JP2008512340A - 金属含有微粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

金属含有微粒子の製造方法。金属含有微粒子はマイクロサイズ及び／またはナノサイズの微粒子である。微粒子は用いた金属に依存した抗菌特性を有する可能性がある。実施例では、銀が用いられた。また、微粒子は抗真菌特性、帯電防止特性、電磁障害の遮蔽及び／または導電特性をも提供する可能性がある。微粒子は約０．０１から３００μｍのサイズで分布している可能性がある。
【選択図】なし

Description

本発明は一般的には微粒子に関し、特にマイクロ粒子及び／またはナノ粒子の製造方法に関するものである。

近年、日常的に汚染の可能性があることから、細菌汚染の危険を引き起こす要因に対して、多大な配慮がなされている。この分野における消費者の関心が高まってきており、製造業者は種々の家庭用の製品に抗菌剤の導入を始めている。例えば、一部のブランドのポリプロピレン製まな板、液体せっけんなどは、すべて抗菌剤を含んでいる。

さらに、医療の事例においても、最近感染の危険性が蔓延している。例えば、種々の医療製品は、特に患者の体液と接触することになる。この接触の時間は、創傷包帯などの場合は比較的短く、移植者の体内へ埋め込まれる人口心臓弁などの場合は長期となる。カテーテルなどの製品は、短期間の接触と比較的長期間の接触のどちらかである。患者と比較的短期間で接触するほかの製品としては、限定されるものではないが、火傷包帯とコンタクトレンズが挙げられる。患者と比較的長期間で接触するほかの製品としては、限定されるものではないが、埋め込まれた人工器官が挙げられる。

製品が体液と接触することで感染の危険性が生じる。この危険性は、非常に深刻で、生命を脅かすことさえもある。さらに、感染は、多額な費用と、長期入院の原因となる。例えば、包帯に関連した感染は、火傷患者の負傷の深刻さを増大させる。また、埋め込まれた人工器官に関連した感染は、装置の交換を必要とする。

したがって、従来技術は、細菌感染の危険性の減少に寄与し、感染が生じても防止する方法の検討を試みてきた。一つの方法は、抗菌剤は殺菌剤の使用によるものである。

多くの製品にとって最も一般的な抗菌剤は、トリクロサンである。この化合物を液体媒体中又は重合体中に混合することは比較的容易であるが、布地や繊維の表面などの基材には利用しにくいことがわかっている。布地の表面、特に医療繊維やフィルム表面に対して、効果的で耐久性があり、長時間効果のある抗菌性を与えるという長い間の切実な要求があった。このような用途をトリクロサンで達成することは非常に難しく、特に洗浄耐久性が要求される場合には難しかった（トリクロサンはどのような表面からも容易に洗い流される）。その上、トリクロサンは抗菌剤として効果的であることが分かっているが、これに含まれる塩素が皮膚炎を引き起こすため、医療用途の繊維、フィルム、織物への使用は極めて望ましくなかった。

さらに、トリクロサンと同時押出されたアクリル繊維やアセテート繊維からなる織物製品が市場で入手可能である（例えば、セラニーズ（Celanese）はMicrosafe（登録商標）という名称でアセテート繊維を販売し、アコーディス（Acordis）はAmicor（登録商標）という商品名でアクリル繊維を販売している）。しかし、前記の適用法は、それらの種類の繊維に限定されており、天然繊維において全く使用できず、特にポリエステル、ポリアミド、綿、スパンデッククスなどの繊維において使えない。その上、この同時押出法は非常に費用がかかる。

銀含有無機殺菌剤が最近開発され、多くの種々の基材や表面に抗菌剤として使用されている。特に、この殺菌剤は溶融紡績合成繊維中に組み込むのに適しており、特開平１１−１２４７２９号広報に開示されているように、選択的で本質的に抗菌性を示すいくつかの繊維が提供されている。さらに、耐久性の観点からはほとんど成功していない繊維や糸の表面に、この特定の殺菌剤を適用しようとする試みがなされている。繊維や糸の基材上の耐久仕上げやコーティングとして、この化合物による局所的な処理はうまく適用されていない。

