WO2023135352A1 - Composición higienizante y uso de la misma - Google Patents

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WO2023135352A1
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luminescent
sanitizing composition
sanitizing
matrix
weight
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Javier MARTÍ SENDRA
David Ortiz de Zárate Díaz
Saturnino CASTILLO OÑATE
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Universidad Politecnica de Valencia
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Universidad Politecnica de Valencia
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    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
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    • A61Q19/10—Washing or bathing preparations
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    • C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence

Definitions

  • the present invention refers to the field of sanitizing products, and more particularly to those dedicated to sanitizing hands, footwear, objects and/or surfaces (without excluding other potential sanitizing uses), and its objective is, in particular, provide compositions, preparation methods and uses of sanitizing products that, in addition to breaking the chain of infection, allow the quality of the sanitization process to be monitored routinely and safely.
  • hand sanitizing products emerged, an excellent alternative to conventional hand washing, since it allows sanitizing to be carried out at any time and place, without depending on the existence of running water and drying infrastructures.
  • the main component of hand sanitizing products is alcohol, since as early as 1875 Leonid Bucholz demonstrated the excellent antiseptic properties of alcohol, capable of eliminating 99.9% of germs.
  • hydroalcoholic gel remained mainly restricted to hospital use until the Influenza A epidemic in 2009, when hydroalcoholic gel became a truly mass commercial product.
  • AEMPS The Spanish Agency for Medicines and Health Products
  • composition and use of disinfectant gels is regulated by Article 3 of the
  • Ethanol or isopropanol 70%
  • Emollients, humectants 20%
  • Other ingredients vitamins, plant extracts: 10%
  • Anionic, amphoteric and nonionic emulsifiers and surfactants 6%
  • Thickeners 5%
  • Preservatives and antimicrobials 3.5%
  • Dyes 1%
  • Perfume 1%
  • Water csp.
  • the General Council of Pharmaceutical Colleges presented a simpler formulation: Ethanol 96°/absolute: 70-80%; Glycerin: 2-10%; Gelling agent: up to 3%, depending on the chosen component; Water: csp.
  • the quality of the washing can be determined by microbiological analysis of the surface of the hands, and although it is a very exact and precise technique, its long response time makes it unfeasible for some applications (such as, for example, monitoring the correct hygiene of each of the people who access a hospital or establishment), in addition to the fact that it does not make it possible to distinguish whether there are clean or dirty areas, unless samples are taken from different areas of the hands.
  • hand sanitization training gels are used for professionals such as Visirub, Schülke Optics, Braun Fluo Rub, GloGerm etc., which demonstrate with UV light the areas of the hands that have been correctly washed with a fluorescent cream and those that do not. They are perfect tools to improve the washing technique, but they are not useful for routine use as disinfectants for several reasons (which may or may not occur simultaneously):
  • compositions, preparation methods and preferred uses of new sanitizing products are described that will allow the simultaneous sanitization of hands, objects , surfaces, footwear, etc. and the monitoring of the quality of the sanitation process immediately, routinely, safely and economically.
  • these new sanitizing products would be widely applicable in hospitals, health centers, public buildings, department stores, and other establishments, to guarantee that both professionals and visitors access safely, and even to monitor proper sanitation. of surfaces.
  • the present invention refers to a sanitizing composition that is characterized by comprising a luminescent agent, where said agent comprises:
  • -a luminescent reagent in an amount between 0.1 and 10% by weight with respect to the total weight of the luminescent agent and - a polymeric and/or inorganic matrix in an amount between 90 and 99.9% by weight with respect to the total weight of the luminescent agent, and where the luminescent reagent is embedded and/or attached to the matrix.
  • embedded means enclosed, surrounded, or enveloped by the matrix, in whole or in part.
  • the union between them can be by ionic or covalent bonding, or by intermolecular forces, such as Van der Waals forces, hydrogen bonds, etc.
  • the link between the luminescent reagent and the matrix is by covalent bonding.
  • the luminescent reagent can be attached directly to the matrix by covalent bonding or through a linking group that acts as a bridge between said reagent and the matrix.
  • the linking group can be an organosilane or any chemical group that can simultaneously form a covalent bond with the luminescent reagent and with the matrix.
  • sanitizing composition refers to a composition with detersive capacity and/or biocidal character, that is, capable of destroying, counteracting or neutralizing any harmful organism, or preventing its action, or exert a controlling effect of another kind on it, by any means other than a mere physical or mechanical action.
  • some sanitizing compositions could be a hydroalcoholic gel, a product for cleaning objects and/or surfaces, and a product for cleaning shoe soles, among other possibilities.
  • the term “luminescent reagent” refers to a compound that has the ability to emit light radiation when activated by a stimulus (such as a source of electromagnetic radiation, a change in temperature or pressure, a chemical reaction, etc. .).
  • a stimulus such as a source of electromagnetic radiation, a change in temperature or pressure, a chemical reaction, etc. .
  • the generic term “luminescent” includes the terms chemiluminescent, crystalloluminescent, electroluminescent, mechanoluminescent, photoluminescent, radioluminescent, and/or thermoluminescent.
  • the term "matrix” refers to a compound of polymeric or inorganic nature, dense or porous, capable of embedding and/or bind to the luminescent reagent with 3 fundamental objectives: 1) make the luminescent reagent inert (they are generally soluble and present some toxicity, at least in a certain dose, and by embedding them in a more biocompatible solid matrix, their solubilization is prevented and their solubilization is limited).
  • luminescent agent refers to the set formed by the luminescent reagent and the matrix, either one embedded in the other, or joined together.
  • the characteristics of the luminescent agent make it safe and efficient. Therefore, the sanitizing composition that contains it will also be efficient and safe.
  • the term "safe” refers to both a luminescent agent and a sanitizing composition that can be used with complete safety by the user, regardless of whether the composition is applied to objects/surfaces, or is for topical application. This is due to the fact that the luminescent reagent, generally toxic in solution (at a certain dose), is in this case embedded and/or bound to an inert matrix that also limits its skin permeability.
  • the term "efficient" refers to the ability of both the luminescent agent and the sanitizing composition made from it, to generate luminescence, an efficiency that can be increased by the appropriate selection of a diffractive matrix.
  • the amount of luminescent reagent in the luminescent agent is between 0.1-5% by weight, and more preferably, between 0.1-1% by weight.
  • the luminescent reagent is a fluorescent reagent selected from: fluorescein, quinine, rhodamine, cresyl violet, cyanines, tryptophan, POPOP (1,4-Bis(5-phenyl-2-oxazolyl)benzene), tyrosine, quantum dots (QDs), conversion nanoparticles (upconverting nanoparticles or nanoparticles capable of absorbing two photons of relatively low energy, and emitting a higher energy photon, such as NaYbF 4 :Tm,Er,Ho, LiYF4:Er etc.), metallic nanoparticles, preferably Au and Ag, and Li, Y or Ge oxides doped with Eu 3+ .
  • fluorescent reagent selected from: fluorescein, quinine, rhodamine, cresyl violet, cyanines, tryptophan, POPOP (1,4-Bis(5-phenyl-2-oxazolyl)benzene), tyrosine
  • Conversion nanoparticles and metal nanoparticles mentioned in this paragraph refer to nanoparticles with a size generally between 1 and 100 nm.
  • the luminescent reagents of an organic nature can be in the form of their derivatives such as their salts and isothiocyanates, for example, fluorescein isothiocyanate.
  • Quantum dots are generally semiconductor nanostructures, although they can also be made of C or Si, which, thanks to their small size (generally between 2 and 10 nm), are capable of confining the movement of electrons in the cell. conduction band and valence band gaps, which allows them to re-emit absorbed light at very specific wavelengths that depend on the size of the nanostructure.
  • the luminescent agent is fluorescein or quinine, more preferably fluorescein.
  • the use of phosphorescent reagents is preferably ruled out, since the phosphorescence of the hands once the monitoring process has concluded can generate rejection in the users.
  • the amount of matrix in the luminescent agent is between 95 and 99.9% by weight, and more preferably between 99 and 99.9% by weight.
  • the matrix is inorganic in nature, more preferably ceramic, and comprises or consists of oxides of metallic elements or oxides of metalloid elements (the surface of said oxides can also be modified to modulate their reactivity) and even mixed oxides of said elements. More preferably, the matrix is an oxide of an element selected from: Si, Ti, Zr, Al and Zn. More preferably, the matrix comprises SiO2 and/or TIO2, porous or not.
  • the luminescent agent which is in the form of particles or aggregates of particles, has a particle or aggregate size greater than 200 nm, which ensures (by analogy with TIO? nanoparticles (NPs) used in the field of cosmetics) that both the luminescent agent itself and the sanitizing product derived from it will present practically zero skin permeability, which implies the complete dermatological safety of the composition.
  • Skin permeability is established according to current regulations: test n° 428 of the OECD, “Skin absorption: in vitro method”.
  • the luminescent agent is in the form of particles with a size between 400 and 500 nm.
