RU2661124C1 - Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие и волоконно-оптический элемент с прозрачным бактерицидным покрытием - Google Patents
Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие и волоконно-оптический элемент с прозрачным бактерицидным покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661124C1 RU2661124C1 RU2017113798A RU2017113798A RU2661124C1 RU 2661124 C1 RU2661124 C1 RU 2661124C1 RU 2017113798 A RU2017113798 A RU 2017113798A RU 2017113798 A RU2017113798 A RU 2017113798A RU 2661124 C1 RU2661124 C1 RU 2661124C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bactericidal
- coating
- transparent
- oxide coating
- composition
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 107
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 74
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 48
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- XGZNHFPFJRZBBT-UHFFFAOYSA-N ethanol;titanium Chemical compound [Ti].CCO.CCO.CCO.CCO XGZNHFPFJRZBBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 5
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001914 chlorine tetroxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 52
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- MPCRDALPQLDDFX-UHFFFAOYSA-L Magnesium perchlorate Chemical compound [Mg+2].[O-]Cl(=O)(=O)=O.[O-]Cl(=O)(=O)=O MPCRDALPQLDDFX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 8
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 231100000111 LD50 Toxicity 0.000 description 3
- 229920001448 anionic polyelectrolyte Polymers 0.000 description 3
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 3
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- 239000003159 antacid agent Substances 0.000 description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 2
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- -1 silver ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 description 1
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 1
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical class [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 1
- 206010053759 Growth retardation Diseases 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000699660 Mus musculus Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229940069428 antacid Drugs 0.000 description 1
- 230000001458 anti-acid effect Effects 0.000 description 1
- 229940124350 antibacterial drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 125000002243 cyclohexanonyl group Chemical group *C1(*)C(=O)C(*)(*)C(*)(*)C(*)(*)C1(*)* 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 231100000517 death Toxicity 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 231100000001 growth retardation Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000001748 luminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/14—Paints containing biocides, e.g. fungicides, insecticides or pesticides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
- C03C17/23—Oxides
- C03C17/25—Oxides by deposition from the liquid phase
- C03C17/256—Coating containing TiO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D139/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D139/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing heterocyclic rings having nitrogen as ring member
- C09D139/06—Homopolymers or copolymers of N-vinyl-pyrrolidones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
- C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
- C09D5/1668—Vinyl-type polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к неорганическим бактерицидным материалам и медицинской технике. Бактерицидное покрытие также может быть использовано при производстве стекла, керамики, огнеупорных материалов, пигментов и красок, строительных материалов, экранов дисплеев, мониторов и телевизоров. Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие изготовлено из композиции, включающей следующие компоненты, вес.%: высокомолекулярный поливинилпирролидон - 0,20-5,00; тетраэтоксититан - 0,10-1,00; ацетон - 70,0-85,00; Mg(ClO4)2 - 0,20-5,00; циклогексанон - 5-20. Волоконно-оптический элемент содержит многожильный световод с наконечником на дистальном торце. Наконечник выполнен в виде прозрачной пластинки, которая наклеена на дистальный торец многожильного световода. Снаружи на пластинку нанесено прозрачное бактерицидное оксидное покрытие. Обеспечивается повышение прозрачности, однородности, бактерицидных и фотокаталитических свойств покрытия. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр., 5 ил.
Description
Данное изобретение относится к неорганическим бактерицидным материалам и способам их получения. Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие может быть использовано при производстве стекла, керамики, огнеупорных материалов, пигментов и красок, различных строительных материалов, экранов дисплеев, мониторов и телевизоров, различных приборов, а также в медицинских инструментах, приборах, например, при изготовлении волоконно-оптических элементов из многожильных световодов с наконечниками для их применения в эндоскопах.
Хорошо известным примером твердых неорганических бактерицидных материалов, давно и широко используемых на практике, является серебро. Однако серебро является дорогостоящим материалом, и поэтому его практическое применение ограничено.
К настоящему времени разработаны более дешевые, по сравнению с чистым металлическим серебром, твердые неорганические оксидные материалы, бактерицидные свойства которых обусловлены введением в их состав ионов серебра. Так, патент США №20060172877 (опубликован 03.08.2006 по индексам МПК С03С 003/17, С03С 003/62) описывает бактерицидное фосфатное стекло, имеющее следующий химический состав в вес. %: P2O5 >66-80; Al2O3 >6,2-10; SiO2 0-10; Na2O >9-20; Ag2O 0-5; MgO 0-15; CaO 0-25; SO3 0-40; BaO 0-15. В патенте США №20060166806 (опубликован 27.07.2006 по индексу МПК С03С 003/16) описано схожее по химическому составу сульфофосфатное стекло, содержащее P2O5 15-60 вес. %; SO3 5-40 вес. %; MgO 0-15 вес. %; Ag2O >0,01-5 вес. %. Следует отметить, что, как известно, бактерицидное действие твердых материалов проявляется только при их непосредственном контакте с бактериями и вирусами, т.е. оно обусловлено особыми свойствами поверхностных слоев твердых бактерицидных материалов.
Поэтому введение дорогостоящего серебра в объем стекла, как это предлагается в патентах США №20060172877 и №20060166806, является нецелесообразным. Кроме того, фосфатные и сульфофосфатные стекла довольно дороги, а их производство экологически небезопасно.
