JP2015509916A - 合成ゼオライトに充填された金属イオンを含む抗微生物性材料 - Google Patents

合成ゼオライトに充填された金属イオンを含む抗微生物性材料 Download PDF

Info

Publication number
JP2015509916A
JP2015509916A JP2014549616A JP2014549616A JP2015509916A JP 2015509916 A JP2015509916 A JP 2015509916A JP 2014549616 A JP2014549616 A JP 2014549616A JP 2014549616 A JP2014549616 A JP 2014549616A JP 2015509916 A JP2015509916 A JP 2015509916A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zeolite
silver
metal
material according
growth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014549616A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015509916A5 (ja
Inventor
フィクレッティン・シャヒン
ヌルジャン・バチュ
セラミ・デミルジ
ゼイネップ・ウスタオウル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yeditepe Universitesi
Original Assignee
Yeditepe Universitesi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yeditepe Universitesi filed Critical Yeditepe Universitesi
Publication of JP2015509916A publication Critical patent/JP2015509916A/ja
Publication of JP2015509916A5 publication Critical patent/JP2015509916A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16Heavy metals; Compounds thereof
    • A01N59/20Copper
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/08Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing solids as carriers or diluents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/34Shaped forms, e.g. sheets, not provided for in any other sub-group of this main group
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16Heavy metals; Compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/14Type A
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/20Faujasite type, e.g. type X or Y
    • C01B39/22Type X
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1055Coating or impregnating with inorganic materials
    • C04B20/1062Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • C04B22/085Acids or salts thereof containing nitrogen in the anion, e.g. nitrites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • C04B22/12Acids or salts thereof containing halogen in the anion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • C04B22/14Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
    • C04B22/142Sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/16Halogen-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28Nitrogen-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/60Agents for protection against chemical, physical or biological attack
    • C04B2103/67Biocides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/16Halogen-containing compounds
    • C08K2003/168Zinc halides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C08K2003/3045Sulfates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本発明は、銀、亜鉛および銅金属イオン充填ゼオライト(1/10 w/w)を含有する塗料、プラスター、セメントおよびプラスチック建築用材料の開発に関する。この新しい建築用材料は抗微生物性であり、真菌、酵母および細菌の微生物成長および繁殖を防止する。金属イオン交換ゼオライトを含有する建築用材料から作製された製品は、長期間にわたって区域および表面における微生物汚染を防止することによって、衛生を提供する。さらにまた、この技術で生産された材料は、生物学的劣化、腐食および崩壊から保護されることになるので、その寿命が長くなる。