  • the particle size was determined by scanning electron microscopy (SEM).
  • the luminescent agent is in the form of particles with a size between 800 and 1000 nm.
  • the luminescent agent is in the form of particle aggregates, where the aggregates are between 200 and 1000 nm in size.
  • the luminescent agent is present in a percentage by weight of between 1 and 30% in the sanitizing composition, more preferably, between 1 and 10%.
  • the sanitizing composition may also contain other products usually present in this type of composition such as: solvents, emulsifiers, antioxidants, stabilizers, moisturizers, odorizers, thickeners, surfactants, pH regulators, neutralizers, preservatives, germicides, bactericides, virucides, fungicides, emollients, moisturizers, preservatives, skin protectors, natural extracts, etc., without excluding other types of agents of cosmetic, pharmaceutical, or sanitizing interest.
  • solvents emulsifiers, antioxidants, stabilizers, moisturizers, odorizers, thickeners, surfactants, pH regulators, neutralizers, preservatives, germicides, bactericides, virucides, fungicides, emollients, moisturizers, preservatives, skin protectors, natural extracts, etc.
  • the sanitizing composition is a hydroalcoholic gel, preferably with a minimum content of 70% by weight in ethanol and/or isopropanol. In a preferred embodiment, the sanitizing composition is a hydroalcoholic gel, with a minimum content of 70% by volume in ethanol and/or isopropanol.
  • the sanitizing composition is a hydroalcoholic gel, preferably with a minimum content of 70% by weight or volume in ethanol or isopropanol, comprising between 1-30%, more preferably between 1 and 10% by weight, of a luminescent agent as defined above and a dispersing agent, preferably with a content of 0-10%.
  • Dispersing or dispersing agents are additives that allow or stabilize the optimum mixture of at least two substances, normally immiscible or slightly miscible.
  • examples of dispersing agents that can be used are ionic and nonionic surfactants, and among the latter, ethoxylated or propoxylated fatty alcohols, sorbitan esters, alkyl polyglucosides, alkanolamides, glycerol esters, and preferably glycerin or simple glycols (ethylene glycol, propylene glycol, ..).
  • hydroalcoholic gels such as solvents, emulsifiers, antioxidants, stabilizers, moisturizers, odorants, thickeners, surfactants, pH regulators, neutralizers, preservatives, germicides, bactericides, virucides, etc.
  • fungicides, emollients, moisturizers, preservatives, skin protectors, natural extracts, etc. without excluding other types of agents of cosmetic, pharmaceutical, or sanitizing interest.
  • the sanitizing composition is a conventional cleaning product for cleaning any surface.
  • the cleaning product can refer to a product for cleaning floors, walls or any other surface or for cleaning shoes, including the sole thereof.
  • the conventional cleaning product comprises at least one of the following components or a mixture thereof in a minimum percentage of 70% by weight with respect to the weight of the cleaning product: ionic and nonionic surfactants, quaternary ammonium salts , chlorhexidine, hexetidine, phenolic compounds, parabens, organic or inorganic acids, triclosan, cetylpyridinium salts, hydrogen peroxide and sodium hypochlorite, among others and comprises between 1-30%, plus preferably between 1 and 10% by weight, of a luminescent agent as defined above.
  • the conventional cleaning product may or may not comprise a dispersant in a proportion between 0 and 10% by weight.
  • the sanitizing composition is safe, efficient and allows not only to sanitize objects, surfaces, footwear, etc., but also to monitor the sanitization process, distinguishing correctly and incorrectly sanitized areas through the presence or absence of luminescence, immediately, routinely, safely and economic. Once the objects, surfaces, footwear, etc. have been sanitized, the luminescent particles will only be present in those areas where the cleaning product has been applied and, therefore, will reveal the correctly and incorrectly sanitized areas to the user.
  • the sanitizing composition described in the first aspect is prepared by a procedure that comprises the following steps:
  • the luminescent reagent can be embedded in a polymeric or inorganic matrix simply by mixing it with the starting monomers (or any of them) before or during the polymerization reaction, or with the inorganic precursors that will form the inorganic matrix by hydrolysis and condensation reactions. , which can also be considered as "monomers" of said reaction.
  • Methods for encapsulating or embedding a substance in a matrix are well known to the person skilled in the art and are part of the state of the art.
  • the luminescent reagent can be attached to an inorganic matrix during its synthesis, or afterwards, through the sol-gel route, for example (J. Livage, C. Sanchez, M. Henry, S. Doeuff, “The chemistry of the sol-gel process”, Solid State Ionics 1989, 32-33, 633-638), by hydrolysis and condensation of oxide precursors of metallic elements and/or metalloids such as alkoxides, which, depending on the synthesis conditions, lead to to particles of a certain size and degree of aggregation.
  • the Stober method and its derivatives to obtain by sol-gel nanoparticles, porous or not, of a completely controllable size (W. Stober, A.
  • nanoparticles are used as matrix, it is advisable to ensure the presence of active surface groups (such as the silanols mentioned above) to be able to anchor intermediate agents such as 3 ⁇ aminopropyltriethoxysilane (APTES), for which reason it is advisable to carry out a pretreatment that activates the surface (attaching it in an acid medium at room temperature, for example).
  • active surface groups such as the silanols mentioned above
  • anchor intermediate agents such as 3 ⁇ aminopropyltriethoxysilane (APTES)
  • the inorganic precursors already incorporate this type of groups (such as silanols), capable of binding to the luminescent reagent in the manner described above, optionally being able to use an intermediate agent as co -precursor, during the condensation reaction, which would imply the co-condensation of several precursors to form an inorganic matrix that would incorporate organic groups within it.
  • groups such as silanols
  • the modulation of characteristics such as polarity, reactivity, etc. can be carried out a posteriori, using the same condensation reactions, with the appropriate reagents (generally organosilanes).
  • the obtained luminescent agent can be re-encapsulated with an oxide layer (for example, SiOz, or even TiOz, whose higher refractive index also provides diffractive effects that can improve the luminescence).
  • the luminescent agent is distributed in the sanitizing composition by physical methods, being able to use a dispersing agent that facilitates this task.
  • the luminescent agent is added in one of the stages of the preparation of the different sanitizing compositions.
  • the luminescent agent is added in one of the stages of the preparation of the different sanitizing compositions.
  • the synthesis of the luminescent agent is addressed using oxides of metallic elements, metalloids, and even mixed oxides of said elements as inorganic matrix, preferably a matrix of SiOz and/or TiOz, porous or not.
  • the luminescent reagent of choice is a fluorescent reagent, preferably fluorescein (since it is tolerated by the human body in low concentrations in ophthalmic applications) or quinine (orally tolerated in low concentrations).
  • fluorescein is anchored on the surface of previously prepared or commercial nanoparticles of oxides of metallic elements, metalloids, and even mixed oxides of said elements, with a particle size greater than 200 nm.
  • SiOz or TiOz nanoparticles, porous or not, with a particle size greater than 200 nm, are used as inorganic matrix and, preferably, fluorescein is used as luminescent reagent.
  • Said nanoparticles can be obtained with a controlled particle size by the aforementioned sol-gel route, either by the Stober method also mentioned (of a porous nature or not), or by sol-gel and self-assembly, using cetyltrimethylammonium bromide ( CTAB) as a structural directing agent (CT Kresge, ME Leonowicz, WJ Roth, JC Vartuli & JS Beck, “Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism”, Nature 1992, 359, 710-712).
  • CTAB cetyltrimethylammonium bromide
  • TiOz nanoparticles commercial particles that are generally non-porous can be used, and can also be obtained by the sol-gel route, and optionally by combining the sol-gel route and the self-assembly strategy, using Pluronic P123 as structural directing agent.
  • Pluronic P123 as structural directing agent.
  • Porous nanoparticles are preferably chosen because they admit a greater amount of luminescent reagent per nanoparticle.
  • the luminescent agent obtained is added to a conventional hydroalcoholic gel in a proportion of 1-30% by weight, more preferably 1-10% by weight, using nanoparticles of more than 200 nm in diameter, which allows to ensure that the skin permeability will be practically nil, guaranteeing the complete dermatological safety of the product.
  • the luminescent agent obtained is added to a conventional hydroalcoholic gel in a proportion of 1-10% by weight, adding a dispersing agent (preferably glycerol or ethylene glycol) to the resulting mixture to promote better dispersion of the particles.
  • a dispersing agent preferably glycerol or ethylene glycol
  • the luminescent agent obtained is it is added to a conventional cleaning product in a proportion of 1-30% by weight, more preferably between 1 and 10% by weight, using nanoparticles of more than 200 nm in diameter, which ensures that skin permeability will be practically nil, guaranteeing the complete dermatological safety of the product.
  • Another aspect of the invention refers to the use of the sanitizing composition defined in the first aspect of the invention for sanitizing surfaces and monitoring the sanitizing process.
  • the surfaces to be sanitized are parts of the human body, preferably the hands. In another preferred embodiment, the surfaces to be sanitized are surfaces of objects, such as the sole of footwear, or surfaces of establishments (floors and walls).