Проблема рационального размещения антибактериального компонента в металлическом материале более эффективно решена в патенте США №6509057 (опубликован 21.01.2003 по индексам МПК А61K 006/00, A01N 025/00, B22F 003/00, B05D 001/16). В этом патенте только поверхностный слой металлического материала содержит антибактериальные компоненты (Ag, Cu). Поверхностный антибактериальный слой металлического материала формируется термически стимулированной диффузией из внешнего источника.
В патенте РФ №2404852 (опубликован 27.11.2010 по индексам МПК B01J 21/06; B01J 23/89; C09D 5/14) описан золь фотокаталитически активного оксида титана и композицию покрытия. Золь фотокаталитически активного оксида титана содержит оксид титана, серебро в количестве 0,1-5 мас. %, выраженном как Ag2O/TiO2, медь, доля которой относительно количества серебра, выраженная как CuO/Ag2O, равна 1-30 по массе, и гидрооксид четвертичного аммония. Композиция покрытия представляет собой указанный золь оксида титана, диспергированный в связующем. Способ изготовления детали заключается в нанесении указанной композиции на поверхность основы.
В патенте США №20030118733 (опубликован 26.06.2003 по индексу МПК B05D 003/02) описывается низкотемпературный метод получения золь-гель антибактериальных пленок, наносимых на стекла, керамику и пластик. Эти пленки включают активные бактерицидные компоненты, такие как оксидные соединения, соединения, полученные ионным обменом металлов или цеолиты и преимущественно содержат серебро. Метод получения таких пленок включает термообработку пленок при температурах 300-800°C, но при температурах ниже температур плавления или размягчения твердой подложки. В этом патенте отмечается также, что плавление или размягчение твердой подложки ведет к драматическому снижению бактерицидных свойств покрытия. Отметим, что исходные материалы, обычно используемые при золь-гель методе получения пленок, относительно дорогостоящи (особенно содержащие серебро) и применение таких бактерицидных покрытий может быть ограничено по экономическим причинам.
Ранее было показано [1] (Lei Huang, Dian-Qing Li, Yan-Jun Lin, Min Wei, David G. Evans, Xue Duan Controllable preparation of nano-MgO and investigation of its bactericidal properties. - Journal of Inorganic Biochemistry, v. 99, №5, 2005, p. 986-993.), что нанокристаллы MgO обладают сильным бактерицидным действием. При этом бактерицидная эффективность этих кристаллов увеличивается с уменьшением их размеров.
Также было установлено [2] (Koper О.В., Klabunde J.S., Marchin G.L., Klabunde K.J., Stoimenov P., Bohra L. Nano-scale powders and formulations with biocidal activity toward spores and vegetative cells of Bacillus species, Viruses, and Toxins. - Current Microbiology, 2002, v. 44, p. 49-55.), что нанопорошки таких оксидов как MgO и СаО обладают сильным бактерицидным действием как на воздухе, так и в растворах. Было, например, показано, что при контакте этих нанопорошков с вегетативными формами Escherichia coli, Bacillus cereus, или Bacillus globigii, свыше 90% этих форм погибают в течение нескольких минут. По данным [3] (Sawai J., Kojima Н., Igarashi Н., Hashimoto A., Shoji S., Sawaki Т., Hakoda A., Kawada E., Kokugan Т., Shimizu M. Antibacterial characteristics of magnesium oxide powder. - World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2000, v. 16, №2, p. 187-194.) бактерицидное действие MgO в значительной мере определяется выделением из него активного кислорода.
Проблемы создания оксидных бактерицидных слоев во многом близки к разработкам фотокаталитических покрытий на различных материалах [4] (Basnet Р., Larsen G.K., Jadeja R.P., Hung Y.-C, Zhao Y. α-Fe2O3 nanocolums and nanorods fabricated by electron beam evaporation for visible light photocatalytic and antimicrobial applications. - ACS Applied Materials and Interfaces, 2013, v. 5, №6, p. 2085-2095.). Разрабатываемые фотокаталитические покрытия способны генерировать активный синглетный кислород под действием УФ излучения (например, под действием солнечного света) и фотохимически разлагать находящиеся на их поверхности органические соединения и примеси. В качестве наиболее распространенного и эффективного материала для фотокаталитических покрытий выступает двуокись титана (TiO2) [5] (Zhang Jinhui, Li Si, Chen Long, Pan Yi, Yang Shuangchun, The progress of TiO2 photocatalyst coating. - IOSR Journal of Engineering, 2012, v. 2, №8, p. 50-53.).
В заявках РФ на изобретение №2014125347 (опубликована 27.12.2015 по индексу МПК C05D 5/14) и №2014125349 (опубликована 27.12.2015 по индексу МПК C05D 5/14) описаны биоцидная композиция и способ ее получения. Биоцидная композиция, состоящая из растворителя, водорастворимого полиэлектролита и соли, отличающаяся тем, что в качестве растворителя она содержит воду, в качестве полиэлектролита она содержит заряженный полиэлектролит, являющийся продуктом взаимодействия водосодержащих растворов катионного полиэлектролита и анионного полиэлектролита, взятых в соотношении, при котором содержание заряженных звеньев анионного полиэлектролита составляет от 3 до 30% от содержания заряженных звеньев катионного полиэлектролита, и в качестве соли она содержит по крайней мере одну водорастворимую соль, выбранную из группы, включающей соль щелочного металла или аммония, или смесь такой соли с солью кальция или магния, при следующем соотношении компонентов, вес. %: продукт взаимодействия водосодержащих растворов катионного полиэлектролита и анионного полиэлектролита 0,099-18,79; водорастворимая соль 0,20-17,40; вода - остальное.
