KR20080039460A - 항균 조성물 - Google Patents
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Abstract
폴리헥사메틸렌 비구아니드(PHMB)와 같은 제 1 항균제, 제 2 항균제, 그리고 임의의 유기산의 활성 제제의 견지에서 다양한 종류의 미생물에 대한 상승적 혼합물을 포함하는 항균 조성물이 개시된다. 알콜 및 계면활성제와 같이 다양한 추가 공정조제가 상기 혼합물에 편입될 수 있다. 상기 조성물은 동일하거나 향상된 항균 효능을 획득하기 위해 매우 낮은 농도의 각 구성분 항균제를 사용하도록 할 수 있다. 상기 항균 조성물은 어떠한 종류의 기질 물질 대부분의 표면에 적용될 수 있고, 환경 조건(ambient condition) 하에서 30분 이내에 약 3Log10 감소의 사멸 효능을 획득할 수 있다.
항균, 폴리헥사메틸렌 비구아니드, 공정조제, 미생물, 살균제, 소독제, 방부제
Description
본 발명은 보호 물품에 적용될 수 있는 화학 처리에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 병원체 및 감염 질병의 확산을 조절하기 위한 물질 조성물에 관한 것이다.
최근, 병원성(nosocomial) 감염의 유행은 환자 및 의료 종사자 모두에 대해 심각한 문제를 가져왔다. 병원성 감염은 병원 또는 장기간 치료의 병원과 같은 환경에서 비롯되거나 발생하는 것이다. 병원 내에 있는 병원체는 병독성이 강하며 전형적인 항생제에 대해 내성을 갖기 때문에, 일반적으로 병원성 감염은 외부의 사회로부터 얻어진 감염보다 심각하며 위험하다. 병원성 감염은 해마다 미국에서 약 20,000-100,000 명의 사망과 관련된다. 미국 병원 환자의 약 5-10%(해마다 약 2백만명)가 임상학적으로 심각한 병원성 감염으로 발병한다. 이러한 병원-습득 감염(HAIs)은 일반적으로 환자의 병 또는 상해를 진단 또는 치료하는데 사용되는 방법 또는 치료와 관련된다.
병원성 감염의 활동 메카니즘은 어느 다른 감염성 질병에서와 같이 숙주, 병 원체 및 환경인자에 의존한다. 숙주에 대한 위험 인자는 나이, 영양 상태 및 공존하는 질병이다. 병원성 감염은 미생물의 고유 병독성뿐만 아니라 시설 내에서 이의 군체 형성 및 생존 능력에 의해 영향받는다. 진단 과정, 의료 장치, 의학적 및 수술적 처리는 병원 환경 내의 위험 인자이다. 병원-습득 감염은 박테리아, 바이러스, 균류 또는 기생체에 의해 야기될 수 있다. 이러한 미생물은 환자의 몸에 존재하거나, 또는 오염된 병원의 기구, 의료 종사자, 또는 다른 환자들의 환경으로부터 올 수 있다. 연루된 원인 병원체에 따라, 감염은 몸의 어느 부분에서 발생할 수 있다. 국소 감염은 몸의 특정 부분에 제한되며 국소적 증상을 갖는다.
병원-습득 감염은 또한 수술 과정, 요로 또는 혈관에 배치된 카테터로부터 발생하거나, 또는 코 또는 입으로부터 폐로 흡입되는 물질로부터 발생할 수 있다. 병원 습득 감염의 가장 흔한 타입은 요로 감염(UTIs), 기관-내 인공호흡기기 사용에 의한 폐렴, 혈액에서 생긴 병원체 오염, 및 수술 상처 감염이다. 예를 들어, 복부의 수술 상처가 감염되는 경우, 상처 부위는 붉어지고, 열이 나며 통증이 발생한다. 일반화된 감염은 혈류로 들어가 발열, 오한, 저혈압, 또는 의식 혼돈과 같은 일반적인 전신성 증상을 일으키는 것이다.
병원 및 다른 의료 시설은 병원성 감염을 예방하기 위한 대규모 감염 프로그램을 개발하였다. 감염을 예방하기 위한 일부 보통의 예방 수단은 병의 확산을 예방하는 여전히 효과적인 방법인 손 씻기를 포함하며, 일상적으로 수행되어야 한다. 의료 종사자 및 방문객에 의한 빈번한 손 씻기는 접촉 전달 메카니즘을 통해 감염성 미생물이 입원 환자에게 전해지는 것을 피하기 위해 필수적이다. 장갑은 혈액, 체액, 분비물, 배설물 및 오염물을 만지는 경우에 착용해야 한다. 장갑은 또한 점막 및 손상된 피부를 만지기 전에 사용해야 한다. 장갑은 동일한 환자에 대한 매우 오염된 작업 및 처리 후 교체되어야 한다. 장갑은 사용 후, 오염되지 않은 환경 표면을 만지기 전에 그리고 다른 환자에게로 가기 전에, 즉시 제거되어야 한다. 손은 후속적으로 세척되어야 한다. 혈액, 체액 분비물 또는 배설물이 튀거나 분무되어 의료 종사자에 노출되기 쉬운 과정 및 환자 치료 활동 중에 눈, 코 및 입의 점막을 보호하기 위해 마스크, 눈 보호물 및 얼굴 차폐물을 착용해야 한다. 혈액 또는 체액이 튀는 동안 피부를 보호하고 의류의 오염을 피하기 위해 가운을 착용해야 한다. 의학 기구 및 장비는 적절히 멸균되어 이들이 오염되지 않는 것을 확실히 하여야 한다.
오늘날 의료 환경에서, 병원성 감염에 대한 전쟁은 아직 승리하지 않았다. 병원성 감염 관리 프로그램 및 환자를 돌볼 때 적절한 예방을 취하기 위한 의료 종사자들의 보다 양심적인 노력은 이러한 감염의 약 25-33%를 예방할 수 있으나, 상당한 수의 감염이 여전히 발생한다. 현재의 방법은 충분하지 않다. 예방 수단(예컨데, 손 세척, 글러브, 얼굴 마스크 및 커버 가운 착용)의 시행에도 불구하고, HAIs는 여전히 접촉 전달을 통해 주로 일어난다. 즉, 손, 의류 및/또는 의료 기구와 같이 병원체에-오염된 표면과 접촉하는 자는 초기 접촉 후 즉시 또는 단시간 내에 한 표면에서 다른 표면으로 병원체를 옮길 수 있다. 연구자들은 미생물 관련 문제를 해결하기 위한 여러 방법을 사용하였다. 여러 가지 도포용(topical) 및 경질-표면 외용약(application)으로 병원 및 다른 의료 시설에서 방부제(antiseptic) 및 소독 제(disinfectant)가 광범위하게 사용된다. 특히, 이들은 감염 관리 수행의 필수적인 부분이며, 병원성 감염의 예방에 도움을 준다. 통상적인 항균제(antimicrobial agent)들이 현재 이용가능하나, 항균제가 도포되는 표면에서 병원체의 사멸 및 고정(immobilizing)에 있어서 매우 효과적이진 않다.
살균제(biocode)에 대한 항균성 내성의 문제는 원치않는 박테리아 및 균류 복합체의 지배를 나타냈다. 방부 및 소독 제품의 광범위한 사용은, 미생물 내성, 특히 항생제에 대한 교차-내성의 발달에 대한 우려를 유발했다. 다양한 활성 화학제(또는 "살균제")가 이러한 제품에서 발견되며, 이들 중 다수는 방부(antisepsis), 소독(disinfection) 및 보존을 위해 수백년간 사용되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 이러한 활성제의 작용 모드에 대해서는 항생제보다 알려진 바가 많지 않다. 일반적으로, 살균제는 항생제보다 광범위한 활성 범위를 가지며, 항생제는 특정의 세포 내 표적을 갖는 경향이 있는데 비해, 살균제는 다중 표적을 갖는다. 방부 및 소독 제품의 광범위한 사용은 미생물 내성 발달, 특히 항생제에 대한 교차-내성의 발달에 대한 몇몇 고찰을 유발하였다. 이러한 검토는 방부 및 소독제에 대해 내성을 갖는 미생물의 작용 모드 및 메카니즘에 대해 알려진 것이 무엇인지 고려하고, 가능한 모든 곳에서 임상적 환경과 현재의 지식을 연관시키기 위한 시도를 한다.
항생제는 필요한 경우에만 사용해야 한다. 항생제의 사용은 균류 유기체 칸디다(Candida) 감염에 대해 호의적인 상태를 만든다. 항생제의 과용은 또한 항생제에 내성인 박테리아의 발달과 관련된다. 더욱이, 항균제 또는 항생제의 과용 및 침 출(leaching)은 살아있는 유기체에서 생물축적(bioaccumulation)을 일으킬 수 있으며 포유류의 세포에 대해 세포독성적일 수 있다.
환자와 의료 종사자 모두를 더욱 보호하기 위해, 속효성(fast-acting), 고효율의 항바이러스 특성을 포함하는 항균 특성을 갖는 의복, 장갑, 및 다른 덮개와 같은 보호 물품이 광범위한 범위의 항균 보호를 위한 다양한 상이한 적용에 필요하다. 상기 분야에서는 구역에서 구역으로 환자에서 환자로 병원체의 접촉 전달을 조절 또는 억제할 수 있는 항-미생물성 물질이 요구된다. 박테리아가 항생제를 섭취할 경우 사멸되는 통상적인 항균제와 관련하여 발생할 수 있는 내성 문제의 관점에서, 접촉에 의해 실질적으로 사멸하며 도포된 기질로부터 침출이 최소화되거나 침출이 없는 항균제가 당업자에 의해 높이 평가될 것이다. 따라서, 간헐적으로 생존하거나 성장할지라도 병원체를 위한 매질을 제공하지않으며, 항균제가 적용되는 기질 표면에 안정하게 결합되는 물질을 개발하는 것이 중요하다. 또한, 항균 보호 물품의 제조는 비교적 비싸지 않아야 한다. 우수한 유체 장벽(fluid barrier) 및 정전기 방지 특성을 동시에 갖는 적절한 항균 물질을 갖는 것이 또한 요구된다. 또한, HIV, SARS, B형 간염 등과 같은 혈인성 그리고/또는 기인성 병원체의 감염을 조절하는 항균 및 항바이러스성 물질이 요구된다.
본 발명은 재료 기질 및 보호 물품에 적용될 수 있는 항균 물질 조성물을 일부 기술한다. 상기 항균 조성물은 그룹 A, 그룹 B, 및 임의로 그룹 C로부터 선택된 적어도 하나의 성분의 혼합물을 포함한다. 그룹 A는 폴리헥사메틸렌 비구아니드(PHMB)와 같은 제 1 또는 일차 항균제를 포함한다. 그룹 B는 적어도 하나의 제 2 항균제, 및/또는 유기산, 또는 공정조제를 포함한다. 그룹 C는 대전방지제 또는 플루오로폴리머를 포함한다. 택일적으로, 상기 항균 조성물은 용액 내에 또는 기질상의 활성제 중량 퍼센트의 견지에서 약 0.1-99.9중량%의 PHMB, 및 약 0.1-99.9중량% 농도의 상승적 공활성제 X의 혼합물로 특징될 수 있으며, 여기서 X는 하기 중 적어도 하나이다: 제 2 항균제, 유기산, 표면 활성제, 또는 계면활성제. 상기 제 1 및 제 2 제제는 각각 약 1000:1 내지 약 1:1000 범위의 비율로 존재한다.
상기 조성물은 약 30분 내에 적어도 1×103 cfu/gram(또는 3 Log 10 감소)의 미생물-사멸 효능을 나타낸다. 바람직하게, 상기 조성물은 약 5-10분 내에 적어도 1 Log 10 감소를 나타낸다. 또한, 상기 조성물은 이것이 적용되는 기질 표면에서 안정하여, 이는 도포된 표면으로부터 침출되지 않으며 표면에 걸쳐 활성제의 균일한 코팅을 획득할 수 있다.
제 2 항균제는 하기 중 적어도 하나이다: 다른 비구아니드, 클로로헥신, 알렉시딘, 및 이의 관련 염, 클로린 디옥사이드와 같은 안정된 산화제, 안정된 퍼옥사이드(우레아 퍼옥사이드, 만니톨 퍼옥사이드)(즉:), 술파이트(소디움 메타바이술파이트), 비스-페놀(트리클로산, 헥사클로로펜 등), 4차 암모늄 화합물(벤잘코늄 클로라이드, 세트리미드, 세틸피리듐 클로라이드, 4차회된 셀룰로오즈 및 다른 4차회된 폴리머 등), 여러 "천연 발생" 제제(녹차 또는 홍차 추출물로부터의 폴리페놀, 시트릭산, 키토산, 아나타제 TiO2, 토르말린, 대나무 추출물, 님(neem) 오일 등), 하이드로트로프(강 유화제) 및 카오트로픽 제제(알킬 폴리글리코시드) 및 이의 상승적 조합.
공정조제(processing aid)는 알코올(예, 옥탄올, 헥산올, 이스프로판올), 습윤제 계면활성제, 점도 조절제(예, 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 에틸 히드록시 에틸 셀룰로오즈) 결합제 표면 조절제, 염, 또는 pH-조절제를 포함할 수 있다. 상기 표면 활성제는 셀룰로오스 또는 4차 암모늄기로 개질된 셀룰로오스-유도 물질을 포함할 수 있다.
다른 견지에 따르면, 본 발명은 또한 본 발명의 항균 조성물이 용액으로 처리된 적어도 제 1 표면을 갖는 기질을 포함하는 보호 물품에 관한 것이다. 특정 구현으로, 상기 항균 처리된 제 1 표면은 사용자의 신체로부터 바깥쪽을 향하여 배향된다. 상기 기질의 적어도 일부는 탄성체, 중합체, 직물 또는 부직포 물질로 구성될 수 있다. 특히, 상기 기질은 천연 또는 합성 탄성 막 또는 시트, 셀룰로오즈계 직물, 폴리머 필름, 또는 폴리올레핀 물질, 또는 이의 조합일 수 있다. 상기 기질이 부직포 물질인 경우, 상기 부직포 물질은 상기 물질의 일면에 상기 항균 용액의 코팅을 가지거나, 또는 상기 항균 용액은 부직포 물질의 약 15μm까지 침투될 수 있으나, 바람직한 경우 그 벌크(bulk) 전체에 상기 물질을 완전히 침윤하는 것 또한 가능하다.
상기 보호 물품은 환자, 의료 종사자, 또는 감염성 제제 혹은 미생물과 잠재적으로 접촉할 수 있는 다른 사람이 입는 의류의 형태를 취할 수 있으며, 가운, 위생복(robe), 얼굴 마스크, 머리 덮개, 신발 덮개, 또는 글러브와 같은 의복 제품을 포함한다. 택일적으로 상기 보호 물품은 수술 드레이프(surgical drape), 수술 창(surgical fenestration) 또는 덮개, 드레이프, 시트, 침구 또는 리넨 제품, 패딩, 거즈 드레싱, 와이프(wipe), 스펀지 및 다른 가정용, 시설용, 의료 및 산업적 적용을 위한 세척, 소독 및 위생 물품을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 기질의 처리 방법을 기술하며, 상기 방법은 a) 기질 및 PHMB 와 상승적 공활성제(coactive agent)를 함유하는 항균제의 혼합물을 포함하는 항균 용액을 제공하는 단계; b) 기질을 액체 배쓰에 담그거나 또는 항균 용액을 기질 표면상에 스프레이 코팅하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 기질을 여기된 가스의 글로-방전 처리(예컨데 코로나 또는 플라즈마)에 노출하여 항균 용액을 수여받도록 상기 기질의 표면을 기능화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기질은 천연 혹은 합성 섬유 또는 이들의 조합으로 제조된 직물 및 부직포, 탄성 및 비-탄성, 다공성 및 비-다공성 막 또는 필름, 및 라미네이트 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 다른 기질은 고무, 플라스틱, 또는 다른 합성 폴리머 물질, 또는 금속, 강철, 유리 또는 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 이러한 기질은 다양한 의료, 개인 간호(personal care), 시설의, 산업의 그리고 감염 질병의 확산이 일어날 수 있는 잠재력이 있는 다른 적용에서의 사용을 위해 제조될 수 있다.
본 발명의 보호 및/또는 위생 물품 및 관련 제조방법의 추가적인 특징 및 장점이 하기의 상세한 설명에서 개시될 것이다. 앞선 개괄 내용 및 하기의 상세한 설명과 실시예들은 단지 본 발명의 예시를 위한 것이고, 청구된 발명의 이해를 위한 개괄의 제공을 위해 의도되었음이 이해될 것이다.
