PL248795B1

PL248795B1 - Preparation with virucidal and biocidal properties, its use especially against SARS-CoV-2, method of manufacturing the preparation and protective layer with biocidal properties

Info

Publication number: PL248795B1
Application number: PL437795A
Authority: PL
Inventors: Ewa Sawosz-Chwalibóg; Waldemar Wierzba; Zbigniew Król; Ireneusz Kotela; Sławomir Jaworski; Marlena Zielińska-Górska; Marta GRODZIK; Marta Grodzik; Agata Lange; Patryk Krzemiński; Anna HOTOWY; Anna Hotowy; Andrzej Kotela; Malwina Sosnowska; Barbara Strojny-Cieślak; Mateusz WIERZBICKI; Mateusz Wierzbicki
Original assignee: Centralny Szpital Kliniczny Mini Spraw Wewnetrznych I Administracji W Warszawie; Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego W Warszawie
Priority date: 2021-05-07
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2026-01-26
Also published as: PL437795A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest preparat o działaniu wirusobójczym i biobójczym zawierający koloid niefunkcjonalizowanego tlenku grafenu i wolnych od zanieczyszczeń powierzchniowych nanoczastek srebra w proporcji wagowej 5:25. Wynalazek dotyczy również zastosowania tego preparatu przeciwko wirusom i mikroorganizmom, zwłaszcza wirusowi SARS-CoV-2, sposobu przygotowania preparatu i sposobu wytwarzania stabilnej i trwałej warstwy ochronnej, wykazującej właściwości bójcze wobec bakterii i wirusów, a zwłaszcza wirusa SARS-CoV-2 poprzez nanoszenie preparatu koloidalnego na materiały i powierzchnie, zwłaszcza maseczki i odzież ochronną w jednostkach medycznych.The invention is a preparation with virucidal and biocidal properties containing a colloid of non-functionalized graphene oxide and surface contamination-free silver nanoparticles in a weight ratio of 5:25. The invention also relates to the use of this preparation against viruses and microorganisms, especially the SARS-CoV-2 virus, a method of preparing the preparation, and a method of producing a stable and durable protective layer exhibiting antibacterial and antiviral properties, especially the SARS-CoV-2 virus, by applying the colloidal preparation to materials and surfaces, especially masks and protective clothing in medical facilities.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wirusobójczy i biobójczy preparat koloidalny, zastosowanie tego preparatu przeciwko wirusom i mikroorganizmom, zwłaszcza wirusowi SARS-CoV-2, sposób przygotowania preparatu i sposób wytwarzania stabilnej i trwałej warstwy ochronnej, wykazującej właściwości bójcze wobec bakterii i wirusów, a zwłaszcza wirusa SARS-CoV-2 na materiałach i powierzchniach, zwłaszcza maseczkach i odzieży ochronnej w jednostkach medycznych.The subject of the invention is a virucidal and biocidal colloidal preparation, the use of this preparation against viruses and microorganisms, especially the SARS-CoV-2 virus, a method of preparing the preparation and a method of producing a stable and durable protective layer having antibacterial and antiviral properties, especially the SARS-CoV-2 virus, on materials and surfaces, especially masks and protective clothing in medical units.

Ze stanu techniki znane są różne rozwiązania w zakresie antymikrobiologicznego działania tlenku grafenu połączonego z nanocząstkami srebra. W badaniach Jaworskiego i wsp. „Graphene Oxide-Based Nanocomposites Decorated with Silver Nanoparticles as an Antibacterial Agent Nanoscale Research Letters.” (2018) 13:116 https://doi.org/10.1186/s11671-018-2533-2 mieszaninę tlenku grafenu oraz nanocząstek srebra, produkowanych metodą chemiczną, poprzez działanie ultradźwiękami nanoszono na folię poliuretanową. Tak uzyskana folia posiadała właściwości antybakteryjne.Various solutions for the antimicrobial activity of graphene oxide combined with silver nanoparticles are known in the art. In the study by Jaworski et al. "Graphene Oxide-Based Nanocomposites Decorated with Silver Nanoparticles as an Antibacterial Agent Nanoscale Research Letters." (2018) 13:116 https://doi.org/10.1186/s11671-018-2533-2 , a mixture of graphene oxide and silver nanoparticles, produced chemically, was applied to a polyurethane film using ultrasonication. The resulting film exhibited antibacterial properties.

W badaniach Liu i wsp. „Facile synthesis of monodispersed silver nanoparticles on graphene oxide sheets with enhanced antibacterial activity. J. Chem.” (2011) 35, 1418-1423 kompozyt GO-nanoAg wykazywał właściwości antybakteryjne wobec Escherichia coli na poziomie 99%.In the study by Liu et al. "Facile synthesis of monodispersed silver nanoparticles on graphene oxide sheets with enhanced antibacterial activity. J. Chem." (2011) 35, 1418-1423, the GO-nanoAg composite showed antibacterial properties against Escherichia coli at the level of 99%.

Inne badania (Khorrami i wsp. „Method for Fabrication of Ag-GO Nanocomposite with Controlled Anti-Cancer and Anti-bacterial Behavior; A Comparative Study”. Scientific Reports (2019) 9:9167 oraz Shao i wsp. “Preparation, Characterization, and Antibacterial Activity of Silver Nanoparticle-Decorated Graphene Oxide Nanocomposite.” ACS Appl. Mater. Interfaces (2015) 7, 6966-6973) wykazały aktywność antybakteryjną nanokompozytu GO i nanocząstek Ag przeciwko Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus.Other studies (Khorrami et al. "Method for Fabrication of Ag-GO Nanocomposite with Controlled Anti-Cancer and Anti-bacterial Behavior; A Comparative Study". Scientific Reports (2019) 9:9167 and Shao et al. "Preparation, Characterization, and Antibacterial Activity of Silver Nanoparticle-Decorated Graphene Oxide Nanocomposite." ACS Appl. Mater. Interfaces (2015) 7, 6966-6973) demonstrated the antibacterial activity of GO nanocomposite and Ag nanoparticles against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus.

Nieliczne źródła dokumentują antywirusowe właściwości kompozytu, mieszaniny czy substancji złożonej z tlenku grafenu i przyłączonych do niego (dekorowanych) nanocząstek srebra.Few sources document the antiviral properties of a composite, mixture or substance composed of graphene oxide and silver nanoparticles attached to it (decorated).

Badano aktywność przeciwwirusową tlenku grafenu z dołączonymi nanocząstkami Ag wobec wirusów otoczkowych i bezotoczkowych ale jedynie przeciwko koronawirusowi kotów (FCoV) a nie ludzi (Chen i wsp. “Antiviral Activity of Graphene-Silver Nanocomposites against Non-Enveloped and Enveloped Viruses.” Int. J. Environ. Res. Public Health (2016) 13, 13, 430).The antiviral activity of graphene oxide with attached Ag nanoparticles against enveloped and non-enveloped viruses was tested, but only against feline coronavirus (FCoV) and not against humans (Chen et al. “Antiviral Activity of Graphene-Silver Nanocomposites against Non-Enveloped and Enveloped Viruses.” Int. J. Environ. Res. Public Health (2016) 13, 13, 430).

Podobnie w innych badaniach udokumentowano antywirusowe działanie nanokompozytu G OAg wobec wirusa zespołu rozrodczo-oddechowego świń (PRRSV) (Du i wsp. „Antiviral Activity of Graphene Oxide-Silver Nanocomposites by Preventing Viral Entry and Activation of Antiviral Innate Immune Response. ACS Applied Bio Materials (2018) 1 (5)).Similarly, other studies have documented the antiviral activity of G OAg nanocomposite against porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) (Du et al. “Antiviral Activity of Graphene Oxide-Silver Nanocomposites by Preventing Viral Entry and Activation of Antiviral Innate Immune Response. ACS Applied Bio Materials (2018) 1 (5)).

W kolejnych badaniach (Crane i wsp. „Graphene oxide/silver nanoparticle ink formulations rapidly inhibit influenza A virus and OC43 coronavirus infection in vitro. (2021) https://doi.org/10.1101/2021.02.25.432893) udokumentowano aktywność antywirusową kompozytu GO-Ag wobec dwu otoczkowych ludzkich wirusów RNA, wirusa grypy A i koronawirusa OC43.In subsequent studies (Crane et al. "Graphene oxide/silver nanoparticle ink formulations rapidly inhibit influenza A virus and OC43 coronavirus infection in vitro. (2021) https://doi.org/10.1101/2021.02.25.432893) the antiviral activity of the GO-Ag composite against two enveloped human RNA viruses, influenza A virus and OC43 coronavirus, was documented.

Dotychczas stosowane metody przygotowania nanowarstwy tlenku grafenu, dekorowanego nanocząstkami srebra można podzielić na chemiczne i fizyczne. Znane metody chemiczne wykorzystują reakcje chemiczne pomiędzy nanocząstkami i tlenkiem grafenu, a najczęściej funkcjonalizację nanocząstek srebra lub tlenku grafenu, celem związania tych struktur i stworzenia koloidu GO-Ag (Crane i wsp., 2021). Funkcjonalizację GO wykonuje się poprzez przyłączanie grup tiolowych, które łączą nanocząstki Ag. Wadą tych metod jest silne związanie GO i Ag, co utrudnia wydzielanie nanocząstek Ag i ich jonów do mikrośrodowiska i zmniejsza skuteczność bójczą preparatu GO-Ag.The methods used to prepare graphene oxide nanolayers decorated with silver nanoparticles can be divided into chemical and physical methods. Known chemical methods utilize chemical reactions between nanoparticles and graphene oxide, most commonly functionalizing silver or graphene oxide nanoparticles to bind these structures and create a GO-Ag colloid (Crane et al., 2021). GO functionalization is achieved by attaching thiol groups, which link Ag nanoparticles. A disadvantage of these methods is the strong binding of GO and Ag, which hinders the release of Ag nanoparticles and their ions into the microenvironment and reduces the bactericidal effectiveness of the GO-Ag preparation.

