专利名称：包括聚酰胺载体和单质银纳米颗粒的用于水灭菌的抗微生物材料的制作方法
包括聚酰胺载体和单质银纳米颗粒的用于水灭菌的抗微生
物材料本发明涉及由包含抗微生物剂和载体的颗粒组成的抗微生物材料，并具体地涉及可通过抑制水中的微生物生长用来对水灭菌的抗微生物材料。本发明还涉及包含抗微生物材料的制品和包含抗微生物材料或制品的设备。本发明还涉及用于制备抗微生物材料的方法并涉及a)抗微生物材料；b)制品；和C)设备在水处理系统/器具、水过滤器、游泳池、 涡旋浴缸(whirlpool)、水供应容器、水存储中的用途以及用于饮用水处理的用途。如今，地球上超过1亿人不能获取干净的饮用水。尽管我们地球的70%是水，但这些水仅有2. 5%可用于饮用目的。剩下的是盐水，不适于饮用。不安全的水和基础卫生设施缺乏引起所有病(sickness)和疾病的80%，并且每年比所有形式的暴力(包括战争) 杀死更多的人。发展中国家的许多人特别是女人和孩子每天步行超过3小时去取得有可能使他们生病的水。每天花费这些时间是关键的因为它们妨碍人们去学校或工作。孩子对不安全水的后果尤其敏感。由于不安全的水和基础卫生设施缺乏，每周有超过40，000孩子死亡。这些死亡孩子的90%在5岁以下。假设在未来几年里人口如预期的那样快速增长，预计这个问题会扩大化。因而，人们需要能够允许全球的大量人口容易地获取下述饮用水的解决方案，所述饮用水相应地会显著限制疾病蔓延并改善这些人的生活质量。对于该问题的解决，对不安全饮用水进行水灭菌(抑制居住在水中的微生物繁殖)是关键性的。已知的水灭菌技术是a)煮沸水)；b)使用氯和银片)；C)使用碘；d) 过滤；和e)过滤和使用卤素的组合。不幸地，这些水灭菌方法没有一种能提供关键参数的组合，所述关键参数例如是高抗微生物效率、低花费并容易维持、没有与特殊的抗微生物剂 (例如碘不推荐用于孕妇、孩子和患有甲状腺病的人)相关的对人类健康的风险、既可小规模应用又可以大规模应用从而既可以适用于小规模(家用)水灭菌又适用于大规模(村庄、城镇等等)水灭菌。抗微生物剂表示——也在本发明的上下文中——杀死微生物或使微生物生长慢下来的药物、化学物质、化学药品或其他物质。抗微生物剂中有抗菌药物、抗病毒剂、抗真菌剂和抗寄生虫药物(antiparisitic drug)。银作为抗微生物剂已久为人知。银的抗菌效果取决于活性物质的特性和浓度、细菌类型、活性物质的表面积、细菌浓度、可消耗活性物质并降低其活性的物质浓度和/或表面积、失活机制等等。US 5011 602公开了适于灭菌水(抑制水中的微生物增殖)的抗微生物材料。在 US 5011 602中公开的抗微生物材料包含载体(无定形硅铝酸盐、活性粘土、合成或天然结晶硅铝酸盐、硅胶、氧化铝、海泡石、粘土材料)，其含抗微生物剂(金属例如银、铜、锌、汞、 铅、锡等等的离子和化合物)；和载体周围的多孔织物，其允许水和微生物通过那里。所述织物被用来过滤可引起粘泥形成的污染物，所述粘泥由于本文上述解释的原因而不被期望。尽管US 5011 602提供了防止抗微生物材料渗漏到织物外面的技术方案，但是需要特别的小心来制备应当具有足够机械强度以耐受抗微生物材料重量的织物。此外，织物还应当具有适宜的孔尺寸，以平衡a)在抗微生物材料内/外的水和微生物的自由流动；和b)随着时间推移在水和粘泥中具有污染物的织物孔的堵塞。如果考虑到全球水中的水污染物既不是特性相同也不是浓度相同，材料的物理、化学和机械性质的微调会变得甚至更困难。而且，鉴于织物孔最终会被水污染物和粘泥堵塞，US 5011 602的抗微生物材料需要用新的材料来代替。而且，万一其中US 5011 602的载体(其含抗微生物剂)从织物中渗漏， 例如由于织物/抗微生物材料的误用/不好用、织物的结构损坏、织物意外撕裂，接着载体会被分散进水中，这会对最终饮用被认为不含微生物但实际有分散的载体材料的水的人造成进一步的健康风险。对于例如大的水容器或储藏区，其在给大量人口供水中是非常重要的，也难以想象该解决方案是经济有效和容易扩大规模的。如果能提供在家庭和/或社区水库中用于灭菌储备水的下述解决方案会是有优势的，所述解决方案是牢固的、经济有效的、容易扩大规模和维护的、具有增强的抗微生物活性、可直接追踪抗微生物效果并且不对人类引起健康风险。本发明的目标是解决这些问题或缺点的一些或全部，例如本文就US 5011 602指出的问题或缺点。因而，根据本发明，提供了一种由包含抗微生物剂㈧和载体⑶的颗粒组成的抗微生物材料，其中a.