ВЕЩЕСТВО, ОБЛАДАЮЩЕЕ АНТИМИКРОБНЫМ ДЕЙСТВИЕМ Российский патент 2013 года по МПК A61L15/18 A61L2/16 A01N59/16 

Изобретение относится к применению вещества для достижения антимикробного действия.

Микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, присутствуют повсеместно в нашем жизненном пространстве и населяют различные типы поверхностей. Многие микроорганизмы представляют собой патогенные микроорганизмы и, следовательно, их распространение и/или контроль играет(ют) особенную роль в здравоохранении и гигиене. Если такие микроорганизмы проникают в наш организм, они могут стать причиной опасных для жизни инфекций. Когда больной приобретает такую инфекцию во время его нахождения в стационаре, это называется госпитальной инфекцией.

Можно начать с прогноза о том, что для лечения заболеваний, вызванных госпитальными инфекциями, ежегодно во всем мире затрачивается десятки миллиардов евро. Следовательно, контроль патогенных микроорганизмов играет особую роль в здравоохранении и гигиене.

Кроме предотвращения и/или уничтожения нежелательных микроорганизмов, например, с помощью антибиотиков, все большее и большее значение приобретают профилактические меры, т.е. создание пространства, которое непреимущественно для жизни микроорганизмов. Среди этих профилактических мер в течение прошедших нескольких лет быстро приобретало значение применение серебра в качестве добавки к органическим и неорганическим материалам. Ионы серебра блокируют важные функции микроорганизмов. В настоящее время исходят из предположения, что ионы серебра блокируют ферменты и препятствуют их жизненным транспортным функциям в клетке. Дополнительный эффект заключается в нарушении структурной прочности клеток и/или также повреждении мембранной структуры. Эти действия могут привести к повреждению клетки и/или смерти клетки. Серебро обладает очень широким спектром активности против мультирезистентных бактерий. Для достижения длительного эффекта достаточно небольшой дозы. Это называется олигодинамическим эффектом. В некоторых случаях для повышения эффективности серебра дополнительно добавляют органические вещества. При всех обстоятельствах важно, чтобы ионы серебра присутствовали в достаточном количестве. Следовательно, для достижения большой площади частицы применяют наноразмерный порошок серебра, так называемое наносеребро.

Серебро не проявляет каких-либо токсических побочных эффектов в широком диапазоне доз. Только накопление серебра в организме в очень высоких концентрациях может привести к аргирозу, появлению необратимого синевато-серого оттенка кожи и слизистых оболочек. Высокие концентрации серебра также могут привести к расстройствам вкуса, расстройствам чувствительности к запаху и мозговым спазмам.

Более того, необходимо упомянуть о том, что, в общем, взаимодействие между наноразмерными частицами и организмом человека до сих пор подробно не изучено. Только совсем недавно были запущены подробные исследовательские программы. Антимикробное действие серебра проявляется не во всех случаях. Эффективность достигается только в 0,25 молярном физиологическом растворе. Кроме этого, происходит образование хлорида серебра. Существенный недостаток применения наносеребра заключается в неудовлетворительной стоимости. С одной стороны, это происходит из-за высокой стоимости серебра и, с другой стороны, процесс превращения серебра в наночастицы очень дорогостоящий и требует больших затрат времени. Еще одна проблема возникает при обработке наносеребра ввиду формирования агломератов, комплексов и кластеров. Из-за этого активная поверхность уменьшается и, следовательно, снижается и антимикробное действие. Для предотвращения этого наносеребро наносят на поверхность частиц носителя, например, TiO₂, что, в свою очередь, повышает стоимость продукции.

В результате попытки обнаружить антимикробное, олигодинамическое и обеззараживающее действие других металлов были неудачны. Медь, например, также обладает сильным антимикробным действием, но наряду с этим обладает слишком высокой цитотоксичностью. Результатом поиска в интернет-энциклопедии Википедия с поисковым словом "олигодинамика" было то, что на настоящий момент этот эффект был обнаружен у следующих металлов, в порядке убывания в соответствии с их эффективностью: ртуть, серебро, медь, олово, железо, свинец и висмут. Золото и осмий, два благородных и дорогих металла, также обладают этим эффектом.

Тем не менее для многих областей применения требуется, чтобы помимо достаточной антимикробной эффективности активное вещество не обладало цитотоксичностью и тромбогенностью и было, в целом, биосовместимо. Активные вещества, такие как ртуть, висмут или медь, не обладают этими свойствами из-за их высокой цитотоксичности и отсутствия биосовместимости.

Множество патентной и непатентной литературы касается получения и применения наносеребра. Остальные металлы и неорганические соединения описаны только в единичных случаях. В US 5520664 предложен катетер, выполненный из пластика. Атомы внедряли с помощью ионной имплантации для получения антимикробного эффекта. Серебро, хром, алюминий, никель, вольфрам, молибден, платину, иридий, золото, серебро, ртуть, медь, цинк и кадмий упомянуты как металлы, обладающие антимикробным эффектом. Тем не менее только серебро и медь представлены в примерах и определенных воплощениях.

JP 2001-54320 описывает пластиковый материал, который содержит от 0,005 до 1 мас.% смеси триоксида молибдена и оксида серебра. Изобретение относится к пленке, состоящей из антибактериального полимерного компонента и компонентов, которые можно применять для материала перегородок стерильных комнат, для верхнего слоя полового покрытия, подкладок, портфелей, бюваров, скатертей, упаковочных коробок, текстиля и т.п. В данном случае возникает проблема, заключающаяся в том, что при внедрении неорганического, антибактериального активного вещества прозрачность пластикового материала, например винилхлоридной смолы, утрачивается. Проблему потери прозрачности решают добавлением смеси оксида шестивалентного молибдена. В данном случае сразу же выяснилось, что при превышении массового отношения триоксида молибдена к оксиду серебра 95:5 антибактериальный эффект больше не достигается. Следовательно, сам по себе оксид молибдена не обладает антибактериальным эффектом. Если соотношение оксида молибдена к оксиду серебра меньше чем 30:70, т.е. с низким содержанием оксида молибдена, происходит обесцвечивание винилхлоридной смолы.

В JP 2001-04022 описан антимикробный пластиковый материал, который содержит органические компоненты, каждый из которых обладает антимикробным эффектом, и металлические компоненты. Серебро, платину, медь, цинк, никель, кобальт, молибден и хром упоминают в качестве металлического компонента, обладающего антимикробным эффектом. Тем не менее только серебро и медь снова приводятся как активные в примерах и предпочтительных воплощениях.

В JP 2000-143369 описана глазурь для керамических компонентов, которая содержит молибдат серебра. В состав глазури добавляли 0,01-1% молибдата серебра и превращали в металлическое серебро. Эффект усиливали добавлением 10-50% оксида титана.

Также антимикробный эффект может достигаться при использовании компонентов, обладающих фотоокислительным действием. Благодаря этому образуются реакционно-способные свободные радикалы, повреждающие микроорганизмы. JP 11012479 описывает антимикробный пластиковый материал, который содержит органический и неорганический компоненты. Металлические частицы, такие как серебро, цинк и медь и остальные соединения, такие как кальций-цинк фосфат, керамика, стеклянный порошок, силикат алюминия, титана цеолит, апатит и карбонат кальция, приведены в качестве примера неорганических компонентов. В данном случае оксиды металлов, такие как оксид цинка, оксид титана или оксид молибдена, действуют как катализатор фотоокислительного действия. Следовательно, JP 11012479 показывает, что антимикробная эффективность достигается только в случае наличия фотоокислительного механизма, т.е. предпосылкой эффективности является действие электромагнитного излучения.

Наличие недорогих материалов, обладающих антимикробной эффективностью, приобретает все большую важность. Данные свойства имеют большое значение для тех случаев, когда большое количество людей скапливается в одном месте, или в случае высоких требований гигиены, таких как, например, в стационаре, в медицинской практике, родильных домах и публичных учреждениях. В этом случае снижение госпитальной инфекции представляет особую важность. Установлено, что инфекции могут развиваться в 0,5% от всех имплантатов тазобедренного сустава и в 2-4% от всех имплантатов коленного сустава. Особенно высокий риск развития инфекции существует при применении катетеров. Более того, существует необходимость контроля и предотвращения заселения микроорганизмами и их размножения во многих других областях.

