Kupferionen an die Faseroberfläche bereitzustellen. So wird, wie zu erkennen ist, die Kupferverbindung eingekapselt.
Im JP-03 113011 wird eine Faser mit guter antifungaler und hygienischer Wirkung vorzugsweise für die Herstellung von Unterwäsche beschrieben, wobei die synthetische Faser Kupfer oder eine Kupferverbindung in Kombination mit Germanium oder einer Verbindung davon enthält, jedoch lehrt die Patentschrift und fordert das Vorhandensein eines größeren Anteils von Germanium, und die Kupferverbindungen, die darin offenbart sind, sind vorzugsweise metallisches Kupfer, Kupfer(I)-iodid, welches eine einwertige Cu⁺-Verbindung ist, und wasserlösliche Kupfersalze.
In EP 116865 wird ein Polymergegenstand beschrieben und beansprucht, der Zeolithteilchen enthält, von denen zumindest ein Teil mindestens ein Metallion mit einer bakteriellen Eigenschaft festhält.
In EP 253653 wird ein Polymer beschrieben und beansprucht, das amorphe Alumosilicatteilchen, umfassend ein organisches Polymer und amorphe feste Alumosilicatteilchen oder mit einem Beschichtungsmittel behandelte amorphe feste Alumosilicatteilchen, enthält, wobei zumindest einige der amorphen festen Alumosilicatteilchen Metallionen mit bakteriziden Wirkungen aufnehmen.
Bezugnehmend auf die Verwendung des Materials als Verpackungssystem nach der Ernte wurde gefunden, daß Mikroben außerhalb der Verpackung nicht imstande sind, in den eingeschlossenen Bereich einzutreten, und daß Mikroben innerhalb des Pakets Schwierigkeiten beim Wachstum entlang der Innenseite des Verpackungsmaterials haben, was gewöhnlich der Ort ist, wo sie aufgrund der Kondensation innerhalb des eingekapselten Bereiches inkubieren.
Wenn auch die Erfindung jetzt in den folgenden Beispielen in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und mit Bezugnahme auf die angefügten Figuren beschrieben wird, so daß Aspekte davon vollständiger verstanden und gewürdigt werden können, ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese, speziellen Ausführungsformen zu begrenzen. Im Gegenteil ist beabsichtigt, alle Alternativen, Modifizierungen und Äquivalente abzudecken, wie sie in den Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, eingeschlossen werden können. So werden die folgenden Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen einschließen, dazu dienen, die praktische Ausführung dieser Erfindung zu veranschaulichen, wobei selbstverständlich ist, daß die angegebenen Einzelheiten lediglich als Beispiel und für die Zwecke der veranschaulichenden Diskussion von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen und sie aus dem Grund dargestellt werden, um das bereitzustellen, wovon angenommen wird, daß es die nützlichste und am leichtesten verständliche Beschreibung der Formulierungsverfahren ebenso wie der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der Erfindung ist.
In den Zeichnungen:
ist 1 eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer Nylonfaser mit Kupferteilchen, die darin eingebettet sind und daraus hinausragen, nachdem sie zu einer Polymeraufschlämmung hinzugefügt worden sind.
BEISPIEL 1 – HERSTELLUNG VON FASERN
Eine Gesamtmenge von 500 Gramm einer zweikomponentigen Polyamidverbindung wurde hergestellt, indem die zwei zu Kügelchen geformten chemischen Stoffe in gesonderten Bädern jeweils auf 160°C erhitzt wurden.
Die zwei gesonderten Komponenten wurden dann zusammengemischt und 15 Minuten rühren gelassen, bis das Gemisch in der Farbe homogen zu sein schien.
Die gemischten Chemikalien wurden wiederum in zwei gesonderte Töpfe geteilt. In einen Topf wurden 25 Gramm eines Gemisches von CuO- und Cu₂O-Pulver gegeben, was ein 1%iges Gemisch ergab. In den zweiten Topf wurden 6,25 Gramm von CuO und Cu₂O gegeben, was ein 0,25%iges Gemisch ergab.
