DE68911988T2 - Antimikrobielles superabsorbierendes Material und Verfahren. - Google Patents

Antimikrobielles superabsorbierendes Material und Verfahren.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft Stoffmischungen, Behandlungsverfahren und Gegenstände, wobei ein antimikrobielles superabsorbierendes Material verwendet wird, das von einer vernetzten, hydrophilen Natriumsalz-Form eines teilweise neutralisierten Polymergels auf Basis von Acrylsäure gebildet wird, an das ein Silan kovalent gebunden ist, und zwar zum Zwecke der vorteilhaften Verminderung von Gerüchen, der Kontrolle von Mikroben und der Verminderung von mikrobiellen Hautausschlägen (rashes) und Allergien.
  • Antimikrobielle Agenzien sind chemische Stoffe, die verwendet werden, um mikrobielle Verunreinigung und Schädigung von Produkten, Materialien und Systemen zu verhindern. Besondere Anwendungsgebiete für antimikrobielle Agenzien und Stoffmischungen sind beispielsweise Kosmetika, Desinfektionsmittel, Holzschutz, Nahrungsmittel, Tiernahrung, Kühlwasser, Metallbearbeitungsflüssigkeiten, Krankenhaus- und medizinische Verwendungen, Kunststoffe und Harze, Petroleum, Pulpen und Papier, Textilien, Latex, Klebemittel, Leder und Farbaufschlämmungen (paint slurries). Unter den verschiedenen Kategorien von antimikrobiellen Agenzien und Stoffmischungen stellen quaternäre Ammoniumverbindungen eine der größten Klassen von verwendeten antimikrobiellen Agenzien dar. Bei niedrigen Konzentrationen wirken antimikrobielle Agenzien vom Typ der quaternären Ammoniumverbindungen bakteriostatisch, fungistatisch, algistatisch, sporostatisch und tuberculostatisch. Bei mittleren Konzentrationen sind sie bakterizid, fungizid, algizid, und viricid gegen lipophile Viren.
  • Absorbierende Polymere, die von etwa dreißig bis sechzig Gramm Wasser pro Gramm Polymeres zu absorbieren vermögen, sind ebenso bekannt wie die Verwendung solcher Polymeren beispielsweise in Wegwerfwindeln, Hygienetüchern, chirurgischen Tüchern und Badematten. Eine besonders begehrte Eigenschaft ist ein gesteigertes Wasserabsorptionsvermögen. Polymere, die diese Eigenschaft aufweisen, werden oft als Hydrogele oder Superabsorbenzien bezeichnet. Die Natur und die Verwendbarkeit von Superabsorbenzien werden im US-Patent Nr. 4,449,977 erläutert. Nach dieser Druckschrift ist es ein wesentliches Merkmal von Superabsorbenzien, daß sie Acrylat- oder Methacrylat-Gruppen enthalten, die Salze, Amide, Ester oder die freien Säuren sein können. Solche absorbierenden Polymeren, die neben ihren superabsorbierenden Eigenschaften auch noch antimikrobielle Aktivität zeigen, sind jedoch nicht bekannt. In EP-A-0,195,406 wird ein Verfahren zur Herstellung eines in hohem Maße wasserabsorbierenden Polymeren beschrieben, bei dem man ein wasserabsorbierendes Polymeres, das Carboxylgruppen und/oder Carboxylatgruppen enthält, mit einem Silan als Kupplungsmittel in Gegenwart von Wasser behandelt. Daher wurde gemäß der vorliegenden Erfindung gefunden, daß superabsorbierende Materialien hergestellt werden können, die die Merkmale und Vorzüge beider Kategorien aufweisen, nämlich die der quaternären Ammoniumsalzsilikone ebenso wie die der mit Wasser quellbaren Superabsorbierenden Polymeren auf Basis Acrylsäure, die zuvor erwähnt wurden. Die Materialien nach der vorliegenden Erfindung absorbieren also große Mengen fluider Stoffe und verhindern zusätzlich mikrobielle Verunreinigung und Schädigung von Produkten, Materialien und Systemen. Beispielsweise ist 3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid, im folgenden als TMS bezeichnet, ein wirksames antimikrobielles Agens, indem der aktive Wirkstoff in Wasser hydrolysiert und mit Substraten reagiert, mit denen er in Berührung gebracht wird. Diese Substrate zeigen dann ein breites, durch Auslaugen nicht beeinträchtigtes Spektrum antimikrobieller Aktivität. Wenn man in die mit Wasser quellbaren absorbierenden Materialien eine antimokrobielle Komponente einbezieht, statt die Materialien unabhängig voneinander wirken zu lassen, werden die Vorzüge bei der Materialien gleichzeitig realisiert. Die Materialien nach der vorliegenden Erfindung besitzen daher hervorragende Eigenschaften und Merkmale gegenüber bekannten antimikrobiellen Behandlungsmitteln sowie hydrophilen Gelen und zeigen diesen gegenüber verbesserte Resultate. So werden die Nachteile des Standes der Technik mit der vorliegenden Erfindung überwunden, die verbesserte antimikrobielle Argenzien zur Verfügung stellt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein antimikrobielles superabsorbierendes Material zur Verfügung, enthaltend eine vernetzte, hydrophile Natriumsalz-Form eines teilweise neutralisierten Polymergels auf Basis von Acrylsäure, an das mindestens 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Polymergels, eines Silans der allgemeinen Formel
  • Y&sub3;SiRN&spplus;R'R"R"'X&supmin; ,
  • in der Y einen hydrolisierbaren Rest bedeutet; R einen zweiwertigen Kohlenwasserstoff mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bezeichnet; R', R" und R"' jeweils unabhängig für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, -CH&sub2;C&sub6;H&sub5;, -CH&sub2;CH&sub2;OH, -CH&sub2;OH oder -(CH&sub2;)xNHC(O)Rvi stehen, wobei X einen Wert von 2 bis 10 hat und Rvi einen Perfluoralkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; und X ein Anion bezeichnet; kovalent gebunden sind.
