JP7421216B2 - Composite materials and their manufacturing methods - Google Patents
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- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
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Description
本発明は、複合材料およびその新規製造方法に関する。より具体的には、本発明は、有機無機複合材料、これを含む抗菌及び／又は抗ウイルス剤、これらの製造方法、並びにこれらを使用した抗菌及び／又は抗ウイルス方法等に関する。 The present invention relates to a composite material and a novel method for its production. More specifically, the present invention relates to an organic-inorganic composite material, an antibacterial and/or antiviral agent containing the same, a method for producing the same, and an antibacterial and/or antiviral method using the same.
近年、健康に対する意識の高まりから、様々な分野で抗菌や抗ウイルスへの関心が高まっている。一般的な抗菌剤や抗ウイルス剤としては、次亜塩素酸などの酸化剤や第４級アンモニウム化合物などの有機化合物系抗菌又は抗ウイルス剤、銀イオンなどの無機系抗菌又は抗ウイルス剤などが利用されている。これらの抗菌剤や抗ウイルス剤は環境中に有効成分を放出することで抗菌・抗ウイルス作用を発揮する。その一方で、抗菌剤や抗ウイルス剤が環境中に放出されると、本来の抗菌・抗ウイルス作用が漸減してしまう。このため有効成分が環境中に流出しにくい、非溶出型抗菌又は抗ウイルス剤の開発が望まれている。
有機化合物を無機化合物に化学修飾する方法として、シランカップリング剤を用いる手法が汎用される。シランカップリング剤はＹ～ＣＨ2ＳｉＺ3の一般式で表され、Ｙは有機質に対して反応性があるビニル基、エポキシ基、およびアミノ基等であり、Ｚはアルコキシ基やハロゲンなどの加水分解性置換基であり、これら加水分解性置換基の脱離に伴って金属などの無機質と強い化学結合を形成すると考えられている。シランカップリング剤を活用とした非溶出型抗菌剤としては、特許文献２のように、抗菌性能を示す直鎖型第４級アンモニウム化合物のような抗菌性有機化合物を無機材料と結合した複合材料が知られている。一方で、複素環式第４級アンモニウム部分を持つアルコキシシランを無機材料に複合化させた非溶出型抗菌剤は知られていない。
In recent years, with increasing awareness of health, interest in antibacterial and antiviral products has increased in various fields. Common antibacterial and antiviral agents include oxidizing agents such as hypochlorous acid, organic compound antibacterial or antiviral agents such as quaternary ammonium compounds, and inorganic antibacterial or antiviral agents such as silver ions. It's being used. These antibacterial and antiviral agents exert their antibacterial and antiviral effects by releasing their active ingredients into the environment. On the other hand, when antibacterial and antiviral agents are released into the environment, their original antibacterial and antiviral effects gradually decrease. Therefore, it is desired to develop non-eluting antibacterial or antiviral agents whose active ingredients are unlikely to leak into the environment.
As a method for chemically modifying an organic compound into an inorganic compound, a method using a silane coupling agent is widely used. The silane coupling agent is represented by the general formula Y~CH 2 SiZ 3 , where Y is a vinyl group, epoxy group, amino group, etc. that is reactive with organic substances, and Z is a hydration group such as an alkoxy group or a halogen. It is a decomposable substituent, and is thought to form a strong chemical bond with an inorganic substance such as a metal upon elimination of these hydrolyzable substituents. Non-eluting antibacterial agents that utilize silane coupling agents include composite materials in which an antibacterial organic compound such as a linear quaternary ammonium compound that exhibits antibacterial properties is combined with an inorganic material, as disclosed in Patent Document 2. It has been known. On the other hand, there are no known non-eluting antibacterial agents in which an alkoxysilane having a heterocyclic quaternary ammonium moiety is combined with an inorganic material.
本発明の目的は、新規な複合材料を提供することであり得る。
本発明の目的は、当該複合材料の新規製造方法を提供することであり得る。
本発明の目的は、良好な抗菌及び／又は抗ウイルス作用を有する抗菌及び／又は抗ウイルス剤を提供することであり得る。
本発明の目的は、環境中に放出されても有効成分が環境中に流出しにくい、抗菌及び／又は抗ウイルス作用が持続する抗菌及び／又は抗ウイルス剤を提供することであり得る。
An aim of the invention may be to provide a new composite material.
An object of the invention may be to provide a new method for producing such composite materials.
An object of the present invention may be to provide an antibacterial and/or antiviral agent with good antibacterial and/or antiviral effects.
An object of the present invention may be to provide an antibacterial and/or antiviral agent whose active ingredients are unlikely to leak into the environment even if it is released into the environment, and which maintains its antibacterial and/or antiviral effects.
鋭意検討の結果、発明者らはゼオライトなどのセラミックスに複素環式第４級アンモニウム化合物のような有機化合物を固定化させてなる複合材料、およびその新規製造方法を確立するとともに、当該複合材料が優れた抗菌及び／又は抗ウイルス作用を有することを見出した。より具体的に、本発明は以下の態様であり得る。
〔１〕
複素環式第４級アンモニウム化合物を、セラミックスに固定化させてなることを特徴とする、複合材料。
〔２〕
前記セラミックスがゼオライトである、前記〔１〕に記載の複合材料。
〔３〕
前記複素環式第４級アンモニウム化合物が、以下の構造式（１）で示される、前記〔１〕または〔２〕に記載の複合材料。
〔４〕
前記セラミックスがゼオライトであって、前記ゼオライトを構成するケイ素原子及びアルミニウム原子のモル比［ケイ素原子］：［アルミニウム原子］が１００：０～１：１．５である、前記〔１〕～〔３〕のいずれかに記載の複合材料。
〔５〕
前記〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の複合材料の製造方法であって、以下の工程：
（１）複素環式第４級アンモニウム化合物を有機溶媒に溶解する工程、
（２）前記工程（１）で得られた溶解物にセラミックスを添加し混合する工程、及び
（３）前記工程（２）で得られた混合物を加熱し、前記複素環式第４級アンモニウム化合物を前記セラミックスに固定化して前記複合材料を得る工程、
を含む、前記製造方法。
〔６〕
前記有機溶媒が、トルエン及びアセトンからなる群より選択される、前記〔５〕に記載の複合材料の製造方法。
〔７〕
前記有機溶媒がトルエンである、前記〔５〕に記載の複合材料の製造方法。
〔８〕
前記工程（３）の加熱の温度が６０～１００℃である、前記〔５〕～〔７〕のいずれかに記載の複合材料の製造方法。
〔９〕
前記〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の複合材料を含む、抗菌及び／又は抗ウイルス剤。
〔１０〕
前記〔９〕に記載の抗菌及び／又は抗ウイルス剤を、対象となる菌及び／又はウイルスの生息領域または生息の可能性がある領域に適用する、ヒトに適用することを除く、抗菌及び／又は抗ウイルス方法。
As a result of extensive research, the inventors established a composite material in which an organic compound such as a heterocyclic quaternary ammonium compound is immobilized on ceramics such as zeolite, and a new method for producing the same. It was found that it has excellent antibacterial and/or antiviral effects. More specifically, the present invention may have the following aspects.
[1]
A composite material comprising a heterocyclic quaternary ammonium compound immobilized on ceramics.
[2]
The composite material according to [1] above, wherein the ceramic is a zeolite.
[3]
The composite material according to [1] or [2] above, wherein the heterocyclic quaternary ammonium compound is represented by the following structural formula (1).
[4]
[1] to [3], wherein the ceramic is a zeolite, and the molar ratio of silicon atoms and aluminum atoms constituting the zeolite [silicon atoms]:[aluminum atoms] is 100:0 to 1:1.5. ] Composite material according to any of the above.
[5]
A method for producing a composite material according to any one of [1] to [4] above, comprising the following steps:
(1) a step of dissolving a heterocyclic quaternary ammonium compound in an organic solvent;
(2) a step of adding and mixing ceramics to the melt obtained in step (1); and (3) heating the mixture obtained in step (2) to form the heterocyclic quaternary ammonium compound. obtaining the composite material by immobilizing it on the ceramics,
The manufacturing method described above.
[6]
The method for producing a composite material according to [5] above, wherein the organic solvent is selected from the group consisting of toluene and acetone.
[7]
The method for producing a composite material according to [5] above, wherein the organic solvent is toluene.
[8]
The method for producing a composite material according to any one of [5] to [7] above, wherein the heating temperature in step (3) is 60 to 100°C.
[9]
An antibacterial and/or antiviral agent comprising the composite material according to any one of [1] to [4] above.
[10]
The antibacterial and/or antiviral agent described in [9] above is applied to areas where target bacteria and/or viruses inhabit or may inhabit, excluding application to humans. or antiviral methods.
本発明の一態様により、新規な複合材料を提供することができる。
本発明の一態様により、当該複合材料の新規製造方法を提供することができる。
本発明の一態様により、良好な抗菌及び／又は抗ウイルス作用を有する抗菌及び／又は抗ウイルス剤を提供することができる。
本発明の一態様により、環境中に放出されても有効成分が環境中に流出しにくい、抗菌及び／又は抗ウイルス作用が持続する抗菌及び／又は抗ウイルス剤を提供することができる。
According to one aspect of the present invention, a novel composite material can be provided.
According to one aspect of the present invention, a novel method for manufacturing the composite material can be provided.
According to one aspect of the present invention, an antibacterial and/or antiviral agent having good antibacterial and/or antiviral effects can be provided.
According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an antibacterial and/or antiviral agent whose active ingredients are unlikely to leak into the environment even if it is released into the environment, and whose antibacterial and/or antiviral effects persist.