Помимо условия наличия вещества, обладающего антимикробным эффектом, также желательно, чтобы эффективность антимикробного активного вещества не ослаблялась при внедрении его в композитные материалы, из которых изготавливают соответствующие предметы, такие как катетерные имплантаты, фильтры, пробирки, контейнеры, кабели и т.д.

Как правило, производство пластиковых материалов экономично по затратам, а также такие материалы просты в обращении. Таким образом, они наиболее предпочтительны для многих областей применения. Тем не менее в данном случае существует проблема в том, что различные типы пластикового материала должны использоваться для различных целей, в то время как свойства, такие как гибкость и/или жесткость и рабочее напряжение, зависят от типа пластикового материала. Например, не каждый пластиковый материал подходит для любых областей применения, например, катетеры или инфузионные мешки должны обладать определенной гибкостью в противоположность, например, имплантатам или контейнерам для отходов. Следовательно, для каждого типа применяемого пластикового материала необходимо проверять, сохраняют ли антимикробные вещества свою эффективность с соответствующим пластиковым материалом и/или как они должны соответствующим образом применяться с пластиковым материалом для проявления их эффективности. Тем не менее это приводит к необходимости проведения серий дорогостоящих и широкомасштабных тестов, требующих больших затрат времени, для каждой области применения, что в свою очередь приводит к увеличению стоимости продукта.

Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить активные вещества, обладающие высокой антимикробной эффективностью, которая сравнима с антимикробной эффективностью наносеребра. Активное вещество должно обладать минимальной цитотоксичностью и тромбогенностью, а также высокой общей биосовместимостью для применения в медицинских целях. Кроме того, активное вещество должно обладать высоким коэффициентом рентабельности и хорошими свойствами обрабатываемости. Более того, преимущественно, если вещество обладает антимикробным эффектом не только в форме наночастиц (размер частицы меньше 100 нм), но также в форме не пригодных для вдыхания частиц (размер частицы более 500 нм) и/или также в прессованной форме. Кроме того, желательно, чтобы имелся композитный материал, который содержит вещество, обладающее антимикробным действием, и имеет множество областей применения, причем вещество сохраняет свое полное действие в композитном материале.

Эту сложную задачу решают путем применения неорганического вещества, которое вызывает образование катионов водорода при контакте с водной средой, для получения антимикробного эффекта, отличающегося тем, что вещество содержит молибден и/или вольфрам.

В то время как олигодинамический эффект, т.е. повреждающий эффект катионов металлов, оказываемый на живые клетки, применяют в неорганических активных веществах, существующих в настоящее время, в настоящем изобретении применяется образование катионов водорода, вызывающих снижение значения pH в среде, находящейся в контакте с веществом. В данном случае свободные протоны немедленно связываются с молекулой воды, образуя ионы оксония (H₃O⁺), благодаря своему очень небольшому радиусу. Если соотношения концентрации позволяют, может иметь место связь ионов оксония с несколькими молекулами воды. Следовательно, дополнительно к H⁺, катионы, образованные при взаимодействии H⁺ с водой, и их гидраты также определяются как катионы водорода. Помимо иона оксония (H₃O⁺) присутствуют катион Цунделя (H₅O₂ ⁺) и катион Эйгена (H₉O₄ ⁺).

Оксид молибдена взаимодействует, например, с водой с образованием молибденовой кислоты (H₂MoO₄), которая снова взаимодействует с H₂O с образованием H₃O⁺ и МоO₄ ^- или МоO₄ ^2-. Оксид вольфрама также образует вольфрамовую кислоту (H₂WO₄) с H₂O, которая взаимодействует с Н₂О с образованием Н₃О⁺ и WO₄ ^- или WO₄ ^2-. В соответствии с теорией Аррениуса катион водорода является носителем кислых свойств. Значение pH представляет собой отрицательный десятичный логарифм численного значения концентрации ионов водорода в моль/литр. Для чистого нейтрального раствора воды ионы водорода и ОН^- (гидроксид) ионы обладают одинаковым значением (10^-7 моль/л), а значение рН=7. Если вещество образует катионы водорода при контакте с водной средой, происходит увеличение концентрации катионов водорода и, таким образом, водная среда становится кислой.

Неожиданно было обнаружено, что вещества, образующие катионы водорода при контакте с водной средой, обладают великолепной антимикробной эффективностью. Существенным преимуществом также является то, что вещества практически не расходуются. Частным случаем является ситуация, когда вещество обладает низкой растворимостью в водной среде. Растворимость предпочтительно составляет меньше 0,1 моль/литр. Растворимость оксида молибдена и оксида вольфрама составляет меньше 0,02 моль/литр. Следовательно, антимикробный эффект почти неограниченно присутствует во времени.

Водная среда может представлять собой, например, воду, раствор или суспензию. Примеры раствора представляют собой жидкость организма, а суспензии - жидкую ткань. В данном случае важно, чтобы водная среда присутствовала на поверхности вещества в виде тонкой пленки. Эффект по изобретению уже достигается при толщине пленки в пределах нанометра, как в случае с адсорбатом. Следовательно, эффект по изобретению уже присутствует, если вещество контактирует с воздухом. В результате образования катионов водорода происходит снижение значения pH, как правило до <6, предпочтительно до <5. Кислая среда, полученная таким образом, вызывает уничтожение микроорганизмов.

Эффект веществ по изобретению исследовали в широкомасштабных сериях тестов. В результате были исследованы антимикробный эффект и, частично, цитотоксичность и тромбогенность. Как описано в примерах, материалы, содержащие молибден и вольфрам, поверхность которых окислена или которые присутствуют в окисленной форме, являются особенно эффективными. Молибден может присутствовать в разных окисленных состояниях (VI, V, IV), он участвует в окислительно-восстановительных процессах с образованием сравнительно слабых комплексов с физиологически важными соединениями. Несмотря на то что молибден играет существенно важную биохимическую роль, он не связывается с физиологически важными соединениями в достаточно сильной степени для проявления серьезного блокирующего действия на метаболические процессы. Поэтому влияние токсичного эффекта на организм человека также отсутствует. Это должно основываться на предположении, что молибден проникает и транспортируется у животных и растений в форме простого иона молибдата [МоO₄]^2-. Эти анионы [МоO₄]^2- могут проникать через клеточную мембрану без повреждения клетки. Следовательно, из предположения вытекает вывод о том, что молибден не цитотоксичен. Кроме того, не известен также и тромбогенный эффект. Поэтому молибден также подходит для медицинских целей. Материалы, содержащие вольфрам, также демонстрируют высокую антимикробную эффективность. В настоящее время пока нельзя сделать конкретного заявления относительно тромбогенности, так как первые тесты предполагают наличие определенного тромбогенного эффекта. Необходимо выяснить, природное ли это свойство вольфрама или оно зависит от стадии обработки.

Кроме материалов, содержащих молибден и вольфрам, антимикробный эффект, связанный со снижением значения pH, также был обнаружен для оксида ниобия, оксида марганца и карбида кремния.

Для описания антимикробной эффективности применяли способ, который подробно описан в следующих специализированных очерках:

- Fremdkoerper-assoziierte Infektionen in der Intensivmedizin - Therapie und Praevention, J.P.Guggenbichler, Antibiotika Monitor 20 (3), 2004, страницы 52-64

- Inzidenz und Praevention Fremdkoerper-assoziierte Infektionen, J.P.Guggenbichler, Biomaterialien 5(4) 2004, страницы 228-236.

