WO2003001914A1 - Particule comprenant une matrice et au moins un agent bioactif - Google Patents

Particule comprenant une matrice et au moins un agent bioactif Download PDF

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WO2003001914A1
WO2003001914A1 PCT/FR2002/002230 FR0202230W WO03001914A1 WO 2003001914 A1 WO2003001914 A1 WO 2003001914A1 FR 0202230 W FR0202230 W FR 0202230W WO 03001914 A1 WO03001914 A1 WO 03001914A1
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WO
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particle
matrix
bioactive agent
precursor
concentration
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/002230
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Inventor
Dominique Dupuis
Thomas Canova
Franck Aurissergues
Original Assignee
Rhodianyl
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/12—Powders or granules
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof

Definitions

  • the subject of the present invention is a new particle comprising a matrix and at least one bioactive agent mixed with the matrix, its preparation process and its applications.
  • the invention also relates to polymeric compositions comprising such particles.
  • thermoplastic material For many applications, it is sought to limit the development of microorganisms near articles made of thermoplastic material. In the textile fields, for example, it is sought to avoid smelly effects by limiting the development of bacterial flora on the fabrics. In the medical sectors it is of great importance to limit the development of bacteria or fungi on work tools, on building materials, on clothing. Another field of application of bioactive compounds is that of preventing dust mite allergies.
  • Agents having bioactive properties have been known for a very long time and are used for example for cosmetic applications or for fungicidal applications.
  • these agents the compounds of metals such as silver, copper or zinc are the best known.
  • Other agents are described in the literature.
  • Patent EP 0858797 describes for example the use of dendrimers carrying primary amino functions, these functions being neutralized.
  • These agents are formulated in aqueous compositions or in emulsion to be applied in the form of lotions, creams, gels, sprays. These agents cannot however be incorporated into thermoplastic polymers and do not withstand the shaping temperatures of the latter.
  • the bioactive agent responsible for the bioactivity of the filler often leads to a degradation of the properties of the polymers (such as yellowing) in which the filler is dispersed.
  • US Patent 5,180,585 describes mineral fillers with onion structure comprising three layers: a support core (for example silica, titanium dioxide), a layer of bioactive agent in metallic or non-metallic form (for example a layer of silver), a protective layer (for example silica).
  • the protective layer is described as protecting the polymer from degradations induced by the presence of the bioactive agent, such as yellowing of the polymer for example.
  • a support core for example silica, titanium dioxide
  • a layer of bioactive agent in metallic or non-metallic form for example a layer of silver
  • a protective layer for example silica
  • the protective layer is described as protecting the polymer from degradations induced by the presence of the bioactive agent, such as yellowing of the polymer for example.
  • the Microfree® filler sold by DU PONT mention may be made of the Microfree® filler sold by DU PONT.
  • Particles having a glass structure in which the active cation is trapped are also known.
  • the cation is released by dissolving the mineral matter in a basic medium (phosphate, lonpure® from ISHIZUKA GLASS).
  • the release kinetics of the bioactive agent is not perfectly controlled, since the latter is localized and accumulated at a particular place in the charge, and is therefore not released in a controlled manner out of it.
  • the object of the present invention is the development of a particle within which a bioactive agent is distributed in a non-uniform and particular manner, in particular according to an agent concentration gradient in the particle.
  • the first object of the invention is a particle comprising a matrix and at least one bioactive agent mixed with the matrix, characterized in that the concentration of at least one bioactive agent in the particle is not constant between the heart and the periphery of said particle.
  • the invention also relates, and this is the second object of the invention, to a process for preparing the particle described above, characterized in that a matrix precursor and a precursor are introduced into a solution. the bioactive agent; the particle is formed and grown by precipitation of the reaction mixture thus obtained; the concentration of the precursor of the bioactive agent introduced is varied during the precipitation as a function of the desired concentration distribution of the agent in the particle, and the concentration of the precursor of the matrix introduced is kept substantially constant.
  • the invention finally relates to the use of the particle in a composition, in particular polymer.
  • the corresponding compositions are also part of the invention.
  • the matrix of the invention is generally of mineral nature. It is most often an amorphous matrix. Generally the matrix is a metallic compound, advantageously a metallic oxygenated compound.
  • the matrix is chosen from metal oxides and their mixed oxides. It can be chosen from titanium, aluminum, zinc, copper, zirconium and cerium oxides, calcium sulphate, strontium and barium compounds, zinc sulphide, copper sulphide, zeolites, mica, talc, kaolin, mullite and silica.
  • the matrix is chosen from oxides of titanium, zirconium, silicon cerium or aluminum, and more advantageously the matrix is silica.
  • bioactive agent is meant an agent which can prevent the proliferation of certain living species, either by killing them or by limiting their reproduction. In the latter case we also often speak of biostatic agents.
  • the bioactive agent can thus be anti-bacterial, bacteriostatic, antimicrobial, antifungal, anti-mite. The particle comprising it will then be used for these purposes.
  • the bioactive agent of the invention is generally formed by a metallic compound.
  • metal compound for the bioactive agent is meant both the metal element and the metal ion or any chemical composition containing the metal element, such as complexes or salts.
  • the bioactive agent is chosen from the following list:
  • the bioactive agent is chosen from the compounds of Ag, Cu, Zn and their combinations. Even more preferably the bioactive agent is a compound of Ag.
  • the concentration of bioactive agent in the particle is between 0.05 and 20% by weight relative to the total weight of the particle. It is preferably between 0.1 and 5%.
  • the particle when it comprises silver compounds used as bioactive agent, preferably contains at most 1% by weight of element Ag relative to the total weight of the particle.
  • the particle when it comprises zinc compounds used as bioactive agent, preferably contains at most 15% by weight of element Zn relative to the total weight of the particle.
  • the particle is substantially spherical.
  • the mean diameter of the particle is then advantageously at most equal to 5 ⁇ m, preferably at most equal to 1 ⁇ m.
  • the average diameter of the particle is advantageously at most equal to 300 nm. Particle diameters as small as 30 nm can be obtained.
  • the concentration of at least one bioactive agent in the particle is not constant between the core and the periphery of the particle.
  • the concentration of the bioactive agent is greater at the heart of the particle than at the periphery. More particularly, the concentration of bioactive agent decreases from the heart towards the periphery of the particle.
  • the aim is to constitute a "reserve" of bioactive agent within the particle, and to maintain a small amount of bioactive agent on the surface of the particle.
  • the concentration of bioactive agent on the surface of the particle is zero, or close to zero.
  • the particle comprises two bioactive agents: a silver compound and a zinc compound. More particularly, the concentration of the silver compound decreases from the core to the periphery of the particle, and the concentration of the zinc compound is constant or increases from the center to the periphery of the particle.
  • the matrix can be functionalized in order to acquire properties such as hydrophilicity, hydrophobicity.
  • the matrix can be combined with products such as stearic acid, calcium stearate, in order to obtain a better dispersion of the particle in reaction media in which it could be used.
  • the invention also relates, and this is the second object of the invention, to a process for preparing the particle described above, characterized in that a matrix precursor and a precursor are introduced into a solution. the bioactive agent; the particle is formed and grown by precipitation of the reaction mixture thus obtained; the concentration of the precursor of the bioactive agent introduced is varied during the precipitation as a function of the desired concentration distribution of the agent in the particle, and the concentration of the precursor of the matrix introduced is maintained.