Прозрачные бактерицидные покрытия на стеклах, полученные полимерно-солевым методом, описаны в патенте РФ №2395548 (опубликован 27.07.2010 по индексам МПК C09D 5/14; В82В 1/00). Важным достоинством полимерно-солевого метода получения оксидных покрытий является возможность широкого варьирования химического состава покрытия и введения необходимых модификаторов. Введение необходимого количества модифицирующего компонента достигается путем добавления в пленкообразующий раствор его растворимых, термически разлагаемых соединений. После нанесения раствора на поверхность подложки по мере испарения растворителя происходит формирование композиционного покрытия, состоящего из молекул полимера и нанокристаллов соли, имеющих размер 10-15 нм и равномерно распределенных в полимерной матрице [6] (Jung K.Т., Evstropiev S.K., Lee K.Y., Lee K.S. Development of nano-sized protective layers for flat fluorescent lamps (FFLs).- Society of Information Displays International Symposium Digest of Technical Papers. - 2007, Long Beach, USA, SID-2007 (SID 07 Digest), 22-25 May 2007, p. 1844-1847. (SID 07 Digest, 2007, pp. 1844-1847)).
Однако покрытие по патенту №2395548 имеет существенный недостаток, определяемый тем, что бактерицидные покрытия, описанные в этом патенте, содержат значительные количества оксида магния, поверхность которого может активно взаимодействовать с углекислым газом и влагой окружающей атмосферы [7] (Минакова Т.С., Екимова И.А. Фториды и оксиды щелочноземельных металлов и магния. Поверхностные свойства. Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2014, 148 с.). Это изменяет кислотно-основные свойства поверхности покрытий и может оказать существенное влияние на их бактерицидные свойства.
По техническому решению наиболее близким к объекту изобретения - прозрачное бактерицидное оксидное покрытие является метод получения бактерицидного материала, описанный в патенте РФ №2470053 (опубликован 20.12.2012 по индексам МПК C09D1/00; C09D5/00; C09D 5/14; C09D 129/00; С03С 17/245. В этом патенте описаны пористые покрытия из диоксида титана в анатазной форме с улучшенной фотокаталитической активностью, применяемые как антибактериальные и самоочищающиеся покрытия. Способ изготовления покрытий включает: 1) изготовление золь-гель композиции, содержащей, по меньшей мере, одно средство для образования золь-гель композиции и пористой структуры; 2) нанесение композиции на стеклянную подложку; 3) нагревание покрытой подложки для удаления средства для образования золь-гель композиции и пористой структуры. Средство для образования пористой структуры выбирается из высокополимерного вещества.
Следует отметить, что при использовании жидкой пленкообразующей композиции, описанной в патенте РФ №2470053, после термообработки стекла с нанесенным на него покрытием полученное оксидное покрытие является однокомпонентным и состоит только из частиц TiO2, имеющих кристаллическую структуру анатаза. Это является существенным недостатком, так как существенно ограничивает возможность оптимизации или повышения бактерицидных и фотокаталитических свойств покрытий.
Другим существенным недостатком этой композиции и полученного из него однокомпонентного TiO2 покрытия является то, что показатель преломления этого покрытия очень высок (показатель преломления TiO2 (анатаз) на длине волны 550 нм составляет n=2,55). Это определяет высокую светоотражательную способность таких покрытий и, соответственно, относительно низкую прозрачность стекол с этими покрытиями. Так, стекла с покрытиями, согласно описанию в патенте РФ №2470053, в видимой части спектра обладают пропусканием >75%. Однако такое пропускание, на уровне 75-80%, является слишком низким, и покрытия, предложенные в патенте РФ №2470053, не могут быть использованы для многих оптических и других приложений, таких как дисплеи мобильных телефонов, портативных и стационарных компьютеров.
Прозрачное бактерицидное покрытие также может быть использовано в медицине, поскольку микроорганизмы, сохраняющиеся на поверхностях, могут быть источником заболеваний человека. Антибактериальные покрытия могут предотвратить рост, размножение и сохранение микроорганизмов на поверхности дверных ручек и кранов, кроватях и оконных рам, внутренних поверхностей боксов в больницах и т.п. Другая возможность применения бактерицидных покрытий - для медицинских устройств. Необходимость таких покрытий связана с тем, что всё больше смертей приходится на инфекции, полученные в результате использования медицинских устройств и связанные с высокими затратами на их обслуживание (дезинфекцию после каждого пациента). Кроме того, возможно использовать такие покрытия для волоконно-оптических эндоскопов, поскольку применение наконечника с тонким покрытием в эндоскопах обеспечивает не только бактерицидное действие волоконно-оптического жгута, но и способно генерировать наконечником синглетный кислород под действием распространяющегося по волокнам УФ излучения.
Из уровня техники в настоящее время не известны аналоги, в которых описано использование прозрачного бактерицидного оксидного покрытия в конструкции волоконно-оптического элемента для медицинских эндоскопов с особыми свойствами.
В известных источниках информации упоминаются некоторые действия по антимикробной стерилизации медицинского инструмента эндоскопического оборудования (См. патент CN №106037619, опубликованный 26.10.2016, МПК А61В 1/00). Здесь применяется медицинский кремнезем в виде геля.
В международной заявке WO №2017015480, опубликованной 26.01.2017, МПК А61В 1/005, заявлено медицинское устройство, в котором обеспечивается защитное покрытие, чтобы уменьшить попадание мусора, жидкости, бактерий или других нежелательных веществ из рабочего конца эндоскопа, который может привести к инфекции.
