JP3199354B2 - Antibacterial glass and method for producing the same - Google Patents

Antibacterial glass and method for producing the same

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JP3199354B2
JP3199354B2 JP28680395A JP28680395A JP3199354B2 JP 3199354 B2 JP3199354 B2 JP 3199354B2 JP 28680395 A JP28680395 A JP 28680395A JP 28680395 A JP28680395 A JP 28680395A JP 3199354 B2 JP3199354 B2 JP 3199354B2
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正 小久保
宏治 山本
史明 宮路
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財団法人イオン工学振興財団
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、抗菌性ガラス及
びその製造方法に属する。この発明の抗菌性ガラスは、
歯科修復用コンポジットレジンのフィラー、生体骨修復
用セメントのフィラー、カテーテルのフィラー、塗料、
水の殺菌剤等の抗菌性を必要とする箇所に利用される
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an antibacterial glass and a method for producing the same. The antibacterial glass of the present invention is:
Filler for dental restoration composite resin, cement filler for living bone repair, catheter filler, paint,
Used in places requiring antibacterial properties such as water disinfectants.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、抗菌性ガラスの製造方法として
は、溶融法、イオン注入法及びゾルゲル法が本件出願前
の最新技術として知られている。溶融法は、一般的なガ
ラス製造法であって、例えばガラス原料となるケイ酸、
ほう酸等の酸化物粉末を酸化銀と混合し、溶融した後、
急冷してガラス化する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing an antibacterial glass, a melting method, an ion implantation method, and a sol-gel method are known as the latest technologies before the present application. The melting method is a general glass production method, for example, silicic acid as a glass raw material,
After mixing oxide powder such as boric acid with silver oxide and melting,
Quench rapidly and vitrify.

【0003】イオン注入法は、予めイオン注入装置のチ
ャンバーにイオン注入の対象となるガラスを収容してお
き、銀等の抗菌性物質のイオンをそのガラスに注入する
方法であり、抗菌性物質を加熱して蒸気化し、銀蒸気を
真空中の電極間に供給してイオン化することによって、
イオン注入する(特開平6−211619号)。
In the ion implantation method, a glass to be subjected to ion implantation is housed in a chamber of an ion implantation apparatus in advance, and ions of an antibacterial substance such as silver are injected into the glass. By heating and vaporizing, by supplying silver vapor between the electrodes in a vacuum and ionizing,
Ions are implanted (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-211161).

【0004】ゾルゲル法は、テトラエチルシリケート等
の金属アルコキシド化合物と、トリメトキシシリルプロ
ピルジエチレントリアミン等のアルコキシ基含有化合物
を配位してなる銀配位化合物との反応物を加水分解して
ゲル体を調整し、該ゲル体を熱処理する方法であり、銀
配位化合物は、銀塩を非水有機溶媒に溶解して得られる
銀イオンとアルコキシ基含有化合物とをエタノール等の
非水有機溶媒中で混合することによって生成する(特開
平5−213621号)。
In the sol-gel method, a gel is prepared by hydrolyzing a reaction product of a metal alkoxide compound such as tetraethyl silicate and a silver coordination compound obtained by coordinating an alkoxy group-containing compound such as trimethoxysilylpropyldiethylenetriamine. Then, the gel body is subjected to a heat treatment, wherein the silver coordination compound is obtained by dissolving a silver salt in a non-aqueous organic solvent, and mixing silver ions and an alkoxy group-containing compound in a non-aqueous organic solvent such as ethanol. (JP-A-5-213621).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】溶融法によれば、溶融
後に急冷してガラス化させるために、化学的耐久性を低
下させるほう酸や硝石等の融剤を原料に加える必要があ
るので、得られるガラスの化学的耐久性が低い。特開平
6−211619号に記載のイオン注入法によれば、高
価なイオン注入装置が必要である。特開平5−2136
21号に記載のゾルゲル法によれば、銀がイオン状態で
はなく、コロイド粒子状態でガラス中に存在するので、
(1)得られた抗菌性ガラスが着色している、(2)銀の融点
以上にゲル体を熱処理できず、緻密で安定なガラスが得
られない、(3)銀の放出速度が緩やかでない、といった
難点がある。
According to the melting method, a flux such as boric acid or nitrite, which reduces chemical durability, must be added to the raw material in order to vitrify by rapid cooling after melting. Glass has low chemical durability. According to the ion implantation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-211161, an expensive ion implantation apparatus is required. JP-A-5-2136
According to the sol-gel method described in No. 21, silver is present in the glass not in an ionic state but in a colloidal particle state,
(1) The obtained antibacterial glass is colored, (2) The gel body cannot be heat-treated at a temperature higher than the melting point of silver, a dense and stable glass cannot be obtained, and (3) The release rate of silver is not slow. There is such a difficulty.