  • Das Silan kann auch durch die folgende allgemeine Formel
  • Y&sub3;Si(CH&sub2;)mN&spplus;(CH&sub3;)&sub2;(CH&sub2;)nCH&sub3;X&supmin;
  • wiedergegeben werden, in der Y einen hydrolisierbaren Rest bedeutet, X ein Säureanion bezeichnet und in der m+n gleich 16 bis 23, m gleich 1 bis 11 und n gleich 9 bis 17 ist. Spezifische Beispiele für Verbindungen, die unter diese Formel fallen, sind das Silan der Formel
  • (CHO&sub3;)&sub3;Si(CH&sub2;)&sub3;N&spplus;(CH&sub3;)&sub2;C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;Cl&supmin;
  • und das Silan der Formel
  • (CH&sub3;O)&sub3;Si(CH&sub2;)&sub3;N&spplus;(C&sub1;&sub0;H&sub2;&sub1;)&sub2;(CH&sub3;)Cl&supmin;
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verhinderung des Wachstums und der Ausbreitung von potentiell zerstörenden Mikroorganismen auf einem Substrat, in dem man das Substrat mit einer wirksamen Menge eines antimikrobiellen superabsorbierenden Materials behandelt, das von einer vernetzten, hydrophilen Natriumsalz-Form eines teilweise neutralisierten Polymergels auf Basis von Acrylsäure gebildet wird, an das ein Silan der allgemeinen Formel
  • Y&sub3;SiRN&spplus;R'R"R"'X&supmin;
  • gebunden ist, in der Y einen hydrolisierbaren Rest bedeutet, R einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bezeichnet, R', R" und R"' jeweils unabhängig für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoff mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder für einen gesättigten oder ungesättigten organischen Rest stehen, der aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Schwefel oder aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zusammengesetzt ist, und in der X ein Anion bezeichnet. Das Material kann in Form von Flocken, Streifen, Pulvern, Filamenten, Fasern oder Filmen vorliegen.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verminderung von Gerüchen und zur gleichzeitigen Kontrolle von Hautausschlägen durch Windeln durch Bekämpfung von Bakterien, die urinären Harnstoff angreifen und dadurch Ammoniak freisetzen, indem man das Windeltuch mit einer wirksamen Menge eines Materials zur Kontrolle der Ausbreitung von Infektionen imprägniert, wobei das Material ein antimikrobielles Superabsorbens ist, das von einer vernetzten hydrophilen Natriumsalz-Form eines teilweise neutralisierten Polymergels auf Basis von Acrylsäure gebildet wird, das ein kovalent daran gebundenes Silan der allgemeinen Formel
  • Y&sub3;SiRN&spplus;R'R"R"'X&supmin;
  • enthält, in der R einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bezeichnet, R', R" und R"' jeweils unabhängig für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder für einen gesättigten oder ungesättigten organischen Rest stehen, der aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Schwefel oder aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff besteht, und in der X ein Anion bezeichnet.
  • Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, Materialien, Behandlungsverfahren und Gegenstände zur Verfügung zu stellen, wobei ein antimikrobielles Superabsorbens verwendet wird, das aus einer vernetzten, hydrophilen Natriumsalz-Form eines teilweise neutralisierten Polymergels auf Basis von Acrylsäure gebildet wird, an das ein Silan kovalent gebunden ist.
  • Es ist weiterhin ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, Materialien, Behandlungsverfahren und Gegenstände zur Verfügung zu stellen, wobei ein antimikrobielles Superabsorbens verwendet wird, das aus einer vernetzten, hydrophilen Natriumsalz-Form eines teilweise neutralisierten Polymergels auf Basis von Acrylsäure mit einem daran kovalent gebundenen Silan gebildet wird, und zwar zum Zwecke der vorteilhaften Verminderung von Gerüchen, der Kontrolle von Mikroben und der Verminderung von mikrobiellen Hautausschlägen und Allergien.
  • Diese und andere Merkmale, Gegenstände und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hervorgehen.
  • Die Materialien der vorliegenden Erfindung wurden gemäß den weiter unten gegebenen Beispielen hergestellt, und in den Beispielen und ebenso in den Tabellen, die die Ergebnisse der Beispiele widergeben, ist der als TMS bezeichnete Stoff ein von Dow Corning Corporation als antimikrobielles Agens hergestelltes Produkt, nämlich 3-(Trimethoxysilyl)propyloctadecyldimethylammoniumchlorid, mit Methanol auf einen Wirkstoffgehalt von 42 Gewichtsprozent eingestellt und mit der Formel
  • (CHO&sub3;)&sub3;Si(CH&sub2;)&sub3;N&spplus;(CH&sub3;)&sub2;C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;Cl&supmin;.