この銀に基づく物質は、優れた耐久性のある抗菌特性を与えるが、今までのところ、長時間効果を有する耐洗浄性の銀に基づく抗菌織物を提供する、従来技術の範囲ないで利用可能な唯一の方法である。しかし、この溶融紡績繊維は、繊維自身や繊維の表面におけるこの化合物の移動特性の関係で、十分な抗菌活性を与えるために大量の銀に基づく化合物が必要であるので、製造するのに高いコストがかかる。

さらに、多くの銀に基づく材料は、銀などの金属で繊維をコーティングする技術において現在存在するプロセスに起因して、製造が難しく、コストがかかる。

これらには効果的及び／またはコスト効率の良い方法で銀繊維製品の形成を可能にするための繊維技術分野における改善点があった。しかしながら、これらの方法は銀を含ませた繊維及び織物の形成に関するものである。いくつかの場合においては、これらの織物または繊維のサイズが選択した応用には大きすぎるため、これらの繊維及び織物は有用ではない。

したがって、抗菌溶液の従来技術と比較して、より多くの実用性を有する金属をベースとした微粒子の製造方法が必要となる。また、銀含有マイクロサイズ及び／またはナノサイズ微粒子の製造方法も必要となる。

本発明は、金属含有微粒子の製造方法を提供する。金属含有微粒子はマイクロサイズ及び／またはナノサイズ微粒子である。金属はアルカリ剤とともに錯体となり、微粒子を形成する。一実施例において、金属は銀であり、微粒子は水酸化銀を含んでいる。微粒子は抗菌特性を有する。銀を用いた実施例に関しては、微粒子は抗真菌特性、帯電防止特性及び／または導電特性をも提供する。微粒子は約０．０１から３００μｍのサイズで分布している。

これら及び他の実施例は、以下でより詳細に記載されている。

本発明について以下の説明及び実施例で詳細に説明するが、非常に多くの変形が当業者にとって明らかであるので、一例を意図しているに過ぎない。明細書及び請求の範囲で用いる単数形は、文脈中に明らかな指示がない限り、複数形の言及も含んでいる。明細書及び請求の範囲で用いる用語“〜を備えている”もまた、具体的に“〜からなる”及び“本質的に〜からなる”を含んでいる。

本発明は、金属ベース微粒子の製造方法を提供する。一態様において、本発明の方法はマイクロサイズ及び／またはナノサイズの金属含有微粒子の形成に用いられる。一実施例における金属は銀である。これらマイクロサイズ及び／またはナノサイズの微粒子は、サイズに応じた多種多様の異なる応用において実用性を有している。さらに、これらの微粒子は用いた金属の抗菌、抗真菌、帯電防止及び／または導電特性を維持する。結果として、銀を含むマイクロサイズ及び／またはナノサイズの微粒子は抗菌、帯電防止及び／または導電などの一つ以上の特性を提供する。

したがって、一態様において、本発明はマイクロサイズ及び／またはナノサイズの金属含有微粒子の製造方法を提供する。一実施例における金属は銀である。別の実施例における金属は、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケルなどである。本発明の方法は、銀のような金属を含有したマイクロサイズ及び／またはナノサイズの微粒子を製造する方法である。ここで用いられる“マイクロサイズの微粒子”は直径が約１から約３００μｍの微粒子である。また、“ナノサイズの微粒子”は直径が約０．０１から１μｍの微粒子である。異なるプロセスパラメータ次第で、この製造方法はマイクロサイズの微粒子のみ、ナノサイズの微粒子のみ、またはそれらの組み合わせを形成するために用いられ、結果として得られた混合物は混合物のまま用いられるか、さらに異なるサイズ範囲に微粒子を分類するための分離ステップを含む。分離ステップの一例として、異なるサイズの微粒子を分離するためのスクリーニングステップがある。

各実施例に関して、全てのプロセスステップが必要ではないが、本発明の方法は連続したプロセスステップを用いてこれら金属含有微粒子を形成する。第一のステップは、銀の微粒子が形成される実施例では、硝酸銀粉末などの金属源を取り込むものであり、これを水に溶解する。一実施例での水は脱イオン水である。別の実施例において、前もって溶解させた硝酸銀溶液を用いて、この溶液中に水を供給してもよい。以下の表は、銀の供給源が硝酸銀であり、脱イオン水を用いた実施例において用いられる、様々な硝酸銀と水の量に関する種々の実施例を参照している。