【0006】それ故、この発明の目的は、高価な装置を
用いることなく、無色で化学的耐久性に優れ、抗菌物質
の徐放速度を制御できる抗菌性ガラスを提供することに
ある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an antibacterial glass which is colorless, has excellent chemical durability, and can control a sustained release rate of an antibacterial substance without using an expensive device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の抗菌性ガラスは、SiO 及び
(ただし、Mはその価数が配位数よりも少ない金属原
子、XとYはそれぞれMとOの原子比を示す。)からな
ガラスであって、Mが、Al、La、Y、Ti、Z
r、Nb及びTaのうちから選ばれる1種以上であり、
抗菌性の金属イオンを含有し、原子比M/(抗菌性の金
属)≧1であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the antibacterial glass of the present invention comprises SiO 2 and M X O Y.
(Wherein, M represents an atomic ratio of the valence less metal atoms than the coordination number, X and Y and M, respectively O.) Tona
Wherein M is Al, La, Y, Ti, Z
at least one selected from r, Nb and Ta;
Contains antibacterial metal ions , atomic ratio M / (antibacterial gold
Genus) ≧ 1 .

【0008】この発明の抗菌性ガラスを製造する適切な
方法は、加水分解性の有機ケイ素化合物、加水分解性の
金属M化合物(ただし、Mは酸化物となったときにその
価数が配位数よりも少ない金属原子を示す。)、抗菌性
金属の塩及び水を含む原料溶液を混合し、ゲル化後、焼
成することを特徴とする。
[0008] A suitable method for producing the antibacterial glass of the present invention is a hydrolyzable organosilicon compound or a hydrolyzable metal M compound (provided that M is an oxide whose valence is coordinated). A material solution containing less than the number of metal atoms), a salt of an antibacterial metal and water, mixed, gelled, and fired.

【0009】加水分解性の有機ケイ素化合物と加水分解
性の金属M化合物とを、それぞれ酸化物換算でガラス化
可能な組成で水とともに混合すると、各化合物が加水分
解して均一にゲル化する。このゲルを乾燥し焼成する
と、実質的にSiO 及び からなるガラスとな
る。ただし、乾燥は省略しても良い。焼成工程の前後い
ずれかの段階で粉砕工程を追加しても良い。加水分解前
の原料溶液に抗菌性金属の塩を含ませておくと、同時に
加水分解して抗菌性金属イオンがゲル中に均一に分散
し、焼成後に抗菌性金属が正電荷(+)を帯びた金属イ
オンとなって存在する。そして、Mの価数nが配位数Z
よりも少ないので、Mの電荷(n+)で電気的に中和さ
れずに負電荷(−)を帯びた余剰の酸素原子がMの周囲
に存在し、抗菌性金属イオンと中和して安定化する。従
って、抗菌性金属がイオン状態で安定且つ均一に存在す
る。また、原子比M/(抗菌性の金属)≧1であると
き、抗菌性の金属がガラス中でイオン化しやすい。好適
な組み合わせは、MをAl、抗菌性の金属をAgとする
ものである。
When a hydrolyzable organosilicon compound and a hydrolyzable metal M compound are mixed together with water in a composition that can be vitrified in terms of oxide, each compound hydrolyzes and gels uniformly. When this gel is dried and fired, it becomes a glass substantially composed of SiO 2 and M X O Y. However, drying may be omitted. A pulverizing step may be added before or after the firing step. When the salt of the antibacterial metal is contained in the raw material solution before hydrolysis, the antibacterial metal ion is simultaneously hydrolyzed, and the antibacterial metal ions are uniformly dispersed in the gel. Exist as metal ions. And the valence n of M is the coordination number Z
Less than M, the negative charge (-) is not electrically neutralized by the charge (n +) of M, and the surplus oxygen atoms having negative charge (-) exist around M, and neutralize with the antibacterial metal ion to be stable. Become Therefore, the antibacterial metal exists stably and uniformly in the ionic state. When the atomic ratio M / (antibacterial metal) ≧ 1
The antibacterial metal is easily ionized in the glass. Suitable
A good combination is M for Al and antibacterial metal for Ag
Things.