  • the precursor of the matrix is generally a metallic compound, advantageously a metallic oxygenated compound, preferably a metallic oxide, such as for example an alkali metallic oxide or a metallic alkoxide.
  • the precursor of the matrix can be an alkali silicate or an alkyl silicate.
  • the matrix precursor is advantageously a metal alkoxide.
  • the alkoxide is generally chosen from the alkoxides of Si, Ti, Zr, Ce, Mg, Al, Hf, Nb and Ta.
  • this alkoxide is an alkoxide of Si, Ti, Zr or Ce. More preferably, it is an Si alkoxide.
  • the alkyl group is preferably the methyl or ethyl group.
  • An example of an alkoxide which can be used for the present invention is methyl silicate SiO (Me) 4 .
  • the precursor of the matrix can be a complex.
  • the precursor of the bioactive agent is generally a metal salt. It can be more particularly chosen from nitrates, acetates or metal halides.
  • An example of a metal salt which can be used for the present invention is AgNO 3 .
  • the salt is introduced during the synthesis of the particle in the form, for example, of an aqueous solution.
  • the preparation of the matrix is generally carried out according to a conventional method known to those skilled in the art: the "Stober route", which makes it possible to limit the phenomenon of agglomeration of the particles.
  • the solution of the process of the invention comprises ammonia and an adequate alcoholic solvent, more particularly a hydroalcoholic solvent.
  • the precursor of the bioactive agent can be a complex.
  • the precursor of the matrix and the precursor of the bioactive agent are introduced into a solution containing germs.
  • These seeds can be of the same nature or of a different nature from that of the matrix of the particle to be prepared. These germs make it possible to initiate the process for preparing the particles according to the invention.
  • the choice of operating conditions, in particular the rate of germs, is made according to the desired particle size.
  • the use of these seeds makes it possible to prepare particles with a size of between about 300 nm and a few microns.
  • the particle is prepared directly from a germ-free solution, by choosing during the preparation the appropriate operating conditions, in particular the temperature, according to the desired particle size.
  • the temperature during preparation is generally between 20 and 65 ° C.
  • This variant makes it possible to prepare particles of size less than or equal to around 300 nm. Particles as small as 30 nm can thus be obtained.
  • This route of particle preparation makes it possible to obtain structured particles and a very precisely targeted particle size.
  • the precursor of the matrix is introduced into the solution with or without germs, the reaction mixture then obtained precipitates and the particle generally grows by aggregation.
  • the concentration of the matrix precursor is maintained in the solution, in order to allow regular aggregation, and therefore a particle growth as desired.
  • the precursor of the matrix is introduced continuously into the reaction mixture.
  • the precursor of the bioactive agent is introduced into the solution with or without germs.
  • the concentration of the precursor of the bioactive agent introduced during the precipitation is varied as a function of the desired concentration distribution of the bioactive agent in the particle.
  • the precursor of the bioactive agent is introduced simultaneously with the precursor of the matrix into the reaction mixture. This is in order to introduce the bioactive agent during the precipitation of the reaction mixture, therefore during the growth of the particle.
  • the particles obtained by the process according to the invention can be dried according to any drying method known to those skilled in the art. They can then be calcined according to a method also known to those skilled in the art.
  • the calcination temperature can be between 100 and 800 ° C, it is preferably between 450 and 650 ° C.
  • the invention also relates to compositions based on a polymer matrix, comprising particles as described above.
  • the proportion by weight of the particle in the polymeric compositions depends on the bioactivity of the particle and on the level of bioactivity desired for the use which will be made of it. It is generally between 0.01 and 10% by weight.
  • the proportion by weight of the bioactive agent in the composition is generally between 5 ppm and 10,000 ppm.
  • the matrix consists of a polymer or copolymer or of a material containing a polymer or copolymer. It can consist of a mixture of polymers or copolymers, optionally compatibilized by grafting or by using compatibilizing agents. Any type of polymer is suitable as a matrix. Mention is made in particular of thermoplastic materials.
  • thermoplastic materials suitable as a matrix there may be mentioned: polylactones such as poly (pivalolactone), poly (caprolactone) and polymers of the same family; polyurethanes obtained by reaction between diisocyanates such as 1,5-naphthalene diisocyanate; p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-diphenyl-methane diisocyanate, 3, 3-'-dimethyl-4,4'- biphenyl diisocyanate, 4,4'-diphenylisopropylidene diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'- diphenyl diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4' -diphenylmethane diisocyanate, 3,3'- dim
  • the thermoplastic polymer is advantageously chosen from polyesters, such as PET, PPT, PBT, their coplymers and mixtures, polyamides such as nylon 6, nylon 6.6, nylon 4, polyamides 6-10, 4- 6, 6-36, their copolymers and mixtures, PVC, polyolefins.
  • the particles according to the invention may have been subjected to compatibilization treatments with the polymer matrix. These treatments are for example surface treatments or a deposit on the surface of a compound different from that constituting the core of the particles. Treatments and deposits can likewise be implemented in order to promote the dispersion of the particles, either in the polymerization medium of the polymer matrix, or in the molten polymer.
  • a first method consists in mixing the particles in molten resin and possibly subjecting the mixture to significant shearing, for example in a twin-screw extrusion device, in order to achieve good dispersion. Such a device is generally located upstream of the spinning. This is the preferred method of the invention.
  • Another method is to mix the particles with the monomers in the polymerization medium and then polymerize the resin.
  • Another method consists in mixing with the molten resin a concentrated mixture of a resin and of particles, prepared for example according to one of the methods described above. In a process where the particles are mixed with the molten resin, the particles can be in the form of powder, dispersion in a liquid, granules, masterbatch in a polymer of the same kind as the polymer matrix.
  • the particle is used in the composition of formulations for sizing fiber and filament yarns, in formulations of finishes or dyes applied to textile surfaces, or in formulations of detergents or cosmetics, or in formulations used in the field of paper.
  • compositions may contain all the other additives or adjuvants which can be used, for example, flame retardants, UV stabilizers, heat stabilizers, matifiers, lubricants, plasticizers, compounds useful for the catalysis of matrix synthesis polymeric, antioxidants, antistatic.
  • additives or adjuvants which can be used, for example, flame retardants, UV stabilizers, heat stabilizers, matifiers, lubricants, plasticizers, compounds useful for the catalysis of matrix synthesis polymeric, antioxidants, antistatic.
  • the particles can also be combined with other reinforcing additives such as resilience modifiers such as optionally grafted elastomers, mineral reinforcements such as clays, kaolin, fibrous reinforcements such as glass fibers, aramids, carbon fibers, ceramic fibers.
  • compositions according to the invention can be shaped into threads, fibers, filaments by melt spinning.
  • the yarns, fibers and filaments, as well as the textile articles obtained therefrom exhibit bioactivity.
  • the compositions can also be used in the field of engineering plastics, for example for the production of molded articles.
  • the antibacterial or bacteriostatic activity of the particles and of the compositions containing them is measured according to the test called "Shake Flask Test" and described in US Pat. No. 4,708,870.
  • the operating protocol for the test is as follows:
  • a powder-free Erlenmeyer flask is used as a control test.