섹션 I - 정의 & 기술적 용어
상세한 설명 및 첨부된 청구항에서, 단수("a", "an" 및 "the") 형태는 문맥상 명백히 다르게 지시하는 경우를 제외하고는 복수의 의미를 포함한다. 다르게 정의되지 않은 경우, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명의 기술 분야의 통상적인 숙련자에 의해 일반적으로 이해되거나 또는 통상적으로 받아들여지는 의미와 동일한 의미를 나타낸다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상기 용어 "항균제(antimicrobial agent 또는 antimicrobial agents)"는 미생물(병원균)을 사멸하거나 성장을 늦추는 화학물질 또는 다른 물질을 나타낸다. 항균제 중 오늘날 사용되는 것은 항박테리아제(박테리아를 사멸하는), 항바이러스제(바이러스를 사멸하는), 항진균제(곰팡이를 사멸하는), 및 항기생충제(기생충을 사멸하는)가 있다. 항균제의 주요한 두 그룹은 "항생제(antibiotic)" 그리고 "살균제(biocide)"로도 알려져 있는 표면 소독제(surface disinfectant)이다. 살균제 및 항생제는 모두 항균제이다.
상기 용어 "살균제(biocide)"는 살아있는 미생물을 불활성화 하며 일반적으로 광범위(broad spectrum) 살충제와 같은 화학 제제를 나타내는 일반적인 용어이다. 살균제는 항균 활성의 범위이기 때문에, 성장을 억제하는 제제를 나타내는 "-static"(예를 들어 정균(bacteriostatic), 정진균(fungistatic), 또는 스포리스태틱(sporistatic)) 및 표적 생물을 사멸하는 제제를 나타내는 "-cidal"(예를 들어 살균(bactericidal), 살진균(fungicidal), 스포리시달(Sporicidal), 또는 살바이러스(virucidal))을 포함하는 다른 용어가 보다 명확할 수 있다.
상기 용어 "항생제(antibiotic)"는 합성 또는 천연-기원의 유기 화학 물질을 나타내며, 인간, 동물, 및 식물의 감염성 질병의 처리에서 낮은 농도로 가장 빈번하게 사용되어 미생물의 성장을 예방하거나 억제한다. 항생제의 예는 페니실린과 같은 치료학적 약을 포함하는 반면, 살균제는 요오드와 같은 소독제(disinfectant) 또는 방부제(antiseptic)이다. 항생제는 전형적으로 단일의 표적을 가지고 매우 특이적인 활동 모드를 가지므로, 세포 막의 수용체 또는 세포의 대사 작용 혹은 핵의 기능과 상호작용하여 "자물쇠 및 열쇠(lock and key)"와 유사하게 효소적 혹은 대사적 과정을 억제하여 미생물 사멸(microbicidal) 작용을 획득하는 반면, 살균제는 다중의 표적 및 활동 모드를 가지며, 예를 들어 박테리아 미생물의 외부 세포막에 대한 물리적인 분열 및 영구적 손상을 포함할 수 있다. 항생제 및 살균제는 문을 열쇠 대 망치로 열도록 시도하는 점에서 서로 상이하다. 항생제는 특이적인 활동 모드 때문에 새로운 다제 내성(multi-drug resistant) 미생물의 확산 및 발달에 보다 밀접하게 관련되어 있다. 그 결과, 살균제의 사용이 본 발명의 보다 바람직한 구현이다. 유용한 살균제 화학의 몇몇 예는 비구아니드(예컨데: 클로로헥신, 알렉시딘, 폴리헥사메틸렌 비구아니드, 및 이의 관련 염), 할로겐-방출제(예컨데: 요오드, 요오드포, 소디움 하이포클로라이트, N-할라민, 등), 클로린 디옥사이드, 안정화된 퍼옥사이드와 같은 안정화된 산화제(예컨데, 요소 퍼옥사이드, 만니톨퍼옥사이드) 금속-함유 종 및 이의 산화물(예컨데: 입자 형태 또는 제올라이트 혹은 폴리머와 같은 지지 매트릭스에 편입된 형태의 은, 구리, 셀레늄, 등.), 황화물(예컨데 소디움 메타바이술파이트), 비스-페놀(예컨데 트리클로산, 헥사클로로펜, 등), 4차 암모늄 화합물(예컨데 벤잘코늄 클로라이드, 세트리미드, 세틸피리듐 클로라이드, 4차화된 셀룰로스 및 다른 4차화된 폴리머, 등.), 다양한 "천연 발생" 제제(예컨데 녹차 또는 홍차 추출물로부터의 폴리페놀, 시트릭산, 키토산, 아나타제 TiO2, 토르말린, 대나무 추출물, 님 오일, 등.), 하이드로트로프(예컨데 강 유화제) 및 카오트로픽 제제(chaotropic agent)(예컨데, 알킬 폴리글리코사이드) 및 이의 상승적 조합을 포함한다. 기질 화학(폴리올레핀 vs. 셀룰로스계 물질) 및 제품으로의 편입 방법(도포(topical) vs. 그래프팅(grafting))에 따라, 상술한 많은 화학적 성질이 단독으로 혹은 함께 사용되어 관심있는 최종 제품 특성을 획득할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상기 용어 "포함(containing)"은 항균제를 바라는 제품으로 편입하는 어떠한 편입 방법에 따라 만들어진 제품을 나타낸다. 이는 제품을 만드는데 사용되는 섬유를 압출 성형 및 방적하는 동안 그리고 부직포 물질을 제조하는 동안 활성 제제를 폴리머 멜트(polymer melt)에 용융 첨가(melt addition)하는 것; 완성 제품의 구성에 사용되는 직물에 측면성(sidedness)을 수여하거나 수여하지 않을 수 있는 국소적 적용 방법; 및 플라즈마 처리, 정전기적 결합, 예를 들어 UV, 감마선 및 전자-빔 방사원을 이용한 방사 표면 그래프트(radiation surface graft) 공중합, 또는 항균 활성을 갖는 그래프트 공중합된 표면을 생산하기 위한 화학적 개시의 이용과 같은 다른 비-전형적인 방법을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상기 구문 "광범위(broad spectrum) 미생물"은 최소한 그람 양성 및 그람 음성 박테리아 및 이들의 내성 균주를 포함하는 것으로 정의되며, 예를 들어 메티실린-내성 균주 스타필로코커스 아우레우스(staphylococcus aureus)(MRSA), 반코마이신-내성 장구균(Enterococci)(VRE) 및 페니실린-내성 스트렙토코커스 뉴모니아(PRSP) 균주를 포함한다. 바람직하게는, 모든 박테리아(Gram +, Gram - 및 항산성 균주) 및 칸디다 알비칸(Candida albican)과 같은 효모를 포함하는 것으로 정의된다. 가장 바람직하게는, 모든 박테리아(Gram +, Gram - 및 항산성(acid fast) 균주), 효모, 및 인간의 인플루엔자, 리노바이러스, 폴리오바이러스, 아데노 바이러스, 간염 바이러스, HIV, 단순 포진 바이러스, SARS, 및 조류독감과 같은 외피성(envelope) 및 노출된(naked) 바이러스 모두를 포함하는 것으로 정의된다.
본 명세서에서 사용된 구문 "성장의 신속한 억제 및 조절"은 진탕 플라스크 방법, 액적 챌린지(liquid droplet challenge) 시험, 및/또는 에어로졸 챌린지(aerosol challenge) 시험에 의해 측정하는 경우 문제의 물품이 약 30분 내에 적어도 1 log10 배의 크기로 광범위 미생물 농도의 감소를 일으키는 것을 의미하는 것으로 정의된다. 바람직하게는, 약 30분 내에 미생물 농도를 3 log10 배 감소시킨다(즉, 물질의 그램 당 103 콜로니 형성 단위(cfu/g) 감소). 가장 바람직하게는 30분 내에 미생물 농도를 4 log10 배 또는 그 이상 감소시킨다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 구문 "접촉 전달의 방지 또는 최소화"는 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0151919에 개시된 접촉 전달 프로토콜에 의해 측정하는 경우 처리되지 않은 대조군 물품과 비교할 때 문제의 상기 물품이 다른 표면에 접촉하는 경우 광범위 생존(viable) 미생물의 전달을 1 log10까지 감소시키는 것을 의미하는 것으로 정의된다. 바람직하게는, 생존 미생물의 전달을 3 log10 배로 감소시킨다. 더욱 바람직하게, 생존 미생물의 전달을 log10 4 배 또는 그 이상으로 감소시킨다.
"비-침출(non-leaching)" 항균 표면은 "Standard Test Method for Determining the Antimicrobial Activity of Immobilized Avtimicrobial Agent Under Dynamic Contact Conditions"로 명명된 ASTM E2149-01 시험 프로토콜을 통과하는 것이다. 선택된 처리 제제로 억제 영역의 결여는 활성 종이 처리된 기질로부터 침출되지 않는다는 것을 설명한다.
섹션 II - 설명
방부제(astiseptic) 및 소독제(disinfectant)는 병원 및 다른 의료 환경에서 다양한 도포적(topical) 및 경질-면(hard-surface) 적용을 위해 광범위하게 사용된다. 특히, 이들은 감염 조절을 수행하고 병원성(nosocomial) 감염을 예방하는데 필수적인 부분이다. 최근, 미생물에 의한 오염 및 감염 위험의 잠재성에 대한 높아지는 우려가 화학적 살균제를 함유하는 항균 제품의 사용을 증가시켰다. 일반적으로 살균제는 항생제보다 광범위 활성을 가지고, 항생제는 특이적인 세포 내 표적을 가지는 반면 살균제는 다양한 표적을 가지는 경향이 있다. 그럼에도 불구하고, 몇몇 통상적인 살균제는 미생물에 대해 효력을 갖기 위해서는 전형적으로 병원체에 의해 섭취되거나 접촉 표면으로부터 침출되어야 한다.
조성물 및 상기 조성물로 처리된 물품이 요구되는 견지에서, 본 발명은 박테리아 및 바이러스의 전달 및 감염과 관련된 문제를 해결하기 위한 접근을 제공한다. 본 발명에 의해, 상기 항균 조성물은 접촉 후 즉시 1 log10의 사멸 효능, 그리고 약 30 분 이내, 전형적으로 약 10분 혹은 15분 이내에 적어도 약 3 log10의 사멸 효능을 제공할 수 있다. 상기 조성물은 직물 또는 부직포, 그리고 유기 혹은 무기 표면과 같은 다양한 기질 또는 물질에 안정적으로 적용될 수 있다.
섹션 A - 항균 조성물
본 발명에 따른 조성물은 개별적 구성분이 비-상가적인(non-additive) 항균 시약을 조합하여 상승적 효과를 생산한다. 본 발명자들은 몇몇의 화합물을 잠재적인 항균제 및/또는 공정조제(processing aid)로 고려하였다. 특히, 본 발명자들은 4차 암모늄 화합물과 같은 다양한 양이온성 폴리머 및 중합체 비구아니드, 알콜, 및 계면활성제를 보호 기질 상에 적용 가능한 일차 후보로 고려하였다. 본 발명자들은 4차 암모늄 화합물(예컨데, 4차 암모늄 셀룰로스 및 4차 암모늄 실록산)과 같은 양이온성 폴리머, 중합체의 비구아니드, 계면활성제, 알콜, 및 아세틱산, 시트릭산, 벤조익산와 같은 유기산의 조합이 광범위한 병원체 효능을 갖는 비-상가적(non-additive)이고, 상승적(synergistic)인 시스템을 생산할 수 있는 것을 발견하였다. 다른 항균 화합물, 계면활성제와의 조합은 중합체 비구아니드를 단독으로 처리하는 것에 비해 중합체의 비구아니드의 항균 효능을 향상시키는 것으로 나타난다. 이러한 상승적 배합물은 활동의 속효성(fast-acting) 다중-메카니즘(fast-acting multi-mechanism)의 활동을 가능하게 하며, 이는 단일 성분 비구아니드 배합물에 비해 박테리아 내성의 발달 경향을 감소시킨다. 나아가, 본 발명 배합물 내의 상기 활성 살균제 성분은 개별적인 단일의 성분이 동일한 농도로 사용되는 경우와 비교하여 상대적으로 낮은 농도에서 더욱 효과적일 수 있다. 이러한 상승적 배합물은 향상된 효능뿐만 아니라 잠재적으로 낮은 침출성(leachability), 낮은 독성 및 낮은 비용을 가능하게 한다. 따라서, 본 조성물에 의해 일반적으로 관찰되는 경우보다 낮은 농도의 중합체 비구아니드를 사용할 수 있다.
폴리-헥사메틸렌 비구아니드(PHMB) 하이드로클로라이드는 양이온성 비구아니드로서 대부분의 미생물에서 음으로 대전된 막을 강하게 공격하고 붕괴한다. PHMB는 헥사메틸렌 스페이서(spacer)로 연결된 고도의 염기성 비구아니드 기로 이루어진 반복 단위를 갖는 중합체이다. 전통적으로 상기 PHMB의 활성은 중합의 증가 수준과 함께 중량 기준으로 증가하며, 이는 향상된 내부 막 붕괴와 관련된다. PHMB는 박테리아의 셀룰라 막 표면의 수용 위치에 결합하고 이중막을 광범위하게 붕괴하여 박테리아 대사 과정에 두드러진 해로운 방해를 야기한다. PHMB는 세포질 막의 산성 인지질의 도메인 형성을 야기하는 것으로 생각된다. 투과율 변화가 일어나고, 몇몇 막-관련 효소의 기능이 변화되는 것으로 생각된다.
특정 이론에 따르면, PHMB와 세포외막(cell envelope)이 상호작용하는 동안 제안된 사건의 순서는 하기와 같다: (i) 포스페이트-함유 화합물에 대한 강력하고 특이적인 흡착과 함께 음성적으로 대전된 박테리아 세포 표면을 향한 PHMB의 신속한 유인; (ii) 외부 막의 완전성이 악화되고, PHMB가 내부 막에 부착되며; (iii) 정균작용(bacteriostasis)을 수반하는 내부 막의 증가된 투과성(K+ 손실)과 함께 인지질에 대한 PHMB의 결합이 발생하며; 그리고 (iv) 세포 내 구성분의 침전 및 박테리아 사멸(bactericidal) 효과와 함께 막 기능의 완전한 손실이 후속된다. 박테리아 및 균류에서의 PHMB 작용 메카니즘은 1) 구조적 완전성을 제공하는 2가 양이온의 치환 및 2) 막 인지질에 대한 결합에 의한 외부 세포막의 붕괴이다. 이러한 작용은 막의 분열을 제공하고 후속적으로 에너지 발생, 양성자 구동력(proton motive force)뿐만 아니라 트랜스포터(transporter)와 같이 막 구조에 의존하는 모든 대사 과정을 중지시킨다. PHMB는 특히 슈도모나스(pseudomonas)에 대해 효과적이다.
세포막의 붕괴가 치명적인 사건이라는 것에 대한 다량의 미생물학적인 증거가 있다. 이는 실험실에서 염료가 부하된 소형 유니라멜라 인지질 베시클(small unilamellar phospholipid vesicles)(직경 50-100nm)의 제조에 의해 만들어질 수 있다. 생리학적 농도 범위 내에서 PHMB의 첨가는 베시클의 신속한 분해를 야기하고(염료 방출을 감시하여 관찰됨) 반응에 대한 시간 상수는 사멸의 빠른 속도에 대응한다. 외부 막이 열리게 되면, PHMB 분자가 세포막(cytoplasmic membrane)에 접근할 수 있고 음성적으로 대전된 인지질에 결합한다. 박테리아 막의 물리적인 분해는 세포로부터 필수적인 세포 구성성분의 누출을 야기하여 박테리아를 사멸한다.
음성적으로 대전된 분자에 대한 PHMB의 매우 강한 친화력은 코팅 배합물에 사용되는 몇몇 일반적인 음이온성(양이온성 또는 비이온성 제외) 계면활성제와 상호작용할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 이는 폴리비닐 알콜, 셀룰로스 증점제 및 전분계 제품과 융화가능하고 폴리비닐 아세테이트 및 비닐 아세테이트-에틸렌 에멀젼 계(emulsion system)에서 작용을 잘한다. 이는 또한 실리콘 에멀젼 및 양이온성 음극전기피복(electrocoat) 계에서 좋은 수행을 나타낸다. 간단한 융화성(compatibility) 시험은 만약 PHMB가 주어진 배합물과 융화가능한 경우 빠르게 보여주며 안정한 시스템이 미세-조정(fine-tuning) 음이온 구성성분에 의해 종종 개발될 수 있다.