  • the sanitizing composition of the invention could be used to monitor and ensure the correct cleaning of the hands of people who access establishments, hospitals and health centers (which would reduce the impact of nosocomial infections), large surfaces, etc., by washing hands with a luminescent hydroalcoholic gel, preferably fluorescent, followed by monitoring its luminescence (simple, with a UV lamp, or more complex, by means of a device equipped with cameras that automatically record the generated luminescence, and even calculate the properly sanitized area).
  • a luminescent hydroalcoholic gel preferably fluorescent
  • Another preferred application example would be the real-time monitoring of the correct hygiene of the footwear of users who access an establishment, hospitals, health centers, department stores, etc., which again would prevent the spread of diseases (nosocomial or not). ), by washing with a luminescent cleaning product, preferably fluorescent or phosphorescent, followed by monitoring its luminescence (simple, with a UV lamp, or more complex, by means of a device equipped with cameras that automatically record the luminescence generated , and even calculate the properly sanitized area).
  • a luminescent cleaning product preferably fluorescent or phosphorescent
  • the sanitizing composition of the invention could be used to monitor and ensure the correct cleaning of floors, walls and other surfaces in establishments, hospitals and health centers (which would reduce the impact of nosocomial infections), large surfaces, etc., guaranteeing even more the safety of the people who access there. Since the described sanitizing compositions are safe and efficient, they could be used routinely and economically.
  • Another aspect of the invention refers to the use of the luminescent agent described in the first aspect of the invention for the preparation of coatings for objects and/or surfaces, giving them luminescent and/or self-cleaning properties.
  • the coating would be made up of a Ti oxide matrix, and a luminescent reagent capable of exciting the matrix, preferably capable of emitting UV, such as, for example, and not exclusively, Li, Y or Ge oxides. doped with Eu 3+ , capable of emitting UV radiation persistently -hours- after being excited for a brief period of time, ZnO, Ag nanoparticles, "upconverting nanoparticles" capable of emitting UV radiation when stimulated with IR radiation, plus economic, etc., which favors the generation of free radicals on the surface of the T ⁇ O2 coating, capable of oxidizing the organic matter located on it, guaranteeing the sanitization of the coating surface.
  • a luminescent reagent capable of exciting the matrix, preferably capable of emitting UV, such as, for example, and not exclusively, Li, Y or Ge oxides. doped with Eu 3+ , capable of emitting UV radiation persistently -hours- after being excited for a brief period of time, ZnO, Ag nanoparticles
  • a final aspect of the invention refers to the use of a luminescent agent as mentioned in the first aspect of the invention for the preparation of a sanitizing composition.
  • This sanitizing composition can be a hydroalcoholic gel or a conventional cleaning product as described in the first aspect of the invention.
  • the resulting solution is diluted in 1 L of EtOH, and 50 mL of tetraethyl orthosilicate (TEOS) (source of SO2), 80 mL of water are added. distilled, and 80 mL of ammonia (NH4OH), allowing the mixture to react for 17h under gentle stirring and in the dark. After said time, aggregates of non-porous silica nanoparticles are obtained that incorporate within them fluorescein molecules capable of fluorescing when illuminated by UV light, but covalently anchored to the silica matrix so that not even the luminescent reagent can penetrate the skin. dissolved in the solvent of the sanitizing composition, nor the aggregates of nanoparticles, since they are micrometric in size (verified by FESEM, field emission scanning electron microscopy).
  • TEOS tetraethyl orthosilicate
  • the luminescent agent particles in a sanitizing composition it is possible to modify their surface by incorporating surface organic groups that provide different properties.
  • the 50 mL of TEOS can be replaced by half TEOS, and half an organosiloxane that provides surface charges.
  • negative substances that promote interparticle repulsion such as the sodium salt of 3-trihydroxysilylpropylmethylphosphonate.
  • FITC fluorescein isothiocyanate
  • APTES 3-aminopropyl)triethoxysilane
  • EtOH ethanol
  • 20 g of porous SIO2 nanoparticles between 350 and 450 nm are added, previously obtained by a modification of the Stóber method with self-assembly (J. El Haskouri, J.M. Morales, D. Ortiz de Zárate, L. Fernández, J. Latorre, C. Guillem, A. Beltrán, D. Beltrán, P.
  • FITC fluorescein isothiocyanate
  • APTES 3-aminopropyl)triethoxysilane
  • EtOH ethanol
  • Example 2 Preparation of a sanitizing composition comprising the luminescent agent prepared in Example 1.
  • the luminescent agent obtained in Example 1 which consists of micrometric aggregates of fluorescent particles, is added to a conventional hydroalcoholic gel in a proportion of 10% by weight. Finally, 7% by weight of glycerol is added to the resulting mixture, which improves the dispersion of the nanoparticle aggregates in the hydroalcoholic gel, preserving the virucidal and bactericidal properties of the gel.
  • the end result is a hydroalcoholic gel that turns fluorescent yellow when illuminated with UV light.
  • the luminescent agent prepared in any of Examples 1.2 could be used in the same way. or 1.3. to prepare the sanitizing composition.
  • Example 3 Use test and monitoring of the composition prepared in Example 2:
  • the fluorescent hydroalcoholic gel obtained is applied in a conventional hand cleaning process (without following the protocol recommended by the WHO, precisely to favor the presence of incorrectly sanitized areas, preventing the gel from reaching the entire surface of the hand).
  • the hydroalcoholic gel when applied to the skin, does not alter its natural color.
  • the presence of the luminescent agent does not alter the sensation of cleanliness offered by conventional hydroalcoholic gel without the agent.
  • fluorescence is observed only in the areas where this sanitizing composition has been applied, not in the areas where the gel has not reached, thus allowing monitoring if the hand sanitizing process has been carried out correctly. , and the areas where the user must affect to improve their hand cleaning technique.
  • the areas without gel are perceived as an intense pink color, while the areas that have received gel are perceived more bluish/purple, although the areas where more gel has accumulated, and therefore more nanoparticles, they present a more evident yellow fluorescence.
  • the UV light is removed, the hands are perceived as normal.
  • the user can optionally remove the fine layer of nanoparticle aggregates from their hands by mechanical action, rubbing their hands, rubbing with hand-drying paper, or even by washing again with conventional hydroalcoholic gel.

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Abstract

La presente invención describe composiciones higienizantes, métodos de preparación y sus usos preferentes que permiten simultáneamente higienizar manos y/o superficies, objetos, calzado etc. y monitorizar la calidad del proceso de higienización por medio de luminiscencia, de forma inmediata, segura, rutinaria y económica. Las composiciones comprenden un agente luminiscente formado por una matriz y un reactivo luminiscente embebido y/o unido a la misma, lo que mejora su seguridad y eficiencia.

Description

D E S C R I P C I Ó N
Composición higienizante y uso de la misma
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere al campo de ios productos higienizantes, y más en particular a los dedicados a la higienización de manos, calzado, objetos y/o superficies (sin excluir otros usos potenciales de higienización), y su objetivo es, en particular, proporcionar composiciones, métodos de preparación y usos de productos higienizantes que, además de romper la cadena de infección, permiten monitorizar la calidad del proceso de higienización de forma rutinaria y segura.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las manos son uno de los eslabones más importantes en la cadena de la infección. Existen numerosos estudios que demuestran que las manos de pacientes y sanitarios son el principal vector de diseminación de enfermedades infecciosas nosocomiales (Pittet D. et al. Lancet. 2000, 356 (9238), 1307-12), aunque no el único, puesto que tanto manos como el calzado contactan con objetos y superficies diseminando los patógenos que porten. Este riesgo fue evidenciado en 1840 por el médico húngaro Ignaz Semmelweis, quien lo describió en su Teoría de los Gérmenes (Codell Carter, K. Medical History 1985, 29, 33-53) para explicar las enfermedades, y quien planteó una fácil solución para mitigarlo: la correcta desinfección de manos.
En la actualidad, para llevar a cabo una correcta higienización de manos se suele recurrir al agua corriente, jabón antiséptico y un proceso adecuado de lavado y secado.
Sin embargo, este tipo de limpieza presenta varias desventajas (Harbarth S. Clin Infect Dis. 2000 Jun, 30(6), 990-1): (1) En ocasiones no es factible contar con las infraestructuras necesarias (agua corriente y/o secado) para realizar esa correcta higienización de manos; (2) El cumplimiento de las recomendaciones para el lavado de manos con agua corriente por parte del personal sanitario permanece inaceptablemente bajo (entre el 10 y el 50%) (Boyce JM. Ann Intern Med 1999, 130, 153-5), debido a que el tiempo promedio de lavado de manos (8-20 segundos) es insuficiente para que la mayoría de agentes de desinfección de manos sea completamente efectivo, y que un tiempo mayor (40-80 segundos) sería prohibitivo, dada la frecuencia de desinfección necesaria (un mínimo de 20 ocasiones por hora en UCI, por ejemplo).
