因此,本发明的目的是提供一种具有可与纳米银相比的高抗菌作用的 活性物质。该活性物质会仅有轻微的细胞毒性和致血栓形成性,并且对于 医疗应用其还具有高的一般
生物相容性(general biocompatibility)。而且, 该活性物质将具有高的成本效益率和良好的加工性质。而且,当该活性物 质不但在其纳米级粒子(粒子大小小于100nm)形式下具有抗菌作用,而 且在其非可吸入粒子(粒子大小超过500nm)形式和/或其紧密结合形式下 也具有抗菌作用时,这是有利的。而且,所期望的是,可以制备得到包含 该抗菌活性物质并且具有许多用途的复合材料,,同时所述物质在复合材料 中保持其全部作用。
所述复杂的目的通过使用一种无机物质而实现,为了获得抗菌作用将 该物质与含
水介质
接触时其会引起氢阳离子的形成,其特征在于,该物质 含有钼和/或钨。
尽管目前为止在可用的无机活性物质中利用微动作用,即金属阳离子 对活细胞的损伤作用,而在本发明中利用氢阳离子的形成以引起与物质接 触的介质的pH值降低。在此,由于它们的半径非常小,自由质子立即将它 们自己结合到水分子上而形成氧鎓(H3O+)。如果浓度比允许,可以发生氧 鎓与几个水分子的联接。因此,除了H+之外,由H+与水以及它们的水合物 反应形成的阳离子也称为氢阳离子。除了氧鎓(H3O+)之外,还有Zundel 阳离子(H5O2+)和Eigen阳离子(H9O4+)。
例如,氧化钼与水反应形成钼酸(H2MoO4),其再与H2O反应形成H3O+ 和MoO4-或者MoO42-。氧化钨同样与H2O形成钨酸(H2WO4),其与H2O 反应形成H3O+和WO4-或者WO42-。根据阿伦尼乌斯电离理论,氢阳离子是 酸性性质的载体。pH值是以摩尔/升计的氢离子浓度的数值的负十进制对 数。对于水的纯中性溶液,氢离子和OH-(氢氧根)离子具有相同的浓度 (10-7摩尔/升),且pH值为7。如果现在一物质在与含水介质接触时形成 氢阳离子,发生氢阳离子浓度的增加,因此该含水介质变酸性。
现在,令人惊讶的证实在与含水介质接触时形成氢阳离子的物质具有 优异的抗菌作用。一个主要优点还在于该物质实际上没有被消耗掉。特别 是当该物质在含水介质中具有低的
溶解度的情况下。其溶解度优选低于0.1 摩尔/升。氧化钼和氧化钨的溶解度低于0.02摩尔/升。因此,在时间方面, 抗菌作用几乎是无限存在的。
例如,含水介质可以是水、溶液或者悬浮液。溶液的例子为体液,且 悬浮液的例子为组织液。在此,含水介质以
薄膜的形式存在于物质表面即 是足够的。在是被
吸附物的情况下,纳米范围内的膜厚度已经实现了发明 效果。因此,当将物质暴露于空气中时,就已经产生了发明效果。由于氢 阳离子的形成,一般会出现pH值降低至<6,优选<5。由此产生的酸性环境 导致杀死微生物。
通过广泛设计的试验系列研究根据本发明的物质的作用。在此,检测 了抗菌作用,而且还部分检测了细胞毒性和致血栓形成性。如实施例中所 述,其表面被氧化或者以氧化形式存在的含有钼的材料和含有钨的材料尤 其有效。钼可以以不同的氧化态(VI、V、IV)存在,其参与氧化还原过程, 与生理上重要的化合物形成相对弱的配合物。虽然钼具有重要的生化部分, 但是其不与生理上重要的化合物以足够强度结合而对新陈代谢过程具有严 重的妨碍作用。因此,对人有
机体不会产生毒性。其必须源于如下假设: 钼是以简单的钼酸盐离子[MoO4]2-形式被吸收进并在动物和
植物中转运。这 些[MoO4]2-阴离子可以穿过细胞膜而不损害细胞。因此,其必须源于钼是没 有细胞毒性的假设。而且,致血栓形成的作用也未知。因此,钼同样适用 于医学应用。含有钨的材料同样显示出高的抗菌作用。目前,由于初步试 验表明有一定的致血栓形成作用,所以仍然不能对致血栓形成性发表明确 的
声明。仍然必须阐明这是钨的固有性质还是取决于加工状态。
除了含有钼的材料和含有钨的材料之外,在铌氧化物、锰氧化物和碳 化硅中也发现了与pH值降低相关的抗菌作用。
一种方法用于表征抗菌作用,其具体描述在以下专
门文献中:
·-assoziierte Infektionen in der Intensiv-medizin-Therapie undJ.P.Guggenbichler,Antibiotika Monitor 20(3),2004,page 52-56
·Inzidenz und-assoziierter Infektionen,J.P. Guggenbichler,Biomaterialien 5(4),2004,pages 228-236.