В частности, описанный там способ раскатки культуры доказывает его значимость для исследования антимикробного эффекта. В данном способе образец активного вещества помещали в суспензию бактерий на конкретный период времени, например 3 часа. Бактерии растут на поверхности. После этого периода времени образцы прокатывают по так называемым агаровым пластинам и помещают в стерильный физиологический раствор. Эту процедуру повторяют несколько раз каждые три часа. Эта повторяющаяся активность после раскатывания с интервалом в три часа дает информацию о том, существует ли эффект, сокращающий количество бактерий или уничтожающий бактерии, и какова степень его эффективности. Этот способ можно применять для исследования различных микробов, бактерий и вирусов. Исследования, касающиеся доказательства эффекта веществ по изобретению, выполняли по отдельности для референсных штаммов Pseudomonas aerugenosa, Escherichia coli и Staphylococcus aureus. В качестве референсных материалов применяли серебро и медь.

Как уже упоминалось, можно достичь лучших результатов при использовании веществ, содержащих молибден и вольфрам. Для изобретения существенно, что оксид молибдена или оксид вольфрама образуется в пограничной области между активным веществом, основанным на молибдене или вольфраме. Если образование этого оксида не происходит в значительной степени или с соответствующей структурой, тогда антимикробный эффект не достигается. Это также объясняет, почему молибден и вольфрам не применяют в настоящее время в качестве антимикробных активных материалов.

Антимикробную эффективность можно корректировать с помощью термического предварительного окисления при температурах преимущественно выше 300°C. Предварительное окисление также можно проводить химическим или электромеханическим способом. Это предварительное окисление необходимо в случае использования твердых образцов Мо и W. В данном случае стало очевидным, что по сравнению с оксидной пленкой, полученной по месту, материал, предварительно окисленный посредством прокаливания, демонстрирует лучший антимикробный эффект. Предварительное окисление необходимо проводить, в особенности, если условия применения не вызывают какого-либо существенного окисления. Также очевидно, что оксидная пленка имеет большую специфическую поверхность.

Помимо чистого молибдена и чистого вольфрама также эффективны соединения и сплавы этих соединений, которые достаточно стабильны и образуют оксидную пленку на своей поверхности. Соединения молибдена, обладающие антимикробной эффективностью, включают карбид молибдена, нитрид молибдена, силицид молибдена и сульфид молибдена. Молибден, оксид молибдена и упомянутые вещества также имеются в продаже в очень мелкозернистой форме с размером частиц по Фишеру <1 мкм. Среди подходящих сплавов молибдена должны быть упомянуты Мо с 0,1-1 мас.% La₂O₃, Мо с 0,5 мас.% Ti, 0,8 мас.% Zr, 0,01-0,04 мас.% С, Мо с 5-50 мас.% Re и Мо с 1,2 мас.% Hf, 0,02-0,15 мас.% С.

Эти сплавы образуют антимикробную активную оксидную пленку на поверхности. В случае вольфрама также эффективны вольфрамовые материалы, которые образуют оксидную пленку по месту или с помощью предварительного прокаливания. Помимо окисленного чистого вольфрама эффективны оксиды вольфрама. В особенности необходимо упомянуть синий оксид вольфрама (WO_2,84) и WO₃. Вольфрамовые сплавы W с 0,1-1 мас.% La₂O₃ и W с 1-26 мас.% Re также обладают хорошей антимикробной эффективностью. Карбид вольфрама, силицид вольфрама и сульфид вольфрама являются наиболее подходящими среди возможных соединений вольфрама, образующих оксидную пленку на поверхности.

Поскольку антимикробный эффект проявляется только при наличии серебра в достаточной пропорции, если серебро присутствует в очень мелкозернистой форме, то соединения по изобретению также обладают антимикробной эффективностью, если они присутствуют в прессованной плотной форме. Испытания продемонстрировали, что эффективность увеличивается в большей степени при увеличении поверхности. Следовательно, преимуществом для многих областей применения является присутствие вещества в пористой форме.

Эффективность также демонстрируется, если вещество присутствует в виде слоя или компонента слоя. Доказано, что особенно преимущественными являются слои оксида молибдена и слои оксида вольфрама и/или также слои молибдена и слои вольфрама, которые окислены по месту или окислены посредством предварительного окисления, если не было достаточного окисления по месту. Слои можно осаждать на пластиковые материалы, керамику или металлы. В особенности подходящими способами осаждения являются термическое напыление, металлизация напылением, химическое парофазное осаждение, электроосаждение и электродуговое осаждение. Слои оксида молибдена можно получить, например, способом химического парофазного осаждения путем разложения гексакарбонила молибдена (Мо(СО)₆) при атмосферном давлении. Также возможно химическое газовое осаждение из металлорганических соединений (MOCVD). При этом ацетилацетонат молибдена (МоO₂(СН₃СОСН₂СОСН₂)₂) можно применять, например, в качестве металлорганического соединения. Пленки оксида молибдена можно получить с использованием этих металлорганических соединений при температурах приблизительно от 400 до 500°C, Мо₉O₂₆ и Мо₄O₁₁ можно также обнаруживать отдельно от МоО₃. Размер гранулы <1 мкм с толщиной слоя, находящейся в пределах нескольких микрометров, способствует антимикробной эффективности. Пленки из оксида молибдена и оксида вольфрама также можно наносить способом реактивного электронно-лучевого напыления. Эти пленки также обладают очень мелкозернистой структурой с размером пор от 50 до 100 нм.

Электрофорез и золь-гель методы также необходимо упомянуть как особенно подходящие способы напыления.

Если слои напыляют на металлы, то предпочтительными являются обычные материалы для имплантатов, такие как титан, железо и кобальт, а также их сплавы. В случае керамических субстратных материалов также предпочтительно исходить из традиционных материалов, таких как ZrO₂ и Аl₂О₃, чистота которых выше 99 мас.%. Слои также можно напылять на стекло или стеклокерамику.

Как уже упоминалось, эффективность повышается, если поверхность вещества максимально велика относительно водной среды. Особенно хорошие результаты могут быть достигнуты, если слой обладает губчатой пористой структурой с размером поры от 50 до 900 мкм. Такие пористые структуры можно получить, например, посредством напыления антимикробного активного вещества в виде жидкой массы или из паровой фазы с необязательным последующим прокаливанием. Большую площадь поверхности также можно получить, если слой присутствует в островоподобной форме, по существу в форме несоединенных агломератов. Особенно преимущественно, когда эти островоподобные агломераты покрывают от 40 до 90% поверхности субстратного материала. Предпочтительный размер отдельного агломерата вещества составляет меньше 5 мкм. Для многих областей применения может быть существенным, если вещество по изобретению применяют в форме порошка. Таким образом, преимущественно применяют очень мелкозернистый порошок так, чтобы размер частиц по Фишеру составлял <5 мкм, предпочтительно <1 мкм.

Наилучших результатов можно достичь при использовании металлических композитных материалов и/или композитных порошков. В этом случае композитный материал может также присутствовать в форме композитного порошка. Эти металлические композитные материалы содержат, помимо вещества по изобретению, дополнительный металл, химический состав которого более благородный. В данном случае взаимодействие между химически более благородным металлом приводит к образованию катионов водорода. Смеси веществ по изобретению с более благородным металлом также обладают антимикробным эффектом, если образцы не подвергались предварительному окислению.

В данном случае химически более благородный металл представляет собой серебро, медь, олово и их сплавы. Металлические композитные материалы Мо-Аg, Mo-Sn, W-Ag, W-Cu и W-Sn являются наиболее преимущественными. Содержание Мо и/или W составляет предпочтительно от 10 до 90 атомных %, было возможно достичь наилучших результатов с содержанием от 30 до 80 атомных %.

Применение серебра является преимущественным, если материал не должен обладать цитотоксичностью и тромбогенностью. Однако данные свойства не играют какую-либо роль во многих областях применения. В данном случае в качестве примера приводят оборудование для комнат личной гигиены. В этом случае можно применять медь вместо дорогостоящего серебра, которая превосходит серебро по своей антимикробной эффективности. При добавлении порошка Мо-Сu или W-Cu к другим материалам также получается очень высокая эффективность. Дополнительно металлический композитный материал также может присутствовать в прессованной форме, в виде слоя или, например, в виде пористого фасонного объекта. Получение можно преимущественно проводить способом инфильтрации для прессованных композитных материалов.

Кроме того, вещество по изобретению можно применять для получения антимикробного пластикового материала.