Para solucionar todas estas desventajas, surgieron los productos higienizadores de manos, una excelente alternativa ai lavado convencional de manos, pues permite que la higienización se lleve a cabo en cualquier momento y lugar, sin depender de la existencia de las infraestructuras de agua corriente y secado. El componente principal de los productos higienizadores de manos es el alcohol, puesto que ya en 1875 Leonid Bucholz demostró las excelentes propiedades antisépticas del alcohol, capaz de eliminar el 99.9% de los gérmenes.
Aunque no existe evidencia, ni patente alguna registrada (a pesar de los esfuerzos de numerosos organismos por encontrarlas), el origen del gel hidroalcohólico parece remontarse a 1966, cuando la estudiante de enfermería de Bakersfield (California, Estados Unidos) Lupe Hernández lo inventó para mantener sus manos correctamente higienizadas, incluso en las zonas donde no había agua corriente.
El uso del gel hidroalcohólico permaneció fundamentalmente restringido al uso hospitalario hasta la epidemia de Gripe A en 2009, momento en que el gel hidroalcohólico se convirtió en un producto comercial verdaderamente masivo.
Y la pandemia mundial del coronavirus SARS-CoV-2, que paralizó el mundo entero en 2020, puso una vez más de manifiesto que la mejor medida para prevenir no sólo COVID-19 sino también otras muchas enfermedades infecciosas (nosocomiales o no) es el correcto lavado de manos con gel hidroalcohólico (junto al uso de mascarillas y la distancia social), adoptando dicha medida obligatoriamente a la entrada de hospitales, centros de salud, grandes superficies y establecimientos públicos o privados, desde el principio de la pandemia.
La Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS) distingue actualmente entre geles cosméticos, y biocidas, estos últimos empleados para higienizar la piel sana de patógenos.
La composición y el uso de los geles desinfectantes viene regulada por el Artículo 3 del
Reglamento (UE) 528/2012 (BPR) (https://www.boe.es/doue/2012/167/L00001- 00123.pdf) relativo al uso y comercialización de biocidas, en el que se define su finalidad, que será “destruir, contrarrestar o neutralizar cualquier organismo nocivo, o impedir su acción o ejercer sobre él un efecto de control de otro tipo, por cualquier medio que no sea una mera acción física o mecánica”.
El Portal Europeo de Notificación de Productos Cosméticos (CPNP), con el fin de orientar a las empresas fabricantes, publicó una lista de componentes y sus cantidades máximas: Etanol o isopropanol: 70%; Emolientes, humectantes: 20%; Otros ingredientes (vitaminas, extractos de plantas): 10%; Emulsificantes y surfactantes aniónicos, anfotéricos y no iónicos: 6%; Espesantes: 5%; Conservantes y antimicrobianos: 3,5%; Colorantes: 1 %; Perfumes: 1%; Agua: csp. En cambio, el Consejo General de Colegios Farmacéuticos presentó una formulación más sencilla: Etanol 96°/absoluto: 70-80%; Glicerina: 2-10%; Gelificante: hasta un 3%, dependiendo del componente elegido; Agua: csp.
No obstante todo lo anteriormente expuesto, para que la higienización de manos sea realmente efectiva, es de vital importancia asegurar la calidad de la técnica empleada, según concluyen varios estudios (Babeluk R, Jutz S, Mertlitz S, Matiasek J, Klaus C, Aiello A, et al. PLoS One 2014 Nov 7, 9(11): e111969), que demuestran que el 89% de las personas que higienizan sus manos con gel hidroalcohólico, dejan alguna parte sin limpiar (generalmente pulgares y yemas de los dedos) Taylor, LJ. Nursing Times 1978 Jan 12, 74(2), 54-5).
Con el fin de mejorar estos resultados, se desarrolló un procedimiento en 6 pasos que constituye la base de la normativa europea EN 1500 que regula la validación de la eficiencia de los geles higienizantes, creada en 1997 y actualizada posteriormente en 2013 (EN 1500. Chemical disinfectants and antiseptics. Hygienic hand rub. Test method and requirements (phase 2/step 2). Brussels: European Committee for Standardization. 1997 and 2013).
La calidad del lavado puede determinarse por análisis microbiológico de la superficie de las manos, y aunque se trata de una técnica muy exacta y precisa, su largo tiempo de respuesta la hace inviable para algunas aplicaciones (como, por ejemplo, monitorizar la correcta higienización de cada una de las personas que accede a algún hospital o establecimiento), además de que no permite distinguir si hay zonas limpias o sucias, a menos que se tomen muestras de distintas zonas de las manos. Exclusivamente como medida educativa, en el ámbito sanitario se utilizan geles de entrenamiento de higienización de manos para profesionales como Visirub, Schülke Optics, Braun Fluo Rub, GloGerm etc., que evidencian con luz UV las zonas de las manos que han sido correctamente lavadas con una crema fluorescente y las que no. Son herramientas perfectas para mejorar la técnica de lavado, pero no resultan útiles para su uso rutinario como desinfectantes por varias razones (que pueden concurrir simultáneamente, o no):
1 . No son geles biocidas, luego no cumplen el cometido de desinfectar las manos.
2. Los fabricantes de todos esos productos recomiendan no utilizarlos rutinariamente para desinfección de manos (probablemente por la presencia de agentes fluorescentes libres en su composición, generalmente tóxicos en dosis elevadas como las necesarias para monitorizar la calidad de la higienización de manos, que lo convierten en inseguro).
Existen patentes previas que describen soluciones desinfectantes que cambian de color o bien de propiedades físicas en función del tiempo transcurrido desde que fueron dispensadas (por ejemplo, WO9629047, WO9709957), pero éstas no permiten monitorizar la calidad del proceso de limpieza.
Otras patentes previas (por ejemplo, U.S. Patent No. 5,900,067 y 6,524,390) incorporan un agente fluorescente al desinfectante y examinan las manos después del lavado y aclarado con agua, para verificar que no quedan restos de jabón, pero esto tampoco permite monitorizar la calidad del proceso de limpieza, además de que introducir el agente fluorescente libre, generalmente tóxico, haría poco recomendable su uso rutinario.
Otra patente previa (WG2008/118143A2) describe la formulación de un agente de limpieza de manos que contiene un agente fluorescente o fosforescente y un aglutinante. Al frotar vigorosamente las manos, los agregados se disocian liberando el agente fluorescente o fosforescente, permitiendo monitorizar o juzgar la calidad del lavado de manos en función de la intensidad de la fluorescencia o fosforescencia. Por tanto, esta patente que plantea un concepto teórico muy interesante olvida por completo el aspecto crucial de la seguridad, dado que los agentes fluorescentes o fosforescentes son habitualmente tóxicos y no deberían entrar en contacto directo con la piel, y mucho menos en las cantidades necesarias para monitorizar la correcta higienizadón de manos, y aún menos si debe higienizarse las manos rutinariamente mente.
Otra patente previa (WO98/21569) describe un jabón caracterizado por la presencia de óxido de ytrio en polvo en su formulación, que le dota de capacidad de fosforescer, con el fin de asegurar la correcta distribución del producto de limpieza en la superficie a higienizar. Esta patente presenta dos problemas: el primero y más importante, la seguridad (debido a la cito- y genotoxicidad del óxido de ytrio (Selvaraj V, Bodapati S, Murray E, et al. Int J Nanomedicine 2014, 9, 1379-1391) que debe ser tratado a todos los efectos como un metal pesado), y el segundo y mucho menos importante, que el producto fosforescerá durante un tiempo, por lo que si se aplicase sobre las manos de los usuarios, estos probablemente percibirían la experiencia como negativa, y podrían rechazar el uso del producto.
Por tanto, actualmente no existe ninguna solución para garantizar el correcto lavado de manos de forma inmediata, rutinaria, segura y económica.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Con el fin de mejorar las estrategias de prevención frente a COVID-19 y otras enfermedades infecciosas coexistentes o futuras (nosocomiales o no), se describen composiciones, métodos de preparación y usos preferentes de nuevos productos higienizantes que permitirán la simultánea higienizadón de manos, objetos, superficies, calzado, etc. y la monitorización de la calidad del proceso de higienizadón de forma inmediata, rutinaria, segura y económica. A modo de ejemplos, estos nuevos productos higienizantes serían aplicables de forma generalizada en hospitales, centros de salud, edificios públicos, grandes superficies, y demás establecimientos, para garantizar que tanto profesionales como visitantes acceden con total seguridad, e incluso para monitorizar la correcta higienizadón de superficies.
Luego, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a una composición higienizante que se caracteriza por comprender un agente luminiscente, donde dicho agente comprende:
-un reactivo luminiscente en una cantidad entre 0,1 y 10% en peso con respecto al peso total del agente luminiscente y -una matriz polimérica y/o inorgánica en una cantidad entre 90 y 99,9% en peso con respecto al peso total del agente luminiscente, y donde el reactivo luminiscente se encuentra embebido y/o unido a la matriz.