  • Das Material DRYTECH ist ein von Dow Chemical Company hergestelltes Produkt und ein in Wasser quellbares Absorbenz aus einem Carboxylgruppen enthaltenden Polyelectrolyt. Diese vernetzte, hydrophile Natriumsalz-Form eines teilweise neutralisierten Polymergels auf Basis von Acrylsäure kann nach dem Verfahren hergestellt werden, das beispielsweise im US-Patent Nr. 3,966,679, erteilt am 29. Juni 1976 an James R. Gross und auf Dow Chemical Company übertragen, beschrieben ist. Die Materialien DRYTECH und TMS sind anderweitig kombiniert und reagieren miteinander unter Ausbildung einer covalenten Bindung.
  • Das Polymermaterial DRYTECH absorbiert und hält große Mengen an Wasser in einer gelartigen Matrix. Dieses Gel ist jedoch ein idealer Ort für Mikroorganismen, wenn eine gewisse Art von Nahrung zugeführt wird. Beispielsweise werden in Windeln und Sanitärtüchern fluide Stoffe absorbiert, die in hohem Maße mit organischen Stoffen beladen sind, die potentielle Nährstoffe darstellen, was eine ideale Umgebung für das Wachstum von Mikroorganismen schafft. Dem kann entgegengewirkt werden, indem man in das absorbierende Polymere ein antimikrobielles Agens, wie TMS, kovalent einbaut und auf diese Weise ein antimikrobielles superabsorbierendes Material schafft. Der antimikrobielle Wirkstoff kann in das absorbierende Polymere eingebaut werden, indem man ihn während der Herstellung desselben zusetzt oder indem man den Wirkstoff dem absorbierenden Polymeren nach dessen Herstellung zufügt oder durch eine nichtwässrige Behandlung des absorbierenden Polymeren mit dem Wirkstoff in Toluol. Es wurde gefunden, daß obwohl der antimikrobielle Wirkstoff als hydrophobierendes Mittel klassifiziert werden kann, er dennoch nicht in der Weise wirkt, daß die Absorptionsfähigkeit des Polymeren vermindert wird. Tatsächlich werden die Gelstärke (gel strength) des absorbierenden Polymeren ebenso wie seine Salztoleranz verbessert. Es wurde gefunden, daß Windeln und Hygienetücher, die die Materialien nach der vorliegenden Erfindung enthalten, die zusätzlichen Vorzüge eines verminderten Geruchs, einer verbesserten Kontrolle von Mikroorganismen und einer Verminderung von durch Mikroorganismen verursachten Hautausschlägen und Allergien aufweisen.
  • Das Anion des wässrigen Natriumsalzes von Bromphenol Blau kann mit dem Kation eines polymerisierten Silans nach dieser Erfindung, das auf einem Substrat gebunden ist, einen Komplex bilden. Der blau gefärbte Komplex ist gegenüber einer Spülung mit Wasser beständig, zeigt qualitativ die Anwesenheit des Kations auf dem Substrat an und damit auch die Menge des antimikrobiellen Agens auf einem gegebenen Substrat. Ein Vergleich der Intensität der zurückbleibenden Blaufärbung mit einem Farbstandard wird benutzt, um festzustellen, ob die Behandlung ordnungsgemäß erfolgt ist.
  • Das Verfahren besteht darin, daß man eine 0,02 bis 0,04 Gewichtsprozent Lösung von Bromphenol Blau in destilliertem Wasser herstellt. Diese Lösung wird durch Zusatz von ein paar Tropfen einer gesättigten Natriumcarbonat-Lösung auf 100 ml der Lösung alkalisch eingestellt. Zwei bis drei Tropfen dieser Lösung werden dann auf das behandelte Substrat gebracht und zwei Minuten darauf belassen. Das Substrat wird dann mit reichlichen Mengen Leitungswasser gespült und auf eine verbliebene Blaufärbung geprüft, die dann mit einem Farbstandard verglichen wird.
  • Für eine spektrophotometrische Bestimmung wird der folgende Test benutzt.
  • Das Natriumsalz von Bromphenol Blau wird einer Standardlösung durch Komplexbildung mit den Kationen auf einem behandelten Substrat entnommen. Die Veränderung der Konzentration des Bromphenols Blau wird spektrophotometrisch oder durch einen Vergleich mit einem Farbstandard bestimmt, wodurch das Ausmaß der Behandlung des Substrates mit dem kationischen Silan bestimmt werden kann.
  • Das Verfahren besteht darin, daß man eine 0,02 Gewichtsprozent Standardlösung von Bromphenol Blau in destilliertem Wasser herstellt. Sie wird mit ein paar Tropfen gesättigter Natriumcarbonat-Lösung auf 100 ml Bromphenol Blau-Lösung alkalisch eingestellt. Die Farbe dieser Lösung ist purpurfarben.