  • the bacterial strain used is Klebsiella pneumoniae.
  • the Erlenmeyer flasks are agitated at 300 movements per minute at room temperature.
  • a count of bacteria is carried out after 0.1 and 24 hours of incubation.
  • a reduction rate is defined by the ratio between the difference between the number of bacteria before and after incubation and the number of bacteria before incubation (measurement at 0 hours).
  • 0.5 g of charged particle is dispersed in 50 ml of deionized water in a beaker.
  • the suspension is stirred for the entire duration of the test, samples are then taken at different times and the bioactive agent (in ppm) present in the supernatant is assayed.
  • the dispersion is used as it is for seeding (example 2)
  • the particles have an average size of 380 nm determined by quasi-elastic light scattering.
  • the effective weight ratio of silver contained in the particles is 0.98%. After redispersion of the final particles at pH 10, the quantity of silver released is 3.1% by weight relative to the total weight of silver introduced (after 2 hours).
  • the particles have an average size of 370 nm determined by quasi-elastic light scattering. EDS analysis confirms the absence of non-grain silver. The effective weight ratio of silver contained in the particles is close to 1%. After redispersion of the final particles at pH 10, the quantity of silver released is 0.7% by weight relative to the total weight of silver introduced (after 2 hours).
  • Example 3 The product from Example 3 is calcined in air at 550 ° C for 2 hours.
  • the particles have an average size of 375 nm determined by quasi-elastic light scattering. EDS analysis confirms the absence of non-grain silver. The effective weight ratio of silver contained in the particles is close to 1%. After redispersion of the final particles at pH 10, the quantity of silver released is 0.75% by weight relative to the total weight of silver introduced (after 2 hours).
  • the particles have an average size of 400 nm determined by quasi-elastic light scattering. MET / EDS analysis confirms the absence of non-grain silver. The effective weight ratio of silver and zinc contained in the particles is respectively close to 0.4% and close to 4%.
  • Example 2 The product from Example 2 is calcined in air at 550 ° C for 4 hours. After redispersion of the final particles at pH 10, the quantity of silver released is 0.7% by weight relative to the total weight of silver introduced (after 2 hours).
  • Polyamide 66 granules with a viscosity index of 140.6 ml / g (measurement at 25 ° C. in a Hubbelhode viscometer of a solution of 5 g / l of polymer dissolved in a mixture composed of 90% by weight formic acid and 10% by weight of water), are dried at 80 ° C. under vacuum for 16 hours.
  • Bioactive agents according to Examples 4 and 5 are incorporated into the polyamide using a Leistriz 30.34 twin-screw extruder.
  • the compositions obtained are ground by cryogenic milling into a powder of which 90% of the grains have a diameter of less than 850 ⁇ m.
  • the characteristics of the compositions are specified in Table 1.
  • Example 8 A control sample containing no bioactive agent is produced under the same conditions as Example 8 (composition D0). Table 1
  • compositions The bioactivity of the compositions is tested according to the protocol described above. A powder-free test control is carried out. The results are specified in Table 2.

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Abstract

L'invention concerne une nouvelle particule comprenant une matrice et au moins un agent bioactif mélangé à la matrice, la concentration d'au moins un agent bioactif dans la particule n'étant pas constante entre le coeur et la périphérie de ladite particule. L'invention décrit également un procédé de préparation de la particule, et son utilisation dans des compositions, polymériques notamment.

Description

PARTICULE COMPRENANT UNE MATRICE ET AU MOINS UN AGENT BIOACTIF
La présente invention a pour objet une nouvelle particule comprenant une matrice et au moins un agent bioactif mélangé à la matrice, son procédé de préparation et ses applications. L'invention concerne également des compositions polymériques comprenant de telles particules.
Pour de nombreuses applications, on cherche à limiter le développement de microorganismes à proximité d'articles en matière thermoplastique. Dans les domaines textiles par exemple, on cherche à éviter des effets malodorants en limitant le développement d'une flore bactérienne sur les tissus. Dans les secteurs médicaux il est de grande importance de limiter le développement de bactéries ou de champignons sur les outils de travail, sur les matériaux de construction, sur les vêtements. Un autre champ d'application des composés bioactifs est celui de la prévention des allergies aux acariens.
Des agents présentant des propriétés bioactives sont connus depuis fort longtemps et sont utilisés par exemple pour des applications cosmétiques ou pour des applications fongicides. Parmi ces agents, les composés de métaux tels que l'argent, le cuivre ou le zinc sont les plus connus. D'autres agents sont décrits dans la littérature. Le brevet EP 0858797 décrit par exemple l'utilisation de dendrimères porteurs de fonctions aminés primaires, ces fonctions étant neutralisées. Ces agents sont formulés dans des compositions aqueuses ou en émulsion pour être appliqués sous forme de lotions, crèmes, gels, sprays. Ces agents ne sont toutefois pas incorporables dans des polymères thermoplastiques et ne résistent pas aux températures de mises en forme de ces derniers.
Afin de conférer aux surfaces textiles des propriétés bioactives, de nombreux apprêts contenant des composés bioactifs, appliqués en surface du fil/fibre/filament dans le bain de teinture par exemple, ont été développés. Des capsules de nature organique (par exemple des capsules de polyamide) contenant des agents bioactifs, peuvent également être introduites sur le fil/fibre/filament par ensimage. Ces capsules sont accrochées sur le fil/fibre/filament par collage ou fusion superficielle des capsules. Toutefois ces apprêts ou ensimages ont toujours une tenue limitée et leurs effets disparaissent après un ou plusieurs lavages. Il est donc dans de nombreux cas plus intéressant d'introduire le principe actif directement dans la fibre devant présenter une propriété bioactive.
A cet effet il est connu d'introduire un composé bioactif dans des fils filés en solution ou filés par coagulation. Le composé bioactif est alors introduit dans le solvant du polymère. Pour les polymères mis en forme en phase fondue, il est connu d'introduire des charges inorganiques supportant un agent bioacitf comme un composé de métal. Ces charges peuvent être introduites au cours du processus de polymérisation ou au cours du processus de mise en forme. De très nombreuses solutions sont proposées pour la réalisation de charges minérales. Ces charges doivent présenter une dispersabilité suffisante dans le polymère, une couleur acceptable, une bioactivité contrôlée et durable dans le polymère, et elles ne doivent pas trop altérer les propriétés des polymères.
L'agent bioactif responsable de la bioactivité de la charge entraîne souvent une dégradation des propriétés des polymères (comme le jaunissement) dans lesquels la charge est dispersée.
Afin de contrôler la bioactivité des charges tout en limitant la dégradation des propriétés des polymères induites par ces charges, il est nécessaire de maîtriser la cinétique de relargage de l'agent bioactif (le plus souvent sous forme cationique) contenu dans ces charges. Des encapsulations de type minéral susceptibles de relarguer de façon maîtrisée le (ou les ) cation(s) actif(s) sont connues.
Le brevet US 4775855 décrit par exemple l'utilisation de zéolites supportant de l'argent.