W innych rozwiązaniach stosuje się jeszcze dodatkowe materiały i związki chemiczne, które tworzą kompozyt wraz z GO i Ag. Do niektórych należą kompozyt GO-nanoAg na folii propylenowej (Jaworski i wsp. 2018). Tlenek grafenu i nanocząstki srebra nanoszono na folię lub inne struktury i badano właściwości antybakteryjne tak uzyskanych kompozytów.Other solutions use additional materials and chemical compounds that create composites with GO and Ag. Some include a GO-nanoAg composite on a propylene foil (Jaworski et al. 2018). Graphene oxide and silver nanoparticles were applied to the foil or other structures, and the antibacterial properties of the resulting composites were tested.

Znane ze stanu techniki rozwiązania tlenku grafenu dekorowanego cząstkami srebra polegają na opracowaniu preparatu (kompozytu) tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami srebra do zastosowania jako płynu dezynfekcyjnego o działaniu antymikrobiologicznym.The state-of-the-art solutions for graphene oxide decorated with silver particles involve the development of a preparation (composite) of graphene oxide decorated with silver nanoparticles for use as a disinfectant with antimicrobial properties.

W zakresie sposobów nanoszenia nanowarstwy najbardziej popularnym rozwiązaniem osadzania tlenku grafenu na powierzchni jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) (Lavin-Lopez i wsp. “Role of inert gas in the CVD-graphene synthesis over polycrystalline nickel foils”. Mater. Chem Phys. (2019) 222, 173-180). Jednak metoda ta wymaga zaawansowanego sprzętu aparaturowego.In terms of nanolayer deposition methods, the most popular solution for deposition of graphene oxide on a surface is chemical vapor deposition (CVD) (Lavin-Lopez et al. “Role of inert gas in the CVD-graphene synthesis over polycrystalline nickel foils”. Mater. Chem Phys. (2019) 222, 173-180). However, this method requires advanced instrumentation.

W innych znanych rozwiązaniach tlenek grafenu osadzano na oczyszczanej plazmą szalce Petriego, a następnie poddawano suszeniu próżniowemu. W tej procedurze tlenek grafenu rozpylano pod ciśnieniem, a następnie poddawano suszeniu próżniowemu w temperaturze 150°C. (Nasiłowska i wsp. „Graphene Oxide Aerosol Deposition and its Influence on Cancer Cells. Preliminary Results.” Materials (2020) 13, 4464).In other known solutions, graphene oxide was deposited on a plasma-cleaned Petri dish and then subjected to vacuum drying. In this procedure, graphene oxide was sprayed under pressure and then subjected to vacuum drying at 150°C. (Nasiłowska et al. "Graphene Oxide Aerosol Deposition and its Influence on Cancer Cells. Preliminary Results." Materials (2020) 13, 4464).

Ze stanu techniki znane są również metody napylania czy natryskiwania. Metodą nakładania cienkich warstw, opracowaną przez Kim i wsp. „Self-Healing Reduced Graphene Oxide Films by Supersonic Kinetic Spraying.” Adv. Funct. Mater. (2014) 24, 4986-4995. jest metoda naddźwiękowego rozpylania kinetycznego. Zaletą tej metody jest możliwość osadzania grafenu (rGO) na dowolnym podłożu i na znaczą skalę. Generalnie metody napylania na zimno dzieli się na wysokociśnieniowe i niskociśnieniowe, gdzie gaz nośny ma prędkość od 300-1200 m/s. Technologia ta dzieli się na dwa rodzaje: wysoko- i niskociśnieniową, różniące się budową dyszy do natryskiwania. Jednak, w obu tych metodach stosuje się specjalne dysze, gaz nośny (np. hel lub jego mieszaniny), wysoką temperaturę. Co więcej metody te dedykowane są nanoszeniu proszków metali i ich tlenków (Moridi i wsp. “Cold spray coating: review of material systems and future perspectives.” Surface Engineering (2014) 30, 5, 369-395).Sputtering or spraying methods are also known in the art. A thin-film deposition method, developed by Kim et al. "Self-Healing Reduced Graphene Oxide Films by Supersonic Kinetic Spraying." Adv. Funct. Mater. (2014) 24, 4986-4995, is supersonic kinetic spraying. The advantage of this method is the ability to deposit graphene (rGO) on any substrate and on a large scale. Generally, cold spraying methods are divided into high-pressure and low-pressure, where the carrier gas has a velocity of 300-1200 m/s. This technology is divided into two types: high-pressure and low-pressure, which differ in the design of the spray nozzle. However, both methods use special nozzles, a carrier gas (e.g., helium or its mixtures), and high temperature. Moreover, these methods are dedicated to the deposition of metal powders and their oxides (Moridi et al. “Cold spray coating: review of material systems and future perspectives.” Surface Engineering (2014) 30, 5, 369-395).

Celem wynalazku jest dostarczenie wysoce efektywnego środka bójczego wobec bakterii i wirusów, zwłaszcza przeciwko koronawirusowi SARS-CoV-2, do pokrywania materiałów, powierzchni i sprzętów użytku medycznego i codziennego. Utworzona na powierzchni danego materiału warstwa będzie ultra cienka, trwała i nie będzie zmieniać istotnie cech materiału.The aim of the invention is to provide a highly effective antibacterial and antiviral agent, particularly against the SARS-CoV-2 coronavirus, for coating materials, surfaces, and devices for medical and everyday use. The layer created on the surface of a given material will be ultra-thin, durable, and will not significantly alter the material's properties.

Przedmiotem wynalazku jest preparat o działaniu wirusobójczym i biobójczym zawierający tlenek grafenu i nanocząstki srebra, który zawiera koloid niefunkcjonalizowanego tlenku grafenu i wolnych od zanieczyszczeń powierzchniowych nanocząstek srebra w proporcji wagowej 1:5, przy czym nanocząstki srebra stanowią monokrystaliczne nanocząstki srebra wytworzone metodą fizyczną EDM.The subject of the invention is a preparation with virucidal and biocidal action containing graphene oxide and silver nanoparticles, which comprises a colloid of non-functionalized graphene oxide and silver nanoparticles free from surface contamination in a weight ratio of 1:5, wherein the silver nanoparticles are single-crystalline silver nanoparticles produced by the physical method of EDM.

Korzystnie, stężenie koloidu tlenek grafenu - nanocząstki srebra wynosi 25 ppm do 50 ppm srebra i 5 do 10 ppm tlenku grafenu.Preferably, the concentration of the graphene oxide-silver nanoparticle colloid is 25 ppm to 50 ppm silver and 5 to 10 ppm graphene oxide.

Korzystnie, preparat zawiera tlenek grafenu o średnicy płatka od 5 do 30 μm, grubości pojedynczej warstwy płatków 0,8-1,2 nm, o zawartości węgla 40-50%, tlenu 39-49%, wodoru 1-4%, siarki < 2%, azotu < 1%, manganu < 0,006%.Preferably, the preparation contains graphene oxide with a flake diameter of 5 to 30 μm, a single layer thickness of flakes of 0.8-1.2 nm, a carbon content of 40-50%, oxygen of 39-49%, hydrogen of 1-4%, sulfur <2%, nitrogen <1%, manganese <0.006%.

Korzystnie, tlenek grafenu zawieszony w wodzie o stężeniu 1 mg/ml zachowuje stabilność przez minimum 6 miesięcy, a potencjał Zeta wynosi < 25 mV.Preferably, graphene oxide suspended in water at a concentration of 1 mg/ml is stable for a minimum of 6 months and the Zeta potential is < 25 mV.

Korzystnie, stężenie tlenku grafenu wynosi 5 ml/L i srebra 25 ml/L.Preferably, the concentration of graphene oxide is 5 ml/L and silver 25 ml/L.

Korzystnie, tlenek grafenu zawiera na swojej powierzchni grupy -OH, COOH, =O oraz -H.Preferably, the graphene oxide contains -OH, COOH, =O and -H groups on its surface.

Korzystnie, preparat zawiera koloidalny roztwór nanocząsteczek srebra, w którym srebro zawieszone jest w wodzie o przewodności elektrycznej < 1,020 μS.Preferably, the preparation comprises a colloidal solution of silver nanoparticles in which silver is suspended in water with an electrical conductivity of < 1,020 μS.

Korzystnie, nanocząstki srebra są wolne od zanieczyszczeń powierzchniowych, o wielkości od 1 do 100 nm, rozkładzie wielkości 50% nanocząstek < 30 nm, potencjale Zeta < 30 mV, o morfologii zaokrąglonej, bez ostrych krawędzi.Preferably, the silver nanoparticles are free from surface impurities, with a size of 1 to 100 nm, a size distribution of 50% of the nanoparticles < 30 nm, a Zeta potential < 30 mV, and a rounded morphology without sharp edges.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie preparatu o działaniu wirusobójczym i biobójczym jak określono powyżej do dezynfekcji i zabezpieczania powierzchni przeciwko mikroorganizmom i wirusom.Another subject of the invention is the use of a preparation with virucidal and biocidal action as defined above for disinfecting and protecting surfaces against microorganisms and viruses.

Korzystnie, wirusem jest koronawirus, zwłaszcza SARS-CoV-2.Preferably, the virus is a coronavirus, especially SARS-CoV-2.