상기 PHMB 분자는 글러브, 커버 가운, 안면 마스크, 또는 의료 및 외과 기구와 같은 코팅된 기질 표면에 소수성 상호작용을 통해 무극(apolar) 기질과 결합하고 음전하를 띠는 기질의 영역과 관련하여 착전하(complex charge) 상호작용을 통해 결합할 수 있다. 박테리아가 PHMB분자에 밀접하게 근접하여 온 경우 상기 PHMB는 선택적으로 보다 높게 음성적으로 대전된 박테리아로 이동한다. 택일적으로, 비구아니드의 상기 소수성 영역은 기질의 소수성 영역과 상호작용하여, 음성적으로 대전된 박테리아 막과 상호작용을 하기 위한 PHMB 분자의 양이온성 영역의 접근성을 가능하게 한다. 본질적인 메카니즘은 두 유형의 상호작용의 혼합일 것이다. 기질에 대한 특정의 보유 메카니즘이 현재 잘 알려져 있지 않음에도 불구하고, 가장 최근의 침출(leaching) 데이타는 하기 실험적 섹션에서 설명된 ASTM 시험 방법에서 정의된 바와 같이 실제로 기질에 고착되어 침출되지 않음을 나타낸다. 적용된 기질로부터의 침출에 대한 흔적이 없기 때문에, PHMB는 미생물 내성 또는 독성 효과를 덜 유도하는 경향이 있다.
Cosmocil CQ(20 wt.% 수중 PHMB) 또는 Vantocil의 상표명으로 상업적으로 입수가능한 PHMB의 반복으로 분자량 약 3,000인 PHMB의 이종 분산성(heterodisperse) 혼합물은 그람 양성 및 그람 음성 박테리아에 대해 활성을 갖지만, 스포리시달(Sporicidal)은 아니다.
2차 활성 항균제는 4차 암모늄 화합물, 4차 암모늄 실록산, 폴리4차아민; 입자 형태 또는 지지 매트릭스 또는 중합체에 편입된 형태의 금속-함유 종 및 이의 산화물; 할로겐, 할로겐-방출제 또는 할로겐-함유 중합체, 브로모-화합물, 클로린 디옥사이드, 티아졸, 티오시아네이트, 이소티아졸린, 시아노부탄, 디티오카바메이트, 티온, 트리클로산, 알킬술포숙시네이트, 알킬-아미노-알킬 글리신, 다이알킬-디메틸-포스포늄 염, 세트리미드, 수소 퍼옥사이드, 1-알킬-1,5-디아자펜탄(diazapentane), 또는 세틸 피리디니움 클로라이드를 포함할 수 있다.
표 1에서는 본 항균 조성물에 사용될 수 있는 다양한 살균제 및 공정조제를 요약하였다. 또한 이들의 일반적인 화학적 이름 또는 상업적 이름도 나열하였다. 이지스(Aegis)TM AEM 5700(Dow Corning, Midland, MI) 및 크로다셀(Crodacel) QM(Croda, Inc., Parasippany, NJ)의 제품명으로 상업적으로 이용가능한 것와 같은 4차 암모늄 화합물은 글루코폰(Glucopon) 220 UP(Cognis Corp, Ambler)의 제품명으로 상업적으로 이용가능한 알킬-폴리글리코시드와 같은 특정 계면활성제, 및 Hydagen CMF 및 Hydagen HCMF(Cognis Corp., Cincinnati, OH)의 제품명으로 상업적으로 이용가능한 키토산 글리콜레이트와 함께 본 명세서의 표에서 실증되는 바와 같이 PHMB의 사멸 효능을 상승적인 양상으로 현저히 향상시킬 수 있다. 본 명세서에서 설명된 많은 살균제가 단독으로 또는 미생물에 대한 활성이 상당히 다양한 제품과 조합으로 사용될 수 있음을 유념한다.
표 1. 활성 시약 및 공정조제 표
| 시약 | 농도 범위(wt.%) | 상표 또는 일반 명칭 | 판매처 |
| 폴리헥사메틸렌 비구아니드 (PHMB) | 0.01-20 | Cosmocil CQ | Arch Chemicals, Inc. Norwalk, CT |
| 키토산 글리콜레이트 | 0.01-10 | Hydagen CMF 및 HCMF | Cognis Corp., Ambler, PA |
| 옥타데실아미노디메틸 트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드 | 0.01-10 | AEGIS AEM 5700 | Dow-Corning, Midland, MI |
| N-알킬 폴리글리코사이드 | 0.01-10 | Glucopon 220 UP | Cognis Corp., Ambler, PA |
| PG-하이드록시에틸셀룰로스 코코디모니움 클로라이드(4차 암모늄 셀룰로스 염) | 0.01-10 | Crodacel QM | Croda Inc., Persipanny, NJ |
| 자일리톨 | 0.01-10 | 자일리톨 | Sigma-Aldrich, Milwaukee, WI |
| 2-히드록시-1,2,3-프로판트리카르복실릭 산 | 0.01-10 | 시트릭 산 | Hach Company Ames, IA |
| 벤젠카르복실릭산 | 0.1-2.0 | 벤조익 산 | Mallinckrodt Baker, Inc Phillipsburg, NJ |
| 2-히드록시벤조익산 | 0.01-10 | 살리실릭 산 | Mallinckrodt Baker, Inc Phillipsburg, NJ |
| 메탄-카르복실릭 산 | 0.01-2.0 | 아세틱 산 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO |
| 1,3-프로판디카르복실릭 산 | 0.01-10 | 글루타릭 산 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO |
| 요오드 | 0.05-10 | 요오드 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO |
| 에틸 히드록시에틸 셀룰로스 | 0.01-5.0 | Bermocoll EBS 481 FQ("E 481") | Akzo Nobel, Inc., Stamford, CT |
| 폴리비닐 피롤리돈 | 0.01-10 | Plasdone K90 | ISP Technologies, Inc., Wayne, NJ |
| 폴리(비닐 피롤리돈-코-비닐 아세테이트) | 0.01-10 | PVP/VA S-630 | ISP Technologies, Inc., Wayne, NJ |
| 폴리비닐 피롤리돈-요오드 복합체 | 0.01-10 | PVP-요오드 | ISP Technologies, Inc., Wayne, NJ |
| 구아니딘 하이드로클로라이드 및 소르비톨 | 0.01-5.0 | Nicepole FL | NICCA USA, Inc. Fountain Inn, SC |
| 아크릴릭 코-폴리머 화합물 및 이소프로필 알콜 | 0.01-5.0 | Nicepole FE 18U | NICCA USA, Inc. Fountain Inn, SC |
| 25% 구리 산화물(CuO, Cu2O)(CAS#1317-39-1), 75% 폴리프로필렌(PP) 수지 | 0.01-20.0 | Cupron* | Cupron, Inc. Greensboro, NC |
| 은 소디움 수소 지르코늄 포스페이트 | 0.01-20.0 | AlphaSan®RC 2000* | Milliken, Spartanburg, SC |
| 은 아연 유리(70-100%), 바륨 술페이트(1-30%), PP 수지(10-30%) | 0.01-20.0 | Irgaguard B 7520* | Ciba Specialty Chemicals Corp. Tarrytown, NY |
| *는 내부 용융(internal melt) 첨가제로 사용되었다. 이러한 첨가제는 전형적으로 열가소성 수지(예컨데, 폴리프로필렌(PP)) 내에서 합성되어 농축액을 제조하고 이는 그 후 순수(virgin) 수지와 건조 혼합되고 공-압출(co-extrude)되어 이러한 첨가제를 함유하는 섬유 및 웹(web)을 제조한다. 상기 첨가제는 일반적으로 섬유의 벌크(bulk)를 통해 교란되고 충분한 첨가제가 상기 섬유의 표면에 존재하여 항균 활성을 제공한다. 상기 섬유 표면에 존재하는 상기 첨가제의 농도는 수지의 주체(main body)에 된 용융물 내 첨가제의 농도 또는 수지의 종류, 공정 조건 및 열적 히스토리, 상기 수지의 결정도, 그리고 상기 수지 및 상기 첨가제의 상대적인 열역학적 융화성(thermodynamic compatibility)을 포함하는 몇몇 인자에 의존한다. 상기 첨가제는 가공성을 위해 용융물 내에서 열가소성 수지와 융화 가능해야 하고, 상기 첨가제는 대기 조건(ambient condition)에서 상기 수지와 덜 융화가능하여 상기 첨가제가 열가소성 섬유의 표면상으로 어느 정도까지 이동할 수 있는 것이 바람직한 것으로 이해된다. 무정형 화합물과 같은 공정조제가 상기 주된 수지에 첨가되어 상기 섬유 표면으로 첨가제의 이동을 용이하게 할 수 있다. 또한, PHMB와 같은 다른 활성 성분이 다양한 다른 열가소성 수지 내에서 합성되고 공-압출될 수 있는 것으로 이해된다. | |||
표 2는 표 1에 나열된 시약의 다양한 퍼센트 조합을 함유하는 본 발명에 따른 예시적인 합성적 실시예의 수를 개괄한다. 각 시약은 총 배합물 내 활성 제제의 중량 퍼센트(wt%)의 견지로 나타낸다. 습윤 향상 및/또는 균일한 코팅 처리를 위한 공정조제(예를 들어 헥산올, 옥탄올, 알킬-폴리글리코시드, 또는 다른 계면활성제)와 같은 다른 구성분이 상기 조성물 내 구성 성분의 총 양의 견지에서 상기 배합물에 약 0.1 내지 약 1wt%의 범위에서 편입될 수 있다. 특정 구현에서, 상기 공정조제는 약 0.2-0.75wt% 농도로 존재한다. 상기 각 배합물은 수용액 내에서 혼합된다. 상기 배합물은 항균 효능을 위한 기질 상에 바라는 혹은 미리 결정된 첨가량(add on amount)을 획득하기 위해 처리 공정에 따라, 어떠한 바람직한 혹은 요구되는 농도 수준으로 희석될 수 있다. 예를 들어, 침윤 방법을 이용하고 100% 습식 픽업(wet pickup)을 목적으로 하는 경우, 상기 기질에 첨가된 농도와 첨가량(add on amount)에서 유사한 용액을 제조할 수 있다. 환언하면, 기질 상에 백퍼센트의 첨가를 목적으로 하는 경우, 상기 처리 조성물 용액 내 활성 제제의 농도 또한 1wt%일 것이다. 상기 개별적인 구성분을 각 화학 시약을 확인하기 위해 약칭으로서 일반명 혹은 상업적 상품명을 사용하여 나열하였으며, 본 발명을 어떠한 특정의 상업적 구현 또는 배합물로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 상기 합성적인 표 2의 실시예는 모두 미리 결정된 유기 혹은 무기 기질 상에 도포용(topical) 코팅으로 사용될 수 있고, 각각은 약 15-30 분 내에 콜로니 형성 단위(CFU/mL)(CFU/g)에서 적어도 약 3log10 감소의 발생에 효과적이다. 바람직하게, 상기 조성물은 약 10분, 그리고 일부의 경우 5 분 이내에 미생물을 사멸하는 속효성이다.
PHMB는 표 2의 모든 조성물의 구성분인 한편, 실시예 1-6, 및 16은 적어도 두 개 혹은 세 개의 다른 유용한 활성 항균제 또는 공정조제의 혼합물을 함유하는 배합물을 설명한다. 실시예 7-13은 PHMB를 상당한 수준으로(≥70-75wt%) 함유하는 배합물을 나타낸다. 실시예 14-26은 적당한 수준의 PHMB를 포함한다. 일부 항균 특성을 나타내는 것에 추가적으로, 상기 4차 암모늄 화합물 및 계면활성제는 습윤 처리된 기질 물질을 보조한다. 이것이 조합으로 사용되는 경우 기질 상에서 PHMB를 위한 더욱 균일한 처리 표면을 제공하는 것을 돕는 것으로 생각된다. 또한 상기 물질의 향상된 젖음성(wettability)은 상기 표적 유기체가 더욱 근접한 지역으로 접근하여 상기 물질 표면의 항균제의 활성 부(moiety)와 접촉하도록 하는 것으로 생각된다. 상기 알콜은 또한 상기 물질의 항균 특성에 대해 유사한 효과를 유발할 수 있다. 상기 다양한 제제를 조합한 용액으로 처리된 물질은 PHMB 단독으로 처리된 물질보다 강한 미생물-사멸 효능을 나타낼 수 있다.
표 2A의 실시예 27-31는 속효성 도포용(topical) 조성물을 기질 표면에 매립되거나 또는 폴리머계 부직포 섬유로 용융 편입(melt-incorporation)된 상대적으로 느린 작용의 살균제와 조합한다. 상기 두 종류의 항균 배합물은 보완적인 방식으로 작용한다. 상기 속효성 도포용(topical) 항균 조성물은 항균-처리된 기질에 접촉하는 어떠한 미생물에 대해 격렬하고, 신속한 반응(즉, 정지(immobilize) 및 사멸)을 제공하고, 기질에 매립 또는 편입된 상기 느린 작용 살균제는 적어도 추가 6-12 시간, 그러나 더욱 일반적으로 약 24시간 또는 그 이상의 장기간에 걸쳐 보호 수준을 유지한다.
특정 구현으로 상기 항균 조성물은 박테리아 및 바이러스 모두에 대항하여 작용하는 살균제 활성 제제의 조합을 포함한다. 예를 들어, 조성물은 실시예 1-6에서와 같이 PHMB, 4차 암모늄 셀룰로스, 자일리톨, 시트릭산, 벤조익산, 계면활성제, 균염제(complexing agent)(예컨데, PVP), 대전방지제(예컨데, 나이스폴(Nicepole) FL)을 포함할 수 있다. 바람직한 대전방지제는 물의 표면 장력을 20 dynes/cm이상 감소시키지 않는 것이다. 바람직한 본 발명 조성물은 적당히 친수성이며, 따라서 표면에 도포된 배합물 방울은 예를 들어 폴리프로필렌 기질 표면과 약 90°미만의 접촉 각도를 만들 수 있다. 상기 조성물은 약 2 내지 약 6 또는 6의 pH 범위를 갖는다. 바람직한 pH 범위는 사용을 위해 바람직한 특정의 환경 조건에 따라 약 2.5-4, 또는 2.5-3.5의 범위이다. 실시예 1, 3, 22 및 23은 아크릴릭 공중합체 화합물 및 이소프로필 알콜을 함유하며, 이는 의료 웹(web)에서 일반적으로 발견되는 부직포 편물의 처리에 유용한 대전방지제로 작용한다.
항균 용액은 활성 제제의 중량을 기준으로 적어도 0.1-99.9wt%의 폴리헥사메틸렌 비구아니드(PHMB)를 포함하는 1차 활성 제제, 및 하기에서 선택된 적어도 하나의 2차 활성 제제를 포함한다: 알킬 폴리글리코시드, 4차화된 셀룰로스 유도체, 4차화된 실록산, 계면활성제, 및 유기산. 처리된 기질 상의 각 활성 시약 및 공정조제의 상기 최종 농도는 약 0.01-20wt%의 범위일 수 있다. 정확한 농도는 표적으로 하는 특정한 종류의 미생물 및/또는 코팅된 기질 물질의 성질에 의존할 수 있다. 설명과 같이, 실시예에서 개별적인 구성분에 대한 상기 일반적인 농도 범위가 표 22에 개괄되어 있다.
표 22 - 처리된 기질 상의 조성물 구성 성분의 최종 농도
| 시약 | 목표 농도(wt.%) |
| 폴리헥사메틸렌 비구아니드 (PHMB) | 0.01-5 |
| 키토산 글리콜레이트 | 0.01-4 |
| 옥타데실아미노디메틸 트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드 | 0.01-4 |
| 알킬 폴리글리코사이드 | 0.01-1 |
| PG-하이드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 (4차 암모늄 셀룰로스 염) | 0.01-1.5 |
| 자일리톨 | 0.01-1.5 |
| 2-히드록시-1,2,3-프로판트리카르복실릭산 | 3-8.5 |
| 벤젠카르복실릭산 | 0.3-0.7 |
| 2-히드록시벤조익산 | 0.5-3.5 |
| 에타노익 산 | 0.5-3.5 |
| 1,3-프로판디카르복실릭 산 | 0.5-3.5 |
| 요오드 | 1-2 |
| 에틸 히드록시에틸 셀룰로스 | 0.05-0.5 |
| 폴리비닐 피롤리돈 | 0.05-1.5 |
| 폴리(비닐 피롤리돈-코-비닐 아세테이트) | 0.05-1.5 |
| 폴리비닐 피롤리돈-요오드 복합체 | 0.05-1.5 |
| 구아니딘 하이드로클로라이드 및 소르비톨 | 0.03-1.5 |
| 아크릴릭 코-폴리머 화합물 및 이소프로필 알콜 | 0.03-1.5 |
| 25% 구리 산화물(CAS#1317-39-1) 75% PP 수지 | 0.1-5.0 |
| 은 소디움 수소 지르코늄 포스페이트 | 0.1-5.0 |
| 은 아연 유리(70-100%), 바륨 술페이트(1-30%), PP 수지(10-30%) | 0.1-5.0 |
상기 항균 조성물은 인간에게 무취여야한다: 즉, 상기 조성물은 적어도 인간의 후각계에 의해 탐지될 수 없는 것을 의미한다. 이러한 특성은 상기 항균 조성물이 안면 마스크 및 인간의 코에 근접하는 다른 기질에 사용되는 경우에 중요하다.