尤其其中描述的展开培养(roll-out culture)法证明了其用于检测抗菌 作用的价值。这里,将活性物质的样品放入微生物悬浮液中特定时间期限, 例如3小时。微生物在表面生长。此时间期限过后,将样品展开通过一个 所谓的琼脂板并放入到无菌生理盐水中。以每三小时一次的
频率重复该过 程几次。这种以三小时的间隔进行的重复展开行为给出关于如下事实的信 息:是否产生以及在何种功效程度上发生微生物减少功效或者微生物杀死 作用。这种方法可以用于不同的微生物、细菌和病毒的检测。关于根据本 发明的物质的作用的证据的检测用参考菌株铜绿假单胞菌、大肠杆菌、金 黄色葡萄球菌分别进行。银和铜用作对照材料。
已经提及,可以用含有钼和钨的物质实现最好的结果。这里,对于本 发明必要的是钼氧化物或者钨氧化物在基于钼或者基于钨的活性物质间界 面区域中形成。如果这种氧化物的形成不能足够程度的发生或者具有相应 的形态,那么就不存在抗菌作用。这也解释了为什么直到今天钼和钨还没 有被用作抗菌活性物质。
可以通过在优选高于300℃的
温度下的热预氧化来调整抗菌作用。还可 以通过化学或者电化学的方法进行该预氧化。在固体Mo和W样品的情况 下这种预氧化是必需的。这里,与原位形成的氧化膜相比,变得显而易见 的是,通过
退火预氧化的材料具有更好的抗菌作用。如果使用条件不会引 起充分的氧化,那么尤其必须进行预氧化。这里,同样决定性的是氧化膜 具有大的比表面。
除了纯钼和纯钨之外,足够稳定且在它们表面形成氧化膜的化合物以 及这些化合物的
合金也同样有效。具有抗菌作用的钼化合物包括碳化钼、 氮化钼、硅化钼和硫化钼。钼、钼氧化物以及上述物质同样可以以非常细 小的微粒形式从市场上购得,微粒大小根据Fisher为<1μm。在合适的钼合 金中,必须提及Mo与0.1~1wt%La2O3;Mo与0.5wt%Ti、0.08wt%Zr、 0.01~0.04wt%C;Mo与5~50wt%Re;以及Mo与1.2wt%Hf、0.02~0.15 wt%C的合金。
这些合金在表面形成抗菌
活性氧化膜。在钨的情况下,原位或者通过 预先退火形成氧化膜的钨材料同样有效。除了氧化的纯钨之外,钨的氧化 物有效。这里,特别提及钨
青铜氧化物(WO2,84)和WO3。W与0.1~1wt% La2O3以及W与1~26wt%Re的钨合金同样具有良好的抗菌作用。在表面 上形成氧化膜的可能的钨化合物中碳化钨、硅化钨以及硫化钨尤其适合。
当银以非常细小的颗粒状态存在时,银才能产生足够程度的抗菌作用, 而根据本发明的物质当以紧密的致密形式存在时同样具有抗菌作用。试验 已经显示出如果表面增大其作用也仍然提高。因此,如果该物质以多孔形 式存在,那么对于许多应用会是有利的。
当所述物质以层或者层的成分存在时,同样产生作用。钼氧化物的层 和钨氧化物的层和/或原位氧化的或者当没有发生充分的原位氧化时通过预 氧化而氧化的钼的层和钨的层,被证明是尤其有利的。所述层可以沉积在 塑料材料、陶瓷或者金属上。特别适用的沉积方法为热
蒸发、溅射、化学 气相沉积、电沉淀以及
电弧蒸发。例如,通过在
大气压下六羰基钼(Mo(CO)6) 的分解用
化学气相沉积可以制备钼氧化物层。有机金属CVD(MOCVD) 同样可以。这里,例如可以使用乙酰丙
酮钼(Mo2(CH3COCH2COCH2)2)作 为有机
金属化合物。可以在大约400~500℃的温度范围内用这些有机金属 化合物制备钼氧化物膜,Mo9O26和Mo4O11还与MoO3可检测性地分开。<1 μm的颗粒大小以及几μm范围内的层厚度增强了抗菌作用。还可以通过反 应
电子束蒸发来沉积钼氧化物和钨氧化物膜。这些膜还具有非常细小的颗 粒结构,同时具有大小在50~100nm范围内的孔。
还必须提及
电泳和溶胶-凝胶处理作为特别适合的沉积方法。
如果将这些层沉积到金属上,那么如钛、铁、钴和它们的合金的常规 植入材料将是优选的。同样在陶瓷
基板材料的情况下,优选从如纯度高于 99wt%的ZrO2和Al2O3已确定材料开始进行。所述层还可以沉积在玻璃或 者玻璃陶瓷上。
已经提及,如果所述物质朝向含水介质具有尽可能大的表面,那么其 作用会提高。如果所述层具有孔径大小为50~900μm的海绵状多孔结构, 那么可以得到特别好的结果。例如,这种多孔结构可以通过沉积浆料形式 或者来自气相中的抗菌活性物质和非必需的随后退火而形成。如果所述层 以岛状的、基本上没有连接的聚集体存在,同样可以得到大的表面。当这 些岛样聚集体覆盖基板材料表面的40~90%时尤其有利。单个物质聚集体 的优选大小为小于5μm。如果根据本发明的物质以粉末形式使用,这对于 许多应用已经足够。因此,当使用非常细小的颗粒化粉末,即根据Fisher 的粒子大小为<5μm,优选<1μm时,是有利的。
可以用金属复合材料和/或
复合粉末实现最好的结果。这里,复合材料 还可以以复合粉末的形式存在。这些金属复合材料除了包含根据本发明的 物质之外,还包含另外的化学贵金属。这里,化学贵金属间的相互作用增 强了氢阳离子的形成。如果样品不被预氧化,根据本发明的物质与贵金属 的混合物也具有抗菌作用。
这里,化学贵金属优选银、铜、锡和它们的合金。金属复合材料Mo-Ag、 Mo-Cu、Mo-Sn、W-Ag、W-Cu和W-Sn是尤其有利的。这里,Mo和/或W 的含量优选为10~90原子%,用30~80原子%的含量可以得到最好的结果。
如果材料必须是没有细胞毒性和致血栓形成性的,银的使用是有利的。 然而,这些性质在许多应用中不具有任何作用。因此,以例子的方式提及 用于卫生室的装配。这里,可以使用铜代替贵的银,其在抗菌作用方面超 过银。如果将Mo-Cu或者W-Cu加入到其它材料中同样产生非常高的作用。 除此之外,金属复合材料还可以以紧密形式、作为层或者例如作为多孔形 体存在。优选通过用于紧密复合材料的渗透技术进行制备。