Korzystnie, powierzchnię stanowią maseczki, materiały, odzież ochronna, sprzęty i akcesoria medyczne, materiały, sprzęty użytku domowego oraz skóra ludzka.Preferably, the surfaces are masks, materials, protective clothing, medical equipment and accessories, materials, household appliances and human skin.

Korzystnie, preparat natryskiwany jest na powierzchnie na zimno lub metodą jednorazowej sonikacji.Preferably, the preparation is sprayed onto the surfaces cold or by single sonication.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ochronnej warstwy o własnościach bójczych, charakteryzujący się tym, że powyżej określony preparat natryskiwany jest na powierzchnie na zimno lub metodą jednorazowej sonikacji.Another subject of the invention is a method for producing a protective layer with antimicrobial properties, characterized in that the above-mentioned preparation is sprayed onto surfaces cold or by single sonication.

Korzystnie, preparat rozpyla się co najmniej dwukrotnie na suchą powierzchnię wybranego materiału z odległości ok. 0,5 m poprzez równomierne natryskiwanie na zimno całej powierzchni aż do uzyskania efektu maksymalnego nasączenia materiału lub maksymalnego pokrycia warstwą preparatu, po wyschnięciu naniesionej pierwszej warstwy przeprowadza się kolejne natryskiwanie warstwy drugiej.Preferably, the preparation is sprayed at least twice onto the dry surface of the selected material from a distance of approx. 0.5 m by evenly cold spraying the entire surface until the effect of maximum material saturation or maximum coverage with the preparation layer is achieved, after the first layer has dried, another spraying of the second layer is carried out.

Korzystnie, po wyschnięciu naniesionej drugiej warstwy przeprowadza się natryskiwanie trzeciej warstwy.Preferably, after the second layer has dried, the third layer is sprayed.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania preparatu jak określono powyżej charakteryzujący się tym, że mieszaninę nanocząstek srebra i tlenku grafenu poddaje się sonikacji w celu związania nanocząstek srebra do płatków tlenku grafenu w procesie wymuszonej samoorganizacji i utworzenia stabilnego koloidu, przy czym stosunek wagowy tlenku grafenu do nanocząstek srebra wynosi 1:5, przy czym nanocząstki srebra wytworzone są metodą fizyczną EDM.Another subject of the invention is a method for obtaining the preparation as defined above, characterized in that a mixture of silver nanoparticles and graphene oxide is subjected to sonication in order to bind the silver nanoparticles to graphene oxide flakes in the process of forced self-assembly and form a stable colloid, wherein the weight ratio of graphene oxide to silver nanoparticles is 1:5, wherein the silver nanoparticles are produced by the physical method of EDM.

Korzystnie, sonikację mieszaniny srebra i tlenku grafenu prowadzi się w ultrapłuczce małej mocy przez 30 minut, w temperaturze pokojowej.Preferably, sonication of the silver and graphene oxide mixture is carried out in a low-power ultrasonic scrubber for 30 minutes at room temperature.

Rozwiązanie według wynalazku polega na przygotowaniu preparatu wirusobójczego i biobójczego, będącego mieszaniną niefunkcjonalizowanego tlenku grafenu i wolnych od zanieczyszczeń powierzchniowych nanocząstek srebra (GO-nanoAg) w proporcji wagowej 5 : 25. W rozwiązaniu według wynalazku nie stosuje się folii i innych materiałów, a czynnikiem stanowiącym podłoże dla nanocząstek srebra są płatki tlenku grafenu. Rozwinięta powierzchnia płatków grafenu stanowi rodzaj nanowarstwy, która z uwagi na liczne grupy funkcyjne, znajdujące się na jej powierzchni (-OH, =O, -COOH) ma powinowactwo do większości materiałów i łatwo ulega adhezji poprzez siły Van der Vaalsa do powierzchni materiału, na który została naniesiona.The invention involves the preparation of a virucidal and biocidal preparation consisting of a mixture of non-functionalized graphene oxide and surface-contaminant-free silver nanoparticles (GO-nanoAg) in a weight ratio of 5:25. The invention eliminates foils and other materials, and graphene oxide flakes serve as the substrate for the silver nanoparticles. The expanded surface of the graphene flakes constitutes a type of nanolayer, which, due to the numerous functional groups present on its surface (-OH, =O, -COOH), has an affinity for most materials and readily adheres to the surface of the material to which it is applied via Van der Vaals forces.

W rozwiązaniu według wynalazku mieszaninę nanocząstek srebra i tlenku grafenu poddaje się sonikacji w celu związania nano-srebra do płatków tlenku grafenu w procesie wymuszonej samoorganizacji i utworzenia stabilnego koloidu nanoAg-GO o koncentracji 25 ppm do 50 ppm Ag i 5 ppm do 10 ppm GO. W rozwiązaniu według wynalazku preparat nanoAg-GO poprzez natryskiwanie na zimno na wybrane powierzchnie, a w tym materiały, odzież w tym ochronną i inne przedmioty użytku medycznego i codziennego tworzy silnie przylegającą, stabilną i trwałą nanowarstwę ochronną przeciwko bakteriom i wirusom, a zwłaszcza przeciwko koronawirusowi SARS-CoV-2.In the invention, a mixture of silver nanoparticles and graphene oxide is sonicated to bind nanosilver to graphene oxide flakes through a forced self-assembly process and form a stable nanoAg-GO colloid with a concentration of 25 ppm to 50 ppm Ag and 5 ppm to 10 ppm GO. In the invention, the nanoAg-GO preparation, by cold spraying onto selected surfaces, including materials, clothing, including protective clothing, and other medical and everyday items, creates a strongly adherent, stable, and durable protective nanolayer against bacteria and viruses, particularly against the SARS-CoV-2 coronavirus.

Cechy nanocząstek srebraFeatures of silver nanoparticles

W rozwiązaniu według wynalazku stosuje się tylko nanocząstki srebra produkowane metodą fizyczną EDM (micro-electrical discharge machining). Metoda ta gwarantuje najwyższą czystość koloidu i czystość powierzchniową nanocząstek srebra. W innych rozwiązaniach wykorzystuje się nanocząstki srebra uzyskane metodami chemicznymi, zazwyczaj poprzez redukcję soli srebra. W dostępnej literaturze znana jest metoda fizyczna łączenia tlenku grafenu z nanocząstkami srebra (Chen i wsp., „Nanocomposites against Non-Enveloped and Enveloped Viruses”. Int. J. Environ. Res. Public Health (2016) 13, 13, 430), jednak proces ten odbywa się w inny sposób, a pozostałe różnice dotyczą charakterystyki nanocząstek srebra. W porównaniu do innych znanych rozwiązań otrzymywania kompozytu koloidalnego złożonego z tlenku grafenu i nanocząstek srebra w rozwiązaniu według wynalazku zastosowano nanocząstki srebra wytwarzane tylko metodą fizyczną. Metoda polegała na powstawaniu nanocząstek srebra z elektrody zanurzonej w ultraczystej wodzie pod wpływem odpowiedniego natężenia i napięcia prądu elektrycznego, do którego podłączano elektrody. Zaletą tego rozwiązania jest doskonała czystość koloidu z uwagi na brak stosowania reagentów chemicznych, które muszą być stosowane w metodzie chemicznej, i których nie można wyeliminować w stu procentach. W rozwiązaniu według wynalazku używamy koloidalnego roztworu nanocząstek srebra w ultraczystej wodzie (miliQ-water) o przewodności elektrycznej < 1,020 μS. Dzięki temu nie wprowadzamy do preparatu żadnych dodatkowych związków i pierwiastków, które mogłyby być szkodliwe dla organizmu, czy mogłyby zaburzać lub zmniejszać skuteczność preparatu. Wiadomo, że nawet zastosowanie procesu oczyszczania nanocząstek srebra ze śladów reagentów chemicznych nigdy nie daje skuteczności stuprocentowej. Koloidy nanocząstek srebra były sprawdzane pod względem podstawowych parametrów fizyko-chemicznych, a także stabilności koloidu, czystości, wielkości nanocząstek srebra, rozkładu wielkości nanocząstek, morfologii nanocząstek i potencjału Zeta koloidu.The invention uses only silver nanoparticles produced by the physical method of EDM (micro-electrical discharge machining). This method guarantees the highest purity of the colloid and the surface purity of the silver nanoparticles. Other solutions use silver nanoparticles obtained by chemical methods, usually by reducing silver salts. A physical method for combining graphene oxide with silver nanoparticles is known in the available literature (Chen et al., "Nanocomposites against Non-Enveloped and Enveloped Viruses." Int. J. Environ. Res. Public Health (2016) 13, 13, 430), but this process is performed differently, and the remaining differences concern the characteristics of the silver nanoparticles. Compared to other known solutions for obtaining colloidal composites composed of graphene oxide and silver nanoparticles, the invention uses silver nanoparticles produced only by the physical method. The method involved the formation of silver nanoparticles from an electrode immersed in ultrapure water under the influence of the appropriate intensity and voltage of the electric current to which the electrodes were connected. The advantage of this solution is the excellent purity of the colloid due to the absence of chemical reagents, which are required in the chemical method and cannot be completely eliminated. In the solution according to the invention, we use a colloidal solution of silver nanoparticles in ultrapure water (milliQ-water) with an electrical conductivity of <1.020 μS. This eliminates the introduction of any additional compounds or elements into the preparation that could be harmful to the body, or could interfere with or reduce the effectiveness of the preparation. It is known that even the purification process of silver nanoparticles to remove traces of chemical reagents never achieves 100% effectiveness. The silver nanoparticle colloids were tested for basic physicochemical parameters, as well as colloid stability, purity, silver nanoparticle size, nanoparticle size distribution, nanoparticle morphology, and colloid zeta potential.