Le brevet US 5180585 décrit des charges minérales à structure oignon comprenant trois couches : un noyau support (par exemple silice, dioxyde de titane), une couche d'agent bioactif sous forme métallique ou non (par exemple une couche d'argent), une couche protectrice (par exemple silice). La couche protectrice est décrite comme protégeant le polymère de dégradations induites par la présence de l'agent bioactif, comme le jaunissement du polymère par exemple. On peut citer comme exemple de ce type de charge la charge Microfree® commercialisée par DU PONT.
Des particules présentant une structure verre dans lequel est piégé le cation actif sont également connues. Le cation est relargué par dissolution de la matière minérale en milieu basique (phosphate, lonpure® de ISHIZUKA GLASS).
L'article "Rôle of Ion Exchange in Solid-State Chemistry" (A. Clearfield, Chemical Review, 1988, 88, n°1 , p. 125-148) décrit des réseaux tridimensionnels dénommés NASICON (Na super ion conductor), constitués de structures anioniques (par exemple des phosphates tétravalents) formant des cavités dans lesquels le cation actif est inséré très probablement par substitution des protons ou des cations (sodium, ammonium etc.). De tels produits sont notamment à base de phosphate de zirconium, c'est le cas notamment du NOVARON de TOA GOSEI.
Avec des particules telles que décrites ci-dessus, la cinétique de relargage de l'agent bioactif n'est pas parfaitement maîtrisée, puisque celui-ci est localisé et accumulé à un endroit particulier de la charge, et n'est donc pas libéré de manière contrôlée hors de celle-ci.
La maîtrise du relargage de l'agent bioactif hors de la charge, et par conséquent le meilleur compromis entre la bioactivité et la dégradation du polymère provoquées par l'agent, sont assurés par le maintien au cours du temps, à la surface de la charge :
-d'une quantité suffisante d'agent bioactif pour conférer au polymère la bioactivité désirée
-d'une quantité limitée d'agent bioactif afin de ne pas dégrader les propriétés du polymère. Dans ce but, l'objet de la présente invention est l'élaboration d'une particule au sein de laquelle un agent bioactif est distribué de manière non uniforme et particulière, notamment selon un gradient de concentration en agent dans la particule.
Ainsi le premier objet de l'invention est une particule comprenant une matrice et au moins un agent bioactif mélangé à la matrice, caractérisée en ce que la concentration d'au moins un agent bioactif dans la particule n'est pas constante entre le cœur et la périphérie de ladite particule.
L'invention concerne également, et c'est le second objet de l'invention, un procédé de préparation de la particule décrite ci-dessus, caractérisé en ce que l'on introduit dans une solution un précurseur de la matrice et un précurseur de l'agent bioactif; on forme et fait croître la particule par précipitation du mélange reactionnel ainsi obtenu; on fait varier au cours de la précipitation la concentration du précurseur de l'agent bioactif introduit en fonction de la répartition de concentration désirée de l'agent dans la particule, et on maintient sensiblement constante la concentration du précurseur de la matrice introduit. L'invention concerne enfin l'utilisation de la particule dans une composition, polymérique notamment. Les compositions correspondantes font d'ailleurs également partie de l'invention.
La matrice de l'invention est généralement de nature minérale. Il s'agit le plus souvent d'une matrice amorphe. Généralement la matrice est un composé métallique, avantageusement un composé oxygéné métallique.
De préférence, la matrice est choisie parmi les oxydes métalliques et leurs oxydes mixtes. Elle peut être choisie parmi les oxydes de titane, d'aluminium, de zinc, de cuivre, de zirconium, et de cérium, les composés du sulfate de calcium, de strontium et de baryum, le sulfure de zinc, le sulfure de cuivre, les zéolites, le mica, le talc, le kaolin, la mullite et la silice.
De préférence, la matrice est choisie parmi les oxydes de titane, de zirconium, de cérium de silicium ou d'aluminium, et plus avantageusement la matrice est la silice. Par agent "bioactif", on entend un agent qui peut empêcher la prolifération de certaines espèces vivantes, soit en les tuant, soit en limitant leur reproduction. Dans ce dernier cas on parle aussi souvent d'agents biostatiques. L'agent bioactif peut ainsi être anti-bactérien, bactériostatique, antimicrobien, antifongique, anti-acarien. La particule le comprenant sera alors utilisée à ces fins.
L'agent bioactif de l'invention est généralement formé par un composé métallique.
Par composé métallique pour l'agent bioactif on entend aussi bien l'élément métal que l'ion métallique ou toute composition chimique contenant l'élément métal, comme les complexes ou les sels. Avantageusement, l'agent bioactif est choisi parmi la liste suivante :
-l'argent métallique, son cation Ag+, ses oxydes par exemple Ag2O, ses halogénures
-le cuivre métallique, ses cations Cu+ et Cu2+, ses oxydes CuO et Cu2O, son sulfure CuS, ses hydroxydes, hydroxycarbonates, oxycations, halogénures, carbonates
-le zinc métallique, son cation Zn2+, son oxyde ZnO, son sulfure ZnS, ZnSiO3
-les autres composés et ions des groupes 3 à 12 de la classification internationale, comme le Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Cd, Cr, Ni, Pb
Ils peuvent être utilisés seuls ou en combinaison. Selon un mode préférentiel de l'invention, l'agent bioactif est choisi parmi les composés d'Ag, Cu, Zn et leurs combinaisons. Encore plus préférentiellement l'agent bioactif est un composé d'Ag.
En général, la concentration en agent bioactif dans la particule est comprise entre 0,05 et 20 % en poids par rapport au poids total de la particule. Elle est de préférence comprise entre 0,1 et 5%.
La particule, lorsqu'elle comprend des composés d'argent utilisés comme agent bioactif, contient de préférence au plus 1 % en poids d'élément Ag par rapport au poids total de la particule.
De même la particule, lorsqu'elle comprend des composés de zinc utilisés comme agent bioactif, contient de préférence au plus 15% en poids d'élément Zn par rapport au poids total de la particule.
Selon une variante particulière de l'invention, la particule est sensiblement sphérique. Le diamètre moyen de la particule est alors avantageusement au plus égal à 5 μm, de préférence au plus égal à 1 μm. Selon une autre variante de l'invention, le diamètre moyen de la particule est avantageusement au plus égal à 300 nm. Des diamètres de particule aussi faibles que 30 nm peuvent être obtenus. Selon une caractéristique de l'invention, la concentration d'au moins un agent bioactif dans la particule n'est pas constante entre le cœur et la périphérie de la particule.
En général la concentration de l'agent bioactif est plus grande au cœur de la particule qu'en périphérie. Plus particulièrement, la concentration en agent bioactif diminue du cœur vers la périphérie de la particule. En effet le but est de constituer une "réserve" en agent bioactif au sein de la particule, et de maintenir une quantité faible d'agent bioactif en surface de la particule.
Selon un mode particulier de l'invention, la concentration en agent bioactif à la surface de la particule est nulle, ou voisine de zéro.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la particule comprend deux agents bioactifs : un composé d'argent et un composé de zinc. Plus particulièrement, la concentration du composé d'argent diminue du cœur vers la périphérie de la particule, et la concentration du composé de zinc est constante ou augmente du centre vers la périphérie de la particule.
La matrice peut être fonctionnalisée dans le but d'acquérir des propriétés comme l'hydrophilie, l'hydrophobie.