Description

発明の分野
本発明は、抗微生物特徴を有するプラスチック、セメント、プラスターおよび塗料などの建築用材料(construction material)の実現に関する。
発明の背景
生活状態の変化、食習慣、公共交通機関の利用の増加、国外旅行手段の急増、および個人がその時間の大半を自宅外で過ごすという事実など、さまざまな要因により、人々は微生物と触れ合うことが増えている。真菌や細菌などの微生物は、世界中のほとんどどこでも生きることができ、それらの一部は、ヒト、動物および植物に臨床的に重大な疾病をもたらしうる。数多くの研究により、窒素循環などのさまざまな自然現象における微生物の役割と、環境衛生およびヒトの健康という観点からみたそれらの意義が明らかになっている。さらにまた、遺伝子工学的方法のおかげで、バイオテクノロジー、遺伝学および分子生物学などの科学分野における微生物の使用も増加している。しかし、これらの有用微生物だけでなく、他の生物に影響を及ぼすことによって植物、動物およびヒトの死をもたらす原発性病原体および日和見病原体も存在する。手術室などの医療サービス区域外で観察される低濃度の微生物は、無害であると許容することができる。それでも、これらの無害微生物が多数になると、疾患リスクも増大する。
微生物の負の効果を低減しまたは排除するには、抗生物質、防腐薬、消毒薬および合成薬などの抗微生物剤が使用される。これらの薬剤は病原性微生物叢のインビボおよびインビトロ制御を可能にする。表面が抗微生物性でない場合、これらの薬剤を使って行われる表面塗布中は、微生物を制御することができない。微生物による表面汚染とその表面における微生物の長時間にわたる滞留は感染リスクを増大させる。この状況は、とりわけ公共区域および病院関連感染リスクを考慮すれば、よりいっそう危険になる場合もある。そこで、病原体を制御し、環境感染および院内感染リスクを最小限に抑えるために、抗微生物表面および抗微生物性材料が開発されてきた。たとえ頻繁に清掃がなされたとしても、一般生活区域、トイレおよび浴室または衛生を必要とする場所は、その湿気ゆえに、微生物繁殖にとって理想的な場所である。
技術的に知られている抗微生物表面生産の研究は、とりわけ近年は、かなりの注目を集めている。その結果、さまざまな抗細菌性材料が得られている。しかし、これらの製品が制御を保証することができるのは、世界中の感染のごく一部の原因でしかない細菌だけであり、真菌や発酵体(ferments)の制御は保証されない。
材料の物理的特徴と化学的特徴は、材料表面での微生物のコロニー形成に影響を及ぼす一次的理由である。微生物成長を惹起する主な理由には、材料から獲得される栄養素の他に、湿度(humidity rate)および材料内部への浸透がある。それゆえに、表面に付着した微生物の成長は、材料の吸湿および湿気アクセス能(humidity absorption and humidity access capacity)に依存する。長時間にわたる微生物成長と表面での滞留に影響を及ぼす理由には、材料から取り出される過剰量の有機および無機栄養素、ならびに細孔における保水能(材料がプラスターなどの多孔質構造を有する場合)が含まれる。たとえこれらの表面で成長する微生物が病原体でなくても、濃度が高ければ、病人、小児および高齢者の免疫系にとっては大きな脅威になる。微生物は、とりわけトイレ、浴室、および台所ならびに公共区域において表面に濃縮した場合には、環境特性および個人的特性に依存して、疾患、流行病、急性および慢性アレルギー反応を引き起こしうる。手術または化学療法を受けている患者の免疫系は非常に弱いので、正常レベルを上回らない日和見病原体でも、院内流行および院内疾患を引き起こす。そして、この種の院内疾患は処置期間および入院加療期間を長引かせるので、人々は高コストに直面することにもなる。
250床の病院で行われた調査では、院内疾患が引き起こす入院加療の長期化および死亡が招く年間コストは、およそ200,000ドルに達することが明らかになった[1]。そのような高コストを排除するために、さまざまな保護制度が施行されている。しかし、材料表面との接触(触接、吸入および栄養摂取)によって移行する微生物を制御するためにとられる予防措置は、不十分であり、無効である。
材料表面に定着した微生物は、上述の衛生問題および健康問題の場合と同様に、材料を摩耗させ、劣化させる。微生物は、空気中の湿気に加えて、材料上の有機および無機構成要素を使用することによって繁殖する。繁殖中に、微生物は材料の構造をさまざまな形で損傷し、それらを機能不全にする。金属上に局在した微生物は、呼吸時に金属腐食と耐性損失(resistance loss)を引き起こす。これらの表面は劣化し、その特性を失う。なぜなら、微生物がそのような製品中の栄養素を分解して最終生成物を作り出し、その最終生成物もまた分解特徴を有するからである。表面の清掃に使用される消毒薬および清掃剤は、微生物繁殖制御と表面保護には十分でなく、同時にそれらは著しい金銭的損失も引き起こす。研究の結果、温度および湿度に応じて変動する何千もの健康を脅かす微生物が、家、表面および物体から単離されている[2]。これらの微生物は、建築用材料の物理的特徴および化学的特徴が、閉じた区域(closed area)内で変化する原因にもなる。調査によれば、建築物のカビによる損傷は、ドイツだけで2億ユーロを超えると見積もられている[3]。そのような金銭的損失を避けるには、表面で成長することができる微生物を制御すべきである。
コンクリートは、抗微生物性にするべき最も重要な材料の一つである。これは広く使用されている建築用材料である。コンクリートを建築用材料として使用する最も重要な理由には、耐久性、耐火性、水密性および遮音性が含まれる。何百万という細孔およびコンクリートの全体にわたって走る微視的毛細管チャネルが、その形成と一緒に生じる。湿気およびガスは、これらの開いたチャネルを通って、容易に浸透することができる。それゆえに、同じ経路を通ってコンクリートの内部を移動するさまざまなタイプの細菌、酵母および真菌が、これらの区域に容易に定着し、繁殖によってコロニーを形成することができる。これらの部分に定着した微生物は、これらの表面と接触する人々に感染リスクを生じると共に、コンクリートを摩耗させ、耐性を失わせることにもなる。コンクリート表面上のばい菌を清掃するために消毒薬が使用されるが、消毒薬は微生物が集合している細孔に浸透することができないので、効率的な防御方法ではない。また、このプロセスは毎日繰り返す必要がある。それゆえに、コンクリートは、摩耗を防止し、環境微生物感染リスクを低減するために、抗微生物特性を持つ必要がある。
プラスターは、コンクリートと同様、微生物の成長に適した多孔質構造を持つ建築用材料である。これは、その吸湿性構造ゆえに、微生物、とりわけカビの成長を惹起する。プラスター上での微生物成長はコンクリートよりも速く、容易である。プラスターは、気流がわずかでもあれば、その細孔内の胞子および微生物を空中に分散させ、吸入による人々の(とりわけそのような家に住む人々の)感染リスクを増大させる。さらにまた、プラスターでは真菌繁殖が可能であるから、プラスターは保湿能が高い。プラスターを水で処理すると、プラスターは膨潤し、その構造が劣化する。
プラスターおよびセメントの他に、塗料も、微生物による負の影響を受ける材料である。塗料は、視覚のためにも、物理的損傷から材料を保護するためにも使用される。塗料は一般に液状であり、木材、金属、ガラス、セラミック、ガラス繊維、ボール紙、紙、織物製品、プラスチック、スポンジまたはさまざまなポリマーに塗布される。長年にわたって、塗料産業は、壁または他の塗装面における微生物、すなわちカビ、酵母および細菌の成長を防止することができるタイプの塗料を開発しようと努めてきた。塗装面での微生物成長を防止することによって疾患リスクおよびアレルギーリスクを低減することは重大な課題になる。有機/無機塗料構成要素と湿った空気とを使って繁殖する微生物が引き起こす材料摩耗も同様である。病原性微生物の成長を制御するには、医療用具、台所および浴室材料表面、室内区域および他の物体表面を抗微生物性にするべきである。
金属イオンの抗細菌特性は、古くから知られているので、数多くの研究の対象となってきた[4]。これらの研究では、金属イオンの抗微生物的性質が、ゼオライト上でのイオン交換によって調べられている。ゼオライトの主要構造はSiOおよびAlOからなる[5]。この構造の最も重要な側面は、それが、高温において劣化を引き起こさずに水を遊離するかなりの空間およびチャネルを伴うと同時に、ゆるく結合していて交換可能なカチオンも含有していることである。したがってゼオライトは吸着、イオン交換および脱水の実施に、うまく使用されている。ゼオライトの骨格構造中に存在するカチオンは、所望であれば、別のイオンと交換することができる。
ゼオライトのイオン交換容量は、その調合物におけるシリカ/アルミニウム比に依存する。シリカ/アルミニウム比が低いゼオライトタイプは一般に高いイオン交換容量を享受する[6,7]。銀は、ゼオライトのイオン交換プロセスに使用される最も一般的なイオンタイプである。銀を使用する最も重要な理由は、その抗微生物特徴にある[8]。ゼオライトは、そのイオン交換特性ゆえに、抗微生物製品として合成することができる。銀ゼオライトは歯周病菌(ポルフィロモナス・ジンジバリス(Porphyromonas gingivalis)、プレボテラ・インターメディア(Prevotellain termedia)、アクチノバチルス・アクチノミセテムコミタンス(Actinobacillus actinomycetemcomitans)、ストレプトコッカス・ミュータンス(Streptococcus mutans)、ストレプトコッカス・サンギス(Streptococcus sanguis)およびアクチノミセス・ビスコーサス(Actinomyces viscosus))に試され、それらに対して正の効果を持つことが観察されている[9]。