Cechy tlenku grafenuFeatures of graphene oxide

W rozwiązaniu według wynalazku stosujemy tlenek grafenu (możliwie czysty) otrzymany metodą Hammersa, poprzez utlenianie grafitu. Jednak różnica pomiędzy rozwiązaniem według wynalazku a innymi znanymi ze stanu techniki polega na tym, że w kolejnych etapach postępowania tlenek grafenu nie jest poddawany żadnym procesom chemicznym (w tym funkcjonalizacji) i żaden związek chemiczny nie jest dodawany w procesie tworzenia nanokoloidu GO-Ag. Zastosowany w wynalazku wodny roztwór tlenku grafenu był sprawdzany pod względem podstawowych parametrów fizyko-chemicznych, a także stabilności koloidu, czystości, wielkości nanocząstek płatków, rozkładu wielkości płatków, morfologii płatków, potencjału Zeta koloidu i dobierany był pod względem optymalizacji czystości, wielkości płatków i stabilności koloidu. Najbardziej optymalnym produktem jest tlenek grafenu zdyspergowany w wodzie o koncentracji 4 mg/L zakupiony przykładowo w Advance Graphene Products, Antoniego Wysockiego 4, 66-002 Nowy Kisielin.In the invention, we use graphene oxide (as pure as possible) obtained by the Hammers method, through the oxidation of graphite. However, the difference between the invention and other prior art solutions is that in subsequent stages, the graphene oxide is not subjected to any chemical processes (including functionalization), and no chemical compound is added during the formation of the GO-Ag nanocolloid. The aqueous graphene oxide solution used in the invention was tested for basic physicochemical parameters, as well as colloid stability, purity, nanoparticle flake size, flake size distribution, flake morphology, and colloid zeta potential. It was selected to optimize purity, flake size, and colloid stability. The optimal product is graphene oxide dispersed in water at a concentration of 4 mg/L, purchased, for example, from Advance Graphene Products, Antoniego Wysockiego 4, 66-002 Nowy Kisielin.

W rozwiązaniu według wynalazku, dzięki unikalnym właściwościom i doborowi składników oraz doskonałej jakości i czystości chemicznej nanocząstek srebra oraz dużej czystości tlenku grafenu możemy zastosować metodę fizyczną, kierowanej, wymuszonej samoorganizacji, w celu związania GO i nanoAg i uzyskaniu preparatu GO-Ag. Wolne grupy funkcyjne na tlenku grafenu oraz wolne grupy funkcyjne na nanocząstkach srebra, które nie zostały zablokowane w procesie ich produkcji czy też funkcjonalizacji chemicznej reagują ze sobą i tworzą stabilne, jednak stosunkowo nietrwałe (nie kowalencyjne) wiązania. Wiązania takie umożliwiają wolne migrowanie jonów srebra w mikrośrodowisku co zwiększa skuteczność bójczą preparatu.In the solution according to the invention, thanks to the unique properties and selection of components, the excellent quality and chemical purity of silver nanoparticles, and the high purity of graphene oxide, we can use a physical method of directed, forced self-assembly to bind GO and nanoAg, obtaining a GO-Ag preparation. Free functional groups on graphene oxide and free functional groups on silver nanoparticles that were not blocked during their production or chemical functionalization process react with each other, forming stable, yet relatively unstable (non-covalent) bonds. Such bonds enable the free migration of silver ions in the microenvironment, increasing the preparation's killing effectiveness.

Preparat według wynalazku służy do wytworzenia nanowarstwy GO-nanoAg na powierzchni, tak by na dłuższy czas była ona zabezpieczona przed mikroorganizmami i wirusami, a zwłaszcza SARS-CoV-2. Rozwiązanie według wynalazku, a mianowicie bardzo duża czystość preparatu GO-nanoAg uzyskana poprzez zastosowanie metod fizycznych podczas tworzenia tego koloidu oraz przez wykorzystanie nanocząstek srebra wyprodukowanych metodą fizyczną pozwoliły na uzyskanie wyjątkowych cech koloidu. Cechy te to duża ilość, nie związanych grup funkcyjnych -OH, =O i COOH, które pozwalają na silną adhezję preparatu do podłoża.The inventive formulation is used to create a GO-nanoAg nanolayer on a surface, providing long-term protection against microorganisms and viruses, particularly SARS-CoV-2. The inventive formulation, namely the very high purity of the GO-nanoAg formulation achieved through the use of physical methods during the creation of this colloid and the use of silver nanoparticles produced by a physical method, allowed for the achievement of unique properties of the colloid. These properties include a large number of unbound functional groups: -OH, =O, and COOH, which enable strong adhesion of the formulation to the substrate.

Rozwiązanie według wynalazku charakteryzuje szereg wskazanych poniżej cech.The solution according to the invention is characterized by a number of features indicated below.

Preparat zawiera tlenek grafenu, wyprodukowany metodą zmodyfikowaną Hummers’a, o typowej średnicy płatka od 5 do 30 μm, grubości pojedynczej warstwy płatków 0,8 -1,2 nm, o zawartości węgla 40-50%, tlenu 39-49%, wodoru 1-4%, siarki < 2%, azotu <1%, manganu < 0,006%. Tlenek grafenu, zawieszony w wodzie o stężeniu 1 mg/ml zachowuje stabilność przez minimum 6 miesięcy, potencjał Zeta roztworu wynosi < 25 mV. Tlenek grafenu nie jest funkcjonalizowany zawiera na swej powierzchni, przede wszystkim, grupy -OH, COOH, =O oraz -H. Preparat zawiera monokrystaliczne nanocząstki Ag (0), wytworzone metodą fizyczną poprzez rozdrobnienie metalu Ag (0) o wysokiej czystości metodą elektryczną w dejonizowanej, ultraczystej wodzie. Nanocząstki srebra są wolne od zanieczyszczeń powierzchniowych, mają wielkość od 1 do 100 nm, rozkład wielkości 50% nanocząstek < 30 nm, potencjał Zeta < 30 mV, morfologię zaokrągloną, bez ostrych krawędzi. Koloid GO-nanoAg (GO dekorowane nanocząstkami Ag) jest wytwarzany poprzez wymuszoną samoorganizację koloidalnego roztworu wodnego GO i Ag (0) mieszanych w proporcji wagowej 5 : 25. W kompozycie koncentracja GO występuje na poziomie od 5 ml/L do 10 ml/L i Ag (0) na poziomie od 25 ml/L do 50 ml/L.This preparation contains graphene oxide, produced by the modified Hummers method, with a typical flake diameter of 5 to 30 μm, a single-layer flake thickness of 0.8-1.2 nm, carbon content of 40-50%, oxygen 39-49%, hydrogen 1-4%, sulfur <2%, nitrogen <1%, and manganese <0.006%. Graphene oxide suspended in water at a concentration of 1 mg/ml is stable for at least 6 months, and the zeta potential of the solution is <25 mV. Graphene oxide is not functionalized and contains primarily -OH, COOH, =O, and -H groups on its surface. The preparation contains single-crystalline Ag(0) nanoparticles, produced physically by electrically fragmenting high-purity Ag(0) metal in deionized, ultrapure water. Silver nanoparticles are free from surface contaminants, have a size range of 1 to 100 nm, a size distribution of 50% nanoparticles < 30 nm, a Zeta potential < 30 mV, and a rounded morphology without sharp edges. The GO-nanoAg colloid (GO decorated with Ag nanoparticles) is produced by forced self-assembly of a colloidal aqueous solution of GO and Ag(0) mixed in a weight ratio of 5:25. In the composite, the concentration of GO ranges from 5 ml/L to 10 ml/L and that of Ag(0) from 25 ml/L to 50 ml/L.

