DE69327731T2 - Verfahren zur herstellung einer schutzsperre gegen virus - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf schützende Sperrmaterialien. Mehr im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren zum Behandeln schützender Sperrmaterialien, so dass Viren am Hindurchgehen durch die Sperrmaterialien gehindert werden.
- Mit dem Auftreten der AIDS-Gesundheitskrise und damit in Beziehung stehenden Besorgnissen wurde die Wirksamkeit von Sperrmaterialien, einschließlich elastischer Polymerer, wie Latex, das vorherrschende Kondom- und Handschuh-Material, fraglich. Das Versagen von Sperrmaterialien aufgrund von Herstellungsfehlern war Gegenstand früherer Untersuchungen. Derzeit werden Sperrmaterialien, wie Kondome und Handschuhe, auf Herstellungsfehler untersucht.
- Eine neue Sorge hinsichtlich Sperrmaterialien ist deren Fähigkeit, den Durchgang pathogener Viren zu blockieren, die so klein sein können, dass sie durch Löcher in Sperrmaterialien hinduchgehen, die nicht einfach nachgewiesen werden können. Derzeit haben alle Tests der Sperrintegrität eine Minimalempfindlichkeit für den Nachweis von Lochgrößen, die sehr viel größer sind als Viren.
- Es gibt einen Bedarf an einem Verfahren zum Sicherstellen, dass Sperrmaterialien den Durchgang pathogener Viren durch Löcher oder Poren wirksam blockieren, die durch Standardtests nicht nachweisbar sein mögen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein Verfahren zum Verhindern des Durchganges geladener Teilchen durch Löcher in einem Sperrmaterial ein:
- Schaffen eines Sperrmaterials und
- Behandeln der Oberfläche des Sperrmaterials mit einem ionischen oberflächenaktiven Mittel, um dem Sperrmaterial eine Ladung zu verleihen.
- Die vorliegende Erfindung schafft weiter ein Verfahren zum Abdichten einer schützenden Sperre gegen Viren, das einschließt:
- Schaffen einer schützenden Sperre und
- Behandeln der Oberfläche der schützenden Sperre mit einem ionischen oberflächenaktiven Mittel, um der schützenden Sperre eine Ladung zu verleihen, die elektrostatische Kräfte zwischen der schützenden Sperre und Virenteilchen bewirkt.
- Die vorliegende Erfindung schafft auch einen Gegenstand, umfassend ein mit einem ionischen oberflächenaktiven Mittel behandeltes Sperrmaterial, das eine Oberflächenladung aufweist.
- Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur beschrieben, die ein nicht einschränkendes Beispiel darstellt. Die einzige Figur zeigt, wie die Oberflächenbehandlung eines Sperrmaterials wirksam die Größe einer Pore oder eines Loches in dem Sperrmaterial verringert.
- Die vorliegende Erfindung ist auf Verfahren gerichtet, Sperrmaterialien chemisch zu behandeln, so dass die Sperrmaterialien wirksam den Durchgang winziger Teilchen ungeachtet der Anwesenheit nicht nachgewiesener Löcher oder Poren in den Sperrmaterialien blockieren.
- Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung schließt das Versehen der Oberfläche von Sperrmaterialien mit einer Ladung ein, so dass einzelne Teilchen, die eine gleiche Ladung aufwei sen, vom Sperrmaterial abgestoßen werden. Bei dem Behandlungsverfahren werden vorzugsweise sowohl die Oberfläche des Sperrmaterials als auch die inneren Oberflächen irgendwelcher und aller Löcher und Poren in dem Sperrmaterial gleichermaßer derart behandelt, dass sie eine Ladung aufweisen.
- Zusätzlich zum Abstoßen von Teilchen mit gleicher Ladung wurde festgestellt, dass die behandelten Sperrmaterialien entgegengesetzt geladene Teilchen, die vorhanden sein können, anziehen und binden. Dieses Merkmal wird bedeutsam, wenn entgegengesetzt geladene Teilchen innerhalb von Löchern und/oder Poren gebunden werden und so die Größe oder den Durchmesser der Löcher oder Poren verringern und schließlich die Löcher oder Poren blockieren.
