TW201321031A

TW201321031A - 抗菌的玻璃陶瓷

Info

Publication number: TW201321031A
Application number: TW101137774A
Authority: TW
Inventors: George Halsey Beall; Nicholas Francis Borrelli; Robert Michael Morena; Charlene Marie Smith; Ying Wei
Original assignee: Corning Inc
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-06-01
Also published as: WO2013055994A1; EP2765856A1; JP2014534201A; CN104080332A

Abstract

本申請案揭示抗菌的玻璃陶瓷物品之形成，該等玻璃陶瓷物品具有非晶相與晶相及抗菌劑，該抗菌劑係選自由以下所組成之群組：銀、銅及銀與銅之混合物。抗菌的玻璃陶瓷可具有大於2之對數減少。

Description

抗菌的玻璃陶瓷

相關申請案之交叉引用

本申請案根據專利法之規定主張2012年10月11日申請之美國專利第13/649499號的優先權權利，該案根據專利法之規定主張2011年10月12日申請之美國臨時申請案第61/546302號之優先權權利，本申請案依賴該案之內容且該案之內容全文以引用之方式併入本文中。

本案揭示係針對抗菌的玻璃陶瓷，且尤其係針對含有銀、銅或銀與銅之組合物的抗菌的玻璃陶瓷。

需要具有改良強度之抗菌的結構。

本案揭示之一個態樣係針對抗菌的玻璃陶瓷(「GC」)之形成，該抗菌的GC具有非晶相與晶相及抗菌劑，該抗菌劑係選自由以下所組成之群組：銀、銅及銀與銅之混合物。

本案揭示之另一態樣為一種製作具有至少一個選定抗菌劑之抗菌的物品的方法，該至少一個選定抗菌劑在該抗菌的物品內，該方法包含以下步驟：提供上方不具有抗菌劑之玻璃陶瓷基材，該玻璃陶瓷基材具有結晶組分及非晶組分；及使用離子交換浴使該玻璃陶瓷基材經受離子交換處理，從而形成抗菌的玻璃陶瓷物品，該離子交換浴含有至少一個離子交換性抗菌劑鹽及交換性鹼性金屬鹽，其中該或該等抗菌劑係選自由以下所組成之群組：銅、銀及銅與銀之混合物。

銀及銅或銀與銅之混合物可為作為Ag⁰或Cu⁰存在於GC中之零價，Ag⁰或Cu⁰為金屬形式；可為離子的且作為Ag⁺¹、Cu⁺¹或Cu⁺²存在於GC中；或可作為一或兩種試劑之零價形式與離子形式之混合物存在於GC中，例如，Ag⁰與Cu⁺¹及/或Cu⁺²、Ag⁺¹與Cu⁰及零價種類與離子種類至其他組合物。(1)藉由使用離子交換浴之預成型GC之離子交換(該離子交換浴含有一或兩個前述抗菌劑)，或(2)藉由將一或兩個前述抗菌劑包括至用以製備玻璃(該玻璃接著經陶瓷化以形成GC)之批次材料，抗菌劑可併入GC。在(1)中，由於抗菌劑之硝酸鹽可用於離子交換且因為GC上之硝酸鹽種在離子交換處理期間可輕易地分解，故抗菌劑將以離子形式呈現於GC中作為氧化物。雖然亦可使用氯化物，但氯化物之使用可引起問題，例如，GC之降解及GC之理想性質的後續損失。在(2)中，歸因於玻璃之熔化條件、形成條件、成核條件及陶瓷化條件，抗菌劑亦被視為作為氧化物呈現，所有該等條件可在空氣中進行。在任何一種情況下，含有所得抗菌劑之GC可直接使用或可經受還原步驟。

如本文中所使用，術語「抗菌的」意指一或多個試劑或材料，或含有該或該等試劑或材料之表面，該或該等試劑或材料或表面將壓製或抑制來自至少兩個族之微生物之生長，該至少兩個族由細菌、病毒及真菌組成。如本文中使用的術語並不意味：試劑或材料或表面將壓製或抑制該等族內之所有種類之微生物的生長，但試劑或材料或表面將壓製或抑制來自該等族之一或多個種類之微生物的生長。除非另外指明，否則適用於離子交換之所有玻璃陶瓷組合物之組分或玻璃依照重量百分比(wt%)作為氧化物給定，該等玻璃在陶瓷化為玻璃陶瓷之前適用於離子交換。以Nicholas Francis Borrelli等人之名義於2011年8月3日申請之且名為「Coated,Antimicrobial,Chemically Strengthened Glass and Method of Making」的共同擁有美國專利申請案第13/197,312號中描述分析呈現在GC之表面上及/或在GC之深處中抗菌劑之內容物(例如，銀)之方法。美國專利申請案第13/197,312號之教示以引用之方式併入本文中。

