新型抗微生物基底及其應用的製作方法

2023-07-29 03:11:31 2

專利名稱：新型抗微生物基底及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有納米顆粒的新型抗微生物基底，這使其能夠以可重現和可控制的方式改變其表面的有關抗微生物的性能。可以被改變的表面性能的例子包括，但不限於疏水性、吸附蛋白質的性能和粘附細菌的性能。本基底用途的例子包括，但不限於抑制細菌移生、防止細菌傳染以及特別是醫院的感染。本發明進一步涉及包括所述基底的物體。本發明還進一步涉及所述基底的用途。最後，本發明涉及這樣一種基底的製造方法。

背景技術：
改變表面性能以實現有用的性能一直是人們所希望的。特別希望能夠改變在抗微生物的物體方面很重要的表面性能。下面概述了為了不同的目的而改變已知表面性能的例子。
US 6,224,983公開了一種具有粘結性、抗微生物和生體相容性塗層的製品，此塗層包括一層通過將其曝露在一種或幾種金屬的一種或幾種鹽當中而被穩定化的銀層，上述金屬包括鉑、鈀、銠、銥、釕和鋨。該銀層的厚度在2-2000

(10-10m)的範圍內，進一步被公開的範圍是2-350

和2-50

。也有銀層厚度是50

、350

、500

和1200

的例子。該基底可以是乳膠、聚苯乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚氨酯、ABS共聚物、聚碳酸酯、聚醯胺、聚四氟乙烯、聚醯亞胺或合成橡膠。
US 5965204公開了一種製備由具有包括銀層的塗層的非導體基底構成的製品的製備方法，此銀層是在用亞錫離子活化表面之後被沉積上去的。還公開了一種進一步包括鉑族金屬或金的塗層。銀層的厚度在2-2000

的範圍內，進一步公開的範圍是2-350和2-50

。也有厚度是50

、350

、500

和1200

的例子。
US 5,747,178公開了一種通過沉積銀層而製造的製品。據說此層是粘結性的、抗微生物的和生體相容性的。可通過將該銀層曝露在一種或幾種鉑族金屬或金的鹽溶液中使其穩定化。此銀層的厚度在2-2000

的範圍內，進一步公開的範圍是2-350

和2-50

。也有銀層厚度是50

、350

、500

和1200

的例子。該製品可由乳膠、聚苯乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚氨酯、ABS共聚物、聚碳酸酯、聚醯胺、聚四氟乙烯、聚醯亞胺或合成橡膠。
US 5,395,651公開了製備一種包括具有銀塗層的非導體材料的抗微生物器件方法。該塗層也包括鉑族金屬和/或金。該方法包括幾個步驟1.使待塗布的表面活化；2.在該表面上沉積上銀；3.用鉑族金屬和/或金的鹽處理該表面進行足夠長的時間，以獲得較薄的塗層；4.用水漂洗。步驟3的處理可使用鉑鹽或同時使用鈀鹽和金鹽。沒有說到鉑族金屬和/或金塗層的厚度。只是將塗層描述為薄的塗層，沒有提到銀層上的金屬顆粒。銀層的厚度在2-2000

的範圍內，進一步公開的範圍是2-350

和2-50

。也有厚度是50

、350

、500

和1200

的例子。
US 5,320,908公開了一種粘結性的、抗微生物的和生體相容性的塗層，主要由被一種或幾種鉑族金屬或金覆蓋的銀層組成。該塗層對於人類的眼睛可以是透明的。該銀層的厚度在2-2000

的範圍內，進一步公開的範圍是2-350

和2-50

。也有銀層的厚度是50

、350

、500

和1200

的例子。該製品可由乳膠、聚苯乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚氨酯、ABS共聚物、聚碳酸酯、聚醯胺、聚四氟乙烯、聚醯亞胺或合成橡膠製造。
US 5,695,857公開了一種具有幾個層的抗微生物表面，其第一層是金屬層，第二層是貴金屬層。抗微生物的活性金屬可以是比如鉑、金、銀、鋅、錫、銻和鉍。貴金屬可選自比如鉑、鋨、銥、鈀、金、銀和碳該表面將要對於生理流體被使用，不與基底接觸的每一層都是不連續的，使得底層被露出。表面的一個例子是塗有金或鉑的銀。另一個例子是與銀一起使用的銅、與銅銀合金一起使用的銅、與金一起使用的銅或與金一起使用的銀銅合金。
CH 654,738 A5公開了一種由不鏽鋼製造的外科植入體在不鏽鋼上塗有第一銅層和第二銀、金、銠或鈀層。據描述銀具有殺菌的作用。CH 654,738 A5明確地公開了塗有10μm銅和5μm(50000