В данном контексте особый интерес представляет собой композитный материал, содержащий вещество по изобретению, если этот композитный материал содержит один или более чем один материал, по меньшей мере один материал, содержащий полимерный матрикс, образованный из смеси поперечно сшиваемых полимеров. Эта полимерная смесь предпочтительно содержит ненасыщенный полиолефин (А), который содержит суммарное количество углерод-углеродных двойных связей/1000 атомов углерода больше 0,37.

Получается, что применение данного композитного материала является многоцелевым.

Применение ненасыщенного полиолефина в полимерной смеси приводит к тому, что полимерная смесь становится поперечно сшиваемой. Это предпочтительно происходит за счет двойных связей, присутствующих в полимерной смеси. Затем степень поперечного сшивания можно регулировать посредством этих двойных связей на основании числа углерод-углеродных двойных связей в полиолефине, а также в полимерной смеси. Степень поперечного сшивания, однако, определяет гибкость и/или жесткость полимера. Полимеры с высокой степенью поперечного сшивания также обладают более высокой жесткостью, чем полимеры с низкой степенью поперечного сшивания. Следовательно, композитный материал по изобретению можно применять в различных целях.

Более того, предпочтительно, если поперечно сшиваемая полимерная смесь содержит дополнительно сополимер (В).

В данном контексте термин "суммарное количество углерод-углеродных связей" в связи с термином "ненасыщенный полиолефин (А)" относится к двойным связям, которые образуются от виниловых, винилиденовых и/или трансвиниленовых групп. Количество двойных связей любого типа определено способом, описанным в экспериментальной части EP 1731566.

Свойства поперечного сшивания полимерной смеси можно регулировать посредством введения двойной связи для достижения желаемой степени поперечного сшивания.

Общее содержание углерод-углеродных двойных связей по меньшей мере 0,40 на 1000 атомов углерода является предпочтительным для различных областей применения. Содержание от 0,45 до 0,80 на 1000 атомов углерода представляет особый интерес.

Более того, предпочтительно, чтобы общее содержание виниловых групп в ненасыщенном полиолефине составляло больше 0,11 на 1000 атомов углерода. В данном случае наиболее предпочтительный диапазон составляет от 0,15 до 0,80 на 1000 атомов углерода, однако он может больше.

Известно, что в полимерах обнаружено два типа виниловых групп. Первый тип виниловых групп образуется в результате процесса полимеризации посредством реакции β-разрыва вторичного радикала или в результате применения так называемого агента переноса цепи. Второй тип, который является предпочтительным для настоящего изобретения, получают путем полимеризации по меньшей мере одного олефинового мономера и по меньшей мере одного полиненасыщенного мономера.

Полимерная смесь по настоящему изобретению может содержать оба типа виниловых групп. Однако, предпочтительно, чтобы содержание виниловых групп, которые образовались посредством полимеризации по меньшей мере одного олефинового мономера и по меньшей мере одного полиненасыщенного мономера, составляло по меньшей мере 0,03/1000 атомов углерода. Содержание от 0,06 до 0,40/1000 атомов углерода является предпочтительным.

Ненасыщенный полиолефин может быть или унимодальным, или мультимодальным, например бимодальным, по настоящему изобретению и иметь плотность от 0,860 до 0,960 г/см³, предпочтительно от 0,880 и 0,955 г/см³, особенно предпочтительно от 0,900 до 0,950 г/см³.

Более того, предпочтительно, чтобы ненасыщенный полиолефин получали из олефинового мономера, предпочтительно этилена и пропилена, и по меньшей мере одного полиненасыщенного мономера путем полимеризации.

В данном случае полимеризацию можно проводить любым дополнительным известным способом, однако предпочтительно применять радикальную полимеризацию при высоком давлении, как подробно описано в WO 93/08222.

Более того, предпочтительно, чтобы ненасыщенный полиолефин содержал по меньшей мере 60 мас.% мономера этилена. Содержание по меньшей мере 70 мас.% более предпочтительно, содержание по меньшей мере 80 мас.% особенно предпочтительно, а содержание по меньшей мере 90 мас.% наиболее предпочтительно.

Полиненасыщенные сомономеры предпочтительно представляют собой диены. Диены, выбранные из группы, состоящей из:

- мономера, имеющего углеродную цепь, не содержащую гетероатомы и содержащую по меньшей мере восемь атомов углерода, по меньшей мере четыре атома углерода, находящихся между несопряженными двойными связями, по меньшей мере одна из которых является концевой,

- силоксана формулы I,

где R₁ и R₂ могут представлять собой различные или одинаковые алкильные группы, состоящие из 1-4 атомов углерода и алкокси-группы, которая имеет 1-4 атома углерода и n=1-200, и

- α,ω-дивинилового эфира формулы II

H₂C=CH-O-R-CH=CH₂,

где R представляет собой -(СН₂)_m-O-, или -(CH₂CH₂O)_n-, или -СН₂-С₆Н₁₀-СН₂-O- и

m = от 2 до 10, n = от 1 до 5,

являются особенно предпочтительными.

Диены можно применять во всевозможных комбинациях.

Диены, применяемые по настоящему изобретению, и их получение подробно описаны в WO 93/08222, WO96/35732 и в WO 97/45465, на которые представлены ссылки в данном документе.

Особенно предпочтительно, чтобы диены выбирали из группы, состоящей из: 1,7-октадиена; 1,9-декадиена; 1,11-додекадиена; 1,13-тетрадекадиена; тетраметилдивинилдисилоксана; дивинилполи(диметилсилоксана); и 1,4-бутадиенадивинилэфира или их комбинаций.

Помимо полиненасыщенных мономеров при полимеризации можно применять дополнительные сомономеры, такие как, например, С₃-С₂₀ альфа-олефины, например пропилен, 1-бутен, 1-гексен и 1-нонен, или полярные сомономеры, такие как, например, алкилакрилаты, алкилметакрилаты и винилацетаты.

Тем не менее содержание полярных мономеров в ненасыщенном полиолефине (А) составляет меньше 150 микромоль, предпочтительно меньше 125 микромоль, особенно предпочтительно меньше 100 микромоль.

Более того, предпочтительно, чтобы полимерная смесь содержала дополнительный сополимер (В). Этот сополимер (В) предпочтительно является полярным.

Дополнительно, полярный сополимер (В) подобно ненасыщенному полиолефину может содержать описанные выше соединения, и, таким образом, соответствующее количество углерод-углеродных двойных связей. Благодаря этому степень поперечного сшивания полимерной смеси увеличивается.

При этом содержание углерод-углеродных двойных связей в полярном сополимере составляет по меньшей мере 0,15 на 1000 атомов углерода. Содержание от 0,20 до 0,35 на 1000 атомов углерода является предпочтительным,

Тем не менее полярный сополимер отличается сам по себе тем, что содержит полярные мономерные звенья, а именно в количестве по меньшей мере 500 микромоль на грамм полярного сополимера, предпочтительно 700 микромоль, особенно предпочтительно 900 микромоль и наиболее предпочтительно 1100 микромоль на грамм полярного сополимера.

Полярный сополимер получают из олефина, предпочтительно этилена, а полярный сомономер получают путем полимеризации. В данном случае может присутствовать по меньшей мере один вышеописанный полиненасыщенный мономер или их смесь.

Предпочтительно, полярный сомономер представляет собой С₃-С₂₀ мономеры, которые содержат, например, гидроксильные группы, алкоксигруппы, карбонильные группы, карбоксильные и сложноэфирные группы или их смесь.

Также предпочтительно, чтобы мономерные звенья выбирали из группы, состоящей из алкилакрилатов, алкилметакрилатов и винилацетатов.

Особенно предпочтительно, чтобы сомономер представлял собой сомономеры, выбранные из группы, состоящей из C₁-С₆ алкилакрилатов, C₁-C₆ алкилметакрилатов или винилацетатов.

Считается, что полярные мономеры из группы, состоящей из алкильных эфиров метакриловой кислоты, такие как, например, метил, этил или бутилметакрилат или винилацетат, являются наиболее предпочтительными. Ввиду своей температурной стабильности акрилатный тип является предпочтительным.