En particulier, la matrice peut être associée à des produits comme l'acide stéarique, le stéarate de calcium, afin d'obtenir une meilleure dispersion de la particule dans des milieux réactionnels dans lesquels elle pourrait être utilisée.
L'invention concerne également, et c'est le second objet de l'invention, un procédé de préparation de la particule décrite ci-dessus, caractérisé en ce que l'on introduit dans une solution un précurseur de la matrice et un précurseur de l'agent bioactif; on forme et fait croître la particule par précipitation du mélange reactionnel ainsi obtenu ; on fait varier au cours de la précipitation la concentration du précurseur de l'agent bioactif introduit en fonction de la répartition de concentration désirée de l'agent dans la particule, et on maintient la concentration du précurseur de la matrice introduit.
Le précurseur de la matrice est généralement un composé métallique, avantageusement un composé oxygéné métallique, de préférence un oxyde métallique, comme par exemple un oxyde métallique alcalin ou un alcoxyde métallique. Dans le cas d'un procédé de préparation d'une particule à base de silice par exemple, le précurseur de la matrice peut être un silicate alcalin ou un silicate d'alkyle.
Le précurseur de la matrice est avantageusement un alcoxyde métallique. L'alcoxyde est généralement choisi parmi les alcoxydes de Si, Ti, Zr, Ce, Mg, Al, Hf, Nb et Ta. Avantageusement, cet alcoxyde est un alcoxyde de Si, Ti, Zr ou Ce. Plus préférentiellement, il s'agit d'un alcoxyde de Si.
Le groupement alkyle est de préférence le groupement méthyle ou éthyle. Un exemple d'alcoxyde pouvant être utilisé pour la présente invention est le silicate de méthyle SiO(Me)4.
Le précurseur de la matrice peut être un complexe.
Le précurseur de l'agent bioactif est généralement un sel métallique. Il peut être plus particulièrement choisi parmi les nitrates , les acétates ou les halogénures métalliques. Un exemple de sel métallique pouvant être utilisé pour la présente invention est AgNO3. Le sel est introduit au cours de la synthèse de la particule sous forme par exemple d'une solution aqueuse. La préparation de la matrice est généralement réalisée selon une méthode classique connue de l'homme du métier : la "voie Stôber", qui permet de limiter le phénomène d'agglomération des particules. Dans ce cas, la solution du procédé de l'invention comprend de l'ammoniaque et un solvant alcoolique adéquat, plus particulièrement un solvant hydroalcoolique.
Le précurseur de l'agent bioactif peut être un complexe.
Selon une première variante de procédé, on introduit le précurseur de la matrice et le précurseur de l'agent bioactif dans une solution contenant des germes.
Ces germes, de taille inférieure à la taille de particule souhaitée, peuvent être de même nature ou de nature différente de celle de la matrice de la particule à préparer. Ces germes permettent d'amorcer le procédé de préparation des particules selon l'invention. Le choix des conditions opératoires, notamment le taux de germes, est effectué en fonction de la taille de particule désirée. L'utilisation de ces germes permet de préparer des particules de taille comprise entre 300 nm environ et quelques microns.
Selon une autre variante de procédé, la particule est préparée directement à partir d'une solution sans germes, en choisissant lors de la préparation les conditions opératoires adéquates, notamment la température, en fonction de la taille de particules désirée. La température lors de la préparation est généralement comprise entre 20 et 65°C. Cette variante permet de préparer des particules de taille inférieure ou égale à 300 nm environ. Des particules de taille aussi faible que 30 nm peuvent ainsi être obtenues.
Cette voie de préparation des particules permet d'obtenir des particules structurées et une taille de particule ciblée de façon très précise.
Selon le procédé de l'invention, le précurseur de la matrice est introduit dans la solution avec ou sans germes, le mélange reactionnel alors obtenu précipite et la particule croît généralement par aggrégation.
La concentration du précurseur de la matrice est maintenue dans la solution, afin de permettre une aggrégation régulière, et donc une croissance de particule comme désirée. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le précurseur de la matrice est introduit en continu dans le mélange reactionnel. Selon le procédé de l'invention, le précurseur de l'agent bioactif est introduit dans la solution avec ou sans germes. On fait varier la concentration du précurseur de l'agent bioactif introduit au cours de la précipitation en fonction de la répartition de concentration désirée de l'agent bioactif dans la particule. Selon une variante particulière de l'invention, le précurseur de l'agent bioactif est introduit simultanément au précurseur de la matrice dans le mélange reactionnel. Ceci afin d'introduire l'agent bioactif au cours de la précipitation du mélange reactionnel, donc au cours de la croissance de la particule.
Plus on souhaite avoir une quantité importante d'agent bioactif présent à un endroit donné de la particule, plus la concentration du précurseur de l'agent bioactif introduit dans le mélange reactionnel doit être élevée à l'instant correspondant de la précipitation. Et inversement si l'on souhaite une quantité faible d'agent bioactif présent à un endroit donné de la particule. Par cette méthode, on peut faire varier cette concentration à chaque instant et à volonté, et ainsi envisager toutes les répartitions possibles d'agent bioactif dans la particule. Dans la pratique, on procède généralement par "paliers", c'est à dire en modifiant la concentration du précurseur de l'agent bioactif introduit à intervalles de temps réguliers ou irréguliers. A la fin de la précipitation, si l'on souhaite avoir une particule dont la concentration en agent bioactif est nulle en périphérie, on peut par exemple stopper l'alimentation en précurseur d'agent bioactif tout en continuant à alimenter le mélange reactionnel en précurseur de la matrice pendant quelques instants.
Les particules obtenues par le procédé selon l'invention peuvent être séchées selon toute méthode de séchage connue de l'homme du métier. Elles peuvent être ensuite calcinées selon une méthode également connue de l'homme du métier. La température de calcination peut être comprise entre 100 et 800°C, elle est préférentiellement comprise entre 450 et 650°C.
L'invention concerne également des compositions à base de matrice polymérique, comprenant des particules telles que décrites ci-dessus.
La proportion en poids de la particule dans les compositions polymériques dépend de la bioactivité de la particule et du niveau de bioactivité souhaité pour l'utilisation qui en sera faite. Elle est généralement comprise entre 0,01 et 10% en poids. La proportion en poids de l'agent bioactif dans la composition est généralement comprise entre 5 ppm et 10000 ppm.
La matrice est constituée d'un polymère ou copolymère ou d'un matériau contenant un polymère ou copolymère. Elle peut être constituée d'un mélange de polymères ou copolymères, éventuellement compatibilisés par greffage ou par utilisation d'agents de compatibilisation. Tout type de polymère est convenable comme matrice. On cite en particulier les matériaux thermoplastiques.