)鈀的不鏽鋼表面。在CH 654,738 A5中公開的所有表面都具有10μm(100000

)的銅層和10μm的銀層或5μm的金層或5μm的鈀層。
WO2005/073289公開了包括金屬納米顆粒的複合聚合物製造的纖維。據陳述許多金屬都具有抗微生物的效果。提到了抗微生物的纖維。一個例子是在抗微生物熔接修飾(would dressing)中使用的親水纖維。具有抗微生物性能的纖維可包括Ag、Au、Pt、Pd、Ir、Sn、Cu、Sb、Bi或Zn或者它們的任何組合。
發明概述 在涉及表面的先有技術中，一個問題就是如何提供一個比如是抗微生物的表面，其中可以以可重現的方式改變疏水性、蛋白質吸附性能和細菌粘附性能。
本發明公開，在先有技術中的上述問題，通過具有給電子表面的基底已獲解決，其特徵在於，在所述的表面上存在有金屬顆粒，所述金屬顆粒包括鈀和至少一種選自金、釕、銠、鋨、銥和鉑的金屬，而且其中所述金屬顆粒的量從大約0.001至大約8μg/cm2。本發明的實施方案進一步被附錄的權利要求所界定，它們都在此作為參考。
敘述 定義 在公開和詳細敘述本發明之前，必須理解，本發明並不限於在此公開的特定形狀、加工的步驟和材料，而這些形狀、加工步驟和材料都可做某些變化。也應該理解，在本文中使用的術語僅用於敘述特定實施方案的說明目的，並不意味著被限制，因為本發明的範圍僅受到所附權利要求及其相當內容的限制。
必須要注意到，如在本說明書和所附權利要求中所用，除非上下文中明確指出，否則單數的形式「a」、「an」和「the」包括許多涉及的對象。
下面的術語被用於全部說明和權利要求中。
正如在本文中所使用的，「粘附細菌」敘述了一種現象，其中細菌被粘附到表面上。
正如在本文中所使用的，「抗微生物」包括抑制和/或制止微生物生長的性能。
正如在本文中所使用的，「集落形成」包括建立比如細菌的菌落。
「接觸角」。對於在固體表面上的給定液滴，接觸角是在固體表面和從液滴與該固體接觸點所引出半徑的切線之間測量到的角度。
正如在本文中所使用的，「給電子材料」包括當其與另外一種更貴的材料接觸具有能向更貴的材料轉移電子能力的材料。一個例子是與更貴的金屬在一起的比較不那麼貴的金屬。
正如在本文中所使用的，「給電子表面」包括含有給電子材料的表面層。
正如在本文中所使用的，「疏水性」描述了在表面和水之間的相互作用。疏水性表面幾乎或者根本沒有吸附水的傾向，在其表面上水傾向於成為「珠狀」。術語表面的疏水性也近似與其表面能有關。只是表面能描述了表面與所有分子的相互作用，而疏水性描述了表面與水的相互作用。
正如在本文中所使用的，「接觸角滯後」是前進接觸角和後退接觸角之間的差值。水滴在表面上的前進接觸角是當水和空氣的邊界前進並正在潤溼該表面時的接觸角，而後退接觸角是水和空氣的邊界在已經潤溼過的表面上後退時的接觸角。
「改變」既可意味著使性能減弱，也可意味著使性能增強。
正如在本文中所使用的，「貴」是相對的意義上。利用它根據材料包括金屬之間如何相互作用來對材料進行比較。電子從比較不那麼貴的材料轉移到更貴的材料中。
正如在本文中所使用的，「醫院感染」描述了在醫院的環境中感染性疾病的傳播。
正如在本文中所使用的，「蛋白質吸附」包括由於在蛋白質和表面之間的總吸引力使蛋白質被粘附到表面上的現象。
正如在本文中所使用的，「基底」是一種基材，它包括按照本發明進行處理的材料。
發明詳述 按照本發明，一種基底被處理而被賦予所需的性能。該基底可由各種材料製造。在一個實施方案中，基底是由具有給電子表面的材料製造的。在另外一個實施方案中，它是由不具有給電子表面的材料製造的。在給電子表面的情況下，該金屬顆粒可直接被塗布到給電子表面上。而在不給電子的表面的情況下，必須塗布給電子材料層，以建立一個給電子表面。
本發明包括具有給電子表面的基底，其特徵在於，在所述的表面上存在有金屬顆粒，所述金屬顆粒包括鈀和至少一種選自金、釕、銠、鋨、銥和鉑的金屬，而且其中所述金屬顆粒的量為從0.001至大約8μg/cm2。所述金屬顆粒的優選量是從0.01至大約4μg/cm2。所述金屬顆粒特別優選的量是從大約0.01至大約1μg/cm2。
基底的自身可以是給電子的，也可以在基底的上面塗布給電子材料層。在基底上面塗布給電子材料層的情況下，塗布量為從大約0.05至大約12μg/cm2。更高的含量也包括在本發明中。
一種給電子材料並非必須具有給電子表面。一個例子就是鋁，它在空氣中形成氧化物層，這就不是一種給電子表面。
給電子材料是具有形成給電子表面能力的任何材料，比如導電聚合物或金屬。在金屬的情況下，它與鈀、金、釕、銠、鋨、銥和鉑中任何一種相比必須更不那麼貴。
用作給電子表面的優選的金屬是選自銀、銅和鋅的一種金屬。
在本發明的一個實施方案中，基底是一種聚合物基底。
在一個實施方案中，該基底選自乳膠、含有乙烯基基團的聚合物、聚矽氧烷、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、ABS共聚物、聚醯胺和聚醯亞胺或者它們的混合物。
在本發明的另一個實施方案中，該基底選自天然聚合物、可降解聚合物、可食用聚合物、可生物降解聚合物、環境友好聚合物和醫用級聚合物。
在本發明的另一個實施方案中，基底是金屬。
對於基底優選的金屬選自不鏽鋼、醫用級鋼、鈦、醫用級鈦、鈷、鉻和鋁或者它們的混合物。
在本發明的另一個實施方案中，基底選自玻璃、礦物質、沸石、石頭和陶瓷。
在本發明的另一個實施方案中，基底選自紙張、木材、紡織纖維、纖維、纖維素纖維、皮革、碳、碳纖維、石墨、聚四氟乙烯和聚對苯二甲醯對苯二胺。
在本發明的另一個實施方案中，基底具有顆粒的形狀。
在本發明的一個實施方案中，提供一件包括按照本發明基底的物體。包括按照本發明基底的物體的例子是一種醫用器件、醫用儀器、一次性製品和醫用一次性製品。
該顆粒必須總是包括鈀。除了鈀以外，還有至少一種其它金屬。在金屬顆粒中鈀與其它金屬之比，在本發明中可以使用大約0.01∶99.99至大約99.99∶0.01。優選的比例是從大約0.5∶99.5至大約99.8∶0.2、特別優選的比例是大約2∶98至大約95∶5。非常特別優選的比例是5∶95至95∶5。在另一個實施方案中，此比例是從大約10∶90至大約90∶10。
在本發明的一個實施方案中，所述金屬顆粒，除了含有鈀之外，還含有金。
本發明人發現，當所述金屬顆粒具有的平均顆粒度為從大約10至大約10000