在本文中，術語「玻璃陶瓷」限定為材料，該材料具有非晶組分及結晶組分兩者。玻璃陶瓷為由玻璃之控制反玻化產生之微晶固體。為製作玻璃陶瓷，玻璃經分批、熔化、製造成形，且接著藉由熱處理轉換為具有高度統一微結構之部分結晶材料。控制結晶化之基礎在於高效內部成核，該高效內部成核允許精細漫向性分佈晶粒之開發，從而最小化間隙、微裂或其他孔隙率。由於結晶微結構之性質，包括強度、彈性、破裂韌性及耐磨性之機械性質在GC中比在玻璃中高。

本案揭示之一態樣為一種抗菌的物品，該物品包含基材，該基材由玻璃陶瓷組成，該玻璃陶瓷具有結晶組分、非晶組分，及至少一個抗菌劑，該至少一個抗菌劑係選自由以下所組成之群組：銀、銅及銀與銅之混合物。

在一個實施例中，抗菌的GC物品具有範圍在20 Vol%至98 Vol%之結晶組分及範圍在2 Vol%至80 Vol%之非晶組分。結晶組分可包含單晶相或複數個晶相；即，一或複數個晶相。在另一實施例中，抗菌的GC物品具有範圍在20 Vol%至90 Vol%之結晶組分及範圍在80 Vol%至10 Vol%之非晶組分。在另一實施例中，抗菌的GC物品具有範圍在40 Vol%至90 Vol%之結晶組分及範圍在60 Vol%至10 Vol%之非晶組分。

在一些實施例中，結晶組分大體上均勻地分散於玻璃組分內，且顯示範圍在10 nm至20微米間的粒度，例如，10 nm至19微米，例如，10 nm至18微米，例如，10 nm至17微米，例如，10 nm至16微米，例如，10 nm至15微米，例如，10 nm至14微米，例如，10 nm至13微米，例如，10 nm至12微米，例如，10 nm至11微米，例如，10 nm至10微米，例如，10 nm至9微米，例如，10 nm至8微米，例如，10 nm至7微米，例如，10 nm至6微米，例如，10 nm至5微米，例如，10 nm至4微米，例如，10 nm至3微米，例如，10 nm至2微米，例如，10 nm至1微米，例如，10 nm至900 nm，例如，10 nm至850 nm，例如，10 nm至800 nm，例如，10 nm至750 nm，例如，10 nm至700 nm，例如，10 nm至650 nm，例如，10 nm至600 nm，例如，10 nm至550 nm，例如，10 nm至500 nm，例如，10 nm至450 nm，例如，10 nm至400 nm，例如，10 nm至350 nm，例如，10 nm至300 nm。在一個實施例中，結晶組分具有範圍在10 nm至1微米之粒度，該結晶組分大體上均勻地分散於玻璃組分內。在另一實施例中，結晶組分具有範圍在10 nm至5微米之粒度，該結晶組分大體上均勻地分散於玻璃組分內。在進一步實施例中，結晶組分具有範圍在10 nm至2微米之粒度，該結晶組分大體上均勻地分散於玻璃組分內。

在一些實施例中，結晶組分大體上均勻地分散於玻璃組分內，且顯示範圍在10 nm至20微米間的平均粒度，例如，10 nm至19微米，例如，10 nm至18微米，例如，10 nm至17微米，例如，10 nm至16微米，例如，10 nm至15微米，例如，10 nm至14微米，例如，10 nm至13微米，例如，10 nm至12微米，例如，10 nm至11微米，例如，10 nm至10微米，例如，10 nm至9微米，例如，10 nm至8微米，例如，10 nm至7微米，例如，10 nm至6微米，例如，10 nm至5微米，例如，10 nm至4微米，例如，10 nm至3微米，例如，10 nm至2微米，例如，10 nm至1微米，例如，10 nm至900 nm，例如，10 nm至850 nm，例如，10 nm至800 nm，例如，10 nm至750 nm，例如，10 nm至700 nm，例如，10 nm至650 nm，例如，10 nm至600 nm，例如，10 nm至550 nm，例如，10 nm至500 nm，例如，10 nm至450 nm，例如，10 nm至400 nm，例如，10 nm至350 nm，例如，10 nm至300 nm。在一個實施例中，結晶組分具有範圍在10 nm至1微米之平均粒度，該結晶組分大體上均勻地分散於玻璃組分內。在另一實施例中，結晶組分具有範圍在10 nm至5微米之平均粒度，該結晶組分大體上均勻地分散於玻璃組分內。在進一步實施例中，結晶組分具有範圍在10 nm至2微米之平均粒度，該結晶組分大體上均勻地分散於玻璃組分內。