Полярный сополимер (В) предпочтительно должен иметь так называемую скорость течения расплава CTP_2,16/190°C от 0,5 до 70 г/10 мин, более предпочтительно от 1 до 55 г/10 мин, наиболее предпочтительно от 1,5 до 40 г/10 мин.

Поперечно сшиваемую полимерную смесь предпочтительно получают посредством смешивания двух компонентов - ненасыщенного полиолефина (А) и полярного сополимера (В). Точное описание способа получения отдельных компонентов (А) и (В) представлено в ЕР 1,731,566.

Предпочтительно, поперечно сшиваемая полимерная смесь содержит от 5 до 60 мас.%, более предпочтительно от 10 до 40 мас.% и наиболее предпочтительно от 15 до 35 мас.% полярного сополимера относительно общей массы поперечно сшиваемой полимерной смеси.

Более того, предпочтительно, чтобы поперечно сшиваемая полимерная смесь имела общее содержание углерод-углеродных двойных связей на 1000 атомов углерода более 0,30. Общее содержание более 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55, в особенности более 0,60, углерод-углеродных связей на 1000 атомов углерода является особенно предпочтительным. В данном случае определение основано на содержании виниловых, винилиденовых и трансвинилиденовых групп на 1000 атомов углерода как ненасыщенного полиолефина (А), так и полярного сополимера (В).

В данном случае содержание виниловых групп предпочтительно составляет от 0,05 до 0,45 виниловых групп на 1000 атомов углерода, более предпочтительно от 0,1 до 0,40, особенно предпочтительно от 0,15 до 0,35 на 1000 атомов углерода.

Полимерный матрикс по настоящему изобретению формируют посредством поперечного сшивания описанной поперечно сшиваемой полимерной смеси.

Это предпочтительно осуществляют при помощи поперечно сшивающего агента. Агент генерирует радикалы и, таким образом, начинает реакцию поперечного сшивания. Соединения, содержащие по меньшей мере одну -O-O- или одну -N=N- связь, являются наиболее предпочтительными агентами. Особенно предпочтительно применение пероксидов.

В качестве пероксидов можно использовать, например, ди-трет-амилпероксид, 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметил-3-гексин, 2,5-ди(трет-бутилпероксид)-2,5-диметилгексан, трет-бутилкумилпероксид, ди(трет-бутил)пероксид, дикумилпероксид, ди(трет-бутилперокси-изопропил)бензол, бутил-4,4-бис(трет-бутилперокси)валерат, 1,1-бис(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан, трет-бутилпероксибензоат, дибензоилпероксид.

Антимикробное активное вещество предпочтительно примешивают до реакции поперечного сшивания и вместе с полимерным матриксом формируют композитный материал.

Предпочтительно, чтобы вещество по изобретению вводили в пластиковый материал, в особенности полимерный матрикс, описанный выше, в количестве от 0,1 до 50 об.%. При преимущественном воплощении изобретения количество составляет от 3 до 15 об.%.

Поперечное сшивание проводят в стандартных для этого процесса условиях, т.е., например, при температуре по меньшей мере 160°C.

Предпочтительно, чтобы поперечно сшитый полимерный матрикс имел значение удлинения при разрыве, так называемого удлинения при горячем отверждении, меньше 175%, более предпочтительно значение меньше 100%, особенно предпочтительно меньше 90%, определяемое в соответствии со способом IEC 60811-2-1. Величина удлинения при разрыве находится в соотношении со степенью поперечного сшивания. Чем меньше величина удлинения при разрыве, тем выше степень поперечного сшивания полимерной смеси.

Степень поперечного сшивания и, таким образом, жесткости полимерной смеси можно регулировать путем содержания двойных связей и количеством радикального инициатора, как уже упоминалось выше.

Поперечно сшитый полиэтилен с высокой частотой поперечных связей является предпочтительным во многих применениях.

Композитный материал по изобретению можно легко обрабатывать путем литья под давлением. Гранулят, смешанный в экструдере, предпочтительно используют для получения отлитого под давлением композитного материала, который, в тоже время, подвергают поперечному сшиванию. В противоположность получению полимерного матрикса композитных материалов, которые готовят с серебряным нанопорошком, от носителя для активного вещества можно отказаться, чтобы избежать образования агломератов или кластеров, если применяются вещества по изобретению.

Помимо степени поперечного сшивания, которую можно отдельно регулировать, и, таким образом, вариантов различных применений, которые еще будут, например, в дальнейшем описаны, применяемый в композитном материале полимерный матрикс также обладает хорошей механической и температурной стабильностью.

Оксид молибдена, предварительно окисленный молибден, оксид вольфрама, предварительно окисленный вольфрам, Mo-Cu, W-Cu, Mo-Ag и W-Ag в качестве добавки в пластиковый материал и/или полимерный матрикс придают пластиковому материалу и/или полимерному матриксу композитного материала исключительную антимикробную эффективность. Наилучших результатов можно достичь с помощью Mo-Cu, W-Cu, Mo-Ag и W-Ag. В данном случае необходимо также исходить из предположения, что более благородный по химическому составу металл способствует окислению менее благородного металла и, таким образом, приводит к образованию ионов водорода. Если композитный порошок из Mo-Cu, W-Cu, Mo-Ag и W-Ag применяют как добавку, необходимо также соблюдать условие, чтобы фаза(ы) молибдена и/или вольфрама и фаза(ы) меди и/или серебра присутствовали в сильно измельченной форме. Можно применять композитный порошок, получаемый, например, с использованием способа покрытия. Размер частиц композитного порошка предпочтительно составляет <5 мкм.

Вещество по изобретению также может присутствовать в комбинации с одним или несколькими керамическими материалами. Процесс получения заключается, например, в горячем прессовании. Алюминий, оксид титана, оксид кремния, карбид кремния и оксид циркония являются наиболее подходящими в качестве керамической фазы. Для возможности применения стандартных способов получения и условий для керамического материала подходят добавки по изобретению, которые находятся в состоянии самого высокого окисления, такие как, например, МоО₃ и WО₃. Дополнительно могут присутствовать металлические Мо и W.

Таким образом, следующие комбинации материалов приводят к подходящим керамическим композитным материалам: Аl₂О₃-МоО₃, Al₂О₃-WО₃, ZrO₂-МО₃, ZrO₂-WО₃, Аl₂O₃-Мо-МоО₃, Al₂O₃-W-WO₃, ZrO₂-Mo-MoO₃, ZrO₂-W-WO₃, TiO₂-МоО₃, TiO₂-WO₃, TiO₂-Мо-МоО₃, TiО₂-W-WО₃, SiO₂-МоО₃, SiO₂-WО₃, SiO₂-Мо-МоО₃ и SiO₂-W-WO₃. В Данном контексте преимуществом обладают МоО₃ или WO₃ при 0,001-50 мольных процентах. Преимущественное мольное соотношение ZrO₂, Аl₂О₃, ТiO₂ или SiO₂ к МоО₃ или WO₃ составляет от 1 до 100.

Благодаря веществам по изобретению ввиду высокой антимикробной эффективности появляется множество преимущественных областей применения. Данное множество включает имплантаты и другие инструменты для медицинской технологии. Что касается имплантатов, вещества по изобретению можно особенно преимущественно применять для катетеров, стентов, зубных имплантатов, протезов сосудов и эндопротезов.

Преимущественные применения в области катетеров включают центральные венозные катетеры и катетеры для мочевого пузыря. Центральные венозные катетеры обычно включают камеру с силиконовой мембраной и присоединенную трубку. В настоящее время камера традиционно состоит из пластикового материала, покрытого пластиком титана, или керамического материала. Теперь катетер или камеру катетера можно изготавливать из вещества по изобретению или материала, содержащего вещество. Тем не менее также можно получить катетер или части катетера со слоем по изобретению. Очень хороших результатов можно достичь, если камера состоит из Мо-Аg, а содержание Аg составляет от 1 до 40 мас.%. В соответствии с предшествующим уровнем техники эту камеру также защищают пластиковым материалом. Кроме того, также преимущественно, если пластиковый материал и/или силиконовая мембрана содержит(ат) вещество.