섹션 B - 기질 & 이의 특성
다양한 종류의 기질이 본 발명의 항균 조성물로 처리되거나 코팅될 수 있다. 특정의 구현에 따르면, 상기 기질 물질은 의료 장치 및/또는 수술 장비 및 기구, 또는 병원의 물적 시설에서 발견될 수 있는 것과 같이 예를 들어 천연 고무 혹은 합성 폴리머 라텍스, 연성 및 경성 고무 또는 플라스틱과 같은 탄성막(elastomeric membrane), 필름 또는 폼(form), 또는 금속, 유리 또는 세라믹 표면을 포함할 수 있다. 택일적으로, 다른 구현들은 직물 또는 부직포 섬유로부터 선택된 기질 물질을 가질 수 있다. 직물은 천연 섬유(예컨데, 셀룰로스, 목면, 플랙스 린넨, 모, 실크) 또는 천연 및 합성 섬유(예컨데, 열가소성 물질, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 나이론, 아라미드, 폴리아크릴 물질)의 혼방으로부터 만들어질 수 있다. 다양한 탄성 또는 비-탄성 열가소성 폴리머가 부직포 기질 물질의 구성에 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 및 프로필렌의 공중합체, 폴리락틱 산 및 폴리글리콜릭 산 중합체 및 이들의 공중합체, 폴리부틸렌, 스티렌계 공-블록(co-block) 중합체, 메탈로센-촉매된 폴리올레핀에 제한되지 않으며, 바람직하게는 0.9 gram/cm3미만의 밀도를 가지고, 다양한 종류의 탄성 또는 비-탄성 섬유, 필라멘트, 필름 또는 시트, 또는 이들의 조합 및 라미네이트 제조를 위한 다른 종류의 폴리올레핀을 포함한다.
본 발명이 의한 이점은 상기 섹션 A에서 설명된 항균 조성물로 처리된 부직포 물질로 설명되었다. 처리된 부직포는 예를 들어 보호 의류, 가운 또는 에이프런, 및 산업적 의복(industrial wear)뿐만 아니라 침구류, 구멍 커버(fenestration cover), 랩 또는 패드의 제조에 사용될 수 있는 시트 물질을 포함하는 다양한 제품으로 제조될 수 있다. 다른 용도는 안면 마스크, 손 글러브 또는 발 덮개와 같은 다양한 의료용 물품뿐만 아니라 수영복, 기저귀, 트레이닝 바지, 흡수성 물품, 와이프(wipe), 및 성인 요실금 물품을 포함하는 개인적 보호 제품일 수 있다. 본 발명의 항균 조성물은 박테리아 활성을 억제하기 위한 여러 전략적 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 의료용 흡수제 또는 개인적 보호 물품에서, 상기 조성물은 피부 접촉 표면으로부터 떨어진 외부 혹은 내부 층에, 안감으로써 혹은 흡수제 매질의 매트릭스로서 배치될 수 있다.
본 발명의 제품의 다른 유익한 견지는 본 발명에 의해 처리된 부직포 또는 직물 기질 및 물품이 항구적인 항균 특성을 갖는 것이다. 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명 조성물은 처리된 기질 상에 억제 영역(zones of inhibition)을 만들지 않는다. 기질 표면에 형성된 상기 항균 코팅은 전형적인 병원 및 의료 사용 조건에서 수성 또는 수성계 물질 및 유기 용매의 존재 하에서 비-침출적이다. 상기 항균제가 글러브 표면에 강하게 흡착 또는 결합되어 있기 때문에, 상기 항균 효과는 화학적으로 보다 내구력이 있는 것으로 보이며, 따라서 장기간의 항균 이익을 제공한다.
나아가, 상기 항균 코팅의 비-휘산성(non-fugitive) 특성은 미생물의 전염 및 "슈퍼-버그(super-bug)"라 불리는 내성 균주의 발달을 최소화할 수 있다. 전통적인 시약은 글러브와 같은 물품의 표면으로부터 침출되고, 효능을 갖기 위해서는 미생물에 의해 섭취되어야 한다. 이러한 전통적인 시약을 사용하는 경우, 상기 미생물은 음독되고 섭취량이 치사량인 경우에만 박멸된다. 섭취량이 치사량에 근접한 경우, 상기 미생물은 상기 시약에 적응하고 내성을 가질 수 있다. 그 결과, 병원은 면역 저하(immune-compromised) 환자들이 있는 영역에 이러한 시약을 도입하는 것을 주저한다. 나아가, 이러한 항균제는 시간이 지남에 따라 소모되기 때문에, 항균 처리의 효능은 사용과 함께 감소된다. 본 발명에 사용된 상기 항균 화합물 또는 중합체는 미생물에 의해 소모되지 않는다. 오히려, 상기 항균제는 항균 처리된 기질 표면에 존재하는 미생물의 막을 파열한다. 몇몇 통상적인 고정(immobilizing) 항균 배합물의 문제점은, 상기 고정된 미생물이 여전히 생존 상태로 남아있고 독소 또는 다른 병원성 인자의 생산을 계속한다는 것이다. 본 발명의 조성물은 미생물을 고정 및 사멸시키고, 그에 따라 더 이상의 잠재적인 오염을 예방한다.
전통적으로 관찰된 바와 상이하게, 본 발명의 항균 조성물로 처리된 부직포 물질은 상기 물질의 표면으로 분리되는 경우에도 그들의 액체 장벽(liquid barrier) 특성을 상당히 유지한다. PHMB가 SMS 기질의 가장 바깥쪽 혹은 스폰본드(spunbond) 층의 상단에 한정된 상기 항균 조성물의 도포적 배치의 조절에 의해, 예를 들어 기질 물질의 하층으로 액체 수로(conduit)의 발생을 방지하여, 그 때문에 장벽 및 항균 특성 이점의 조합을 획득할 수 있는 것으로 생각된다. 예를 들어, 특정 구현으로, 처리 도포 공정 중 항균 조성물의 유동학(rheology)을 조작하여 상기 조성물이 처리된 기질 물질의 내부 층을 투과하지 않도록 할 수 있다. 나아가, cm 당 약 40 또는 50 dynes를 초과하는 상대적으로 높은 표면 장력을 나타내는 배합물을 사용하는 것이 바람직하다. 에틸 히드록시에틸 셀룰로스 또는 폴리비닐 피롤리돈과 같이 계면활성이 아니거나 또는 최소한의 계면활성인 수용성 중합체가 상기 조성물에 편입되어 상기 기질로의 수성 침투를 최소화하고 허용가능한 수준의 기질 방어 특성을 보존할 수 있다. 이러한 종류의 수용성 중합체 화합물은 우수한 필름-형성 및 점도-증가제이다. 필름-형성, 낮은 표면 장력, 및 높은 합성적 점도 특성의 조합은 항균 조성물 처리가 SMS 부직포 구조의 벌크체(bulk body)로 침투하는 것을 제한하는 균일한 작용층의 형성을 도와서, 정수두압(hydrostatic head pressure)에 의해 측정하는 경우 SMS의 장벽 특성에 해로운 영향을 최소화하는 결과를 가져올 수 있다. 이러한 개념의 몇몇 실시예를 표 4에서 찾을 수 있으며, SMS의 장벽(barrier) 특성에 대한 항균 처리의 최소화된 영향을 보여준다. 상기 처리된 기질은 ≥55 밀리바(millibar)의 정수두압의 장벽 보호 성능을 달성하며, 이는 AAMI(Association for Advancement of Medical Instrumentation)의 기준에 따라 3 단계의 장벽 보호로 정의된다. 처리하지 않은 SMS 직물 제곱 야드(yard) 당 1.5 온스(ounce)(osy)(~50 gm/m2)를 대조군으로 사용하였고 평균 83.5 밀리바의 정수두(hydrostatic head)를 가졌다. PHMB 및 습윤제, 옥탄올만을 함유하는 본 발명의 항균 조성물의 반복으로 통상적인 충전 방법에 의해 처리된 유사한 SMS 직물은 약 62 밀리바의 정수두압을 가지거나 또는 대조군과 비교하여 대략 26%의 감소를 가지는 것으로 나타났다. 바람직하게 상기 정수두압은 약 64-68 또는 69 밀리바이다. 점성 조절제를 편입하고 상기 조성물을 메이어 로드(Meyer rod)를 통해 적용하는 것은, 그러나 상기 정수두를 약 66-67 밀리바 향상시키거나, 또는 상기 대조군과 비교할 때 단지 약 20%를 감소시키는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에 의하면 적절한 조성물 및 적용 기술을 이용하여 우수한 장벽 특성의 유지뿐만 아니라 우수한 항균 특성을 갖는 직물을 제조할 수 있다. 나아가, 상기 기질 표면에 항균 화학적 성질을 배치하는 것은 상기 살균제가 병원균과 보다 용이하게 상호작용할 수 있도록 하여, 전체적인 효능을 향상시킨다. 조성물 내 필름-형성 화학의 이용에도 불구하고, 상기 코팅된 SMS 기질은 또한 우수한 공기 투과 특성을 유지하여 사용자의 보온의 안락함을 확보한다.
본 발명의 다른 이점으로 코팅된 부직포 물질 기질은 아크릴계 공중합체 및 이소프로필 알콜 또는 구아니딘 하이드로클로라이드 및 소르비톨과 같은 대전 방지제가 상기 조성물에 첨가되는 경우 정전기 방지 특성을 부여한다. 표 5에는 본 조성물의 버전에 따라 0.6wt% PHMB 및 공-활성 대전-방지제 및 필름-형성제로 처리된 1 osy SMS 기질의 결과적인 장벽 및 대전방지 특성이 개괄되어 있다. 상기 처리된 기질은 적어도 AAMI 단계 2 장벽 기준의 장벽 보호 성능을 달성하며, 이는 ≥20 밀리바의 정수두압으로 받아들여진다. 표의 실시예 C 및 D가 매우 빠른 정전기 감소(< 0.5 초) 및 우수한 장벽 특성(~42-47 밀리바, 이는 대조군과 비교할 때 ~15-23%의 감소)을 나타내는 점에서 이러한 실시예가 바람직하다.
본 발명의 항균 조성물의 구현은 글러브, 안면 마스크, 수술 혹은 의료용 가운, 드레이프(drape), 신발 덮개, 또는 구멍(fenestration) 덮개와 같은 보호 물품을 포함한다. 설명의 목적으로 본 발명의 상기 유리한 특성은 하나 혹은 그 이상의 항균제의 조합 및 소일(soil) 부하의 존재 및 부존재 모두의 경우에서 제품 표면 위 광범위 미생물의 성장을 신속하게 억제 및 조절하는 공-활성제(co-active agent)를 함유하는 안면 마스크에 포함될 수 있다. 신속하게 사멸 혹은 억제하는 상기 항균 코팅은 제품 전체보다 선택적으로 마스크의 외부 부직포 면에 배치될 수 있다. 상기 항균제는 분비액의 존재하에서 마스크의 표면으로부터 침출되지 않고, 그리고/또는 블로우-쓰루(blow-through) 실험 프로토콜을 이용하여 측정하는 경우 사용 시 마스크에 의해 분리되고 사용자에 의해 흡입될 수 있는 입자를 회수할 수 없다.
블로우-쓰루(blow-through) 실험 및 분석적 작업은 본 발명의 항균 조합 용액 처리가 안면 마스크로의 사용에 안전하고 통상적인 사용 조건 하에서 마스크로부터 분리되지 않는 것을 증명하였다. 본 발명의 항균 용액이 처리된 스펀본드(spunbond) 물질 시료를 사용하여, 본 발명자들은 안면 마스크 제품을 8 시간 동안 사용하는 호흡의 가상 실험을 위해 블로우-쓰루 실험을 수행하였다. 처리된 스펀본드 시료를 포함하는 상기 마스크 물질은 압축되고 두 개의 퍼넬(funnel) 사이에 고정되었다. 퍼넬 장치를 통해 습윤 공기(humidified air)를 불고 상기 물질로부터 분리될 수 있는 어떠한 화학적 처리가 플라스크에 수집되었다.
특정의 구현에서, 상기 항균제는 다양한 살균제(항생제와 대조적으로), 특히 예를 들어 코스모실(Cosmocil) CQ, 반토실(Vantocil) 등과 같은 다양한 제품명으로 판매되는 폴리(헥사메틸렌 비구아니드)와 같은 폴리머릭 비구아니드를 포함한다. 택일적으로, 상기 안면 마스크는 소일 부하의 존재 및 부존재 모두의 경우에서 마스크의 표면으로부터 항균제 또는 마스크와 접촉하는 다른 표면으로 광범위 생존 미생물의 접촉 전달을 억제하거나 최소화하는 시약을 함유할 수 있다. 상기 안면 마스크는 ASTM F2101에 따라 측정하는 경우 약 85-90%에 상당하거나 이를 초과하는 박테리아 여과 효능(BFE)을 갖도록 개작될 수 있다. 바람직하게, 상기 마스크는 약 95%에 상당하거나 또는 이를 초과하는 BEF를 나타낸다. 더욱 바람직하게, 상기 마스크는 약 99% 또는 이를 초과하는 BFE를 갖는다. 상기 안면 마스크는 ASTM F2101로 측정하는 경우 5mm 물/cm2 미만 또는 이에 상당하는 차압을 나타내어 호흡을 위한 제품의 안락을 확보할 수 있다. 바람직하게, 상기 차압은 2.5mm 물/cm2에 상당하거나 또는 그 미만이다. 상기 안면 마스크는 Latex Particle Challenge 실험(ASTM F2299)에 의해 측정하는 경우 85-90%에 상당하거나 이를 초과하는 입자 여과 효능(PFE)을 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 PFE는 95%에 상당하거나 이를 초과한다. 더욱 바람직하게, 상기 PFE는 99%에 상당하거나 이를 초과한다. 상기 안면 마스크는 ASTM F1862에 따라 측정하는 경우 약 80mm Hg에 상당하거나 이를 초과하는 합성 혈액에 대한 유체 침투 저항을 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 마스크는 약 120mm Hg에 상당하거나 이를 초과하는 유체 침투 저항을 가질 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 마스크는 약 160mm Hg에 상당하거나 이를 초과하는 유체 침투 저항을 가질 수 있다.
다른 반복(iteration)에서, 본 발명의 이점은 항균 커버 가운에 구현될 수 있다. 상기 가운은 항균제의 조합 및 소일 부하(soil loading)의 존재 및 부존재 모두에서 제품 표면상의 광범위 미생물의 성장을 신속하게 억제 및 조절하는 공-활성제를 함유한다. 상기 가운은 소일 부하(soil loading)의 존재 및 부존재 모두에서 광범위 생존 미생물의 가운으로부터 상기 가운과 접촉하는 다른 표면으로의 접촉 전달을 억제 혹은 감소를 포함할 수 있다. 상기 안면 마스크와 함께, 상기 가운 표면을 덮는 상기 항균제 또한 상기 기질과 견고하게 결합되어 분비물 존재 시 상기 가운의 표면으로부터 침출되지 않는다. 상기 가운은 정수두(hygrostatic head) 실험에 의해 측정하는 경우 20 밀리바(AAMI 단계 2)에 상당하거나 이를 초과하는 유체 장벽 특성을 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 유체 장벽은 약 50 밀리바(AAMI 단계 3)에 상당하거나 또는 이를 초과하는 것으로 측정될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 가운 직물은 실험 기준 ASTM F1670 및 ASTM F1671에 의해 정의된 바와 같이 또한 혈액 및 바이러스 침투에 저항을 가질 수 있다. 상기 유체 장벽은 약 100 밀리바에 상당하거나 이를 초과할 수 있다.