抗微生物材料是粒状材料；b.至少90% w/w颗粒具有根据方法DIN 66165-1/-2测量的范围从1. Omm到高至 8. Omm(包括8. Omm在内)的颗粒尺寸；c.至少90% w/w颗粒具有等于或小于8的长径比R ；d.抗微生物剂(A)包含单质银纳米颗粒，所述单质银纳米颗粒在载体(B)中混合；e.抗微生物剂㈧以从0. 001% w/w到高至2% w/w(包括2% w/w)范围内的量在抗微生物材料上存在；f.载体⑶包含聚酰胺；g.载体(B)以从98% w/w到高至99. 999% w/w (包括99. 999% w/w)的范围内的量在抗微生物材料上存在。本发明的效果是，其提供了具有下述优势中的至少一种、更优选至少两种、甚至更优选至少三种、最优选至少四种或五种的抗微生物材料i)是牢固的；ii)是容易从不期望的沉积物中清洁的；iii)具有增强的抗微生物活性；iv)是容易扩大规模并维护的；ν)能直接追踪随着时间推移其抗生物活性；vi)不引起健康风险。关于“牢固的”表示抗微生物材料在其使用期间保持结构完整性。关于“容易从不期望的沉积物中清洁”表示，有温和摇动例如IOrpm的帮助下，抗微生物材料存在容易清洁和/或自我清洁性质，因为不期望的沉积物例如海藻或者一点也不在抗微生物材料表面上附着，或者沉积物一旦在抗微生物材料表面上附着，它们可被容易地去除。
关于“增强的抗微生物活性”表示，抗微生物材料在较长的时期展示抗微生物活性。关于“容易扩大规模并维护”表示，抗微生物材料可在家庭中使用或在大的社区应用中使用，而不需对其制造生产进行特别改造，并且对于其维护不必有专门的技术人员。关于“直接追踪随着时间推移其抗生物活性”表示抗微生物材料提供了与其抗生物活性改变直接相关的可视化褪色。关于“不引起健康风险”表示由抗微生物材料向水中释放的银浓度是低的，而抗微生物材料仍然是有活性的。根据World Health Organization (WHO)和关于“Silver in Drinking Water，，[首先才艮道于Guidelines for drinking-water quality, 2nd ed. ,Vol. 2， Health criteria and other supporting information (WHO, Geneva 1996)]的 艮道的结论，当银盐用来保持有细菌的饮用水质量时，高至0. Img/升的银的浓度可被容忍，而没有健康风险。US 5011 602对根据本发明的抗微生物材料及其有益效果没有记载或教导。在本发明中，抗微生物材料是包含抗微生物剂的材料并且当抗微生物材料与a) 微生物和b)水和/或氧气接触时，其会通过杀死它们和/或抑制它们增殖而使它们失活。 如果抗微生物材料不暴露于微生物和/或水和/或氧气或上述的任一种时，其在本发明的上下文中仍然会被称为抗微生物材料，但明显地其抗微生物作用不会被展示出来。如果抗微生物材料不暴露于微生物和/或水和/或氧气或上述的任一种，其仍将能展示抗微生物活性并适于抗微生物应用。颗粒被定义为小的物体，其a)具有如本文中随后描述的尺寸并且b)就其运输和性质而言作为一个整的单元起作用。在本发明的上下文中，术语微粒(granule)、颗粒 (particle)和细粒(grain)可交换使用。粒状材料是离散固体、肉眼可见颗粒的团块，其特征是无论何时颗粒相互作用会导致能量损失(最常见的例子是细粒间碰撞时的摩擦)。组成粒状材料的组分必须足够大， 使得它们不会经受热运动波动。因而，在粒状材料中的细粒的尺寸下限是大约1 μ m。在本发明的上下文中，粒状材料是指含有具有如根据本文下文描述的方法测量的范围在从1到高至8mm(包括8mm在内)的颗粒尺寸的微粒的材料。颗粒可以以不同的方式分类，例如根据它们的颗粒尺寸及其范围。定义颗粒种类界限的颗粒尺寸范围已例如在美国使用的温氏分级表(Wentworth scale或 Udden-Wentworth)中给出名称，并且由 C. K. Wentworth 已在"A scale of grade and class terms for clastic sediments，，，J. Geology 30:377-392(1922)中报道。温氏分级表在表 1中以摘要概括形式描述。表1 根据温氏分级表(本发明涉及的颗粒种类以粗体方式)的颗粒分类
权利要求