而且,根据本发明的物质可以用于抗菌塑料材料的制备。
这里,如果包含根据本发明的物质的复合材料包含一种或者多种物质 (其至少一种物质包含由可交联
聚合物混合物形成的聚合物基质),那么 该复合材料尤其有意义。该聚合物混合物优选包含不饱和聚烯
烃(A),该 聚烯烃(A)包含碳碳双键的总量超过0.37个/1000个碳原子。
结果表明可以在多用途
基础上使用所述复合材料。
在聚合物混合物中使用不饱和聚烯烃导致聚合物混合物变得可交联。 这优选通过在聚合物混合物中存在的双键发生。然后,以聚烯烃中,而且 聚合物混合物中的碳碳双键的数目为基础,通过这些双键控制交联度。然 而,交联度决定聚合物的柔韧性和/或刚性。高交联度的聚合物还具有比低 交联度的聚合物更高的刚性。因此,根据本发明的复合材料可以用于大多 数不同的应用中。
而且,当可交联聚合物混合物包含另外的共聚物(B)时是优选的。
这里,与术语“不饱和聚烯烃(A)”相关的术语“碳碳双键的总量” 指源于乙烯基、亚乙烯基和/或反式亚乙烯基的双键。根据如在EP 1 731 566 的试验部分中描述的方法确定任何类型的双键的量。
聚合物混合物的交联性质可以通过引入双键来控制,从而可以调
整理 想的交联度。
碳碳双键的总含量对于不同的应用优选为至少0.40个/1000个碳原子。 0.45~0.80个/1000个碳原子的含量特别有益。
而且,优选的是,不饱和聚烯烃中的乙烯基的总含量高于0.11个/1000 个碳原子。这里,特别优选的范围为0.15~0.80个/1000个碳原子,然而其 还可以更高。
已知在聚合物中发现了两种类型的乙烯基。一种类型在聚合反应过程 中通过二级自由基的β-裂解反应产生或者是所谓的链转移剂的结果。在本 发明中为优选的第二种类型通过至少一种烯烃
单体和至少一种多不饱和单 体之间的聚合反应制备。
两种类型的乙烯基都可以包含在本发明的聚合物混合物中。而且,优 选的是,通过至少一种烯烃单体和至少一种多不饱和单体之间的聚合反应 形成的乙烯基的含量为至少0.03个/1000个碳原子。优选含量为0.06~0.40 个/1000个碳原子。
在本发明中,不饱和聚烯烃可以单峰的也可以是多峰的,例如双峰, 其具有0.860~0.960g/cm3,优选0.880~0.955g/cm3,尤其优选0.900~0.950 g/cm3的
密度。
而且,优选的是,不饱和聚烯烃由烯烃单体(优选乙烯和丙烯)与至 少一种多不饱和单体通过聚合反应制备。
这里,可以根据任何可选的常规方法进行聚合反应,然而,优选使用 在WO93/08222中更具体描述的高压下的自由基聚合反应。
而且,优选的是,不饱和聚烯烃包含至少60wt%的乙烯单体。更优选 至少70wt%的含量,尤其优选至少80wt%的含量,并且最优选至少90wt% 的含量。
多不饱和共聚单体优选为二烯。该二烯尤其优选选自由如下物质组成 的组中:
-具有不含杂原子并包含至少八个碳原子的碳链,至少四个碳原子位于 非共轭双键之间并且这些双键中的至少一个位于末端的单体,
-根据通式I的硅氧烷,
其中,R1和R2可以是不同或者相同的由1~4个碳原子组成的烷基以 及也含有1~4个碳原子的烷氧基,且n=1~200,以及
-根据通式II的α,ω-二乙烯基醚
H2C=CH-O-R-CH=CH2
其中,R为-(CH2)m-O-或者-(CH2CH2O)n-或者-CH2-C6H10-CH2-O-,以及 m=2~10,t和n=1~5。
所述二烯可以以全部可想到的组合使用。
在WO 93/08222、WO 96/35732和WO 97/45465中更具体描述了本发 明中所使用的二烯及其制备,参考它们。
尤其优选的是,所述二烯选自1,7-辛二烯、1,9-癸二烯、1,11-十二碳二 烯、1,13-十四碳二烯、四甲基二乙烯基二硅氧烷、二乙烯基聚(二甲基硅氧 烷)和1,4-丁二烯二乙烯基醚或它们的组合中。
除了多不饱和单体之外,聚合反应中可以使用另外的共聚单体,例如 如C3~C20α-烯烃,如丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-壬烯,或者极性共聚单体, 例如
丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯和乙烯基乙酸酯。
然而,在不饱和聚烯烃(A)中的极性单体含量低于150微摩尔,优选 低于125微摩尔,尤其优选低于100微摩尔。
而且,优选的是,聚合物混合物包含另外的共聚物(B)。该共聚物(B) 优选为极性的。
另外,极性共聚物(B),象不饱和聚烯烃一样可以包含上述化合物, 以及因此包含相应数目的碳碳双键。由此又可以提高聚合物混合物的可交 联性。
这里,在极性共聚物中的碳碳双键的含量为至少0.15个/1000个碳原 子。优选含量为0.20~0.35个/1000个碳原子。
然而,极性共聚物使其自身与其它聚合物相区别的特征在于它包含极 性单体单元,即其含量为至少每克极性共聚物500微摩尔,优选每克极性 共聚物700微摩尔,尤其优选每克极性共聚物900微摩尔,最优选每克极 性共聚物1100微摩尔。
极性共聚物由烯烃(优选乙烯)和极性共聚单体通过聚合反应制备。 这里,可以存在至少一种上述多不饱和单体或其混合物。
优选地,极性共聚单体为C3~C20单体,其例如包含羟基、烷氧基、羰 基、羧基、酯基或其混合。
还优选的是,单体单元选自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯和乙烯 基乙酸酯中。