在一個實施例中，提供內部或上方不具有抗菌劑之GC物品，且使用離子交換浴使GC物品經受離子交換處理，該離子交換浴含有至少一個離子交換性抗菌劑鹽及交換性鹼性金屬鹽。在一個實施例中，抗菌劑鹽及鹼性金屬鹽作為硝酸鹽呈現在浴中。鹼性金屬可為(例如)硝酸鈉、硝酸鉀或硝酸鈉與硝酸鉀之混合物。在一些實施例中，於離子交換浴中含有該或該等抗菌劑之鹽的濃度在1 wt%至100 wt%範圍中。浴之平衡可為鹼性金屬或鹼土金屬之鹽。在一些實施例中，於離子交換浴中含有該或該等抗菌劑之鹽的濃度在5 wt%至100 wt%範圍中。

在離子交換浴中，銀鹽或銅鹽或銀鹽與銅鹽之混合物的濃度可在0.01 wt%至10 wt%範圍中。在一個實施例中，在離子交換浴中，銀鹽或銅鹽或銀鹽與銅鹽之混合物的濃度在0.01 wt%至5 wt%範圍中。

離子交換溫度可在300℃至500℃範圍中，同時，離子交換時間在大於5分鐘至小於6小時之範圍中。存在硫酸鹽時，溫度範圍可更高。時間與溫度之準確選擇將視試圖交換至GC中之層的深度而定。舉例而言，當首先需要將該或該等抗菌劑離子交換至GC之表面或GC之表面附近時，離子交換在範圍在350℃至420℃之溫度下進行一個小時或更短時間(舉例而非限制，在420℃之溫度下進行範圍在5分鐘至20分鐘之時間)，(例如)視所使用之浴而定。若需要將該或該等抗菌劑深入離子交換至GC，則離子交換可在較高溫度下進行更長時間，例如(但不限於)在450℃之溫度下進行範圍在4小時至6小時之時間。

在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銀，且物品具有1 wt%至20 wt%之銀之表面濃度，該銀判定為Ag₂O。在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銅，且物品具有1 wt%至20 wt%之銅之表面濃度，該銅判定為CuO。在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銅與銀的混合物，且物品具有1 wt%至20 wt%之銅與銀之表面濃度，該銅與銀判定為Ag₂O與CuO。

在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銀，且物品具有6 wt%或更少之銀之表面濃度，該銀判定為Ag₂O。在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銅，且物品具有6 wt%或更少之銅之表面濃度，該銅判定為CuO。在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銅與銀的混合物，且物品具有6 wt%或更少之銅與銀之表面濃度，該銅與銀判定為Ag₂O與CuO。

在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銀，且物品具有1 wt%至6 wt%之銀之表面濃度，該銀判定為Ag₂O。在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銅，且物品具有1 wt%至6 wt%之銅之表面濃度，該銅判定為CuO。在一些實施例中，在抗菌的物品中，抗菌劑為銅與銀的混合物，且物品具有1 wt%至6 wt%之銅與銀之表面濃度，該銅與銀判定為Ag₂O與CuO。

在另一實施例中，GC形成組分(諸如，砂、鈉)及/ 或如形成特定GC材料所需之氧化鉀、氧化鋁、硼酸鎂及/或其他組分在適當容器中乾混，且該或該等抗菌劑鹽之溶液在混合期間(例如)藉由將該或該等抗菌劑之溶液噴射至容器中而添加至乾材料。在一些實施例中，溶液為水溶液。在將含有抗菌鹽之所有溶液添加至乾混合物且完全混合之後，所得批材料經熔化且形成為玻璃。隨後，將玻璃加熱至成核溫度保持選定時間(成核時間)，且接著加熱至陶瓷化溫度保持選定時間(陶瓷化時間)以形成玻璃陶瓷。