상기 항균-처리된 가운은 INDA(Association of the Nonwovens Fabrics Industries) 표준 실험 방법 40.2(95)를 이용하여 정전기 붕괴(static decay) 실험으로 측정하는 경우 0.5초 이내에 5000V 정전기 전하의 50%를 방산할 수 있다. 일반적으로 설명된 바와 같이, 가로 3.5 인치(inch) 세로 6.5 인치의 표본이 존재하는 어떠한 전하의 제거를 포함하여 제작된다. 그 후 상기 표본을 정전기 붕괴 실험 장비에 투입하여 5000 볼트로 충전한다. 상기 표본이 전하를 받으면, 상기 충전하는 전압을 제거하고 전극을 접지한다. 미리-배치된 전하량의 손실(예컨데 50% 또는 90%)에 대해 소요되는 시간을 기록한다. 본 명세서에 언급된 시료의 상기 정전기 붕괴 시간은 Glenside, PA의 Electro-Tech Systems, Inc.,로부터 입수가능한 보정된 정전기 붕괴 계량 모델 번호 SDM 406C 및 406D를 이용하여 실험되었다. 바람직하게, 상기 가운 물질은 0.5초 이내에 5000V 전하의 90%를 방사할 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 가운은 0.5초 이내에 5000V 전하의 99%를 방사할 것이다. 추가적으로, 상기 가운 물질은 화염 전파 프로토콜(CPSC 1610 및 NFPA 702)에 의해 측정되는 경우 클래스 I 인화성 등급을 갖는다. 정전기 붕괴 및 화염 전파 모두의 요구는 정전기 방출 사고에 의한 화재의 잠재적인 가능성을 최소화하기 위한 병원 환경에 있어서 필수적이다. 기질 및 항균 조성물에 대한 모든 선택이 바람직한 구현들의 항균 특성을 가지며 동시에 이러한 모든 기준을 통과하는 유리한 특성들 및 체계를 나타내는 것이 아님에 주의해야한다.
섹션 C - 바라는 특성의 획득을 위한 제조 방법
상기 항균 조성물은 부직포 웹 필라멘트가 형성된 후 그 외부 표면에 도포적으로 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 기질 표면 위에 균일한 코팅이 도포된다. 균일한 코팅은 기질 표면의 선택된 위치에만 국한되지 않고 처리된 기질 표면에 걸쳐 상대적으로 균질하거나 평평한 항균제 층을 나타낸다. 바람직하게, 상기 공정조제는 항균 조성물이 기질 표면에서 건조하는 경우 증발 또는 제거(flash off)하여야한다. 적절한 공정조제는 헥산올 또는 옥탄올과 같은 알콜을 포함할 수 있다. 상기 용어 "표면 처리", "표면 조절", 및 "도포적 처리"는 본 발명의 항균 배합물을 기질에 적용하는 것을 나타내며, 다르게 정의된 바가 없다면 상호교환적으로 사용된다.
본 발명의 항균 코팅으로 처리된 부직포 웹은 여러 방법에 따라 제작될 수 있다. 예시적으로, 항균 처리된 기질의 제조 방법은 소수성 중합체 기질의 제공단계 그리고 적어도 하나의 항균 활성 제제(예컨데 PHMB) 및 적어도 하나의 공-활성제(예컨데 AEGIS AM 5700) 및 적어도 하나의 공정조제(예컨데 알킬-폴리글리코시드, 또는 다른 계면활성제)를 포함하는 혼합물에 적어도 기질의 일부를 노출하는 단계를 포함한다. 제안된 조합은 상기 기질을 항균제, 습윤제, 계면활성제, 및 유동학 조절제를 포함하는 혼합물과 접촉하는 단계를 포함한다. 상기 처리 조성물의 이러한 구성성분은 수성 처리로서 물 혼합물에서 조합될 수 있다. 상기 처리 조성물은 추가로 정전기 방지(anti-stats), 스킨 케어 성분, 항산화제, 비타민, 식물 추출물, 향수, 냄새 조절제, 및 색상과 같은 다른 구성 성분을 포함할 수 있다. 처리된 기질 상의 상기 활성 시약의 최종 양은 바라는 혹은 미리 정해진 농도로 희석될 수 있다.
일 구현에 따르면, 상기 항균 조성물은 "담금 및 압착(dip and squeeze)" 또는 "패딩(padding)" 기술과 같은 침윤 방법을 통해 기질 물질에 적용될 수 있다. 상기 "담금 및 압착(dip and squeeze)" 또는 "패딩(padding)" 방법은 기질의 양면 및/또는 기질의 벌크(bulk)를 통하여 항균 조성물로 코팅할 수 있다. 배쓰(bath)에 담그는 경우, 상기 항균 용액은 모든 구성성분을 함유하는 단일의 매질이거나, 또는 후속되는 다단계의 과정이며, 이후에 다른 바람직한 구성 성분이 기초 항균 층에 추가될 수 있다. 예를 들어, 단일의 항균 용액 배합물은 평활제(leveling agent) 및/또는 대전방지제를 포함할 수 있다. 폴리프로필렌을 함유하는 기질 상에 서, 대전 방지제는 물리적인 마찰에 의해 축적된 정전기적 전하를 방전하는 것을 도울 수 있다. 대전방지제는 항균 조성물에 첨가될 수 있고, 상기 혼합물은 동시에 물질 기질에 단일의 도포 단계에서 도입될 수 있다. 택일적으로, 상기 대전방지 용액은 항균 용액 후에 스프레이를 이용하여 제 2단계로 도포될 수 있다.
특정 제품 형태에서, 시트 기질의 내부 층 또는 반대 면을 제외하고 일면에만 처리하고자 하며, 상기 기질 물질이 항균 처리되지 않은 다른 시트 겹(예컨데 필터 또는 장벽 매질)으로 층을 이룬 경우에는, 로타리 스크린(rotary screen), 리버스 롤(reverse roll), 메이어-로드(Meyer-rod)(또는 와이어 와운드(wire wound) 로드), 그라비어, 슬롯 다이(slot die), 갭(gap)-코팅, 또는 부직포 방직 산업의 당업자에게 친숙한 다른 유사 기술 등의 다른 방법이 바람직하다(예를 들어, 본 명세서의 상세한 설명 참고 및 다른 기술이 Faustel Inc., Germantown, WI(www.faustel.com)로부터 입수 가능). 또한, 플렉소(flexographic) 또는 디지털 기술과 같은 프린팅 기술을 고려할 수 있다. 택일적으로 하나 이상의 코팅의 조합을 이용하여 처리 조성물의 조절된 배치를 획득할 수 있다. 이러한 조합은 메이어 로드 방법이 후속되는 리버스 그라비어 방법을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 택일적으로, 상기 항균 조성물은 에어로졸 스프레이를 통해 기질 표면상에 도포될 수 있다. 바람직한 경우, 상기 스프레이 장치는 항균 용액 및/또는 대전방지제를 기질 시트의 일면 또는 양면에 개별적으로 도포하기 위해 사용될 수 있다. 대전 방지제는 예를 들어 스프레이 시스템 또는 어떠한 다른 통상적인 도포 방법을 이용하여 기질에 2차적인 단계로 적용될 수 있다. 시트 물질 위에서, 상기 처리된 부직포 기질은 적어도 20 밀리바를 초과하는 정수두(hydrostatic head)를 획득할 수 있다. 항균 코팅은 SMS 웹에 적어도 최소한 층으로 도포된다. 택일적으로, 수성 용액으로부터 2차 항균제 또는 공-활성제의 도포가 후속되는 용융압출(melt extrusion) 방법을 이용하여 항균제를 상기 물질에 편입할 수 있다. 나아가, 용융 압출하는 동안 예를 들어 a) 필요한 경우 물질의 습윤성(wettability), b) 전기전도도 또는 대전 방지 특성, c) 피부 연화, d) 항산화제 등의 향상을 위한 다른 성분 또한 추가될 수 있다.
도 1과 관련하여, 이동하는 웹의 일면 혹은 양면에 본 발명의 처리 조성물의 예시적인 도포 방법이 도시되어 있다. 이는 당해 기술 분야의 숙련자에게 상기 발명은 인라인(inline) 처리 또는 개별적인, 오프라인(offline) 처리 단계에 대해 동일하게 적용될 수 있는 것으로 인식되어야 한다. 웹(12), 예를 들어 스펀본드(spunbond) 또는 멜트블로운(meltblown) 부직포 또는 스펀본드-멜트블로운-스펀본드(SMS) 라멜라는 웹(12)의 일면(14)을 도포하기 위해 지지 롤(15) 아래에서 로타리 스프레이 헤드(rotary spray head)(22)를 포함하는 처리 장소로 유도된다. 로타리 스프레이 헤드(나타내지 않음)를 포함할 수 있는 임의적인 처리 장소(18)(희미하게 나타냄)가 또한 지지 롤 (17) 및 (19) 상에 유도된 웹(12)의 반대 면(23)에 동일한 처리 조성물 또는 다른 처리 조성물을 적용하는데 사용될 수 있다. 각 처리 장소는 저장소(나타내지 않음)로부터 처리액(30)을 공급받는다. 그 후 필요한 경우에 상기 처리된 웹은 건조기 캔(dryer can) 위를 통과하거나 다른 건조 수단에 의해 건조될 수 있고, 그 후 지지 롤(25) 하에서 롤로 감아지거나 의도되는 용도로 변형된다. 폴리프로필렌 웹에 대해, 건조는 처리된 웹을 약 220°F 내지 300°F의 온도까지, 더욱 바람직하게는 약 270°F 내지 290°F의 온도까지 가열하고, 가열된 드럼 위로 통과시켜 처리 조성물을 고정하고 건조를 완료하여 획득될 수 있다. 다른 중합체를 위한 건조 온도는 당해 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 택일적인 건조 수단은 오븐, 쓰루 에어 건조기(through air dryer), 적외선 건조기, 마이크로파 건조기, 에어 블로어(air blower), 등을 포함한다.
도 2는 본 발명의 처리 조성물을 적용하기 위한 택일적인 배치 및 방법을 도시한다. 상기 택일적인 배치 및 방법은 침윤(saturation) 또는 담금 및 압착(dip and squeeze) 적용 단계를 이용한다. 도 2에 나타난 바와 같이, 웹(100)은 예를들어 2.50 osy 접착 카딩된(bonded carded) 부직포 서지(surge) 물질은 가이드 롤(102) 위를 통과하고 물에 처리 항균 조성물의 혼합물을 함유하는 배쓰(104)로 향한다. 처리 시간은 가이드 롤(106)에 의해 조절될 수 있다. 스퀴즈 롤(108) 사이의 닙(nip)은 여분의 처리 조성물을 제거하고 이는 캐치팬(catch pan)(109)에 의해 배쓰로 되돌아간다. 건조캔(110)은 남은 습기를 제거한다. 하나 이상의 처리 조성물이 사용되는 경우, 상기 담금 및 압착이 반복될 수 있고 상기 웹(100)이 추가적인 배쓰(나타내지 않음)를 향하고 담구어진다.
기질을 처리 조성물 또는 본 발명에 따른 조성물과 접촉하기 위한 여러 다른 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 기질은 프린트 롤 및 다른 코팅 단계의 방법으로 프린트되거나, 또는 스프레이 기술이 이용될 수 있다. 바람직하게, 상기 처리 조성물(들)은 메이어 로드(Mayer rod), 리버스 그라비아(reverse Gravure) 또는 플렉소(flexographic) 기술에 의해 예를 들어 상기 처리 조성물이 기질의 벌크에 침투하는 것을 최소화하고 기질 상부에 균일 및 균질한 층을 형성하도록 하는 방식으로 기질 위에 덧층(overlayer)으로 도포된다. 일반적으로 상기 덧층 코팅은 상기 기질 상의 항균처리를 더욱 균일하게 분포하는 결과를 가져오며 항균제가 기질의 표면에서 더욱 용이하게 이용되도록 한다. 상기 덧층코팅 기술은 또한 기질의 향상된 장벽 특성을 유지하는 결과를 가져온다.
표 5에 나타난 바와 같이, 항균제 및 방부제를 기질의 특정한 층(예컨데 SMS 구조 내 스펀본드 층)으로 제한하는 것은 기질의 상기 장벽 특성의 유지 및 대전방지 특성의 향상에 공헌한다. 최소의 표면 활성을 갖는 점도 조절제를 사용함으로써 상기 정수두(hydrostatic head)가 향상되고 정전기 감소가 획득된다. 상기 기질의 벌크에 대한 침투가 최소화된 표면 덧층 코팅을 적용하는 방법에 의해 또한 예를 들어 침윤 방법과 비교하는 경우 향상된 장벽 특성이 촉진된다.
부직포 웹 또는 라미네이트는 본 발명의 조성물 및 방법으로 처리하여 기질의 바라는 위치 혹은 미리 결정된 위치에 광범위 항균 및 대전방지 특성을 부여하는 한편, 바라는 장벽 특성을 유지할 수 있다. 나아가, 상기 처리 조성물의 구성분은 별개의 단계 또는 단일의 조합된 단계로 적용될 수 있다.
상기 방법 및 본 발명의 성분을 도포적으로 적용한 부직포 물질의 항균 표면 처리는 향상된 항균 기능을 위한 복합적인 성분을 편입하는 것뿐만 아니라 축적된 정전기 전하를 제거할 수 있는 대전방지제를 편입하는 데도 사용될 수 있는 것이 이해되어야 한다.
코팅 방법의 선택은 1) 점도, 2) 용액 농도 또는 고형분, 3) 기질 상의 실제코팅 추가량, 4) 코팅될 상기 기질의 표면 프로파일 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 여러 요소의 수에 의존한다. 종종, 상기 코팅 용액은 처리 또는 코팅 성능을 최적화하기 위해 농도(또는 고형분), 점도, 습윤성 또는 건조 특성의 일부 배합물의 개질이 필요하다.
본 발명을 대표하는 하기의 실시예를 통하여 본 발명이 더욱 설명된다.
도 1은 본 발명의 처리 조성물을 이동하는 직물의 일면 혹은 양면에 도포하기 위한 예시적인 방법이다.
도 2는 본 발명의 처리 조성물을 적용하는 택일적인 배치 및 방법이다.
도 3A-C는 3- 및 4-롤 리버스롤(reverse roll) 코팅 방법의 예를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4A 및 4B는 그라비어 코터(gravure coater)의 전형적인 배치의 예를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 5는 와이어-와운드(wire-wound) 계량 로드(rod) 또는 바(bar)의 예를 도식적으로 나타낸 것이다.
실시예 1. 침윤 방법을 이용한 기질의 도포적(topical) 처리
설명을 위해 전형적으로 표 3과 같이 0.5wt% PHMB + 3wt% 시트릭산 + 0.3wt% 글루코폰(Glucopon) 220 UP + 96.8wt% 물을 포함하는 500 ml 수성 배합물을 제조한다. 표 3의 실시예의 상대적인 농도는 각 성분에 대해 100% 고체로 표준화되었다. 예를 들어 실시예 1의 0.5wt.% PHMB는 100g의 용액에 2.5g의 코스코실(Cosmocil) CQ(20% 고체 PHMB)가 실제로 사용되어 최종 조성물 내 실제 0.5wt% PHMB을 획득한 것을 나타낸다.
상기 수성 배합물을 랩(lab) 교반기(Caframo Ltd., Wiarton, Ontario, Canada로부터의 Stirrer RZR 50)를 이용하여 약 20 분 동안 완전히 혼합한다. 택일적으로 고전단(high shear) 믹서도 이용될 수 있다. 수성 조성물(또는 배쓰)가 혼합 및 균질화 된 후, 테플론 코터(Teflon coater) 또는 유리 팬(pan)에 붓는다. 그 후, 전형적으로 8"×11" 손 시트 기질을 침윤을 위해 배쓰에 담근다. 일반적으로, 상기 기질이 반투명(translucent)해지는 경우, 전체 기질의 침윤이 획득된다. 완전한 침윤 후, 상기 기질을 Atlas Electrical Device Co., Cicago, Illinois에 의해 제조된 실험실 링거(wringer) 번호 LW-849, Type LW-1의 하나는 고정 롤러 그리고 하나는 회전 롤러인 두 개의 롤러 사이에 닙(nip)되게 한다. 시료가 닙되고 상기 롤러를 통과한 후, 여분의 포화제(saturant)를 제거하고 Mettler PE 360 balence를 이용하여 상기 습윤 중량(Ww)을 즉시 측정한다. 상기 침윤되고 닙된 시료를 건조하기 위해 오븐 위에 약 80C에서 약 30분 동안 또는 항량(constant weight)에 도달할 때까지 배치한다. 건조 후, 상기 처리되고 건조된 시료의 무게(Wd)를 측정한다. 상기 기질 상에 있는 처리 양은 먼저 방정식 1을 이용한 퍼센트 웨트픽-업(wet pick-up) 계산에 의해 중량측정(gravimetrically)으로 측정될 수 있으며,
%WPU=(WW-Wd]/Wd)×100 (방정식 1)
상기 식에서,
WW = 닙(nipping) 후 침윤된 시료의 습윤 중량
Wd = 처리된 시료의 건조 중량
그 후, 상기 시트 위에 퍼센트 추가량(add-on)이 하기 방정식 2를 이용하여 계산된다.