上記の溶液はつぎにアルカリ溶液で処理してもよい。一実施例におけるアルカリ溶液は水酸化ナトリウムである。水酸化ナトリウムは金属溶液との錯体となる傾向が大きいことより、用いることができる。しかしながら、特定の実施例に用いられた金属溶液との錯体となるどのようなアルカリ溶液も本発明に用いることができる。この実施例において、金属溶液は脱イオン水中に溶解した硝酸銀である。用いることのできる他のアルカリ溶液としては限定されないが、水酸化アンモニウムが含まれる。

以下の表は、水酸化ナトリウムがアルカリ溶液である実施例において用いられる様々な水酸化ナトリウム量に関する種々の実施例を参照している。溶液を作製する開始点は、複数の供給メーカーから容易に入手できる５０％水酸化ナトリウム溶液（５０：５０ｖ／ｖ）であることに注意すべきである。

反応は室温下または約１５℃から約３０℃の温度下にて行うことができる。反応の間、アルカリ溶液と金属との錯体は、金属を含んだ沈殿物を形成する。実施例において、水酸化ナトリウムが用いられ、水酸化ナトリウムを加えることにより、茶色の沈殿物が形成される。沈殿物が形成される間、溶液を撹拌してもよい。全てのアルカリ溶液が加えられた後、生じた混合物は全ての沈殿物が沈降するまで静置される。沈降に必要な時間は様々であるが、約５分から約１５分であってもよい。

静置後、沈殿物は取り除かれる。沈殿物はブフナー漏斗など標準濾紙を用いて濾過することができる。溶液のpHに応じて、溶液を中和してもよい。アルカリ溶液は一般的にpHが７以上に増加するので、酸は溶液をpH７程度にするのに用いられる。一実施例において、硫酸が用いられるが、他の酸もまた用いることができ、限定されるものではないが、塩酸、硝酸を用いることができる。本発明のマイクロサイズ及びナノサイズ微粒子の形成において、このステップは必要ないが、溶液のpHを約７にすることは廃棄物処理の観点からプロセス簡単化の促進のために有益である。

沈殿物は脱イオン水などの水により洗浄される。水は沈殿物を十分に洗浄するために有用である。沈殿物の洗浄はナノ及びマイクロサイズ微粒子の金属錯体沈殿物だけを純粋なかたちで得ることを容易にする。銀が金属であり水酸化ナトリウムがアルカリ溶液である。実施例において得られた沈殿物は水酸化銀のナノ及びマイクロサイズ微粒子を含んでいる。洗浄はどこでなされてもよいが、濾過自体に含まれている。

沈殿物は、十分に乾燥するまで従来式オーブンまたは他の乾燥機中で乾燥される。一実施例における乾燥温度は約５０℃から約９０℃である。沈殿物の乾燥後、得られる生成物は本発明のマイクロサイズ及び／またはナノサイズ微粒子を含んでいる。

本発明のマイクロサイズ及び／またはナノサイズ微粒子は銀を含んでいるので、より小さいサイズの微粒子であっても同等に有益な銀の特性が維持されることが理解される。結果として、本発明の微粒子は銀の一つ以上の有益な特性を活用するどのような応用にも用いることができる。これらの特性は限定されるものではないが、抗菌、抗真菌、帯電防止、導電、電磁妨害（ＥＭＩ）の遮蔽、フィルタリングまたはこれらの組合せを含んでいる。

本発明はさらに実施例を通じてさらに説明する。これらの実施例は、限定されるわけではなく、本発明の様々な実施例の理解をより深めるために例示される。

硝酸銀塩を７５ｇ量りとった。これを室温（約２２℃）下において脱イオン水５００ｍＬに溶解させた。硝酸銀塩溶解後の最終的な体積は、６００ｍＬまで増加した。５０：５０NaOH １００ｍＬを硝酸銀溶液にゆっくりと加えると、すぐに茶色の沈殿物を形成した。沈殿物を含む溶液は撹拌棒によって撹拌した。混合物は約１０分間で沈殿した。沈殿物はブフナー漏斗を用いた標準的な濾紙により濾過した。