もう一つの研究では、銀および亜鉛含有ゼオライトでコーティングされたステンレス鋼が、バチルス(Bacillus)タイプ(炭疽菌(B. anthracis)、セレウス菌(B. cereus)および枯草菌(B. subtilis))の不活化に際して有効であるが、胞子には無効であることが観察された[10]。
さらに別の研究者は、銀粉末ゼオライトでコーティングしたステンレス鋼が大腸菌(Escherichia coli)25922、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)25923、緑膿菌(Pseudomonoas aeruginosa)27853、およびリステリア菌(Listeria monocytogenes)7644に有効であると報告している[11]。
イオン交換手法はゼオライトに応用できるだけでなく、他の鉱物にも応用することができる。銅添加鉱物の抗細菌特性は、天然鉱物の一つモンモリロナイトで行われた研究において調査されている[12]。銅添加鉱物(150および600mg/L)は、エロモナス・ハイドロフィラ(Aeromonas hydrophila)に有効であることが観察された。
Malachovaらは、モンモリロナイトに銅だけでなく銀および亜鉛イオンも充填することにより、これらの組成物の抗細菌および抗真菌効果を同定した[13]。大腸菌で行われた研究の結果として、銀添加モンモリロナイトと亜鉛添加鉱物は、それぞれ最も有効な機序および最も効果の少ない機序であることが観察された。金属添加モンモリロナイトの抗真菌効果は、シュタケ(Pycnoporus cinnabarinus)およびヒラタケ(Pleurotus ostreatus)で調べられた。亜鉛添加鉱物は、試験した多くの微生物に対して、他の金属より多くの抗真菌効果を持つと決定された。天然ゼオライトの一タイプであるNa−クリノプチロライト(clinoptilolite)の抗細菌効果が、銀イオン交換によって評価された[14]。銀−ゼオライトが緑膿菌(Pseudomonasa eruginosa)および大腸菌で試験され、これらの材料は抗細菌特性を有することが示された。
抗微生物性でない表面における微生物成長は、接触、呼吸または栄養摂取によって、疾患、急性および慢性アレルギーを引き起こしうる。院内感染はこれらの環境疾患のなかで最も危険である。環境病原体負荷量を減少させることは、院内疾患の低減における重要な一ステップであることを、科学者らは見出している[15]。院内感染は、病院において、汚染された表面または器具を通して起こる。病原性微生物は、ほとんどどんな表面でも生き残って、感染を引き起こし、急性および慢性アレルギーを支える主要促進因子として作用することができる。
Yamaguchieらは、バンコマイシン耐性腸球菌が、壁、ドアの取っ手、敷布、ベッドの安全柵など、さまざまな表面から分離されることを示した[16]。病院における表面は、通常の治療プロセス中に汚染されうる。もう一つの研究では、水痘ウイルスに感染した患者を入院させた7日後に、椅子用背当て、ベッドの頭板、空気調節装置など、室内のほとんど全ての表面からウイルスを分離することができたと報告された[17]。
上記の理由から科学者は、とりわけ防御機構の弱い人々が生活している区域において、材料および表面を抗微生物性にするために、多大な努力を払っている。さまざまな抗微生物成長製品を異なる方法で開発することがもくろまれている。そのような材料の形成では、無菌であるべき製品が優先される。院内感染の40%は外科手術に使用されるカテーテルによるものである。この材料は銀イオンコーティングを利用して抗細菌性にされている[18]。
銀ナノ粒子をシリコーンディスクの内側に置いて表面吸着能およびバイオフィルム形成能が高い表皮ブドウ球菌(Staphylococcus epidermidis)に適用した場合、銀ナノ粒子は有効であることが観察された[19]。
Tesfaalemらは、金属充填ゼオライトでコーティングされたコンクリートが、細菌による摩耗に対して耐性であることを示した[20]。この研究により、ゼオライト被覆コンクリートはアシドチオバシラス・チオオキシダンス(Acidothiobacillus thiooxidans)に対して抗細菌効果を有することが明らかになった。
Brightらは、銀/亜鉛合金イオンを充填したゼオライト被覆ステンレス鋼が抗細菌効果を有することを、彼らの実験で示した[21]。2.5%銀−ゼオライトおよび14%亜鉛−ゼオライトを含有するステンレス鋼は、黄色ブドウ球菌に対して抗細菌効果を有することが観察された。
もう一つの研究では銀イオンと亜鉛イオンとを併用して、ナノシリカ表面にイオンを充填した後に、表面の抗細菌特性が調べられた。この研究の結果として、イオン添加表面は、大腸菌ATCC8739細菌および大便レンサ球菌(S. faecalis)ATCC10741細菌に対して効果を有することが決定された[22]。
他の研究の一部として、さまざまな領域において抗細菌性の表面および材料を作り出すために、銀、亜鉛および銅などの金属イオンが使用された。それらには、浄水器[23]、塗料[24]、消毒薬[25]、食品コーティング材料[26]、ゲル[27]、歯科材料[28]、セラミック[29]および紙が含まれる。
韓国特許文献番号KR20020080632には、エポキシ塗料から作られた抗微生物性の塗料タイプおよびコーティングが開示されている。しかし、応用例の詳細な説明を読むと、この製品は抗細菌性でしかなく、その作用機序は細菌にしか作用しないことが明らかになる。この文献では「抗微生物性」という単語が使われているが、細菌にしか有効でないことがわかる。
最近まで、実施された研究では、金属イオンを充填したゼオライトは、抗細菌性材料の生産にしか使用されていなかった。言い換えると、これらの製品が有効であるのは細菌だけであり、酵母および真菌には有効でなかった。にもかかわらず、世界における感染の大半は、真菌および発酵体に起因している。この理由から、現在、建築用材料として使用されている材料(例えば塗料、プラスチック、プラスターおよびセメント)は抗微生物性ではなく、それらは微生物をのせて運ぶことにより、さまざまな感染を引き起こす。
発明の概要
本発明の目的は、銀、銅および亜鉛金属イオンが個別に添加されたゼオライト含有抗真菌性、抗カンジダ性および抗細菌性建築用材料を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、上述の抗微生物性建築用材料を使って製造された技術的装置、製品または表面に衛生を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、これらの抗微生物性建築用材料が使用される製品および表面に、微生物による劣化、腐食および崩壊からの保護を提供することである。
本発明の目的を満たすために開発された抗微生物性材料を添付の図面に示す。
種類が異なる3つの微生物(黄色ブドウ球菌、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)、ペニシリウム・チャーレシイ(Penicillium charlesii))に対する銀、銅および亜鉛イオン交換ゼオライトの抗微生物効果である。 図1−a:黄色ブドウ球菌に対する銀イオン交換ゼオライトの抗細菌効果。 図1−b:黄色ブドウ球菌に対する銅イオン交換ゼオライトの抗細菌効果。 図1−c:黄色ブドウ球菌に対する亜鉛イオン交換ゼオライトの抗細菌効果。 図1−d:カンジダ・アルビカンスに対する銀イオン交換ゼオライトの抗カンジダ効果。 図1−e:カンジダ・アルビカンスに対する銅イオン交換ゼオライトの抗カンジダ効果。 図1−f:カンジダ・アルビカンスに対する亜鉛イオン交換ゼオライトの抗カンジダ効果。 図1−g:ペニシリウム・チャーレシイに対する銀イオン交換ゼオライトの抗真菌効果。 図1−h:ペニシリウム・チャーレシイに対する銅イオン交換ゼオライトの抗真菌効果。 図1−i:ペニシリウム・チャーレシイに対する亜鉛イオン交換ゼオライトの抗真菌効果。 緑膿菌に対する金属イオン交換ゼオライト配合金属塗料の抗細菌効果。 大腸菌に対する金属イオン交換ゼオライト配合粉末塗料の抗細菌効果。 クロコウジカビ(Aspergillus niger)に対する金属イオン交換ゼオライト配合および非配合プラスチック塗料の効果の画像である。 図4aは、金属イオン交換ゼオライトを配合していないプラスチック塗料(標準)上でのクロコウジカビの成長である。 図4−b:クロコウジカビに対する、金属イオン交換ゼオライトを配合したプラスチック塗料の抗真菌効果。 灰色かび病菌(Botrytis cinerea)に対する、金属イオン交換ゼオライトを配合した粉末金属塗料および金属イオン交換ゼオライトを配合していない金属塗料の効果の画像である。 図5−aは、金属イオン交換ゼオライトを配合していない粉末金属塗料(標準)上での灰色かび病菌の成長の画像である。 図5−b:灰色かび病菌に対する、金属イオン交換ゼオライトを配合した粉末金属塗料の抗真菌効果。 ペニシリウム・エクスパンサム(Penicillium expansum)に対する、金属イオン交換ゼオライトを配合した液状金属塗料および金属イオン交換ゼオライトを配合していない液状金属塗料の効果の画像である。 図6−aは、金属イオン交換ゼオライトを配合していない液状金属塗料(標準)上でのペニシリウム・エクスパンサムの成長の画像である。 図6−b:ペニシリウム・エクスパンサムに対する、金属イオン交換ゼオライトを配合した液状金属塗料の抗真菌効果。 フサリウム・オキシスポラム(Fusarium oxysporium)に対する、金属イオン交換ゼオライトを配合したプラスチック表面および金属イオン交換ゼオライトを配合していないプラスチック表面の効果の画像である。 図7−aは、金属イオン交換ゼオライトを配合していないプラスチック表面(標準)上でのフサリウム・オキシスポラムの成長である。 