A titre d'exemple de matériaux thermoplastiques convenant comme matrice, on cite: les polylactones telles que la poly(pivalolactone), la poly(caprolactone) et les polymères de la même famille; les polyuréthanes obtenus par réaction entre des diisocyanates comme le 1,5-naphtalène diisocyanate; le p-phénylène diisocyanate, le m-phénylène diisocyanate, le 2,4-toluène diisocyanate, le 4,4'-diphénylméthane diisocyanate, le 3,3'-diméthyl-4,4'-diphényl-méthane diisocyanate, le 3,3-'diméthyl-4,4'- biphényl diisocyanate, le 4,4'-diphénylisopropylidène diisocyanate, le 3,3'-diméthyl-4,4'- diphényl diisocyanate, le 3,3'-diméthyl-4,4'-diphénylméthane diisocyanate, le 3,3'- diméthoxy-4,4'-biphényl diisocyanate, le dianisidine diisocyanate, le toluidine diisocyanate, le hexaméthylène diisocyanate, le 4,4'-diisocyanatodiphénylméthane et composés de la même famille et les diols à longues chaines linéaires comme le poly(tétraméthylène adipate), le poly(éthylène adipate), le poly(1 ,4 -butylène adipate), le poly(éthylène succinate), le poly(2,3-butylène succinate), les polyether diols et composés de la même famille; les polycarbonates comme le poly[méthane bis(4-phényl) carbonate], le poly[1 ,1-éther bis(4-phényl) carbonate], le poly[diphénylméthane bis(4- phényl)carbonate], le poly[1 ,1-cyclohexane bis(4-phényl)carbonate] et polymères de la même famille; les polysulfones; les polyéthers; les polycétones; les polyamides comme le poly(4-amino butyrique acide), le poly(hexaméthylène adipamide), le poly(acide 6- aminohexanoïque), le poly(m-xylylène adipamide), le poly(p-xylylène sebacamide), le poly(2,2,2-triméthyl hexaméthylène téréphthalamide), le poly(métaphénylène isophtalamide), le poly(p-phénylène téréphtalamide), et polymères de la même famille; les polyesters comme le poly(éthylène azélate), le poly(éthylène-1 ,5-naphtalate, le poly(1 ,4-cyclohexane diméthylene terephtalate), le poly(éthylène oxybenzoate), le poly(para-hydroxy benzoate), le poly(1 ,4-cyclohexylidène diméthylene terephtalate), le poly(1 ,4-cyclohexylidène diméthylene terephtalate), le polyéthylène terephtalate, le polybutylène terephtalate et les polymères de la même famille; les poly(arylène oxydes) comme le poly(2,6-diméthyl-1 ,4-phénylène oxyde), le poly(2,6-diphényl-1 ,4-phénylène oxyde) et les polymères de la même famille ; les poly(arylène sulfures) comme le poly(phénylène sulfure) et les polymères de la même famille; les polyétherimides; les polymères vinyliques et leurs copolymères comme l'acétate de polyvinyle, I' alcool polyvinylique, le chlorure de polyvinyle; le polyvinyle butyral, le chlorure de polyvinylidène, les copolymères éthylène- acétate de vinyle, et les polymères de la même famille; les polymères acryliques, les polyacrylates et leurs copolymères comme l'acrylate de polyéthyle, le poly(n-butyl acrylate), le polyméthylméthacrylate, le polyéthyl méthacrylate, le poly(n-butyl méthacrylate), le poly(n-propyl méthacrylate), le polyacrylamide, le polyacrylonitrile, le poly(acide acrylique), les copolymères éthylène- acide acrylique, les copolymères éthylène- alcool vinylique, les copolymères de l'acrylonitrile, les copolymères méthacrylate de méthyle -styrène , les copolymères éthylène-acrylate d'éthyle, les copolymères méthacrylate-butadiène-styrène, l'ABS, et les polymères de la même famille; les polyoléfines comme le poly(éthylène) basse densité, le poly(propylène), le poly(éthylène) chloré basse densité, le poly(4-méthyl-1- pentène), le poly(éthylène), le poly(styrène), et les polymères de la même famille; les ionomères; les poly(épichlorohydrines); les poly(uréthane) tels que produits de polymérisation de diols comme la glycérine, le triméthylol-propane, le 1 ,2,6-hexanetriol, le sorbitol, le pentaerythritol, les polyether polyols, les polyester polyols et composés de la même famille avec des polyoisocyanates comme le 2,4-tolylène diisocyanate, le 2,6- tolylène diisocyanate, le 4,4'-diphénylméthane diisocyanate, le 1 ,6-hexaméthylène diisocyanate, le 4,4'-dicycohexylméthane diisocyanate et les composés de la même famille; et les polysulfones telles que les produits de réaction entre un sel de sodium du 2,2-bis(4-hydroxyphényl) propane et de la 4,4'-dichlorodiphényl sulfone; les résines furane comme le poly(furane); les plastiques cellulose-ester comme l'acétate de cellulose, l'acétate-butyrate de cellulose, propionate de cellulose et les polymères de la même famille ; les silicones comme le poly(diméthyl siloxane), le poly(diméthyl siloxane co-phénylméthyl siloxane), et les polymères de la même famille; les mélanges d'au moins deux des polymères précédents.
Le polymère thermoplastique est avantageusement choisi parmi les polyesters, tels que le PET, le PPT, le PBT, leurs coplymères et mélanges, les polyamides tels que le nylon 6, le nylon 6.6, le nylon 4, les polyamides 6-10, 4-6, 6-36, leurs copolymères et mélanges, le PVC, les polyoléfines. Les particules selon l'invention peuvent avoir été soumises à des traitements de compatibilisation à la matrice polymérique. Ces traitements sont par exemple des traitements de surface ou un dépôt en surface d'un composé différent de celui constituant le cœur des particules. Des traitements et dépôts peuvent de même être mis en œuvre afin de favoriser la dispersion des particules, soit dans le milieu de polymérisation de la matrice polymérique, soit dans le polymère fondu.
Toute méthode permettant d'obtenir une dispersion de particules dans une résine peut être utilisée pour mettre en œuvre l'invention. Un premier procédé consiste à mélanger les particules dans de la résine fondue et à éventuellement soumettre le mélange à un cisaillement important, par exemple dans un dispositif d'extrusion bi-vis, afin de réaliser une bonne dispersion. Un tel dispositif est généralement situé en amont du filage. Il s'agit du procédé préférentiel de l'invention. Un autre procédé consiste à mélanger les particules aux monomères dans le milieu de polymérisation, puis à polymériser la résine. Un autre procédé consiste à mélanger à la résine fondue un mélange concentré d'une résine et de particules, préparé par exemple selon l'un des procédés décrits précédemment. Dans un procédé où les particules sont mélangées à la résine fondue, les particules peuvent se présenter sous forme de poudre, de dispersion dans un liquide, de granulés, de mélange maître dans un polymère de même nature que la matrice polymérique.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la particule entre dans la composition de formulations d'ensimage de fils fibres et filaments, dans des formulations d'apprêts ou de teintures appliqués sur des surfaces textiles, ou dans des formulations de lessives ou de cosmétiques, ou dans des formulations intervenant dans le domaine du papier.
Les compositions peuvent contenir tous les autres additifs ou adjuvants pouvant être utilisés, par exemple, des ignifugeants, des stabilisants aux UV, à la chaleur, des matifiants, des lubrifiants, des plastifiants, des composés utiles pour la catalyse de la synthèse de la matrice polymérique, des antioxydants, des antistatiques. Cette liste n'a aucun caractère limitatif. Les particules peuvent en outre être associées à d'autres additifs de renfort tels que des modificateurs de la résilience comme des élastomères éventuellement greffés, des renforts minéraux tels que les argiles, kaolin, des renforts fibreux tels que les fibres de verre, les fibres d'aramides, les fibres de carbone, les fibres de céramique.