In beiden Fällen wurde die Temperatur von 160°C aufrecht erhalten. Die Verbindungen wurden gerührt, bis sie in der Farbe homogen zu sein schienen.
Die zwei Gemische wurden durch eine Spinndüse mit Löchern geführt, die Fasern mit einem Durchmesser zwischen 50 und 70 Mikrometern ergab. Da das Cu⁺⁺ freisetzende Pulver zu Teilchen von weniger als 20 Mikrometern gemahlen worden war, wurde keine Verstopfungen in den Löchern der Spinndüse beobachtet. Die extrudierten Fasern wurden luftgekühlt und zu Konen versponnen.
Die Fasern wurden auf biologische Aktivität getestet.
Der Unterschied zwischen dem normalen Verfahren der Herstellung einer synthetischen Faser und diesem Verfahren besteht in der Zugabe des Cu⁺⁺ freisetzenden Pulvers zu den Ausgangsmaterialien.
BEISPIEL 2
100-μl-Aliquote von hochkonzentriertem HIV-1-Virus wurden für 30 Minuten bei 37°C oben auf den Fasern inkubiert. Dann wurden 10 μl von jedem vorbehandelten Virus zu MT-2-Zellen (Lymphocyte Human Cell Line (humane Lymphozytenzellinie)), kultiviert in 1 ml Medium, gegeben. Die Zellen wurden dann für 5 Tage in einem Feuchtinkubator bei 37°C inkubiert, und die Virusinfektiosität und -proliferation wurden bestimmt, indem die Menge von p24 (ein spezifisches HIV-1-Protein) in dem Überstand mit einer kommerziellen Ausstattung für ELISA (Enzyme Based Immuno-absorption Assay (auf Enzym basierender Immunabsorptionsassay)) gemessen wurde. Die Ergebnisse sind der Mittelwert von Doppelexperimenten. Als Kontrolle für mögliche Cytotoxizität des CuO oder Cu₂O für die Zellen wurden ähnliche Versuche wie vorstehend ausgeführt, aber die Fasern wurden mit 100 μl natürlichem Medium inkubiert, das kein HIV-1 enthielt. Es wurde keine Cytotoxizität beobachtet, d. h. es wurde beobachtet, daß unter den vorstehend beschriebenen experimentellen Bedingungen keine von den Wirtszellen abgetötet wurde.
Das Folgende faßt die Bewertung der Kapazität der verschiedenen mit CuO und Cu₂O imprägnierten Fasern zusammen, die HIV-1-Proliferation in Gewebekultur zu hemmen:
Negativkontrolle (Polymerfaser ohne CuO und Cu₂O): keine Hemmung
Positivkontrolle (CuO und Cu₂O-Pulver): 70% Hemmung
Faser mit 1% CuO und Cu₂O: 26% Hemmung
BEISPIEL 3
TESTUNG DER ANTIFUNGALEN EMPFINDLICHKEIT
Die Testung der Empfindlichkeit wurde wie folgt durchgeführt:
Die Agar-Formulierung, die für diesen Test verwendet wurde, wurde in Übereinstimmung mit dem NCCLS-Dokument M27-A: RPMI (RPG) ausgewählt und mit einem 0,165 M Morpholinpropansulfonsäure-Puffer (MOPS) auf pH 7,0 gepuffert.
Für den Test wurden 90-mm-Durchmesser-Platten verwendet, die Agar mit einer Tiefe von 4,0 mm enthielten. Für Candida albicans, Cryptococcus neoformans, Micrococcus, Tinea pedis und Tinea curpus wurde die Impfkultur aus einer 24-Stunden-Kultur bzw. einer 48-Stunden-Kultur hergestellt; wohingegen für Aspergillus fumigatus und Trichophyton mentagrophytes eine fünf Tage alte Kultur verwendet wurde. Die Zellsuspension wurde in sterilem 0,85%igen NaCl, eingestellt auf die Trübung eines 0,5-McFarland- Standards, hergestellt. Die Agaroberfläche wurde beimpft, indem ein in eine Zellsuspension eingetauchter nichttoxischer Tupfer in drei Richtungen über der gesamten Oberfläche des Agars abgestreift wurde.