図7−b:フサリウム・オキシスポラムに対する、金属イオン交換ゼオライトを配合したプラスチック表面の抗真菌効果。 異なる種類の真菌(クロコウジカビ、フサリウム・オキシスポラム、アルテルナリア・アルテルナータ(Alternaria alternata)、スクレロチニア・スクレロチオラム(Sclerotinia sclerotiorum)、灰色かび病菌(Botrytris cinerea)、ペニシリウム・エクスパンサム(Peniciullium expansum))に対する、金属イオン交換ゼオライトを配合したプラスター成形品および金属イオン交換ゼオライトを配合していないプラスター成形品の効果である。 図8−aは、金属イオン交換ゼオライトを配合していないプラスター成形品(標準)上での異なる種類の真菌(クロコウジカビ、フサリウム・オキシスポラム、アルテルナリア・アルテルナータ、スクレロチニア・スクレロチオラム、灰色かび病菌、ペニシリウム・エクスパンサム)の成長である。 図8−bは、異なる種類の真菌(クロコウジカビ、フサリウム・オキシスポラム、アルテルナリア・アルテルナータ、スクレロチニア・スクレロチオラム、灰色かび病菌、ペニシリウム・エクスパンサム)に対する、金属イオン交換ゼオライトを配合したプラスター成形品の効果である。 異なる種類の真菌(クロコウジカビ、フサリウム・オキシスポラム、アルテルナリア・アルテルナータ、スクレロチニア・スクレロチオラム、灰色かび病菌、ペニシリウム・エクスパンサム)に対する、金属イオン交換ゼオライトを配合したセメント成形品および金属イオン交換ゼオライトを配合していないセメント成形品の効果である。 図9−aは、金属イオン交換ゼオライトを配合していないセメント成形品(標準)上での異なる種類の真菌(クロコウジカビ、フサリウム・オキシスポラム、アルテルナリア・アルテルナータ、スクレロチニア・スクレロチオラム、灰色かび病菌、ペニシリウム・エクスパンサム)の成長である。 図9−bは、異なる種類の真菌(クロコウジカビ、フサリウム・オキシスポラム、アルテルナリア・アルテルナータ、スクレロチニア・スクレロチオラム、灰色かび病菌、ペニシリウム・エクスパンサム)に対する、金属イオン交換ゼオライトを配合したセメント成形品の効果である。
全ての試験において、金属イオン交換ゼオライトを含有しない建築用材料(標準)を、陰性対照群として示した。
実験的研究
本発明の抗微生物性材料の合成においては、まず、ゼオライト合成を行う。
ゼオライト合成
さまざまなシリカ・アルミナ比を持つゼオライトタイプ(ゼオライトXおよびゼオライトA)に必要なメタケイ酸ナトリウム(NaO:SiO:5HO)、アルミン酸ナトリウム(Al:1.4NaO)、水酸化ナトリウム(NaOH:0.07HO)および水(HO)の量は、それぞれ8.71、0.04、2.57および88.68グラムと計算された。水を2分割し、高密度ポリウレタン容器に入れた。これらの容器の一方にメタケイ酸ナトリウムだけを加え、溶解させた。他方の容器にアルミン酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムを加えて完全に溶解させた。次に、2つの容器内の混合物を一つに混合し、それらが均一な混合物を形成するまで撹拌した。その新しい混合物を、ゼオライト合成のために、3日間、90℃に保った。3日間の最後に、合成されたゼオライトを減圧濾過で濾過した。それを90℃で24時間乾燥した。得られたゼオライトをブレンダーまたは乳棒による粉砕で粉末にした。銀、亜鉛および銅イオン交換を行うことで、微粉ゼオライトを抗微生物性にした。
ゼオライトへのイオンの充填
銀イオン交換のために、1リットルの0.6〜1M硝酸銀または銀イオン交換が可能な他の銀化合物から、溶液を調製した。その溶液に80gのゼオライトを加え、室温、200〜250rpmで、3日間、暗所で撹拌した。
亜鉛イオン交換のために、1リットルの2M塩化亜鉛溶液を調製した。その溶液に80gのゼオライトを加え、室温、200〜250rpmで、3日間、暗所で撹拌した。
銅イオン交換のために、1リットルの1M硫酸銅溶液を調製した。その溶液に80gのゼオライトを加え、室温、200〜250rpmで、3日間、暗所で撹拌した。
3日間の最後に亜鉛、銅および銀イオン交換ゼオライトを濾過し、90℃で24時間乾燥した。得られたゼオライトをブレンダーまたは乳棒による粉砕で粉末にした。
抗微生物試験
改変ディスク拡散法
各微生物に対する製品の抗微生物活性を試験するために、標準的NCCLSディスク拡散法[30]に改良を加えて使用した。適当な濃度の銀、亜鉛および銅を充填したゼオライト製剤の抗微生物特徴を、改変ディスク拡散法の応用によって調べた。10cfu/mlの細菌、10cfu/mlの酵母および10胞子/mlの真菌を含む100μl溶液を、新しい培養物で調製し、拡散法で、栄養寒天(NA)、サブローデキストロース寒天(SDA)およびジャガイモデキストロース寒天(PDA)に、それぞれ接種した。20μlの滅菌水を空ディスクに滴下し、それを微粉金属イオン充填ゼオライト混合物に埋めた。金属充填ゼオライトでコードされた空ディスクを、接種済みのペトリ皿に置いた。20μlの滅菌水を滴下した空ディスクを陰性対照として使用した。オフロキサシン(10μg/ディスク)およびナイスタチン(30μg/ディスク)を、それぞれ細菌および真菌用の陽性対照群として使用した。接種して改変ディスク拡散法を適用したペトリ皿を、細菌については24時間、酵母については48時間にわたって、36±1℃に保ち、真菌については72時間にわたって25±1℃に保った。改変ディスク拡散法で試験した微生物について、抗微生物活性阻止帯を測定し、評価した。全ての試験を少なくとも2回は繰り返した。
抗微生物表面の調製
ゼオライトの抗微生物特徴の試験に先立って、まず、ゼオライトを、蒸留水(20μl)で湿らせた後の空ディスクに付着させた。試験すべき微生物を適当な栄養培地(PDA、SDA、およびTSA)に接種した後、イオン交換ゼオライトでコードされたディスクをそれらの上に置き、これらの微生物を1〜7日間インキュベートした。各培地においてディスクの周りに生じるインキュベーション後の阻止帯形成(微生物が成長しない部分)を、試験した微生物に対する抗微生物効果として同定した。
銀−ゼオライト(0.3〜1M硝酸銀)、亜鉛−ゼオライト(0.5〜2M塩化亜鉛)および銅−ゼオライト(0.3〜1M硫酸銅)溶液を、販売されている液状塗料および白物家電産業で使用される粉末塗料に加えた後、抗微生物製品の抗微生物効果を微生物で調べた。塗料の抗微生物活性は、上述の改変ディスク拡散法に従って決定した。金属充填ゼオライトは市販の液状塗料と1/10(w/w)の比で混合した。これに従って、1グラムのゼオライトを9グラムの塗料と混合した。金属板(約16cm)をこの塗料調製物で塗装した。一部の金属板は、ゼオライトを含有しない原料塗料で塗装することで、陰性対照群として使用した。塗装した板は室温で乾燥し、汚染リスクを低減するために、空のペトリ皿に入れた。真菌接種は、1mlのサブローデキストロースブロスをプレートに乗せてから、滅菌コットンスワブで行った。真菌、酵母および細菌成長試験のために、金属板を室温でインキュベートし、それらに毎日1mlのサブローデキストロースブロスを加えた。
抗微生物製品を、その銀−ゼオライト濃度および亜鉛−ゼオライト濃度をそれぞれ2Mおよび0.6〜1Mと決定した後に、市販のセメントおよびプラスターの内部に、1/10(w/w)の比で混合した。プラスターには亜鉛ゼオライトだけを加え、一方、セメントには亜鉛−または銀−ゼオライトを加えた。調製した製品から10mlの溶液を6ウェル細胞培養プレートに入れ、室温で2日間乾燥した。調製した表面に1mlのサブローデキストロースブロス(SDB)を加え、試験しようとする真菌、細菌および酵母培養物で汚染させた。毎日、セメント表面およびプラスター表面に1mlのサブローデキストロースブロスを加えてから、真菌成長を観察した。
実験的研究は、一定の真菌、酵母および細菌タイプで行った。これらの実験的研究でその作用機序を観察した細菌は、大腸菌、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)、枯草菌(Bacillus subtilis)、エンテロコッカス・フェシウム(Enterococcus faecium)、シュードキサントモナス属(Pseudoxanthomonas spp.)、ノカルジア・ブラジリエンシス(Nocardia brasiliensis)、ノカルジア・グロベルラ(Nocardia globerula)、シュードモナス・マクリコラ(Pseudomonas maculicola)、バチルス・コアギュランス(Bacillus coagulans)、アシネトバクター・バウマンニ(Acinetobacter baumannii)、ステノトロホモナス・マルトフィリア(Stenotrophomonas maltophlia)、パントエア・スチューアルティ亜種スチューアルテイ(Pantoea stewartii ss stewartii)、シュードモナス・クロロラフィス(Pseudomanas chlororaphis)、クリセオバクテリウム・バルスチヌム(Chryseobacterium balustinus)、デュガネラ・ズーグロエオイデス(Duganella zoogloeoides)、クリセオバクテリウム・メニンゴセプチカム(Chryseobacterium meningosepticum)、スタフィロコッカス・ホミニス(Staphylococcus hominis)、ノカルジア・トランスバレンシス(Nocardia transvalensis)、バークホルデリア・グルメ(Burkolderia glumea)、ペディオコッカス・アシディラクティシ/パルブルス(Pediococcus acidilactici/parvulus)、スフィンゴモナス・テラエ(Sphingomonas terrae)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium spp.)、ゴルドニア・ルブリペルティンクタ(Gordonia rubripertincta)、ロドコッカス・ロドニイ(Rhodococcus rhodnii)、ブレブンディモナス・ベシキュラリス(Brevundimonas vesicularis)、アシネトバクター・カルコアセティカス(Acinetobacter calcoaceticus)、プロビデンシア・ヘイムバッカエ(Providencian heimbachae)、ゴルドニア・スプティ(Gordonia sputi)、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、セルロシミクロビウム・セルランス(Cellulosimicrobium cellulans)、スフィンゴモナス・サングイニス(Sphingomonas sanguinis)、ハイドロゲノファーガ・シュードフラバ(Hydrogenophaga pseudoflava)、アクチノマヅラ・クレメア(Actinomadura cremea)、シュードモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas flourescens)、キサントモナス属(Xanthomonas spp.)である。