Tal y como se utiliza en la presente invención, el término "embebido" significa encerrado, rodeado o envuelto por la matriz, total o parcialmente.
En el caso de que el reactivo luminiscente esté unido a la matriz, la unión entre ellos puede ser mediante enlace iónico, covalente, o por fuerzas intermoleculares, como son las fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno, etc. Preferiblemente, la unión entre el reactivo luminiscente y la matriz es mediante enlace covalente. El reactivo luminiscente puede estar unido directamente a la matriz por enlace covalente o bien a través de un grupo enlazante que actúe de puente entre dicho reactivo y la matriz. A modo de ejemplo, el grupo enlazante puede ser un organosilano o cualquier grupo químico que de forma simultánea pueda formar un enlace covalente con el reactivo luminiscente y con la matriz.
De acuerdo con la presente invención, “composición higienizante” o “composición de higienización” se refiere a una composición con capacidad detersiva y/o carácter biocida, esto es, capaz de destruir, contrarrestar o neutralizar cualquier organismo nocivo, o impedir su acción, o ejercer sobre él un efecto de control de otro tipo, por cualquier medio que no sea una mera acción física o mecánica. Por ejemplo, algunas composiciones higienizantes podrían ser un gel hidroalcohólico, un producto de limpieza de objetos y/o superficies, y un producto de limpieza de suelas de calzado, entre otras posibilidades.
De acuerdo con la presente invención, el término “reactivo luminiscente” hace referencia a un compuesto que tiene capacidad para emitir radiación lumínica cuando es activado por un estímulo (como una fuente de radiación electromagnética, un cambio de temperatura o presión, una reacción química etc.). Así, el término genérico “luminiscente” incluye los términos quimioluminiscente, cristaloluminiscente, electroluminiscente, mecanoluminiscente, fotoluminiscente, radioluminiscente y/o termoluminiscente.
De acuerdo con la presente invención, el término “matriz” hace referencia a un compuesto de naturaleza polimérica o inorgánica, densa o porosa, capaz de embeber y/o unirse ai reactivo luminiscente con 3 objetivos fundamentales: 1) inertizar el reactivo luminiscente (generalmente son solubles y presentan cierta toxicidad, al menos en cierta dosis, y al embeberlos en una matriz sólida más biocompatible, se impide su solubilización y se limita su capacidad para interaccionar con el cuerpo humano); 2) evitar que el reactivo luminiscente permee al interior del cuerpo humano a través de la piel (al embeberlo y/o estar unido a una matriz sólida de cierto tamaño, su capacidad para permear a través de las distintas capas de la piel se limita considerablemente), y 3) mejorar la eficiencia y estabilidad de su luminiscencia (una matriz con un elevado índice de refracción puede potenciar la luminiscencia del reactivo luminiscente libre por efectos difractivos, además de protegerla del decaimiento).
El término “agente luminiscente” hace referencia al conjunto formado por el reactivo luminiscente y la matriz, bien sea el uno embebido en la otra, o unidos entre sí.
Las características del agente luminiscente hacen que éste sea seguro y eficiente. Por tanto, la composición higienizante que lo contenga también será eficiente y segura.
De acuerdo con la presente invención y la naturaleza del agente luminiscente descrito, el término “seguro” hace referencia tanto a un agente luminiscente como a una composición higienizante que pueden ser utilizadas con completa seguridad por el usuario, independientemente de si la composición se aplica sobre objetos/superficies, o es de aplicación tópica. Esto se debe a que el reactivo luminiscente, generalmente tóxico en disolución (en cierta dosis), se encuentra en este caso embebido y/o unido a una matriz inerte que además limita su permeabilidad cutánea.
De acuerdo con la presente invención y la naturaleza del agente luminiscente descrito, el término “eficiente” hace referencia a la capacidad tanto del agente luminiscente como de la composición higienizante fabricada a partir de éste, para generar luminiscencia, eficiencia que puede aumentarse mediante la adecuada selección de una matriz difractiva.
En una realización preferida, la cantidad de reactivo luminiscente en el agente luminiscente está entre 0,1-5% en peso, y más preferentemente, entre 0,1-1% en peso.
En otra realización preferida, el reactivo luminiscente es un reactivo fluorescente seleccionado de: fluoresceína, quinina, rodamina, violeta de cresilo, cianinas, triptófano, POPOP (1,4-Bis(5-fenil-2-oxazolil)benceno), tirosina, puntos cuánticos (quantum dots, QDs), nanoparticulas de conversión (upconverting nanopartides o nanoparticulas capaces de absorber dos fotones de relativamente baja energía, y emitir un fotón de mayor energía, como NaYbF4:Tm,Er,Ho, LiYF4:Er etc.), nanoparticulas metálicas, preferiblemente de Au y Ag, y óxidos de Li, Y o Ge dopados con Eu3+.
Las nanoparticulas de conversión y las nanoparticulas metálicas mencionadas en este párrafo hacen referencia a nanoparticulas con un tamaño generalmente entre 1 y 100 nm.
Los reactivos luminiscentes de naturaleza orgánica (fluoresceína, quinina, rodamina, violeta de cresilo, cianinas, triptófano, POPOP, tirosina) pueden estar en forma de derivados de los mismos como son sus sales e isotiocianatos, por ejemplo, isotiocianato de fluoresceína.
Los puntos cuánticos (quantum dots, QDs) son nanoestructuras generalmente semiconductoras, si bien también pueden ser de C o Si, que gracias a su reducido tamaño (generalmente entre 2 y 10 nm), son capaces de confinar el movimiento de los electrones de la banda de conducción y los huecos de la banda de valencia, lo que les permite reemitir una luz absorbida a longitudes de onda muy concretas que dependen del tamaño de la nanoestructura.
En una realización más preferida, el agente luminiscente es fluoresceína o quinina, más preferiblemente, fluoresceína.
Para la aplicación del producto de higienización en manos, preferentemente se descarta el uso de reactivos fosforescentes, puesto que la fosforescencia de las manos una vez concluido el proceso de monitorizacíón puede generar rechazo en los usuarios.
En una realización preferida, la cantidad de matriz en el agente luminiscente está entre 95 y 99,9% en peso, y más preferentemente entre 99 y 99,9% en peso.
En una realización preferida, la matriz es de naturaleza inorgánica, más preferiblemente cerámica, y comprende o consiste en óxidos de elementos metálicos u óxidos de elementos metaloides (la superficie de dichos óxidos puede también ser modificada para modular su reactividad) e incluso óxidos mixtos de dichos elementos. Más preferiblemente, la matriz es un óxido de un elemento seleccionado de: Si, Tí, Zr, Al y Zn. Más preferiblemente, la matriz comprende SiO2 y/o TÍO2, porosos o no.
Preferiblemente, el agente luminiscente, que está en forma de partículas o de agregados de partículas, tiene un tamaño de partícula o de agregado superior a 200 nm, lo que garantiza (por analogía con las nanopartículas (NPs) de TIO? empleadas en el campo de la cosmética) que tanto el propio agente luminiscente como el producto higienizante derivado de éste presentarán una permeabilidad cutánea prácticamente nula, lo que implica la total seguridad dermatológica de la composición. La permeabilidad cutánea se establece según la normativa vigente: test n° 428 de la OECD, “Skin absorption: in vitro method”.
En una realización preferida, el agente luminiscente está en forma de partículas con un tamaño entre 400 y 500 nm. El tamaño de partícula se determinó por microscopía electrónica de barrido (SEM).
En otra realización preferida, el agente luminiscente está en forma de partículas con un tamaño entre 800 y 1000 nm.
En otra realización preferida, el agente luminiscente está en forma de agregados de partículas, donde los agregados tienen un tamaño entre 200 y 1000 nm.
En una realización preferida, el agente luminiscente se encuentra en un porcentaje en peso de entre 1 y 30% en la composición higienizante, más preferiblemente, entre 1 y 10%.
La composición higienizante puede contener además otros productos habitualmente presentes en este tipo de composiciones como son: disolventes, emulsionantes, antioxidantes, estabilizantes, hidratantes, odorizantes, espesantes, surfactantes, reguladores del pH, neutralizantes, conservantes, germicidas, bactericidas, virucidas, fungicidas, emolientes, humectantes, conservantes, protectores de la piel, extractos naturales etc., sin excluir otro tipo de agentes de interés cosmético, farmacéutico, o higienizante.
En una realización preferida, la composición higienizante es un gel hidroalcohólico, preferiblemente con un contenido mínimo del 70% en peso en etanol y/o isopropanol. En una realización preferida, la composición higienizante es un gel hidroalcohólico, con un contenido mínimo del 70% en volumen en etanol y/o isopropanol.
En una realización más preferida, la composición higienizante es un gel hidroalcohólico, preferiblemente con un contenido mínimo del 70% en peso o en volumen en etanol o isopropanol, que comprende entre 1-30%, más preferiblemente entre 1 y 10% en peso, de un agente luminiscente como se ha definido anteriormente y un agente dispersante, preferentemente con un contenido del 0-10%.