【0010】抗菌性金属がイオン状態でガラス中に分散
しているので、ガラスが着色しないし、高温焼成により
緻密なガラスが得られる。そして、ガラス表面から抗菌
性金属イオンが放出され消費されても、ガラス内部の抗
菌性金属がイオン状態でガラス表面に向かって拡散する
ので、ガラス表面からの放出速度は連続的且つ緩やかで
√t(t:時間)に比例する。金属Mと抗菌性金属との
比及び抗菌性金属の総量で放出速度−時間グラフの勾配
を制御することもできる。
Since the antibacterial metal is dispersed in the glass in an ionic state, the glass is not colored, and a dense glass can be obtained by firing at a high temperature. Then, even if the antibacterial metal ions are released from the glass surface and consumed, the antibacterial metal inside the glass diffuses toward the glass surface in an ionic state, so that the release speed from the glass surface is continuous and slow, and Δt (T: time). The slope of the release rate-time graph can also be controlled by the ratio of metal M to antimicrobial metal and the total amount of antimicrobial metal.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】加水分解性の有機ケイ素化合物と
加水分解性の金属M化合物は、水を加えることによっ
て、均一にゲル化するものが良い。典型的な加水分解性
の有機ケイ素化合物は、ケイ素のアルコキシドである。
また、加水分解性の金属M化合物は、金属Mの塩もしく
は金属Mのアルコキシドのような加水分解性の有機金属
M化合物である。Mは、前記の通りAl、La、Y、T
i、Zr、Nb及びTaのうちから選ばれる1種以上で
ある。これらの金属は、安価でそれ自体耐久性に優れる
からである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The hydrolyzable organosilicon compound and the hydrolyzable metal M compound are preferably those which can be uniformly gelled by adding water. A typical hydrolyzable organosilicon compound is an alkoxide of silicon.
The hydrolyzable metal M compound is a hydrolyzable organic metal M compound such as a metal M salt or a metal M alkoxide. M is Al, La, Y, T as described above.
One or more selected from i, Zr, Nb, and Ta. This is because these metals are inexpensive and have excellent durability.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

[抗菌性ガラスの製造]この発明の抗菌性ガラスの製造
方法の実施例を図面とともに説明する。図1は、抗菌性
ガラスの製造過程を説明する図である。
[Production of antibacterial glass] An embodiment of the method for producing antibacterial glass of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a process of manufacturing an antibacterial glass.

【0013】テトラエトキシシランSi(OC2H5)4にエタノ
ールC2H5OHを溶媒として加える。別途、水,硝酸HNO3
エタノール,硝酸銀AgNO3,硝酸アルミニウム9水和物A
l(NO3)3・9H2Oを混合して溶液とする。この溶液を前記テ
トラエトキシシラン溶液に加えて30分間攪拌しながら
加水分解を行い、ゾル溶液を調製した(図1a)。ゾル
溶液の組成は、表1に示す通りである。
[0013] Ethanol C 2 H 5 OH is added to tetraethoxysilane Si (OC 2 H 5 ) 4 as a solvent. Separately, water, nitric acid HNO 3 ,
Ethanol, silver nitrate AgNO 3 , aluminum nitrate nonahydrate A
l (NO 3) 3 · 9H 2 O are mixed and a solution. This solution was added to the tetraethoxysilane solution and hydrolyzed while stirring for 30 minutes to prepare a sol solution (FIG. 1a). The composition of the sol solution is as shown in Table 1.

【0014】[0014]