Заявляется группа изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом: Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие и волоконно-оптический элемент с прозрачным бактерицидным покрытием.
Техническая задача изобретения состоит в разработке композиции для формирования прозрачного (пропускание Т>80%) бактерицидного оксидного покрытия, не содержащего серебра и способного генерировать активный синглетный кислород. Данное покрытие может найти особое применение, а именно в изготовлении волоконно-оптического элемента для медицинских эндоскопов.
Для решения поставленной технической задачи предлагается использовать композицию, обеспечивающую формирование на поверхности стекла двухкомпонентного прозрачного оксидного покрытия, обеспечивающего высокие бактерицидные свойства и обладающего способностью эффективно генерировать активный синглетный кислород.
Изобретение представляет прозрачное бактерицидное оксидное покрытие, изготовленное из композиции, включающей высокомолекулярный поливинилпирролидон и алкоксид титана-тетраэтоксититан, в котором, в отличие от прототипа, композиция дополнительно содержит ацетон, циклогексанон, и водорастворимый и термически разлагаемый при нагревании до температуры менее 550°C перхлорат магния при следующем соотношении компонентов в вес. %:
- высокомолекулярный поливинилпирролидон - 0,20-5,00;
- тетраэтоксититан - 0,10-1,00;
- ацетон - 70,0-85,00;
- Mg(ClO4)2 - 0,20-5,00;
- циклогексанон - 5-20.
Для многих практических применений важным является высокая прозрачность и однородность покрытия. Поэтому целесообразно изготовление прозрачного бактерицидного оксидного покрытия, которое имеет толщину 100-500 нм и пропускание в видимой части спектра не менее 85%.
Другим объектом группы изобретений является волоконно-оптический элемент, содержащий многожильный световод с наконечником на дистальном торце, выполненным в виде прозрачной пластинки, которая наклеена на дистальный торец многожильного световода, а снаружи на пластинку нанесено прозрачное бактерицидное оксидное покрытие согласно описанному выше изобретению.
При взаимодействии тетраэтоксититана с водой, присутствующей в растворе или атмосферной влагой происходит быстрая реакция гидролиза этого соединения:
В результате конденсации образующихся в результате гидролиза молекул Ti(OH)4 происходит быстрое формирование в растворе коллоидных частиц двуокиси титана. Образовавшийся коллоидный раствор (золь) при комнатной температуре способен быстро увеличивать вязкость, переходя в гель, что ведет к утрате возможности его использования для нанесений покрытий.
Для обеспечения растворимости солей магния в качестве растворителей в пленкообразующей композиции используются полярные органические жидкости: ацетон и циклогексанон.
Ацетон является основным растворителем пленкообразующих компонентов композиции. При его содержании менее 70 вес. % композиция имеет повышенную вязкость и низкую однородность, что делает невозможным получение однородного оксидного покрытия. При содержании ацетона более 85 вес. % стабильность и однородность композиции существенно ухудшается из-за высокой летучести этого компонента, что определяет изменение состава композиции в процессе нанесения покрытия на подложку. Поэтому содержание ацетона в разработанной композиции составляет 70-85 вес. %.
Введение в состав композиции циклогексанона способствует повышению однородности композиции. При содержании циклогексанона более 20 вес. % однородность получаемых оксидных покрытий существенно снижается. При содержании циклогексанона менее 5 вес. % скорость испарения жидкой фазы значительно увеличивается, что затрудняет нанесение покрытий на подложку. Содержание циклогексанона в разработанной композиции составляет 5-20 вес. %.
Содержание соли магния в составе композиции составляет 0,2-5 вес. %. При содержании соли менее 0,2 вес. % положительный эффект от ее введения в состав композиции незначителен. При содержании соли более 5 вес. % наблюдается существенное ухудшение однородности покрытий.
В качестве солей магния возможно использование перхлората магния. Использование этой соли магния существенно облегчает разложение и удаление органических остатков в процессе термообработки покрытия.
Содержание тетраэтоксититана в пленкообразующей композиции составляет 0,10-1,00 вес. %. При содержании тетраэтоксититана более 1,00 вес. % после смешения исходных компонентов в растворе происходит быстрое формирование в растворе коллоидных частиц двуокиси титана, вязкость раствора быстро возрастает и композиция превращается в гель, который невозможно использовать для получения однородных покрытий. При содержании в композиции тетраэтоксититана менее 0,10 вес. % полученное оксидное покрытие не обладает заметными бактерицидными свойствами.
Наличие в составе пленкообразующих растворов высокомолекулярного поливинилпирролидона способствует формированию однородных наноразмерных частиц оксидов в формирующемся покрытии и улучшает адгезию раствора к поверхности стекла. Однако при содержании поливинилпирролидона более 5 вес. % вязкость раствора существенно возрастает, что затрудняет его использование для нанесения покрытий и приводит к значительному ухудшению их однородности. При содержании поливинилпирролидона менее 0,2 вес. % наблюдается существенное ухудшение адгезии жидкой композиции к поверхности стекла и ухудшение однородности оксидного покрытия. Поэтому содержание поливинилпирролидона в композиции составляет 0,2-5 вес. %.