［複合材料］
本発明は、複素環式第４級アンモニウム化合物を、セラミックスに固定化させてなる複合材料であり得る。以下、複合材料の好ましい態様を詳細に説明する。なお、以下で例示する好ましい態様やより好ましい態様等は、「好ましい」や「より好ましい」等の表現にかかわらず適宜相互に組み合わせて使用することができる。また、数値範囲の記載は例示であって、各範囲の上限と下限並びに実施例の数値とを適宜組み合わせた範囲も好ましく使用することができる。さらに、「含有する」又は「含む」等の用語は、「本質的になる」や「のみからなる」と読み替えてもよい。
上記セラミックスは、無機材料であり、抗菌及び／又は抗ウイルス性の有効成分として使用され得る有機材料と固定化ないしは複合化され、複合材料、より適確には有機無機複合材料を形成する。従って、上記セラミックスは、有効成分となる有機材料の支持体として用いられ得る。好ましいセラミックスとしては、例えばガラス、チタニア、アルミナ、ジルコニア、ゼオライト、フェライト、ムライト、ベントナイト、モンモリロナイト、カオリン、シリカ等を挙げることができるが、好ましくはゼオライトである。ここで、セラミックスが有する細孔の大きさは、例えばガス吸着法で測定した場合、例えば０．２５～１０ｎｍ、好ましくは０．３～５ｎｍ、より好ましくは０．３５～２ｎｍ、さらに好ましくは０．３５～１ｎｍ、並びにこれらの上限下限の組み合わせの範囲である。また、セラミックスの平均粒子径は、例えばｄ５０％メジアン径、レーザー回折・散乱法を用いて測定した場合、例えば０．０１～１００μｍ、好ましくは０．１～５０μｍ、より好ましくは０．５～２０μｍ、さらに好ましくは１～１０μｍ、並びにこれらの上限下限の組み合わせの範囲である。
ゼオライトとしては、ＦＡＵ型ゼオライト（例えば、細孔径：約０．７４ｎｍのもの）、Ｘ型ゼオライト（例えば、細孔径：約０．７４ｎｍのもの）、Ｙ型ゼオライト（例えば、細孔径：約０．７４ｎｍのもの）、ＬＴＡ型ゼオライト（例えば、細孔径：約０．４２ｎｍのもの）、およびＣＨＡ型ゼオライト（例えば、細孔径：約０．３８ｎｍのもの）等を挙げることができる。
[Composite material]
The present invention may be a composite material in which a heterocyclic quaternary ammonium compound is immobilized on ceramics. Hereinafter, preferred embodiments of the composite material will be explained in detail. Note that the preferred embodiments and more preferred embodiments exemplified below can be used in combination with each other as appropriate, regardless of expressions such as "preferable" and "more preferable". Moreover, the description of numerical ranges is an illustration, and ranges in which the upper and lower limits of each range and the numerical values of the examples are appropriately combined can also be preferably used. Furthermore, terms such as "contains" or "includes" may be read as "consist essentially of" or "consist only of."
The ceramics are inorganic materials and are immobilized or composited with organic materials that can be used as antibacterial and/or antiviral active ingredients to form a composite material, more specifically an organic-inorganic composite material. Therefore, the above-mentioned ceramics can be used as a support for organic materials serving as active ingredients. Preferred ceramics include, for example, glass, titania, alumina, zirconia, zeolite, ferrite, mullite, bentonite, montmorillonite, kaolin, and silica, with zeolite being preferred. Here, the size of the pores of the ceramic is, for example, 0.25 to 10 nm, preferably 0.3 to 5 nm, more preferably 0.35 to 2 nm, even more preferably 0. .35 to 1 nm, and combinations of upper and lower limits thereof. Further, the average particle diameter of the ceramic is, for example, 0.01 to 100 μm, preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 0.5 to 20 μm when measured using a d50% median diameter or a laser diffraction/scattering method. , more preferably 1 to 10 μm, and combinations of upper and lower limits thereof.
Examples of zeolite include FAU type zeolite (for example, one with a pore diameter of approximately 0.74 nm), X type zeolite (for example, one with a pore diameter of approximately 0.74 nm), and Y type zeolite (for example, one with a pore diameter of approximately 0. 74 nm), LTA type zeolite (for example, pore size: about 0.42 nm), and CHA type zeolite (for example, pore size: about 0.38 nm).
前記ゼオライトを構成するケイ素原子及びアルミニウム原子のモル比［ケイ素原子Si］：［アルミニウム原子Al］は、例えば、１００：０～１：１．５、好ましくは１００００：１～１：１．３、より好ましくは１０００：１～１：１、さらに好ましくは５００：１～１０：１であることが適当である。
複素環式第４級アンモニウム化合物とは、少なくとも１つの炭素原子及び少なくとも１つの第４級の窒素原子を含む複素環式化合物を言う。ここで複素環式第４級アンモニウム化合物は、置換基を有していてもいなくてもよい、飽和又は不飽和の芳香族環式化合物であってもよく、若しくは、置換基を有していてもいなくてもよい、飽和又は不飽和の脂環式化合物であってもよい。ここで、環は、例えば３～１０員環、好ましくは５～８員環、より好ましくは５～６員環であることが適当である。また、当該環は単環でも、インドールやカルバゾールのような、別の炭素環や複素環と融合した融合環であってもよい。複素環を構成する第４級の窒素原子は、複素環中に少なくとも１つ存在し、好ましくは１～４、より好ましくは１～３存在し、窒素以外の、例えば酸素や硫黄などの他のヘテロ原子を含んでいてもよい。具体的な複素環としては、例えば、ピロリジン環、ピロール環、イミダゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、ピリジン環、ピペラジン環、ピラジン環、ピリミジン環、インドール環、キノリン環、及びカルバゾール環等を挙げることができる。
The molar ratio of silicon atoms and aluminum atoms constituting the zeolite [silicon atoms Si]:[aluminum atoms Al] is, for example, 100:0 to 1:1.5, preferably 10000:1 to 1:1.3, The ratio is more preferably 1000:1 to 1:1, and even more preferably 500:1 to 10:1.
Heterocyclic quaternary ammonium compound refers to a heterocyclic compound containing at least one carbon atom and at least one quaternary nitrogen atom. Here, the heterocyclic quaternary ammonium compound may be a saturated or unsaturated aromatic cyclic compound, which may or may not have a substituent, or may have a substituent. It may be a saturated or unsaturated alicyclic compound. Here, the ring is suitably a 3- to 10-membered ring, preferably a 5- to 8-membered ring, and more preferably a 5- to 6-membered ring. Further, the ring may be a monocyclic ring or a fused ring such as indole or carbazole, which is fused with another carbon ring or heterocycle. At least one quaternary nitrogen atom constituting the heterocycle is present in the heterocycle, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and other quaternary nitrogen atoms other than nitrogen, such as oxygen and sulfur, are present. May contain heteroatoms. Specific examples of the heterocycle include a pyrrolidine ring, pyrrole ring, imidazole ring, thiazole ring, oxazole ring, pyridine ring, piperazine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, indole ring, quinoline ring, and carbazole ring. Can be done.
複素環式第４級アンモニウム化合物は、複素環式第４級アンモニウムを含む化合物であれば、低分子量化合物（分子量１万未満）の他、分子量が１万以上の高分子であってもよいが、例えば、一般式Ｐ－Ｑ－Ｙで表される化合物であり得る。該一般式中Ｐは以下の式［１］で表される基（式［１］中、Ｒ1～Ｒ3のうちの隣接する少なくとも２つの基（Ｒ1～Ｒ3）は互いに結合して第４級アンモニウム基と共に上述の複素環を形成し、Ｒ4はＱとの結合（単結合）である）、例えば置換基を有してもよいピリジニウム基、イミダゾリウム基、チアゾリウム基、オキサゾリウム基等の含窒素官能基を表す。Ｑは炭素数３～２０、好ましくは８～１８、より好ましくは１１～１６の直鎖又は分岐鎖の、飽和又は不飽和の二価のアルキル基を表す。一般式中Ｙはセラミックスと結合を形成し得る官能基、例えばトリクロロシラン基、トリアルコキシシラン基（ここで、アルコキシ基は、例えば炭素数１～５、好ましくは炭素数１～２のアルコキシ基である）、またはホスホン酸基を表す。一般式Ｐ－Ｑ－Ｙで表される化合物のうち、Ｐ－Ｑ－の部分が親水性基として作用することが好ましい。
さらに、一般式中Ｐは、例えば以下の式［２］～［４］のいずれかで表わされる基であってもよい。
The heterocyclic quaternary ammonium compound may be a low molecular weight compound (molecular weight less than 10,000) or a polymer with a molecular weight of 10,000 or more, as long as it contains a heterocyclic quaternary ammonium. , for example, a compound represented by the general formula PQY. In the general formula, P is a group represented by the following formula [1] (in formula [1], at least two adjacent groups (R 1 to R 3 ) of R 1 to R 3 are bonded to each other). Forms the above-mentioned heterocycle with a quaternary ammonium group, R 4 is a bond (single bond) with Q), such as a pyridinium group, imidazolium group, thiazolium group, oxazolium group that may have a substituent. represents a nitrogen-containing functional group such as Q represents a linear or branched, saturated or unsaturated divalent alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, preferably 8 to 18 carbon atoms, and more preferably 11 to 16 carbon atoms. In the general formula, Y is a functional group capable of forming a bond with ceramics, such as a trichlorosilane group or a trialkoxysilane group (here, the alkoxy group is, for example, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 2 carbon atoms). ), or represents a phosphonic acid group. In the compound represented by the general formula PQY, it is preferable that the PQ- portion acts as a hydrophilic group.
Furthermore, P in the general formula may be, for example, a group represented by any of the following formulas [2] to [4].
式［２］～［４］中、Ｒ5、Ｒ7、及びＲ8は、Ｑとの結合（単結合）であることが好ましい。Ｒ6は、例えばメチル基、エチル基、エチレン基及びプロピレン基等の飽和又は不飽和の、炭素数１～１０、好ましくは炭素数１～６の炭化水素基、アミノ（－ＮＨ2）基やメチルアミノ基（－ＣＨ2ＮＨ2）等の一部が前記炭化水素基で置換されていてもよいアミノ基を含む塩基性基、または一部が前記炭化水素基で置換されていてもよいカルボキシ基やスルホン酸基などを含む酸性基であることが好ましい。また、Ｒ9は、例えば水素原子、メチル基、エチル基、エチレン基及びプロピレン基等の飽和又は不飽和の、炭素数１～１０、好ましくは炭素数１～６の炭化水素基、アミノ（－ＮＨ2）基やメチルアミノ基（－ＣＨ2ＮＨ2）等の一部が前記炭化水素基で置換されていてもよいアミノ基を含む塩基性基、または一部が前記炭化水素基で置換されていてもよいカルボキシ基やスルホン酸基などを含む酸性基であり得る。また、式［２］中、ｍは、例えば０～５の範囲内の整数、好ましくは０～１の範囲内の整数であり得る。 In formulas [2] to [4], R 5 , R 7 and R 8 are preferably a bond with Q (single bond). R 6 is, for example, a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, ethyl group, ethylene group, or propylene group, an amino (-NH 2 ) group, or A basic group containing an amino group that may be partially substituted with the hydrocarbon group, such as a methylamino group (-CH 2 NH 2 ), or a carboxy group that may be partially substituted with the hydrocarbon group. An acidic group containing a group or a sulfonic acid group is preferable. Furthermore, R 9 is a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, such as a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an ethylene group, and a propylene group, or an amino (- A basic group containing an amino group, such as a NH 2 ) group or a methylamino group (-CH 2 NH 2 ), which may be partially substituted with the hydrocarbon group, or a basic group containing an amino group, which may be partially substituted with the hydrocarbon group. It can be an acidic group including a carboxy group, a sulfonic acid group, etc., which may be oxidized. Further, in formula [2], m may be an integer within the range of 0 to 5, preferably an integer within the range of 0 to 1, for example.