Los agentes dispersantes o dispersantes son aditivos que permiten o estabilizan la mezcla óptima de al menos dos sustancias, normalmente inmiscibles o poco miscibles. Ejemplos de agentes dispersantes que se pueden utilizar son los tensioactivos, iónicos, no iónicos, y entre estos últimos, alcoholes grasos etoxilados o propoxilados, esteres de sorbitano, alquilpoliglucósidos, alcanolamidas, esteres de glicerol, y preferiblemente, glicerina o simples glicoles (etilenglicol, propilenglicol, ..).
Asimismo, es posible introducir otros componentes de interés para la formulación de geles hidroalcohólicos, como por ejemplo agentes disolventes, emulsionantes, antioxidantes, estabilizantes, hidratantes, odorizantes, espesantes, surfactantes, reguladores del pH, neutralizantes, conservantes, germicidas, bactericidas, virucidas, fungicidas, emolientes, humectantes, conservantes, protectores de la piel, extractos naturales etc., sin excluir otro tipo de agentes de interés cosmético, farmacéutico, o higienizante.
En otra realización más preferida, la composición higienizante es un producto de limpieza convencional para la limpieza de cualquier superficie. A modo de ejemplo, el producto de limpieza puede referirse a un producto para la limpieza de suelos, paredes o de cualquier otra superficie o para la limpieza de calzado, incluyendo la suela del mismo.
En una realización más preferida, el producto de limpieza convencional comprende al menos uno de los siguientes componentes o mezcla de ellos en un porcentaje mínimo del 70% en peso respecto al peso de producto de limpieza: tensioactivos iónicos, no iónicos, sales de amonio cuaternarias, clorhexidina, hexetidina, compuestos fenólicos, parabenos, ácidos orgánicos o inorgánicos, triclosán, sales de cetilpiridinio, peróxido de hidrógeno e hipoclorito sódico, entre otras y comprende entre 1-30%, más preferiblemente entre 1 y 10% en peso, de un agente luminiscente como se ha definido anteriormente. El producto de limpieza convencional puede comprender o no un dispersante en proporción entre 0 y 10% en peso.
La composición higienizante es segura, eficiente y permite no sólo higienizar objetos, superficies, calzado etc., sino también monitorizar el proceso de higienización, distinguiendo las zonas correcta e incorrectamente higienizadas mediante la presencia o ausencia de luminiscencia, de forma inmediata, rutinaria, segura y económica. Una vez higienizados los objetos, superficies, calzado, etc., las partículas luminiscentes estarán presentes únicamente en aquellas zonas donde se ha aplicado el producto de limpieza y, por tanto, revelarán las zonas correcta e incorrectamente higienizadas al usuario.
La composición higienizante descrita en el primer aspecto se prepara mediante un procedimiento que comprende las siguientes etapas:
1. Síntesis del agente luminiscente, por encapsulado o unión de uno de los reactivos luminiscentes comentado anteriormente con una de las matrices descritas previamente, preferiblemente por medio de un enlace covalente.
1.1. Elección del reactivo luminiscente, de acuerdo con las necesidades de la aplicación.
1.2. Incorporación del reactivo luminiscente a una matriz polimérica o inorgánica.
1.2.1. El reactivo luminiscente puede ser embebido en una matriz polimérica o inorgánica simplemente mezclándolo con los monómeros de partida (o alguno de ellos) previamente o durante la reacción de polimerización, o bien con los precursores inorgánicos que formarán la matriz inorgánica por reacciones de hidrólisis y condensación, que también pueden ser considerados como “monómeros” de dicha reacción. Los métodos para encapsular o embeber una sustancia en una matriz son bien conocidos para el experto en la materia y forman parte del estado de la técnica.
1 .2.2. El reactivo luminiscente puede unirse a una matriz inorgánica durante la síntesis de la misma, o a posteriori, a través por ejemplo de la ruta sol-gel (J. Livage, C. Sanchez, M. Henry, S.Doeuff, “The chemistry of the sol-gel process”, Solid State Ionics 1989, 32- 33, 633-638), por hidrólisis y condensación de precursores de óxidos de elementos metálicos y/o metaloides como los alcóxidos, que en función de las condiciones de síntesis, conducen a partículas de cierto tamaño y grado de agregación. A modo de ejemplo, es posible emplear el método de Stóber (y sus derivados) para obtener por sol- gel nanopartículas, porosas o no, de un tamaño completamente controlable (W. Stober, A. Fink, “Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range”. J. Colloid Interface Sci. 1968, 26, 62-69). La unión puede producirse por reacción directa de los grupos superficiales de la pared inorgánica (por ejemplo, grupos silanol (Si-OH) en el caso de una matriz de SiCh), con grupos orgánicos que posea el reactivo luminiscente (como carboxilos, aminas etc.), con derivados del reactivo luminiscente que contengan ese tipo o bien otros grupos orgánicos de interés, o incluso por reacción indirecta, empleando un agente intermedio que facilita el anclado del reactivo luminiscente en la matriz (por ejemplo, utilizando organosilanos, Rx-SI-(OR’)4-x, cuya parte inorgánica (Si-OR’) facilita su anclado a la matriz, mientras la parte orgánica (R- Si) provee los grupos de interés para anclar el reactivo luminiscente). Estas reacciones tienen generalmente lugar en medios hidroalcohólicos (aunque también empleando otros disolventes orgánicos) a temperatura ambiente. Si se emplean nanopartículas comerciales o ya preparadas como matriz, conviene asegurar la presencia de grupos superficiales activos (como los silanoles mencionados anteriormente) para poder anclar agentes intermedios como el 3~aminopropiltrietoxisilano (APTES), por lo que conviene realizar un pretratamiento activador de la superficie (atacándola en medio ácido a temperatura ambiente, por ejemplo). Si el reactivo luminiscente se ancla durante la misma síntesis de la matriz inorgánica, los precursores inorgánicos ya incorporan ese tipo de grupos (como los silanoles), capaces de unirse al reactivo luminiscente en la forma descrita anteriormente, pudiendo opcionalmente usar un agente intermedio como co-precursor, durante la reacción de condensación, lo que implicaría la co-condensación de varios precursores para formar una matriz inorgánica que incorporaría grupos orgánicos en su seno. En esta etapa, también es posible modificar la naturaleza de la superficie inorgánica si resulta de interés (polaridad, reactividad, carga superficial...). En el caso de geles hidroalcohólicos, puede ser especialmente interesante contar con grupos orgánicos apolares como metilos, para hacer la superficie más hidrofóbica, disminuyendo así la interacción del reactivo luminiscente con la humedad ambiental o los disolventes de las composiciones higienizantes (alcoholes, etc.), que podrían afectar negativamente a la luminiscencia, fomentando el decaimiento. Para ello, bastaría elegir como co-precursor un reactivo organosilano que incorporase los grupos orgánicos deseados en la superficie, por ejemplo, metiltrimetoxisilano (MTMS), que deja en la matriz un grupo metilo terminal. Adicionalmente, precursores con grupos fosfonato permitirían incorporar cargas superficiales negativas a la matriz, favoreciendo la repulsión electrostática del agente luminiscente y por tanto una mejor distribución del mismo en cualquier composición higienizante.
1.3. Modificación opcional de la naturaleza de la superficie de la matriz, si no se ha Itevado a cabo en el paso anterior (por ejemplo en el caso de partículas ya sintetizadas o comerciales). En el caso del uso de matrices inorgánicas, la modulación de características como la polaridad, reactividad etc. pueden llevarse a cabo a posteriori, empleando las mismas reacciones de condensación, con los reactivos (generalmente organosilanos) adecuados. Con el fin de prevenir el decaimiento, además de hidrofobizar la superficie, se puede re-encapsular el agente luminiscente obtenido con una capa de óxido (por ejemplo, SiOz, o incluso TiOz, cuyo mayor índice de refracción proporciona también efectos difractivos que pueden mejorar la luminiscencia).
2. Incorporación del agente luminiscente a una composición higienizante de las distintas realizaciones preferidas. Para ello, es posible emplear múltiples estrategias, que pueden resumirse en dos tipos:
2.1. Incorporación directa del agente luminiscente a una composición higienizante ya preparada y/o comercial. Para ello, se distribuye el agente luminiscente en la composición higienizante mediante métodos físicos, pudiendo emplear un agente dispersante que facilite esta tarea.
2.2. Incorporación del agente luminiscente durante la preparación de la composición higienizante. Para ello, el agente luminiscente se añade en alguna de las etapas de la preparación de las distintas composiciones higienizantes. A modo de ejemplo, en el caso de los geles hidroalcohólicos es preferible distribuir el agente luminiscente en los disolventes que lo componen mayoritariamente, y finalmente añadir el agente espesante, para obtener un gel con las propiedades reológicas óptimas para su uso.