溶液を５０％硫酸を用いて中和した。沈殿物を５０−１００ｍＬの脱イオン水とともに時間をかけてブフナー漏斗を通すことにより洗浄した。本実施例において、沈殿物を洗浄するために５０００ｍＬの脱イオン水が用いられた。

結果として得られた沈殿物を温度約６０から約８０℃に保たれた従来式オーブン中で乾燥した。

茶色いナノ及びマイクロサイズの水酸化銀微粒子を約４６ｇ得た。

実施例１より得られたナノ粉末を、数分間高温（例えば１００℃以上）にさらした。この加熱により光沢のある白色のマイクロ及びナノサイズの銀微粒子が形成された。得られた粉末は約４３ｇであった。

実施例１より得られた粉末をつぎにヒドロゲルと銀粉末との重量比１０：１でヒドロゲル包帯の外表面に取り込んだ。表面にヒドロゲル混合物を付着させるために表面を浸した。このサンプルを生物体−黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）ＡＴＣＣ６５３８を用いたダウコーニング社検査法０９２３で検査した。検査後１時間の有機体数 CFU（集落数）／ｍLは、検査直後の１．６×１０^５から＜１０まで低減した。低減率は、＞９９．９９％であった。結果として、マイクロ及びナノサイズの水酸化銀微粒子の抗菌特性が明らかとなった。

実施例１より得られた粉末をヒドロゲルと銀粉末との重量比１０：１でヒドロゲルバンデージの外表面に取り込んだ。さらに、実施例３と同様の検査を４時間以上行った。低減率は再び＞９９．９９％であった。この結果は、ナノ微粒子の巨大な表面積と少量におけるその有用性を明確に示唆している。

実施例１より得られた粉末をヒドロゲルと銀粉末との重量比１００：１でヒドロゲルバンデージの外表面に取り込んだ。さらに、実施例３と同様の検査を４時間以上行った。驚くべきことに低減率は９４％であり、再び表面積の利点と同様にナノ微粒子の有用性を示した。検査結果もまた、ナノ微粒子の大きな抑制領域を示している。

上記は、本発明の実施例を説明する目的で提供した。これらの実施例の変形や適用は当業者にとって明らかであり、本発明の範囲または精神から逸脱することなしに実施することができる。

Claims (20)

1. 金属と溶媒からなる溶液を作成し、前記金属の溶液にアルカリ溶液を混合して金属を含有する沈殿物を形成し、前記沈殿物を分離し、前記沈殿物を乾燥して金属含有微粒子を形成することを特徴とする金属含有微粒子の製造方法。
2. 前記金属が銀、銅、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、またはこれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記金属が銀であることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記金属含有微粒子のサイズの範囲が約０．０１μｍから約３００μｍであることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 前記金属含有微粒子のサイズの範囲が約１μｍから約３００μｍであることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記金属含有微粒子のサイズの範囲が約０．０１μｍから約１μｍであることを特徴とする請求項４記載の方法。
7. 乾燥の前に水により前記沈殿物を洗浄するステップを備えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
8. 金属と溶媒からなる前記溶液が水に溶解した硝酸銀粉末からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 前記硝酸銀の量が水１リットルにつき約３から約５００グラムであることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記硝酸銀の量が水１リットルにつき約１００から約２００グラムであることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 前記アルカリ溶液が水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、またはこれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
12. 前記アルカリ溶液が水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 前記水酸化ナトリウム溶液が５０％（ｖ／ｖ）水酸化ナトリウム溶液であることを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 請求項1記載の方法により作製されたことを特徴とする微粒子。
15. 前記金属が銀、銅、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、またはこれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項１４記載の微粒子。
16. 前記金属が銀であることを特徴とする請求項１５記載の微粒子。
17. 前記金属含有微粒子のサイズの範囲が約０．０１μｍから約３００μｍであることを特徴とする請求項１４記載の微粒子。
18. 前記金属含有微粒子のサイズの範囲が約１μｍから約３００μｍであることを特徴とする請求項１７記載の微粒子。
19. 前記金属含有微粒子のサイズの範囲が約０．０１μｍから約１μｍであることを特徴とする請求項１７記載の微粒子。
20. 銀の水酸化物との錯体からなり、直径が約０．０１μｍから約３００μｍであることを特徴とする水酸化銀微粒子。