Przygotowanie roztworu polega na sonikacji w ultra płuczce małej mocy przez 30 minut, w temperaturze pokojowej. Natryskiwanie polega na dwu lub trzykrotnym rozpylaniu koloidu na powierzchni wybranego materiału. Natryskiwanie stosuje się na suchą powierzchnię z odległości ok. 0,5 m poprzez równomierne natryskiwanie całej powierzchni aż do uzyskania efektu maksymalnego nasączenia materiału lub maksymalnego pokrycia warstwą płynu (w przypadku materiału hydrofobowego), kolejne natryskiwanie przeprowadza się po wyschnięciu naniesionej warstwy pierwszej, ewentualne trzecie natryskiwanie również stosuje się po wyschnięciu warstwy natryskiwania drugiego. Natryskiwany materiał może być zawieszony wertykalnie lub położony na powierzchni nieprzemakalnej (np. folii polietylenowej). Utworzona na powierzchni danego materiału warstwa jest ultracienka, trwała, nie zmienia istotnie cech materiału, nie powoduje powstawania plam, może nieznacznie (o ton) przyciemniać materiał biały. Utworzona warstwa jest stabilna i odporna na działanie czynników fizyko-chemicznych, w tym zachowuje trwałość podczas dwu-, trzykrotnego mycia, dwukrotnego delikatnego prania, prasowania zgodnie z wymaganiami materiału. Utworzona warstwa nie jest odporna na działanie czynników mechanicznych jak tarcie, skrobanie i inne zabiegi polegające na zdzieraniu powierzchni. Proponowany sposób nanoszenia preparatu jest metodą prostą, możliwą do zastosowania w każdych warunkach, w tym szpitalnych i domowych. Metoda ta nie wymaga zaawansowanego sprzętu. Metoda ta jest możliwa do zastosowania dzięki dużej czystości chemicznej preparatu oraz odpowiedniej recepturze preparatu (koncentracja tlenku grafenu i nanosrebra). W metodzie wykorzystuje się zjawisko samoorganizacji płatków tlenku grafenu na powierzchni natryskiwanego materiału, dzięki temu, że jego niska koncentracja pozwala na korzystne rozwinięcie płatków tlenku grafenu i ich adhezję do natryskiwanej powierzchni. Swobodne suszenie również pozwala na samoorganizację natryskiwanego środka wobec traktowanej powierzchni. Zaletą tej metody jest to, że odpowiednio dobrane cechy preparatu (procentowy udział komponentów), dostępność grup funkcyjnych na tlenku grafenu oraz zastosowanie metody samoorganizacji (self-assembling) pozwalają na łatwe i szybkie tworzenie nanowarstwy na powierzchni większości materiałów. Zaletą proponowanego rozwiązania jest również trwałość warstwy i jej antywirusowa i antybakteryjna aktywność w ciągu długiego okresu czasu (nawet do miesiąca) i możliwość jej usunięcia, zmycia utworzonej warstwy w wyniku kilku zabiegów mycia bądź tarcia.The solution is prepared by sonication in a low-power ultrasonic cleaner for 30 minutes at room temperature. Spraying involves spraying the colloid onto the surface of the selected material two or three times. Spraying is applied to the dry surface from a distance of approximately 0.5 m, evenly spraying the entire surface until the material is fully saturated or fully covered with a liquid layer (in the case of a hydrophobic material). The next spraying is performed after the first layer has dried, and a third spraying, if necessary, is also applied after the second layer has dried. The sprayed material can be suspended vertically or placed on a waterproof surface (e.g., polyethylene film). The layer formed on the surface of the material is ultra-thin, durable, does not significantly alter the material's properties, does not cause staining, and may slightly darken white material (by a shade). The resulting layer is stable and resistant to physical and chemical factors, maintaining its durability even after two or three washes, two gentle washes, and ironing, as required by the material. The resulting layer is not resistant to mechanical factors such as friction, scraping, or other surface abrasions. The proposed method of applying the preparation is simple and can be used in any environment, including hospitals and homes. This method does not require advanced equipment. This method is feasible due to the high chemical purity of the preparation and the appropriate formulation (concentration of graphene oxide and nanosilver). The method utilizes the phenomenon of self-assembly of graphene oxide flakes on the surface of the sprayed material. Its low concentration allows for the favorable unfolding of the graphene oxide flakes and their adhesion to the sprayed surface. Free drying also allows for the self-assembly of the sprayed agent on the treated surface. The advantage of this method is that carefully selected formulation characteristics (component percentages), the availability of functional groups on graphene oxide, and the use of self-assembly allow for the easy and rapid formation of a nanolayer on the surface of most materials. Another advantage of the proposed solution is the durability of the layer and its long-term antiviral and antibacterial activity (up to a month), as well as the possibility of its removal or washing off the formed layer after several washing or rubbing procedures.

Preparat może mieć zastosowanie do pokrywania różnego rodzaju podłoży, najlepiej hydrofilnych lecz również hydrofobowych. Nie może mieć zastosowania do podłoży silnie hydrofobowych jak tłuszcz. Preparat może mieć zastosowanie do pokrywania podłoży biologicznych skóra człowieka (ręce, nogi), podłoży abiotycznych, na przykład materiałów tekstylnych, odzieży, obuwia, a tym maseczek medycznych i ubrania szpitalnego. Środek może służyć do pokrywania ścian, podłóg, mebli w pomieszczeniach użytku publicznego i jednostkach medycznych. Z uwagi na biozgodność preparatu, potwierdzoną badaniami na keratynocytach oraz modelu sztucznej skóry, zgodnie z normą UE może on mieć kontakt ze skórą ludzką.The product can be used to coat various types of substrates, preferably hydrophilic, but also hydrophobic. It cannot be used on highly hydrophobic substrates such as fat. The product can be used to coat biological substrates, such as human skin (hands, feet), and abiotic substrates, such as textiles, clothing, footwear, including medical masks and hospital clothing. The product can be used to coat walls, floors, and furniture in public spaces and medical facilities. Due to the product's biocompatibility, confirmed by tests on keratinocytes and an artificial skin model, it is suitable for contact with human skin, in accordance with EU standards.

Opis figurDescription of the figures

Fig. 1. Wybrane materiały (bawełna, jedwab, polipropylen) pokryte nanowarstwą tlenku gra- fenu, dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg) poprzez natryskiwanie górny rząd lub sonikację (dolny rząd).Fig. 1. Selected materials (cotton, silk, polypropylene) coated with a nanolayer of graphene oxide decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg) by spraying (upper row) or sonication (lower row).

Fig. 2. Maseczka eksperymentalna z wyeksponowanymi materiałami (po lewej kontrola, po prawej GO-nanoAg) w kształcie półkola, umieszczonymi w strefie wydechu. Po zdjęciu maseczki były transportowane do laboratorium.Fig. 2. Experimental mask with exposed materials (control on the left, GO-nanoAg on the right) in the shape of a semicircle, placed in the exhalation zone. After removal, the masks were transported to the laboratory.

Fig. 3. Schematyczny opis analizy RT-PCR w kierunku genu specyficznego dla wirusa SARS-Fig. 3. Schematic description of RT-PCR analysis for the SARS-CoV-2 virus-specific gene

-CoV-2 oraz genu specyficznego dla beta-wirusa, w stosunku do genu beta-aktyny.-CoV-2 and the beta-virus-specific gene, in relation to the beta-actin gene.

Fig. 4a Maseczki wykonane z jedwabiu pokrytego nanowarstwą kompozytu GO-nanoAg poprzez natryskiwanie.Fig. 4a Masks made of silk coated with a nanolayer of GO-nanoAg composite by spraying.

Fig. 4b Przykładowy zapis wyników z RT-PCR pochodzący z analizy maseczek podawanych 4 pacjentom.Fig. 4b Example of RT-PCR results from the analysis of masks administered to 4 patients.

Fig. 5. Test żywotności bakterii Pseudomonas aeuginosa oraz Staphylococcus aureus pod wpływem zastosowania kompozytu tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg), tlenku grafenu i nanocząstek srebra.Fig. 5. Test of the viability of Pseudomonas aeuginosa and Staphylococcus aureus bacteria under the influence of the use of a composite of graphene oxide decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg), graphene oxide and silver nanoparticles.

Fig. 6. Test właściwości antybakteryjnych wobec bakterii Pseudomonas aeuginosa oraz Sta- phylococcus aureus powierzchni pokrytej kompozytem tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg), tlenku grafenu i nanocząstek srebra, na rysunkach przedstawiono płytki pokryte koloniami bakterii na powierzchni pokrytej (od lewej: kontrola, GO, nanoAg, GO-nanoAg).Fig. 6. Test of antibacterial properties against Pseudomonas aeuginosa and Staphylococcus aureus bacteria of a surface covered with a composite of graphene oxide decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg), graphene oxide and silver nanoparticles, the figures show plates covered with bacterial colonies on the coated surface (from the left: control, GO, nanoAg, GO-nanoAg).

Fig. 7. Test właściwości antybakteryjnych wobec bakterii Pseudomonas aeuginosa oraz Sta- phylococcus aureus powierzchni bawełny pokrytej kompozytem tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg), tlenku grafenu i nanocząstek srebra, na rysunkach przedstawiono płytki pokryte koloniami bakterii na powierzchni pokrytej (od lewej: GO-nanoAg, nanoAg, GO, kontrola).Fig. 7. Test of antibacterial properties against Pseudomonas aeuginosa and Staphylococcus aureus bacteria of cotton surface covered with a composite of graphene oxide decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg), graphene oxide and silver nanoparticles, the figures show plates covered with bacterial colonies on the coated surface (from the left: GO-nanoAg, nanoAg, GO, control).

Fig. 8 A, B Wyniki testu toksyczności MTT oraz koncentracji Interleukiny 1 w medium hodowlanym sztucznej skóry poddawanej działaniu kompozytu GO-nanoAg, tlenku grafenu i nanocząstek srebra w różnych koncentracjach w porównaniu do grupy kontrolnej oraz grupy negatywnej (SDS).Fig. 8 A, B Results of the MTT toxicity test and Interleukin 1 concentration in the culture medium of artificial skin treated with GO-nanoAg composite, graphene oxide and silver nanoparticles at different concentrations compared to the control group and the negative group (SDS).

Fig. 9. Wyniki koncentracji markerów stanu zapalnego, oznaczonych w medium hodowlanym sztucznej skóry poddawanej działaniu kompozytu GO-nanoAg, tlenku grafenu i nanocząstek srebra w różnych koncentracjach w porównaniu do grupy kontrolnej (PBS) oraz grupy pozytywnej (antybiotyk).Fig. 9. Results of the concentration of inflammatory markers determined in the culture medium of artificial skin treated with GO-nanoAg composite, graphene oxide and silver nanoparticles at different concentrations compared to the control group (PBS) and the positive group (antibiotic).

Fig. 10. Liczba kolonii żywych bakterii Staphylococcus aureus oznaczona w medium oraz insercie sztucznej skóry ludzkiej, zakażanej wymienioną bakterią, a następnie traktowaną kompozytem GO-nanoAg, tlenkiem grafenu i nanocząstkami srebra po 3 i 6 godzinach.Fig. 10. The number of colonies of live Staphylococcus aureus bacteria determined in the medium and the insert of artificial human skin infected with the mentioned bacterium and then treated with GO-nanoAg composite, graphene oxide and silver nanoparticles after 3 and 6 hours.