- Die chemische Behandlung der Sperrmaterialien versieht die Sperrmaterialien vorzugsweise mit einer permanenten oder halbpermanenten Ladung. In den meisten Fällen werden die Sperrmaterialien bei Gegenständen, wie Kondomen und chirurgischen Handschuhen, benutzt, die nach dem Gebrauch weggeworfen werden. Bei solchen Gegenständen ist eine halbpermanente chemische Behandlung genügend. Bei anderen Anwendungen, wie Filtern, mag eine permanente Ladung auf der Oberfläche des Sperrmaterials erwünschter sein, insbesondere in Situationen, bei denen das Sperrmaterial für eine ausgedehnte Zeitdauer benutzt oder wiederbenutzt wird.
- Spezifische Anwendungen, für die die vorliegende Erfindung entwickelt wurde, schließen Sperrmaterialien ein, die konventionellerweise benutzt werden, um den Durchgang von Viren und Bakterien zu verhindern, einschließlich prophylaktischer Gegenstände, wie Kondome und Diaphragmen, Handschuhe, einschließlich chirurgischer Handschuhe, chirurgische Masken, Atemmasken und -filter, Filter, einschließlich Membranfilter, Wundverbände, einschließlich Bandagen, und ähnliche. Aus dieser teilweisen Liste von Gegenständen wird deutlich, dass praktisch alle Arten von Sperrmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, einschließlich natürlicher und synthetischer Polymere, natürlicher und synthetischer Kautschuke, z. B. Latex, gewebter und/oder mattenförmiger natürlicher und synthetischer Fasern, usw. Während die vorliegende Erfindung in erster Linie entwickelt wurde, sicherzustellen, dass Viren nicht durch nicht nachweisebare Löcher oder Poren in Kondomen und chirurgischen Handschuhen hindurchgehen, schaffen geladene Oberflächen auf poröseren Gegenständen, wie chirurgischen und Atemmasken und -filtern ähnliche Vorteile des Abstoßens gleichgeladener Teilchen, wie Bakterien und Viren, und des Bindens entgegengesetzt geladener Teilchen. Wird das Konzept der vorliegenden Erfindung auf Filter angewendet, einschließlich Membranfilter, dann können diese behandelten Filter zum selektiven Herausfiltern geladener Teilchen aus einem Strömungsmittel benutzt werden.
- Für veranschaulichende Zwecke wird die Erfindung als wirksam zum Blockieren des Durchgangs von Bakterien und Viren durch Sperrmaterialien beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf alle Teilchen anwendbar sind, die eine Ladung tragen.
- Das Verfahren des Behandelns der Oberfläche eines Sperrmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung schließt das Inberührungbringen des Sperrmaterials mit einem anionischen oder kationischen oberflächenaktiven Mittel ein, das sich fest mit der Oberfläche des Sperrmaterials verbin det. Das Sperrmaterial kann mit dem anionischen oder kationischen oberflächenaktiven Material in irgendeiner geeigneten Weise in Berührung gebracht werden, einschließlich Sprühen, Eintauchen und ähnlichem. Für Produkte oder Gegenstände, wie Kondome und chirurgische Handschuhe, die einem "Nass"-Test zur Sicherstellung der Qualität am Ende ihres (ihrer) Produktionsverfahren(s) unterworfen werden, kann das anionische oder kationische oberflächenaktive Mittel zu dem nassen Test-Strömungsmittel hinzugegeben werden und somit einer Doppelfunktion dienen. Als ein Benetzungsmittel würde das oberflächenaktive Mittel den Annahmetest für den Nachweis von Löchern empfindlicher machen. Gleichzeitig würde das Produkt oder der Gegenstand die erwünschte Oberflächenbehandlung erhalten. Im Falle von Latex- und ähnlichen Grenzflächenmaterialien, die hydrophob sind, ist der Einsatz eines oberflächenaktiven Mittels in "Nass"-Tests wesentlich, um sicherzustellen, dass das Benetzen der gesamten Oberfläche zusammen mit allen potentiellen Löchern stattfindet. Die Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels resultiert darüber hinaus in einem raschen Benetzen, was die "Nass"-Testverfahren beschleunigt.
- Irgendein ionisches oberflächenaktives Mittel, das den Sperrmaterialien eine Ladung verleiht, kann bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Das oberflächenaktive Mittel sollte so ausgewählt werden, dass es der Oberfläche des Sperrmaterials eine Ladung verleiht, die die gleiche ist wie die Ladung der Teilchen, die durch das Sperrmaterial blockiert werden sollen. In dieser Hinsicht wurde festgestellt, dass anionische oberflächenaktive Mittel Sperrmaterialien eine negative Ladung verleihen und kationische oberflächenaktive Mittel Sperrmaterialien eine positive Ladung verleihen.