この実験的研究でその作用機序を観察した酵母は、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・パラプシローシス(Candida parapsilosis)、カンジダ・トロピカリス(Candida tropicalis)、カンジダ・グラブラタ(Candida glabrata)、クルイベロミセス・マルキシアヌス(Kluyveromyces marxianus)、ハイフォピチア・ブルトニイ(Hyphopichia burtanii)であり、使用したカビは、フサリウム・オキシスポラム(Fusarium oxysporum)、灰色かび病菌、クロコウジカビ、アルテルナリア・アルテルナータ、ペニシリウム・ビナセウム(Penicillium vinaceum)、ペニシリウム・エクスパンサム、スクレロチニア・スクレロチオラム、ペシロミセス・リラシヌス(Paecilomyces lilacinus)、ペニシリウム・チャーレシイ、ペニシリウム・エクスパンサムである。
経時的抗微生物寿命試験
この研究では、適切な栄養培地(1ml)を、銀および亜鉛−ゼオライトを含有している/含有していない塗料、プラスター、セメント、プラスチックなどの建築用材料から調製した表面に滴下し、これらの表面を細菌、酵母、真菌などの異なる微生物で汚染させた。それらが経時的にその抗微生物特徴を保つかどうかを理解するために、促進寿命試験を行った。したがって、銀および亜鉛ゼオライトを含有する/含有しない建築用材料で作った微生物汚染表面を、特別なインキュベータ中に1年間維持した(細菌および発酵体の場合は36±1℃、真菌の場合は25±1℃)。その間、微生物汚染表面での微生物の成長と発生を助長するために、栄養培地を絶えず補充した。これらの表面での微生物成長が起きたかどうかは、被験建築用材料での遡及的分離(retroactive isolation)プロセスを毎月行うことによって決定した。1年間のインキュベーション継続期間の最後における試験結果を表1および表2に要約する。
実験結果
インビトロのペトリ上で行った改変ディスク拡散試験の結果は、黄色ブドウ球菌に対する、銀、銅および亜鉛イオン交換ゼオライトでコードされたディスクの抗細菌効果を示している(図1a、b、c)。ペトリの全ての部分で細菌成長が観察されたが、金属イオン交換ゼオライトでコードされたディスクの周りには細菌成長が観察されなかった。同様に、銀、銅および亜鉛イオン交換ゼオライトでコードされたディスクの抗カンジダ効果および抗真菌効果も、それぞれカンジダ・アルビカンス(図1d、e、f)およびペニシリウム・チャーレシイ(図1g、h、i)に対して観察された。酵母(カンジダ・アルビカンス)および真菌(ペニシリウム・チャーレシイ)を接種した培地では、金属イオン交換ゼオライトディスクの周りだけに、阻止帯が観察された(図1)。
もう一つの実験的研究は、インビトロで接種された緑膿菌に対する、金属(亜鉛、銀)イオン交換ゼオライト(1/10 w/w)を含有する金属塗料の抗細菌効果を示している。接種したペトリの全ての部分で成長が観察されるが、金属イオン交換ゼオライトディスクの周りには阻止帯が観察される(図2)。
金属(銀、亜鉛)イオン交換ゼオライト含有粉末塗料(1/10 w/w)の抗細菌効果が、インビトロで接種された大腸菌に対して観察される。白物家電産業で使用される粉末塗料(金属イオン交換ゼオライトを含有するもの)を含むディスクの周りに、阻止帯が観察される(図3)。
金属(銀)イオン交換ゼオライトを含有する/含有しないプラスチック塗料で塗装した金属板に栄養培地を滴下してから、それらを真菌クロコウジカビで汚染させ、菌糸体成長(micella growth)および真菌胞子形成を調べた。銀イオン交換ゼオライト(1/10 w/w)を含有する塗料でコーティングされた金属表面では、12ヶ月にわたって真菌の繁殖が観察されなかったのに対し(図4b)、ゼオライトを含有しない塗料でコーティングされた表面では、72時間後に真菌の成長と著しい胞子形成とが観察された(図4a)。
金属(亜鉛)イオン交換ゼオライト(1/10 w/w)を含有する/含有しない粉末塗料で塗装した金属板を、その上に液状栄養培地を滴下してから、真菌・灰色かび病菌で汚染させ、菌糸体成長および真菌胞子形成を調べた。亜鉛イオン交換ゼオライトを含有する粉末塗料でコーティングされた金属表面では12ヶ月にわたって真菌の繁殖が観察されなかったのに対し(図5b)、ゼオライトを含有しない塗料でコーティングされた表面では、72時間後には真菌の成長と著しい胞子形成とが観察された(図5a)。
金属(銀)イオン交換ゼオライトを含有している/含有していない液状塗料で塗装された金属板を、その上に液状栄養培地を滴下してから、真菌ペニシリウム・エクスパンサムで汚染させ、菌糸体成長および真菌胞子形成を調べた。銀イオン交換ゼオライト(1/10 w/w)を含有している金属塗料でコーティングされた金属表面では12ヶ月にわたって真菌の繁殖が観察されなかったのに対し(図6b)、ゼオライトを含有しない塗料でコーティングされた表面では72時間後に真菌の成長と著しい胞子形成とが観察された(図6a)。
金属(銀)イオン交換ゼオライトを含有している/含有していないプラスチック表面を、そこに液状栄養培地を滴下してから、真菌フサリウム・オキシスポラムで汚染させ、菌糸体成長および真菌胞子形成を調べた。銀イオン交換ゼオライト(1/10 w/w)を含有するプラスチック表面では12ヶ月にわたって真菌の繁殖が観察されなかったのに対し(図7b)、ゼオライトを含有していない塗料でコーティングされた表面では72時間後に真菌の成長と著しい胞子形成が観察された(図7a)。
インビトロで金属(亜鉛)イオン交換ゼオライト(1/10 w/w)を含有している/含有していない標準(市販)プラスターを使って、プラスター注型品を6ウェル細胞培養プレートの内部に調製した。各ウェル内のプラスター注型物を、そこに適当な液状栄養培地(1ml)を加えてから、一定の真菌(クロコウジカビ、フサリウム・オキシスポラム、アルテルナリア・アルテルナータ、スクレロチニア・スクレロチオラム、灰色かび病菌、ペニシリウム・エクスパンサム)培養物による汚染後に、微生物成長継続時間(microbial development duration)について調べた。得られた結果によれば、金属イオン交換ゼオライトを含有しているプラスター注型物では12ヶ月にわたって微生物の成長が観察されなかったのに対し(図8b)、純粋な標準プラスター注型物では72後に微生物の成長が観察された(図8a)。
インビトロで金属(銀)イオン交換ゼオライト(1/10 w/w)を含有している/含有していない標準(市販)セメントを使って、6ウェル細胞培養プレートの内部にセメント成形品を調製した。各ウェル内のセメント注型物を、それらに適当な液状栄養培地(1ml)を加えてから、一定の真菌(クロコウジカビ、フサリウム・オキシスポラム、アルテルナリア・アルテルナータ、スクレロチニア・スクレロチオラム、灰色かび病菌、ペニシリウム・エクスパンサム)培養物によるそれらの汚染後に、微生物成長継続時間について調べた。得られた結果によれば、金属イオン交換ゼオライトを含有しているセメント成形品では12ヶ月にわたって微生物成長が観察されなかったのに対し(図9b)、純粋な標準セメント注型物では10日後に微生物成長が観察された(図9a)。
金属イオン交換ゼオライトを含有している/含有していない表面を、試験しようとする真菌、細菌および酵母培養物の全てで汚染させ、12ヶ月にわたって微生物成長を観察した。この期間の最後に、毎月の遡及的分離試験により、ゼオライト含有建築用材料(塗料、プラスチック、プラスターおよびセメント)はその抗微生物特性を維持していて、どの微生物の発生(細菌、酵母および真菌)も成長も許さないことが示された。建築用材料の抗微生物試験における細菌および酵母の成長は、図4〜9には示されていない。それらは写真として図解することができないからである。表面での細菌および酵母の成長は表1および表2に要約する。
本発明によって達成された抗微生物性建築用材料は広範な使用分野を有する。金属イオン充填ゼオライトを含有する建築用材料は、金属塗料に、あらゆる種類のプラスチック製家庭用器具、病院および診療所における衛生に必要な医療器具、公共区域におけるあらゆる塗装金属およびプラスチック表面、内/外壁塗料およびコーティング、車両表面、空気調節装置の金属製およびプラスチック製構成要素、テレビなどの技術的製品の表面に、さまざまな方法によって使用することができる。