【表1】 [モル比] −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Si(OC2H5)4 H2O HNO3 C2H5OH AgNO3 Al(NO3)3・9H2O 1 8 0.01 2 0.023 0〜0.115 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 加水分解後、ゾル溶液をプラスチック製の容器に入れて
40゜Cに放置してゲル化させ、ゲル化後引き続いて40゜C
で1週間乾燥した(図1b)。乾燥後、試料を容器から
取り出し、ジルコニア製遊星型ボールミルで粉砕し、平
均粒径を約10ミクロンとし(図1c)、粉末となった試
料をるつぼに入れて600〜1000゜Cで2時間焼成すること
によって、Al/Agモル比の異なる4種類のガラスを
生成した(図1d)。得られたガラスの理論上の組成を
表2に示す。
[Table 1] [molar ratio] ------------------------------ Si (OC 2 H 5 ) 4 H 2 O HNO 3 C 2 H 5 OH AgNO 3 Al (NO 3 ) 3・ 9H 2 O 18 0.01 2 0.023 0-0.115 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− −−−−−− After hydrolysis, put the sol solution into a plastic container.
Leave at 40 ° C to gel, and after gelation, continue to 40 ° C
For one week (FIG. 1b). After drying, the sample is taken out of the container, crushed with a zirconia planetary ball mill to an average particle size of about 10 microns (FIG. 1c), and the powdered sample is placed in a crucible and fired at 600 to 1000 ° C. for 2 hours. As a result, four types of glasses having different Al / Ag molar ratios were produced (FIG. 1d). Table 2 shows the theoretical composition of the obtained glass.

【0015】[0015]

【表2】 [Table 2]

【0016】[ガラスの分析] (1)ガラス中の銀の定量 次にガラス中に銀が残存するか否かを確認するために、
乾燥ゲル、焼成温度800℃で得られたガラス及び焼成
温度1000℃で得られたガラスをそれぞれ約5%のフ
ッ化水素酸で溶かし、その溶液中の銀の濃度を高周波誘
導結合プラズマ発光分析により測定した。その結果、フ
ッ化水素酸で溶かした液中の銀の濃度は、図2に示すよ
うにアルミニウムの添加量及び焼成温度に関係なく、ゾ
ル調製時に添加した銀の濃度とほぼ一致し、全てのガラ
ス中に銀が蒸発逃散することなく残存していることが確
認された。尚、アルミニウムを添加しなかった試料を銀
の融点である960゜C以上で加熱処理を行ったところ、試
料とるつぼが融着したため、同試料のみ加熱処理温度は
最大950゜とした。
[Analysis of Glass] (1) Determination of Silver in Glass Next, in order to confirm whether silver remains in the glass,
The dried gel, the glass obtained at a sintering temperature of 800 ° C. and the glass obtained at a sintering temperature of 1000 ° C. are each dissolved in about 5% hydrofluoric acid, and the silver concentration in the solution is determined by high frequency inductively coupled plasma emission analysis It was measured. As a result, the concentration of silver in the solution dissolved in hydrofluoric acid almost coincided with the concentration of silver added during sol preparation, regardless of the amount of aluminum added and the firing temperature, as shown in FIG. It was confirmed that silver remained without evaporating and escaped in the glass. When the sample to which aluminum was not added was subjected to a heat treatment at 960 ° C. or more, which is the melting point of silver, the sample and the crucible were fused.

【0017】(2)ガラス中の銀の状態 次に、800℃で焼成して得られたガラス中の銀の状態
を可視紫外吸収分光分析法にて分析した。その結果、ア
ルミニウムを添加しなかったガラス(Al0)では、約410
nm付近に吸収が認められ、これは銀コロイドによる吸収
と帰属された。尚、同ガラスは銀がコロイド状で存在す
る為、黄色を呈した。一方、アルミニウムを添加したガ
ラスAl1,Al2,Al5では、3種類とも全く吸収が認められ
ず、無色であった。
(2) State of Silver in Glass Next, the state of silver in the glass obtained by baking at 800 ° C. was analyzed by visible ultraviolet absorption spectroscopy. As a result, in the glass (Al0) to which aluminum was not added, about 410
Absorption was observed around nm, which was assigned to absorption by the silver colloid. In addition, the glass exhibited yellow because colloidal silver was present. On the other hand, in the Al1, Al2, and Al5 glasses to which aluminum was added, no absorption was recognized in any of the three types, and the glasses were colorless.

【0018】また、乾燥ゲル及び種々の温度で焼成して
得られたガラス中の銀の状態を粉末X線回折にて分析し
た。アルミニウムを添加していないガラスでは焼成温度
が800゜C以上で銀に帰属されるピークが認められた。こ
れは銀コロイドによるものと思われる。一方、アルミニ
ウムを添加した3種のガラスでは焼成温度が800゜C以上
でも銀に帰属されるピークは認められなかった。
The state of silver in the dried gel and the glass obtained by firing at various temperatures was analyzed by powder X-ray diffraction. In the glass to which aluminum was not added, a peak attributed to silver was observed at a sintering temperature of 800 ° C. or higher. This seems to be due to the silver colloid. On the other hand, in the three kinds of glasses to which aluminum was added, no peak attributed to silver was observed even at a sintering temperature of 800 ° C. or higher.

