用于抗微生物应用的氧化还原活性金属/金属氧化物复合物的制作方法

本发明一般涉及制备抗微生物的氧化还原活性金属氧化物/金属复合材料的方法，所述复合材料具有特殊的微生物杀灭活性，这是由于高氧化还原活性产生比单个组分更高的活性氧物质(reactiveoxygenspecies，ros)浓度。本发明还涉及这样的材料及其在抗微生物应用中的用途。
背景技术：
：微生物感染是例如医疗装置、医院表面、纺织品、包装、电器、过滤器和公共表面的许多商业应用中最严重的问题之一。产生具有长期稳定性和活性的清洁抗微生物表面具有巨大的应用，包括我们日常生活的几乎所有方面，从医疗装置到建筑表面。目前，例如三氯生和双胍的有机分子抗微生物剂作为杀菌剂、消毒剂和防腐剂是消费者护理产品中的标准成分，用于抑制微生物生长以预防感染。然而，这些常规抗微生物剂由于其对环境的毒性和微生物的潜在抗性而可能引起严重问题。在医院环境中常用的基于酒精的洗手液和手术擦洗液可能会引起皮肤刺激和脱水。漂白洗涤剂是强氧化剂，它们非常有效地杀死微生物，然而，由于刺激性气味和有害残留物，它们也会造成严重的环境影响。一些金属或金属氧化物(例如银、氧化锌和氧化钛颗粒)已用作各种产品中或抗微生物表面涂层中的抗微生物成分。然而，这些材料也具有诸如重金属污染/毒性(ag)或低微生物杀灭效力(zno/tio2)和不确定的纳米毒性的限制。从机械的角度来看，有机抗微生物剂大多与特定目标相互作用，使微生物有机体功能失调。它们经常引起抗性和/或在作用期间有毒化学物质被释放出来。无机颗粒的活性机制尚不完全清楚，而普遍接受的机制包括：(1)纳米颗粒(np)与细胞壁直接接触，导致细菌细胞完整性的破坏，这是尺寸依赖性的；(2)释放基于溶解的金属或释放的金属离子的抗微生物离子；或(3)形成活性氧物质(ros)。ros通常由金属氧化物晶格的缺陷或uv照射产生。ros浓度可能相对较低且效率较低。因此，本领域需要增加能在抗微生物应用中使用的无机材料的ros释放水平，因为这种增加可能是增强其抗微生物功效而不引起其他负面影响的非常有效的方式。因此，需要制备显示出ros释放的这种增加的无机材料。无机材料在使用和处理时应该是环境友好的并且显示出长期稳定性。还需要以简单且可规模化的方式制备显示ros释放的这种增加的材料。技术实现要素：根据本发明的第一方面，发现了制备抗微生物氧化物/金属复合材料的方法，其包括以下步骤：(a)制备在液体中包含金属氧化物或金属盐的沉积介质；和b1)将金属氧化物从液体中的分散体中沉积在金属表面上；或b2)在金属存在下，将金属氧化物从液体中的分散体中沉积在基底上；或b3)将金属氧化物从金属盐溶液中沉积在金属基底上；和c)将沉积介质与形成的复合材料分离。有利地，在根据本发明的方法中获得的金属氧化物/金属复合材料显示出高氧化还原活性和从金属氧化物/金属复合物释放ros的高速率。高活性氧物质(ros)浓度高于单个组分的ros浓度，并导致显著更高和协同增加的微生物杀灭活性。金属氧化物/金属双组分之间的异质结产生非常高的氧化还原活性。更有利地，方法步骤是简单的并且可以在商业制造中容易地规模化。根据某些实施方案，金属氧化物和金属可以选自环境友好(“绿色”)类型，其有利地避免重金属污染或释放有毒物质，同时仍实现改善的抗微生物活性。根据本发明的第二方面，提供了抗微生物复合材料，其包含根据本发明方法获得的具有异质结的至少一种金属组分和一种金属氧化物组分。所述材料是新型氧化还原活性金属/金属氧化物复合物，其具有很高的ros释放水平和改善的微生物杀灭性质。有利地，新材料可用作许多消费者护理、保健和化妆品中的添加剂。