В результате из приведенного состава жидкой композиции создают тонкое двухкомпонентное оксидное покрытие TiO2-MgO покрытие, которое возможно использовать для наконечника волоконно-оптического жгута в эндоскопах ввиду его малой токсичности [9]. В работе Shamshad М Shaikh, Soorambail К Shyama, Prakash V Desai [10] показано, что полулетальная доза наночастиц MgO при внутрижелудочном введении мышам 3954 мг/кг. По сообщению Европейской комиссии Scientific Committee on Consumer Safety [11] полулетальная доза наночастиц NiO2 при внутрижелудочном введении крысам - более 2150 мг/кг. Кроме того, магния оксид является лекарственным препаратом и применяется в качестве антацида [12, 13].
Эффективность предлагаемых пленкообразующих композиций для получения бактерицидных покрытий иллюстрируется примерами 1 и 2.
ПРИМЕР 1
В качестве основных пленкообразующих компонентов в растворе использовался тетраэтоксититан и перхлорат магния. В этих растворах в качестве жидкой среды применена смесь органических неводных растворителей, обеспечивающих полное растворение исходных компонентов и высокую адгезию к поверхности стекла. Для повышения однородности покрытий в состав растворов добавлялся стабилизатор - высокомолекулярный (молекулярный вес Ms=1300000) поливинилпирролидон (ПВП). В Таблице 1 приведен химический состав пленкообразующего раствора, использованного для получения оксидного MgO-TiO2 покрытия. В качестве подложек были использованы образцы щелочносиликатных стекол, имеющие размеры 20×20×0,2.
Полученный пленкообразующий раствор был использован для нанесения покрытий на поверхность стеклянных подложек методом их погружения в растворы с последующим извлечением и сушкой. Процесс сушки образцов с покрытиями осуществлялся при 80°C в течение 24 часов. После завершения сушки образцы с покрытиями подвергались термообработке в лабораторной электропечи при 530°C в течение 2 часов. В Таблице 1 приведен химический состав полученного оксидного покрытия.
Фиг. 1 представляет электронно-микроскопический снимок поверхности покрытия, сформированного из пленкообразующего раствора №1.
На Фиг. 2 представлен спектр пропускания стекла с покрытием, изготовленным из раствора №1 и подвергнутым термообработке при 530°C в течение 2 часов.
На Фиг. 3 представлена дифрактограмма покрытия, изготовленного на поверхности стекла из раствора №1 и подвергнутого термообработке при 530°C в течение 2 часов.
На Фиг. 4 представлен спектр люминесценции покрытия, полученного из раствора №1, при возбуждении УФ излучением (λ=370 нм).
На Фиг. 5 схематически представлена конструкция волоконно-оптического элемента (ВОЭ) для медицинского эндоскопа, где в позициях а) и б) изображен отрезок многожильного световода 1, на дистальном торце которого закреплена с помощью клея прозрачная пластинка 2, на которую с наружной ее стороны нанесено прозрачное бактерицидное оксидное покрытие 3, образуя бактерицидный наконечник.
На Фиг. 5 в позиции а) показано, что при воздействии на вход ВОЭ видимого света на выходе ВОЭ также образуется видимый свет; в позиции б) показано воздействие на входе ВОЭ ультрафиолетового света (УФ), а на выходе ВОЭ образуется инфракрасное излучение (ИК).
Таким образом, фотоактивное действие ВОЭ с прозрачным фотокаталитическим и бактерицидным наконечником под действием УФ создает на его выходе ИК излучение с образованием генерации активного синглетного кислорода, обозначенного цифрой 4.
На снимке (Фиг. 1) видно, что материал покрытия состоит из однородных наночастиц, полностью покрывающих поверхность подложки. Наблюдаемая на рисунке морфология покрытия обеспечивает высокое значение удельной поверхности материала, что согласно данным [1] (Lei Huang, Dian-Qing Li, Yan-Jun Lin, Min Wei, David G. Evans, Xue Duan Controllable preparation of nano-MgO and investigation of its bactericidal properties. - Journal of Inorganic Biochemistry, v. 99, N5, 2005, p. 986-993.) ведет к увеличению бактерицидных свойств покрытия.
На Фиг. 2 коротковолновая граница прозрачности стекла с покрытием составляет 350-360 нм. Из рисунка видно, что стеклянный образец с покрытием характеризуется высокой прозрачностью в видимой области спектра (Т>80%).
Исследование структуры материала покрытия рентгенофазовым методом показало наличие на дифрактограмме интенсивного пика анатаза (101), соответствующего межплоскостному расстоянию d=0.351 нм (JCPDS#84-1285) (Фигура 3). Таким образом, приведенная дифрактограмма свидетельствует о формировании на поверхности стекла покрытия из кристаллической двуокиси титана. Довольно большая ширина пика свидетельствует о том, что кристаллы имеют малый размер. Отсутствие на дифрактограмме пиков, характерных для оксида магния, может быть связано с низкой степенью протекания процессов кристаллизации частиц оксида магния.
Для определения бактерицидных свойств покрытий использовалась методика, основанная на диффузии в агар и описанная в методических указаниях Федерального центра Госсанэпиднадзора (Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам: Методические указания. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004, 91 с.). В качестве тест-микроораганизмов использовался представитель грамположительных бактерий Staphylococcus aureus АТСС 209Р. Антибактериальная эффективность оценивалась путем определения формирования зон ингибирования в питательном агаре, которая формируется на засеянной бактериями поверхности. Процесс проведения испытаний включал несколько этапов:
1. Питательную среду - мясопептонный агар (МПА) готовили из сухой среды промышленного производства в соответствии с инструкцией изготовителя. После автоклавирования питательную среду проверяли на стерильность и на ростовые свойства (только новую поставку). В день эксперимента МПА разливали в стерильные чашки Петри (диаметр 90 мм) по 20 мл, предварительно расплавив её на водяной бане. Чашки оставляли при комнатной температуре для застывания.