Les compositions selon l'invention peuvent être mises en forme de fils, fibres, filaments par filage en fondu. Les fils, fibres et filaments, ainsi que les articles textiles obtenus à partir de ceux-ci présentent une bioactivité. Les compositions peuvent également être utilisées dans le domaine des plastiques techniques, par exemple pour la réalisation d'articles moulés.
D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront au vu des exemples ci-dessous donnés uniquement à titre indicatif.
L'activité antibactérienne ou bactériostatique des particules et des compositions les contenant est mesurée selon le test appelé "Shake Flask Test" et décrit dans le brevet US 4 708 870. Le protocole opératoire pour le test est le suivant :
1 g de produit à tester est mis en contact avec 70 ml de tampon phosphate à pH 7,2 et 5 ml d'une suspension bactérienne à 1-3 105 UFC/ml dans un erlenmeyer de
250 ml. Un erlenmeyer sans poudre est réalisé comme essai de contrôle. La souche bactérienne utilisée est la Klebsiella pneumoniae. Les erlenmeyers sont agités à 300 mouvements par minute à température ambiante. Un dénombrement de bactéries est effectué après 0,1 et 24 heures d'incubation. On définit un taux de réduction par le rapport entre la différence entre le nombre de bactéries avant et après incubation et le nombre de bactéries avant incubation (mesure à 0 heure).
- Test de relarqaqe d'aαent bioactif
Appareillage : ICP/EOS
Etalonnage externe suivant la procédure qualité : 249 ET 035
Mise en solution dans HF/HNO3 Incertitude relative : 10%
Dans un bêcher on disperse 0,5 g de particule chargée dans 50 ml d'eau permutée.
On agite la suspension pendant toute la durée du test, on effectue ensuite des prélèvements à différents temps et on dose l'agent bioactif (en ppm) présent dans le surnageant.
EXEMPLES
Exemple 1 : Préparation des germes de silice Dans un réacteur de 1 L muni d'une double enveloppe thermostatée à 25°C et d'une ancre d'agitation tournant à 250 tours/min on introduit les réactifs de façon suivante :
Pied de cuve
262 g d'eau 312,1 g d'éthanol 95°
52,07 g NH4OH (28%)
On ajoute 156 g de silicate d'éthyle à 35°C et 1 ,4 ml/min
La dispersion est utilisée telle quelle pour ensemencement (exemple 2)
Extrait sec : 5,6% Taille moyenne des particules : 130 nm
Exemple 2 : Préparation de particules silice/Ag (répartition uniforme en argent dans la matrice de silice)
Dans un réacteur de 1 L muni d'une double enveloppe thermostatée à 25°C et d'une ancre d'agitation tournant à 250 tours/min on introduit les réactifs de façon suivante : Pied de cuve 147,4 g d'eau 308,7 g de méthanol 135,1 g de NH4OH 20%
29,75 g de germes de 130 nm
On ajoute ensuite les solutions ci-dessous par l'intermédiaire de deux pompes de telle sorte que les deux arrivées de solutions soient diamétralement opposées.
Solution 1 Solution 2
36,8 g d'eau 114 g de tétraméthylortho silicate
3,68 g de CH3COOH
0,85 g de AgNO3
Débit : 0,37 g/min Débit : 0,93 g/min On réalise une centrifugation à 4500 tours/min pendant 15 min, puis on lave à l'eau par centrifugation à 4500 tours/min pendant 15 min. Puis on sèche une nuit à 60°C. Caractéristiques du produit final
Les particules présentent une taille moyenne de 380 nm déterminée par diffusion quasi- élastique de la lumière. Le taux pondéral effectif d'argent contenu dans les particules est de 0,98%. Après redispersion des particules finales à pH 10, la quantité d'argent relarguée est de 3,1% en poids par rapport au poids total d'argent introduit (après 2 heures).
Exemple 3 : préparation de particules silice/Ag précurseur silicate d'ethyle (gradient de concentration en argent au sein de la matrice de silice)
Dans un réacteur de 1 L muni d'une double enveloppe thermostatée à 25°C et d'une ancre d'agitation tournant à 250 tours/min on introduit les réactifs de façon suivante :
Pied de cuve 147,4 g d'eau
308,7 g d'éthanol
135,1 g de NH4OH 20%
29,75 g de germes de 130 nm
On ajoute ensuite pendant 2 heures les solutions ci-dessous par l'intermédiaire de deux pompes de telle sorte que les deux arrivées de solutions soient diamétralement opposées.
Solution 1 Solution 2
100 g d'eau 152 g de tétraéthylortho silicate
0,85 g de AgNO3
Débit : Débit : 1 ,26 g/min
* 0 à 30 min : 1 ,33 g/min (40% de l'argent introduit)
* 30 à 60 min : 1 g/min (30% de l'argent introduit)
* 60 à 90 min : 0,66 g/min (20% de l'argent introduit)
* 90 à 115 min : 0,33 g/min (10% de l'argent introduit)
* 115 à 120 min : 0 g/min
On réalise une centrifugation à 4500 tours/min pendant 15 min, puis on lave à l'eau par centrifugation à 4500 tours/min pendant 15 min. Puis on sèche une nuit à 60°C. Caractéristiques du produit final
Les particules présentent une taille moyenne de 370 nm déterminée par diffusion quasi- élastique de la lumière. L'analyse EDS confirme l'absence d'argent hors grain. Le taux pondéral effectif d'argent contenu dans les particules est voisin de 1%. Après redispersion des particules finales à pH 10, la quantité d'argent relarguée est de 0,7% en poids par rapport au poids total d'argent introduit (après 2 heures).
Exemple 4
Le produit issu de l'exemple 3 est calciné sous air à 550°C pendant 2 heures.
Exemple 5 : préparation de particules silice/Ag précurseur silicate de méthyle (avec gradient de concentration en argent au sein de la silice)
Dans un réacteur de 1 L muni d'une double enveloppe thermostatée à 25°C et d'une ancre d'agitation tournant à 250 tours/min on introduit les réactifs de façon suivante :
Pied de cuve
147,4 g d'eau 308,7 g de méthanol
135,1 g de NH4OH 20%
29,75 g de germes de 130 nm
On ajoute ensuite pendant 2 heures les solutions ci-dessous par l'intermédiaire de deux pompes de telle sorte que les deux arrivées de solutions soient diamétralement opposées.
Solution 1 Solution 2
36,8 g d'eau 114 g de tétraméthylortho silicate
3,68 g de CH3COOH 1 M
0,85 g de AgNO3
Débit : Débit : 0,93 g/min * 0 à 30 min : 0,66 g/min (40% de l'argent introduit)
* 30 à 60 min : 0,33 g/min (30% de l'argent introduit)
* 60 à 90 min : 0,26 g/min (20% de l'argent introduit)
* 90 à 115 min : 0,11 g/min (10% de l'argent introduit)
* 115 à 120 min : 0 g/min
On réalise une centrifugation à 4500 tours/min pendant 15 min, puis on lave à l'eau par centrifugation à 4500 tours/min pendant 15 min. Puis on sèche une nuit à 60°C. Caractéristiques du produit final
Les particules présentent une taille moyenne de 375 nm déterminée par diffusion quasi- élastique de la lumière. L'analyse EDS confirme l'absence d'argent hors grain. Le taux pondéral effectif d'argent contenu dans les particules est voisin de 1%.. Après redispersion des particules finales à pH 10, la quantité d'argent relarguée est de 0,75% en poids par rapport au poids total d'argent introduit (après 2 heures).