Nachdem überschüssige Feuchtigkeit in dem Agar absorbiert worden war und die Oberfläche vollständig trocken war, wurden Chemtex/MTC-behandelte Fasern in einem Konzentrationsbereich von 3%–10% auf jede Platte aufgebracht. Die Platten wurden bei 35°C inkubiert und nach 24 Stunden, 48 Stunden und 7 Tagen abgelesen. Die antifungale Aktivität der behandelten Fasern wurde als positiv angesehen, wenn eine Zone der Hemmung unterhalb der Fasern und sie umgebend sichtbar war.
TESTUNG DER ANTIBAKTERIELLEN EMPFINDLICHKEIT
Die Testung der Empfindlichkeit wurde wie vorstehend für die antifungale Aktivität beschrieben durchgeführt, wobei folgendes modifiziert wurde: Mueller-Hinton-Agar (Difco, Detroit, MI) war das verwendete Medium. Der pH wurde auf 7,2–7,4 eingestellt. Die für diese Untersuchung verwendeten Bakterien waren Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Brevibacterium, Acinetobacter und Micrococcus.
ERGEBNISSE
Die behandelten Fasern zeigten in einem Konzentrationsbereich von 3–10% unterhalb der Fasern und sie umgebend charakteristische Hemmzonen, was korrekte antifungale und antibakterielle Aktivität anzeigte. Die Kontrollen (unbehandelte Fasern) zeigten weder antifungale noch antibakterielle Aktivität.
BEISPIEL 4
Fünfzig μl Medium RPMI 1640, enthaltend HIV-1 IIIB (T-tropischer Strang des Laboratoriums, 0,36 pg p24 [Menge an Virus]), wurden oben auf UV-sterilisierte Stücke von Handschuhen gebracht. Als Negativkontrolle für virale Aktivität wurden 50 μl Medium auf die Handschuhe gebracht, und als Positivkontrolle wurde Virus auf einen regulären Handschuh (d. h. kein Cu⁺⁺ gebracht. Der Versuch wurde doppelt durchgeführt, d. h. auf jeden Handschuh (unterschiedliche Konzentrationen von Cu⁺⁺ wurden zwei gesonderte Tropfen mit oder ohne Virus gebracht.
Nach 20 Minuten Inkubation bei Raumtemperatur wurden die 50 μl der den Virus enthaltenden Tropfen mit 450 μl frischem Medium (enthaltend 10% fetales Kalbsserum) gemischt, und das Gemisch wurde zu 2 × 10⁵ MT-2-Zellen (eine Lymphozyten-Zellinie) in 1 ml Medium (enthaltend 10% fetales Kalbsserum) gegeben.
Die Virus-Zell-Gemische wurden dann in Platten mit 24 Vertiefungen in einem Feuchtinkubator mit CO2 bei 37°C inkubiert. Nach 4 Tagen Inkubation wurde die pro Vertiefung vorhandene Menge von Virus mit einem Reverse Transcriptase (RT) Assay (Assay mit reverser Transcriptase) quantifiziert.