2. Для приготовления инокулюма использовали чистую суточную культуру микроорганизмов, выросших на плотной питательной среде. Петлей переносили незначительное количество материала в пробирку со стерильным физиологическим раствором, доводя плотность инокулюма до 1⋅109 KОЕ/мл по бактериальному стандарту мутности. Инокулюм использовали в течение 15 мин после приготовления.
3. Для инокуляции подготовленных чашек Петри 0,1 мл инокулюма вносили в центр чашки и осторожно распределяли шпателем Дригальского по всей поверхности (посев «газоном»).
4. Не позднее чем через 15 минут после инокуляции на поверхность питательной среды с помощью стерильного пинцета накладывали образцы стёкол. Чашки Петри инкубировали при комнатной температуре.
5. После окончания инкубации чашки помещали кверху дном на темную матовую поверхность так, чтобы свет падал на них под углом в 45° (учет в отраженном свете). Зону задержки роста измеряли с точностью до 1 мм.
В качестве тест-микроорганизмов использовался представитель грамположительных бактерий Е. coli. В Таблице 2 приведены результаты исследований.
На Фигуре 4 представлен спектр фотолюминесценции покрытия, полученного из раствора №1. Наличие полосы люминесценции с λmax=1270 нм свидетельствует о генерации химически активного синглетного кислорода [8] (Киселев В.М., Кисляков И.М., Бурчинов А.Н. Генерация синглетного кислорода на поверхности оксидов // Оптика и спектроскопия. - 2016. - Т. 120. - №4. - С. 15-25).
Таким образом, приведенные примеры иллюстрируют высокие бактерицидные свойства прозрачных покрытий, полученных из пленкообразующих растворов, содержащих тетраэтоксититан, поливинилпирролидон, циклогексанон, ацетон и перхлорат магния. Кроме того, разработанные растворы позволяют формировать на поверхности стекла прозрачные покрытия, способные эффективно генерировать химически активный синглетный кислород.
ПРИМЕР 2
Была изготовлена серия пленкообразующих растворов, которые были использованы для нанесения покрытий на поверхность стеклянных подложек методом их погружения в растворы с последующим извлечением и сушкой. Химический состав изготовленных пленкообразующих растворов приведен в Таблице 3.
Процесс сушки образцов с покрытиями осуществлялся при 80°C в течение 24 часов. После завершения сушки образцы с покрытиями подвергались термообработке в лабораторной электропечи при 530°C в течение 2 часов. Раствор №2, содержащий 0,19 вес. % ПВП, характеризуется высокой однородностью и прозрачностью. Однако малое содержание ПВП определяет низкую адгезию этого раствора к поверхности стекла и при его нанесении на поверхность подложки покрытие распадается на отдельные мелкие капли, что определяет низкую однородность полученного покрытия.
Раствор №3, содержащий 5,1 вес. % ПВП, характеризуется повышенной вязкостью, что определяет неоднородность полученного покрытия.
Раствор №4, содержащий 0,2 вес. % ПВП, является однородным и прозрачным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №5, содержащий 5,0 вес. % ПВП, является однородным, вязким и прозрачным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №6, содержащий 0,09 вес. % тетраэтоксититана, является однородным и прозрачным. У полученного оксидного покрытия бактерицидных свойств не обнаружено.
Раствор №7, содержащий 0,10 вес. % тетраэтоксититана, является однородным и прозрачным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №8, содержащий 1,10 вес. % тетраэтоксититана, является нестабильным и быстро переходит в гель, что делает невозможным формирование однородного покрытия.
Раствор №9, содержащий 1,00 вес. % тетраэтоксититана, является однородным, вязким и прозрачным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №10, содержащий 0,10 вес. % перхлората магния, является прозрачным и однородным, однако полученное при его применении оксидное покрытие не обладает заметными бактерицидными свойствами.
Раствор №11, содержащий 0,20 вес. % перхлората магния, является прозрачным и однородным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №12, содержащий 5,1 вес. % соли магния, является неоднородным из-за неполного растворения соли магния и не может быть использован для получения однородного оксидного покрытия.
Раствор №13, содержащий 5,0 вес. % перхлората магния, является прозрачным, вязким и однородным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №14, содержащий 4,9 вес. % циклогексанона, является неоднородным и вязким.
Раствор №15, содержащий 5,0 вес. % циклогексанона, является прозрачным, вязким и однородным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №16, содержащий 20,1 вес. % циклогексанона, является неоднородным.
Раствор №17, содержащий 20,0 вес. % циклогексанона, является прозрачным и однородным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №18, содержащий 85,1 вес. % ацетона, является неоднородным.
Раствор №19, содержащий 85,0 вес. % ацетона, является однородным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
Раствор №20, содержащий 69,9 вес. % ацетона, имеет повышенную вязкость и низкую однородность, что делает невозможным получение однородного оксидного покрытия.
Раствор №21, содержащий 70,0 вес. % ацетона, является однородным. Полученное оксидное покрытие обладает бактерицидными свойствами.
ПРИМЕР 3
На Фигуре 5 представлена схема, иллюстрирующая конструкцию и фотоактивное действие волоконно-оптического жгута с прозрачным фотокаталическим и бактерицидным наконечником. Эксперименты показали, что использование наконечника с разработанным TiO2-MgO покрытием сохраняет высокую прозрачность волоконно-оптического жгута, а также обеспечивает генерацию наконечником синглетного кислорода под действием распространяющегося по волокнам УФ (λех.=370 нм) излучения.