Figure 2015509916

Figure 2015509916

Figure 2015509916

Figure 2015509916



Figure 2015509916


Figure 2015509916

Figure 2015509916

Figure 2015509916
参考文献
[1] Wenzel R. P., “The Econommics of Nosocomial Infections” Journal of Hospital Infection (1995) 31:79−87, 1995.
[2] Sedlbauer K., “Prediction of mould fungus formation on the surface of and inside building components”, thesis, University of Stutgart, 2001.
[3] Gorny R. L., “Filamentous microorganisms and their fragments in indoor air−a review”, Annals Of Agricultural And Environmental Medicine 11:185−97, 2004.
[4] Feng, Q. L., J. Wu, G. Q. Chen, F. Z. Cui, T. M. Kim, and J. O. Kim, “A mechanistic study of the antibacterial effect of silver ions on Escherichia coli and Staphylococcus aureus” Journal of Biomedical Materials Research 52:662−668, 2000
[5] Kaduk J. A., and Fab E.J., “Crystal structure of zeolite Y as a function of ion−exchange” The Rigaku Journal, 12:14−34, 1995.
[6] Sayari, A., “Recent advances and new horizons in zeolite science and technology”, Studies in Surface Science and Catalysis, 102:1−47, 1996.
[7] Thongkasam, C., “Dealumination study of zeolite Y”, M.Sc. Report, Suranaree University of Technology, 2006.
[8] Hanke W., and K. Moeller, “Near−infrared study of the dealumination and water desorption from zeolites”, Zeolites, 4:244−250, 1984.
[9] Kawahara, K., K. Tsuruda, M. Morishita, and M. Uchida, “Antibacterial effect of silver−zeolite on oral bacteria under anaerobic conditions”, Dental Materials, 16:452−455, 2000.
[10] Galeano, B., E. Korff, and W. L. Nicholson, “Inactivation of vegetative cells, but not spores, of Bacillus anthracis, B. cereus, and B. subtilis on stainless steel surfacescoated with an antimicrobial silver−and zinc−containing zeolite formulation”, Applied and Environmental Microbiology, 69:4329, 2003.
[11] Cowan, M. M., K. Z. Abshire, S. L. Houk, and S. M. Evans, “Antimicrobial efficacy of a silver−zeolite matrix coating on stainless steel”, Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 30:102−106, 2003.
[12] Hu C.H., Z.R. Xu, and M.S. Xia, “Antibacterial effect of Cu2+−exchanged montmorillonite on Aeromonas hydrophila and discussion on its mechanism”, Veterinary Microbiology, 109:83−88, 2005.
[13] Malachova K., P. Praus, Z. Rybkova, and O. Kozak, “Antibacterial and antifungal activities of silver, copper and zinc montmorillonites”. Applied Clay Science, 4:2245, 2011.
[14] Top A. and S. Ulku, “Silver, zinc, and copper exchange in a Na−clinoptilolite and resulting effect on antibacterial activity”, Applied Clay Science 27:13−19, 2004.
[15] Wenzel, R. P. and M. B. Edmond, “Listening to SARS: Lessons for infection control”, Annals of Internal Medicine, 139:592−593, 2003.
[16] Yamaguchie, E., F. Valena, S. M. Smith, A. Simmons, and R. H. Eng, “Colonization pattern of vancomycin−resistant Enterococcus faecium”, American Journal of Infection Control, Vol. 22, No. 4, pp. 202−206, 1994.
[17] Yoshikawa, T., M. Ihira, K. Suzuki, S. Suga, A. Tomitaka, H. Ueda, and Y. Asano, “Rapid contamination of the environments with varicella−zoster virus DNA from a patient with herpes zoster”, Journal of Medical Virology, Vol. 63, No. 1, pp. 64−66, 2001.
[18] Samuel, U. and J. P. Guggenbichler, “Prevention of catheter−related infections: The potential of a new nano−silver impregnated catheter”, International Journal of Antimicrobial Agents, Vol. 23, pp. 75−78, 2004.
[19] Furno, F., K. S. Morley, B. Wong, B. L. Sharp, P. L. Arnold, S. M. Howdle, R. Bayston, P. D. Brown, P. D. Winship, and H. J. Reid, “Silver nanoparticles and polymeric medical devices: A new approach to prevention of infection?”, Journal of Antimicrobial Chemotherapy, Vol. 54, No. 6, pp. 1019, 2004.
[20] Tesfaalem H., G. Nakhla, and E. Allouche, “Evaluation of the resistance of mortars coated with silver bearing zeolite to bacterial−induced corrosion”, Corrosion Science 50, 713−720, 2008.
[21] Bright K. R., C.P. Gerba and P.A. Rusin, “Rapid reduction of Staphylococcus aureus populations on stainless steel surfaces by zeolite ceramic coatings containing silver and zinc ions”, Journal of Hospital Infection, 52:307−309, 2002.
[22] Husheng J., H. Wensheng, W. Liqiao, X. Bingshe, and L. Xuguang, “The structures and antibacterial properties of nano−SiO2 supported silver/zinc−silver materials”, Dental Materials, 24, 244−249, 2008.
[23] Jain, P. and T. Pradeep, “Potential of silver nanoparticle−coated polyurethane foam as an antibacterial water filter”, Biotechnology and Bioengineering, Vol. 90, No. 1, pp. 59−63, 2005.
[24] Kumar, A., P. K. Vemula, P. M. Ajayan, and G. John, “Silver nanoparticle embedded antimicrobial paints based on vegetable oil”, Nature Materials, Vol. 7, No. 3, pp. 236−241, 2008.
[25] Li, Q., S. Mahendra, D. Y. Lyon, L. Brunet, M. V. Liga, D. Li, and P. J. Alvarez, “Antimicrobial nanomaterials for water disinfection and microbial control: potential applications and implications”, Water Research, Vol. 42, No. 18, pp. 4591−4602, 2008.
[26] Quintavalla, S. and L. Vicini, “Antimicrobial food packaging in meat industry”, Meat Science, Vol. 62, No. 3, pp. 373−380, 2002.
[27] Gear, A. J., T. B. Hellewell, H. R. Wright, P. M. Mazzarese, P. B. Arnold, G. T. Rodeheaver, and R. F. Edlich, “A new silver sulfadiazine water soluble gel”, Burns, Vol. 23, No. 5, pp. 387−391, 1997.
[28] Ohashi, S., S. Saku, and K. Yamamoto, “Antibacterial activity of silver inorganic agent YDA filler”, Journal of Oral Rehabilitation, Vol. 31, No. 4, pp. 364−367, 2004.
[29] Matsumura, Y., K. Yoshikata, S. Kunisaki, and T. Tsuchido, “Mode of bactericidal action of silver zeolite and its comparison with that of silver nitrate”, Applied and Environmental Microbiology, Vol. 69, No. 7, pp. 4278, 2003.
[30] Lalitha, M. K. and T. N. Vellore, “Manual on antimicrobial susceptibility testing”,
URL: http://www.ijmm.org/documents/Antimicrobial.doc, 2005.