特别优选的是,共聚单体为选自丙烯酸C1~C6烷基酯、甲基丙烯酸C1~ C6烷基酯或乙烯基乙酸酯中的共聚单体。
选自甲基丙烯酸的烷基酯(例如如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯 或者甲基丙烯酸丁酯)或乙烯基乙酸酯中的极性单体被认为是尤其优选的。 由于其热
稳定性,丙烯酸酯类型是优选的。
极性共聚物(B)的熔体流动速率MFR2.16/190℃应该优选为0.5~70克/10 分钟,更优选1~55克/10分钟,最优选1.5~40克/10分钟。
可交联聚合物混合物优选通过混合两种成分-不饱和聚烯烃(A)和极 性共聚物(B)制备。单个成分(A)和(B)制备方法的确切描述参考EP 1,731,566。
优选地,基于可交联聚合物混合物的总重量,可交联聚合物混合物包 含5~60wt%,更优选8~50wt%,尤其优选10~40wt%以及最优选15~ 35wt%的极性共聚物。
而且,优选的是,可交联聚合物混合物的碳碳双键总含量为超过0.30 个/1000个碳原子。尤其优选碳碳双键总含量超过0.35、0.40、0.45、0.50、 0.55个/1000个碳原子,特别是超过0.60个/1000个碳原子。这里,测定是 基于不饱和聚烯烃(A)和极性共聚物(B)两者的每1000个碳原子中乙烯 基、亚乙烯基和反式亚乙烯基的含量。
这里,乙烯基的含量优选为0.05~0.45个乙烯基/1000个碳原子,更优 选为0.10~0.40个乙烯基/1000个碳原子,尤其优选0.15~0.35个乙烯基 /1000个碳原子。
本发明中的聚合物基质通过上述可交联聚合物混合物的交联形成。
交联优选通过交联剂进行。交联剂产生自由基,并因此起始交联反应。 包含至少一个-O-O-或者一个-N=N-键的化合物是优选的
试剂。尤其优选使 用过氧化物。
例如二叔戊基过氧化物、2,5-二(过氧化叔丁基)-2,5-二甲基-3-己烷、2,5- 二(过氧化叔丁基)-2,5-二甲基己烷、叔丁基枯基过氧化物、二(叔丁基)过氧 化物、二枯基过氧化物、二(过氧化叔丁基异丙基)苯、丁基-4,4-二(过氧化 叔丁基)戊酸酯、1,1-二(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯
甲酸 叔丁酯、过氧化二苯甲酰适合作为过氧化物。
抗菌活性物质优选在交联反应之前与聚合物基质一起混合,形成复合 材料。
这里,优选的是,将根据本发明的物质以0.1~50体积%混入塑料材料, 尤其是上述聚合物基质中。在特别优选的实施方案中为3~15体积%。
在常规交联反应的条件下进行交联反应,即,例如在至少160℃的温度 下。
根据IEC 60811-2-1方法测定,优选的是,交联聚合物基质的断裂伸长 率,即所谓的热延伸伸长率低于175%、更优选低于100%的值、尤其优选 低于90%。断裂伸长率的值与交联度有关。断裂伸长率的值越低,聚合物 混合物的交联度越高。
如上已经提及,通过双键含量和自由基引发剂的量可以调节聚合物混 合物的交联度并因此调节其刚性。
在许多应用中优选高度交联的聚乙烯。
根据本发明的复合材料可以用注射成型法容易地进行加工。优选使用 在
挤出机中混合的
造粒生产注射成型复合材料,其同时进行交联反应。如 果使用根据本发明的物质,与和银纳米粉末一起制备的聚合物基质复合材 料的制备相反,可以不使用用于活性物质的载体以避免形成聚集体或者簇。
除了可以单独调节的交联度之外,例如,它们的不同应用的可能性将 在下面中描述,在复合材料中使用的聚合物基质还具有好的机械和热稳定 性。
作为塑料材料和/或聚合物基质的添加剂,钼氧化物、预氧化的钼、钨 氧化物、预氧化的钨、Mo-Cu、W-Cu、Mo-Ag和W-Ag赋于塑料材料和/ 或聚合物基质复合材料优异的抗菌作用。可以用Mo-Cu、W-Cu、Mo-Ag 和W-Ag实现最好的结果。这里,其必须再次源于如下假设:化学贵金属 增强非贵金属的氧化,并因此产生氢离子。如果使用Mo-Cu、W-Cu、Mo-Ag 或者W-Ag复合粉末作为添加剂,另一方面重要的是钼和/或钨相以及铜和/ 或银相以非常细小的形式存在。例如可以使用通过涂敷方法制备的复合粉 末。复合粉末的粒子大小优选<5μm。
根据本发明的物质还可以以与一种或者几种陶瓷材料的组合而存在。 例如可以通
过热处理进行制备。氧化铝、氧化钛、氧化硅、碳化硅和氧化 锆尤其适用作陶瓷相。为了能够使用用于陶瓷的常规生产方法和条件,以 最高氧化态存在的根据本发明的添加剂,例如MoO3和WO3是合适的。除 此之外,仍然可以存在金属Mo和W。
因此,下面的材料组合产生了合适的陶瓷复合材料:Al2O3-MoO3、 Al2O3-WO3、ZrO2-MoO3、ZrO2-WO3、Al2O3-Mo-MoO3、Al2O3-W-WO3、 ZrO2-Mo-MoO3、ZrO2-W-WO3、TiO2-MoO3、TiO2-WO3、TiO2-Mo-MoO3、 TiO2-W-WO3、SiO2-MoO3、SiO2-WO3、SiO2-Mo-MoO3和SiO2-W-WO3。这 里,MoO3或者WO3的有益份数为0.001~50mol%。ZrO2、Al2O3、TiO2或 SiO2与MoO3或WO3的有益摩尔比为1~100。
根据本发明的物质由于其高抗菌作用而具有大量有益应用结果。这些 包括用于医学技术的植入物和其它装置。然而,关于植入物,根据本发明 的物质可以特别有利的用于导管、
支架、
骨植入物、
牙齿植入物、人造血 管和内
假体。