好ましい複素環式第４級アンモニウム化合物の一つであるトリアルコキシシラン基を持つ複素環式第４級アンモニウム化合物としては、非アルコキシシラン部分の末端が親水性の複素環式第４級アンモニウム化合物であることが好ましく、例えば、非アルコキシシラン部分の末端がピリジニウム基、イミダゾリニウム基等を含む化合物等を挙げることができる。より好ましい複素環式第４級アンモニウム化合物は、以下の式（１）で示される化合物であってもよい。 The heterocyclic quaternary ammonium compound having a trialkoxysilane group, which is one of the preferred heterocyclic quaternary ammonium compounds, is a heterocyclic quaternary ammonium compound in which the terminal of the non-alkoxysilane moiety is hydrophilic. It is preferable that the non-alkoxysilane moiety has a pyridinium group, an imidazolinium group, etc. at the end thereof. A more preferable heterocyclic quaternary ammonium compound may be a compound represented by the following formula (1).
式（１）中、Ｚ1、Ｚ2、及びＺ3は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい、ハロゲン及び炭素数１～８のアルコキシ基からなる群から選択される置換基、好ましくは炭素数２～４のアルコキシ基からなる群から選択される置換基である。複素環式第４級アンモニウム化合物とセラミックスとの反応性及び当該反応から生成する加水分解生成物(ハロゲン化水素、メタノール、エタノール等)の安全性の面から見て、より好ましくはＺ1、Ｚ2、及びＺ3は、メトキシ基又はエトキシ基から選択される置換基である。ｎは３～２０、好ましくは８～１８、より好ましくは１１～１６である。さらに好ましい複素環式第４級アンモニウム化合物は、以下の式（２）で示される化合物であってもよい。 In formula (1), Z 1 , Z 2 and Z 3 are each a substituent selected from the group consisting of halogen and an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, which may be the same or different, preferably is a substituent selected from the group consisting of alkoxy groups having 2 to 4 carbon atoms. From the viewpoint of the reactivity of the heterocyclic quaternary ammonium compound and ceramics and the safety of the hydrolysis products (hydrogen halide, methanol, ethanol, etc.) produced from the reaction, Z 1 and Z are more preferable. 2 and Z 3 are substituents selected from a methoxy group or an ethoxy group. n is 3-20, preferably 8-18, more preferably 11-16. A more preferable heterocyclic quaternary ammonium compound may be a compound represented by the following formula (2).
式（２）中、Ｚ1、Ｚ2、及びＺ3は、上記式（１）で記載したとおりであり、ｎは３～２０、好ましくは８～１８、より好ましくは１１～１６であり、Ｘはアニオンであり、例えば、ハロゲン、硫酸（ＳＯ4Ｈ）、硝酸（ＮＯ3）、カルボン酸類、リン酸類であり、好ましくはハロゲンである。ここでカルボン酸類とは、カルボン酸から水素がとれた一価のマイナスイオンを意味し、例えば、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、フマル酸イオン、マレイン酸イオン等が挙げられる。リン酸類とは、リンのオキソ酸から水素がとれた一価～三価のマイナスイオンを意味し、例えば、リン酸二水素イオン、リン酸水素イオン、リン酸イオン、ピロリン酸のイオン（Ｐ2Ｏ7Ｈ3）、メタリン酸のイオン（ＰＯ3）等の無機リン酸イオン、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート等の有機リン酸イオン等を挙げることができる。なお、Ｘが二価又は三価のマイナスイオンである場合、式（２）中の「Ｘ-」の表記は「Ｘ2-」又は「Ｘ3-」と読み替えることとし、かつ、残りの複素環式第４級アンモニウム化合物部分が２つ又は３つ組み合わされた形を取る。式（２）で示される化合物として特に好ましくは、Ｚ1、Ｚ2、及びＺ3はいずれもメトキシ基又はエトキシ基であり、ｎは８～１４であり、Ｘはハロゲンである。式（２）で示される化合物として殊更好ましくは、Ｚ1、Ｚ2、及びＺ3はいずれもエトキシ基であり、ｎは１０～１２であり、Ｘは塩素又は臭素である。
複素環式第４級アンモニウム化合物として、特に好ましくは、1-[11-(トリエトキシシリル)ウンデシル]ピリジン-1-イウム クロライド（ＵＰＣ試薬、式（３）、1-[11-(triethoxysilyl)undecyl]pyridine-1-ium chloride）、1-[16-(トリエトキシシリル)セチル]ピリジン-1-イウム クロライド（1-[16-(triethoxysilyl)cetyl]pyridine-1-ium chloride）を挙げることができる。
In formula (2), Z 1 , Z 2 , and Z 3 are as described in formula (1) above, and n is 3 to 20, preferably 8 to 18, more preferably 11 to 16, X is an anion, such as halogen, sulfuric acid (SO 4 H), nitric acid (NO 3 ), carboxylic acids, and phosphoric acids, preferably halogen. Here, carboxylic acids mean monovalent negative ions obtained by removing hydrogen from carboxylic acids, and include, for example, acetate ions, propionate ions, fumarate ions, maleate ions, and the like. Phosphoric acids refer to monovalent to trivalent negative ions obtained by removing hydrogen from phosphorus oxoacid, such as dihydrogen phosphate ion, hydrogen phosphate ion, phosphate ion, pyrophosphate ion (P 2 Examples include inorganic phosphate ions such as O 7 H 3 ), metaphosphoric acid ions (PO 3 ), and organic phosphate ions such as ethyl acid phosphate and butyl acid phosphate. In addition, when X is a divalent or trivalent negative ion, the notation "X - " in formula (2) shall be read as "X 2- " or "X 3- ", and the remaining complex It takes the form of a combination of two or three cyclic quaternary ammonium compound moieties. Particularly preferably in the compound represented by formula (2), Z 1 , Z 2 and Z 3 are all methoxy or ethoxy groups, n is 8 to 14, and X is halogen. Particularly preferably in the compound represented by formula (2), Z 1 , Z 2 and Z 3 are all ethoxy groups, n is 10 to 12, and X is chlorine or bromine.
The heterocyclic quaternary ammonium compound is particularly preferably 1-[11-(triethoxysilyl)undecyl]pyridin-1-ium chloride (UPC reagent, formula (3), 1-[11-(triethoxysilyl)undecyl) ]pyridine-1-ium chloride) and 1-[16-(triethoxysilyl)cetyl]pyridine-1-ium chloride. .
上記複素環式第４級アンモニウム化合物は、上記セラミックスに固定化される。理論に縛られることはないが、ここでいう固定化は、有機材料としての複素環式第４級アンモニウム化合物が無機材料としてのセラミックス表面上または細孔内に化学的または物理的に固定化されていること、より具体的には、ゼオライトのようなセラミックスの表面または細孔内に、複素環式第４級アンモニウム化合物が化学的または物理的に固定化されている状態と考えられる。ここで言う化学的な固定化は、共有結合等を指す。ここで言う物理的な固定化は、通常知られている物理吸着が含まれるが、例えば、ファンデルワールス力による吸着が含まれる。
さらに、上記式（１）～（３）のような複素環式第４級アンモニウム化合物を使用する場合に考え得る固定化の状態として、複素環式第４級アンモニウム化合物が（ａ）セラミックスに結合する場合、（ｂ）隣接する複素環式第４級アンモニウム化合物に結合する場合、（ｃ）複素環式第４級アンモニウム化合物のＳｉに結合する－ＯＨ基が一部残存する場合、の３つの結合／非結合様式の組み合わせを挙げることができる。より具体的な仮想事例として、複素環式第４級アンモニウム化合物がセラミックス表面上に、例えば、以下の（Ｉ）～（ＩＩＩ）のように化学的に固定化されている状態を図示できる。
The heterocyclic quaternary ammonium compound is immobilized on the ceramic. Without being bound by theory, immobilization here means that a heterocyclic quaternary ammonium compound as an organic material is chemically or physically immobilized on the surface or in the pores of a ceramic as an inorganic material. More specifically, it is thought that a heterocyclic quaternary ammonium compound is chemically or physically immobilized on the surface or in the pores of a ceramic such as zeolite. Chemical immobilization as used herein refers to covalent bonds and the like. The physical immobilization referred to here includes commonly known physical adsorption, and includes, for example, adsorption by van der Waals force.
Furthermore, as a possible immobilization state when using a heterocyclic quaternary ammonium compound such as the above formulas (1) to (3), the heterocyclic quaternary ammonium compound is bonded to (a) ceramics. (b) When bonding to an adjacent heterocyclic quaternary ammonium compound; (c) When some -OH groups bonding to Si of the heterocyclic quaternary ammonium compound remain. Combinations of binding/non-binding modes may be mentioned. As a more specific hypothetical example, a state in which a heterocyclic quaternary ammonium compound is chemically immobilized on a ceramic surface, for example, as in (I) to (III) below, can be illustrated.
上記式（Ｉ）は、複素環式第４級アンモニウム化合物のＳｉに結合する全てのアルコキシ基が、すべてセラミックス表面上の酸素原子等と結合又は縮合して結合・固定化されている状態である。式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）は、複素環式第４級アンモニウム化合物のＳｉに結合する一部がヒドロキシ基として残存する場合である。式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）中の当該ヒドロキシ基は互いに縮合反応を起こし、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉという結合も形成し得ると考えられる。上記固定化状態はあくまでも例示であり、当該状態に限られるものではない。 The above formula (I) is a state in which all the alkoxy groups bonded to Si of the heterocyclic quaternary ammonium compound are bonded or fixed by bonding or condensation with oxygen atoms, etc. on the ceramic surface. . Formulas (II) and (III) are cases in which a portion of the heterocyclic quaternary ammonium compound bonded to Si remains as a hydroxy group. It is believed that the hydroxy groups in formulas (II) and (III) can undergo a condensation reaction with each other to form a Si--O--Si bond. The above-mentioned immobilization state is merely an example, and the present invention is not limited to this state.