【0019】以上の分析結果より、銀の状態とガラス構
造との関係について考察すると以下のようになる。銀イ
オンとナトリウムイオンと非常によく似た性質を持って
いるので、銀イオンをシリカガラス中に添加すると、銀
イオンがシリカの網目構造を切断し、銀イオン1つ当た
り1つの非架橋酸素が生成すると思われる。しかし、非
架橋酸素に結合している銀イオンは非常に不安定で容易
に還元されるため、アルミニウムを添加しないガラスで
は、還元された銀が凝集し、銀がコロイド状で存在する
(図3上段)。一方、アルミニウムのような3価の元素
をガラス中に導入すると、ネットワークのケイ素が一部
アルミニウムに置換され、アルミニウムは1つの負電荷
を過剰に有した四面体を形成し、この負電荷を銀イオン
が補償すると考えられる。従って、アルミニウムを添加
したガラスでは、銀がこの四面体に配位し、銀がイオン
状態で存在する(図3下段)。
From the above analysis results, the relationship between the state of silver and the glass structure is considered as follows. Since silver ions have properties very similar to sodium ions, when silver ions are added to silica glass, the silver ions break the network of silica, and one non-bridging oxygen is formed for each silver ion. It seems to generate. However, since silver ions bonded to non-crosslinked oxygen are very unstable and easily reduced, the reduced silver is agglomerated and silver is present in a colloidal state in a glass to which aluminum is not added (FIG. 3). Upper). On the other hand, when a trivalent element such as aluminum is introduced into glass, the silicon in the network is partially replaced by aluminum, and aluminum forms a tetrahedron having one negative charge in excess, and this negative charge is transferred to silver. It is believed that the ions compensate. Therefore, in the glass to which aluminum is added, silver coordinates to this tetrahedron, and silver exists in an ionic state (lower part in FIG. 3).

【0020】[実施例の作用効果] (1)ガラスの化学的耐久性と銀の徐放性の評価方法 得られたガラスの化学的耐久性及び銀の徐放性を評価す
るために、以下の要領でガラス中から水中へのケイ素,
アルミニウム及び銀の溶出量を調べた。アルミニウムを
添加せず950゜Cで焼成して得られたガラス、アルミニウ
ムを添加して1000゜Cで焼成して得られたガラスを準備
し、各ガラスを0.1g秤取り、それぞれ個別にポリプロ
ピレン製の容器にいれ、蒸留水を20ml添加し、容器を37
゜Cの恒温漕に入れ、回転半径3cm、回転頻度120rpmで振
動した。振動を与えながらガラスを水中に所定期間浸漬
後、容器を恒温漕より取り出し、濾過してガラスと溶液
とを分別し、同溶液中のケイ素,アルミニウム及び銀の
濃度を高周波誘導結合プラズマ発光分析により測定し
た。ケイ素濃度、アルミニウム濃度及び銀濃度の測定結
果をそれぞれ図4、図5及び図6に示す。
[Effects of Examples] (1) Method of evaluating chemical durability of glass and sustained release of silver In order to evaluate the chemical durability and sustained release of silver of the obtained glass, the following method was used. Silicon from glass to water in the manner of
The elution amounts of aluminum and silver were examined. Prepare glass obtained by baking at 950 ° C without adding aluminum, and glass obtained by baking at 1000 ° C with aluminum added, weigh 0.1 g of each glass, and separately manufacture polypropylene Put 20 ml of distilled water in
The sample was placed in a thermostat at ゜ C and vibrated at a rotation radius of 3 cm and a rotation frequency of 120 rpm. After immersing the glass in water for a predetermined period while applying vibration, the container is taken out of the thermostatic bath, filtered to separate the glass from the solution, and the concentrations of silicon, aluminum and silver in the solution are determined by high-frequency inductively coupled plasma emission analysis. It was measured. The measurement results of the silicon concentration, the aluminum concentration, and the silver concentration are shown in FIGS. 4, 5, and 6, respectively.