在前述兩種方法中，方法可進一步包含以下步驟：藉由在還原氛圍中選定溫度下加熱一段選定時間來還原含抗菌劑之GC中之該或該等所得抗菌劑，以將該或該等抗菌劑還原至零價形式。還原條件在1大氣壓至10大氣壓下於範圍在300℃至600℃之溫度下(例如350℃至500℃下)使用氫氣氛圍(例如，純H₂環境)在範圍為1小時至6小時的時間，例如，2小時至6小時，或例如，1小時至5小時。亦可使用其他還原物質，諸如合成氣體。

發現對製備抗菌的GC有用之玻璃陶瓷含有20 Vol.%至98 Vol.%結晶組分及2 Vol.%至80 Vol.%玻璃組分。抗菌的玻璃陶瓷可為光學透明的或不透明的，且該等玻璃陶瓷可為經染色或不染色(即，乾淨的)，其中乾淨的意指無可見染色。因此，透明玻璃陶瓷可為乾淨的或染色的。在本文中，白色及黑色為考慮顏色。

GC材料可用於實踐本案揭示，該等GC材料可選自：由β-鋰輝石固溶體(包括Li型及Cu型兩者，及Li、Cu、Mg及Na固溶體)、β-石英固溶體(包括β鋰霞石及矽鋁鋰石)、霞石固溶體、三斜霞石固溶體、銫沸石、白榴子石(K[AlSi₂O₆]、三矽氟雲母(包括金雲母及黑雲母)、四矽氟雲母(包括戴帶雲母及多矽鋰雲母)、含鹼菫青石及大隅石組成之群組、含有實質鹼性鋁矽玻璃或鹼性硼矽玻璃、矽鹼鈣石、氟矽鈣鈉石及氟閃石之GC。本文中使用之示例性GC包括β-鋰輝石固溶體及β-石英固溶體及Macor^TM(Corning Incorporated)，Macor^TM為可加工之白色無味瓷狀(外觀上)GC材料，該GC材料具有瓷之外觀，且為55 Vol%氟金雲母及45 Vol%硼矽玻璃。在一個實施例中，抗菌的GC為光學透明的且具有顏色或為無色的。在另一實施例中，抗菌的GC為半透明的或不透明的且具有顏色。

根據一些實施例，GC可具有如表1範圍中之描述的組合物。組合物按重量百分比列出。

第1圖為鋰輝石型玻璃陶瓷在使用5 wt%之AgNO₃浴/95 wt%之NaNO₃浴於420℃下離子交換20分鐘後的電子探針(EMP)分析。曲線10圖示作為以微米為單位之深度之函數呈現於GC中的Ag₂O的wt%。

第2A圖為使用5 wt%之AgNO₃浴/95 wt%之NaNO₃浴於450℃下離子交換5小時後之EMP分析。資料點圖示作為以微米為單位之深度之函數呈現於GC中的Ag₂O的wt%。

第2B圖為第2A圖之玻璃陶瓷之Ag圖。照亮區12圖示增加的Ag濃度。

第3圖為鋰輝石GC(a)在NaNO₃浴中使用5 wt%之Ag於420℃下離子交換20分鐘後(頂部，GC為白色)及(b)在1大氣壓力之H₂中於420℃下還原5小時後(底部，GC為灰色)之照片。

第4A圖及第4B圖為鋰輝石GC之表面(第4A圖)及邊緣(第4B圖)在使用5 wt%之AgNO₃浴/95 wt%之NaNO₃浴於420℃下離子交換20分鐘後的SEM顯微圖。 第5A圖至第5C圖為第4A圖/第4B圖之鋰輝石GC在1大氣H₂中於450℃下還原5小時後之SEM顯微圖。