時，可實現有利的性能。
在一個實施方案中，對於所述金屬顆粒，平均顆粒度為從大約100至大約600
在本發明的另一方面，提供一種包括如本文中所述基底中任何一種的物體。
還提供包括如本文中所述基底中任何一種的醫用器件。
還提供包括如在本文中所述基底中任何一種的一次性製品。
本發明還提供一種包括如在本文中所述基底中任何一種的牙科用製品和牙科設備、牙科植入體和牙科用器件。
金屬顆粒的塗布量用μg/cm2表示，此量必須使金屬顆粒不會形成覆蓋層，但在所述給電子表面上會形成均勻分布的顆粒或簇。
塗布的給電子材料優選被塗布得很均勻，實質上在表面上沒有聚集體或簇。如果給電子表面層是均勻而且一致的，那麼以μg/cm2為單位的塗布量可以轉化為以

為單位的厚度。0.05-4μg/cm2的塗布量相當於大約4.8-380

，0.5-8μg/cm2相當於大約48-760

，而0.8-12μg/cm2相當於大約76-1140
在本發明的一個實施方案中，給電子表面是實質上商業純的銀層，它不排除少量雜質的可能性。
如果該基底不具有給電子表面，因此須要沉積給電子表面層，使用選自化學蒸氣沉積法、濺鍍法和從含有金屬鹽的溶液中沉積出金屬的方法進行此沉積。沉積的結果是一層實質上沒有簇或聚集體的均勻的層。沉積優選進行得使第一層對基底具有良好的粘附性。
下面敘述用來製備塗布基底的本發明一個實施方案。對於不具有給電子表面的基底，該方法包括如下步驟 1.預處理 2.漂洗 3.活化 4.沉積給電子表面 5.漂洗 6.沉積金屬顆粒 7.漂洗 8.乾燥 對於具有給電子表面的物體，該方法包括如下步驟 1.漂洗 2.沉積金屬顆粒 3.漂洗 4.乾燥 下面詳細敘述對於不具有給電子表面的基底的由步驟1至8構成的一個實施方案。
可以在含有0.0005至30g/l亞錫離子的亞錫鹽水溶液中進行預處理。用鹽酸和/硫酸將pH值調節到1至4。在室溫下的處理時間為2-60min。在預處理之後，用脫鹽水漂洗表面，但不進行乾燥。
將經過活化和漂洗的基底轉移到沉積溶液中。沉積溶液的pH值不小於8。它含有選自銀鹽、鋅鹽和銅鹽的一種金屬鹽。在本發明的一個實施方案中，該鹽是硝酸銀(AgNO3)。使用金屬鹽的有效量不高於大約0.10g/l。優選大約0.015g/l。如果金屬含量高於大約0.10g/l，在溶液中或在容器壁上可能不均勻地形成金屬元素。如果金屬含量低於有效量，在所需的時間內不足以形成金屬膜。
沉積溶液的第二個組分是還原劑，將含金屬的鹽還原為金屬元素。還原劑的量必須足以實現化學還原。可以接受的還原劑包括甲醛、硫酸肼、氫氧化肼和次磷酸。在本發明的一個實施方案中，用量為每立升溶液大約0.001毫升。還原劑的濃度過大會引起金屬從溶液中沉澱在容器壁上，而當濃度太小時，可能會造成不足以在基底上形成金屬。按照此敘述，先有技術的專業人員能夠通過常規的試驗來確定所述還原劑的用量。
沉積溶液的另一個組分是沉積控制劑，其用量要足以減慢沉積反應的速度，以避免直接從溶液中以細金屬粉末的形式沉澱出還原的金屬，或者沉澱在容器壁上。可以使用的沉積控制劑包括轉化的糖，也成為轉化糖、琥珀酸、檸檬酸鈉、醋酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、酒石酸鈉、酒石酸鉀和氨。優選的沉積控制劑用量為每立升溶液大約0.05g。如果用量太小，可能會產生沉澱的金屬簇而非均勻的金屬表面。如果用量太大，含金屬的鹽將會太穩定，無法在相關的基底上進行所需的沉積。
根據基底材料、希望薄膜的厚度、沉積條件和溶液中的金屬濃度，按照需要調節還原劑和沉積控制劑的濃度以達到所需的結果。比如，對於薄的膜，金屬鹽的濃度以及還原劑和沉積控制劑的濃度都將比較低。先有技術的專業人員可按照此敘述通過常規試驗確定所需的沉積控制劑的用量。
在製備沉積溶液時，優選將該溶液的各個組分單獨溶解於去離子水中。然後將各個預配的溶液混合，並根據需要以正確的量加以稀釋，以達到上述濃度。
將金屬鹽和還原劑組合，使得從鹽中將要還原出的金屬以適當的狀態沉積在基底的表面上。此方法對實現完成的金屬膜與基底表面有良好的粘結是特別有利的。在幾乎所有的用途中，良好的粘結都是很重要的。
通過任何適當的操作程序將基底表面曝露在沉積溶液中。一般優選浸入到溶液中，但可通過任何傳統的技術，比如噴塗或刷塗來塗布溶液。金屬膜從溶液中均勻地沉積出，其速度可由金屬鹽的濃度加以控制。如果需要薄的膜，要保持足夠低的沉積溫度，使得沉積被控制得很慢。在本發明中也可以應用其它塗布金屬層作為給電子表面的方法。得到給電子表面的其它方法有化學蒸氣沉積法和濺鍍法。