【0021】(2)ガラスの化学的耐久性の評価 図4に示されるように、アルミニウムを添加しないガラ
ス(Al0)では、浸漬期間が長くなるにつれてケイ素の溶
出量が増加し、浸漬後2週間における溶出量は約6ppmで
あった。一方、アルミニウムを添加したガラス(Al1,Al
2,Al5)では、添加したアルミニウムの量に関係なく、浸
漬期間が長くなるにつれケイ素の溶出量は増加したが、
その増加傾向はアルミニウムを添加しない場合よりかな
り小さく、浸漬後2週間における溶出量は約1.5ppmで、
アルミニウムの添加しない場合の約1/4に減少した。
(2) Evaluation of Chemical Durability of Glass As shown in FIG. 4, in glass (Al0) to which aluminum is not added, the amount of silicon eluted increases as the immersion period becomes longer, and two weeks after immersion. Was about 6 ppm. On the other hand, glass (Al1, Al
(2, Al5), regardless of the amount of aluminum added, the amount of silicon eluted increased with the immersion period,
The increasing tendency is considerably smaller than the case where aluminum is not added, and the elution amount in two weeks after immersion is about 1.5 ppm,
This was reduced to about 1/4 of the case where no aluminum was added.

【0022】アルミニウムの溶出量は、図5に示される
ようにアルミニウムの添加量に関係なく浸漬期間が長く
なっても溶出量はほぼ一定で、浸漬後2週間におけるア
ルミニウムの溶出量は極微量であり、アルミニウムの溶
出はほとんどないものと認められる。これらの結果よ
り、アルミニウムを添加することによって、ガラスマト
リックスの化学的耐久性は向上したと認められる。
As shown in FIG. 5, the elution amount of aluminum is almost constant even if the immersion period is prolonged regardless of the amount of aluminum added, and the elution amount of aluminum in the two weeks after immersion is extremely small. And aluminum is hardly eluted. From these results, it is recognized that the chemical durability of the glass matrix was improved by adding aluminum.

【0023】(3)銀の徐放性の評価 図6に示されるように、アルミニウムを添加しないガラ
ス(Al0)からの銀の溶出量は、浸漬期間が長くなるにつ
れて階段状で不規則に増加し、浸漬後2週間における溶
出量は約5ppmであり、これはガラス中から約2.5%の銀
が溶出したことに相当する。一方、アルミニウムを添加
したガラス(Al1,Al2,Al5)では、添加したアルミニウム
の量に関係なく、銀は初期には急速に溶出したが、その
後はほぼ一定速度で溶出し、浸漬後2週間における銀の
溶出量は約1ppmであり、これはガラス中から約0.5%の
銀が溶出したことに相当する。
(3) Evaluation of sustained release of silver As shown in FIG. 6, the amount of silver eluted from the glass (Al0) to which aluminum was not added increased stepwise and irregularly as the immersion period became longer. The amount of elution two weeks after immersion was about 5 ppm, which corresponds to about 2.5% of silver eluted from the glass. On the other hand, in the glass to which aluminum was added (Al1, Al2, Al5), silver eluted rapidly at the beginning, regardless of the amount of aluminum added, but then eluted at a substantially constant rate, and two weeks after immersion, The amount of silver eluted was about 1 ppm, which corresponds to about 0.5% of silver eluted from the glass.

【0024】次に、縦軸に銀の溶出量、横軸に浸漬日数
の平方根√d(d:浸漬日数)をとり、それらの値をグ
ラフ上に打点し(図7)、アルミニウムを添加した3種
類のガラス(Al1,Al2,Al5)の銀の溶出機構について検討
した。その結果、全ての試料において銀の溶出量は浸漬
日数の平方根にほぼ比例した。一般に、ガラスから水中
へのアルカリイオンの溶出量は時間の平方根に比例し、
これはガラスの中のアルカリイオンと水中のプロトンと
のイオン交換反応であることが知られていることから、
本実施例のガラスから水中への銀の溶出は、ガラス中の
銀イオンと水中のプロトンとのイオン交換反応により起
こっているものと推定される。
Next, the amount of silver eluted is plotted on the ordinate and the square root of dipping days Δd (d: dipping days) is plotted on the abscissa, and these values are plotted on a graph (FIG. 7), and aluminum is added. The mechanism of silver elution from three types of glasses (Al1, Al2, Al5) was studied. As a result, the amount of silver eluted in all samples was almost proportional to the square root of the number of days of immersion. In general, the amount of alkali ions eluted from glass into water is proportional to the square root of time,
Since this is known to be an ion exchange reaction between alkali ions in glass and protons in water,
It is presumed that the elution of silver into the water from the glass in this example is caused by an ion exchange reaction between silver ions in the glass and protons in the water.