Claims (12)

  1. 銀、亜鉛、銅金属イオンが合成ゼオライトに充填されている抗微生物性材料。
  2. ゼオライトに充填される金属イオン濃度が0.3〜1M硝酸銀である、請求項1に記載の材料。
  3. ゼオライトに充填される金属イオン濃度が0.5〜2M塩化亜鉛である、請求項1に記載の材料。
  4. ゼオライトに充填される金属イオン濃度が0.3〜1M硫酸銅である、請求項1に記載の材料。
  5. ゼオライトに金属イオンを添加することによって、微生物汚染を、対数期の間、防止し、かつ生物学的劣化、腐食および崩壊に対して耐久性である、請求項2〜4のいずれか一項に記載の材料。
  6. 細菌である大腸菌、黄色ブドウ球菌、バチルス・コアギュランス、バチルス・メガテリウム、枯草菌、エンテロコッカス・フェシウム、シュードキサントモナス属、シュードモナス・プチダ、緑膿菌、シュードモナス・マクリコラ、シュードモナス・クロロラフィス、シュードモナス・フルオレッセンス、ノカルジア・ブラジリエンシス、ノカルジア・グロベルラ、アシネトバクター遺伝種、アシネトバクター・カルコアセティカス、アシネトバクター・バウマンニ、ステノトロホモナス・マルトフィリア、パントエア・スチューアルティ亜種スチューアルテイ、クリセオバクテリウム・バルスチヌム、デュガネラ・ズーグロエオイデス、クリセオバクテリウム・メニンゴセプチカム、スタフィロコッカス・ホミニス、ノカルジア・トランスバレンシス、バークホルデリア・グルメ、ペディオコッカス・アシディラクティシ/パルブルス、スフィンゴモナス・テラエ、コリネバクテリウム属、ゴルドニア・ルブリペルティンクタ、ロドコッカス・ロドニイ、ブレブンディモナス・ベシキュラリス、プロビデンシア・ヘイムバッカエ、ゴルドニア・スプティ、セルロシミクロビウム・セルランス、スフィンゴモナス・サングイニス、ハイドロゲノファーガ・シュードフラバ、アクチノマヅラ・クレメア、キサントモナス属の成長および繁殖を防止する、請求項5に記載の材料。
  7. 発酵体であるカンジダ・アルビカンス、カンジダ・パラプシローシス、カンジダ・トロピカリス、カンジダ・グラブラタ、クルイベロミセス・マルキシアヌス、ハイフォピチア・ブルトニイの成長および繁殖を防止する、請求項5に記載の材料。
  8. カビであるフサリウム・オキシスポラム、灰色かび病菌、クロコウジカビ、アルテルナリア・アルテルナータ、スクレロチニア・スクレロチオラム、ペシロミセス・リラシヌス、ペニシリウム・ビナセウム、ペニシリウム・エクスパンサム、ペニシリウム・チャーレシイ、ペニシリウム・エクスパンサムの成長および繁殖を防止する、請求項5に記載の材料。
  9. プラスチック材料に加えられることによって抗細菌特徴を示す、請求項5〜8のいずれか一項に記載の材料。
  10. セメントおよびプラスターに加えられることによって抗細菌特徴を示す、請求項5〜8のいずれか一項に記載の材料。
  11. あらゆる種類の塗料に加えられることによって抗細菌特徴を示す、請求項5〜8のいずれか一項に記載の材料。
  12. 技術的製品の原材料および表面塗料に加えることにより、とりわけあらゆる種類の金属製およびプラスチック製家庭用器具、病院および診療所において衛生を必要とする医療用具、公共区域において使用されるあらゆる塗装金属およびプラスチック表面、家屋用の塗料およびコーティング、車両の表面、空気調節装置、テレビおよびコンピュータの金属製およびプラスチック製部品に応用することができる、請求項9〜11のいずれか一項に記載の材料。
JP2014549616A 2011-12-30 2012-12-27 合成ゼオライトに充填された金属イオンを含む抗微生物性材料 Pending JP2015509916A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2011/13331 2011-12-30
TR201113331 2011-12-30
PCT/IB2012/057753 WO2013098774A1 (en) 2011-12-30 2012-12-27 Antimicrobial material comprising a metal ion charged on synthesized zeolite

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017120553A Division JP2018024633A (ja) 2011-12-30 2017-06-20 合成ゼオライトに充填された金属イオンを含む抗微生物性材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015509916A true JP2015509916A (ja) 2015-04-02
JP2015509916A5 JP2015509916A5 (ja) 2016-01-14

Family

ID=47741200

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014549616A Pending JP2015509916A (ja) 2011-12-30 2012-12-27 合成ゼオライトに充填された金属イオンを含む抗微生物性材料
JP2017120553A Pending JP2018024633A (ja) 2011-12-30 2017-06-20 合成ゼオライトに充填された金属イオンを含む抗微生物性材料

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017120553A Pending JP2018024633A (ja) 2011-12-30 2017-06-20 合成ゼオライトに充填された金属イオンを含む抗微生物性材料