在上述沉積了金屬之後，該基底就具有了由金屬構成的給電子表面。如果該基底沒有從原料獲得的給電子表面，此金屬的沉積才是必要的。如果該基底已經具有了給電子表面，金屬顆粒可以沉積在表面上而無須再沉積金屬層。在此後者的情況下，在塗布此顆粒之前要將整個基底進行清洗。
在製造方法中的下一步是沉積金屬顆粒。
在一個實施方案中，使用金屬的膠體懸浮液，以在表面上得到由鈀和至少一種其它金屬構成的顆粒。該金屬顆粒是從所需顆粒的懸浮液中沉積出的。按照優選值來調節懸浮液中金屬顆粒的濃度。將具有給電子表面的基底浸入到金屬顆粒懸浮液中，浸入的時間從大約幾秒到大約幾分鐘或者更長。
可以用幾種方法製造金屬顆粒的懸浮液。在一個實施方案中，金屬顆粒的懸浮液是從金屬鹽的水溶液製造的，該金屬鹽在能夠形成所需尺寸金屬顆粒的條件下被還原。將適當量的金屬鹽、還原劑和穩定劑混合就實現了此過程。當製造顆粒懸浮液時，可使用如上所述的同樣還原劑和穩定劑。先有技術的專業人員能夠按照此敘述，通過常規試驗確定所需還原劑和穩定劑的用量以得到所需的顆粒尺寸。在一個可供選擇的實施方案中，使用了商品金屬顆粒膠體懸浮液。使用了所需組成的金屬顆粒來製造該懸浮液。
在一個實施方案中，金屬顆粒懸浮液是通過用去離子水稀釋商品金屬顆粒濃膠體溶液而得到的，該金屬顆粒由鈀和至少一種選自金、銠、釕、鋨、銥和鈀組成。用該懸浮液處理該基底的時間從大約幾秒到大約幾分鐘或者更長。在此處理之後，用溶液或水比如去離子水漂洗該基底，並在室溫下讓其乾燥。
在一個特定的非限定性實施方案中，商品的金屬顆粒含有75％的鈀和25％的金。
按照本發明，可得到具有特定所需表面的基底。比如可製造其顆粒由75％的鈀和25％的金組成的具有銀給電子表面的基底，或者其顆粒由85％的鈀和15％的釕組成的銅給電子表面。
通過可靈活控制和可重現的方法製造這種基底所表現出的優點之一是可製造各式各樣的基底。如在本文中進一步敘述的，某些基底具有比現有基底改善了的性能。比如，按照本發明的一種特殊基底，可對被塗布基底的疏水性能產生令人意外的有利變化。用此方法對按照權利要求1的基底進行改變的其它性能包括蛋白質吸附性能和細菌粘附性能。
這就是說，可通過調節顆粒尺寸、顆粒組成和顆粒量來改變塗布其物體的表面性能。
本發明人已經發現，通過使用按照權利要求1的基底就能夠做到這一點。特別是可通過調節顆粒尺寸、顆粒組成和顆粒量來改變表面性能。
按照本發明的基底可用於許多目的。它們適用於許多希望改變基底疏水性能、蛋白質吸附性能和細菌粘附性能的用途。
基底的性能既可以被減弱，也可以被增強。比如提供一件物體，使其至少一個區域顯示出增強的特性，而至少一個區域顯示出減弱的特性。一個例子是一件物體，具有減弱了蛋白質吸附性能的區域和增強了蛋白質吸附性能的區域。
按照本發明的基底還包括一種具有給電子表面的基底，在所述表面上具有金屬顆粒，所述金屬顆粒包括鈀，其中所述金屬顆粒的含量為從大約0.001至大約8μg/cm2。
本發明提供按照本發明的基底在改變包括所述基底的物體在蛋白質吸附性能方面的用途。
本發明提供按照本發明的基底在改變包括所述基底的物體在細菌粘附性能方面的用途。
本發明提供按照本發明的基底在防止細菌生長方面的用途。
本發明提供按照本發明的基底在避免細菌形成集落方面的用途。
本發明提供按照本發明的基底在防止細菌傳播方面的用途。通過防止細菌傳播來避免細菌感染的傳播。在此方面使用的物體的例子有手柄、按鈕、開關、醫用設備、外科器械、醫用儀器、廚房設施和各種其它能夠傳播細菌的物體。
本發明提供按照本發明的基底在防止醫院感染傳播方面的用途包括按照本發明基底的物體可用於希望防止細菌感染傳播的任何方面。防止細菌傳播和由此防止細菌感染特別將能夠避免醫院的感染。
通過閱讀說明和實施例，本領域的專業人員對本發明的其它特徵和與之相關的優點將更加清晰。
應該理解，本發明並不限於在此敘述的特定實施方案。下面的實施例用於說明的目的，並不意味著對本發明的範圍構成限制，因為本發明的範圍僅受所附的權利要求及其相關的內容限制。
實施例 實施例1 表面疏水性與金屬顆粒量的關係 按照如下方法在玻璃基底上沉積一層均勻的銀層。在58℃下將此基底浸入到鉻酸清洗溶液中5min，然後用去離子水漂洗。通過浸入到氯化亞錫水溶液中然後用去離子水漂洗將基底表面活化。然後通過在3種含有銀離子的沉積溶液中浸漬，在該基底的表面上鍍上均勻的銀層。這樣就得到塗布量1.2μg/cm2的銀表面，這相當於大約115