【0025】そこで、ケイ素及び銀の溶出機構について
図8を用いて全般的に考察すると以下のようになる。ま
ず、アルミニウムを添加しないガラスでは、銀が金属コ
ロイドとして存在するが、ケイ素の溶出量が大きいこと
から、表面付近のマトリックスはかなり解けていると考
えられる。その結果、銀コロイドと水とが接触し、銀が
水によって酸化され、銀は水中へ溶出し、銀コロイドと
水との界面反応が律速段階となり、銀が不規則に溶出し
たものと思われる(図8上段)。一方、アルミニウムを
添加したガラスでは、銀はイオン状態で存在し、ケイ素
及びアルミニウムの溶出はほとんどない。銀の溶出は、
先に示したように、ガラス中の銀イオンと水中のプロト
ンとのイオン交換反応により起こるので、銀イオンの拡
散が律速段階となり、銀が一定速度で溶出したと考えら
れる(図8下段)。
The general mechanism of elution of silicon and silver with reference to FIG. 8 is as follows. First, in the glass to which aluminum is not added, silver is present as a metal colloid, but since the amount of silicon eluted is large, it is considered that the matrix near the surface is considerably melted. As a result, the silver colloid comes into contact with water, the silver is oxidized by the water, the silver elutes into the water, and the interfacial reaction between the silver colloid and water becomes the rate-determining step, and it is thought that the silver elutes irregularly. (The upper part of FIG. 8). On the other hand, in the glass to which aluminum is added, silver exists in an ionic state, and silicon and aluminum are hardly eluted. Silver elution is
As described above, since the ion exchange reaction occurs between silver ions in the glass and protons in the water, diffusion of the silver ions becomes a rate-determining step, and it is considered that silver elutes at a constant rate (the lower part in FIG. 8).

【0026】(4)抗菌性の評価 実施例のガラスの抗菌性を評価するために、虫歯の原因
となりやすい基準菌株のストレフ゜トココスミュータンス(Streptococcu
s mutans)ATCC25175(以下、「S.mutans」と略記す
る。)の増殖度を以下のように抗菌性ガラスの共存下で
測定した。
(4) Evaluation of antibacterial activity In order to evaluate the antibacterial activity of the glass of the present invention, Streptococcus mutans, a reference strain which is likely to cause dental caries, was used.
s mutans) ATCC25175 (hereinafter abbreviated as “S. mutans”) was measured for proliferation in the presence of antibacterial glass as follows.

【0027】0.5%酵母エキスを含む5mlのトリフ゜チケースソイ
フ゛ロス(Tripticase Soy Broth)(米国BBL社製。以下
「TSBY」と略記する。)を準備し、それにS.mutans
を接種し、37℃で10〜12時間嫌気培養を行い、リテ
゛ュースト゛トランスホ゜ートフルイト゛reduced transport fluid(以下、
「RTF」と略記する。)にて1×106cells/mlに調
製した。別途、1000℃で焼成して得られたAl/A
gが1、2又は5の3種類の抗菌性ガラス0.1gもし
くは0.01gを秤量する。
5 ml of Tripticase Soy Broth (manufactured by BBL, USA; hereinafter abbreviated as "TSBY") containing 0.5% yeast extract was prepared, and S. mutans was added thereto.
And inoculated at 37 ° C. for 10 to 12 hours under anaerobic culturing to obtain a reduced transport fluid (reduced transport fluid).
Abbreviated as "RTF". ) To 1 × 10 6 cells / ml. Separately, Al / A obtained by firing at 1000 ° C
Weigh 0.1 g or 0.01 g of three kinds of antibacterial glass whose g is 1, 2 or 5.