%추가량(Add-on)=%WPU×배쓰 농도(wt%) (방정식 2)
예를 들어 총 배쓰 농도가 3.8wt%이고 계산된 %WPU가 100%인 경우, 상기 기질 위의 추가량은 3.8wt%이다. 기질 상의 추가량은 % WPU 및 배쓰 농도 조절에 의해 조절 가능하다. 주어진 배쓰 농도에서 상기 % WPU는 실험실 링거의 닙(nip) 압력 변화에 의해 어느 정도까지 변화가능하다. 일반적으로 닙 압력이 높을수록, 더 많은 포화제(saturant)(또는 처리 조성물)이 상기 기질로부터 밀려나오며 % WPU가 낮을수록 기질 상의 최종 추가량이 낮다.
실시예 2. 덧층 코팅 방법을 이용한 기질의 도포적 처리
a. 리버스 롤(reverse roll) 코팅
리버스 롤 코팅에서, 상기 코팅 조성물은 도포기(applicator) 롤러 위에서 상부 계량 롤러 및 그 아래의 도포 롤러 사이 간격의 정밀한 조절에 의해 측정된다. 바닥의 지지 롤러 주변을 통과함에 따라 상기 기질에 의해 상기 코팅이 도포기 롤러로부터 닦아진다. 도 3A-C에 있는 다이어그램은 3-롤 리버스 롤 코팅 방법을 도시하나, 4-롤 버전이 일반적이다. 리버스 그라비어 코팅에서, 상기 실제 코팅 물 질은 통상적인 리버스 롤 코팅 방법에서와 같이 제거되기 전에 롤러 상에서 인그레이빙(engraving)에 의해 측정된다.
b. 그라비어(Gravure) 코팅
상기 그라비어 코팅은 코팅 배쓰 내에서 작동하는 조각롤(engraved roller)에 좌우되며, 이는 롤러의 각인된 점 또는 선을 코팅 물질로 채운다. 롤러 위 여분의 코팅을 닥터 블레이드(doctor blade)로 제거하고 상기 코팅은 조각롤 및 압력(pressure) 롤러를 통과함에 따라 그 후 기질 위로 침전된다. 도 4A 및 4B는 전형적인 그라비어 코터의 배치에 대한 도면을 나타낸다. 오프셋(offset) 그라비어가 일반적이고, 상기 코팅은 주로 기질로 이동되기 전 중간 롤러 상에 침전된다.
c. 메이어 로드(Meyer Rod)(계량 로드) 코팅
미터 로드(meter road) 코팅에서, 종종 메이어바(Meyer bar)로 알려진 와이어-와운드 미터링 로드(wire-wound metering rod)가 바라는 양의 코팅이 기질 상에 남도록 한다. 상기 여분의 코팅은 배쓰 롤러 위를 지남에 따라 기질 상에 침전된다. 상기 양은 로드에 사용된 와이어의 직경에 의해 결정된다. 이러한 방법은 코팅 기계의 다른 구성성분의 비-정밀 공학에 현저하게 관용적(toleralt)이다. 도 5는 전형적인 배치의 도시적인 설명을 보여준다.
다른 구현에서, 상기 도포적(topical) 항균 조성물은 느린 작용 혹은 방출 살균제와 협동적으로 적용될 수 있으며, 이들은 특정 부직포 필라멘트 혹은 섬유의 용융 배합물의 일부로 용융 압출(melt extrusion)되거나, 또는 살균제가 각 섬유의 표면에 매립된(embedded) 섬유를 생산하는 동안 편입된다. 상술한 바와 같이, 표 2의 실시예 27-31은 속효성 도포용 항균 조성물과 느린 작용 내부 용융 공-압출되고 매립(embedded)된 살균제 화합물을 협동적으로 화합하게 하는 배합물이다.
섹션 III - 항균 실험 방법
A. 시료의 제조
시험 미생물은 25 mL의 적절한 배양액에서 약 24±2 시간 동안 37 ±2℃의 리스트 액션(wrist action) 진탕기로 배양한다. 그 후 상기 박테리아 배양균을 약 100μL 분취량으로 25mL 배양액에 배치하여 옮기고 다시 약 24±2 시간 동안 37 ±2℃에서 배양한다. 그 후 상기 미생물을 원심분리하고 포스페이트 완충 염수(PBS)로 세 번 세척한다. 그 후 상기 미생물을 PBS에 현탁하여 약 1×108 CFU/mL의 접종물을 획득한다.
상기 실험물 및 대조군 견본들은 실험 전에 자외선 공급원에 면 당 약 5-10분 동안 노출시켜서 상기 견본들이 박테리아 접종 전에 확실하게 살균되도록 한다. 상기 실험 물질을 일정 시간 동안 접종물로부터 취한 알려진 개체 수의 실험 박테리아와 접촉시킨다. 그 후 시료를 노출 시간이 끝난 후 평판배양 하고 생존 박테리아의 수를 헤아린다. 대조군 물질 및 원래 개체 수로부터 log10 감소가 하기식을 이용하여 계산되었다:
log10 대조군* - log10 CFU/견본 실험 물품 = log10 감소
* 대조군 견본으로부터의 CFU/견본 또는 이론 CFU/견본.
상기 박테리아를 처리된 제품의 표면에 지정된 시간 동안(~10-30 분) 노출한 후, 생존 미생물이 얼마나 되는지를 확인하기 위한 평판 배양 전에 상기 기질을 플라스크에 배치하고 완충 용액을 첨가하여 미생물을 기질에서 용리한다. 상기 완충 용액은 단독으로 보다는 상기 항균제를 불-활성화(de-activate) 또는 "중화(neutralize)"하는 화학물질을 용액 내에 함유하여 (a) 일정 기간 후 활성 제제가 미생물을 사멸하는 것을 정지시키고 (b) 미생물을 항균제에 노출되어 생길 수 있는 인공물(artifact)을 억제한다. 항균제로 사용된 각각의 화학 물질이 다소 상이(즉: 양이온성, 비이온성, 금속, 등)하기 때문에, 각각의 경우마다 실험의 바라는 종료 시점에 항균을 차단하는 다른 중화제가 첨가될 수 있다. 이러한 중화제는 미리 선별되어 이들이 미생물에 영향을 미치지 않는 것을 명확히 한다. 상기 사용된 중화제는 당업계에 일반적으로 사용되는 목록으로부터 선택될 수 있다. 이들은 비-이온 세제(detergent), 바이술페이트, 렉틴, 리텐(leethen) 배양액, 티오술페이트, 티오글리콜레이트, 및 pH 완충제를 포함하고, American Society for Testing and Materials, Standard Practices for Evaluating Inactivators of Antimicrobial Agents Used in Disinfectant, Sanitizer, Antiseptic, or Preserved Products, Amer. Soc. Testing Mat. E 1054-91(1991)에 설명된 것과 유사한 방법이 이용될 수 있다.
B. 동적 진탕기(dynamic shaker) 플라스크 프로토콜
본 실험은 상승적 효과를 찾기 위한 상이한 항균 조합을 빠르게 스크린 하기 위해 사용되었다. 실험 절차는 ASTM E2149-01에 기초한다. 간략하게, 상기 실험은 먼저 처리된 물질의 2"×2" 샘플을 50mL의 완충-염수 용액을 함유하는 플라스크에 첨가에 의해 수행된다. 그 후 상기 플라스크를 공격 미생물(총 6.5-7 log10)로 접종하고 기계적 수단을 이용하여 일정 기간 동안 흔든다. 특정 시점에 용액의 샘플 하나를 제거하고 평판 배양한다. 마지막으로, 상기 플레이트를 인큐베이션 하고 미생물의 성장을 조사하고, 콜로니 형성 단위 수를 센다. 미생물에서의 상기 log 감소는 실험적 플레이트와 항균처리 하지 않은 대조군 플레이트에서의 성장을 비교하여 측정한다.
C. 침출의 측정을 위한 억제 영역(Zone of Inhibition) 프로토콜
ASTM 동적 진탕기 플라스크 실험은 실험 물질의 침출성 분석에 이용하기 위해 ASTM E 2149-01 및 AATCC 147-1998 억제 영역의 프로토콜을 필요로 한다. 물질 상에 도포된 항균 코팅이 안정하고 상기 기질 표면으로부터 침출되지 않는지 여부를 평가하기 위해, 두 개의 실험이 이용되었다. 먼저, AATCC(American Association of Textile Chemists and Colorists)-147 실험 프로토콜에 따르면, 건조-침출 실험에서 상기 항균 처리된 물질을 알려진 양의 유기체 개체 수가 플레이트 표면에 살 포된 아가(agar) 플레이트에 배치한다. 그 후 상기 플레이트를 약 18-24 시간 동안 약 35℃ 또는 37 ℃ ± 2℃에서 인큐베이션한다. 그 뒤, 상기 아가 플레이트를 평가한다. 상기 처리된 물질로부터 어떠한 항균의 침출은 그 결과로 억제된 미생물 성장 영역을 가져온다. 요약이 후속되는 실시예의 데이타로, 본 발명자들은 억제 영역을 발견할 수 없었으며, 이는 어떠한 실험된 샘플로부터 항균제가 침출되지 않았음을 나타낸다.
두 번째로, 동적 진탕 플라스크와 관련된 ASTM(American Society for Testing and Materials) E 2149-01 실험 프로토콜에 따른 습윤-침출 영역(wet-leaching zone)의 억제 실험에서, 본 발명자들은 pH~6.8의 완충제에서 0.3mM의 포스페이트(KH2PO4) 용액 내에 몇몇 조각의 항균-코팅된 기질을 배치하였다. 물질의 조각을 24시간 동안 용액 내에 두고 그 후 상기 용액의 상층액을 추출한다. 상기 추출 조건은 실온(~23℃)에서 250ml삼각 플라스크 내 50ml의 완충제로 약 30분인 것을 포함한다. 상기 플라스크는 리스트(wrist) 진탕기에서 1 시간 ± 5 분간 진탕한다. 상층액의 약 100 미크로 리터(μL)를 살포된 아가 플레이트로 분할되는(cut into) 8mm 웰(well)에 첨가하고 건조되도록 한다. 35℃ ± 2℃에서 약 24시간 뒤, 항균 활성 또는 성장의 억제에 대한 어떠한 징후가 있는지 상기 아가 플레이트를 조사한다. 어떠한 억제 영역의 부존재는 글러브의 표면에서 상기 상층액으로의 항균 침출이 없거나, 또는 아가 플레이트 상의 미생물에 대한 영향을 나타낸다.
요약하면, 이러한 프로토콜은 실제 처리된 물질 또는 처리된 물질에 노출된 용액을 함유하는 접종된 플레이트를 인큐베이션 하여 수행된다. 이러한 플레이트는 그 후 미생물 성장의 억제 영역에 대해 분석되어 상기 항균제가 물질로부터 혹은 용액으로 침출되었는지 여부를 조사한다.
D. 신속한 사멸 프로토콜
다른 견지에서, 도포된 항균제가 얼마나 신속하게 사멸시키는지에 대한 효능을 평가하기 위해, 본 발명자들은 Kimberly-Clark Corporation에 의해 개발된 직접 접촉의, 신속한 살균성 실험을 이용한다. 상기 실험은 어떤 미생물이 짧은 기간의 직접 접촉을 통해 하나의 기질에서 다른 기질로 전달되는 실제 상황을 모의실험한다. 상기 실험은 또한 단일의 위치에 처리된 표면의 접촉이 미생물을 신속하게 사멸하는지를 평가할 수 있도록 하는 반면, ASTM E 2149-01 프로토콜의 용액-기초 실험은 접촉을 통해 미생물을 사멸하기 위한 다중의 기회를 제공하는 경향이 있으며, 이는 실제로 덜 현실적이다.
요약하면, 완충된-염수 용액에 현탁된 미생물(총 6.5-7 log10)을 항균 코팅과 함께 또는 항균 코팅을 하지 않고 기질에 배치한다. 상기 미생물 서스펜션(박테리아에 대해 250μl; 바이러스에 대해 200μl)을 Teflon®살포 장치를 이용하여 32cm2 면적에 1분간 스프레이 한다. 스프레이한 후, 상기 기질을 일정한 접촉 시간동안 둔다. 상기 접촉 시간에 후속적으로, 상기 기질을 적절한 중화제에 넣고 완전히 교반 및 보텍싱(vortex)한다. 중화제로부터 샘플을 취하여 적절한 매질에 배치 하여 회수된 생존 미생물의 수를 획득한다. 처리되지 않은 기질로부터 회수된 미생물의 수와 처리된 기질로부터 회수된 수를 비교하여 항균 코팅의 효능을 결정한다. 표 6-10의 데이타는 처리되지 않은 스펀본드(spunbond) 또는 SMS 물질과 비교하여 처리된 스펀본드(spunbond) 또는 SMS에서 회수된 생존 미생물의 감소를 나타낸다.
D. 1 마스크 및 가운에 대한 신속한 사멸 프로토콜
코팅된 및 코팅되지 않은 물질의 면역성 실험을 위해 이용된 보존 배양(stock culture)이 하기에 따라 준비되었다. 평가된 미생물은 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)(MRSA) ATCC 33591, 스타필로코커스 아우레우스 ATCC 27660, 엔테로코커스 패칼리스(Enterococcus faecalis)(VRE) ATCC 51299, 및/또는 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae) ATCC 4352를 포함한다. 냉동 보존(freezer stock) 및 50ml의 느슨하게 캡(cap)된 코니컬 튜브(conical tube) 내 25ml의 TSB 매질 내 배양으로부터 취한 적절한 미생물을 200 rpm에서 24±6 시간 동안 35±2℃에서 교반한다. 24시간의 인큐베이션 후 100μl 배양균을 이용하여 50ml의 코니컬 튜브(conical tube) 내 두 번째 25ml의 TSB 매질에 접종한다. 이는 200 rpm, 24±6 시간 동안 35±2℃에서 인큐베이션 교반된다. 또 다른 24시간 후 , 상기 서스펜션을 9000rpm(4±2℃)에서 10분간 원심분리 한다. 상기 결과 상층액을 25ml의 멸균 PBS에 재배치하고 1분간 보텍싱하여 세포를 다시 현탁(resuspend)한다. 그 결과 세포 서스펜션을 PBS로 희석하여 약107 CFU/ml의 목표 접종물 농도를 획득한다. 이러한 최종 작용 접종물 용액은 5% 소일 부하(soil laod)(소 혈청 알부민)를 함유하거나 함유하지 않을 수 있다.
Test Material Challenge Device(50 ml 코니컬(conical) 튜브)에 첨부된 물질의 중간에 첨가된 250μl의 접종물로 상기 물질 견본에 챌린지한다(challenge). 상기 접촉물 챌린지(challenge)를 물질 상에 멸균 Teflon® 폴리스맨(challenge device)을 이용하여 1분간 살포한다. 그 후 상기 서스펜션을 10 또는 30분의 바라는 접촉 시간에 도달하기 위해 필요한 추가 시간 동안 놓아둔다. 접촉 시간이 완료되면, 상기 물질을 25ml LEB 추출용 용제를 포함하는 개별적인 샘플 용기에 무균적으로 전달하고 완전히 보텍싱(vortexing)한다. 상기 용기를 오비탈 진탕기(200 rpm)에 10분간 배치하여 상기 샘플을 추출한다. 그 후 생존 플레이트를 세어서 미생물의 수를 측정한다.
E. 접촉 전달 프로토콜
완충된-염수 용액에 현탁된 미생물(총 6.5-7 log10)을 기질 상에 항균 코팅과 함께 또는 항균 코팅 없이 배치한다. 상기 미생물 서스펜션(박테리아에 대해 250μl; 바이러스에 대해 200μl)을 Teflon®살포 장치를 이용하여 32cm2 면적에 1분간 스프레이 한다. 스프레이한 후, 상기 기질을 일정한 접촉 시간 동안 둔다. 상기 접촉 시간에 후속적으로, 상기 기질을 거꾸로 하여 1분간 돼지 가죽 위에 놓는다. 상기 가죽 위에서, 상기 가죽 위 기질에 연속적인 ~75g의 무게를 고르게 적용 한다. 가죽 위에서 1분 후, 상기 기질을 제거하고, 적절한 중화제에 놓고 완전히 교반 및 보텍싱(vortex)한다. 중화제로부터 샘플을 취하여 적절한 매질에 평판 배양하여 회수된 생존 미생물의 수를 획득한다. 처리되지 않은 기질로부터 회수된 미생물의 수를 처리된 기질로부터 회수된 수와 비교하여 상기 항균 코팅의 효능을 결정한다. 처리되지 않은 기질과 처리된 기질에서 돼지로 전달된 미생물의 다른 점을 검토하기 위해, 두 개의 완충된-추출용 용제 용액 2ml 분취량을 가죽에 놓고 기질과 접촉시킨다. Teflon® 살포 장치를 이용하여 상기 가죽 표면을 각각의 2ml 분취량으로 문지르고 문지른 후 이를 수집한다. 그 후 상기 가죽으로부터 수집된 추출용 용제를 상기 기질에서와 동일한 방식으로 생존 미생물의 수를 분석한다. 처리되지 않은 기질로 접촉한 가죽에서 추출된 미생물 수와 처리된 기질과 접촉한 가죽으로부터 추출된 수를 비교하여 접촉 전달에서의 효능 감소를 결정한다. 표 11A 및 11B는 스펀본드(spunbond) 및 SMS 기질에 대한 접촉 전달에서의 감소를 나타낸다. 이러한 표의 데이타는 처리된 스펀본드 물질이 처리되지 않은 스펀본드와 비교할 때 박테리아를 돼지의 가죽으로 전달하는 것을 4 Log(> 99.99%) 이상 감소시킬 수 있음을 나타낸다. 전달에 있어서 5 Log를 초과하는 감소의 관찰과 함께(>99.999%) 처리된 SMS 물질에서 유사한 결과가 나타났다. 이러한 실험은 물리적 접촉을 통한미생물 확산의 감소에서 처리된 물질의 효능을 나타낸다.