第6圖為含有1莫耳%之原製造CuO之鋰輝石GC在於1100℃下熱處理後之EMP分析。

表2中圖示示例性組合物，組合物A及組合物B分別為Macor^TM及霞石組合物之實例，且實例C、實例D、實例E及實例F為β石英之實例。表3之實例K、實例L、實例M、實例N、實例O及實例P為β鋰輝石之實例。表3中之實例Q為示例性氟雲母玻璃陶瓷。表3中之實例R為示例性矽鹼鈣石玻璃陶瓷。表3中之實例S為示例性鋰輝石玻璃陶瓷。表2及表3給出多個玻璃陶瓷材料之代表性組合物，對該等組合物之抗菌活性進行評估及測試。根據一些實施例，表1、表2及表3中列出之GC可用作基本GC，且離子交換以提供或增加GC中銅、銀或銅與銀之組合物的數量。根據一些實施例，表1、表2及表3中列出之GC可具有範圍在0至20 wt%之銀、銅或銀與銅之組合物的濃度，例如，1 wt%至20 wt%，例如，1 wt%至19 wt%，例如，1 wt%至18 wt%，例如，1 wt%至17 wt%，例如，1 wt%至16 wt%，例如，1 wt%至15 wt%，例如，1 wt%至14 wt%，例如，1 wt%至13 wt%，例如，1 wt%至12 wt%，例如，1 wt%至11 wt%，例如，1 wt%至10 wt%，例如，1 wt%至9 wt%，例如，1 wt%至8 wt%，例如，1 wt%至7 wt%，例如，1 wt%至6 wt%，例如，1 wt%至5 wt%，或者，例如，2 wt%至20 wt%，例如，3 wt%至20 wt%，例如，4 wt%至20 wt%，例如，5 wt%至20 wt%，例如，6 wt%至20 wt%，例如，7 wt%至20 wt%，例如，8 wt%至20 wt%，例如，9 wt%至20 wt%，例如，10 wt%至20 wt%，例如，11 wt%至20 wt%，例如，12 wt%至20 wt%，例如，13 wt%至20 wt%，例如，14 wt%至20 wt%，例如，15 wt%至20 wt%。

已測試含有抗菌劑之GC的抗菌活性，例如，使用以下所述之方法，且抗菌的GC中之一些GC具有大於2之對數減少。在一些實施例中，物品具有大於0.2之抗菌對數減少，例如大於0.5，例如大於1，例如大於1.5，例如大於2，例如大於2.5，例如大於3，例如大於3.5，例如大於4，例如大於4.5，例如大於5。在一些實施例中，物品具有大於4之抗病毒對數減少及大於5之抗細菌對數減少。在一些實施例中，物品能夠在1小時內將至少兩個微生物種類抑制至對數減少大於1。在一些實施例中，物品在6小時後具有大於4之抗細菌對數減少。

抗細菌測試(例如，抗細菌濕測試)在多個示例性玻璃陶瓷上執行。每一試樣玻璃陶瓷被切成1吋×1吋之玻璃陶瓷片且放入培養皿中。三個無塗層之玻璃陶瓷片用作陰性對照。革蘭式陰性大腸桿菌以1×10⁶單元/ml之濃度懸置在1/500之路尼亞培養液(LB)媒質中。156 μl之大腸桿菌區球懸浮液放置在每一樣本表面上且藉由使用無菌實驗室用PARAFILM保持緊密接觸，並且該懸浮液在飽和濕度(大於95%之相對濕度)下於37℃下保溫6小時。每一樣本以一式三份進行。在6小時保溫之後，2 ml之磷酸鹽緩衝鹽水(PBS)緩衝液添加至每一培養皿中。搖動後，沖洗片及PARAFILM兩者，並收集來自每一培養皿之所有溶液，且將所有溶液放置到LB瓊脂平皿上。在37℃之保溫箱中進一步保溫16小時後，檢查菌集落形成。幾何構件用以基於菌落數玻璃陶瓷計算對數減少及百分低減並控制玻璃陶瓷。

抗細菌測試(例如，抗細菌乾測試)在多個示例性玻璃陶瓷上執行。每一試樣玻璃陶瓷被切成1平方吋×1平方吋之玻璃陶瓷片且一式三份地放入培養皿中。無銅摻雜(無塗層)之玻璃陶瓷片用作陰性對照。革蘭式陽性金黃色葡萄球菌細菌在測試日之前及在測試日當天培養至少連續三天，接種物培養至少48小時。細菌培養為旋流式，添加血漿(5%之最終濃度)，且將Triton X-100(最終濃度0.01%)添加至接種物。每一樣本以細菌懸浮液之20 μl等分試樣接種，允許樣本於室溫下且在42%之相對濕度下乾燥30分鐘至40分鐘。乾燥後，立即曝露樣本兩小時。兩小時後，將4 ml之PBS緩衝液添加至每一培養皿中。搖動後，收集來自每一培養皿之所有溶液，且將所有溶液放置在胰蛋白酶大豆瓊脂平皿上。在37℃下進一步保溫24小時後，檢查菌集落形成。幾何構件用以基於菌落數玻璃計算對數減少及百分低減並控制玻璃。