  • Eine Blindlösung wird auf einen Gehalt von 10 bis 12% Durchlässigkeit eingestellt, gemessen in 1 cm Zellen mit einem Spektrophometer, das auf 589 nm eingestellt ist, und zwar nach der folgenden Methode.
  • Man fülle einen Behälter 3/4 voll mit destilliertem Wasser und füge 2 ml der 0,02% Standardlösung von Bromphenol Blau auf jeweils 50 ml destilliertes Wasser zu. Man setze 0,5 ml einer 1%-igen Lösung des oberflächenaktiven Stoffs Triton X-100 (hergestellt von Rohm and Haas, Philadelphia, PA, USA) auf jeweils 50 ml Wasser zu. Man mische und bestimme mittels des Spektrophotometers die maximale Absorption. Man stelle mit destilliertem Wasser die obere Null auf 100% Durchlässigkeit ein. Man prüfe die prozentuale Durchlässigkeit der Bromphenol Blau-Arbeitslösung, wobei die maximale Absorption eingestellt wird. Man stelle die Blindlösung auf 10 bis 12% Durchlässigkeit ein, entweder mit Wasser oder mit Bromphenol Blau-Standardlösung, je nach Bedarf.
  • Die Proben der behandelten Substrate werden geprüft, indem 0,5 Gramm der Substrate in einen Kolben gegeben werden, der groß genug ist, um die Probe und die Testlösung kräftig zu bewegen. Man füge 50 ml der Arbeitslösung hinzu. Man schüttele 20 Minuten auf einer Schüttelmaschine (wrist-action shaker). Man fülle die Testküvette mit der Testlösung. Man zentrifugiere, wenn feste Teilchen zugegen sind. Man messe die prozentuale Durchlässigkeit bei der oben dargelegten Wellenlänge. Die Durchlässigkeit wird mit einer Standardkurve verglichen, die mit verschiedenen Substratproben mit bekannter Konzentration an kationischem Silan erhalten wurde. Beispielsweise werden Proben, die eine bekannte Menge an kationischem Silan von z.B. 0%, 0,25%, 0,50%, 0,75% und 1,0% enthalten, spektrophotometrisch gemessen, und es wird eine Kurve aufgetragen.
  • Die für diese Erfindung brauchbaren Silane haben auch die allgemeine Formel
  • Es sollte bemerkt werden, daß diese Materialien ihrer Art nach quaternäre Ammoniumsalze von Silanen sind. Die meisten der in den Umfang dieser Erfindung fallenden Silane sind bekannte Silane, und zahlreiche Druckschriften offenbaren diese Silane. Eine dieser Druckschriften, US- Patent Nr. 4,259,103, erteilt an James R. Malek und John L. Speier am 31. März 1981, diskutieren die Verwendung solcher Silane, um die Oberflächen bestimmter Substrate antimikrobiell auszurüsten. Das kanadische Patent Nr. 1,010,782, erteilt an Charles A. Roth, zeigt die Verwendung von Füllstoffen, die mit bestimmten Silanen behandelt wurden, in Farben und ähnlichen Materialien, um antimikrobielle Wirkungen zu erzielen.
  • Zahlreiche andere Publikationen haben solche Silane beschrieben, nämlich A. J. Isquith, E. A. Abbott und P. A. Walters, Applied Microbiology, Dezember 1972, Seiten 859-863.
  • Für die Zwecke dieser Erfindung können die Silane in Substanz oder aber in einem Lösungsmittel oder in einem wässrigen Lösungsmittel gelöst angewandt werden. Wenn die Silane in Substanz verwendet werden, wird das Verfahren nach der Erfindung vorteilhaft in einem System durchgeführt, in dem eine kleine Menge Wasser zugegen ist. Wenn es nicht möglich ist, mit einem System zu arbeiten, in dem eine kleine Menge Wasser vorhanden ist, dann kann ein wasserlösliches oder in Wasser dispergierbares Hydrolysat des Silans mit niedrigem Molekulargewicht verwendet werden. Wichtig ist die Tatsache, daß es für die Dauerhaftigkeit einer Wirkung, die durch das Silan als Teil eines Produktes hervorgebracht wird, erforderlich ist, daß das Silanmolekül in gewissem Umfang mit einer Oberfläche reagiert. Die reaktivste Gruppe in den Silanen ist die SiOH-Gruppe, die durch Hydrolyse der im Silan enthaltenen Alkoxygruppen entsteht. Die SiOH-Gruppen neigen dazu, mit der Oberfläche zu reagieren und die Silane auf der Oberfläche zu binden. Der Erfinder nimmt an, daß obwohl die Kuppelung des Silans mit dem Oberflächensystem hauptsächlich auf die beschriebene Weise erfolgt, auch die an Siliziumatome gebundenen Alkoxygruppen selbst an der Bindung des Moleküls auf der Oberfläche beteiligt sind.
  • Für diese Erfindung wird eine reaktive Oberfläche bevorzugt, die eine kleine Menge Wasser aufweist. Unter "reaktiv" wird verstanden, daß die Oberfläche einige Gruppen aufweisen muß, die mit einigen der Silanole reagieren, die durch Hydrolyse der Silane nach dieser Erfindung entstehen.