Также могут возникать проблемы в соединении с наконечником Люэра по причине бактериального загрязнения, трехходовых кранах и запорных кранах, и, таким образом, они представляют собой предпочтительные области применения для вещества по изобретению.

В коронарных стентах преимущественно применять вещество по изобретению посредством нанесения покрытия на стент, выполненный из запоминающего форму сплава, например, нитинола. Вещество по изобретению также можно преимущественно применять для стентов мочеточников. Стенты мочеточников традиционно изготавливают из полиуретана или силикона. В этом случае вещество по изобретению можно добавлять к полимерному материалу или, опять же, наносить на поверхность в виде слоя.

Костные имплантаты находятся в контакте с тканевой жидкостью. В этом случае вещество по изобретению может также проявить свой эффект. Преимущественно наносить вещество по изобретению в виде слоя. Пример костного имплантата представляет собой тазобедренный сустав. Преимущественно гладкий слой делают в области суставной головки, тогда как стержень имплантата может быть снабжен губчатым покрытием. Поскольку вещество по изобретению, как уже упоминалось, можно легко внедрить в полимерный материал, оно также подходит для получения антимикробного эффекта в протезах сосудов или грыже сальника. Медико-технические области применения вещества также включают применение в хирургии.

Более того, вещество по изобретению можно применять в контейнерах любого типа, используемых в медицине. Применение вещества по изобретению во флаконах для назального спрея является преимущественным, поскольку существует высокий риск загрязнения микроорганизмами.

Помимо применения в области медицины и ветеринарии вещество по изобретению можно широко применять в области гигиены. Вещество подходит в качестве добавки для адсорбирующих гигиенических изделий или раневых покрытий. Гигиенические изделия или раневые покрытия содержат полимерные волокна или сетки. В настоящем контексте вещество по изобретению можно преимущественно наносить на поверхность волокон и/или сеток или волокна и/или сетки могут содержать вещество.

Кроме этого, обнаружено, что вещество по изобретению можно применять в качестве добавки в спреях для ран (также называемых "жидким пластырем для ран"), имеющихся в продаже в настоящее время, для усиления антимикробного эффекта или поддержания его в течение более длительного периода времени, поскольку зачастую они обладают только кратковременным антимикробным эффектом. В данном контексте применение вещества по изобретению предпочтительно, если оно содержит молибден или состоит из него. Еще более предпочтительно, если молибден и/или его соединения и сплавы применяют в спреях для ран в концентрации от 0,05 до 1,0 об.%, особенно предпочтительно от 0,1 до 0,5 об.%.

Вещество по изобретению также подходит в качестве добавки для лаков, покрывающих веществ и адгезивов. В данном контексте вещество проявляет эффект, если лак, покрывающее вещество или адгезив содержат от 0,01 до 70 об% вещества. Особенно предпочтительное содержание составляет от 0,1 до 40 об.%. МоО₃ и/или WО₃ являются особенно подходящими в качестве добавок для продуктов, стоимость которых должна быть невысокой. В этом случае предпочтительный размер частиц по Фишеру составляет от 0,5 до 10 мкм. В данном случае можно отказаться от добавления благородных металлов, таких как, например, серебро. Однако, если необходима особенно высокая эффективность, предпочтительны добавки на основе W-Ag, W-Cu, Mo-Ag, Mo-Cu, Mo-Sn и W-Sn. Частицы, размер которых по Фишеру предпочтителен от 0,5 до 10 мкм, можно включать в жидкие лаковые системы, такие как двух компонентные полиуретановые лаки, путем применения традиционных диспергирующих способов.

Помимо применения в области медицины и гигиены вещество по изобретению можно также применять в качестве добавки для средств личной гигиены. Помады, мыло, композиции для чистки зубов, зубные пасты, адгезивы для зубных протезов, зубные щетки, средства для очищения поверхностей между зубами и жевательные резинки, очищающие зубы, упоминаются в данном контексте в качестве преимущественных продуктов.

Кроме того, вещество по изобретению также можно преимущественно применять в качестве добавки для фильтра. В этом случае металлические композитные материалы проявляют эффект до определенного уровня. Помимо вольфрама или молибдена они дополнительно содержат более благородную фазу, такую как, например, серебро, медь или олово. В этом случае фильтр может также состоять из полимерных волокон, содержащих вещество или покрытых веществом.

В настоящий момент вещества, проявляющие антибактериальную активность, уже применяют в качестве добавок для деталей одежды и стелек для обуви. В этой области применения, как правило, преимущественно было бы использовать вещества менее дорогостоящие по сравнению с наносеребром. В этом случае полимерное волокно может содержать вещество или вещество может присутствовать в полимерном волокне в нанесенном виде.

Поскольку вещество по изобретению можно без затруднений добавить в лаки, покрывающие вещества и/или пластиковые материалы, продукты, изготовленные из них, подходят в качестве предметов домашнего обихода, в особенности, для комнат личной гигиены.

Кроме этих областей применения множество дополнительных областей применения подходят для вещества по изобретению, в частности, для предметов, которые часто находятся в контакте с живыми существами. Они включают, например, переключатели, фитинги, кредитные карты, клавиатуры, футляры мобильных телефонов, монеты, счета, дверные ручки или части внутренней обшивки общественного транспорта. Дополнительное преимущественное применение представляет собой компоненты для систем кондиционирования воздуха. Вещество по изобретению пригодно, например, для кондиционеров воздуха в транспорте, например автомобилях. Пластины радиатора, которые обычно состоят из сплава алюминия, могут быть преимущественно покрыты веществом по изобретению. Штоки систем кондиционирования воздуха в зданиях также могут быть сконструированы в антимикробном варианте с помощью добавления активного вещества в материал штока или покрытия материала штока веществом. Увлажнители воздуха также могут обладать соответствующими антимикробными свойствами.

Кроме того, предпочтительно применять вещество по изобретению в кабелях, в частности в кабелях, содержащих полиуретан.

В данном контексте представлен только примерный перечень возможных преимущественных областей применения. Кроме того, вещество по изобретению можно применять во всех тех случаях, в которых наносеребро уже применяли или варианты возможного применения уже обсуждались. В этом случае необходимо учитывать то, что требования, предъявляемые к антимикробной эффективности, тромбогенности и цитотоксичности, будут различны в зависимости от области применения.

Далее изобретение характеризуется следующими пунктами:

1. Композитный материал, выполненный из вещества, проявляющего антимикробную активность, которое содержит молибден и/или вольфрам, и одного или более чем одного материала, отличающийся тем, что по меньшей мере один материал содержит полимерный матрикс, который образован поперечно сшиваемой полимерной смесью, где поперечно сшиваемая полимерная смесь содержит ненасыщенный полиолефин (А), который имеет общее содержание углерод-углеродных связей/1000 атомов углерода более 0,37.

2. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что сшиваемая полимерная смесь содержит дополнительно сополимер (В).

3. Композитный материал по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что массовое содержание вещества составляет от 0,1 до 50 об.% в композитном материале.

4. Композитный материал по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что поверхность вещества по меньшей мере частично окислена.

5. Композитный материал по любому из п.п.1-4, отличающийся тем, что вещество представляет собой оксид молибдена или оксид вольфрама.

6. Композитный материал по любому из п.п.1-4, отличающийся тем, что вещество представляет собой молибден, сплав молибдена и/или соединение молибдена, поверхность со слоем оксида молибдена.

7. Композитный материал по любому из п.п.1-4, отличающийся тем, что вещество представляет собой вольфрам, сплав вольфрама и/или соединение вольфрама, поверхность со слоем оксида вольфрама.

8. Композитный материал по п.6, отличающийся тем, что соединение молибдена представляет собой Мо с 0,1-1 мас.% La₂O₃, Mo с 0,5 мас.% Ti, 0,08 мас.% Zr, 0,01-0,04 мас.% С, Мо с 5-50 мас.% Re или Мо с 1,2 мас.% Hf, 0,02-0,15 мас.% С.