具有5 wt%之Cu的示例性β石英GC(表2中實例E)使用以下熱處理形成晶相：720℃/2h+850℃/4h(此為雙重熱處理，其中第一步驟為於720℃下處理維持2小時，且第二步驟為於850℃下處理4小時。此術語在本文中用以描述雙重熱處理)以產生β石英相。此示例性GC為光學半透明至透明的。表4中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

具有Cu的示例性鋰輝石GC(表2中實例E)使用以下熱處理形成晶相：720℃/2h+1000℃/4h以產生鋰輝石相。表5中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

具有5 wt%之Ag的示例性鋰輝石GC(表3中實例N)使用以下熱處理形成晶相：720℃/2h+1000℃/4h以產生鋰輝石相。表6中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

具有Ag(在浴濃度離子交換中，Ag由5%之AgNO₃添加)之示例性鋰輝石離子交換GC(在表3中，實例S為離子交換之前的基本GC)使用以下熱處理形成晶相：720℃/2h+1000℃/4h以產生鋰輝石相。Ag₂O之測定wt%為16 wt%。表7中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

具有Ag之示例性鋰輝石離子交換GC(在表3中，實例S為離子交換之前的基本GC)使用以下熱處理形成晶相：720℃/2h+1000℃/4h以產生鋰輝石相。如表8中所示，Ag由AgNO₃添加於350℃下離子交換10分鐘。GC亦為於390℃下離子交換3.5h之Na，以強化GC。表8中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

具有Cu的示例性雲母GC(表2中實例A)使用以下熱處理形成晶相：720℃/2h+950℃/4h以產生雲母相。表9中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

具有Cu之示例性矽鹼鈣石GC(在表3中，實例R為離子交換之前的基本GC)使用以下熱處理形成晶相：720℃/2h+850℃/4h以產生矽鹼鈣石相。表10中之第一示例性矽鹼鈣石用5%之AgNO₃與Ag於450℃下離子交換20分鐘。表10中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

具有Cu的示例性Macor^TM GC(表2中實例A)使用以下熱處理形成晶相：720℃/2h+950℃/4h以產生 Macor^TM相。表11中之第一示例性Macor^TM用5%之AgNO₃與Ag於450℃下離子交換20分鐘。表11中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

具有5 wt%之Cu的示例性霞石GC(表2中實例B)使用以下熱處理形成晶相：850℃/4h+1100℃/6h以產生霞石相。表12中列出在H₂及抗菌活性中之處理。

資料表明：處於1 wt%之Cu的Cu摻雜位準之陶瓷化GC在不具有H₂還原的情況下具有大於2之抗細菌LR(大於99%之細菌還原)且在具有H₂還原的情況下具有大於5之LR(大於99.999%之細菌還原)。含β石英之GC在熔化、形成及陶瓷化之前使用添加至批材料之Cu加以製備，該GC經發現在無H₂還原的情況下具有大於2之原製造抗菌活性，Cu-GC為抗細菌的且抗病毒的。在一個實施例中，其中批材料經摻雜以在熔化、形成及陶瓷化之前在無H₂還原的情況下含有5 wt%之Cu的大於5之原製造抗菌活性。

儘管已闡明用於說明性目的之一些實施例，但前文描述不應視為對本案揭示或附隨申請專利範圍之範疇的限制。因此，在不背離本案揭示或附隨申請專利範圍之精神及範疇的情況下，熟習此項技術者可作出各種修改、改製及替代物。

10‧‧‧曲線

12‧‧‧照亮區

第1圖為鋰輝石型玻璃陶瓷在使用5 wt%之AgNO₃浴/95 wt%之NaNO₃浴於420℃下離子交換20分鐘後的電子探針(EMP)分析。

第2A圖為使用5 wt%之AgNO₃浴/95 wt%之NaNO₃浴於450℃下離子交換5小時後之EMP分析。

第2B圖為第2A圖之玻璃陶瓷之Ag圖。

第4A圖及第4B圖為鋰輝石GC之表面(第4A圖)及邊緣(第4B圖)在使用5 wt%之AgNO₃浴/95 wt%之NaNO₃浴於420℃下離子交換20分鐘後的SEM顯微圖。