  • Der Substituent R in den Silanen nach dieser Erfindung bezeichnet Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Für diese Erfindung geeignete Substituenten R sind die Methyl-, Ethyl-, Propyl-, und Butylreste. R kann auch Wasserstoff sein und somit eine Silanolgruppe anzeigen, d.h. das Hydrolysat. Der Wert von a ist 0,1 oder 2, und R' steht für einen Methyl- oder Ethylrest.
  • Für die Zwecke dieser Erfindung ist R" eine Alkylengruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. R" kann also Alkylengruppen, wie Methylen, Ethylen, Propylen und Butylen bedeuten. R"', R"" und Rv sind unabhängig ausgewählt aus einer Gruppe, die aus Alkylresten mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, -CH&sub2;C&sub6;H&sub5;, -CH&sub2;CH&sub2;OH, -CH&sub2;OH und -(CH&sub2;)xNHC(O)Rvi besteht. x hat einen Wert von 2 bis 10, und Rvi ist ein Perfluoralkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen. X steht für Chlorid, Bromid, Fluorid, Iodid, Acetat oder Tosylat. Ph bedeutet Phenyl.
  • Bevorzugt für diese Erfindung werden die Silane der allgemeinen Formel
  • in der R Methyl oder Ethyl bedeutet; a einen Wert von 0 besitzt; R" für Propylen steht; R"' Methyl oder Ethyl bezeichnet; R"" und Rv ausgewählt sind aus Alkylresten mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, wobei zumindest einer dieser Reste mehr als 8 Kohlenstoffatome umfaßt, und in der X entweder Chlorid, Acetat oder Tosylat bezeichnet.
  • Besonders bevorzugt für diese Erfindung sind die Silane mit den Formeln
  • (CH&sub3;O)&sub3;Si(CH&sub2;)&sub3;N&spplus;(CH&sub3;)&sub2;C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;Cl&supmin; und
  • (CH&sub3;O)&sub3;Si(CH&sub2;)&sub3;N&spplus;CH&sub3;(C&sub1;&sub0;H&sub2;&sub1;)&sub2;Cl&supmin;.
  • Wie zuvor dargelegt, sind die meisten dieser Silane aus der Literatur bekannt, und Verfahren zu deren Herstellung sind ebenfalls bekannt. Siehe beispielsweise unter anderem US-Patent 4,282,366, erteilt am 4. August 1981; US-Patent 4,394,378, erteilt am 19. Juli 1983 und US-Patent 3,661,963, erteilt am 9. Mai 1972.
  • TEXT FEHLT Silane innerhalb des Bereichs der Erfindung
  • TEXT FEHLT Formels wiedergegeben
  • Die Materialien nach der vorliegenden Erfindung haben einen weiten Anwendungsbereich, beispielsweise und einschließlich von Verbandsmaterialien, chirurgischen Tamponen, saugfähigen Dentalrollen, Menstruationstamponen, Hygienetüchern, Windeln, Körperurinalen, Unterarmschweißtüchern, Brusttüchern, Einweg-Hutbändern, Einweg-Wischtüchern, Wischtüchern, vorgefeuchteten Erfrischungstüchern, Matratzenauflagen, Unterlagen (undersheets), Bekleidung, Gesichtstüchern aus gewebtem und nicht gewebtem Material sowie Materialien, wie Baumwolle, Gewebe, Rayon, Nylon, Wolle, chirurgische Gaze, Rupfen oder Papier.
    • Beispiel I
  • Ein Gemisch aus 5 Gewichtsprozent behandeltem CAB-O-SIL und 95 Gewichtsprozent DRYTECH wurde hergestellt, indem in einem Behälter 19,17 Gramm DRYTECH und 1,0 Gramm mit 1 Gewichtsprozent TMS vorbehandeltes CAB-O-SIL zusammengebracht wurden. Das Material CAB-O-SIL besteht aus kolloidalen Siliziumdioxid-Teilchen und wird hergestellt von Cabot Corporation, Kokomo, Indiana. Die Bestandteile wurden in dem Behälter gründlich zusammengemischt und mit einem Magnetrührer auf einer heißen Platte gemischt, die auf niedrige Hitze eingestellt war, wobei die Bewegung 30 Minuten beibehalten wurde. Das Gemisch in dem Behälter wurde abgekühlt und mittels Schwerkraft filtriert und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Das erhaltene Pulver (0,5 Gramm) wurde in 50 ml Bromphenol Blau-Standardlösung eingetragen, die etwa 20 Minuten gerührt wurde. Farbbeobachtungen wurden gemacht, und es wurde gefunden, daß die Farbe purpurblau war. Das Gel wurde getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen, und das Pulver wurde mit Toluol gespült, um festzustellen, ob die Behandlung von Dauer war. Das abgetrennte Toluol zeigte keine purpurblaue Farbe, woraus hervorgeht, daß die Behandlung von Dauer war.