的厚度。隨後通過浸入含有金/鈀金屬顆粒的稀懸浮液中，在第一銀表面上沉積上由23％的鈀和77％的金組成的顆粒。金屬顆粒懸浮液是通過用還原劑還原金鹽和鈀鹽和用穩定劑使該懸浮液穩定而得到的。然後用去離子水漂洗該基底並且乾燥。
使用如上簡述的方法製造具有不同顆粒沉積量的基底。顆粒沉積量分別是0、0.02、0.11、0.15和0.19μg/cm2。對於0μg/cm2的試樣，在表面上沒有沉積顆粒，因此它由銀的表面構成。
測量不同基底與水滴的平衡靜態接觸角。使用Wilhelmy技術測量前進和後退接觸角。
前進接觸角和後退接觸角之差值 被稱為接觸角滯後，對測量進行計算。試驗的結果顯示在表1中。
表1 如此，在該表面顯示出按照此實施例的基底所固有的其它幾個有用的性能比如抗微生物性能的同時，改變了該基底的表面疏水性。
實施例2 蛋白質吸附性能與金屬顆粒量的關係 在二氧化矽基底上沉積一層均勻的銀層。在室溫下將此基底浸入到20％硫酸清洗溶液中10min，然後用去離子水漂洗。通過在氯化亞錫水溶液中浸漬，然後用去離子水漂洗使基底表面活化。然後通過在4個含有銀離子的沉積溶液的浴中浸漬，在該基底的表面上鍍上均勻的銀層。這就得到塗布量為0.8μg/cm2的銀表面，相當於77