En un procedimiento de preparación preferido, la síntesis del agente luminiscente se aborda empleando como matriz inorgánica óxidos de elementos metálicos, metaloides, e incluso óxidos mixtos de dichos elementos, preferentemente una matriz de SiOz y/o TiOz, porosa o no.
En un procedimiento de preparación preferido, el reactivo luminiscente escogido es un reactivo fluorescente, preferiblemente fluoresceína (dado que el cuerpo humano la tolera en bajas concentraciones en aplicaciones oftalmológicas) o quinina (tolerada oralmente en bajas concentraciones).
En un procedimiento de preparación preferido, se ancla fluoresceína sobre la superficie de nanopartículas previamente preparadas o comerciales de óxidos de elementos metálicos, metaloides, e incluso óxidos mixtos de dichos elementos, con un tamaño de partícula superior a 200 nm. En una realización preferida del procedimiento, se utiliza como matriz inorgánica nanopartículas de SiOz o TiOz, porosas o no, de tamaño de partículas superior a 200 nm y, preferiblemente, se utiliza fiuoresceína como reactivo luminiscente. Dichas nanopartículas pueden obtenerse con un tamaño de partícula controlado mediante la ruta sol-gel anteriormente citada, bien sea por el método de Stober también citado (de naturaleza porosa o no), o bien por sol-gel y autoensamblamiento, utilizando bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB) como agente director estructural (C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli & J. S. Beck, “Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism”, Nature 1992, 359, 710-712).
En cuanto a las nanopartículas de TiOz, pueden emplearse partículas comerciales generalmente no porosas, y también obtenerse mediante la ruta sol-gel, y opcionalmente mediante la combinación de la ruta sol-gel y la estrategia de autoensamblamiento, utilizando Pluronic P123 como agente director estructural (Y. Wan, D. Zhao, "On the Controllable Soft-Templating Approach to Mesoporous Silicates", Chem. Rev. 2007, 107 (7), 2821-2860).
Preferiblemente se escogen las nanopartículas porosas debido a que admiten mayor cantidad de reactivo luminiscente por nanopartícula.
En un procedimiento de preparación preferido, el agente luminiscente obtenido se adiciona a un gel hidroalcohólico convencional en una proporción del 1-30% en peso, más preferiblemente 1-10% en peso, empleando nanopartículas de más de 200 nm de diámetro, lo que permite asegurar que la permeabilidad cutánea será prácticamente nula, garantizando la completa seguridad dermatológica del producto.
En otro procedimiento de preparación preferido, el agente luminiscente obtenido se adiciona a un gel hidroalcohólico convencional en una proporción del 1-10% en peso, añadiendo a la mezcla resultante un agente dispersante (preferiblemente glicerol o etilenglicol) para favorecer una mejor dispersión de las nanopartículas en el gel hidroalcohólico, en una proporción del 0-10%, conservando las propiedades virucidas y bactericidas del gel.
En otro procedimiento de preparación preferido, ei agente luminiscente obtenido se adiciona a un producto de limpieza convencional en una proporción del 1-30% en peso, más preferiblemente entre 1 y 10% en peso, empleando nanopartículas de más de 200 nm de diámetro, lo que permite asegurar que la permeabilidad cutánea será prácticamente nula, garantizando la completa seguridad dermatológica del producto.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso de la composición de higienización definida en el primer aspecto de la invención para la higienización de superficies y monitorización del proceso de higienización.
En una realización preferida, las superficies a higienizar son partes del cuerpo humano, preferiblemente las manos. En otra realización preferida, las superficies a higienizar son superficies de objetos, como son la suela del calzado, o superficies de establecimientos (suelos y paredes).
Por tanto, la composición higienizante de la invención podría utilizarse para monitorizar y asegurar la correcta limpieza de manos de las personas que acceden a establecimientos, hospitales y centros de salud (lo que reduciría el impacto de las infecciones nosocomiales), grandes superficies etc., mediante el lavado de manos con un gel hidroalcohólico luminiscente, preferiblemente fluorescente, seguido de la monitorización de su luminiscencia (simple, con una lámpara UV, o más compleja, mediante un dispositivo dotado de cámaras que registren de forma automática la luminiscencia generada, e incluso calculen el área correctamente higienizada). Esto permitiría garantizar la correcta higienización de manos de las personas que allí acceden, de forma rutinaria, segura, eficiente y económica. Además, pondría de manifiesto las zonas de las manos incorrectamente limpiadas por el usuario, que aprendería a mejorar su técnica de lavado, promoviendo hábitos más saludables, y favoreciendo una mejor prevención de su salud, y la de los demás.
Otro ejemplo de aplicación preferente sería la monitorización en tiempo real de la correcta higienización del calzado de los usuarios que acceden a un establecimiento, hospitales, centros de salud, grandes superficies etc., lo que de nuevo evitaría la propagación de enfermedades (nosocomiales o no), mediante el lavado con un producto de limpieza luminiscente, preferentemente fluorescente o fosforescente, seguido de la monitorización de su luminiscencia (simple, con una lámpara UV, o más compleja, mediante un dispositivo dotado de cámaras que registren de forma automática la luminiscencia generada, e incluso calculen el área correctamente higienizada). Adicionalmente, la composición higienizante de la invención podría utilizarse para monitorizar y asegurar la correcta limpieza de suelos, paredes y otras superficies en establecimientos, hospitales y centros de salud (lo que reduciría el impacto de las infecciones nosocomiales), grandes superficies etc., garantizando aún más la seguridad de las personas que allí acceden. Dado que las composiciones higienizantes descritas son seguras y eficientes, podrían emplearse de forma rutinaria y económica.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso del agente luminiscente descrito en el primer aspecto de la invención para la preparación de recubrimientos de objetos y/o superficies, dotándoles de propiedades luminiscentes, y/o autolimpiantes.
Para este uso en particular, el recubrimiento estaría formado por una matriz de óxido de Ti, y un reactivo luminiscente capaz de excitar la matriz, preferentemente capaz de emitir en el UV, como por ejemplo y no exclusivamente, óxidos de Li, Y o Ge dopados con Eu3+, capaces de emitir radiación UV de forma persistente -horas- tras ser excitados un breve lapso de tiempo, ZnO, nanopartículas de Ag, “upconverting nanoparticles” capaces de emitir en el UV al ser estimuladas con radiación IR, más económica, etc., lo que favorece la generación de radicales libres en la superficie del recubrimiento de TÍO2, capaces de oxidar la materia orgánica situada sobre éste, garantizando la higienización de la superficie del recubrimiento.
Así, el uso de este tipo de recubrimientos en suelos, paredes u objetos permitiría desinfectarlos cómodamente, y contar con propiedades luminiscentes simultáneamente, lo que podría ser interesante por ejemplo para higienizar estancias (por ejemplo, en hospitales), con un mínimo gasto en radiación (UV o incluso IR).
Un último aspecto de la invención se refiere al uso de un agente luminiscente como el mencionado en el primer aspecto de la invención para la preparación de una composición higienizante. Esta composición higienizante puede ser un gel hidroalcohólico o un producto de limpieza convencional como se ha descrito en el primer aspecto de la invención.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A continuación, se indica un ejemplo de realización de la composición de higienización de acuerdo a la presente invención a fin de ilustrar la misma.
Ejemplo 1 : Preparación de un agente luminiscente
1.1 Preparación de un agente luminiscente con fluoresceina como reactivo luminiscente y una matriz que comprende SiO2.
Siguiendo un procedimiento basado en el método de Stober (W. Stober, A. Fink, “Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range”. J. Colloid Interface Sci. 1968, 26, 62-69) y la química sol-gel, se hace reaccionar 3 mL de isotiocianato de fluoresceína (FITO) con 2 mL de (3-aminopropil)trietoxisilano (APTES) en 330 mL de etanol (EtOH), y la disolución resultante se deja 2h agitando en oscuridad y atmósfera inerte. En el caso de la síntesis de un agente luminiscente formado por nanopartículas densas fluorescentes de sílice, la disolución resultante se diluye en 1 L de EtOH, y se adiciona 50 mL de tetraetil ortosilicato (TEOS) (fuente de SÍO2), 80 mL de agua destilada, y 80 mL de amoniaco (NH4OH), dejando reaccionar la mezcla 17h en agitación suave y oscuridad. Tras dicho tiempo, se obtienen agregados de nanopartículas de sílice no porosas que incorporan en su seno moléculas de fluoresceína capaces de fluorescer al ser iluminadas por luz UV, pero ancladas de forma covalente a la matriz silícea de manera que ni el reactivo luminiscente puede penetrar cutáneamente disuelto en el disolvente de la composición higienizante, ni tampoco los agregados de nanopartículas, al ser de tamaño micrométrico (verificado por FESEM, microscopía electrónica de barrido de emisión de campo).