它们还可以作为表面涂层涂布，以形成长期的自消毒表面，包括硬表面和织物或纺织品。无机抗微生物材料是清洁的、安全的、稳定的，在加工中可以规模化，并且可广泛应用。有利地，这些复合材料具有优异的长期稳定性和抗微生物活性，而不释放任何有害化学物质。进一步提供了层状结构或颗粒形式的新型抗微生物复合材料，其包含金属氧化物/金属复合物，其中金属氧化物选自氧化锌、氧化铁(iii)或氧化铁(ii)，并且金属选自锌或铁；并且包含具有异质结的至少一种金属组分和一种金属氧化物组分，所述抗微生物复合材料显示出上述优点。根据本发明的第三方面，还提供了根据本发明的抗微生物材料用于杀死细菌的用途。根据本发明的第四方面，提供了方法，其包括将涂有根据本发明的抗微生物材料的表面暴露于细菌的步骤。定义本文中使用的以下词语和术语应具有以下含义：所属领域技术人员将意识到，除了具体描述的变化和修改以外，本文描述的发明容易作出其他变化和修改。应理解本发明包括所有这些变化和修改。本发明还包括本说明书中个别地或共同地提到或指出的所有步骤、特征、组合物和化合物，和所述步骤或特征的任何和所有组合或任何两种或更多种。如本文所用，术语“复合材料”(也称为“组合材料”或简称“复合物”，这也是通用名称)是指由两种或更多种具有显著不同的物理或化学性质的组成材料制成的材料，所述组成材料当组合时产生具有与各个组分不同的特性的材料。如本文所用，术语“异质结”是指在两种不同类型的组分例如金属和金属氧化物之间出现的界面。如本文所用，术语“抗微生物”或“抗微生物活性”是指杀死微生物或控制微生物生长的能力。如本文所用，术语“高温生长反应”或“高温生长方法”是指包括从高温溶液中结晶物质的合成反应。如本文所用，在制剂组分的浓度的上下文中的术语“约”典型地表示所述值的+/-5％、更典型地所述值的+/-4％、更典型地所述值的+/-3％、更典型地所述值的+/-2％、甚至更典型地所述值的+/-1％、且甚至更典型地所述值的+/-0.5％。除非另外说明，否则术语“包含(comprising)”和“包含(comprise)”及其语法变体目的在于表示“开放”或“包括性”的语言，因而其包括所叙述的要素，但也允许包括额外的未叙述的要素。在本公开全文中，某些实施方案可以范围格式公开。应了解，范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁，且不应当被解释为对于所公开范围的范畴的固定限制。因此，范围的描述应被视为已经具体地公开了所有可能的子范围以及该范围内的单独数值。举例来说，例如从1到6的范围的描述应被视为已经具体地公开了子范围，例如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等，以及该范围内的单独数值，例如1、2、3、4、5和6。无论范围的宽度如何，这都适用。某些实施方案也可以在本文中被广泛地和一般性地描述。属于通用公开范围内的更窄种类和亚属分组中的每一个也形成本公开的部分。这包括实施方案的一般描述，其具有从该属中去除任何主题的附带条件或负面限制，无论本文是否具体列举了去除的材料。具体实施方式通过参考具体实施例将更详细地进一步描述本发明的非限制性实施方案，这些具体实施例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。根据第一方面，提供了制备抗微生物氧化物/金属复合材料的方法，其包括以下步骤：a)制备在液体中包含金属氧化物或金属盐的沉积介质；和b1)将金属氧化物从液体中的分散体中沉积在金属表面上；或b2)在金属存在下，将金属氧化物从液体中的分散体中沉积在基底上；或b3)将金属氧化物从金属盐溶液中沉积在金属基底上；和c)将沉积介质与形成的复合材料分离。