的厚度。然後通過在Pd/Au顆粒稀懸浮液中浸漬，在第一銀表面上沉積由95％的鈀和5％的金組成的顆粒。金屬顆粒的塗布量分別是0.05、0.12、0.48和0.59μg/cm2。用去離子水漂洗基底並乾燥。
使用QCM-D技術研究對纖維蛋白原的吸附性能。纖維蛋白原是在肝中合成及在血漿中發現的糖蛋白。QCM-D是具有耗散監測的微觀平衡石英。
纖維蛋白原的吸附量與塗布的金屬顆粒之間的關係如在表2中所示。
表2 實施例3 細菌生長與金屬納米顆粒量之間的關係 按照在實施例1中概述的方法，在銀底層上沉積不同量的鈀/金顆粒。該顆粒由95％的鈀和5％的金組成。對於所有的試樣，在底層中的銀量都保持恆定。因此，沉積的Pd/Au的量是變化的。使用如下的方法研究細菌的生長和沉積的納米顆粒(Pd/Au)量之間的關係 將塗布的試樣放入多功能培養基中。對於每一個測試條件，培養一式三份樣品，在每一份中加入10ml含有培養的大腸桿菌(大約105CFU/ml)的人造尿(AU)，在37℃下輕微搖動將其水平地培養4h。在4小時之後，將該多功能培養基從培養中取出。取出試樣並通過在滅菌蒸餾水中進行10倍稀釋，並將100μl塗在1/3瓊脂營養板上，對多功能培養基進行CFU(形成菌落單位)計數。將其在37℃下培養16-24小時，進行菌落計數。計算出相對於對照組的減少的logCFU/ml，顯示在表3中。
表3 實施例4 對於幾種菌種的微生物生長 按照在實施例1中的方法，在聚矽氧烷基底的銀底層上沉積不同量的鈀/金納米顆粒。該顆粒由95％的鈀和5％的金組成。對於所有試樣，底層中銀的含量是保持恆定的。沉積的Pd/Au顆粒量是0.36μg/cm2。研究對不同菌系的抗微生物性能。
選擇微生物種系的目的是評價涉及細菌傳播和醫院感染的普通病原菌(臨床分離菌種)，即大腸桿菌(E.Coli)、綠膿桿菌(P.aeruginasa)、腸桿菌spp、克雷白氏桿菌和念珠菌。
將塗布了Pd/Au的聚矽氧烷試樣放入多官能培養基中。對於每一個測試條件培養一式三份樣品。在每一份當中加入10mL含有培養的微生物(大約105CFU/mL)的人造尿，並在37℃下輕微搖動將其水平培養24小時。
24小時以後，從培養中取出多功能培養基。取出試樣用紙巾吸去水分，並將其放入含有20mL PBS+吐溫的多功能培養基中用聲波處理1.5min。
通過在滅菌蒸餾水中稀釋10倍並且將100μl塗在1/3瓊脂營養板上對每一個多功能培養基進行CFU計數。將其在37℃下培養16-24小時並對菌落進行計數。在表4中顯示出相對於未塗布的聚矽氧烷試樣細菌減少的情況。數值越大則減少的越多。
表4
實施例5 綠膿桿菌的初級粘附和細胞復原 按照在實施例1中簡述的方法，在銀底層上沉積不同量的鈀/金納米顆粒。對於所有的試樣，基層上的銀量保持恆定。顆粒中的Au和Pd量則按照表5變化。
用放射性標記的綠膿桿菌GSU-3激發試樣並讓其培養2小時。
測定在試樣上初級附著的細胞和細胞復原(細胞復原分能力)。在此研究中使用的方法是在M.M.Gabriel等人，CurrentMicrobiology，vol.30(1995)，pp.17-22，mutatis，mutandis中敘述的方法。結果匯總在下面的表5中。
表5 實施例6 首先在30℃的5％氫氧化鉀溶液中漂洗聚酯織物網5min。在脫鹽水中重複漂洗之後，在室溫下將該基底浸入到1g/l的酸化氯化亞錫溶液中10min。在脫鹽水中漂洗之後，在35℃下將其浸入含有2g/l硫酸銅、5g/l氫氧化鈉、50g/l檸檬酸鈉和0.005ml/l甲醛的鍍浴中10min。得到大約200