上記複合材料は、このように、無機材料としてのセラミックスと、該セラミックスに固定化された有機材料としての複素環式第４級アンモニウム化合物とを含む、有機無機複合材料であると言える。ここでセラミックスの含有量の上限値は、該複合材料の全質量に対し、例えば９９．９質量％以下、好ましくは９９．５質量％以下、より好ましくは９９．０質量％以下、さらに好ましくは９８．５質量％以下、特に好ましくは９８．２質量％以下、殊更好ましくは９８．０質量％以下であることが適当である。一方、このセラミックスの含有量の下限値は特に規定する必要はないが、安定した固定化のためにも、例えば７０質量％以上、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９４．０質量％以上、さらに好ましくは９５．０質量％以上、特に好ましくは９６．０質量％以上であることが適当である。好ましいセラミックスの含有量の範囲は、これらセラミックスの含有量の上限値および下限値からなるいずれの範囲を選択してもよい。上記セラミックスの含有量の上限値以下の量であれば、セラミックスと複素環式第４級アンモニウム化合物との結合（固定化）が十分に行われる。上記セラミックスの含有量の下限値以上の量であれば、複素環式第４級アンモニウム化合物が結合するセラミックス表面上の化学結合サイトが飽和することもないので好ましい。 The above composite material can thus be said to be an organic-inorganic composite material containing ceramic as an inorganic material and a heterocyclic quaternary ammonium compound as an organic material immobilized on the ceramic. Here, the upper limit of the content of ceramics is, for example, 99.9% by mass or less, preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99.0% by mass or less, even more preferably Suitably, the content is 98.5% by weight or less, particularly preferably 98.2% by weight or less, particularly preferably 98.0% by weight or less. On the other hand, the lower limit of the content of this ceramic does not need to be specifically defined, but for stable immobilization, for example, 70% by mass or more, preferably 90% by mass or more, more preferably 94.0% by mass or more. , more preferably 95.0% by mass or more, particularly preferably 96.0% by mass or more. As a preferable range of the content of ceramics, any range consisting of the upper and lower limits of the content of these ceramics may be selected. If the content of the ceramic is below the upper limit value, the ceramic and the heterocyclic quaternary ammonium compound are sufficiently bonded (fixed). If the amount is at least the lower limit of the ceramic content, it is preferable because the chemical bonding sites on the ceramic surface to which the heterocyclic quaternary ammonium compound is bonded will not be saturated.
また複素環式第４級アンモニウム化合物の含有量の下限値は、複素環式第４級アンモニウム化合物の結合量の制御を容易にするためにも、該複合材料の全質量に対し、例えば０．１質量％以上、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは１．０質量％以上、さらに好ましくは１．５質量％以上、特に好ましくは１．８質量％以上、殊更好ましくは２．０質量％以上であることが適当である。一方、この複素環式第４級アンモニウム化合物の含有量の上限値は特に規定する必要はないが、安定した固定化のためにも、例えば３０質量％以下、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは６．０質量％以下、さらに好ましくは５．０質量％以下、特に好ましくは４．０質量％以下であることが適当である。好ましい複素環式第４級アンモニウム化合物の含有量の範囲は、これら複素環式第４級アンモニウム化合物の含有量の下限値および上限値からなるいずれの範囲を選択してもよい。なお、ここで言う「複素環式第４級アンモニウム化合物の含有量」は、上記式（Ｉ）～（ＩＩＩ）のように、複合材料中に複素環式第４級アンモニウム化合物が化学結合して固定化されている場合は、複素環式第４級アンモニウム化合物に換算した場合の含有量を意味し得る。 In addition, the lower limit of the content of the heterocyclic quaternary ammonium compound is set to be, for example, 0.0000000 with respect to the total mass of the composite material, in order to facilitate control of the bonding amount of the heterocyclic quaternary ammonium compound. 1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, even more preferably 1.5% by mass or more, particularly preferably 1.8% by mass or more, particularly preferably 2.0% by mass or more It is appropriate that the amount is at least % by mass. On the other hand, the upper limit of the content of this heterocyclic quaternary ammonium compound does not need to be particularly defined, but for stable immobilization, it is, for example, 30% by mass or less, preferably 10% by mass or less, more preferably is suitably 6.0% by mass or less, more preferably 5.0% by mass or less, particularly preferably 4.0% by mass or less. As a preferable range of the content of the heterocyclic quaternary ammonium compound, any range consisting of the lower limit and upper limit of the content of these heterocyclic quaternary ammonium compounds may be selected. The "content of the heterocyclic quaternary ammonium compound" referred to here refers to the content of the heterocyclic quaternary ammonium compound chemically bonded in the composite material, as shown in formulas (I) to (III) above. When it is immobilized, it can mean the content in terms of a heterocyclic quaternary ammonium compound.
上記複合材料は、上記有機材料および無機材料の他に、本発明の効果を損なわない範囲で、かつ、上記セラミックスに固定化できる限り、他の材料を含むことができる。例えば、上記複素環式第４級アンモニウム化合物以外のシラン化合物、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシラン、トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物等を挙げることができる。このような他の材料を含める場合は、その含有量が、上記複合材料全量に対し、例えば０．０１～２０質量％、好ましくは、０．１～１０質量％、より好ましくは１～５質量％であることが適当である。 In addition to the organic and inorganic materials, the composite material may contain other materials as long as they do not impair the effects of the present invention and can be immobilized on the ceramics. For example, silane compounds other than the above-mentioned heterocyclic quaternary ammonium compounds, methyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyltriethoxysilane, trimethoxysilylpropylsuccine Examples include acid anhydrides. When such other materials are included, their content is, for example, 0.01 to 20% by mass, preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass, based on the total amount of the composite material. % is appropriate.
［複合材料の製造方法］
本発明は、上記複合材料の新規製造方法であり得る。具体的には、以下の３つの工程：
（１）複素環式第４級アンモニウム化合物を有機溶媒に溶解する工程、
（２）上記工程（１）で得られた溶解物にセラミックスを添加し混合する工程、及び
（３）上記工程（２）で得られた混合物を加熱し、該複素環式第４級アンモニウム化合物を該セラミックスに固定化して前記複合材料を得る工程、
を含む、上記複合材料の製造方法であり得る。以下、各工程について詳説する。
[Method for manufacturing composite material]
The present invention may be a novel method for producing the above composite material. Specifically, the following three steps:
(1) a step of dissolving a heterocyclic quaternary ammonium compound in an organic solvent;
(2) a step of adding and mixing ceramics to the melt obtained in step (1) above, and (3) heating the mixture obtained in step (2) above to form the heterocyclic quaternary ammonium compound. obtaining the composite material by immobilizing it on the ceramic,
The method for producing the composite material may include: Each step will be explained in detail below.
（１）複素環式第４級アンモニウム化合物を有機溶媒に溶解する工程
まず、複素環式第４級アンモニウム化合物を有機溶媒に溶解する。複素環式第４級アンモニウム化合物の詳細は上述したとおりである。有機溶媒は、複素環式第４級アンモニウム化合物を溶解できるものであればいかなる有機溶媒でもよいが、例えば、トルエン、キシレン、アセトン、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、１－ブタノール、２－ブタノール、ベンゼン、クロロホルム、ジエチルエーテル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノール、酢酸等を挙げることができるが、好ましくはトルエン、アセトン、および２－プロパノールであり、より好ましくはトルエンおよびアセトンである。有機溶媒は、複素環式第４級アンモニウム化合物を溶解できる量で使用すればよいが、例えば、複素環式第４級アンモニウム化合物１００ｍｇに対し、溶媒を例えば１～５００ｇ、好ましくは１０～３００ｇ、より好ましくは２０～１００ｇ、さらに好ましくは３０～５０ｇ使用することが適当である。
(1) Step of dissolving the heterocyclic quaternary ammonium compound in an organic solvent First, the heterocyclic quaternary ammonium compound is dissolved in an organic solvent. Details of the heterocyclic quaternary ammonium compound are as described above. The organic solvent may be any organic solvent as long as it can dissolve the heterocyclic quaternary ammonium compound, and examples thereof include toluene, xylene, acetone, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, Examples include 2-butanol, benzene, chloroform, diethyl ether, ethyl acetate, tetrahydrofuran, cyclohexanol, acetic acid, etc., but toluene, acetone, and 2-propanol are preferred, and toluene and acetone are more preferred. The organic solvent may be used in an amount capable of dissolving the heterocyclic quaternary ammonium compound; for example, 1 to 500 g of the solvent, preferably 10 to 300 g, It is appropriate to use more preferably 20 to 100 g, and even more preferably 30 to 50 g.
（２）上記工程（１）で得られた溶解物にセラミックスを添加し混合する工程
ここで添加されるセラミックスの詳細は上述したとおりである。セラミックスの添加量は、複素環式第４級アンモニウム化合物を十分に固定化できる量であればよいが、例えば、[セラミックス]：[複素環式第４級アンモニウム化合物]の質量比で、例えば２００：１～１：１、好ましくは１００：１～５：１、より好ましくは５０：１～１０：１、特に好ましくは２５：１～１５：１である。この質量比は、最終的に得られる複合材料中の質量比であってもよい。
(2) Step of adding and mixing ceramics to the melt obtained in step (1) above The details of the ceramics added here are as described above. The amount of ceramic added may be any amount that can sufficiently immobilize the heterocyclic quaternary ammonium compound, but for example, the mass ratio of [ceramics]:[heterocyclic quaternary ammonium compound] may be 200. :1 to 1:1, preferably 100:1 to 5:1, more preferably 50:1 to 10:1, particularly preferably 25:1 to 15:1. This mass ratio may be the mass ratio in the finally obtained composite material.
（３）上記工程（２）で得られた混合物を加熱し、該複素環式第４級アンモニウム化合物を該セラミックスに固定化する工程
ここで加熱は、セラミックスと複素環式第４級アンモニウム化合物との固定化が行われる温度であればよいが、加熱温度の下限として、例えば３０℃以上、好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上、さらに好ましくは６０℃以上であり、加熱温度の上限として、例えば１３０℃以下、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下であることが適当である。加熱温度は、これらの加熱温度の上限下限を組み合わせた温度範囲であってもよく、例えば、４０～１２０℃が好ましく、より好ましくは６０～１００℃である。
加熱時間は、例えば１～１２０時間、好ましくは５～６０時間、より好ましくは１０～３０時間、特に好ましくは２０時間±５時間であることが適当である。
この工程（３）で進行する固定化反応の考え得る一態様は、セラミックスと複素環式第４級アンモニウム化合物の縮合反応（加水分解反応）又はシランカップリング反応である。なお、反応により加水分解生成物(ハロゲン化水素、メタノール、エタノール等)が副生成する。具体的な反応スキームの一例は、以下の通りである（スキーム１）。
(3) A step of heating the mixture obtained in step (2) above to fix the heterocyclic quaternary ammonium compound on the ceramics. The lower limit of the heating temperature is, for example, 30°C or higher, preferably 40°C or higher, more preferably 50°C or higher, even more preferably 60°C or higher, and the upper limit of the heating temperature For example, it is suitable that the temperature is 130°C or lower, preferably 120°C or lower, more preferably 100°C or lower, and even more preferably 80°C or lower. The heating temperature may be in a temperature range combining the upper and lower limits of these heating temperatures, for example, preferably 40 to 120°C, more preferably 60 to 100°C.