Przykład 1Example 1

Otrzymywanie i natryskiwanie koloidu GO-nanoAgPreparation and spraying of GO-nanoAg colloid

Koloidalny wodny roztwór nanocząstek srebra (nanoAg), zakupiony np. w firmie NanoTech Polska sp. z o.o. jako preparat Axonite (lub w firmie NanoKoloid sp. z o.o.) o koncentracji 100 ppm rozcieńczono dwukrotnie otrzymując roztwór koloidalny nanoAg o koncentracji 50 ppm. Koloidalny roztwór płatków tlenku grafenu o koncentracji 4000 ppm, zakupiony np. w Advance Graphene Products, sp. z o.o. rozcieńczono 400 krotnie otrzymując roztwór tlenku grafenu o koncentracji 100 ppm. Dodawano roztwór nanoAg (o koncentracji 50 ppm) do roztworu GO (o koncentracji 10 ppm) w stosunku 1:1 i uzyskano roztwór mieszaniny GO i nanoAg (GO-nanoAg) o koncentracji GO 5 ppm i nanoAg 25 ppm. Uzyskany roztwór GO-nanoAg umieszczono w szklanej butelce i wstawiono do ultrapłuczki małej mocy (Ultron U-503 1,6 L o mocy generatora ultradźwięków 150 W i częstotliwości drgań ultradźwiękowych 21,5 kHz), w temperaturze pokojowej na 2 x 15 min i poddawano sonikacji. Uzyskany koloid GO-nanoAg przelano do natryskiwacza wykonanego z PE, np. zakupionego w IKEA of Sweden AB i rozpoczęto proces natryskiwania. Materiał (bawełna) powieszono i równomiernie natryskiwano go z odległości ok 0,5 m aż do całkowitego nasączenia materiału, następnie materiał był samoistnie suszony w temperaturze pokojowej. Po wyschnięciu czynność natryskiwania powtórzono. Po wyschnięciu czynność natryskiwania powtórzono po raz trzeci. Po wyschnięciu materiał był gotowy do stosowania jako antymikrobiologiczny. Blat stołu równomiernie natryskiwano z odległości ok 0,5 m aż do całkowitego zwilżenia, następnie powierzchnia uległa samoistnemu suszeniu w temperaturze pokojowej. Po wyschnięciu czynność natryskiwania powtórzono. Po wyschnięciu powierzchnia blatu była gotowa do stosowania jako antymikrobiologiczna.A colloidal aqueous solution of silver nanoparticles (nanoAg), purchased, for example, from NanoTech Polska sp. z o.o. as Axonite (or from NanoKoloid sp. z o.o.), at a concentration of 100 ppm, was diluted twice to obtain a colloidal nanoAg solution with a concentration of 50 ppm. A colloidal solution of graphene oxide flakes with a concentration of 4000 ppm, purchased, for example, from Advance Graphene Products, sp. z o.o., was diluted 400-fold to obtain a graphene oxide solution with a concentration of 100 ppm. The nanoAg solution (50 ppm) was added to the GO solution (10 ppm) in a 1:1 ratio, obtaining a GO and nanoAg (GO-nanoAg) mixture solution with a GO concentration of 5 ppm and nanoAg concentration of 25 ppm. The resulting GO-nanoAg solution was placed in a glass bottle and placed in a low-power ultrasonic washer (Ultron U-503 1.6 L with an ultrasonic generator power of 150 W and an ultrasonic vibration frequency of 21.5 kHz) at room temperature for 2 x 15 minutes and sonicated. The resulting GO-nanoAg colloid was poured into a PE sprayer, e.g., one purchased from IKEA of Sweden AB, and the spraying process began. The material (cotton) was hung and evenly sprayed from a distance of approximately 0.5 m until completely saturated. The material was then allowed to dry spontaneously at room temperature. After drying, the spraying process was repeated. After drying, the material was ready for use as an antimicrobial agent. The tabletop was sprayed evenly from a distance of approximately 0.5 m until completely wetted. The surface was then allowed to dry spontaneously at room temperature. After drying, the spraying process was repeated. Once dry, the tabletop surface was ready for use as an antimicrobial agent.

Przykład 2Example 2

Celem doświadczenia było stwierdzenie właściwości wirusobójczych preparatu (koloidu) tlenku grafenu, dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg) oraz porównanie różnych metod nanoszenia kompozytu GO-nanoAg na różne materiały, które były eksponowane na maseczkach, zakładanych pacjentom ze stwierdzonym w badaniach RT-PCR Covid-19.The aim of the experiment was to determine the virucidal properties of a graphene oxide preparation (colloid) decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg) and to compare different methods of applying the GO-nanoAg composite to different materials that were exposed on masks worn by patients with Covid-19 confirmed in RT-PCR tests.

Materiał i metodyMaterial and methods

Przygotowano 6 rodzajów materiałów: bawełna, jedwab, polipropylen 1 (fizelina), polipropylen 2 (o małej gęstości), sztuczny jedwab (celuloza), polietylen (przyłbice) (Fig. 1). Materiały te były pokryte nanowarstwą kompozytu GO-nanoAg wg sposobu przygotowania opisanego w Przykładzie 1. Zastosowano dwa rodzaje nanoszenia: metodę natryskiwania oraz metodę sonikacji. W metodzie natryskiwania materiał umieszczano na foli, zapobiegając zasysaniu kompozytu przez podłoże, a następnie natryskiwano materiał w sposób równomierny komercyjnym spryskiwaczem, stosując kompozyt w ilości 5 ml/m²materiału. Po odparowaniu wody w sposób swobodny, w temperaturze pokojowej dokonano drugiego natryskiwania postępując w taki sam sposób i po kolejnym wyschnięciu powtórzono natryskiwanie po raz trzeci. Po wyschnięciu materiał cięto na półkola i umieszczano na masce stanowiącej podporę zawsze umieszczając po lewej stronie materiał kontrolny (nie natryskiwany) a po prawej stronie materiał z nanowarstwą GO-nanoAg (Fig. 2). W metodzie z zastosowaniem sonikacji postępowano w sposób podobny, jednak zamiast natryskiwania zastosowano metodę jednorazowej sonikacji. Tak, więc materiał umieszczano w płuczce ultradźwiękowej małej mocy o charakterystyce: ULTRON U-503 1,6L o mocy generatora ultradźwięków 150 W i częstotliwości drgań ultradźwiękowych 21,5 na 30 minut (2 x 15 min), w temperaturze pokojowej. Potem materiały suszono i umieszczano na masce podporowej. W przypadku przyłbicy postępowano podobnie z tym, że dzielono ją na dwa pola lewe i prawe. Maseczki i przyłbice zakładano pacjentom ze stwierdzonym COVID-19, przebywającym w szpitalu. Maseczki zakładano w standardowy sposób na czas 1 godziny, następnie pakowano z uwzględnieniem środków bezpieczeństwa i przekazywano do laboratorium. Część maseczek zakładano a część pokrywano śliną pacjenta.Six types of materials were prepared: cotton, silk, polypropylene 1 (non-woven), polypropylene 2 (low-density), rayon (cellulose), and polyethylene (face shields) (Fig. 1). These materials were coated with a nanolayer of the GO-nanoAg composite according to the preparation method described in Example 1. Two methods of application were used: spraying and sonication. In the spraying method, the material was placed on a foil, preventing the composite from being sucked into the substrate, and then the material was sprayed evenly with a commercial sprayer, applying the composite at a rate of 5 ml/ ^m of material. After the water evaporated freely at room temperature, a second spraying was performed in the same manner, and after another drying, the spraying was repeated a third time. After drying, the material was cut into semicircles and placed on a support mask, always placing the control material (unsprayed) on the left side and the material with the GO-nanoAg nanolayer on the right side (Fig. 2). The sonication method was similar, but instead of spraying, a single sonication was used. The material was placed in a low-power ultrasonic cleaner (ULTRON U-503 1.6L with an ultrasonic generator power of 150 W and an ultrasonic vibration frequency of 21.5 W) for 30 minutes (2 x 15 min) at room temperature. The materials were then dried and placed on a support mask. The face shield was similarly divided into two fields: left and right. The masks and face shields were worn by hospitalized patients with confirmed COVID-19. The masks were worn in the standard manner for one hour, then packaged with safety precautions and sent to the laboratory. Some masks were put on, while others were coated with the patient's saliva.

Próbki maseczek badano metodą RT-PCR w laboratorium akredytowanym w kierunku genu specyficznego dla wirusa SARS-CoV-2 oraz genu specyficznego dla beta-wirusa ludzkiego, w stosunku do ludzkiego genu beta-aktyny (Fig. 3). Analizę przeprowadzono metodą akredytowaną.Mask samples were tested by RT-PCR in an accredited laboratory for the SARS-CoV-2 virus-specific gene and the human beta-virus-specific gene, relative to the human beta-actin gene (Fig. 3). The analysis was performed using an accredited method.