在导管领域中的有利应用包括导管药盒(port catheter)和膀胱导管 (bladder catheter)。导管药盒通常包括具有硅氧烷膜的小室和连接管。到 目前为止,小室通常由塑料材料、塑料包覆的钛或者陶瓷组成。现在,该 导管或者该导管的小室可以由根据本发明的物质或者由含有该物质的材料 制备。然而,还可以提供具有根据本发明的层的导管或者导管部件。当小 室由Mo-Ag(Ag含量为1~40wt%)组成时将会实现十分好的结果。根据
现有技术,该小室将也用塑料材料包覆。而且,如果塑料材料和/或硅氧烷 膜包含所述物质同样是有利的。
由于细菌污染的问题同样会发生在鲁尔
锁定接头、三通旋塞和旋塞座 (cock bench)中,因此它们表示根据本发明的物质的优选应用。
有利的是,在
冠状动脉支架中通过涂敷方法将根据本发明的物质涂敷 到由形状
记忆合金,例如镍钛诺制成的支架上。根据本发明的物质还可以 有利地用于输尿管支架中。输尿管通常由聚
氨酯或者硅氧烷制备。这里, 根据本发明的物质可以添加到聚合物材料中或者还以层的方式涂敷到表面 上。
骨植入物与组织液接触。这里,根据本发明的物质同样可以发挥它们 的作用。这里,有利的是,以层的方式施用根据本发明的物质。骨植入物 的例子是髋关节。有利的是,使该层在骨节区域中平滑,而植入物的柱体 可以具有海绵状涂层。如上已经提及,由于根据本发明的物质可以容易地 混入聚合物材料中,所以其还适用于在人造血管或者疝网膜(hernia omentum)中实现杀菌作用。医学技术用途还包括用作外科手术的情况。
而且,根据本发明的物质可以用在用于医学中的任何类型的容器中。 根据本发明的物质用于鼻喷剂的瓶子是有益的,由于这里存在高风险的微
生物污染。
除了纯医学和兽医用途之外,在卫生领域中的许多应用是可以的。该 物质适用作吸收性卫生制品或者伤口涂剂的添加剂。卫生制品和伤口涂剂 包含聚合物
纤维或者网格。现在,根据本发明的物质可以有利的沉积在纤 维和/或网格的表面,或者纤维和/或网格可以含有该物质。
而且,明显的是根据本发明的物质可以用作伤口
喷涂剂(所谓“液态 伤口涂膏”,目前它们在市场上是可购买的)中的添加剂,以增强其抗菌 作用或者保持其抗菌作用更长的时期,由于它们通常只具有短期的抗菌作 用。这里,如果根据本发明的物质包含钼和/或由其组成,则优选使用根据 本发明的物质。更优选的是,在伤口喷涂剂中使用钼和/或其化合物和其合 金的浓度为0.05~1.0体积%,尤其优选0.1~0.5体积%。
根据本发明的物质还可以用作
清漆、涂料物质和
粘合剂的添加剂。这 里,如果清漆、涂料物质或者粘合剂包含0.01~70体积%的该物质则显示 其作用。尤其优选的范围为0.1~40体积%。MoO3和/或WO3特别适合用 作成本敏感的产品的添加剂。这里,根据Fisher的优选粒子大小为0.5~10 μm。这里,可以不加入例如如银的贵金属。然而,如果需要特别高的作用, 优选基于W-Ag、W-Cu、Mo-Ag、Mo-Cu、Mo-Sn和W-Sn的添加剂。同样 根据Fisher的粒子大小优选为0.5~10μm的粒子,可以通过常规分散技术 混入液体清漆体系(例如双组分聚氨酯清漆)中。
除了应用于医学和卫生领域中以外,根据本发明的物质还可以用作个 人卫生产品的添加剂。在此提及油膏、香皂、牙齿清洁组合物、牙膏、假 牙粘合剂、
牙刷、齿间清洁剂和牙齿清洁口香糖作为有益产品。
而且,根据本发明的物质还可以有利的用作过滤器的添加剂。这里, 除了钨或者钼之外还包含例如如银、铜或锡的贵金属相的金属复合材料在 一定程度上显示了它们的作用。这里,过滤器同样可以由含有所述物质或 者涂敷有所述物质的聚合物纤维组成。
目前,抗菌活性物质已经用作衣服和
鞋垫中的产品的添加剂。在该应 用领域中,由于与纳米银相比成本较低,所以也可以有利地使用。这里, 聚合物纤维可以含有所述物质或者所述物质可以以沉积形式存在于聚合物 纤维上。
由于根据本发明的物质可以容易地混入清漆、涂料物质和/或塑料材料, 所以由此制备的产品适用作陈设品,尤其是用于卫生室的陈设品。
除了这些应用领域之外,根据本发明的物质还可以用于许多另外的应 用领域,尤其是用于和生物频繁接触的产品。例如,这些产品包括
开关、 接头、信用卡、
键盘、手机套、硬币、钞票、
门把手和公共运输装置的内 部陈设品的配件。另外有利的用途为
空调系统的成分。例如根据本发明的 物质适用于运输工具(如
汽车)的空调。通常由Al合金组成的
散热器散热 片可以有利地涂敷根据本发明的物质。还可以通过向
建筑物内空调系统的 竖井材料中添加活性物质或者通过用活性物质涂敷该竖井材料可以将该竖 井设计成抗菌形式的。还可以向空气
加湿器提供相应的抗菌性质。
而且,优选在电缆,尤其是包含聚氨酯的电缆中使用根据本发明的物 质。
这只是呈现了可能有利应用的示例性列表。而且,根据本发明的物质 可以用于已经使用纳米银或者人们已经开始想到使用它的全部情况中。这 里,必须考虑的是,根据应用的领域,满足关于抗菌作用、致血栓形成性 和细胞毒性的要求是不同的。
通过下列各项进一步表示本发明的特征:
1.一种复合材料,其由含有钼和/或钨的抗菌活性物质和一种或者多种 物质制成,其特征在于,至少一种物质含有由可交联聚合物混合物形成的 聚合物基质,该可交联聚合物混合物含有具有碳碳双键总量超过0.37个 /1000个碳原子的聚烯烃(A)。
2.根据项1所述的复合材料,其特征在于,所述可交联聚合物混合物 包含另外的共聚物(B)。
3.根据项1或2所述的复合材料,其特征在于,所述物质在复合材料 中的
质量含量为0.1~50体积%。
4.根据项1~3中任一项所述的复合材料,其特征在于,所述物质的表 面是至少部分氧化的。
5.根据项1~4中任一项所述的复合材料,其特征在于,所述物质为钼 氧化物或者钨氧化物。