9. Композитный материал по п.6, отличающийся тем, что соединение молибдена представляет собой карбид молибдена, нитрид молибдена, силицид молибдена и/или сульфид молибдена.

10. Композитный материал по п.7, отличающийся тем, что сплав вольфрама представляет собой W с 0,1-1 мас.% La₂O₃ или W с 1-26 мас.% Re.

11. Композитный материал по п.7, отличающийся тем, что соединение вольфрама представляет собой карбид вольфрама, нитрид вольфрама, силицид вольфрама и/или сульфид вольфрама.

12. Композитный материал по любому из п.п.1-11, отличающийся тем, что ненасыщенные полиолефины (А) поперечно сшиваемой полиолефиновой смеси получают полимеризацией олефинового мономера и по меньшей мере одного полиненасыщенного мономера.

13. Композитный материал по п.12, отличающийся тем, что олефиновый мономер представляет собой этилен.

14. Композитный материал по п.12, отличающийся тем, что полиненасыщенный мономер представляет собой диен.

15. Композитный материал по п.14, отличающийся тем, что полиненасыщенный компонент состоит из или

а) углеродной цепи, которая не содержит гетероатомы и содержит по меньшей мере восемь атомов углерода и по меньшей мере четыре атома углерода, находящихся между несопряженными двойными связями, по меньшей мере одна из которых является концевой,

или

б) α,ω-дивинилсилоксана формулы I

где R₁ и R₂ могут представлять собой различные или одинаковые алкильные группы, состоящие из 1-4 атомов углерода и алкокси-группы, которая, в свою очередь, имеет 1-4 атома углерода и n=1-200, и

или

в) α,ω-дивинилового эфира формулы II

H₂C=CH-O-R-CH=CH₂,

где R представляет собой -(СН₂)_m-О- или -(CH₂CH₂O)_n- или -СН₂-С₆Н₁₀-СН₂-O- и m=2-10, а n=1-5,

г) или смесь а), б) и/или в).

16. Композитный материал по п.п.1-15, отличающийся тем, что сополимер (В) является полярным.

17. Композитный материал по п.16, отличающийся тем, что полярный сополимер получают полимеризацией одного олефина и по меньшей мере одного полярного сополимера.

18. Применение композитного материала по п.п.1-17 в предметах, где необходимо избегать роста микроорганизмов.

19. Применение по п.18, отличающееся тем, что предмет представляет собой медицинский продукт.

20. Применение по п.19, отличающееся тем, что продукт представляет собой центральный венозный катетер, содержащий камеру с силиконовой мембраной и соединительную трубку, причем камера и/или трубка состоят из композитного материала по п.п.1-17.

21. Применение по п.20, отличающееся тем, что продукт представляет собой соединение наконечника Люэра, трехходовой кран и/или запорный кран.

Изобретение описывается более подробно следующими примерами.

Таблица 1 содержит данные по приготовлению образцов.

Таблица 2 демонстрирует эффективность против Staphylococcus aureus, таблица 3 демонстрирует эффективность против Escherichia coli, а таблица 4 демонстрирует эффективность против Pseudomonas aerugenosa.

Примеры

Тестируемые вещества представлены в таблице 1. Также таблица 1 содержит состав исходных материалов и приблизительное описание приготовления образцов. Процесс прессования осуществляли в штамповочном прессе с давлением прессования приблизительно 250 мПа для образцов W 02, W 03, W 04, W 05, Mo 02, Мо 03, Мо 04 и Мо 05 по изобретению. Процесс прокаливания осуществляли для этих образцов в трубчатой печи из вольфрама при температуре 850°C в течение 60 мин в условиях атмосферы чистого водорода. Чистый вольфрам (образец W 09) и чистый молибден (образец Мо 09) прессовали изостатическим методом при 220 мПа, прокаливали при температуре 2250°C в течение 4 часов и после этого подвергали процессу свертки, степень деформации составляла приблизительно 70%.

TransOptic (ТрансОптик), акриловую смолу от компании Buehler, применяли в качестве полимерного матрикса для получения композитных материалов, которые традиционно применяют для получения микрошлифов. Плазменное напыление в атмосфере применяли для нанесения молибденовых слоев (образцы SL 50, SL 51, SL 52). В этом случае толщина слоя составляла приблизительно 100 мкм, а плотность слоя составляла 85% от теоретической плотности. Поскольку процесс покрытия проводили на открытом воздухе, содержание кислорода в слое составило приблизительно 1,5 мас.%. В этом случае кислород, главным образом, присутствовал в форме МоО₃. Молибденовые слои напыляли на титановый сплав (SL 50), ниобий (SL 51) и интерметаллический материал (SL 52).

Чистую медь (Сu 01), чистое серебро (SL 14), 20 мас.% медного порошка, залитые в пластиковый матрикс (SL 20), 50 мас.% медного порошка, залитые в пластиковый матрикс (SL 20), и 50 мас.% серебра, залитого в пластиковый матрикс (SL 21), и 50 мас.% серебра, залитого в пластиковый матрикс (SL 27), применяли в качестве сравнительных образцов. Кроме того, в целях сравнения определили антимикробную эффективность ряда дополнительных материалов на основе ниобия, тантала и титана.

Ранее описанную раскатанную культуру применяли для тестирования антимикробной эффективности. Тестирования проводили отдельно для Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli и Staphylococcus aureus. Для этой цели образец активного вещества добавляли в бактериальную суспензию. Происходил рост бактерий на поверхности. Образцы раскатывали на так называемую агаровую пластину через 3, 6, 9 и 12 часов и добавляли в стерильный физиологический раствор. После этого процесса раскатывания получали фотографию этой агаровой пластины и оценивали эффект уменьшения бактерий и/или уничтожения бактерий. Фотографии и оценка эффективности для Staphylococcus aureus показаны в таблице 2, для Escherichia coli - в таблице 3, а для Pseudomonas aeruginosa - в таблице 4.

В данном контексте видно, что антимикробная эффективность всех веществ на основе вольфрама или молибдена по меньшей мере равна антимикробной эффективности чистого серебра в прессованной форме или частично превосходит ее. Образцы, которые в дополнение к молибдену содержали серебро или медь, или в дополнение к вольфраму содержали серебро или медь, проявили особенную эффективность.

Композитные материалы, содержащие полимерный матрикс, содержащий оксид молибдена или оксид вольфрама, также следует оценить как обладающие хорошей антимикробной эффективностью. Применение мелко зернистого порошка предпочтительно с размером частиц по Фишеру меньше 5 мкм является предпочтительным.

За исключением образцов, смешанных с Сu, образцы на основе тантала или ниобия не обладали какой-либо эффективностью. Высокая антимикробная эффективность меди, которая, однако, сопровождается цитотоксичностью, достигается в Та-Сu и Nb-Cu.

Эффективность сравнительных образцов на основе титана также следует оценить как отрицательную.

Тесты с материалами полимерного матрикса продемонстрировали, что эффективность можно контролировать с помощью количества и размера частиц добавленного порошка молибдена и/или вольфрама. Чем более мелкий порошок молибдена и/или вольфрама, тем выше их эффективность (SL 33, SL 34). В данном случае порошок оксида молибдена обладал более сильным антимикробным эффектом, чем порошок металлического молибдена (SL 22, SL 33).

Кроме образцов, перечисленных в данном контексте, антимикробным эффектом, относящимся к снижению значения pH, обладали оксид ниобия, карбид кремния и окись марганца.

Более того, также провели первые тесты, касающиеся цитотоксичности. Обнаружили, что все содержащие медь материалы цитотоксичны. Также провели первые тесты на тромбогенность. Содержащие серебро вольфрамовые сплавы обладали более высокой тромбогенностью по сравнению с содержащими серебро молибденовыми сплавами. Тем не менее необходимо в качестве ограничения заметить, что качество поверхности также влияет на результаты.

Также проводили тесты с водорастворимыми солями молибдена и вольфрама, чтобы определить механизм действия. Для этой цели молибдат натрия (Na₂MoO₄) и молибдат вольфрама (Na₂WO₄) заливали в пластиковый матрикс и подвергали тесту, описанному выше, для определения антимикробной эффективности.