    • Beispiel II
  • Ein Gemisch aus 10 Gewichtsprozent behandeltem CAB-O-SIL und 90 Gewichtsprozent DRYTECH wurde hergestellt, indem in einem Behälter 22,5 Gramm DRYTECH und 2,5 Gramm mit 1 Gewichtsprozent TMS vorbehandeltes CAB-O-SIL vorgelegt wurden. Die Bestandteile wurden in dem Behälter gründlich zusammengemischt und mit einem Magnetrührer auf einer heißen Platte gemischt, die auf niedrige Hitze eingestellt war, wobei die Bewegung 30 Minuten beibehalten wurde. Das Gemisch in dem Behälter wurde abgekühlt und mittels Schwerkraft filtriert und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Das erhaltene Pulver (0,5 Gramm) wurde in 50 ml Bromphenol Blau-Standardlösung eingetragen, die etwa 20 Minuten gerührt wurde. Farbbeobachtungen wurden gemacht, und es wurde gefunden, daß die Farbe blau war. Das Gel wurde getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen, und das Pulver wurde mit Toluol gespült, um festzustellen, ob die Behandlung von Dauer war. Das abgetrennte Toluol zeigte keine blaue Farbe, woraus hervorgeht, daß die Behandlung von Dauer war.
    • Beispiel III
  • Ein Gemisch aus 5 Gewichtsprozent behandelte Aluminiumchlorhydrat und 95 Gewichtsprozent DRYTECH wurd hergestellt, indem in einem Behälter 19,06 Gramm DRYTECH und 2,12 Gramm mit 1 Gewichtsprozent TMS vorbehandeltes Aluminiumchlorhydrat (aluminiumchlorohydrate) vorgelegt wurden. Die Bestandteile wurden in dem Behälter gründlich zusammengemischt und mit einem Magnetrührer auf einer heißen Platte gemischt, die auf niedrige Hitze eingestellt war, wobei die Bewegung 30 Minuten beibehalten wurde. Das Gemisch in dem Behälter wurde abgekühlt und mittels Schwerkraft filtriert und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Das erhaltene Pulver (0,5 Gramm) wurde in 50 ml Bromphenol Blau-Standardlösung eingetragen, die etwa 20 Minuten gerührt wurde. Farbbeobachtungen wurden gemacht, und es wurde gefunden, daß die Farbe purpur war.
    • Beispiel IV
  • Ein Gemisch wurde hergestellt, indem in einem Behälter 134,44 Gramm Toluol, 19,34 Gramm DRYTECH und 2,42 Gramm TMS vorgelegt wurden. Die Bestandteile wurden in dem Behälter gründlich zusammengemischt und mit einem Magnetrührer auf einer heißen Platte gemischt, die auf niedrige Hitze eingestellt war, wobei die Bewegung 30 Minuten beibehalten wurde. Das Gemisch in dem Behälter wurde abgekühlt und mittels Schwerkraft filtriert und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Das erhaltene Pulver (0,5 Gramm) wurde in 50 ml Bromphenol Blau-Standardlösung eingetragen, die etwa 20 Minuten gerührt wurde. Farbbeobachtungen wurden gemacht, und es wurde gefunden, daß die Farbe blau war. Das Pulver wurde getrocknet, mit Toluol gespült und als dauerhaft befunden, wie in Beispiel II.
    • Beispiel V
  • Ein Gemisch wurde hergestellt, indem in einem Behälter 134,44 Gramm Toluol, 20,0 Gramm DRYTECH und 0,125 Gramm TMS vorgelegt wurden. Das Gemisch in dem Behälter wurde abgekühlt und mittels Schwerkraft filtriert und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Das erhaltene Pulver (0,5 Gramm) wurde in 50 ml Bromphenol Blau-Standardlösung eingetragen, die etwa 20 Minuten gerührt wurde. Farbbeobachtungen wurden gemacht, und es wurde gefunden, daß die Farbe purpurblau war. Das Gel wurde getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen, und das Pulver wurde mit Toluol gespült, um zu bestimmen, ob die Behandlung des absorbierenden Polymeren von Dauer war. Es wurde gefunden, daß keine purpurblaue Farbe durch das Toluol entfernt worden war, was anzeigt, daß die Behandlung von Dauer war.
    • Beispiel VI
  • Ein Gemisch wurde hergestellt, indem in einem Behälter 134,44 Gramm Toluol, 20,0 Gramm DRYTECH und 2,5 Gramm TMS vorgelegt wurden. Das Gemisch in dem Behälter wurde abgekühlt und mittels Schwerkraft filtriert und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Das erhaltene Pulver (0,5 Gramm) wurde in 50 ml Bromphenol Blau-Standardlösung eingetragen, die etwa 20 Minuten gerührt wurde. Farbbeobachtungen wurden gemacht, und es wurde gefunden, daß die Farbe blau war. Das Gel wurde getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen, und das Pulver wurde mit Toluol gespült, um zu bestimmen, ob die Behandlung des absorbierenden Polymeren von Dauer war. Es wurde gefunden, daß keine blaue Farbe durch das Toluol entfernt worden war, was anzeigt, daß die Behandlung von Dauer war.