Таким образом, приведенные примеры иллюстрируют высокие бактерицидные свойства прозрачных покрытий, полученных из пленкообразующих растворов, содержащих тетраэтоксититан, поливинилпирролидон и перхлорат магния. Кроме того, разработанные растворы позволяют формировать на поверхности стекла прозрачные покрытия, способные эффективно генерировать химически активный синглетный кислород.
Литература
1. Lei Huang, Dian-Qing Li, Yan-Jun Lin, Min Wei, David G. Evans, Xue Duan Controllable preparation of nano-MgO and investigation of its bactericidal properties. -Journal of Inorganic Biochemistry, v. 99, N5,2005, p. 986-993.
2. Koper O.B., Klabunde J.S., Marchin G.L., Klabunde K.J., Stoimenov P., Bohra L. Nano-scale powders and formulations with biocidal activity toward spores and vegetative cells of Bacillus species, Viruses, and Toxins.- Current Microbiology, 2002, v.44, p.49-55.
3. Sawai J., Kojima H., Igarashi H., Hashimoto A., Shoji S., Sawaki Т., Hakoda A., Kawada E., Kokugan Т., Shimizu M. Antibacterial characteristics of magnesium oxide powder.- World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2000, v. 16, N2, p. 187-194.
4. Basnet P., Larsen G.K., Jadeja R.P., Hung Y.-C, Zhao Y. α-Fe2O3 nanocolums and nanorods fabricated by electron beam evaporation for visible light photocatalytic and antimicrobial applications.- ACS Applied Materials and Interfaces, 2013, v. 5, №6, p. 2085-2095.
5. Zhang Jinhui, Li Si, Chen Long, Pan Yi, Yang Shuangchun, The progress of TiO2 photocatalyst coating.- IOSR Journal of Engineering, 2012, v. 2, №8, p. 50-53.
6. Jung K.T., Evstropiev S.K., Lee K.Y., Lee K.S. Development of nano-sized protective layers for flat fluorescent lamps (FFLs).- Society of Information Displays International Symposium Digest of Technical Papers.- 2007, Long Beach, USA, SID-2007 (SID 07 Digest), 22-25 May 2007, р. 1844-1847.(-„-, SID 07 Digest, 2007, pp. 1844-1847).
7. Минакова Т.С., Екимова И.А. Фториды и оксиды щелочноземельных металлов и магния. Поверхностные свойства. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2014, 148 с.
8. Киселев В.М., Кисляков И.М., Бурчинов А.Н. Генерация синглетного кислорода на поверхности оксидов // Оптика и спектроскопия.- 2016. - Т. 120. - №4. - С. 15-25.
9. Березовская И.В. Система оценки безопасности фармакологических веществ / И.В.Березовская // Химико-фармацевтический журнал. - 2003. - Т. 37. - №3. - С. 32-34.
10. Nanoparticles on Mice "Mus musculus" Shamshad M Shaikh, Soorambail К Shyama, Prakash V Desai Absorption, LD50 and Effects of CoO, MgO and PbO // Journal of Environmental Science, Toxicology and Food Technology (IOSR-JESTFT), Volume 9, Issue 2 Ver. I (Feb 2015), PP 32-38.
11. OPINION ON Titanium Dioxide (nano form) COLIPA n° S75 // Scientific Committee on Consumer Safety SCCS. - SCCS/1516/13. - Revision of 22 April 2014.
12. Регистр лекарственных средств.
13. Конорев М.Р. Выбор оптимального антацидного препарата в клинической практике // Consilium Medicum. - 2003. Экстравыпуск. - С. 9-11.
Claims (4)
1. Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие, изготовленное из композиции, включающей высокомолекулярный поливинилпирролидон и тетраэтоксититан, отличающееся тем, что композиция дополнительно содержит ацетон, циклогексанон и водорастворимую и термически разлагаемую при нагревании до температуры менее 550°С соль магния при следующем соотношении компонентов, вес. %:
2. Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие по п. 1, отличающееся тем, что оно имеет толщину 100-500 нм и пропускание в видимой части спектра не менее 85%.