The appropriate heating time is, for example, 1 to 120 hours, preferably 5 to 60 hours, more preferably 10 to 30 hours, particularly preferably 20 hours±5 hours.
One possible mode of the immobilization reaction that proceeds in this step (3) is a condensation reaction (hydrolysis reaction) or a silane coupling reaction between the ceramic and the heterocyclic quaternary ammonium compound. Note that the reaction produces by-products of hydrolysis (hydrogen halide, methanol, ethanol, etc.). An example of a specific reaction scheme is as follows (Scheme 1).
本発明の複合材料の新規製造方法は、さらに以下の任意工程を含むことができる。
（４）上記工程（３）で得られた加熱混合物を冷却し、ろ過し、有機溶媒で洗浄し、乾燥する工程、
（５）上記工程（４）で得られた乾燥物をさらに水洗し、再乾燥する工程。
以下、各任意工程について説明する。
（４）上記工程（３）で得られた加熱混合物を冷却し、ろ過し、有機溶媒で洗浄し、乾燥する工程
工程（３）で得られた加熱混合物は、室温（JIS Z8703:1983でいう常温２０℃±１５℃と同義）まで冷却され、例えば吸引ろ過機を用いてろ過し、濾物をアセトン、トルエン、エタノール等の有機溶媒で洗浄する。有機溶媒の種類は、上述の工程（１）で列挙した有機溶媒を使用し得る。このようにして洗浄して得られた濾物を例えば５０～２００℃、好ましくは８０～１５０℃、より好ましくは１００℃±１０℃で、乾燥するのに十分な時間、例えば１～４８時間、好ましくは６～２４時間、より好ましくは１２時間±２時間乾燥する。
（５）上記工程（４）で得られた乾燥物をさらに水洗し、再乾燥する工程
工程（４）で得られた乾燥物は、さらに水で洗浄し、さらに再乾燥される。再乾燥の温度および時間は、上記工程（４）と同様であってもよい。
The novel method for manufacturing a composite material of the present invention can further include the following optional steps.
(4) cooling the heated mixture obtained in step (3) above, filtering, washing with an organic solvent, and drying;
(5) A step of further washing the dried product obtained in step (4) with water and re-drying it.
Each optional step will be explained below.
(4) Step of cooling the heated mixture obtained in step (3) above, filtering, washing with an organic solvent, and drying the heated mixture obtained in step (3) at room temperature (JIS Z8703:1983 The mixture is cooled to room temperature (synonymous with 20°C ± 15°C), filtered using, for example, a suction filter, and the filtered material is washed with an organic solvent such as acetone, toluene, or ethanol. As the type of organic solvent, the organic solvents listed in step (1) above can be used. The filter material obtained by washing in this way is dried at, for example, 50 to 200°C, preferably 80 to 150°C, more preferably 100°C ± 10°C, for a sufficient period of time, for example, 1 to 48 hours. Drying is preferably for 6 to 24 hours, more preferably for 12 hours±2 hours.
(5) Step of further washing the dried product obtained in step (4) with water and re-drying the dried product obtained in step (4) is further washed with water and further drying again. The re-drying temperature and time may be the same as in step (4) above.
［複合材料の用途］
本発明の複合材料は、主に抗菌剤及び／又は抗ウイルス剤の用途に使用し得る。特に、本発明の複合材料により、抗菌及び／又は抗ウイルス効果が長期間持続する持続性抗菌及び／又は抗ウイルス剤として使用し得る。また、本発明の複合材料により、高い再利用性を持つ抗菌及び／又は抗ウイルス剤として使用し得る。ここで、「抗菌及び／又は抗ウイルス」とは、病原体の増殖（繁殖）を抑制することを意味し、「抑制」とは病原体を殺菌、殺ウイルス、抗菌、及び抗ウイルス（増殖抑制）することを意味する。「菌」としては、真菌、細菌等の広義の菌を含むが、例えば、大腸菌、サルモネラ、レジオネラ、およびヘリコバクター等のグラム陰性菌、ブドウ球菌、肺炎球菌、ジフテリア菌、ボツリヌス菌等のグラム陽性菌、カビ、カンジダ等の真菌等を挙げることができる。ウイルスとしては、単純ヘルペスウイルスやインフルエンザウイルス等、エンベロープを持つウイルス等を挙げることができる。ここで「持続性」とは、複合材料を同一領域に作用させた際、その領域において長期にわたって抗菌及び／又は抗ウイルス作用を発揮することを意味する。また、「再利用性」とは、複合材料を抗菌及び／又は抗ウイルス剤等として使用した後に回収し、再び使用した際にも抗菌及び／又は抗ウイルス作用を発揮することを意味する。
[Applications of composite materials]
The composite material of the present invention can be used mainly as an antibacterial agent and/or an antiviral agent. In particular, the composite material of the present invention can be used as a long-lasting antibacterial and/or antiviral agent whose antibacterial and/or antiviral effects last for a long time. Furthermore, the composite material of the present invention can be used as an antibacterial and/or antiviral agent with high reusability. Here, "antibacterial and/or antiviral" means to suppress the growth (reproduction) of pathogens, and "suppression" means to sterilize, virucidal, antibacterial, and antiviral (inhibit proliferation) of pathogens. It means that. "Bacteria" includes bacteria in a broad sense such as fungi and bacteria, including Gram-negative bacteria such as Escherichia coli, Salmonella, Legionella, and Helicobacter, and Gram-positive bacteria such as Staphylococcus, Streptococcus pneumoniae, Clostridium diphtheriae, and Clostridium botulinum. , mold, fungi such as Candida, and the like. Examples of viruses include enveloped viruses such as herpes simplex virus and influenza virus. Here, "persistent" means that when the composite material is applied to the same area, it exhibits antibacterial and/or antiviral effects over a long period of time in that area. Moreover, "reusability" means that the composite material exhibits antibacterial and/or antiviral effects even when it is recovered after being used as an antibacterial and/or antiviral agent and used again.
［抗菌及び／又は抗ウイルス剤］
本発明は、上記複合材料を含む抗菌及び／又は抗ウイルス剤にも関する。抗菌及び／又は抗ウイルス剤は、菌及び／又はウイルスを抑制するために必要な量で上記複合材料を含むが、例えば、抗菌及び／又は抗ウイルス剤の全質量に対し、複合材料の下限値が、例えば５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、特に好ましくは９５質量％以上であることが適当であり、複合材料の上限値は、特に規定する必要はないものの、例えば９０質量％以下、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、特に好ましくは１００質量％以下である。抗菌及び／又は抗ウイルス剤に含まれる複合材料の量の範囲は、これらの上限下限の組み合わせであってもよい。
特に、抗菌及び／又は抗ウイルス剤に含まれる複合材料の量は、有効成分である複素環式第４級アンモニウム化合物が菌及び／又はウイルスを抑制するために必要な量であるべきである。抗菌及び／又は抗ウイルス剤に含まれる複素環式第４級アンモニウム化合物の量は上述したとおりであるが、例えば０．０５質量％以上、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．２５質量％以上、さらに好ましくは０．５質量％以上、特に好ましくは１．０質量％以上、殊更好ましくは１．５質量％以上となる量であることが適当である。一方、抗菌及び／又は抗ウイルス剤に含まれる複素環式第４級アンモニウム化合物の上限値は特に規定する必要はないが、例えば３０質量％以下、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは８．０質量％以下、さらに好ましくは７．０質量％以下、特に好ましくは６．０質量％以下であることが適当である。
[Antibacterial and/or antiviral agent]
The present invention also relates to an antibacterial and/or antiviral agent comprising the above composite material. The antibacterial and/or antiviral agent contains the above composite material in an amount necessary to suppress bacteria and/or viruses, but for example, the lower limit of the composite material relative to the total mass of the antibacterial and/or antiviral agent is, for example, 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, particularly preferably 95% by mass or more, and the upper limit of the composite material does not need to be particularly specified. Although not included, it is, for example, 90% by mass or less, preferably 95% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, particularly preferably 100% by mass or less. The range of the amount of composite material included in the antibacterial and/or antiviral agent may be a combination of these upper and lower limits.
In particular, the amount of composite material included in the antibacterial and/or antiviral agent should be the amount necessary for the active ingredient, the heterocyclic quaternary ammonium compound, to inhibit bacteria and/or viruses. The amount of the heterocyclic quaternary ammonium compound contained in the antibacterial and/or antiviral agent is as described above, for example, 0.05% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more. It is appropriate that the amount is 25% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 1.0% by mass or more, particularly preferably 1.5% by mass or more. On the other hand, the upper limit of the heterocyclic quaternary ammonium compound contained in the antibacterial and/or antiviral agent does not need to be particularly defined, but is, for example, 30% by mass or less, preferably 10% by mass or less, more preferably 8. Suitably, the content is 0% by mass or less, more preferably 7.0% by mass or less, particularly preferably 6.0% by mass or less.