【0028】各々の抗菌性ガラスをそれぞれ個別の上記
調製菌液中に37℃の嫌気条件下(水素10%、窒素8
0%、二酸化炭素10%)で2、6及び12時間浸漬し
た。また、ガラスを浸漬していない調製菌液をコントロ
ールとした。浸漬後、各菌液をRTFで10倍連続希釈
し、希釈液の0.1mlをTSBY平板培地上に滴下
し、37℃で4日間嫌気培養を行い、各倍率で希釈した
平板培地の中から100個程度のコロニーの発育が認め
られた平板培地を選んで菌数を測定した。測定結果を図
9に示す。
Each antibacterial glass was separately placed in each of the above prepared bacterial solutions under anaerobic conditions at 37 ° C. (hydrogen 10%, nitrogen 8
(0%, carbon dioxide 10%) for 2, 6 and 12 hours. In addition, a prepared bacterial solution in which glass was not immersed was used as a control. After immersion, each bacterial solution was serially diluted 10-fold with RTF, 0.1 ml of the diluted solution was dropped on a TSBY plate medium, and anaerobic culture was performed at 37 ° C for 4 days. A plate medium in which growth of about 100 colonies was observed was selected, and the number of bacteria was measured. FIG. 9 shows the measurement results.

【0029】図9に示されるように、ガラス量が0.1
gの場合は、Al/Ag=5/1のガラスを除くガラス
に抗菌性が確認された。Al/Ag=5/1の場合とガ
ラス量が0.01gの場合にコントロールとの差が認め
られたかったのは、銀の絶対量が少なかったためである
と考えられる。
As shown in FIG. 9, the amount of glass is 0.1
In the case of g, antibacterial properties were confirmed in glasses other than the glass of Al / Ag = 5/1. It is considered that the difference between the control when Al / Ag was 5/1 and the glass amount was 0.01 g was not desired because the absolute amount of silver was small.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上の通り、この発明の抗菌性ガラス
は、抗菌性を発揮するうえ、無色で、化学的耐久性及び
抗菌性物質の徐放性にすぐれている。従って、抗菌性を
必要とする個所で長期安定的に使用することができる。
As described above, the antibacterial glass of the present invention exhibits antibacterial properties, is colorless, and is excellent in chemical durability and sustained release of antibacterial substances. Therefore, it can be used stably for a long period of time in places requiring antibacterial properties.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 抗菌性ガラスの製造過程を説明する図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a process of producing an antibacterial glass.

【図2】 抗菌性ガラスに含まれる銀の定量値を示すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing a quantitative value of silver contained in an antibacterial glass.

【図3】 抗菌性ガラスのガラス網目構造を説明する図
である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a glass network structure of antibacterial glass.

【図4】 1000℃で焼成して得られた抗菌性ガラス
中のケイ素の水中への溶出量を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the amount of silicon dissolved in water in antibacterial glass obtained by baking at 1000 ° C.

【図5】 1000℃で焼成して得られた抗菌性ガラス
中のアルミニウムの水中への溶出量を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing the amount of aluminum in antibacterial glass obtained by firing at 1000 ° C. into water.

【図6】 1000℃で焼成して得られた抗菌性ガラス
中の銀の水中への溶出量を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the amount of silver dissolved in water in antibacterial glass obtained by baking at 1000 ° C.

【図7】 上記銀の溶出量と浸漬日数の平方根との関係
を打点したグラフである。
FIG. 7 is a graph plotting the relationship between the amount of silver eluted and the square root of immersion days.

【図8】 銀の水中への溶出機構を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a mechanism of elution of silver into water.

【図9】 抗菌性ガラスの抗菌度を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the antibacterial degree of the antibacterial glass.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 1/00 - 14/00 A01N 59/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C03C 1/00-14/00 A01N 59/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 SiO 及び(ただし、Mはそ
の価数が配位数よりも少ない金属原子、XとYはそれぞ
れMとOの原子比を示す。)からなるガラスであって、
Mが、Al、La、Y、Ti、Zr、Nb及びTaのう
ちから選ばれる1種以上であり、抗菌性の金属イオンを
含有し、原子比M/(抗菌性の金属)≧1であることを
特徴とする抗菌性ガラス。
1. A SiO 2 and M X O Y (provided that, M is the valence of less metal atoms than the coordination number, X and Y each represent an atomic ratio of M and O.) Was a glass consisting of hand,
M is at least one selected from Al, La, Y, Ti, Zr, Nb and Ta, contains an antibacterial metal ion, and has an atomic ratio M / (antibacterial metal) ≧ 1. Antibacterial glass characterized by the following.
【請求項2】 MがAl、抗菌性の金属がAgである請
求項1 に記載の抗菌性ガラス。
2. The method according to claim 1, wherein M is Al and the antibacterial metal is Ag. The antibacterial glass according to the above.
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