1.一种抗微生物材料，其由包含抗微生物剂(A)和载体(B)的颗粒组成，其特征在于a.所述抗微生物材料是粒状材料；b.至少90%w/w的所述颗粒具有根据方法DIN 66165-1/-2测量的范围在1.0mm到高至8. Omm并且包括8. Omm在内的颗粒尺寸；c.至少90%w/w的所述颗粒具有等于或小于8的长径比R ；d.所述抗微生物剂(A)包含单质银纳米颗粒，所述单质银纳米颗粒混在所述载体(B)中；e.所述抗微生物剂(A)以范围在0.001% w/w到高至2% w/w并且包括2% w/w在内的量在抗微生物材料上存在；f.所述载体(B)包含聚酰胺；g.所述载体(B)以范围在98%w/w到高至99. 999% w/w并且包括99. 999% w/w在内的量在抗微生物材料上存在。
2.根据权利要求1的材料，其中至少90%w/w的所述颗粒具有等于或小于30°的水下摩擦角度。
3.根据权利要求1或2的材料，其中所述纳米颗粒具有等于或小于IOOnm的平均颗粒尺寸和小于50%的％缔合度。
4.根据权利要求1-3中任一项的材料，其中所述粒状材料的颗粒尺寸在1.5mm到高至 5. Omm并且包括5. Omm的范围内，所述长径比R在1. 0到高至6. 0并且包括6. 0的范围内， 所述颗粒具有范围在2到高至并且包括观°在内的水下摩擦角度，在抗微生物材料上的所述抗微生物剂(A)的量在0. 001% w/w到高至1. 8% w/w并且包括1. 8% w/w的范围内，并且在抗微生物材料上的所述载体(B)的量在98. 2% w/w到高至99. 999% w/w并且包括99. 999% w/w的范围内。
5.根据权利要求1-4任一项的材料，其中所述聚酰胺选自由尼龙_6、尼龙_6，6、尼龙_4，6及其混合物组成的组。
6.用于制备根据权利要求1-5任一项的粒状抗微生物材料的方法，其包括下列步骤a.将聚酰胺与用包含作为阳离子的银的化合物干燥混合，从而形成预混物；b.在下述温度下混合并加热所述预混物一段时间，所述温度为 i)适于流出所述聚酰胺而不分解它； )适于分解所述化合物；c.挤出、冷却和切割；d.收集具有小于8mm并大于Imm的颗粒尺寸的微粒。
7.一种制品，其包含根据权利要求1-5任一项的粒状抗微生物材料和包含所述粒状材料的包封体。
8.根据权利要求7的制品，其中所述包封体是容器。
9.根据权利要求7的制品，其中所述包封体是多孔可透水包封体，其中多孔可透水包封体具有下述孔，所述孔具有阻止所述粒状抗微生物材料从所述多孔可透水包封体散出的直径。
10.由零件的组合体组成的设备，其包含一个含有根据权利要求9的制品或根据权利要求1-5任一项的粒状抗微生物材料的零件。
11.a)根据权利要求1-5任一项的粒状抗微生物材料；或b)根据权利要求7-9任一项的制品；或c)根据权利要求10的设备；用于水处理尤其用于饮用水处理的用途。
12.根据权利要求1-5任一项的粒状抗微生物材料用于抗微生物应用的用途，其中所述粒状抗微生物材料以允许所述粒状抗微生物材料展示其抗微生物活性的量和形式使用。
全文摘要
本发明涉及由包含抗微生物剂(A)和载体(B)的颗粒组成的抗微生物材料，其中所述抗微生物材料是粒状材料；至少90％w/w的颗粒具有根据DIN 66165-1/-2方法测量的范围在从1.0mm到高至8.0mm并且包括8.0mm在内的颗粒尺寸；至少90％w/w的颗粒具有等于或小于8的长径比R；所述抗微生物剂(A)包含单质银纳米颗粒；所述抗微生物剂(A)以在从0.001％w/w到高至2％w/w并且包括2％w/w的范围内的量在抗微生物材料上存在；所述载体(B)是包含聚酰胺的聚合物；所述载体(B)以在从98％w/w到高至99.999％w/w并且包括99.999％w/w的范围内的量在抗微生物材料上存在。本发明还涉及包含所述粒状抗微生物材料的制品、包含所述粒状抗微生物材料或所述制品的设备。本发明也涉及用于制备所述粒状抗微生物材料的方法和所述粒状抗微生物材料或包含所述粒状抗微生物材料的制品或设备在水处理系统/器具、水过滤器、游泳池、涡旋浴缸、水供应容器、水存储中的用途以及用于饮用水处理的用途。
文档编号A01P1/00GK102469795SQ201080034722
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月13日 优先权日2009年8月3日
发明者亚历山大·彼得·玛瑞·沃泽恩, 雅各布斯·龙特杰恩斯 申请人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司