F. 블로우-쓰루(Blow-Through) 실험 프로토콜
Kimberly-Clark의 독점적인 실험방법을 이용하여, 본 발명자들은 안면 마스크 적용에 대한 부직포 기질의 수용성(acceptability)을 분석할 수 있었다. 블로우-쓰루 실험에서, 대략 60ml의 탈이온화된 물을 함유하는 125ml의 임핀저(impinger)(ACE Glass Inc.)를 배관(tubing)(예컨데 Nalgene tubing)을 이용하여 공기 공급에 연결한다. 상기 임핀저의 출구를 각각 약 40 ml의 탈이온화된 물을 함유하는 제 2 및 제 3 임핀저에 평행하게 연결하여, 공기를 습윤하게 할 수 있도록 한다. 상기 제 2 및 제 3 임핀저의 출구를 연결하고 흐름 조절기로 향하게 한다. 실험될 샘플을 10 cm의 직경으로 절단하여 두 개의 퍼넬(funnel) 사이에 배치하며; 앞 그리고 뒤의 퍼넬은 102 mm의 최 내부 직경을 갖는다. 약 60 ml의 탈이온화된 물을 함유하는 제 1 임핀저(예컨데 Milli-Q water)를 후드 내 공기 바브(barb)에 Nalgene 배관(tubing)(5/16")으로 연결한다. 제 1 임핀저로부터의 출구 라인(1/4")을 티관(tee)으로 맞추어 탈이온화된 물을 약 40ml씩 함유하는 제 2 및 제 3 임핀저에 평행으로 연결한다. 제 2 티관은 상기 두 개의 임핀저의 출구 라인을 흐름 조절기의 입구에 연결한다. 상기 흐름 조절기의 출구(5/16")는 샘플이 있는 퍼넬의 스템(stem)에 연결되고, 뒤의 퍼넬로부터의 배관은 약 120 ml의 탈이온화된 물을 포함하는 500ml 부피 수용 플라스크(volumetric receiving flask)를 향한다.
공기가 제 1 임핀저에 공급되고 인라인(inline) 흐름 조절기로 30 SLPM으로 조절된다. 후드(hood) 내에서 공기 밸브를 열고 공기 흐름을 30 SLPM로 조절하고 습윤된 공기를 약 8시간 동안 일정한 유량(flow rate)으로 샘플 물질을 통과하여 불어 넣는다. 약 8 시간 후, 상기 공기 밸브를 닫고 상기 배관을 뒤의 퍼넬로부터 제거한다. 그 후 상기 라인을 수용(receiver) 플라스크 내 물 위로 뽑고 수용 플라스크 내부를 향해 소량의 탈이온화 된 혹은 정화된 물(예컨데 Milli-Q water)로 내부 및 외부를 세척한다. 상기 추출된 물을 세 개의 60 ml I-CHEM 바이알(vial)에 붓고 건조될 때까지 진공 증발 시스템(100% 속도, 85℃, 90분, 180 mbar vac의 Labconco RapidVap® Model 7900002) 내에 둔다. 상기 추출물은 약 1.0 ml 탈이온화 된 물 내에서 재구성되며, 여과되고 고압 액체크로마토그래프(HPLC) 상으로 주입된다. 상기 HPLC 시스템은 SynChropak Catsec 100A(4.6×250mm) 컬럼이 장착된 Agilent 1100 Quaternary HPLC, 0.1% 트리플루오로아세틱 산/아세토니트릴(95/5) 용리액(eluent), 0.5 ml/분 유량, 25 마이크로리터 주입, Sedex Upgraded 55 디텍터(detector), 43℃, 3.4 bar에서 N2 그리고 5.7분에서 Cosmocil로의 용리 및 6.3분에서 Crodacel로의 용리였다. 상기 항균제는 액체 크로마토그래피를 이용하여 검출되고 정량된다.
G. 정전기 감소 실험
하기에서 본 발명의 용도로 이용된 정전기(static 또는 electrostatic)의 감소 실험 방법을 설명한다. 이러한 방법은 본 명세서에 편입된 미국 특허 번호 6,562,777, col. 10, 1-16 줄에도 보고되었다. 본 실험은 물질의 표면으로부터 전하가 방산되는 데 필요한 시간의 측정을 통해 물질의 정전기 특성을 결정한다. 특별히 언급되는 경우를 제외하고, 본 실험은 INDA Standard Test Method: IST 40.2(95)에 따라 수행된다. 일반적으로 가로 3.5 인치(inch) 세로 6.5 인치 견본이 어떠한 존재하는 전하를 제거하는 것을 포함하여 준비된다. 상기 표본은 그 후 정전기 감소 실험 장비에 배치되고 5000 볼트로 대전 된다. 상기 표본이 전하를 수용하면, 상기 충전하는 전압을 제거하고 전극을 접지한다. 샘플이 미리-부과된 양의 전하를 잃는 데(예컨데 50% 또는 90%) 걸리는 시간을 기록한다. 본 명세서에 언급된 상기 샘플에 대한 정전기 감소 시간이 Glenside, PA의 Elctro-Tech Systems, Inc.로부터 입수가능한 보정된(calibrate) 정전기 감소 계량기 모델 번호 SDM 406C 및 406D를 이용하여 실험되었다.
섹션 IV - 실험적인 실시예
A.
하기 표는 본 발명의 상승적이고, 유익한 효과의 예시적인 실시예를 현재 입수가능한 몇몇 일반적인 항균제와 비교하여 나타낸다.
표 12-15는 상이한 부직포 편물(즉, 스펀본드, SMS(spunbond-meltblown-spunbond), 멜트블로운)의 샘플에 도포적으로 적용하는 경우, 1.0% 농도에서 단독의 개별적인 항균 화합물을 각각의 종류의 기질에 대해 1, 5 또는 15분간 접촉 시간으로 접촉시킨 후 광범위 미생물(그람 양성 및 음성 박테리아, 및 균류: 곰팡이 및 효모)에 대한 상대적인 효능의 기준 참고문을 제공한다. 상기 기준 데이타는 1wt.% PHMB를 함유하는 조성물은 15분 내에 콜로니 형성 단위(CFU)에서 ≥3 log10 감소를 제공할 수 있음을 나타낸다.
표 12 - S. 아우레우스(S. aureus)(ATCC 6538)에 대한 동적 교반 플라스크(Dynamic Shake Flask) Log10 감소 결과
| 스펀본드 | SMS | 멜트블로운 | |||||||
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 | 1 | 5 | 15 | 1 | 5 | 15 |
| 1.0% PHMB | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 1.0% 옥타데실아미노디메틸 트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드 | 0.41 | 3.74 | 4 | 0.7 | 4 | 4 | 1.93 | 4 | 4 |
| 1.0% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 0.33 | 0.63 | 1.74 | 1.38 | 2.97 | 4 | 0.09 | 0.2 | 0.44 |
| 1.0% 키토산 | 0 | 0.64 | 2.05 | 0.03 | 0.57 | 1.03 | 0.26 | 0.21 | 0.25 |
| 1.0% 알킬 폴리글리코시드 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.97 | 4 | 4 |
| 대조군 기질 | - | 0 | 0 | - | 0 | 0 | - | 0 | 0.03 |
표 13 - P. 에루지노사(P. Aeruginosa)(ATCC 9027)에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과
| 스펀본드 | SMS | 멜트블로운 | |||||||
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 | 1 | 5 | 15 | 1 | 5 | 15 |
| 1.0% PHMB | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 1.0% 옥타데실아미노디메틸 트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드 | 3.34 | 4 | 4 | 2.64 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 1.0% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0.34 | 0.35 | 0.42 |
| 1.0% 키토산 | 0.47 | 2.16 | 4 | 0.81 | 4 | 4 | 0.5 | 0.62 | 0.61 |
| 1.0% 알킬 폴리글리코시드 | 0.61 | 0.41 | 0.41 | 0.37 | 0.37 | 0.36 | 2.38 | 4 | 4 |
| 대조군 기질 | - | 0.07 | 0.11 | - | 0.12 | 0.11 | - | 0.07 | 0.03 |
표 14 - A. 니가(A. Nigar)(ATCC 16404)에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과
| 스펀본드 | |||
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 |
| 1.0% PHMB | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 1.0% 옥타데실아미노디메틸 트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드 | 0.01 | 0.15 | 0.02 |
| 1.0% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 0.00 | 0.01 | 0.07 |
| 1.0% 키토산 | 0.11 | 0.27 | 0.31 |
| 1.0% 알킬 폴리글리코시드 | 0.64 | 0.53 | 0.50 |
| 대조군 기질 | - | 0.00 | 0.00 |
표 15 - C. 알비칸스(C. Albicans)(ATCC 10231)에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과
| SMS | |||
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 |
| 1.0% PHMB | 1.28 | 2.38 | 3.48 |
| 1.0% 옥타데실아미노디메틸 트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드 | 0.2 | 0.49 | 1.28 |
| 1.0% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 1.25 | 2.12 | 2.56 |
| 1.0% 키토산 CMF | 0.04 | 0.13 | 1 |
| 1.0% 알킬 폴리글리코시드 | 0.59 | 0.08 | 0.19 |
| 대조군 기질 | - | 0 | 0.09 |
본 발명자들은 다른 시약의 조합은 PHMB의 소량 사용 가능하게 하여 경쟁적인 비용 절감을 수여하는 한편, 여전히 이전과 동일하거나 혹은 향상된 수준의 항균 활성을 획득하는 것을 발견하였다. 하기 표 10-14는 부직포 편물 상의 그람 양성 및 음성 박테리아에 대한 본 발명 조성물의 상승적 효과를 나타낸다. 표 16-20의 데이타는 PHMB가 단독으로 작용하는 경우와 대비할 때 선택된 공-활성제(co-activate)(표 1) 존재 하의 낮은 PHMB 수준에서, 본 발명 조성물의 신속한 사멸의 동역학을 증명한다. 상기 항균 활성은 수분 이내에 현저한 미생물 감소를 획득할 수 있다.
표 16 - S. 아우레우스(S. Aureus)(ATCC 6538)에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 |
| 0.5% PHMB | 2.31 | 4.00 | 4.00 |
| 1.0% PHMB | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 0.50% PHMB, 0.10% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 0.50% PHMB, 0.10% 옥타데실아미노디메틸 트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 대조군 스펀본드 기질 | - | 0.03 | 0 |
표 17 - S. 아우레우스(S. Aureus)(ATCC 6538)에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 |
| 0.10% PHMB | 0.18 | 0.33 | 0.58 |
| 0.10% PHMB, PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 2.75 | 4.00 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 1.15 | 4.00 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 3.0% 자일리톨 | 1.25 | 3.40 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 0.05% 알킬 폴리글리코시드 | 0.89 | 3.30 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 0.10% 알킬 폴리글리코시드 | 3.70 | 4.00 | 4.00 |
| 대조군 스펀본드 기질 | - | 0.00 | 0.07 |
표 18 - P. 에루지노사(P. Aeruginosa)(ATCC 9027)에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 |
| 0.10% PHMB | 0.07 | 0.12 | 0.34 |
| 0.10% PHMB, 0.01% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 0.74 | 4.00 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 0.05% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 0.10% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 1.5% 자일리톨 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 3.0% 자일리톨 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 0.01% 알킬 폴리글리코시드 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 0.10% PHMB, 0.10% 알킬 폴리글리코시드 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 대조군 스펀본드 기질 | N/A | 0.00 | 0.04 |
표 19 - S. 아우레우스(S. Aureus)(ATCC 6538)에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 |
| 0.10% PHMB | 0.18 | 0.33 | 0.58 |
| 0.10% PHMB, 0.05% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 2.75 | 4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 0.10% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 1.15 | 4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 3.0% 자일리톨 | 1.25 | 3.4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 0.05% 알킬 폴리글리코시드 | 0.89 | 3.3 | 4 |
| 0.10% PHMB, 0.10% 알킬 폴리글리코시드 | 3.7 | 4 | 4 |
| 대조군 SMS 기질 | - | 0 | 0.07 |
표 20 - P. 에루지노사(P. Aeruginosa)(ATCC 9027)에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과
| 접촉시간(분) | 1 | 5 | 15 |
| 0.10% PHMB | 0.07 | 0.12 | 0.34 |
| 0.10% PHMB, 0.01% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 0.74 | 4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 0.05% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 4 | 4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 0.10% PG-히드록시에틸셀룰로스 코코디모늄 클로라이드 | 4 | 4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 1.5% 자일리톨 | 4 | 4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 3.0% 자일리톨 | 4 | 4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 0.01% 알킬 폴리글리코시드 | 4 | 4 | 4 |
| 0.10% PHMB, 0.10% 알킬 폴리글리코시드 | 4 | 4 | 4 |
| 대조군 SMS 기질 | - | 0 | .04 |
상기 표 내의 특정 조성물은 본 발명의 비-첨가 효과(non-additive effect)를 설명하기 위한 예시이고, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
나아가, 유기산 및 알코올의 포함은 바이러스에 대해 현저하게 유리한 효과를 갖는다. 표 21에서 나타난 바와 같이, 상기 PHMB의 항-바이러스 및 항-미생물 효능은 시트르삭, 벤조익산, 프로피오닉산, 살리실릭산, 글루타릭산, 말레익산, 또는 아세틱산과 같은 유기산 및 다른 공-활성제(co-actives)와 조합되는 경우에 향상된다. 상기 데이타는 일반적인 병원균에 대go 대략 ≥3 log10 CFU의 항-바이러스/항-미생물 감소를 나타낸다.
표 21 - 그람 양성 및 그람 음성 박테리아에 대한 동적 교반 플라스크 Log10 감소 결과(0.5% PHMB, 7.5% 시트릭산, 2% N-알킬 폴리글리코시드)
| 배합물: 0.5% PHMB, 7.5% 시트릭산, 2% N-알킬 폴리글리코시드 | % Log 감소 | |||
| 접촉시간: | 1분 | 5분 | 15분 | 30분 |
| S. 아우레우스(ATCC 6538-그람+) | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 |
| P. 에루지노사(ATCC 9027 그람-) | 4.0 | - | - | - |
B.
다른 구현에 따르면, 직물 또는 부직포, 가죽, 또는 탄성 물질(예컨데 천연 고무 라텍스 또는 함성 폴리머)로 만든 글러브는 가열된 용액을 스프레이하거나 또는 소포제(antifoaming agent)을 함유하는 가열된 배쓰에 담궈지고, 본 발명 항균 조성물의 반복(iteration)일 수 있다. 상기 용액을 스프레이 분무기(atomizer)에 의해 가열되거나 또는 상기 분무기에 투입 전 강제된 공기-건조기(forced air-dryer) 내에서 텀블링하면서 가열된 캐니스터(canister) 내에서 가열될 수 있다. 상기 방법은 상기 글러브의 외부를 보다 소량의 용액으로 더욱 효율적으로 처리될 수 있도록 하며, 바라는 항균 효능과 상기 표면으로부터 시약의 어떠한 침출을 완화하는 항균제의 접착력을 여전히 유지하고, 또한 살균제와 사용자의 피부 사이의 계속적인 접촉에 의한 착용자의 피부 자극에 대한 가능성을 제거한다.