当該抗菌及び／又は抗ウイルス剤には、他の抗菌及び／又は抗ウイルス成分を加えてもよい。本発明で使用され得る他の抗菌及び／又は抗ウイルス成分は、例えば、カチオン性抗菌及び／又は抗ウイルス剤、アニオン性抗菌及び／又は抗ウイルス剤、ノニオン性抗菌及び／又は抗ウイルス剤、両性抗菌及び／又は抗ウイルス剤、金属イオン系抗菌及び／又は抗ウイルス剤等を使用することができる。カチオン性抗菌及び／又は抗ウイルス剤としては、例えばベンザルコニウム塩、セチルピリジニウム塩、ジセチルジメチルアンモニウム塩等を挙げることができる。アニオン性抗菌及び／又は抗ウイルス剤としては、例えば、安息香酸塩、ラウロイルサルコシン塩、ラウリル硫酸塩等を挙げることができる。ノニオン性抗菌及び／又は抗ウイルス剤としては、例えば、フェノール系抗菌及び／又は抗ウイルス剤であるイソプロピルメチルフェノール、トリクロサン、ヒノキチオール、フェノール、チモール、オイゲノール、ビスフェノール等を挙げることができる。両性抗菌及び／又は抗ウイルス剤としては、例えばドデシルジアミノエチルグリシン等を挙げることができる。金属イオン系抗菌及び／又は抗ウイルス剤としては、例えば銀イオン、銅イオン、亜鉛イオン等を挙げることができる。これらの他の抗菌及び／又は抗ウイルス成分は、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
当該他の抗菌及び／又は抗ウイルス成分の含有量は、本発明の抗菌及び／又は抗ウイルス剤全体の質量に対して、例えば０．００５～５質量％、好ましくは０．００８～２質量％、より好ましくは０．０１～１質量％であることが適当である。
また、上記複素環式第４級アンモニウム化合物と当該他の抗菌及び／又は抗ウイルス成分との質量比は、例えば１００：１～１：１００、好ましくは５０：１～１：５０、より好ましくは１０：１～１：２０であることが適当である。
Other antibacterial and/or antiviral components may be added to the antibacterial and/or antiviral agent. Other antibacterial and/or antiviral components that can be used in the present invention are, for example, cationic antibacterial and/or antiviral agents, anionic antibacterial and/or antiviral agents, nonionic antibacterial and/or antiviral agents, amphoteric Antibacterial and/or antiviral agents, metal ion-based antibacterial and/or antiviral agents, etc. can be used. Examples of cationic antibacterial and/or antiviral agents include benzalkonium salts, cetylpyridinium salts, dicetyldimethylammonium salts, and the like. Examples of anionic antibacterial and/or antiviral agents include benzoate, lauroylsarcosine salt, lauryl sulfate, and the like. Examples of nonionic antibacterial and/or antiviral agents include phenolic antibacterial and/or antiviral agents such as isopropylmethylphenol, triclosan, hinokitiol, phenol, thymol, eugenol, and bisphenol. Examples of amphoteric antibacterial and/or antiviral agents include dodecyldiaminoethylglycine. Examples of metal ion antibacterial and/or antiviral agents include silver ions, copper ions, zinc ions, and the like. These other antibacterial and/or antiviral components can be used alone or in combination of two or more.
The content of the other antibacterial and/or antiviral components is, for example, 0.005 to 5% by mass, preferably 0.008 to 2% by mass, based on the total mass of the antibacterial and/or antiviral agent of the present invention. , more preferably 0.01 to 1% by mass.
Further, the mass ratio of the heterocyclic quaternary ammonium compound to the other antibacterial and/or antiviral component is, for example, 100:1 to 1:100, preferably 50:1 to 1:50, more preferably A suitable ratio is 10:1 to 1:20.
上記抗菌及び／又は抗ウイルス剤は、抗菌及び／又は抗ウイルス性能の向上及び使用性の向上を目的に、本発明の効果を損なわない範囲で、分散媒や増粘剤等の他の添加剤を適宜配合することができる。例えば複合材料の分散媒としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン、ベンゼン、トルエン等の無極性溶媒、または水を、単独または２種以上を組み合わせて使用することができる。また、当該分散媒として、上述した複素環式第４級アンモニウム化合物を溶解できる各種有機溶媒を使用してもよい。分散媒の配合量は上記抗菌及び／又は抗ウイルス剤全体に対して一般的に５０～９５質量％である。また、増粘剤としては、例えば、カラギーナン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウムなどのセルロース誘導体、アルギン酸ナトリウムなどのアルカリ金属アルギネート、キサンタンガム、トラガカントガム、アラビアガムなどのガム類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウムなどの合成増粘剤、シリカゲル、アルミニウムシリカゲル、ビーガムなどの無機増粘剤などが挙げられる。増粘剤の配合量は上記抗菌及び／又は抗ウイルス剤全量に対して一般的に０．５～１０質量％である。 The above-mentioned antibacterial and/or antiviral agent may contain other additives such as a dispersion medium and a thickener, to the extent that the effects of the present invention are not impaired, for the purpose of improving antibacterial and/or antiviral performance and improving usability. can be appropriately blended. For example, as a dispersion medium for composite materials, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, nonpolar solvents such as benzene and toluene, or water may be used alone or in combination of two or more. can. Further, as the dispersion medium, various organic solvents that can dissolve the above-mentioned heterocyclic quaternary ammonium compound may be used. The blending amount of the dispersion medium is generally 50 to 95% by mass based on the total amount of the antibacterial and/or antiviral agent. Examples of thickeners include cellulose derivatives such as carrageenan, carboxymethylcellulose, and sodium carboxymethylcellulose, alkali metal alginates such as sodium alginate, gums such as xanthan gum, gum tragacanth, and gum arabic, polyvinyl alcohol, and sodium polyacrylate. Examples include synthetic thickeners such as silica gel, aluminum silica gel, and inorganic thickeners such as vegum. The amount of the thickener is generally 0.5 to 10% by mass based on the total amount of the antibacterial and/or antiviral agent.
［抗菌及び／又は抗ウイルス方法］
本発明は、抗菌及び／又は抗ウイルス剤を、対象となる菌及び／又はウイルスの生息領域または生息の可能性がある領域に適用することにより、当該領域の菌及び／又はウイルスを抑制する方法にも関する。具体的には、上記抗菌及び／又は抗ウイルス剤を目的の場所や領域に混合、散布、塗布、スプレー等することにより、菌やウイルスを抑制、減少、除去することができる。なお、これらの場所や領域には、ヒトを含む動物の皮膚組織等、金属、プラスチック、木材、ガラス等の表面が挙げられる。なお、ヒト及び／又は非ヒト動物は、抗菌及び／又は抗ウイルス方法の対象から除かれていてもよい。適用される抗菌及び／又は抗ウイルス剤の量は、例えば、当該表面１ｃｍ2あたり、０．０１～２ｇ、好ましくは０．０５～１．５ｇ、より好ましくは０．１～１ｇであることが適当である。
以下、本発明の複合材料等の具体的な実施例について説明するが、当該実施例は本発明の範囲を限定する意図ではないことを確認的に明記しておく。なお、以下の実施例において、特に断りがない限り、配合量の単位は質量％である。
[Antibacterial and/or antiviral method]
The present invention provides a method for suppressing bacteria and/or viruses in a target area by applying an antibacterial and/or antiviral agent to an area where target bacteria and/or viruses live or where they may live. It also relates to Specifically, by mixing, dispersing, applying, spraying, etc. the antibacterial and/or antiviral agent to a target location or area, bacteria and viruses can be suppressed, reduced, and removed. Note that these places and areas include surfaces such as skin tissue of animals including humans, metal, plastic, wood, and glass. Note that humans and/or non-human animals may be excluded from the targets of antibacterial and/or antiviral methods. The amount of antibacterial and/or antiviral agent applied may be, for example, 0.01 to 2 g, preferably 0.05 to 1.5 g, more preferably 0.1 to 1 g per cm 2 of the surface. Appropriate.
Hereinafter, specific examples of the composite materials of the present invention will be described, but it should be clearly stated that these examples are not intended to limit the scope of the present invention. In addition, in the following examples, unless otherwise specified, the unit of compounding amount is mass %.
［試薬］
ここで使用した試薬の詳細は以下の通りである。
・UPC試薬：1-[11-(トリエトキシシリル)ウンデシル]ピリジン-1-イウム クロライド（1-[11-(triethoxysilyl)undecyl]pyridine-1-ium chloride、以下式（３））
[reagent]
Details of the reagents used here are as follows.
・UPC reagent: 1-[11-(triethoxysilyl)undecyl]pyridine-1-ium chloride (formula (3) below)
・ＦＡＵ型ゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ＝２５０、水素イオン担持型、細孔径０．７４ｎｍ、平均粒子径６μｍ）
・Ｙ型ゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ＝２．７、ナトリウムイオン担持型、細孔径０．７４ｎｍ、平均粒子径７μｍ）
・ＬＴＡ型ゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ＝１、ナトリウムイオン担持型、細孔径０．４２ｎｍ、平均粒子径３μｍ）
・ＣＨＡ型ゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ＝１５、ナトリウムイオン担持型、細孔径０．３８ｎｍ、平均粒子径１μｍ）
（なお、上記ゼオライトの細孔径はガス吸着法で測定し、平均粒子径はｄ５０％メジアン径、レーザー回折・散乱法を用いて測定した値である。）
・FAU type zeolite (Si/Al=250, hydrogen ion supported type, pore size 0.74 nm, average particle size 6 μm)
・Y-type zeolite (Si/Al=2.7, sodium ion supported type, pore size 0.74 nm, average particle size 7 μm)
・LTA type zeolite (Si/Al=1, sodium ion supported type, pore size 0.42 nm, average particle size 3 μm)
・CHA type zeolite (Si/Al=15, sodium ion supported type, pore size 0.38 nm, average particle size 1 μm)
(The pore diameter of the zeolite mentioned above is measured by a gas adsorption method, and the average particle diameter is a d50% median diameter, a value measured using a laser diffraction/scattering method.)
［実験１］複合材料の合成（溶媒と温度の関係）
以下の要領で複合材料を合成した。
１．トルエン、アセトン、及び２－プロパノールのいずれかの有機溶媒１１７ｇにＵＰＣ試薬０．３５ｇを溶解した。
２．上記工程１で得られた溶解物にＦＡＵ型ゼオライト７ｇを添加し、４０℃、６０℃、８０℃、又は１００℃のいずれかの温度で２０時間加熱した。
３．上記工程２で加熱した混合物を室温（２５℃）まで冷却し、吸引ろ過機を使用してろ過し、得られた濾物をアセトン３５０ｍＬで洗浄し、１００℃で一晩（１２時間）乾燥した。乾燥物の一部を取出し、サンプルＡとした。
４．工程３で乾燥した乾燥物（サンプルＡを除く）をさらに水３５０ｍＬで洗浄し、１００℃で一晩（１２時間）乾燥した。乾燥物の一部を取出し、サンプルＢとした。
得られたサンプルＢにつき、以下の合成、ＴＧおよび総合評価の３つの視点から評価を行い、結果を表１にまとめた。それぞれの評価方法および基準は以下の通りである。
[Experiment 1] Synthesis of composite material (relationship between solvent and temperature)
A composite material was synthesized in the following manner.
1. 0.35 g of UPC reagent was dissolved in 117 g of an organic solvent of either toluene, acetone, or 2-propanol.
2. 7 g of FAU type zeolite was added to the melt obtained in step 1 above, and heated at a temperature of 40°C, 60°C, 80°C, or 100°C for 20 hours.
3. The mixture heated in step 2 above was cooled to room temperature (25°C) and filtered using a suction filter, and the resulting filtrate was washed with 350 mL of acetone and dried at 100°C overnight (12 hours). . A portion of the dried product was taken out and designated as sample A.