的銅層，在脫鹽水中重新漂洗此銅層之後，將該基底浸入到各含有0.05g/l的鈀顆粒和金顆粒的顆粒懸浮液中。金屬顆粒的塗布量是0.4μg/cm2。
實施例7 在5％的鹽酸中清洗PMMA基底2min，然後在脫鹽水中漂洗，再浸入pH值2.5的含有0.02g/l亞錫離子的溶液中。在漂洗之後，在室溫下將該基底浸入到含有0.005g/l銀離子、0.02ml/l氨、0.05g/l氫氧化鉀和0.0005ml/l甲醛的溶液中5min。這樣就得到銀含量為0.12μg/cm2的表面。在漂洗之後將其浸入含有0.005g/l鈀和0.002g/l金的顆粒懸浮液。金屬顆粒的塗布量是0.05μg/cm2。
實施例8 在40℃下，在12％的NaOH溶液中浸漬非織造聚醯亞胺基底10min。在脫鹽水中重複漂洗之後，在室溫下將其浸入到含有0.5g/l氯化亞錫的醇溶液中。在漂洗之後將其浸入如實施例3的銅浴中。得到2μg/cm2的銅層。在漂洗之後將其浸入到以懸浮液的總重量計含有1％的Pd和0.2％Au顆粒的懸浮液中。金屬顆粒的塗布量是0.6μg/cm2。
實施例9 在40℃下用5％的NaOH清洗尼龍織物10min，在脫鹽水中漂洗之後，在室溫下將其浸入到pH值2.2的0.6g/l氯化亞錫溶液中15min。在此之後表面的銀含量為0.8μg/cm2。在重新漂洗之後，將其浸入銀浴中根據實施例2並然後將其浸入到含有1％Pd和0.05％Au顆粒的懸浮液中。金屬顆粒的塗布量是0.12μg/cm2。
實施例10 在60℃下，在10％硝酸和3％氫氟酸的溶液中處理鋁基底20min。在漂洗之後，將該基底浸入到酸化的3g/l氯化亞錫溶液中，並在重新漂洗之後浸入到按照實施例2的銀浴中。在此步驟之後，在表面上得到大約8

的銀。再次進行漂洗之後，將該基底浸入到含有1％的Pd和2％Au顆粒的懸浮液中。金屬顆粒的塗布量是0.7μg/cm2。
實施例11 在氫氧化鈉水溶液中刻蝕PTFE基底5min。在漂洗和乾燥之後，在室溫下將其浸入到含有0.7g/l氯化亞錫的溶液中20min。在漂洗之後將該基底浸入到含有0.2g/l硝酸銀、0.5ml/l氨和浸入氫氧化鈉直至pH值達10.5的鍍浴中5min。在此步驟之後，在表面上得到大約2.2μg/cm2的銀。在重新漂洗之後，在室溫下將其浸入到含有3％的Pd和0.1％Au顆粒的懸浮液中5min。金屬顆粒的塗布量是0.03μg/cm2。
實施例12 在室溫下，在10％的硫酸和1％的氫氟酸中漂洗玻璃板15min。在漂洗之後將其浸入到1％的氟化亞錫溶液中，在重新漂洗之後再浸入到按照實施例2的銀浴中。在此步驟之後，在表面上得到大約140