- Zusätzlich zu den obigen Betrachtungen sollte das oberflächenaktive Mittel so ausgewählt werden, dass es in der physiologischen Umgebung beständig ist gegen die Entfernung von der Oberfläche der Sperre. In dieser Hinsicht wurde festgestellt, dass das Inberührungbringen von Sperrmaterialien mit oberflächenaktiven Mitteln und das nachfolgende Trocknen der behandelten Sperrmaterialien eine genügende Haftung der oberflächenaktiven Mittel an den Sperrmaterialien ergibt. Oberflächenaktive Mittel, von denen bekannt ist, dass sie für Haut und Schleimhäute bioverträglich sind, wie, z. B., Dodecylsulfat, sind bevorzugt für den Einsatz auf Sperrmaterialien, die für die Herstellung von Kondomen, Diaphragmen, Wundverbänden und chirurgischen Handschuhen benutzt werden. Weniger bio-verträgliche oberflächenaktive Mittel können auf Gegenständen eingesetzt werden, von denen nicht beabsichtigt ist, dass sie mit Haut und Schleimhäuten in Berührung kommen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Mischung anionischer oder kationischer oberflächenaktiver Mittel benutzt werden.
- Fig. 1 zeigt, wie die Oberflächenbehandlung eines Sperrmaterials wirksam die Größe eines Loches oder einer Pore in dem Sperrmaterial verringert. In Fig. 1 ist das Sperrmaterial 1 gezeigt, das mit einem anionischen oberflächenaktiven Mittel behandelt wurde und ein durchgehendes Loch 2 aufweist. Negative Ladungen auf der Oberfläche des Sperrmaterials 1, einschließlich der inneren Oberfläche des Loches 2, sind als Minuszeichen ("-") gezeigt. Aufgrund der Natur von oberflächenaktiven Mitteln und ihrer Fähigkeit zum Benetzen von Oberflächen überzieht das oberflächenaktive Mittel jede exponierte Oberfläche des Sperrmaterials 1, einschließlich der inneren Oberflächen der Löcher 2 und Poren.
- Ein negativ geladenes Teilchen 3, z. B. ein Virus, ist nahe dem Sperrmaterial 1 gezeigt. Aufgrund der Tatsache, dass das Teilchen 3 eine gleiche Ladung wie die Oberfläche des Sperrmaterials 1 aufgrund der Behandlung mit dem oberflächenaktiven Mittel hat, wird das Teilchen 3 durch elektrostatische Kräfte vom Sperrmaterial 1 abgestoßen. In Untersuchungen wurde festgestellt, dass die elektrostatischen Kräfte genügen, um die Teilchen selbst bei Gegenwart positiver Druckgradienten vom Sperrmaterial abzustoßen.
- Die relative Größe der Teilchen zum Durchmesser von Löchern oder Poren im Sperrmaterial scheint keine nachteilige Auswirkung auf die erwünschte Weise zu haben, in der die Teilchen abgestoßen werden. Es war allgemein akzeptiert, dass ein Virusteilchen durch ein Loch hindurchgehen kann, dessen Durchmesser größer ist als der auf Elektronen-Mikrofotografien gemessene Durchmesser des Teilchens. Kürzlich wurden die wirksamen oder hydraulischen Durchmesser verschiedener Virusteilchen festgestellt, was ein Mittel zur Bestimmung der Größe von Löchern in Sperrmaterialien ergibt, die den Durchgang von Virusteilchen durch die Sperrmaterialien gestatten. Frühere Untersuchungen der wirksamen oder hydraulischen Durchmesser verschiedener Virusteilchen verifizieren, dass Viren in Lösung wegen ihrer Grenzflächenschichten zum Durchgang Löcher größerer Durchmesser erfordern, als vergleichbare trockene Viren.
- Fig. 1 zeigt ein negativ geladenes Teilchen und ein Sperrmaterial, das mit einem anionischen oberflächenaktiven Mittel behandelt wurde, um eine negativ geladene Oberfläche zu erzeugen. Wie oben erläutert, könnte ein ähnliches Ergebnis oder eine ähnliche Wirkung durch Behandeln eines Sperrmaterials mit einem kationischen oberflächenaktiven Mittel erzielt werden, um positiv geladene Teilchen abzustoßen. Für Teilchen einer ähnlichen Masse sind natürlich solche mit einer stärkeren Ladung mehr elektrostatischen Kräften unterworfen.
- Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf das folgende Beipiel erläutert, auf das die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist.
- In diesem Beispiel wurden Polycarbonat-Filter mit gut definierten Löchern mit anionischen oberflächenaktiven Mitteln oberflächenbehandelt und getestet, um zu bestimmen, wie die Oberflächen-Behandlung den Durchgang von Ersatzviren durch die Filter beeinflussten. Aus Sicherheitsbetrachtungen wurden Bakteriophagen als Ersatzviren für für den Menschen pathogene Viren benutzt, z. B. den menschlichen Immuninsuffzienz-Virus (HIV), Hepatitis B-Virus oder Herpes simplex Virus (HSV). Die Viren, ihre Wirtszellen und ihre Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. Die membranhaltigen Bakteriophagen φ6 und PRD1 wurden als möglicher Ersatz für HIV-1 und Hepatitis B ausgewählt, die beide eine Membranhülle aufweisen. TABELLE 1
- ss = einsträngig; ds = doppelsträngig
- Die Virus-Suspensionen wurden in Konzentrationen von 0,4 · 10&sup4; bis 1,5 · 10&sup4; PFU/mt getestet. Die Viren in 3 mL von Dulbeccos phosphat-gepufferter Salzlauge wurden durch 25 mm Polycarbonat-Membranfilter von Nuclepore gefiltert, die Porendurchmesser von 0,1 um und 0,2 um anführen. Die vom Hersteller angeführten Porendurchmesser definieren den maximalen Porendurchmesser, wobei der mittlere Durchmesser etwa 10% geringer ist als der angeführte Wert. Die Filtrationsrate wurde kontrolliert durch Anlegen einer hypodermischen Nadel an die stromabwärts gelegene Seite der Filter und Stoßen der Nadel in einen Valkutainer. Virus-Titer wurden vor und nach der Filtration bestimmt, und die durch die Filter hindurchgehenden Fraktionen wurden durch übliche virologische Methoden errechnet.
- Die Ergebnisse der Duchlässigkeitstest sind in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 sind auch die Durchmesser der Viren gezeigt, gemessen mittels Elektronenmikroskopie, zum Vergleich mit der Größe von Filterlöchern. TABELLE 2 Abdichten von Sperren gegen Viren (experimentell) Durch Filter hindurchgegangene Fraktion (1,0 = 100%)
- PRD1 & φ6, weil Lipid-Membranen die nächsten Ersatzviren zu HIV und Hepatitis B sind, die beide eine Membranhülle aufweisen
- PVP = Polyvinylpyrolidon - nichtionisches oberflächenaktives Mittel, das normalerweise auf Filtern eingesetzt wird, bio-verträglich
- SDS = anionisches oberflächenaktives Natriumdodecylsulfat, PVP-freie Filter, behandelt mit SDS- Lösung
- Texapon ASV = Shampoo-Konzentrat, erfüllt die FDA-Sicherheitsstandards für Haut und Schleimhäute, hergestellt durch Henkel Corp.
- In diesem Beispiel wurde die Behandlung mit dem Polyvinylpyrolidon (PVP) als ein Vergleich benutzt, da PVP ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel ist und daher den Filtern keine Ladung verleiht. Das Texapon ASV ist ein kommerziell erhältliches anionisches Shampoo- Konzentrat der Henkel Corp. Das Texapon ASV wurde gewählt, weil es die FDA-Sicherheitsstandards für die Behandlung von Haut und Schleimhaut erfüllt. Die Filtergrößen wurden ausgewählt, um sicherzustellen, dass ohne eine Ladung auf den Filtern 100% der Virenteilchen hindurchgehen könnten. Als ein Vergleich der Filtergrößen wird bemerkt, dass derzeitige Verfahren zum Lochnachweis einen begrenzten unteren Nachweisbereich von etwa 20-40 um haben.