4. The dried product (excluding sample A) dried in step 3 was further washed with 350 mL of water and dried at 100° C. overnight (12 hours). A portion of the dried product was taken out and designated as sample B.
The obtained sample B was evaluated from the following three viewpoints: synthesis, TG, and comprehensive evaluation, and the results are summarized in Table 1. The evaluation methods and criteria for each are as follows.
［固定化］
サンプルＢの固定化評価は溶媒に対するＵＰＣ試薬の溶解可否、及び固定化生成物の色調に基づいて行った。
◎（非常に良い）：工程１～４の固定化生成物が、白色粉末であった
○（良い）：工程１～４の固定化生成物が、白色に近い粉末であった
×（悪い）：工程１～４の固定化生成物が褐色～黒色粉末であった、又は溶媒にＵＰＣ試薬が溶解しなかった
［ＴＧ］
サンプルＢの熱重量測定（ＴＧ）試験を行った。試験は、リガク社製Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌｕｓ Ｅｖｏを用いて、空気雰囲気で粉末を室温（２５℃）から１０００℃まで加熱し、２００℃から７００℃におけるサンプル質量の減少率を測定した。
◎（非常に良い）：ゼオライトに対するＵＰＣ試薬の固定化が進行した
○（良い）：ゼオライトに対するＵＰＣ試薬の固定化が進行したが、一部にゼオライトに対するＵＰＣ試薬以外の物質の固定化がみられた
×（悪い）：ゼオライトに対するＵＰＣ試薬の固定化が進行しなかった
［総合評価］
サンプルＢの総合評価を固定化後の評価およびＴＧの結果に基づいて行った。
◎（非常に良い）：［固定化］及び［ＴＧ］の評価結果がいずれも◎（非常に良い）
○（良い）：［固定化］及び［ＴＧ］の評価結果のいずれかが◎（非常に良い）以外の評価結果
×（悪い）：［固定化］及び［ＴＧ］の評価結果がいずれも×（悪い）
[Fixation]
The immobilization evaluation of Sample B was performed based on the solubility of the UPC reagent in the solvent and the color tone of the immobilized product.
◎ (Very Good): The immobilized products in Steps 1 to 4 were white powders. ○ (Good): The immobilized products in Steps 1 to 4 were powders close to white. × (Bad) : The immobilized product of steps 1 to 4 was a brown to black powder, or the UPC reagent was not dissolved in the solvent [TG]
Sample B was subjected to thermogravimetric (TG) testing. In the test, the powder was heated from room temperature (25°C) to 1000°C in an air atmosphere using Rigaku's Thermo Plus Evo, and the rate of decrease in sample mass from 200°C to 700°C was measured.
◎ (Very good): The immobilization of the UPC reagent to the zeolite has progressed. ○ (Good): The immobilization of the UPC reagent to the zeolite has progressed, but immobilization of substances other than the UPC reagent to the zeolite is observed in some parts. T× (bad): Immobilization of the UPC reagent to zeolite did not proceed [Overall evaluation]
A comprehensive evaluation of sample B was performed based on the evaluation after immobilization and the TG results.
◎ (Very good): Both [Immobilization] and [TG] evaluation results are ◎ (Very good)
○ (Good): Either the evaluation result of [Fixation] or [TG] is ◎ (Very good) or other evaluation result × (Bad): The evaluation result of [Fixation] or [TG] is both × (bad)
表１
表１において、２-プロパノールを有機溶媒として用いた各試験では、ＴＧの試験から、２-プロパノールと思われる物質がゼオライトに固定化されている可能性が示唆されたが、ＵＰＣ試薬の固定化も十分に確認された。２-プロパノールを有機溶媒として用いた各試験では、２－プロパノールの固定化とＵＰＣ試薬の固定化は競争的関係にあると考えられる。 In Table 1, in each test using 2-propanol as an organic solvent, the TG test suggested that a substance thought to be 2-propanol may be immobilized on zeolite, but the immobilization of the UPC reagent was also sufficiently confirmed. In each test using 2-propanol as an organic solvent, the immobilization of 2-propanol and the immobilization of the UPC reagent are considered to be in a competitive relationship.
［実験２］複合材料の合成（固定化の程度）
ゼオライトの種類、溶媒の種類、および工程１の温度を表２の通りにそれぞれ変更した以外は上記［実験１］を繰り返して複合材料を得た。得られたサンプルＡおよびＢについて、実験１と同じ熱重量測定（ＴＧ）試験を行い、各サンプル全体の質量に対して固定化された複素環式第４級アンモニウム化合物（ＵＰＣ試薬）の量（ＵＰＣ試薬に換算した量、ゼオライト１００ｇ当たりの質量ｇ）を測定した。結果を以下の表２に示す。
[Experiment 2] Synthesis of composite material (degree of immobilization)
A composite material was obtained by repeating the above [Experiment 1] except that the type of zeolite, the type of solvent, and the temperature in Step 1 were changed as shown in Table 2. The obtained samples A and B were subjected to the same thermogravimetry (TG) test as in Experiment 1, and the amount of immobilized heterocyclic quaternary ammonium compound (UPC reagent) relative to the total mass of each sample ( The amount converted to UPC reagent (mass g per 100 g of zeolite) was measured. The results are shown in Table 2 below.
表２
表２においてサンプルＡとサンプルＢの複素環式第４級アンモニウム化合物（ＵＰＣ試薬）の質量割合を対比すると、多少の誤差はあるものの、水洗の前（サンプルＡ）と水洗の後（サンプルＢ）とで質量割合に差が少ないことから、ＵＰＣ試薬の脱離が起こっていないか、ごく僅かであること、つまり、ＵＰＣ試薬がゼオライトに結合し、固定化されていることが確認できる。また、サンプルＢの複素環式第４級アンモニウム化合物（ＵＰＣ試薬）の絶対量（質量％）を見ると、ゼオライト、溶媒および温度等の各条件を変更しても、ＵＰＣ試薬の結合の程度およびＵＰＣ試薬の固定化量に大きな違いがないことが確認できる。 Comparing the mass ratio of the heterocyclic quaternary ammonium compound (UPC reagent) in Sample A and Sample B in Table 2, although there is some error, it is found that before water washing (sample A) and after water washing (sample B) Since there is little difference in the mass ratio between the two, it can be confirmed that the UPC reagent is not desorbed or is only slightly desorbed, that is, the UPC reagent is bound to the zeolite and immobilized. In addition, looking at the absolute amount (mass%) of the heterocyclic quaternary ammonium compound (UPC reagent) in sample B, it is found that even if the conditions such as zeolite, solvent, and temperature are changed, the degree of binding of the UPC reagent and It can be confirmed that there is no major difference in the amount of immobilized UPC reagent.
［実験３］殺菌試験(単回曝露)
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ ＮＢＲＣ３９７２）に対する殺菌試験(単回曝露)を以下の通り行い、残存生菌数を測定した。
1. ゼオライトの種類、溶媒の種類、および工程１の温度を表３の通りにそれぞれ変更した以外は、上記［実験１］を繰り返して複合材料（サンプルＢ）を得た。
２．ＳＣＤ培地(富士フィルム和光純薬社製)にて前培養した大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ ＮＢＲＣ３９７２）を生理食塩水にて試験開始時の菌液濃度が５×１０5～５×１０6ＣＦＵ／ｍＬとなるように希釈し、大腸菌液を得た。
３．工程１で得られた複合材料（サンプルＢ）０．６ｇに対し、工程２で得た大腸菌液２０ｍＬを添加し、試験溶液とした。
４．工程３で得られた試験溶液を、電動シェーカー（タイテック製、パーソナル１１）を用いて６０分間連続的に撹拌した。
５．工程４で撹拌した試験溶液を１ｍＬ採取し、ＬＰ希釈液（富士フィルム和光純薬社製）９ｍＬに添加し、さらにＬＰ希釈液で１０倍ずつ段階希釈することで、試験溶液から１０1倍～１０5倍に希釈された生菌数試験液をそれぞれ作製した。
６．上記１０1倍から１０5倍に希釈された生菌数試験液それぞれ１ｍＬを用いて、トリプチケースソイ寒天培地（ベクトン・ディッキンソン社製）に混合して乾固させ、３２．５℃の恒温槽で培養した後、生育したコロニーを計数し、計測に用いたシャーレの希釈率（上記１０1倍～１０5倍）をかけることで試験溶液１ｍＬ中の残存生菌数（ＣＦＵ／ｍＬ）を測定した。
７．ブランク（３－１）は複合材料等を一切添加せず、上記工程２で得た大腸菌液２０ｍＬそのものを試験溶液として、上記実験３の工程４～６を同様に実施した試験群である。
[Experiment 3] Bactericidal test (single exposure)
A bactericidal test (single exposure) against Escherichia coli (E. coli NBRC3972) was conducted as follows, and the number of remaining viable bacteria was measured.
1. The above [Experiment 1] was repeated to obtain a composite material (Sample B), except that the type of zeolite, the type of solvent, and the temperature in Step 1 were changed as shown in Table 3.
2. Escherichia coli (E. coli NBRC3972) precultured in SCD medium (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was grown in physiological saline until the concentration of the bacterial solution at the start of the test was 5 x 10 5 to 5 x 10 6 CFU/mL. E. coli solution was obtained.
3. To 0.6 g of the composite material (sample B) obtained in step 1, 20 mL of the E. coli solution obtained in step 2 was added to prepare a test solution.
4. The test solution obtained in step 3 was continuously stirred for 60 minutes using an electric shaker (Personal 11, manufactured by Taitec).
5. Collect 1 mL of the test solution stirred in step 4, add it to 9 mL of LP dilute solution (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and then serially dilute it 10 times with the LP dilute solution to obtain a concentration of 10 to 1 times from the test solution. A viable cell count test solution diluted 10 5 times was prepared.
6. Using 1 mL of each of the viable bacteria count test solutions diluted from 10 1 times to 10 5 times above, they were mixed on a trypticase soy agar medium (manufactured by Becton Dickinson), dried, and kept at a constant temperature of 32.5°C. After culturing in a tank, the number of viable bacteria remaining in 1 mL of the test solution (CFU/mL) can be calculated by counting the grown colonies and multiplying by the dilution rate of the petri dish used for measurement (10 1 to 10 5 times above). It was measured.
7. Blank (3-1) is a test group in which Steps 4 to 6 of Experiment 3 above were performed in the same manner, using 20 mL of the E. coli solution obtained in Step 2 above as the test solution without adding any composite material or the like.