6.根据项1~4中任一项所述的复合材料,其特征在于,所述物质为钼、 钼合金和/或钼化合物,表面具有Mo氧化物层。
7.根据项1~4中任一项所述的复合材料,其特征在于,所述物质为钨、 钨合金和/或钨化合物,表面具有钨氧化物层。
8.根据项6所述的复合材料,其特征在于,所述钼合金为Mo与0.1~ 1wt%La2O3的合金;Mo与0.5wt%Ti、0.08wt%Zr、0.01~0.04wt%C的 合金;Mo与5~50wt%Re的合金;或者Mo与1.2wt%Hf、0.02~0.15wt% C的合金。
9.根据项6所述的复合材料,其特征在于,所述钼化合物为碳化钼、 氮化钼、硅化钼和/或硫化钼。
10.根据项7所述的复合材料,其特征在于,所述钨合金为W与0.1~ 1wt%La2O3以及Mo与1~26wt%Re的合金。
11.根据项7所述的复合材料,其特征在于,所述钨化合物为碳化钨、 氮化钨、硅化钨和/或硫化钨。
12.根据项1~11中任一项所述的复合材料,其特征在于,所述可交联 聚合物混合物的不饱和聚烯烃(A)通过烯烃单体与至少一种多不饱和单体 的聚合反应制备。
13.根据项12所述的复合材料,其特征在于,所述烯烃单体为乙烯。
14.根据项12所述的复合材料,其特征在于,所述多不饱和单体为二 烯。
15.根据项14所述的复合材料,其特征在于,所述多不饱和成分由任 一种如下物质组成:
a)不含杂原子并包含至少八个碳原子且至少四个碳原子位于非共轭双 键之间并且这些双键中的至少一个位于末端的碳链;或者
b)根据通式I的α,ω-二乙烯基硅氧烷,
其中,R1和R2可以是不同或者相同的由1~4个碳原子组成的烷基以 及也含有1~4个碳原子的烷氧基,且n=1~200;或者
c)根据通式II的α,ω-二乙烯基醚
H2C=CH-O-R-CH=CH2
其中,R为-(CH2)m-O-或者-(CH2CH2O)n-或者-CH2-C6H10-CH2-O-,以及 m=2~10,n=1~5;或者
d)或者a)、b)和/或c)的混合物。
16.根据项1~15中任一项所述的复合材料,其特征在于,所述共聚物 (B)为极性的。
17.根据项16所述的复合材料,其特征在于,所述极性共聚物通过一 种烯烃与至少一种极性共聚单体的聚合反应制备。
18.根据项1~17中任一项所述的复合材料在其中要避免微生物生长 的制品中的用途。
19.根据项18所述的用途,其特征在于,所述制品为医用产品。
20.根据项19所述的用途,其特征在于,所述产品为包括具有硅氧烷 膜的小室和连接管的导管药盒,该小室和/或连接管由根据项1~17中任一 项所述的复合材料组成。
21.根据项20所述的用途,其特征在于,所述产品为鲁尔锁定接头、 三通旋塞和/或旋塞座。
下面通过实施例更详细地解释本发明。
表1包括对样品制备的指示。
表2显示对金黄色葡萄球菌的作用。
表3显示对大肠杆菌的作用以及表4显示对铜绿假单胞菌的作用。
实施例
将被检测的物质列于表1中。表1还包括原材料的组成以及样品制备 的简单描述。对于根据本发明的样品W 02、W 03、W 04、W 05、Mo 02、 Mo 03、Mo 04和Mo 05,压制处理在模压机中在大约250MPa的压制压力 下进行。对这些样品的
烧结处理在钨管炉中在850℃的温度下于纯氢气氛中 进行60分钟。非合金钨(样品W 09)和非合金钼(样品Mo 09)均衡地 在220MPa进行压制、在2250℃的温度下烧结4小时和/或在2100℃的温 度下烧结4小时,接着进行辊弯处理,
变形程度大约为70%。
使用来自Bühler公司的丙烯酸树脂TransOptic作为制备聚合物基质复 合材料的聚合物基质,其通常用于制备
抛光部分。使用大气压
等离子喷涂 沉积钼层(样品SL50、SL51、SL52)。这里,层厚度为大约100nm,而 层密度为理论密度的85%。由于涂敷过程在暴露于空气中进行,所以层中 的氧含量为大约1.5wt%。这里,氧主要以MoO3形式存在。钼层沉积于钛 合金(SL50)、铌(SL51)和金属间材料(SL52)上。
使用非合金铜(Cu 01)、非合金银(SL 14)、包埋于塑料基质中的 20wt%的铜粉(SL 20)、包埋于塑料基质中的50wt%的铜粉(SL 26)、 包埋于塑料基质中的20wt%的银(SL 21)以及包埋于塑料基质中的50wt% 的银(SL 27)作为比较实施例。而且,出于比较目的,测定了许多基于铌、 钽和钛的其它材料的抗菌作用。
使用已经描述过的展开培养检测抗菌作用。该测试分别对铜绿假单胞 菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行。为此目的,向微生物悬浮液中加入 活性物质样品。在表面上发生微生物的生长。在3、6、9和12小时后将样 品沿所谓的琼脂平板展开并加入无菌生理盐水。该展开过程之后,对琼脂 平板照相并分析有关微生物减少和/或杀死微生物的作用。对金黄色葡萄球 菌作用的照片和分析示于表2中,对大肠杆菌的示于表3中,对铜绿假单 胞菌的示于表4中。
这里,可以看出基于钨和钼的全部物质在它们的抗菌作用方面至少等 于或者部分清楚地超过紧密形式的纯银的抗菌作用。除了钼以外还包含银 或者铜的样品或者除了钨以外还包含银或者铜的样品被证明特别有效。
包含钼氧化物或者钨氧化物的聚合物基质复合材料也被评价为具有好 的抗菌作用。使用优选具有低于5μm的根据Fisher的粒子大小的微细颗粒 粉末是有利的。
除了混有Cu的样品之外,基于钽或者铌的样品不具有任何作用。然而, 从伴有细胞毒性的铜的高抗菌作用出现在Ta-Cu和Nb-Cu中的结果中。
基于钛的比较样品的作用也必须评价为阴性的。