第5A圖至第5C圖為第4A圖/第4B圖之鋰輝石GC在1大氣H₂中於450℃下還原5小時後之SEM顯微圖。

10‧‧‧曲線

Claims

一種抗菌的物品，該物品包含：一基材，該基材由玻璃陶瓷組成，該玻璃陶瓷具有一結晶組分與一非晶組分；以及至少一個抗菌劑，該至少一個抗菌劑係選自由以下所組成之群組：銀、銅及銀與銅之一混合物；其中該玻璃陶瓷物品具有大於2之一抗菌對數減少。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該物品具有大於4之一抗菌對數減少。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該物品具有大於4之一抗病毒對數減少以及大於5之一抗菌對數減少。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該物品能夠在1小時內將至少兩個微生物種類抑制至一對數減少大於1。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該物品在6小時後具有大於4之一抗菌對數減少。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該抗菌劑為銀，且該物品具有6 wt%或更少之銀之一表面濃度，該銀判定為Ag₂O。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該抗菌劑為銅，且該物品具有6 wt%或更少之銅之一表面濃度，該銅判定為CuO。
如請求項7所述之抗菌的物品，其中該抗菌劑為銅，且該物品具有1.3 wt%或更少之銅之一表面濃度，該銅判定為CuO。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該玻璃陶瓷係選自由β-鋰輝石固溶體、β-石英固溶體、霞石固溶體、三斜霞石固溶體、銫沸石、白榴子石(K[AlSi₂O₆]、三矽氟雲母、四矽氟雲母、含鹼菫青石及大隅石組成之群組、含有實質鹼性鋁矽玻璃或鹼性硼矽玻璃、矽鹼鈣石、氟矽鈣鈉石及氟閃石之GC及玻璃陶瓷(Macor)。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該玻璃陶瓷具有範圍在20 vol%至98 vol%之一結晶組分及範圍在2 vol%至80 vol%之一非晶組分，且其中該結晶組分包含一個或複數個晶相。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該玻璃陶瓷具有範圍在20 vol%至90 vol%之一結晶組分及範圍在10 vol%至80 vol%之一非晶組分，且其中該結晶組分包含一個或複數個晶相。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該玻璃陶瓷具有範圍在40 vol%至90 vol%之一結晶組分及範圍在10 vol%至60 vol%之一非晶組分，且其中該結晶組分包含一個或複數個晶相。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該結晶組分具有範圍在10 nm至200 nm之一粒度，且該等粒子大體上均勻地分散在該非晶玻璃組分內。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該結晶組分具有範圍在10 nm至100 nm之一粒度，且該等粒子大體上均勻地分散在該玻璃組分內。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該結晶組分具有範圍在10 nm至60 nm之一粒度，且該等粒子大體上均勻地分散在該玻璃組分內。
如請求項1所述之抗菌的物品，其中該結晶組分具有範圍在10 nm至40 nm之一粒度，且該等粒子大體上均勻地分散在該玻璃組分內。
一種製作一抗菌的物品之方法，該抗菌的物品中具有至少一個選定的抗菌劑，該方法包含以下步驟：提供上方不具有一抗菌劑之一玻璃陶瓷基材，該玻璃陶瓷基材具有一結晶組分與一非晶組分；使用一離子交換浴使該玻璃陶瓷基材經受一離子交換處理，從而形成一抗菌的玻璃陶瓷物品，該離子交換浴含有至少一個離子交換性抗菌劑鹽及一交換性鹼性金屬鹽；其中該或該等抗菌劑係選自由以下所組成之群組：銅、銀及銅與銀之一混合物。
如請求項17所述之方法，其中在該離子交換浴中，該或該等抗菌劑之濃度在0.01 wt%至10 wt%之範圍中。
如請求項17所述之方法，其中在該離子交換浴中，該或該等抗菌劑之濃度在0.01 wt%至5 wt%之範圍中。
如請求項17所述之抗菌的物品，其中該玻璃陶瓷基材由一玻璃陶瓷組成，該玻璃陶瓷係選自：由β-鋰輝石固溶體、β-石英固溶體、霞石固溶體、三斜霞石固溶體、銫沸石、白榴子石(K[AlSi₂O₆]、三矽氟雲母、四矽氟雲母、含鹼菫青石及大隅石組成之群組、含有實質鹼性鋁矽玻璃或鹼性硼矽玻璃、矽鹼鈣石、氟矽鈣鈉石及氟閃石之GC及玻璃陶瓷(Macor)。