表３
上記表３の結果から理解できるように、ブランクに比べ、各種ゼオライトを使用した場合に残存する生菌数が低く抑えられていた。特にＦＡＵ型ゼオライトと溶媒としてトルエンを用いた場合、各温度で優れた殺菌作用が示された。 As can be understood from the results in Table 3 above, the number of remaining viable bacteria was suppressed to a lower level when various zeolites were used compared to the blank. In particular, when FAU type zeolite and toluene were used as the solvent, excellent bactericidal activity was demonstrated at each temperature.
［実験４］非複素環式第４級アンモニウム固定化複合材料の合成
参考例として、非複素環式第４級アンモニウム化合物であるオクタデシル ジメチル［３－（トリメトキシシリル）プロピル］アンモニウム クロライド（Octadecyl dimethyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chrolide、以下式）の７２％メタノール溶液（gelest社製）（以下ＯＤＡＣｌ試薬と表記）を用いて、以下の要領で非複素環式第４級アンモニウム化合物を固定化した複合材料を合成した。
１．トルエン７９．７ｇにＯＤＡＣｌ試薬０．３３ｇ（第４級アンモニウム化合物として０．２３７６ｇ）を溶解した。
２．上記工程１で得られた溶解物にＦＡＵ型ゼオライト５ｇを添加し、８０℃で２０時間加熱した。
３．上記工程２で加熱した混合物を室温（２５℃）まで冷却し、吸引ろ過機を使用してろ過し、得られた粉体をアセトン３５０ｍＬで洗浄し、１００℃で一晩（１２時間）乾燥した。乾燥物の一部を取出し、サンプルＡとした。
４．工程３で乾燥した乾燥物（サンプルＡを除く）をさらに水３５０ｍＬで洗浄し、１００℃で一晩（１２時間）乾燥した。乾燥物の一部を取出し、サンプルＢとした。
1. 0.33 g of ODACl reagent (0.2376 g as a quaternary ammonium compound) was dissolved in 79.7 g of toluene.
2. 5 g of FAU type zeolite was added to the melt obtained in step 1 above, and the mixture was heated at 80° C. for 20 hours.
3. The mixture heated in step 2 above was cooled to room temperature (25°C), filtered using a suction filter, and the resulting powder was washed with 350 mL of acetone and dried at 100°C overnight (12 hours). . A portion of the dried material was taken out and designated as sample A.
4. The dried product (excluding sample A) dried in step 3 was further washed with 350 mL of water and dried at 100° C. overnight (12 hours). A portion of the dried product was taken out and designated as sample B.
［実験５］殺菌試験(繰り返し曝露)
大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ ＮＢＲＣ３９７２）に対する殺菌試験（繰り返し曝露）を以下の通り行い、残存生菌数を測定した。
１．ゼオライトの種類、溶媒の種類、および工程１の温度を表４の通りにそれぞれ変更した以外は、上記［実験１］を繰り返して複合材料（サンプルＢ）を得た。
２．工程１で得られた複合材料（サンプルＢ）０．６ｇに対し、実験３の工程２で得たものと同じ大腸菌液２０ｍＬ添加し、試験液１とした。
３．試験液１を、電動シェーカー（タイテック製、パーソナル１１）を用いて６０分間連続的に撹拌した。
４．工程３で撹拌した試験液１を１ｍＬ採取し、ＬＰ希釈液（富士フィルム和光純薬社製）９ｍＬに添加することで生菌液１を作製した。
５．残りの試験液１を遠心分離し、液相を除去することで、処理後粉末１を得た。
６．処理後粉末１に上記工程２で使用したものと同じ大腸菌液を２０ｍＬ添加し、試験液２とした。
７．試験液２を、電動シェーカー（タイテック製、パーソナル１１）を用いて６０分間連続的に撹拌した。
８．工程７で撹拌した試験液２を１ｍＬ採取し、ＬＰ希釈液（富士フィルム和光純薬社製）９ｍＬに添加することで生菌液２を作製した。
９．残りの試験液２を遠心分離し、液相を除去することで。処理後粉末２を得た。
１０．処理後粉末２に上記工程２で使用したものと同じ大腸菌液を２０ｍＬ添加し、試験液３とした。
１１．試験液３を、電動シェーカー（タイテック製、パーソナル１１）を用いて６０分間連続的に撹拌した。
１２．工程１１で撹拌した試験液３を１ｍＬ採取し、ＬＰ希釈液（富士フィルム和光純薬社製）９ｍＬに添加することで生菌液３を作製した。
１３．生菌液１～３を用い、実験３の工程６と同様にリプチケースソイ寒天培地で培養後、生育コロニーを計数することで残存生菌数を測定した。
１４．ブランク（表４中５－１）は、複合材料等を一切添加せず、上記実験３の工程２で得た大腸菌液２０ｍＬそのものを試験液１として、上記実験５の工程３～１３を同様に実施した。
１５．参考例として、上記工程２の複合材料（サンプルＢ）０．６ｇの代わりに、ＵＰＣ試薬０．０２ｇ（表４中５－４）又はＦＡＵ型ゼオライト０．６ｇ（表４中５－５）を使用し上記実験５の工程２～１３を同様に実施した。
１６．同様に参考例として、上記工程２の複合材料（サンプルＢ）０．６ｇの代わりに、実験４で合成した非複素環式第４級アンモニウム固定化複合材料のサンプルＢ０．６ｇ（表４中５－６）を使用し、上記実験５の工程２～１３を同様に実施した。
[Experiment 5] Sterilization test (repeated exposure)
A bactericidal test (repeated exposure) against Escherichia coli (E. coli NBRC3972) was conducted as follows, and the number of remaining viable bacteria was measured.
1. A composite material (Sample B) was obtained by repeating the above [Experiment 1] except that the type of zeolite, the type of solvent, and the temperature in Step 1 were changed as shown in Table 4.
2. To 0.6 g of the composite material (Sample B) obtained in Step 1, 20 mL of the same E. coli solution as obtained in Step 2 of Experiment 3 was added to prepare Test Solution 1.
3. Test solution 1 was continuously stirred for 60 minutes using an electric shaker (Personal 11, manufactured by Taitec).
4. 1 mL of the test solution 1 stirred in step 3 was collected and added to 9 mL of LP dilution solution (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to prepare live bacteria solution 1.
5. The remaining test liquid 1 was centrifuged and the liquid phase was removed to obtain treated powder 1.
6. After treatment, 20 mL of the same Escherichia coli solution as used in step 2 was added to powder 1 to prepare test solution 2.
7. Test solution 2 was continuously stirred for 60 minutes using an electric shaker (Personal 11, manufactured by Taitec).
8. 1 mL of the test solution 2 stirred in step 7 was collected and added to 9 mL of LP dilution solution (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to prepare live bacteria solution 2.
9. By centrifuging the remaining test solution 2 and removing the liquid phase. After treatment, powder 2 was obtained.
10. After treatment, 20 mL of the same Escherichia coli solution as used in step 2 was added to powder 2 to prepare test solution 3.
11. Test solution 3 was continuously stirred for 60 minutes using an electric shaker (Personal 11, manufactured by Taitec).
12. 1 mL of the test solution 3 stirred in step 11 was collected and added to 9 mL of LP dilution solution (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to prepare viable bacteria solution 3.
13. Using viable bacterial solutions 1 to 3, the number of remaining viable bacteria was determined by culturing on Lipticase soy agar medium in the same manner as in Step 6 of Experiment 3, and counting the growing colonies.
14. For the blank (5-1 in Table 4), steps 3 to 13 of Experiment 5 above were carried out in the same manner, using 20 mL of the E. coli solution obtained in Step 2 of Experiment 3 above as test solution 1, without adding any composite materials, etc. carried out.
15. As a reference example, instead of 0.6 g of the composite material (sample B) in step 2 above, 0.02 g of UPC reagent (5-4 in Table 4) or 0.6 g of FAU type zeolite (5-5 in Table 4) was added. Steps 2 to 13 of Experiment 5 above were carried out in the same manner.
16. Similarly, as a reference example, instead of 0.6 g of the composite material (Sample B) in Step 2 above, 0.6 g of Sample B of the non-heterocyclic quaternary ammonium immobilized composite material synthesized in Experiment 4 (5 -6), steps 2 to 13 of Experiment 5 above were performed in the same manner.
表４
上記表４の結果の、特に大腸菌に３回曝露させた試験液３の結果から理解できるように、参考例やブランクに比べ、本発明の複合材料を使用した場合に残存する生菌数が低く抑えられていた。従って複素環式第４級アンモニウム化合物のような抗菌性の有効成分をセラミックスのような無機材料に固定化することにより、生菌液に繰り返し曝露しても抗菌性が持続でき、かつ抗菌剤の再利用性が向上することが確認できた。
また、上記表４の５－３及び５－６の試験結果から理解できるように、複素環式第４級アンモニウム化合物を固定化した複合材料は、非複素環式第４級アンモニウム化合物を固定化した複合材料に比べて、大腸菌に対するより優れた抗菌力及び再利用性を示すことが確認できた。
As can be understood from the results in Table 4 above, especially the results of test solution 3 exposed to E. coli three times, the number of viable bacteria remaining when using the composite material of the present invention is lower than that of the reference example or blank. It was suppressed. Therefore, by immobilizing an active antibacterial ingredient such as a heterocyclic quaternary ammonium compound on an inorganic material such as ceramics, the antibacterial property can be maintained even after repeated exposure to a viable bacterial solution, and the antibacterial agent can be It was confirmed that reusability was improved.
In addition, as can be understood from the test results 5-3 and 5-6 in Table 4 above, composite materials with immobilized heterocyclic quaternary ammonium compounds have immobilized non-heterocyclic quaternary ammonium compounds. It was confirmed that the composite material exhibited superior antibacterial activity against E. coli and reusability compared to other composite materials.
Claims (6)
（１）複素環式第４級アンモニウム化合物を有機溶媒に溶解する工程、
（２）前記工程（１）で得られた溶解物にセラミックスを添加し混合する工程、及び
（３）前記工程（２）で得られた混合物を加熱し、前記複素環式第４級アンモニウム化合物を前記セラミックスに固定化して前記複合材料を得る工程、
を含む、前記製造方法。 A method for producing an antibacterial and/or antiviral agent according to any one of claims 1 to 3 , comprising the following steps:
(1) a step of dissolving a heterocyclic quaternary ammonium compound in an organic solvent;
(2) a step of adding and mixing ceramics to the melt obtained in step (1); and (3) heating the mixture obtained in step (2) to form the heterocyclic quaternary ammonium compound. obtaining the composite material by immobilizing it on the ceramics,
The manufacturing method described above.
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