    • Beispiel VII
  • Ein Gemisch wurde hergestellt, indem einem Behälter 134,44 Gramm Toloul, 20,0 Gramm DRYTECH und 5,0 Gramm TMS vorgelegt wurden. Die Bestandteile wurden in dem Behälter gründlich zusammengemischt und mit einem Magnetrührer 30 Minuten auf einer heißen Platte gemischt, die auf niedrige Hitze eingestellt war. Das Gemisch aus dem Behälter wurde abgekühlt und mittels Schwerkraft filtriert und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Das erhaltene Pulver (0,5 Gramm) wurde in 50 ml Bromphenol Blau-Standardlösung eingetragen, die etwa 20 Minuten gerührt wurde. Farbbeobachtungen wurden gemacht, und es wurde gefunden, daß die Farbe blau war. Das Gel wurde getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen, und das Pulver wurde mit Toluol gespült, um zu bestimmen, ob die Behandlung des absorbierenden Polymeren von Dauer war. Es wurde gefunden, daß keine blaue Farbe durch das Toluol entfernt worden war, was anzeigt, daß die Behandlung von Dauer war.
  • Wenn in einem Kontrollversuch DRYTECH allein wie zuvor beschrieben behandelt wurde, war das Toluol purpurfarben. Tabelle I Beispiel DRYTECH CAB-O-SIL Farbe Vergleich purpur-blau blau purpur A= CAB-O-SIL durch Aluminiumchlorhydrat ersetzt. B= Mit Toluol behandelt. C= Kein Wirkstoff (ingredient) eingeschlossen. D= TMS dauerhaft gebunden. Vergleich= DRYTECH *= Wirkstoff eingeschlossen.
  • Eine Bewertung der angegebenen Resultate der behandelten Materialien anhand der analytischen Befunde mit Bromphenol blau, die in der Tabelle I zusammengefaßt sind, ergibt, daß die Behandlung mit dem antimikrobiellen Agens in den Beispielen 2, 4, 6, und 7 hochwirksam war, wie durch die blaue Farbe bewiesen wird; daß die Behandlung mit dem antimikrobiellen Agens in den Beispielen 1 und 5 mäßig wirksam war, wie durch die purpur-blaue Farbe bewiesen wird; und daß die Behandlung, die eine purpur Farbe ergab, einschließlich des Kontrollversuchs, eine geringe oder keine Wirkung erbrachte.
  • Die antimikrobielle Aktivität einer behandelten Oberfläche wird bewertet, indem eine Probe von 0,75 Gramm in einer Supension von Klebsiella pneumoniae mit einer Bakterienzahl von 750.000 bis 1.500.00 bei einer Stunde Kontaktzeit geschüttelt wird. Die Suspension wird seriell verdünnt, sowohl vor als auch nach dem Kontakt, und kultiviert. Die Anzahl der lebensfähigen Organismen in den Suspensionen wird bestimmt. Die prozentuelle Verminderung im Vergleich zu der ursprünglichen Zahl wird bestimmt. Das Verfahren ist für diejenigen Oberflächen geeignet, die eine Verminderung von 75 bis 100% in der angegebenen Kontaktzeit zu bewirken vermögen. Die Ergebnisse sind als prozentuale Verminderung angegeben.
  • Die in diesem Test verwendeten Medien sind Nährbrühe, Katalog Nr. 0003-01-6, sowie Tryptonglucoseextraktagar, Katalog Nr. 0002-01-7, beide von Difco Laboratories, Detroit, Michigan, U.S.A., erhältlich. Der verwendete Mikroorganismus ist Klebsiella pneumoniae American Type Culture Collection; Rockville, Md., U.S.A., Katalog Nr. 4352.
  • Das Verfahren zur Bestimmung der Bakterienzahl bei der Kontaktzeit 0 wird ausgeführt, indem zwei sterile 250 ml Erlenmeyer-Kolben mit Schraubkappe für jedes Beispiel verwendet wurden. In jedem Kolben wurden 70 ml steriler Pufferlösung vorgelegt. Jedem Kolben werden unter aseptischen Bedingungen 5 ml der Impflösung des Organismus zugesetzt. Die Kolben werden verschlossen und auf einer Schüttelmaschine befestigt. Sie werden bei maximaler Geschwindigkeit 1 Minute geschüttelt. Jeder Kolben wird als bei einer Kontaktzeit 0 angesehen, und es werden sofort Teil proben von 1 ml jeder Lösung in ein getrenntes Prüfgefäß, das 9 ml steriler Pufferlösung enthält, überführt. Der Inhalt der Prüfgefäße wird mit einem Vortexmischer bewegt, und dann werden jeweils 1 ml jeder Lösung in ein zweites Prüfgefäß, das 9 ml steriler Pufferlösung enthält, überführt. Danach werden nach Schütteln des Gefäßinhaltes 1 ml aus jedem Gefäß in eine getrennte sterile Petrischale überführt. Es wird jeweils auch ein Parallelversuch angesetzt. In jede Petrischale werden 16 ml flüssiger (42ºC) Agar mit Trypton, Glukose und Hefeextrakt gegeben. Die Schalen werden zehnmal im Uhrzeigersinn und zehnmal entgegengesetzt geschwenkt. Die Schalen werden dann bei 37ºC 24 bis 36 Stunden inkubiert. Die Kolonien werden ausgezählt, wobei nur solche mit zwischen 30 und 300 Zählern als signifikant angesehen werden. Die Werte von Parallelansätzen werden gemittelt. Die Methode, die zur Bestimmung der Bakterienzahl nach einer Stunde verwendet wird, ist im wesentlichen gleich derjenigen, die zur Zählung bei Kontaktzeit 0 verwendet wird. Der einzige Unterschied besteht darin, daß das Ausplattieren sowohl bei Verdünnungen von 10&sup0; und 10&supmin;¹ als auch von 10&supmin;² erfolgt. Die prozentuale Verringerung wird berechnet nach der Formel
  • in der A die Bakterienzahl pro Milliliter für den Kolben mit behandeltem Träger ist, B ist die Bakterienzahl bei Kontaktzeit 0 pro Milliliter für den Kolben, der zur Bestimmung von "A" verwendet wurde, vor Zugabe des behandelten Trägers, und C ist die Bakterienzahl bei Kontakt zeit 0 pro Milliliter für den unbehandelten Vergleichsträger.