- Die in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass für die interessierenden Ersatzviren, d. h., PRD1 und φ6, die mit dem Natriumdodecylsulfat und Texapon ASV behandelten Filtermembranen im Wesentlichen den Durchgang dieser Ersatzviren verhinderten. Die mit Natriumdodecylsulfat behandelten Filtermembranen verringerten auch deutlich den Durchgang von φx und T7, die mit Protein überzogen sind. Wie erwartet, werden Viren mit Membran-Überzügen, die aufgrund der Membran-Überzüge eine größere Teilchenladung aufweisen, leichter durch die behandelten Filter abgestoßen.
- Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Mittel, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, kann der Fachmann aus der vorhergehenden Beschreibung einfach die wesentlichen Charakteristika der vorliegenden Erfindung feststellen, und es können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, um an verschiedene Verwendungen und Charakteristika anzupassen, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er durch die folgenden Ansprüche beschrieben wird.
Claims (20)
1. Verfahren zum Verhindern des Durchganges geladener Teilchen durch Löcher in einem
Sperrmaterial, umfassend:
Schaffen eines Sperrmaterials und
Behandeln der Oberfläche des Sperrmaterials mit einem ionischen oberflächenaktiven
Mittel, um der Oberfläche des Sperrmaterials eine Ladung zu verleihen.
2. Verfahren zum Verhindern des Durchganges geladener Teilchen durch Löcher in einem
Sperrmaterial gemäß Anspruch 1, worin das ionische oberflächenaktive Mittel ein anionisches
oberflächenaktives Mittel umfasst.
3. Verfahren zum Verhindern des Durchganges geladener Teilchen durch Löcher in einem
Sperrmaterial gemäß Anspruch 1, worin das ionische oberflächenaktive Mittel ein kationisches
oberflächenaktives Mittel umfasst.
4. Verfahren zum Verhindern des Durchganges geladener Teilchen durch Löcher in einem
Sperrmaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sperrmaterial einen Filter
umfasst.
5. Verfahren zum Verhindern des Durchganges geladener Teilchen durch Löcher in einem
Sperrmaterial nach Anspruch 4, worin der Filter eine Membran umfasst.
6. Verfahren zum Verhindern des Durchganges geladener Teilchen durch Löcher in einem
Sperrmaterial nach Anspruch 4, worin der Filter eine Maske umfasst.
7. Verfahren zum Verhindern des Durchganges geladener Teilchen durch Löcher in einem
Sperrmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Behandlung der Oberfläche
das Eintauchen des Sperrmaterials in eine Lösung des ionischen oberflächenaktiven Mittels umfasst.
8. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren, umfassend:
Schaffen einer Schutzsperre und
Behandeln der Oberfläche der Schutzsperre mit einem ionischen oberflächenaktiven Mittel,
um der Oberfläche der Schutzsperre eine Ladung zu verleihen, die elektrostatische Kräfte zwischen
der Schutzsperre und Virenteilchen bewirkt.
9. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach Anspruch 8, worin das
Sperrmaterial ein prophylaktisches Material umfasst.
10. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach Anspruch 9, worin das
Sperrmaterial ein Kondom umfasst.
11. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach Anspruch 8, worin das
Sperrmaterial einen Handschuh umfasst.
12. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach einem der Ansprüche 8 bis
11, worin das ionische oberflächenaktive Mittel ein anionisches oberflächenaktives Mittel umfasst.
13. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach Anspruch 12, worin das
anionische oberflächenaktive Mittel Natriumdodecylsulfat umfasst.
14. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach Anspruch 11, worin das
ionische oberflächenaktive Mittel ein anionisches Sulfat umfasst.
15. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach einem der Ansprüche 8 bis
14, worin die Virenteilchen menschlichen Immuninsuffizienz-Virus (HIV) umfassen.
16. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach einem der Ansprüche 8 bis
14, worin die Virenteilchen Hepatitis B-Virus umfassen.
17. Verfahren zum Abdichten einer Schutzsperre gegen Viren nach einem der Ansprüche 8 bis
14, worin die Virenteilchen Herpes simplex-Virus umfassen.
18. Gegenstand, umfassend ein Sperrmaterial und eine direkt auf dem Sperrmaterial gebildete
Schicht aus ionischem oberflächenaktivem Mittel, um dem Gegenstand eine Oberflächenladung zu
geben, die Viren abstößt, um das Eindringen von Viren durch den Gegenstand zu verhindern.
19. Gegenstand nach Anspruch 18, wobei der Gegenstand ein Kondom umfasst.
20. Gegenstand nach Anspruch 18, wobei der Gegenstand einen Handschuh umfasst.
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