3. Волоконно-оптический элемент, содержащий многожильный световод с наконечником на дистальном торце, выполненным в виде прозрачной пластинки, которая наклеена на дистальный торец многожильного световода, а снаружи на пластинку нанесено прозрачное бактерицидное оксидное покрытие по пп. 1, 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017113798A RU2661124C1 (ru) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие и волоконно-оптический элемент с прозрачным бактерицидным покрытием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017113798A RU2661124C1 (ru) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие и волоконно-оптический элемент с прозрачным бактерицидным покрытием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2661124C1 true RU2661124C1 (ru) | 2018-07-11 |
Family
ID=62917115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017113798A RU2661124C1 (ru) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | Прозрачное бактерицидное оксидное покрытие и волоконно-оптический элемент с прозрачным бактерицидным покрытием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2661124C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU398517A1 (ru) * | 1971-04-06 | 1973-09-27 | Рижский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Стекловидное покрытие |
RU2031895C1 (ru) * | 1992-10-08 | 1995-03-27 | Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат" | Защитное покрытие для огнеупоров |
RU2090663C1 (ru) * | 1995-09-07 | 1997-09-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Кварц-ЛТД" | Способ формирования защитного покрытия металлических частей медицинских изделий |
US20080305153A1 (en) * | 2005-12-12 | 2008-12-11 | Qinhuangdao Yipeng Special Glass Co, Ltd | Antibacterial Sol-Gel Coating Solution, Method for Preparing Antibacterial Sol-Gel Coating Solution, Antibacterial Articles, and Method and Equipments for Preparing Antibacterial Articles |
RU2470053C1 (ru) * | 2008-09-08 | 2012-12-20 | Гардиан Индастриз Корп. | Пористые покрытия из диоксида титана и способы формирования пористых покрытий из диоксида титана, имеющих улучшенную фотокаталитическую активность |
WO2017015480A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | GI Scientific, LLC | Endoscope accessory with angularly adjustable exit portal |
-
2017
- 2017-04-20 RU RU2017113798A patent/RU2661124C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU398517A1 (ru) * | 1971-04-06 | 1973-09-27 | Рижский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Стекловидное покрытие |
RU2031895C1 (ru) * | 1992-10-08 | 1995-03-27 | Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат" | Защитное покрытие для огнеупоров |
RU2090663C1 (ru) * | 1995-09-07 | 1997-09-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Кварц-ЛТД" | Способ формирования защитного покрытия металлических частей медицинских изделий |
US20080305153A1 (en) * | 2005-12-12 | 2008-12-11 | Qinhuangdao Yipeng Special Glass Co, Ltd | Antibacterial Sol-Gel Coating Solution, Method for Preparing Antibacterial Sol-Gel Coating Solution, Antibacterial Articles, and Method and Equipments for Preparing Antibacterial Articles |
RU2470053C1 (ru) * | 2008-09-08 | 2012-12-20 | Гардиан Индастриз Корп. | Пористые покрытия из диоксида титана и способы формирования пористых покрытий из диоксида титана, имеющих улучшенную фотокаталитическую активность |
WO2017015480A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | GI Scientific, LLC | Endoscope accessory with angularly adjustable exit portal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sharifianjazi et al. | Synthesis and characteristics of sol-gel bioactive SiO2-P2O5-CaO-Ag2O glasses | |
Goudarzi et al. | Formation of hydroxyapatite on surface of SiO2–P2O5–CaO–SrO–ZnO bioactive glass synthesized through sol-gel route | |
Goh et al. | Bioactive glass: an in‐vitro comparative study of doping with nanoscale copper and silver particles | |
Martinez et al. | Bioactivity of a CaO− SiO2 binary glasses system | |
Prabhu et al. | In vitro bioactivity and antimicrobial tuning of bioactive glass nanoparticles added with neem (Azadirachta indica) leaf powder | |
Mariappan et al. | Influence of silver on the structure, dielectric and antibacterial effect of silver doped bioglass-ceramic nanoparticles | |
Pouroutzidou et al. | Synthesis and characterization of mesoporous mg-and sr-doped nanoparticles for moxifloxacin drug delivery in promising tissue engineering applications | |
Magyari et al. | The silver influence on the structure and antibacterial properties of the bioactive 10B2O3− 30Na2O− 60P2O2 glass | |
Kaur et al. | Magnesium and silver doped CaO–Na2O–SiO2–P2O5 bioceramic nanoparticles as implant materials | |
Akhtach et al. | A comprehensive study on copper incorporated bio-glass matrix for its potential antimicrobial applications | |
Galarraga‐Vinueza et al. | Inhibition of multi‐species oral biofilm by bromide doped bioactive glass | |
Moghanian et al. | The effect of Ag substitution on physico-chemical and biological properties of sol-gel derived 60% SiO2-31% CaO-4% P2O5-5% TiO2 (mol%) quaternary bioactive glass | |
Anand et al. | B2O3–MgO–SiO2–Na2O–CaO–P2O5–ZnO bioactive system for bone regeneration applications | |
Azizabadi et al. | Synthesis and characteristics of gel-derived SiO2-CaO-P2O5-SrO-Ag2O-ZnO bioactive glass: Bioactivity, biocompatibility, and antibacterial properties | |
Moghanian et al. | Characterization, in vitro bioactivity and biological studies of sol‐gel‐derived TiO2 substituted 58S bioactive glass | |
Prefac et al. | CeO2 containing thin films as bioactive coatings for orthopaedic implants | |
Rahmani et al. | The effect of Ag substitution on physicochemical and biological properties of sol-gel derived 60% SiO2–31% CaO–4% P2O5–5% Li2O (mol%) quaternary bioactive glass | |
Moghanian et al. | Comprehensive in vitro studies of novel sol gel-derived Zr4+/Zn2+ co-substituted bioactive glass with enhanced biological properties for bone healing | |
Popescu-Pelin et al. | Fish bone derived bi-phasic calcium phosphate coatings fabricated by pulsed laser deposition for biomedical applications | |
Guo et al. | Robust antibacterial activity of xanthan-gum-stabilized and patterned CeO2–x–TiO2 antifog films | |
Ebrahimi et al. | The effect of Ag2O and MgO dopants on the bioactivity, biocompatibility, and antibacterial properties of 58S bioactive glass synthesized by the sol-gel method | |
Tóth et al. | Influence of different silver species on the structure of bioactive silicate glasses | |
Dorcioman et al. | Hydroxyapatite thin films of marine origin as sustainable candidates for dental implants | |
Bartmański et al. | The chemical and biological properties of nanohydroxyapatite Coatings with antibacterial nanometals, obtained in the electrophoretic process on the Ti13Zr13Nb alloy | |
Correia et al. | New and efficient bioactive glass compositions for controlling endodontic pathogens |