De manera opcional, con el fin de favorecer la dispersión de las partículas de agente luminiscente en una composición higienizante, es posible modificar la superficie de las mismas incorporando grupos orgánicos superficiales que aporten distintas propiedades. A modo de ejemplo, en la síntesis anterior, los 50 mL de TEOS pueden sustituirse por la mitad de TEOS, y la mitad de un organosiloxano que aporte cargas superficiales negativas que promueven la repulsión interpartícula, como por ejemplo la sal sódica de 3-trihidroxisililpropilmetiifosfonato.
1.2 Preparación de otro agente luminiscente con fluoresceína como reactivo luminiscente y una matriz que com
Se hace reaccionar 20 mg de isotiocianato de fluoresceína (FITC) con 2 mL de (3- aminopropil)trietox¡silano (APTES) en 1 L de etanol (EtOH) 2h agitando en oscuridad y en atmósfera inerte. A la disolución resultante se adicionan 20 g de nanopartículas porosas de SÍO2 de entre 350 y 450 nm, previamente obtenidas por una modificación del método de Stóber con autoensamblamiento (J. El Haskouri, J.M. Morales, D. Ortiz de Zárate, L. Fernández, J. Latorre, C. Guillem, A. Beltrán, D. Beltrán, P. Amorós, “Nanoparticulated silicas with bimodal porosity: chemical control of the pore sizes”, Inorg. Chem. 2008, 47(18), 8267-77), dejando la mezcla en agitación y oscuridad entre 15 y 24h, para garantizar la correcta reacción del APTES funcionalizado con fluoresceína con los hidroxilos superficiales de las partículas (Si-OH), anclando el reactivo luminiscente a la superficie (externa e interna) de las nanopartículas de forma covalente, de manera que no pueda disolverse libremente en el disolvente de la composición higienizante, y penetrar cutáneamente.
1.3. Preparación de otro agente luminiscente con fluoresceína como reactivo luminiscente y una matriz quee comprende TÍO2,
Se hace reaccionar 20 mg de isotiocianato de fluoresceína (FITC) con 2 mL de (3- aminopropil)trietoxisilano (APTES) en 1 L de etanol (EtOH) 2h agitando en oscuridad y en atmósfera inerte. A la disolución resultante se adicionan 20 g de nanopartículas porosas de TÍO2 previamente obtenidas por sol-gel y autoensamblamiento (D. Ortiz de Zárate, S. Serna, S. Ponce-Alcántara , M.Kovylina y J. García-Rupérez, “Bottom-Up Synthesis of Mesoporous TÍO2 Films for the Development of Optical Sensing Layers”, Chemosensors 2021 , 9, 329), dejando la mezcla en agitación y oscuridad entre 15 y 24h, para garantizar la correcta reacción del APTES funcionalizado con fluoresceína con los hidroxilos superficiales de las partículas (Ti-OH), anclando de esta forma el reactivo luminiscente a la superficie (externa e interna) de las nanopartículas de forma covalente, de manera que no pueda disolverse libremente en el disolvente de la composición higienizante, y penetrar cutáneamente. Ejemplo 2: Preparación de una composición de higienización que comprende el agente luminiscente preparado en el ejemplo 1.
En un procedimiento de preparación de una composición de higienización preferida, el agente luminiscente obtenido en el ejemplo 1 , que consta de agregados micrométricos de partículas fluorescentes, se adiciona a un gel hidroalcohólico convencional en una proporción del 10% en peso. Finalmente, se añade a la mezcla resultante un 7% en peso de glicerol, lo que mejora la dispersión de los agregados de nanopartículas en el gel hidroalcohólico, conservando las propiedades virucidas y bactericidas del gel. El resultado final es un gel hidroalcohólico que se toma amarillo fluorescente al ser iluminado con luz UV.
Del mismo modo se podría utilizar el agente luminiscente preparado en cualquiera de los ejemplos 1.2. ó 1.3. para preparar la composición higienizante.
Ejemplo 3: Ensayo de uso y monitorización de la composición preparada en el ejemplo 2:
El gel hidroalcohólico fluorescente obtenido se aplica en un proceso convencional de limpieza de manos (sin seguir el protocolo recomendado por la OMS, precisamente para favorecer la presencia de zonas incorrectamente higienizadas, haciendo que el gel no alcance toda la superficie de la mano). El gel hidroalcohólico, al ser aplicado sobre la piel, no altera el color natural de ésta. La presencia del agente luminiscente no altera la sensación de limpieza ofrecida por el gel hidroalcohólico convencional sin el agente. Al iluminar las manos con luz UV, se observa fluorescencia únicamente en las zonas donde se ha aplicado esta composición higienizante, no así en las zonas donde no ha llegado el gel, permitiendo por tanto monitorizar si el proceso de higienización de manos ha sido efectuado correctamente, y las zonas donde el usuario debe incidir para mejorar su técnica de limpieza de manos. A simple vista y bajo iluminación UV, las zonas sin gel se perciben de un color rosado intenso, mientras que las zonas que si han recibido gel se perciben más azuladas/moradas, si bien las zonas donde se ha acumulado más gel, y por tanto más nanopartículas, presentan una más evidente fluorescencia amarilla. Al retirar la luz UV, las manos se perciben de forma normal. Finalmente, el usuario puede opcionalmente retirar la fina capa de agregados de nanopartículas de sus manos por acción mecánica, frotándose las manos, frotando con papel de secado de manos, o incluso mediante un nuevo lavado con gel hidroalcohólico convencional.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Composición higienizante que se caracteriza por comprender un agente luminiscente, donde dicho agente comprende:
-un reactivo luminiscente en una cantidad entre 0,1 y 10% en peso con respecto al peso total del agente luminiscente y
-una matriz polimérica y/o inorgánica en una cantidad entre 90 y 99,9% en peso con respecto al peso total del agente luminiscente, y donde el reactivo luminiscente se encuentra embebido y/o unido a la matriz mediante enlace iónico o covalente, donde el agente luminiscente está en forma de partículas de tamaño superior a los 200 nm o bien en forma de agregados de partícula con un tamaño de agregado superior a 200 nm.
2. Composición higienizante, según reivindicación 1 , donde la cantidad de reactivo luminiscente en el agente luminiscente está entre 0,1 y 5% en peso.
3. Composición higienizante, según reivindicación 2, donde la cantidad de reactivo luminiscente en el agente luminiscente está entre 0,1 y 1% en peso.
4. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el reactivo luminiscente es un reactivo fluorescente seleccionado de: fluoresceína, quinina, rodamina, violeta de cresilo, cianinas, triptófano, 1 ,4-Bis(5-fenil-2- oxazolilfbenceno, tirosina o derivados de los mismos seleccionados de sus sales e isotiocianatos, puntos cuánticos, nanopartículas de conversión, nanopartículas metálicas y óxidos de Li, Y o Ge dopados con Eu3+.
5. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el reactivo luminiscente es fluoresceína o quinina.
6. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la cantidad de matriz en el agente luminiscente está entre 95 y 99,9% en peso.
7. Composición higienizante, según reivindicación 6, donde la cantidad de matriz en el agente luminiscente está entre 99 y 99,9% en peso.
8. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la matriz es de naturaleza inorgánica y comprende o consiste en un óxido de un elemento metálico o de un elemento metaloide, u óxidos mixtos de dichos elementos metales y/o metaloides.
9. Composición higienizante, según reivindicación 8, donde la matriz comprende o consiste en un óxido de un elemento seleccionado de: Si, Ti, Zr, Al y Zn o un óxido mixto de elementos seleccionados de Si, Ti, Zr, Al y Zn.
10. Composición higienizante, según reivindicación 9, donde la matriz comprende o consiste en SiOs o TiOz.
11. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la unión del reactivo luminiscente y la matriz es mediante enlace covalente.
12. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agente luminiscente presenta un tamaño de partícula de entre 400 y 500 nm, o entre 800 y 1000 nm, o bien está en forma de agregados de tamaño entre 200 y 1000 nm.
13. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agente luminiscente se encuentra en un porcentaje en peso de entre 1 y 30% en la composición higienizante.
14. Composición higienizante, según reivindicación 13, donde el agente luminiscente se encuentra en un porcentaje en peso de entre 1 y 10 % en la composición higienizante.
15. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha composición es un gel hidroalcohólico o un producto de limpieza convencional para la limpieza de cualquier superficie.
16. Composición higienizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha composición es un gel hidroalcohólico con un contenido mínimo del 70% en peso o en volumen en etanol y/o isopropanol.
17. Uso de la composición higienizante definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 para la higienízación de superficies y/o monitorización del proceso de higienización.
18. Uso, según reivindicación 17, donde la superficie a higienizar es la de las manos.
19. Uso, según reivindicación 17, donde la superficie a higienizar es la de las suelas de zapatos.
20. Uso, según reivindicación 17, donde la superficie a higienizar es la superficie de un objeto o alguna de las partes de un establecimiento seleccionada de suelo y paredes.
21. Uso de la composición higienizante definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 para la preparación de recubrimientos de objetos y /o superficies, dotándoles de propiedades luminiscentes y/o autolimpiantes.
22. Uso de un agente luminiscente como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para la preparación de una composición higienizante.
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