RT ist ein Schlüsselenzym des HIV-1, welches einen DNA-Strang von einem RNA-Strang polymerisieren kann. Durch Hinzufügen von radiomarkierten Desoxynucleotiden kann die Menge von neu synthetisiertem DNA quantifiziert werden. Der Prozentsatz der Hemmung, wie er in 2 gezeigt wird, wurde berechnet, indem die mittleren Zählungen pro Minute (CPM), die bei jeder Handschuhkonzentration erhalten wurden, durch diejenigen dividiert wurden, die bei dem regulären Kontrollhandschuh erhalten wurden. Wie aus der graphischen Darstellung zu bemerken ist, führten zwanzig Minuten Einwirkung von konzentriertem HIV-1-Virus auf die Oberfläche eines Latex-Handschuhs, die mit 1% oder mehr einer bei Raumtemperatur Kupferton ergebenden Verbindung imprägniert war, zu einer mehr als 95%igen Neutralisation der nachfolgenden Virusinfektiosität von Lymphozyten (dem Hauptziel von HIV-1). Dieses Ergebnis zeigt das Potential einer Herangehensweise der Imprägnierung von Kupfer in eine Aufschlämmung zur Formung eines Handschuhs oder eines anderen Gegenstands, wie beispielsweise ein Kondom, um infektiöse Viren zu neutralisieren, die in kontaminierten menschlichen Flüssigkeiten, wie beispielsweise Blut oder Sperma, gefunden werden können. Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf die Einzelheiten der vorhergehenden veranschaulichenden Beispiele begrenzt ist und daß die vorliegende Erfindung in anderen speziellen Formen verkörpert sein kann, ohne von den wesentlichen Attributen davon abzuweichen, und es wird daher gewünscht, daß die vorliegenden Ausführungsformen und Beispiele in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht begrenzend angesehen werden, wobei Bezug eher auf die beigefügten Ansprüche als auf die vorhergehende Beschreibung genommen wird und alle Änderungen, die unter die Bedeutung und den Bereich der Gleichwertigkeit der Ansprüche fallen, daher darin eingeschlossen sein sollen.

Claims

Antimikrobielles und antivirales Polymermaterial, erzeugt aus einer einzigen Polymerkomponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyamid, einem Polyester, einem Acryl und einem Polypropylen, wobei das Material in der Form einer Faser oder eines Garns ist und ein einziges antimikrobielles und antivirales Mittel umfaßt, das im wesentlichen aus mikroskopischen wasserunlöslichen Teilchen von ionischen Kupferoxiden in Pulverform besteht, die direkt in die Komponente eingebettet sind, wobei ein Anteil der Teilchen offen liegt und aus den Oberflächen davon hinausragt, welche Teilchen Cu⁺⁺ freisetzen.
Antimikrobielles und antivirales Polymermaterial nach Anspruch 1, wobei das ionische Kupfer ein Gemisch von CuO und Cu₂O umfaßt.
Antimikrobielles und antivirales Polymermaterial nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Teilchen eine Größe zwischen 1 und 10 Mikrometern haben.
Antimikrobielles und antivirales Polymermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Teilchen in einem Anteil zwischen 0,25 und 10% des Polymergewichts vorhanden sind.
Verpackungsmaterial, umfassend ein antimikrobielles Polymermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren zum Herstellen eines antimikrobiellen und antiviralen Polymermaterials, wie in Anspruch 1 beansprucht, umfassend Herstellen einer Aufschlämmung eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyamid, einem Polyester, einem Acryl und einem Polypropylen, Einführen eines Pulvers, bestehend im wesentlichen aus wasserunlöslichen ionischen Kupferoxiden, und Dispergieren desselben in der Aufschlämmung und dann Extrudieren der Aufschlämmung, um ein Polymermaterial zu erzeugen, wobei wasserunlösliche Teilchen, die Cu⁺⁺ freisetzen, darin eingekapselt werden, wobei ein Anteil der Teilchen offen liegt und aus den Oberflächen davon hinausragt.
Verwendung von wasserunlöslichen Teilchen, welche Cu⁺⁺ freisetzen, zur Herstellung eines Polymermaterials mit mikroskopischen wasserunlöslichen Teilchen, welche darin eingekapseltes Cu⁺⁺ freisetzen, wobei ein Anteil der Teilchen offen liegt und aus den Oberflächen davon hinausragt, wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, zur Hemmung von HIV-1-Proliferation.
Verwendung von wasserunlöslichen Teilchen, welche Cu⁺⁺ freisetzen, zur Herstellung eines Polymermaterials mit mikroskopischen wasserunlöslichen Teilchen, welche darin eingekapseltes Cu⁺⁺ freisetzen, wobei ein Anteil der Teilchen offen liegt und aus den Oberflächen davon hinausragt, wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, zum Neutralisieren infektiöser Viren.