聚合物基质材料的试验显示可以通过加入的钼和/或钨粉末的量和粒子 大小来控制所述作用。钼和/或钨粉末越细小,其作用越高(SL 33、SL34)。 这里,钼氧化物粉末比钼
金属粉末具有更高的抗菌作用(SL 22、SL33)。
除了这里所列的样品,铌氧化物、碳化硅和锰氧化物具有归因于pH值 降低的抗菌作用。
而且,还进行关于细胞毒性的初步试验。变得明显的是,全部含有铜 的材料都具有细胞毒性。同样进行关于致血栓形成性的初步试验。与含有 银的钼合金相比,含有银的钨合金具有更高的致血栓形成性。然而,必须 限制性地注明的是,表面质量也影响结果。
水溶性钼盐和钨盐的试验同样进行以确定作用机制。为此目的,将钼 酸钠(Na2MoO4)和钨酸钠(Na2WO4)包埋在塑料基质中并进行上述试验 以确定其抗菌作用。
这里,没有发生生理盐水的pH值的降低。样品是抗菌无效的。然后, 在24小时的老化变硬时间后测定盐溶液中的溶解成分的含量。和预期一样, 对于水溶性化合物该值很高。例如,对钼酸钠,测定盐溶液中的钼含量为 50mg/l cm2。为了比较,对于抗菌活性物质,该值为为0.1mg/l·cm2(样品 SL 18)、0.4mg/l·cm2(样品SL 22)和0.4mg/l·cm2(样品SL 24)。因 此,抗菌作用与生理盐水中的钼或者钨的含量不相关。
对于钨酸钠同样获得了类似的结果。这里,盐溶液中的钨含量为324 mg/l·cm2。为了举例,测定样品SL17的值为0.1mg/l·cm2,样品SL19的值 为0.3mg/l·cm2,样品SL35的值为0.9mg/l·cm2。
在生理盐溶液中24小时老化变硬后,测定含有银的材料(例如W 02 和W03)的银含量。这里,W 02的值为2.86mg/l·cm2,W 03的值为68.2 mg/l·cm2。
如从文献中已知,银通过Ag+离子的形成起到抗菌作用。该作用随着 Ag+浓度提高。然而,对于钼和钨,不能确定抗菌作用对生理盐水中钼和/ 或钨的含量的任何依赖性。因此,其必须源于钼和钨本身没有活性的事实。 因此,在试验结束后测定生理盐水的pH值。对于没有任何抗菌作用的材料, 例如钽、钽-5Ag、钽-20Ag、铌、铌-5Ag、铌-20Ag,其pH值大约为中性。 纯银同样不引起pH值的任何降低。
然而,可以确定在根据本发明的样品中都发生了pH值的降低。W 09 的pH值为4.8,W 02的pH值为3.3,W 03的pH值为3.1,含有20wt% 的银的碳化钨样品的pH值为5.3,Mo 09的pH值为4.0,Mo 02的pH值 为3.9以及Mo 03的pH值为3.8。pH值的降低归因于氧鎓离子(H3O+)的 形成。它们由H2MoO4和/或H2WO4与水的反应分别释放MoO4-、MoO42-、 WO4-或者WO42-而形成,。
H2MoO4和/或H2WO4同样由MoO3和/或WO3与H2O和/或溶解的氧的 反应形成。
材料[wt%] (标号) 备注 原材料 样品制备 非合金钨,氧化的(W_09) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm 压制→烧结→再成 形→
机械加工→氧 化(致密材料) W-5Ag (W_02) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) W-20Ag (W_03) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) W-5Cu (W_04) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) W-20Cu (W_05) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) 塑料基质+20W粉末 (SL_17) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机 械加工 塑料基质+50W粉末 (SL_23) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机 械加工 塑料基质+20(W20Ag) 粉末(SL_19) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机 械加工 塑料基质+50(W20Ag) 粉末(SL_25) 根据本 发明 W粉末:Fisher粒子大小4.0μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机 械加工 塑料基质+50WO3粉末 (SL_35) 根据本 发明 WO3粉末:Fisher粒子大小12μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机 械加工 非合金钼,氧化的 (Mo_09) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm 压制→烧结→再成 形→机械加工→氧 化(致密材料) Mo-5Ag (Mo_02) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%)
Mo-20Ag (Mo_03) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) Mo-5Cu (Mo_04) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%)
表1:样品制备的说明-3部分中的第1部分.