Exemple 6 : préparation de particules de silice contenant de l'argent et du zinc
Dans un réacteur de 1 L muni d'une double enveloppe thermostatée à 25°C et d'une ancre d'agitation tournant à 250 tours/min on introduit les réactifs de façon suivante :
Pied de cuve
147,4 g d'eau
308,7 g de méthanol
135,1 g de H4OH 20%
29,75 g de germes de 130 nm
On ajoute ensuite pendant 2 heures les solutions ci-dessous par l'intermédiaire de deux pompes de telle sorte que les deux arrivées de solutions soient diamétralement opposées.
Solution 1 Solution 2 Solution 3 36,8 g d'eau 8,16 g de Zn(NO3)2.6H2O 114 g de tétraméthylortho
3,68 g de CH3COOH 1 M 110 g d'eau silicate 0,32 g de AgNO3
Débit : Débit : Débit : 0,93 g/min
* 0 à 60 min : 0,66 g/min * 0 à 60 min : 0 g/min * 60 à 120 min : 0 g/min 60 à 120 min : 1,8 g/min
On réalise une centrifugation à 4500 tours/min pendant 15 min, puis on lave à l'eau par centrifugation à 4500 tours/min pendant 15 min. Puis on sèche une nuit à 60°C. Caractéristiques du produit final
Les particules présentent une taille moyenne de 400 nm déterminée par diffusion quasi- élastique de la lumière. L'analyse MET/EDS confirme l'absence d'argent hors grain. Le taux pondéral effectif d'argent et de zinc contenu dans les particules est respectivement voisin de 0,4% et voisin de 4%.
Exemple 7
Le produit issu de l'exemple 2 est calciné sous air à 550°C pendant 4 heures. Après redispersion des particules finales à pH 10, la quantité d'argent relarguée est de 0,7% en poids par rapport au poids total d'argent introduit (après 2 heures).
Exemple 8
Des granulés de polyamide 66 d'indice de viscosité de 140,6 ml/g (mesure à 25°C dans un viscosimètre de type Hubbelhode d'une solution à 5 g/l de polymère dissous dans un mélange composé de 90% en poids d'acide formique et de 10% en poids d'eau), sont séchés à 80°C sous vide pendant 16 heures. Des agents bioactifs selon les exemples 4 et 5 sont incorporés dans le polyamide à l'aide d'une extrudeuse double-vis Leistriz 30.34. Les compositions obtenues sont broyées par broyage cryogénique en une poudre dont 90% des grains ont un diamètre inférieur à 850 μm. Les caractéristiques des compositions sont précisées dans le tableau 1.
Exemple comparatif 1
Un échantillon témoin ne contenant pas d'agent bioactif est réalisé dans les mêmes conditions que l'exemple 8 (composition D0). Tableau 1
Figure imgf000017_0001
La bioactivité des compositions est testée selon le protocole décrit ci-dessus. Un contrôle d'essai sans poudre est réalisé. Les résultats sont précisés dans le tableau 2.
Tableau 2
Figure imgf000017_0002

Claims

REVENDICATIONS
1. Particule comprenant une matrice et au moins un agent bioactif mélangé à la matrice, caractérisée en ce que la concentration de l'agent dans la particule n'est pas constante entre le cœur et la périphérie de ladite particule.
2. Particule selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la concentration d'au moins un agent bioactif est plus grande au cœur de la particule qu'en périphérie.
3. Particule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la concentration de l'agent bioactif est nulle ou voisine de zéro à la périphérie de la particule.
4. Particule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite matrice est une matrice minérale.
5. Particule selon la revendication 4, caractérisée en ce que la matrice minérale est choisie parmi les oxydes métalliques et leurs oxydes mixtes .
6. Particule selon la revendication 5, caractérisée en ce que la matrice minérale est choisie parmi les oxydes de titane, de zirconium , de cérium, de silicium, d'aluminium ou leurs oxydes mixtes, et leurs mélanges.
7. Particule selon la revendication 6, caractérisée en ce que la matrice minérale est la silice.
8. Particule selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit agent bioactif est formé par un composé métallique.
9. Particule selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'agent bioactif est choisi parmi les composés d'argent, de cuivre, de zinc et leurs mélanges.
10. Particule selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'agent bioactif est un composé d'argent.
11. Particule selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend au plus 1% en poids d'élément argent par rapport au poids total de la particule.
12. Particule selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un agent bioactif constitué par un composé d'argent et un agent bioactif constitué par un composé de zinc, la concentration du composé d'argent diminuant du cœur vers la périphérie de la particule, et la concentration du composé de zinc restant constante ou augmentant du cœur vers la périphérie de la particule.
13. Particule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est sensiblement sphérique, le diamètre moyen de la particule étant au plus égal à 1μm.
14. Particule selon la revendication 12, caractérisée en ce que le diamètre moyen de la particule est au plus égal à 300 nm.
15. Procédé de préparation d'une particule selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'on introduit dans une solution un précurseur de la matrice et un précurseur de l'agent bioactif; on forme et fait croître la particule par précipitation du mélange reactionnel ainsi obtenu ; on fait varier au cours de la précipitation la concentration du précurseur de l'agent bioactif introduit en fonction de la répartition de concentration désirée de l'agent dans la particule, et on maintient sensiblement constante la concentration du précurseur de la matrice introduit.
16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la solution contient des germes.
17. Procédé selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le précurseur de la matrice est introduit en continu dans le mélange reactionnel.
18. Procédé selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le précurseur dudit agent est introduit simultanément au précurseur de la matrice dans le mélange reactionnel.
19. Procédé selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que les particules obtenues sont séchées et/ou calcinées .
20. Procédé selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que le précurseur de la matrice est un composé d'oxyde métallique.
21. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que ledit précurseur de la matrice est un alcoxyde métallique .
22. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'alcoxyde métallique est un silicate d'alkyle, en particulier un silicate de méthyle ou d'ethyle.
23. Procédé selon l'une des revendications 14 à 21 , caractérisé en ce que le précurseur dudit agent bioactif est un sel métallique, en particulier un nitrate ou un acétate.
24. . Utilisation de particules selon l'une des revendications précédentes comme additif dans des compositions à base de matrice polymérique, en particulier polyamide, polyester ou polychlorure de vinyle.
25. Composition à base de matrice polymérique, contenant un additif particulaire selon l'une des revendications 1 à 22.
26. Composition selon la revendication 24, caractérisée en ce que la matrice polymérique est une matrice polyamide ou polyester.
27. Composition selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce que la proportion en poids de l'additif particulaire dans la composition est comprise entre 0,01 et 10%.
28. Fils, fibres et filaments obtenus par mise en forme d'une composition selon la revendication 24 ou 25.
29. Articles textiles obtenus à partir de fils, fibres ou filaments selon la revendication 27.
30. Composition cosmétique ou détergente comprenant des particules selon l'une des revendications 1 à 22.
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