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150030532A1 (ja)
EP (1) EP2797412A1 (ja)
JP (2) JP2015509916A (ja)
WO (1) WO2013098774A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9656876B1 (en) 2015-11-03 2017-05-23 Certainteed Gypsum, Inc. Method for reducing elemental sulfur in gypsum products
ES2571995B2 (es) * 2016-04-21 2016-09-23 Pavimentos De Tudela S.A. Composición para preparar prefabricados de hormigón y derivados del cemento con propiedades bactericidas y fungicidas, prefabricados de hormigón que la contienen y procedimiento de obtención de los mismos
LV15345B (lv) * 2017-01-10 2018-10-20 Alina, Sia Metālu nesaturoša antimikrobiāla un pret UV stariem aizsargājoša piedeva
KR102260902B1 (ko) * 2019-11-28 2021-06-03 긴미라이 가부시키가이샤 은 제균성 스폰지 양치 기구, 은 제균성 칫솔 및 이의 제조방법
TWI799268B (zh) * 2022-05-16 2023-04-11 國立中正大學 介孔二氧化矽奈米粒的製備方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59133235A (ja) * 1983-01-21 1984-07-31 Kanebo Ltd 殺菌性ポリマー組成物及びその製造法
JPS60181002A (ja) * 1984-02-29 1985-09-14 Kanebo Ltd ゼオライトを担体とする抗菌性組成物およびその製造方法
JPH0468068A (ja) * 1990-07-10 1992-03-03 Rinrei:Kk 抗菌・防カビ性のワックス組成物及びそれの製造法
US5256390A (en) * 1990-07-03 1993-10-26 Ethyl Corporation Biocidal zeolite particles
JP2002080302A (ja) * 2000-08-31 2002-03-19 Sankei Kagaku Kk 農園芸用水中懸濁製剤
JP2002105338A (ja) * 2000-09-21 2002-04-10 Ciba Specialty Chem Holding Inc 抗微生物活性を有する、フェノール性物質と無機物質との混合物
JP2007091501A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Sinanen Zeomic Co Ltd 抗菌性ゼオライト及び抗菌性樹脂組成物
WO2007120556A2 (en) * 2006-04-14 2007-10-25 Agion Technologies, Inc. Antiviral methods

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5296238A (en) * 1991-02-26 1994-03-22 Toagosei Chemical Industry Co., Inc. Microbicides
JP3201023B2 (ja) * 1992-11-17 2001-08-20 東亞合成株式会社 抗菌性合成繊維の製造方法
JP2889836B2 (ja) * 1995-03-16 1999-05-10 鐘紡株式会社 変色作用の少ない抗菌性ゼオライト及びその製造法
US20030096017A1 (en) * 1997-10-03 2003-05-22 Decker Owen H. Anti-microbial powder coatings
KR20020080632A (ko) 2001-04-16 2002-10-26 황정호 모래 및 자갈의 항균성 착색가공방법
US20030091767A1 (en) * 2001-11-02 2003-05-15 Podhajny Richard M. Anti-microbial packaging materials and methods for making the same
US7645824B2 (en) * 2004-06-24 2010-01-12 Agion Technologies, Inc Color stable antimicrobial coatings
US8063116B2 (en) * 2006-08-25 2011-11-22 Sciessent Llc Antimicrobial powder coatings and method
US8518449B2 (en) * 2006-08-25 2013-08-27 Sciessent Llc Polymer particle coating method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59133235A (ja) * 1983-01-21 1984-07-31 Kanebo Ltd 殺菌性ポリマー組成物及びその製造法
JPS60181002A (ja) * 1984-02-29 1985-09-14 Kanebo Ltd ゼオライトを担体とする抗菌性組成物およびその製造方法
US5256390A (en) * 1990-07-03 1993-10-26 Ethyl Corporation Biocidal zeolite particles
JPH0468068A (ja) * 1990-07-10 1992-03-03 Rinrei:Kk 抗菌・防カビ性のワックス組成物及びそれの製造法
JP2002080302A (ja) * 2000-08-31 2002-03-19 Sankei Kagaku Kk 農園芸用水中懸濁製剤
JP2002105338A (ja) * 2000-09-21 2002-04-10 Ciba Specialty Chem Holding Inc 抗微生物活性を有する、フェノール性物質と無機物質との混合物
JP2007091501A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Sinanen Zeomic Co Ltd 抗菌性ゼオライト及び抗菌性樹脂組成物
WO2007120556A2 (en) * 2006-04-14 2007-10-25 Agion Technologies, Inc. Antiviral methods

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GALEANO, BELINDA ET AL.: "Inactivation of Vegetative Cells, but Not Spores, of Bacillus anthracis, B. cereus, and B. subtilis", APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, vol. 69, JPN6016020714, 2003, pages 4329 - 4331, XP002618238, ISSN: 0003329582, DOI: 10.1128/AEM.69.7.4329-4331.2003 *
HAILE, TESFAALEM ET AL.: "EVALUATION OF THE RESISTANCE OF MORTARS COATED WITH SILVER BEARING ZEOLITE TO BACTERIAL-INDUCED CORR", CORROSION SCIENCE, vol. 50, JPN5015002323, 2008, GB, pages 713 - 720, XP022505293, ISSN: 0003329583, DOI: 10.1016/j.corsci.2007.08.012 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013098774A1 (en) 2013-07-04
JP2018024633A (ja) 2018-02-15
US20150030532A1 (en) 2015-01-29
EP2797412A1 (en) 2014-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018024633A (ja) 合成ゼオライトに充填された金属イオンを含む抗微生物性材料
CN103402509B (zh) 包含过氧α-酮羧酸的组合物及其生产方法和使用方法
Zubko et al. Co-operative inhibitory effects of hydrogen peroxide and iodine against bacterial and yeast species
Abbas et al. Anti-bacterial activity of different soaps available in local market of Rawalpindi (Pakistan) against daily encountered Bacteria
Lin et al. Interactions between Candida albicans and Staphylococcus aureus within mixed species biofilms
US20030152632A1 (en) Antibacterial solid surface materials containing chitosan-metal complexes
Riazi et al. Failure of foodborne pathogens to develop resistance to sanitizers following repeated exposure to common sanitizers
JP2008184394A (ja) 抗菌方法および消臭方法、ならびに微生物粉体、微生物含有液剤、微生物含有ゲル化剤
JP2020128553A (ja) 抗菌性および抗ウイルス性複合ポリマー表面
Danilova et al. Inhibitory effect of copper and zinc ions on the growth of Streptococcus pyogenes and Escherichia coli biofilms
Singh et al. Comparative study on antimicrobial efficiency of AgSiO2, ZnAg, and Ag-Zeolite for the application of fishery plastic container
Campana et al. Experimental approach for a possible integrated protocol to determine sanitizer activity against both planktonic bacteria and related biofilms
Al Yousef In vitro bactericidal and imipenem synergistic effect of nano-silver against multiple drug-resistant Pseudomonas aeruginosa
Piskaeva et al. Comparative analysis of the activity of silver nanoparticles against native microflora from poultry processing plants wastes
US20210363359A1 (en) Antimicrobial additive compositions for coatings
Turetgen et al. The efficacy of nano silver sulfadiazine and nano benzalkonium chloride on heterotrophic biofilms
Farzana et al. Bactericidal activity of various brands of cephradine against Staphylococcus aureus
Ismail et al. Inhibitory activity of silver nanoparticles and sodium hypochlorite against biofilm produced by Salmonellae isolated from poultry farms.
Kamel et al. Effect of natural surface secretes of some common ornamental plants leaves on pathogenic micro-organisms
Savvova et al. Development of Antibacterial Glazing for Ceramic Tiles
RU2807338C1 (ru) Способ оценки антимикробного пролонгированного действия дезинфектантов на основе полимеров
Balagurunathan et al. Anti-biofilm compounds from Actinobacteria
CN108654531A (zh) 一种合成人造细胞膜用纳米银涂层反应釜
Ghalem Scholars International Journal of Traditional and Complementary Medicine
Savvova et al. Study of the biocidal properties of R 2 O–RO–TiO 2–P 2 O 5–R 2 O 3–SiO 2 glass ceramic coatings

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151117

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160607

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170321

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20171114