상기 억제 영역 실험 및 접촉-전달 실험 프로토콜에 대한 보다 상세한 설명으로, 그 후 제 1 표면에 바라는 접종물을 무균적으로 배치할 수 있다. 어떠한 양의 바라는 접종물이 사용될 수 있고, 일부 구현으로 약 1ml의 양이 제 1 표면에 도포된다. 나아가, 상기 접종물을 제 1 표면의 어떠한 바라는 면적에 도포할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 상기 접종물은 가로 약 7 인치(inch)(178mm) 세로 7인치(178mm)의 면적 위에 도포될 수 있다. 상기 제 1 표면은 멸균될 수 있는 어떠한 물질로 만들 수 있다. 일부 구현에서, 상기 제 1 표면은 스테인리스 스틸, 유리, 포셀린(porcelain), 세라믹, 합성 또는 돼지 등의 천연 가죽 등으로 만들 수 있다.
그 후 상기 접종물은 상기 물품을 평가하기 전, 예를 들어 약 2분 혹은 3분과 같이 상대적으로 짧은 시간 동안 제 1 표면 위에 잔존하도록 한다. 즉 전달 기질을 상기 제 1 표면과 접촉하도록 한다. 상기 전달 기질은 어떠한 형태의 물품일 수 있다. 일부 경우에 있어서, 특정한 응용가능성은 시험(examination) 또는 수술용 글러브일 수 있다. 상기 전달 기질, 예를 들어 상기 글러브는 무균적으로 다루어져야한다. 상기 전달 기질이 글러브인 경우, 실험자의 글러브는 왼쪽 및 오른쪽 손에 배치될 수 있다. 그 후 하나의 글러브를 접종된 제 1 표면에 접촉하고, 상기 접촉이 안정되도록하여 오류를 최소화한다. 그 후 다른 손을 이용하여 즉시 상기 실험 글러브를 제거하고 바라는 양의 멸균 완충 수(상기에서 제조된)를 함유하는 플라스크에 넣어서 전달된 미생물은 추출한다.일부 경우에, 상기 글러브는 약 100 ml의 멸균 완충 수를 함유하는 플라스크에 배치되고 일정 시간 내에 실험될 수 있다. 택일적으로, 상기 글러브는 적절한 양의 Letheen Agar Base(Baltimore, Md.의 Alpha Biosciences, Inc.로부터 입수 가능)를 함유하는 플라스크에 배치하고 이 후 평가를 위해 항균 처리를 중화할 수 있다. 그 후 상기 글러브를 함유하는 상기 플라스크를 왕복 진탕기(reciprocating shaker) 상에 배치하고 약 190 cycles/분에서 200 cycles/분까지의 속도로 흔든다. 상기 플라스크는 어떠한 바라는 시간 동안 흔들 수 있고, 일부의 경우 약 2분 동안 흔든다.
그 후 상기 글러브를 플라스크로부터 제거하고, 상기 용액을 원하는 만큼 희석한다. 그 후 바라는 양의 용액을 적어도 하나의 아가 시료 플레이트 상에 배치할 수 있다. 일부 경우에서, 약 0.1 ml의 용액을 각 시료 플레이트에 배치할 수 있다. 그 후 상기 시료 플레이트 위의 용액을 바라는 시간 동안 인큐베이션 하여 미생물이 번식하도록 한다. 일부의 경우에서, 상기 용액은 적어도 약 48 시간 동안 인큐베이션 될 수 있다. 상기 인큐베이션은 미생물의 성장이 기능한 어떠한 적절한 온도에서 일어날 수 있고, 예를 들어 약 33℃ 내지 약 37℃에서 일어날 수 있다. 경우에 따라서, 상기 인큐베이션은 약 35℃에서 일어날 수 있다.
인큐베이션이 완료된 후, 존재하는 상기 미생물의 수를 헤아리고 그 결과를 CFU/ml로 기록한다. 그 후 CFU/ml의 추출된 미생물을 접종물에 존재하는 수(CFU/ml)로 나누고 100을 곱하여 퍼센트 회수율을 계산한다.
다른 구현으로, 도포된 항균제가 얼마나 신속하게 사멸시키는지의 효능을 평가하기 위해, 본 발명자들은 Kimberly-Clark Corporation에 의해 개발된 직접 접촉의, 신속한 살균성 실험을 이용하였다. 상기 실험은 어떤 미생물이 짧은 기간의 직접 접촉을 통해 하나의 기질에서 글러브로 전달되는 실제 상황을 모의실험한다. 상기 실험은 또한 글러브 표면의 한 지점과의 접촉이 신속하게 미생물을 사멸하는지를 평가할 수 있도록 하는 한편, ASTM E 2149-01 프로토콜의 용액-기초 실험은 접촉하고 미생물을 사멸시키기 위한 다중의 기회를 제공하는 경향이 있으며, 이는 실제로 덜 현실적이다.
본 발명자들은 알려진 양의 미생물의 접종물을 글러브의 항균-처리된 표면에 적용하였다. 약 3-6분 후에, 본 발명자들은 처리된 글러브의 표면에 잔존하는 미생물의 수를 평가하였다. 약 0.8 또는 이를 초과하는 로그적인(logarithmic)(log10) 감소를 갖는 어떠한 시료는 효과적이고 만족스러운 성능 수준을 나타낸다. 현행 ASTM 프로토콜에 따라 수행된 접촉 전달 실험으로는, 약 log101의 차수 크기 정도의 미생물 농도 감소가 유효하다. 바람직하게는, 미생물 농도의 수준은 3log10, 또는 더욱 바람직하게는 약 4log10 혹은 그 이상의 차수 크기로 감소될 수 있다. 표 2는 코팅된 글러브와 접촉 후 상대적인 사멸 효능을 나타낸다. 초기 0 시간 시점 그리고 3, 5, 및 30분 시점의 상기 표면 위 유기체 농도가 주어졌다. 나타난 바와 같이, 0시 그리고 3, 5, 및 30분 후의 시간에서 상기 유기체 수의 결과적인 퍼센트 감소가 극적이다. 현저하게. 항균제와의 접촉은 초기 수 분 내에 실질적으로 존재하는 모든(96-99% 또는 그 이상) 미생물을 사멸한다.
폴리헥사메틸렌 비구아니드의 항균 효능을 실험하기 위해 본 발명자들은 ASTM 프로토콜 04-123409-106 "Rapid Germicidal Time Kill"에 따라 니트릴 시험 글러브를 처리하였다. 요약하면, 하룻밤 동안 배양된 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)(ATCC #27660, 5×108 CFU/mL) 약 50 μL를 글러브 물질에 도포한다. 약 6분의 총 접촉 시간 후 상기 글러브 편물을 중화 완충제에 배치한다. 생존 미생물을 추출하고 Letheen 배양액에서 희석한다. 분취량을 Tryptic Soy Agar 플레이트 위에 도말평판배양(spread plate) 한다. 플레이트를 48 시간 동안 35℃에서 인큐베이션 한다. 인큐베이션에 후속적으로 상기 생존 미생물을 세고 상기 콜로니 형성 단위(CFU)를 기록한다. 실험물질 대 대조군 편물로부터 생존 미생 물의 감소(log10)가 계산되었다:
Log10 CFU/표본 대조군 - Log10 CFU/표본 실험 물품 = Log10 감소.
본 발명자들은 미세구조 니트릴 상의 글러브 시료를 평가하는 경우, 기계를 0.03g/글러브에서 적용하는 경우 폴리헥사메틸렌 비구아니드로의 처리는 4 log 감소를 초과하는 스타필로코커스 아우레우스 ATCC 27660의 감소를 가져왔다. 그 결과가 하기와 같이 표 23에 요약되었다.
표 23
| HT# | KC# | 항균 처리* | Log 회수율 | 결과† |
| 167 | 45 | Microgrip Nitrile 대조군(RSR 니트릴) 89-8 | 3.72 | 대조군 |
| 168 | 46 | Q2-5211+89-5와 함께 PHMBa Hot Spray(0.03 g/글러브) | 5.88 | 1.32 |
| 169 | 48 | PHMBa Hot Spray(0.03 g/글러브) 89-7 | < 2.38 | > 4.7 |
| 161 | 39 | PFE 대조군 (9/15/2004에 보고된 실험) 87-1 | 7.23 | 대조군 |
니트릴 글러브를 폴리헥사메틸렌 비구아니드로 처리하는 경우 가열 없이 손 스프레이 된 경우 1 log를 초과하는 미생물의 감소를 나타내고 가열 조건에서 기계 스프레이 된 경우 5 log를 초과하는 감소를 나타낸다. 상기 니트릴 대조군 물질은 3 및 4 log의 고유 항균 효능을 나타낸다. 이러한 결과는 적용된 미생물에서의 감소를 비교한다(표 24의 라텍스 대조군 물질로부터 추정).
표 24, 라텍스 글러브 시료의 평가:
| 시료 번호 | 항균 처리 | Log 회수율 | 결과 |
| 1 | PFE 대조군 | 7.23 | 대조군 |
| 2 | 0.03g/글러브 PHMBa 기계 스프레이 됨(3회; 600 글러브 lot w/1.5L 스프레이; 픽업(pickup) ~0.02 g/글러브) | < 1.4 | > 5.83 |
표 25. 니트릴 글러브 시료의 평가:
| 시료번호 | 항균 처리 | Log 회수율 | 결과 † |
| 1 | 니트릴 대조군(RSR 니트릴) | 3.08 | 대조군 |
| 2 | 손 스프레이 된 PHMBa 2%(0.03 g/글러브에 근접); 마이크로그립(microgrip) 니트릴 | 5.95 | NR |
| 3 | 니트릴 대조군(RSR 니트릴) | 4.00 | 대조군 |
| 4 | PHMBa 기계 스프레이 된 ~0.03g/글러브(160°F; 1회, 30분, 1.5L 총 스프레이, 600 글러브 배치(batch)) | < 2.15 | > 1.85 |
†감소 없음 = 대조군 글러브와 비교할 때 시험 글러브 0.5 log 미만 감소.
접종물: 8.08
억제 영역의 시험이 완성되어 항균제의 접착이 평가되었다. 그 결과가 하기 표 26 및 27에 요약되었다.
표 26.
| 시료# | 설명 | 접종 수준 | 억제 영역 | 실험 미생물 | 시료의 크기 |
| 1 | 니트릴 기질 | 1.1×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 2 | 니트릴 기질 | 1.1×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 3 | 니트릴 기질 | 1.1×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 4 | 니트릴 기질 | 1.1×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 5 | 음성 대조군-니트릴 기질 | 1.1×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 6 | 양성 대조군- 0.5% 암필(Amphyl)(v:v) | 1.1×105CFU/ml | 5mm | S. 아우레우스 | 100μl |
표 27.
| 시료# | 설명 | 접종 수준 | 억제 영역 | 실험 미생물 | 시료 크기 |
| 1 | 천연 고무 라테스 기질 | 1.3×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 2 | 천연 고무 라테스 기질 | 1.3×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 3 | 천연 고무 라테스 기질 | 1.3×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 4 | 천연 고무 라테스 기질 | 1.3×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 5 | 천연 고무 라테스 기질 | 1.3×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 6 | 음성 대조군-천연 고무 라테스 기질 | 1.3×105CFU/ml | 없음 | S. 아우레우스 | 100μl |
| 7 | 양성 대조군- 0.5% 암필(Amphyl)(v:v) | 1.3×105CFU/ml | 5mm | S. 아우레우스 | 100μl |
본 발명은 일반적으로 그리고 실시예로서 상세하게 설명되었다. 사용된 언어는 제한이 아닌 설명을 위한 것이다. 당해 기술분야의 일반적인 숙련자는 본 발명이 특정하게 설명되는 구현들에 의해 제한되는 것은 아니며, 하기의 청구항 또는 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있는 현재 알려진 혹은 개발될 다른 동등한 구성을 포함하는 동등물로 설명된 본 발명의 범위 내에서 그에 대한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 상기 변경은 본 명세서에 포함되고 첨부된 청구항은 본 명세서의 바람직한 구현의 설명에 의해 제한되지 않는 것으로 해석된다.
Claims (20)
- 그룹 A는 제 1 항균제를 포함하며; 그룹 B는 제 2 항균제, 유기산 또는 공정조제를 포함하며; 그리고 그룹 C는 대전방지제 또는 플루오로폴리머를 포함하는, 상기 그룹 A, 그룹 B, 및 임의의 그룹 C로부터 선택된 적어도 하나의 구성분의 혼합물을 포함하는 항균 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 항균제는 폴리헥사메틸렌 비구아니드(PHMB)인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2 항균제는 제 2 비구아니드, 클로로헥신, 알렉시딘, 및 이의 관련 염, 4차 암모늄 화합물, 4차 실록산, 폴리4차(polyquaternary) 아민; 입자 형태 또는 지지 매트릭스 또는 중합체에 편입된 금속-함유 종 및 이들의 산화물; 할로겐, 할로겐-방출제 또는 할로겐-함유 폴리머, 브로모-화합물, 클로린 디옥사이드, 티아졸, 티오시아네이트, 이소티아졸린, 시아노부탄, 디티오카바메이트, 티온, 트리클로산, 알킬술포숙시네이트, 알킬-아미노-알킬 글리신, 디알킬-디메틸-포스포늄 염, 세트리미드, 하이드로겐 퍼록사이드, 1-알킬-1,5-디아자펜탄, 세틸 피리디늄 클로라이드, 안정화된 퍼록사이드, 술파이드, 비스페놀, 폴리페놀, 키토산, 아나타제 TiO2, 토르말린, 하이드로트로프(hydrotrope), 카오트로픽 제 제(chaotropic agent) 및 이의 상승적 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 유기산은 아세틱산, 아스코르빅산, 벤조익산, 시트릭산, 글루타릭산, 말레익산, 폴리락틱산, 폴리글리콜릭산, 프로피오닉산, 및 살리실릭산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 공정조제(processing aid)는 알콜, 습윤제 계면활성제, 점도 조절제, 결합제 표면 조절제, 염, 또는 pH-조절제인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 시약은 각각 약 1000:1 내지 약 1:1000 범위 내의 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 용액 내 또는 기질 상 활성 제제의 중량 퍼센트 견지로, 약 0.1-99.9wt.%의 폴리헥사메틸렌 비구아니드(PHMB), 및 약 0.1-99.9wt.% 농도의 상승적 공활성(coactive) 제제, X의 혼합을 포함하며, 상기 X는 표면활성제, 계면활성제, 유기산, 및 제 2 항균제, 또는 이의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 표면활성제는 셀룰로스 또는 4차 암모늄 기로 개질된 셀룰로스-유도 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 조성물은 처리된 기질 표면과 안정하게 결합하는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 조성물은 인간의 후각계에 대해 무취인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 조성물은 약 30분 내에 적어도 3log10의 미생물 감소를 나타내는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 조성물은 약 15분 내에 적어도 3log10 CFU의 사멸 효능을 나타내는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 조성물은 약 5-10분 내에 적어도 1log10 감소 CFU를 나타내는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 조성물은 공정조제를 포함하여 기질 상에 균일한 PHMB 코팅의 획득을 돕는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 PHMB는 처리된 기질 위에 약 0.01-5wt.% 범위의 최종 농도로 존재하는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 조성물은 항-바이러스제를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
- 활성 제제 중량 기준으로 적어도 0.1-99.9wt%의 폴리헥사메틸렌 비구아니드(PHMB) 을 포함하는 제 1 활성 제제, 및 표면 활성제, 계면활성제, 유기산, 및 제 2 항균제, 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 제 2 활성 제제를 포함하는 항균 용액.
- 제 17항에 있어서, 상기 용액은 제 2 비구아니드, 클로로헥사딘, 알렉시딘, 및 이의 관련 염, 4차 암모늄 화합물, 4차 실록산, 폴리4차(polyquaternary) 아민; 입자 형태 또는 지지 매트릭스 또는 중합체에 편입된 금속-함유 종 및 이의 산화물; 할로겐, 할로겐-방출제 또는 할로겐-함유 폴리머, 브로모-화합물, 클로린 디옥사이드, 티아졸, 티오시아네이트, 이소티아졸린, 시아노부탄, 디티오카바메이트, 티온, 트리클로산, 알킬술포숙시네이트, 알킬-아미노-알킬 글리신, 디알킬-디메틸- 포스포늄 염, 세트리미드, 하이드로겐 퍼록사이드, 1-알킬-1,5-디아자펜탄, 세틸 피리디늄 클로라이드, 안정화된 퍼록사이드, 술파이드, 비스페놀, 폴리페놀, 키토산, 아나타제 TiO2, 토르말린, 하이드로트로프(hydrotrope), 카오트로픽 제제(chaotropic agent) 및 이의 상승적 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 용액.
- 제 17항에 있어서, 처리된 기질 상의 각 활성 제제 및 공정조제의 최종 농도는 약 0.01-20wt%의 범위일 수 있는 것을 특징으로 하는 항균 용액.
- 제 17항에 있어서, 상기 용액은 약 2 내지 약 6의 범위 내의 pH값을 갖는 것을 특징으로 하는 항균 용액.
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