WynikiResults

Badanie prowadzono przez okres 1 miesiąca uzyskując wyniki w poszczególnych transzach (Fig. 4b). Po uzyskaniu całości wyników i ich podsumowaniu stwierdzono, że wszystkie materiały z naniesioną warstwą kompozytu GO-nanoAg niezależnie od materiału wykazały cechy antywirusowe ponieważ nie zidentyfikowano obecności RNA wirusa w badaniach RT-PCR. Sposób nanoszenia kompozytu GO-nanoAg (natryskiwanie vs. sonikacja) nie wpływał na aktywność bójczą wobec wirusa SARS-CoV-2, a także innych wirusów z grupy beta wirusów, a zatem metoda prostego i własnoręcznego natryskiwania jest wystarczająca do stworzenia antywirusowej nanowarstwy GO-nanoAg. Rodzaj materiału wykazywał różnice w zakresie cech antywirusowych, wynikających z cech fizyko-chemicznych materiału. Przyłbice, a także jedwab wykazywały pewne cechy powierzchni antywirusowej. Jednak tylko materiały z naniesionym kompozytem GO-nanoAg zabezpieczały całkowicie materiał przez obecnością wirusa. Materiały eksponowane na maseczce podporowej nie miały cech drażniących, alergizujących czy innych wskazujących na ich działanie szkodliwe lub powodujące dyskomfort pacjenta.The study was conducted over a period of one month, obtaining results in individual tranches (Fig. 4b). After obtaining all the results and summarizing them, it was concluded that all materials with a GO-nanoAg composite layer, regardless of the material, demonstrated antiviral properties, as no viral RNA was detected in RT-PCR tests. The method of applying the GO-nanoAg composite (spraying vs. sonication) did not affect the antiviral activity against the SARS-CoV-2 virus or other beta viruses, so the simple, manual spraying method is sufficient to create an antiviral GO-nanoAg nanolayer. The type of material exhibited differences in antiviral properties, resulting from the physicochemical properties of the material. Face shields and silk exhibited some antiviral surface properties. However, only the materials with the GO-nanoAg composite applied completely protected the material against the presence of the virus. The materials exposed on the support mask had no irritating, allergenic or other properties indicating that they were harmful or caused discomfort to the patient.

Podsumowując, można stwierdzić, że prosta aplikacja kompozytu GO-nanoAg, wykonana trzykrotnie w sposób amatorski przy użyciu standardowego natryskiwacza zabezpiecza materiał przed wirusem.To sum up, it can be stated that a simple application of the GO-nanoAg composite, performed three times in an amateur manner using a standard sprayer, protects the material against the virus.

Przykład 3Example 3

Celem doświadczenia było stwierdzenie właściwości przeciwwirusowych (przeciwko ludzkim koronawirusom beta oraz koronawirusowi SARS-CoV-2) maseczek, pokrytych warstwą środka - tlenku grafenu, dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg) w badaniach RT-PCR Covid-19. Materiały: jedwab, bawełnę i fizelinę, używaną do produkcji maseczek medycznych natryskiwano kompozytem GO-nanoAg zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 1. Uzyskany materiał wykorzystano do uszycia maseczek. Ponadto kupiono komercyjnie dostępne maseczki z jedwabiu, bawełny i fizeliny (maseczki medyczne) i nanoszono warstwę GO-nanoAg zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 1 (Fig. 4a). Połowa maseczek nie została potraktowana kompozytem i stanowiła grupę kontrolną. Następnie maseczki udostępnione zostały pacjentom ze stwierdzonym COVID-19 testem RT-PCR. Po 3 godzinach maseczki były zbierane i wysyłane do laboratorium. W Laboratorium pobierano materiał z zastosowaniem wymazu z okolic oddechowych maseczki i przeprowadzono testy RT-PCR na obecność wirusa SARS-CoV-2 oraz obecność innych ludzkich beta-koronawirusów metoda opisaną w przykładzie 1. W teście nie obserwowano działania drażniącego, alergizującego czy toksycznego maseczek pokrywanych SARS-CoV-2. W badaniach nie stwierdzono obecności materiału genetycznego wirusa SARS-CoV-2 ani też innych ludzkich beta-wirusów na materiale, pobranym z maseczek pokrytych nanowarstwą GO-nanoAg, w przeciwieństwie do maseczek nie pokrywanych badanym preparatem. Zastosowana metoda przez natryskiwanie materiału maseczki preparatem GO-nanoAg skutecznie zabezpiecza materiał, nadając mu właściwości przeciwwirusowe.The aim of the experiment was to determine the antiviral properties (against human beta coronaviruses and the SARS-CoV-2 coronavirus) of masks coated with a layer of graphene oxide decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg) in Covid-19 RT-PCR tests. Materials: silk, cotton, and non-woven fabric used for the production of medical masks were sprayed with the GO-nanoAg composite according to the procedure described in Example 1. The obtained material was used to sew the masks. In addition, commercially available masks made of silk, cotton, and non-woven fabric (medical masks) were purchased and a GO-nanoAg layer was applied according to the procedure described in Example 1 (Fig. 4a). Half of the masks were not treated with the composite and served as a control group. The masks were then made available to patients diagnosed with COVID-19 by RT-PCR testing. After 3 hours, the masks were collected and sent to the laboratory. At the laboratory, material was collected using a swab from the respiratory area of the mask and RT-PCR tests were performed for the presence of the SARS-CoV-2 virus and other human beta-coronaviruses using the method described in Example 1. No irritation, allergenic, or toxic effects were observed for the masks coated with SARS-CoV-2. The tests did not detect the presence of genetic material of the SARS-CoV-2 virus or other human beta-viruses on the material collected from the masks coated with the GO-nanoAg nanolayer, unlike masks not coated with the test preparation. The method used, which involves spraying the mask material with the GO-nanoAg preparation, effectively protects the material, giving it antiviral properties.

Przykład 4Example 4

Celem badania było stwierdzenie właściwości biobójczych wobec bakterii normatywnych Pseudomonas aeuginosa oraz Staphylococcus aureus kompozytu tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg), w porównaniu do tlenku grafenu i w porównaniu do srebra wobec grupy kontrolnej (brak dodatku) w badaniu żywotności metodą zawiesinową.The aim of the study was to determine the biocidal properties of the graphene oxide composite decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg) against the normative bacteria Pseudomonas aeuginosa and Staphylococcus aureus, compared to graphene oxide and compared to silver against the control group (no additive) in the viability test using the suspension method.

Zastosowano GO (5 ppm), nanocząstki Ag (25 ppm) oraz kompozyt GO-nanoAg (5 ppm GO + 25 ppm Ag), który przygotowano jak w przykładzie 1. Podczas badania żywotności testowanych bakterii Pseudomonas aeuginosa oraz Staphylococcus aureus wykorzystano standardowy test redukcji soli tetrazolowej (XTT). Stwierdzono, że GO (5 ppm) nie wykazuje właściwości antybakteryjnych, nanocząstki Ag (25ml/L) wykazują silne właściwości antybakteryjne, natomiast największą skuteczność bójczą wobec bakterii normatywnych Pseudomonas aeuginosa oraz Staphylococcus aureus wykazano dla kompozytu GO-nanoAg (Fig. 5).GO (5 ppm), Ag nanoparticles (25 ppm) and GO-nanoAg composite (5 ppm GO + 25 ppm Ag) were used, which was prepared as in Example 1. The standard tetrazolium salt reduction test (XTT) was used to test the viability of the tested bacteria Pseudomonas aeuginosa and Staphylococcus aureus. It was found that GO (5 ppm) did not exhibit antibacterial properties, Ag nanoparticles (25 ml/L) exhibited strong antibacterial properties, while the highest killing efficacy against the normative bacteria Pseudomonas aeuginosa and Staphylococcus aureus was demonstrated for the GO-nanoAg composite (Fig. 5).

Badania jednoznacznie wykazały skuteczność antybakteryjną preparatu GO-nanoAg.Studies have clearly demonstrated the antibacterial effectiveness of the GO-nanoAg preparation.

Przykład 4Example 4

Celem badania było określenie właściwości biobójczych wobec bakterii normatywnych Pseudomonas aeuginosa oraz Staphylococcus aureus kompozytu tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg), który został naniesiony na powierzchnię metodą natryskową.The aim of the study was to determine the biocidal properties of a graphene oxide composite decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg), which was applied to the surface by spraying, against the normative bacteria Pseudomonas aeuginosa and Staphylococcus aureus.

Preparat przetestowano na powierzchni stałej, twardej (blat laboratoryjny) o średnicy 9 cm, na której rozprowadzono zawiesinę bakterii P. aeruginosa oraz S. aureus (5*106 komórek/ml). Po 3 godzinach od czasu naniesienia bakterii badana powierzchnia została pokryta preparatem GO-nanoAg (o koncentracji i z zastosowaniem metody natryskiwania na zimno jak w przykładzie 1 ). Po god zinie inkubacji oceniono ilość bakterii z wykorzystaniem płytek odciskowych, pobranych z zakażanego blatu. Wyniki przedstawione na poniższych zdjęciach obrazują ilość wytworzonych kolonii oraz potwierdzają redukcję żywotności bakterii po zastosowaniu preparatu (Fig. 6). Powierzchnia pokryta kompozytem GO-nanoAg wykazuje silne właściwości antybakteryjne.The preparation was tested on a solid, hard surface (laboratory countertop) with a diameter of 9 cm, on which a suspension of P. aeruginosa and S. aureus bacteria (5*106 cells/ml) was spread. Three hours after application of the bacteria, the tested surface was coated with GO-nanoAg (at the concentration and using the cold spray method as in Example 1). After an hour of incubation, the number of bacteria was assessed using contact plates taken from the infected countertop. The results presented in the photos below illustrate the number of colonies produced and confirm the reduction in bacterial viability after application of the preparation (Fig. 6). The surface coated with the GO-nanoAg composite exhibits strong antibacterial properties.