В данном случае не происходило снижения значения pH физиологического раствора. Образцы были не эффективны против микроорганизмов. Затем после 24 часов дисперсионного твердения определяли содержание растворенных элементов в физиологическом растворе. Предполагали, что это значение будет очень высоким для водорастворимых соединений. Содержание молибдена в физиологическом растворе 50 мг/л см² определено, например, для молибдата натрия. Для сравнения, эта величина составляла 0,1 (образец SL 18), 0,4 (образец SL 22) и 0,4 мг/л см² (образец SL 24) для веществ, проявляющих антимикробную активность. Следовательно, антимикробная эффективность не сопоставима с содержанием молибдена или вольфрама в физиологическом растворе.

Такие же результаты получены также для вольфрамата натрия. В данном случае содержание вольфрама в физиологическом растворе составляло 324 мг/л см². Для примера были получены значения 0,1 для образца SL 17, 0,3 для образца SL 19 и 0,9 мг/л см² для образца SL 35.

Содержание серебра после дисперсионного твердения в течение 24 часов в физиологическом растворе определяли для содержащих серебро материалов, например, W 02 и W 03. В данном случае величина для W 02 составила 28,6, а для W 03 составила 68,2 мг/л см².

Как известно из литературы, серебро действует как антимикробный агент путем образования ионов Аg⁺. Эффективность повышается с повышением концентрации Аg⁺. Однако не представилось возможным установить зависимость антимикробной эффективности от содержания молибдена и/или вольфрама в физиологическом растворе молибдена и вольфрама. Следовательно, ее необходимо вывести исходя из факта, что молибден и вольфрам сами по себе не являются активными. Следовательно, значение pH физиологического раствора определяли после окончания теста. Значение pH являлось приблизительно нейтральным для материалов, которые не обладали какой-либо антимикробной активностью, таких как тантал, тантал-5Аg, тантал-20Аg, ниобий, ниобий-5Аg, ниобий-20Аg. Чистое серебро также не приводило к какому-либо снижению значения pH.

Тем не менее можно было установить снижение значения pH во всех образцах по изобретению. Значение pH для W 09 составило 4,8, для W 02 оно составило 3,3, для W 03 оно составило 3,1, для образца карбида вольфрама с 20 мас.% серебра оно составило 5,3, для W 09 оно составило 4,0, для Мо 09 оно составило 4,0, для Мо 02 оно составило 3,9, и для Мо 03 оно составило 3,8. Снижение значения pH может быть вызвано образованием ионов оксония (Н₃О⁺). Они образуются в результате взаимодействия Н₂МоO₄ и/или H₂WO₄ с водой с высвобождением МоO₄ ^-, МоO₄ ^2- или WO₄ ^- или WO₄ ^2-.

H₂MoO₄ и/или H₂WO₄ также образуются при взаимодействии МоО₃ и/или WO₃ с Н₂О и/или растворенным кислородом.

Изобретение относится к медицине. Описан композитный материал, который содержит неорганическое вещество в виде слоя или компонента слоя, причем неорганическое вещество приводит к образованию катионов водорода при контакте с водной средой, что вызывает антимикробный эффект, причем вещество может быть получено из MoO₂, MoO₃, карбида молибдена, нитрида молибдена, силицида молибдена, сульфида молибдена, гексакарбонила молибдена и/или ацетилацетоната молибдена. Антимикробный эффект композитного материала почти неограниченно присутствует во времени. 31 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Композитный материал, отличающийся тем, что содержит неорганическое вещество в виде слоя или компонента слоя, причем указанное вещество присутствует в комбинации с одним или более чем одним материалом и может быть получено из MoO₂, MoO₃, карбида молибдена, нитрида молибдена, силицида молибдена, сульфида молибдена, гексакарбонила молибдена и/или ацетилацетоната молибдена, причем указанное вещество приводит к образованию катионов водорода при контакте с водной средой для достижения антимикробного эффекта.

2. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что водная среда представляет собой воду, раствор или суспензию.

3. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что водная среда представляет собой жидкость организма или жидкую ткань.

4. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что водная среда присутствует в форме абсорбированной влажной пленки на поверхности вещества.

5. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что значение pH водной среды составляет<6,0 вследствие образования катионов водорода.

6. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что растворимость вещества в водной среде составляет меньше 0,1 моль/литр.

7. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что присутствует дополнительная фаза, которая по химическому составу более благородна, чем вещество.

8. Композитный материал по п.7, отличающийся тем, что фаза представляет собой Ag, Cu, Sn и/или сплав этих металлов.

9. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в плотной форме.

10. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в пористой форме.

11. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что слой наносят посредством электронно-лучевого напыления, металлизации напылением, химического парофазного осаждения, электрофореза, метода напыления суспензии, золь-гель метода или распыления плазмы.

12. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что слой обладает губчатой пористой структурой с размером поры от 50 до 900 мкм.

13. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в слое в островоподобной форме, по существу, в форме несоединенных агломератов.

14. Композитный материал по п.13, отличающийся тем, что средний размер отдельных агломератов вещества меньше 5 мкм.

15. Композитный материал по п.13, отличающийся тем, что агломераты вещества формируют посредством нанесения суспензии или напыления из паровой фазы с необязательным последующим прокаливанием.

16. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что массовое содержание вещества составляет от 0,1 до 50 об.%.

17. Композитный материал по п.1, содержащий полимерный матрикс.

18. Композитный материал по п.17, отличающийся тем, что полимерный матрикс представляет собой поперечно сшитый полиэтилен с высокой частотой поперечных связей.

19. Композитный материал по п.1, который представляет собой Al₂O₃-MoO₃, ZrO₂-MoO₃, Al₂O₃-Mo-MoO₃, ZrO₂-Mo-MoO₃, TiO₂-MoO₃, TiO₂-Mo-MoO₃, SiO₂-MoO₃ или SiO₂-Mo-MoO₃.

20. Композитный материал по п.19, отличающийся тем, что доля MoO₃ составляет от 0,001 до 50 мол.%, а мольное соотношение ZrO₂, Al₂O₃, TiO₂ или SiO₂ к MoO₃ составляет 1 к 100.

21. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в качестве слоя или компонента слоя для имплантатов.

22. Композитный материал по п.21, отличающийся тем, что имплантат представляет собой катетер, стент, костный имплантат, зубной имплантат, сосудистый протез или эндопротез.

23. Композитный материал по п.22, отличающийся тем, что имплантат представляет собой коронарный стент, выполненный из нитинола, который покрывают веществом.

24. Композитный материал по п.22, отличающийся тем, что катетер представляет собой центральный венозный катетер, который содержит камеру с силиконовой мембраной и соединенную с ней трубку, причем камера состоит из полимерного материала или материала, покрытого полимерным материалом, который содержит вещество, и/или по меньшей мере часть снабжена слоем, содержащим вещество, и/или полимерным материалом, и/или силиконовая мембрана содержит вещество.

25. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в качестве слоя или компонента слоя абсорбирующего гигиенического изделия или раневого покрытия, где оно содержит полимерные волокна или полимерную сетку, на поверхность которых нанесено вещество, или которые содержат вещество.

26. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в качестве слоя или компонента слоя фильтра.

27. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в качестве слоя или компонента слоя детали одежды, которая содержит полимерные волокна, на поверхность которых нанесено вещество, или которые содержат вещество.

28. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в качестве слоя или компонента слоя предметов домашнего обихода.

29. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в качестве слоя или компонента слоя продукта, который часто находится в контакте с живыми существами.

30. Композитный материал по п.29, отличающийся тем, что продукт представляет собой переключатель, фиттинг, кредитную карту, клавиатуру, футляр мобильного телефона, монету, счет, дверную ручку или часть внутренней обшивки общественного транспорта.

31. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в качестве слоя или компонента слоя контейнеров для назальных спреев.

32. Композитный материал по п.1, отличающийся тем, что вещество присутствует в качестве слоя или компонента слоя кабелей, содержащих полиуретан.