材料[wt%](标号) 备注 原材料 样品制备 Mo-20Cu (Mo_05) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) 塑料基质+20Mo粉末 (SL_16) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 塑料基质+50Mo粉末 (SL_22) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 塑料基质+20(Mo20Ag)粉末 (SL_18) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm Ag粉末:Fisher粒子大小:1.0μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 塑料基质+50(Mo20Ag)粉 末 (SL_24) 根据本 发明 Mo粉末:Fisher粒子大小3.8μm Ag粉末:Fisher粒子大小:1.0μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 塑料基质+50MO2粉末 (SL_33) 根据本 发明 MoO2粉末:Fisher粒子大小3.6μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 塑料基质+50MO3粉末 (SL_34) 根据本 发明 MoO3粉末:Fisher粒子大小15.9μm 塑料基质:来自BuehlerGmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 Ti-46.5Al-4(Cr、Nb、Ta、B) 用钼涂敷 (SL_50) 根据本 发明 熔锭 挤出→机械加工→ 通过大气压等离子喷 涂涂敷Mo 非合金铌,用钼涂敷 (SL_51) 根据本 发明 Nb粉末:Fisher粒子大小4.7μm 压制→烧结→再成 形→机械加工→通 过大气压等离子喷涂 涂敷Mo
Ti-6Al-4V-2Ag用钼涂敷 (SL_52) 根据本 发明 熔锭 机械加工→通过大 气压等离子喷涂涂敷 Mo 非合金钽 (Ta_01) 非根据 本发明 Ta粉末:Fisher粒子大小11.0μm 压制→烧结→再成 形→机械加工(致密 材料) Ta-5Ag (Ta_02) 非根据 本发明 Ta粉末:Fisher粒子大小11.0μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) Ta-20Ag (Ta_03) 非根据 本发明 Ta粉末:Fisher粒子大小11.0μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) Ta-5Cu (Ta_04) 非根据 本发明 Ta粉末:Fisher粒子大小11.0μm Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%)
表1:样品制备的说明-3部分中的第2部分.
材料[wt%](标号) 备注 原材料 样品制备 Ta-20Cu (Ta_05) 非根据本 发明 Ta粉末:Fisher粒子大小11.0μm Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) 非合金铌 (Nb_01) 非根据本 发明 Nb粉末:Fisher粒子大小4.7μm 压制→烧结→再成 形→机械加工(致密 材料) Nb-5Ag (Nb_02) 非根据本 发明 Nb粉末:Fisher粒子大小4.7μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) Nb-20Ag (Nb_03) 非根据本 发明 Nb粉末:Fisher粒子大小4.7μm Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) Nb-5Cu (Nb_04) 非根据本 发明 Nb粉末:Fisher粒子大小4.7μm Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的 60-70%) Nb-20Cu (Nb_05) 非根据本 发明 Nb粉末:Fisher粒子大小4.7μm Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 混合→压制→烧结 →机械加工(多孔材 料:理论密度的
60-70%) Ti-6Al-4V-2Ag (IM-Ti_01) 非根据本 发明 熔锭 机械加工 Ti-46.5Al-4(Cr、Nb、Ta、 B) (IM-TiAl_01) 非根据本 发明 熔锭 挤出→机械加工 非合金铜 (Cu_01) 现有技术 再成形Cu棒 机械加工 非合金银 (SL_14) 现有技术 再成形Ag管 机械加工 塑料基质+20Cu粉末 (SL_20) 现有技术 Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 塑料基质:来自BuehlerGmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 塑料基质+50Cu粉末 (SL_26) 现有技术 Cu粉末:Fisher粒子大小6.9μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 塑料基质+20Ag粉末 (SL_21) 现有技术 Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 塑料基质:来自Buehler GmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工 塑料基质+50Ag粉末 (SL_27) 现有技术 Ag粉末:Fisher粒子大小1.0μm 塑料基质:来自BuehlerGmbH的 TransOptic粉末(丙烯酸树脂) 混合→压制→机械 加工
表1:样品制备的说明-3部分中的第3部分.
表2:对金黄色葡萄球菌的作用-3部分中的第1部分.
表2:对金黄色葡萄球菌的作用-3部分中的第2部分.
表2:对金黄色葡萄球菌的作用-3部分中的第3部分.
表3:对大肠杆菌的作用-3部分中的第1部分.
表3:对大肠杆菌的作用-3部分中的第2部分.
表3:对大肠杆菌的作用-3部分中的第3部分.
表4:对铜绿假单胞菌的作用-3部分中的第1部分.
表4:对铜绿假单胞菌的作用-3部分中的第2部分.
表4:对铜绿假单胞菌的作用-3部分中的第3部分.