Przykład 5Example 5

Celem badania było określenie właściwości biobójczych wobec bakterii normatywnych Pseudomonas aeuginosa oraz Staphylococcus aureus kompozytu tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami Ag (GO-nanoAg), który został naniesiony metodą natryskiwania na powierzchnię materiałów stosowanych do produkcji odzieży (bawełna, jedwab, fizelina) w tym maseczek chirurgicznych.The aim of the study was to determine the biocidal properties of a graphene oxide composite decorated with Ag nanoparticles (GO-nanoAg) against the normative bacteria Pseudomonas aeuginosa and Staphylococcus aureus, which was applied by spraying onto the surface of materials used for the production of clothing (cotton, silk, non-woven fabric) including surgical masks.

Kompozyt tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg), przygotowany jak w przykładzie 1 został naniesiony metodą natryskiwania na zimno jak w przykładzie 2. Następnie badania wykonano według normy PL-ENG ISO 20645 (Płaskie wyroby włókiennicze). Aktywność antybakteryjną powierzchni materiałów pokrytych GO-nanoAg określono metodą dyfuzji na płytce z agarem. Zgodnie z procedurą normy próbki materiału, pokryte preparatem GO-nanoAg umieszczono na podłożu stałym z wysianymi bakteriami i inkubowano 24 h. Następnie oceniono efekt antybakteryjne. Nie stwierdzono kolonii bakterii na powierzchni bawełny, jedwabiu i fizeliny pokrytych kompozytem GO-nanoAg (Fig. 7).A graphene oxide composite decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg), prepared as in Example 1, was deposited by cold spraying as in Example 2. Tests were then performed according to the PL-ENG ISO 20645 standard (Flat textile products). The antibacterial activity of the GO-nanoAg-coated material surfaces was determined using the agar plate diffusion method. According to the standard, material samples coated with GO-nanoAg were placed on a solid substrate inoculated with bacteria and incubated for 24 hours. The antibacterial effect was then assessed. No bacterial colonies were observed on the surfaces of cotton, silk, or nonwoven fabrics coated with the GO-nanoAg composite (Fig. 7).

Przykład 6Example 6

Celem badania było określenie biozgodności preparatu tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami srebra (GO-nanoAg), który został naniesiony na powierzchnię sztucznej skóry. Preparat przygotowano jak w przykładzie 1. W badaniu zastosowano model skóry EpiDerm firmy Mattek - 3D tissue model (Normal human epidermal keratinocytes (NHEK). Przeprowadzono test biozgodności metodą „Skin Irritation Test - norma OECD/OCDE TG No. 439. Ponadto oznaczono parametry stanu zapalnego -II-1 (Fig. 8), poziom aktywności innych cytokin stanu zapalnego (Fig. 9), morfologię, żywotność i inne parametry. W badaniu nie stwierdzono negatywnego wpływu preparatu GO-nanoAg, GO i Ag na stan sztucznej ludzkiej skóry, poziom cytokin stanu zapalnego, obraz morfologiczny skóry i testy toksyczności nie różniły się od grupy kontrolnej. Na podstawie badania, wykonanego zgodnie z normą UE do oceny toksyczności preparatów biobójczych, można uznać kompozyt GO-nanoAg (o koncentracji odpowiednio dla GO i nanoAg: 5 ppm; 25 ppm) oraz utworzoną przez niego nanowarstwę za całkowicie biozgodną.The aim of the study was to determine the biocompatibility of a graphene oxide preparation decorated with silver nanoparticles (GO-nanoAg), which was applied to the surface of artificial skin. The preparation was prepared as in Example 1. In the study, the EpiDerm skin model from Mattek - 3D tissue model (Normal human epidermal keratinocytes (NHEK) - was used. A biocompatibility test was performed using the "Skin Irritation Test" method - OECD/OCDE TG No. 439 standard. In addition, the inflammatory parameters -II-1 (Fig. 8), the activity level of other inflammatory cytokines (Fig. 9), morphology, viability and other parameters were determined. The study did not reveal any negative impact of the GO-nanoAg, GO and Ag preparations on the condition of artificial human skin; the level of inflammatory cytokines, the morphological image of the skin and toxicity tests did not differ from the control group. Based on the study, performed in accordance with the EU standard for the assessment of the toxicity of biocidal preparations, the GO-nanoAg composite (with concentrations for GO and nanoAg: 5 ppm; 25 ppm, respectively) and the nanolayer created by it can be considered fully biocompatible.

Przykład 7Example 7

Celem badania było stwierdzenie czy kompozyt naniesiony na ludzką sztuczną skórę EpiDerm firmy Mattek - 3D tissue model (Normal human epidermal keratinocytes (NHEK) wpłynie ochronnie na zakażenie bakterią Staphylococcus aureus. Kompozyt przygotowano jak w przykładzie 1.The aim of the study was to determine whether the composite applied to Mattek's EpiDerm artificial human skin - 3D tissue model (Normal human epidermal keratinocytes (NHEK)) would have a protective effect on infection with the Staphylococcus aureus bacteria. The composite was prepared as in Example 1.

W badaniu ludzką sztuczną skórę hodowano zgodnie z zaleceniami producenta EpiDerm firmy Mattek. Do hodowli wprowadzono żywe bakterie Staphylococcus aureus, a po inkubacji z bakteriami traktowano sztuczną skórę kompozytem GO-nanoAg oraz GO i nanoAg. Następnie oznaczano liczbę kolonii bakterii metodą powierzchniową w 10-krotnym szeregu rozcieńczeń. Badanie przeprowadzono zarówno w medium jak też w insercie sztucznej skóry po 3 oraz 6 godzinach traktowania skóry, zakażonej bakteriami, kompozytem GO-nanoAg oraz GO i nanoAg (Fig. 10). Stwierdzono, że kompozyt GO-nanoAg, a także nanocząstki Ag skutecznie chronią skórę ludzką (model 3D) przed zakażenie bakterią Staphylococcus aureus.In the study, human artificial skin was cultured according to the manufacturer's recommendations for EpiDerm, Mattek. Live Staphylococcus aureus bacteria were introduced into the culture, and after incubation with the bacteria, the artificial skin was treated with a GO-nanoAg composite, as well as GO and nanoAg. The number of bacterial colonies was then determined using the surface method in a 10-fold dilution series. The study was conducted both in the medium and in the artificial skin insert after 3 and 6 hours of treatment of the skin infected with bacteria, the GO-nanoAg composite, and the GO and nanoAg composites (Fig. 10). The GO-nanoAg composite and Ag nanoparticles were found to effectively protect human skin (3D model) against infection with Staphylococcus aureus.

Claims

Patent claims

1. A preparation with virucidal and biocidal action containing graphene oxide and silver nanoparticles, characterized in that it contains a colloid of non-functionalized graphene oxide and silver nanoparticles free from surface contamination in a weight ratio of 1:5, wherein the silver nanoparticles are single-crystalline silver nanoparticles produced by the physical EDM method.

2. The preparation according to claim 1, characterized in that the concentration of the graphene oxide - silver nanoparticles colloid is 25 ppm to 50 ppm of silver and 5 to 10 ppm of graphene oxide.

3. Preparation according to claim 1, characterized in that it contains graphene oxide with a flake diameter of 5 to 30 μm, a single layer thickness of flakes of 0.8-1.2 nm, a carbon content of 40-50%, oxygen of 39-49%, hydrogen of 1-4%, sulfur <2%, nitrogen <1%, manganese <0.006%.

4. The preparation according to claim 1, characterized in that graphene oxide suspended in water at a concentration of 1 mg/ml is stable for at least 6 months and the Zeta potential is < 25 mV.

5. The preparation according to claim 1, characterized in that the concentration of graphene oxide is 5 ml/L and silver 25 ml/L.

6. The preparation according to claim 1, characterized in that the graphene oxide contains -OH, COOH, =O and -H groups on its surface.

7. The preparation according to claim 1, characterized in that it contains a colloidal solution of silver nanoparticles, in which silver is suspended in water with an electrical conductivity of < 1.020 μS.

8. Preparation according to claim 1, characterized in that the silver nanoparticles are free from surface impurities, have a size of 1 to 100 nm, a size distribution of 50% of nanoparticles < 30 nm, Zeta potential < 30 mV, and have a rounded morphology without sharp edges.

9. Use of a preparation with virucidal and biocidal action as defined in any of claims 1-8 for disinfecting and protecting surfaces against microorganisms and viruses.

10. Use according to claim 9, characterized in that the virus is a coronavirus, especially SARS-CoV-2.

11. Use according to claim 9, characterized in that the surface is masks, materials, protective clothing, medical equipment and accessories, materials, household appliances and human skin.

12. Use according to claim 9, characterized in that the preparation is sprayed onto the surfaces cold or by single sonication.

13. A method for producing a protective layer with antimicrobial properties, characterized in that the preparation according to any of claims 1-8 is sprayed onto the surfaces cold or by single sonication.

14. A method according to claim 13, characterized in that the preparation is sprayed at least twice onto the dry surface of the selected material from a distance of approximately 0.5 m by uniform cold spraying of the entire surface until the effect of maximum material saturation or maximum coverage with the preparation layer is achieved, after the first layer has dried, another spraying of the second layer is carried out.

15. The method according to claim 14, characterized in that after the applied second layer has dried, the third layer is sprayed.

16. A method of obtaining a preparation according to any one of claims 1-8, characterized in that the mixture of silver nanoparticles and graphene oxide is subjected to sonication to bind the silver nanoparticles to the graphene oxide flakes in a forced self-assembly process and form a stable colloid, wherein the weight ratio of graphene oxide to silver nanoparticles is 1:5, wherein the silver nanoparticles are produced by the physical EDM method.

17. The method according to claim 16, characterized in that the sonication of the mixture of silver and graphene oxide is carried out in a low-power ultrasonic washer for 30 minutes at room temperature.