  • Die mikrobielle Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Materialien wurde bestimmt, wie zuvor angegeben. Die mikrobielle Aktivität einer behandelten Oberfläche wurde jedoch bewertet, indem Proben in einer 750.000 bis 1.500.00 Count Suspension von Klebsiella pneumoniae mit einer Stunde Kontaktzeit geschüttelt werden. Die Suspension wurde seriell verdünnt, sowohl vor als auch nach dem Kontakt, und kultivert. Die Anzahl der lebensfähigen Organismen in den Suspensionen wurde bestimmt. Die prozentuale Verminderung im Vergleich zur ursprünglichen Zahl wurde ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse und Daten der dynamischen Oberflächenprüfung der antimikrobiellen Aktivität sind in den nachfolgenden Tabellen II und III wiedergegeben und zeigen, daß die Zusammensetzung antimikrobiell aktiv in ihrer Natur und Funktion sind. Zusätzlich wirken sie als superabsorbierende Materialien, und es wurde festgestellt, daß darüberhinaus die Zahl der Mikroorganismen wesentlich verringert war. Die antimikrobielle Aktivität der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wurde daher als ausgezeichnet bewertet.
  • In den Tabellen wurde das Wachstum bewertet mit (-) für kein Wachstum, mit (+) für 1 bis 100 Kolonien, mit (++) für 100 bis 300 Kolonien und mit (+++), wenn die Zahl der Kolonien so groß war, daß sie nicht mehr gezählt werden konnten. Das verwendete Prüfsystem bestand aus 75 ml Verdünnungsmittel mit etwa 15.000 CFU/ml vorgeimpft. Die zu prüfenden Proben wurden zugesetzt in einer Menge von einem halben Gramm pro 75 ml. Standardisierte Unterproben wurden mit einem sterilen Tupfer hergestellt und auf TGE Agar aufgebracht. Tabelle II ESCHERICHIA COLI PHOSPHATPUFFER Zeit in Stunden Probe Vergleich Tabelle III Klebsiella pneumoniae Phosphatpuffer 0,85% physiologische Kochsalzlösung Zeit in Stunden Proben Vergleich

Claims (4)

1. Antimikrobielles superabsorbierendes Material, enthaltend eine vernetzte, hydrophile Natriumsalz-Form eines teilweise neutralisierten Polymergels auf Basis von Acrylsäure, an das mindestens 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Polymergels, eines Silans der allgemeinen Formel
Y&sub3;SIRN R'R"R"'X
in der Y einen hydrolisierbaren Rest bedeutet; R einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bezeichnet; R', R" und R"' jeweils unabhängig für einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, -CH&sub2;C&sub6;H&sub5;, -CH&sub2;CH&sub2;OH, -CH&sub2;OH oder -(CH&sub2;)xNHC(O)Rvi stehen, wobei x einen Wert von 2 bis 10 hat und Rvi einen Perfluoralkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; und X ein Anion bezeichnet,
kovalent gebunden sind.
2. Verfahren zum Inhibieren der Proliferation von potentiell destruktiven Mikroorganismen auf einem Substrat, wobei man das Substrat mit einer wirksamen Menge eines antimikrobiellen superabsorbierenden Materials nach Anspruch 1 behandelt.
3. Verfahrung zur Geruchsreduzierung und zur gleichzeitigen Kontrolle von Windelausschlag (diaper rash) durch Unterdrückung von Bakterien, die urinären Harnstoff angreifen, sowie der Freisetzung von Ammoniak, bei dem man die Struktur der Windel mit einer wirksamen Menge eines Materials zur Kontrolle der Ausbreitung der Infektion tränkt, wobei das Material ein antimikrobielles superabsorbierendes Material nach Anspruch 1 ist.
4. Antimikrobielles superabsorbierendes Material nach Anspruch 1, wobei das Silan die allgemeine Formel
hat, in der
R einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff bedeutet;
a den Wert 0, 1 oder 2 besitzt;
R' einen Methyl- oder Ethylrest bezeichnet:
R" einen Alkylenrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet;
R"', R"" und Rv jeweils unabhängig Alkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, -CH&sub2;C&sub6;H&sub5;, -CH&sub2;CH&sub2;OH, -CH&sub2;OH oder -(CH&sub2;)xNHC(O)Rvi bedeuten, wobei x einen Wert von 2 bis 10 besitzt und Rvi einen Perfluoralkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; und
X für Chlorid, Bromid, Fluorid, Jodid, Acetat oder Tosylat steht.
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