的銀。在重新漂洗之後再將其浸入到含有1％釕和2％鈀顆粒的懸浮液中。金屬顆粒的塗布量是0.25μg/cm2 實施例13 在室溫下將不鏽鋼基底浸入到15％硝酸和5％HF的溶液中30min，然後在脫鹽水中漂洗。按照在實施例11中的各步驟繼續此方法。金屬顆粒的塗布量是0.9μg/cm2。
實施例14 在室溫下，在18％硝酸和2％HF的溶液中清洗鈦棒20分鐘。如在實施例11中那樣塗布給電子表面和金屬顆粒。金屬顆粒的塗布量是0.6μg/cm2。
權利要求
1.具有給電子表面的基底，其特徵在於，在所述表面上存在有金屬顆粒，所述金屬顆粒由鈀和至少一種選自金、釕、銠、鋨、銥和鉑的金屬構成，其中所述金屬顆粒的量為從大約0.001至大約8μg/cm2。
2.按照權利要求1的基底，其中所述給電子表面是一層給電子材料，其塗布量為大約0.05至大約12μg/cm2。
3.按照權利要求2的基底，其中所述給電子層是與鈀、金、釕、銠、鋨、銥和鉑中任何一種相比不那麼貴的金屬。
4.按照權利要求3的基底，其中所述給電子層是選自銀、銅和鋅。
5.按照權利要求1-4中任何一項的基底，其中所述基底是聚合物基底。
6.按照權利要求5的基底，其中所述聚合物基底選自乳膠、含有乙烯基基團的聚合物、聚矽氧烷、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、ABS共聚物、聚醯胺和聚醯亞胺以及它們的混合物。
7.按照權利要求5的基底，其中所述聚合物基底選自天然聚合物、可降解聚合物、可食用聚合物、可生物降解聚合物、環境友好聚合物和醫用級聚合物。
8.按照權利要求1-4中任何一項的基底，其中所述基底是金屬。
9.按照權利要求8的基底所述金屬選自不鏽鋼、醫用級鋼、鈦、醫用級鈦、鈷和鉻以及它們的混合物。
10.按照權利要求1-4中任何一項的基底，其中所述基底選自玻璃、礦物、沸石、石頭和陶瓷。
11.按照權利要求1-4中任何一項的基底，其中所述基底選自紙張、木材、紡織纖維、纖維、纖維素纖維、皮革、碳、碳纖維、石墨、聚四氟乙烯和聚對苯二甲醯對苯二胺。
12.按照權利要求1-11中任何一項的基底，其中所述基底具有顆粒的形狀。
13.按照權利要求1-12中任何一項的基底，其中金屬顆粒的量從大約0.01至大約4μg/cm2。
14.按照權利要求1-13中任何一項的基底，其中在所述金屬顆粒中鈀與非鈀金屬之比從大約0.01∶99.99至大約99.99∶0.01。
15.按照權利要求1-13中任何一項的基底，其中在所述金屬顆粒中鈀與非鈀金屬之比從大約0.5∶99.5至大約99.8∶0.2。
16.按照權利要求1-13中任何一項的基底，其中在所述金屬顆粒中鈀與非鈀金屬之比從大約2∶98至大約95∶5。
17.按照權利要求1-16中任何一項的基底，其中所述金屬顆粒除了含有鈀之外還包括金。
18.按照權利要求1-17中任何一項的基底，其中所述金屬顆粒的平均顆粒度為大約
19.按照權利要求1-18中任何一項的基底，其中所述金屬顆粒的平均顆粒度為大約
20.包括按照權利要求1-19中任何一項的基底的物體。
21.按照權利要求20的物體，其中所述物體是醫療器械。
22.按照權利要求20的物體，其中所述物體是一次性製品。
23.按照權利要求20的物體，其中物體是牙科用品。
24.在所述表面上具有含金屬顆粒的給電子表面的基底，即按照權利要求1-19中任何一項的基底，在改變包括所述基底的物體上吸附蛋白質性能方面的用途，所述金屬顆粒含有鈀，其中所述金屬顆粒的量從大約0.001至大約8μg/cm2。
25.在所述表面上具有含金屬顆粒的給電子表面的基底，即按照權利要求1-19中任何一項的基底，在改變包括所述基底的物體上粘附細菌性能方面的用途，所述金屬顆粒含有鈀，其中所述金屬顆粒的量從大約0.001至大約8μg/cm2。
26.在所述表面上具有含金屬顆粒的給電子表面的基底，即按照權利要求1-19中任何一項的基底，在防止細菌生長方面的用途，所述金屬顆粒含有鈀，其中所述金屬顆粒的量從大約0.001至大約8μg/cm2。
27.在所述表面上具有含金屬顆粒的給電子表面的基底，即按照權利要求1-19中任何一項的基底，在延緩細菌形成集落性能方面的用途，所述金屬顆粒含有鈀，其中所述金屬顆粒的量從大約0.001至大約8μg/cm2。
28.在所述表面上具有含金屬顆粒的給電子表面的基底，即按照權利要求1-19中任何一項的基底，在防止細菌傳播方面的用途，所述金屬顆粒含有鈀，其中所述金屬顆粒的量從大約0.001至大約8μg/cm2。
29.在所述表面上具有含金屬顆粒的給電子表面的基底，即按照權利要求1-19中任何一項的基底，在防止醫院感染方面的用途，所述金屬顆粒含有鈀，其中所述金屬顆粒的量從大約0.001至大約8μg/cm2。
30.按照權利要求1-19中任何一項的基底的製造方法，該方法包括如下步驟
a.從懸浮液中在所述基底上沉積金屬顆粒；
b.漂洗所述基底；以及
c.乾燥所述基底。
31.按照權利要求30的方法，該方法進一步包括在沉積金屬顆粒之前，在所述表面上沉積給電子材料的步驟。
全文摘要
一種新型基底使得能夠改變有關抗微生物性能的表面性能。所述基底具有給電子表面，其特徵在於，在所述表面上具有金屬顆粒，所述金屬顆粒由鈀和至少一種選自金、釕、銠、鋨、銥和鉑的金屬構成，其中所述金屬顆粒的量為從大約0.001至大約8μg/cm2，建議此基底用於不同的用途，比如改變疏水性能、蛋白質吸附性能、細菌粘附性能以及防止細菌傳播，以及特別是防止醫院感染。
文檔編號A61L2/238GK101184512SQ200680000664
公開日2008年5月21日 申請日期2006年11月16日 優先權日2006年4月7日
發明者M·奧爾蘭德, B·索德瓦爾 申請人:防菌公司