复合材料包含金属氧化物和金属。可以独立地选择氧化物的金属和金属组分的金属。因此，金属和金属氧化物的金属可以相同或不同。金属氧化物可选自氧化锌、氧化铁(iii)、氧化铁(ii)、氧化钴(iii)、氧化钴(ii)、氧化镍(iii)、氧化镍(ii)、氧化铜(ii)或氧化铜(i)、氧化锰(ii)、氧化钛、氧化铬(iii)、氧化铬(ii)、氧化钒(v)、氧化铝(iii)、二氧化锗或二氧化锡或这些氧化物的混合物。可特别提及氧化锌或氧化铁(iii)。氧化锌可以是最优选的。金属可选自由锌、铝、铁、钴、镍、铜、锰、铬、钒、锗和锡组成的组。还包括这些金属的混合物或这些金属的合金。可特别提及锌和铁。本发明的金属/金属氧化物复合物可以例如由金属和金属氧化物的组合组成，包括fe、fe2o3、feo、fe3o4、co、coo、co2o3、ni、nio、cu、cuo、zn、zno、mn、mn2o3、ti、tio2、cr、cr3o4、v、v2o5、al、al2o3、ge、geo2、sn、sno2。复合材料具有至少两种组分，其含有至少一种金属氧化物和一种或多种金属。特别优选的金属氧化物/金属复合物的组合包括以下组合：氧化锌/铁、氧化锌/铝和氧化铁(iii)/锌。复合物可以呈现异质结构，其中两种或更多种组分具有异质结。金属和金属氧化物组分之间的异质结将具有非常高的氧化还原活性，其可以产生比单个组分高几个数量级的ros浓度。因此，异质结构的氧化还原活性复合物具有特殊的微生物杀死或控制活性。复合材料显示出抗微生物活性。根据本发明的抗微生物金属氧化物/金属复合材料可以显示出由活性氧物质(ros)的释放而引起的抗微生物活性。复合物可以比单个组分(例如单独的金属和金属氧化物)显示出更高的ros释放。因此，该材料可以在ros的释放中显示出协同效应。在这方面，它们可能对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌都表现出强烈的抗菌活性。作为可被抑制或杀死的细菌，可特别提及以下细菌：大肠杆菌、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特氏菌和金黄色葡萄球菌。根据本发明制备抗微生物复合材料的方法包括三个步骤：a)、b)和c)。这些步骤通常可以按a)、b)和c)的顺序进行。该方法可以包括其他步骤。在步骤a)中，制备在液体中包含金属氧化物或金属盐的沉积介质。液体可以是水、醇或其混合物。醇可以是脂族伯醇或脂族仲醇。可特别提及脂族醇，例如乙醇。步骤a)可以包括将金属氧化物溶解或分散在液体中。可以通过使用超声波来支持分散。液体的选择并不重要。优选的液体可以是水，或极性有机溶剂，例如乙醇、甲醇、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、正丙醇、乙腈、dmso(二甲亚砜)或dmf(二甲基甲酰胺)；或其混合物。金属氧化物可以作为粉末或微米或纳米颗粒材料使用。粒径并不重要，但可提及的典型粒径为约25nm至10μm、200nm至10μm、400nm至5μm、500nm至1μm或300nm至700nm。其可以选自作为金属氧化物/金属复合物的一部分提到的任何金属氧化物。可特别提及氧化锌或氧化铁(iii)。其可以以每毫升液体0.01至1克的浓度使用。浓度为0.05至0.3g/ml可能是优选的。浓度为0.03、0.07、0.5或0.7g/ml也是合适的。或者，步骤a)可以包括在液体中溶解金属盐，其中液体变成金属盐的溶剂。优选的液体溶剂可以是水，或极性有机溶剂，例如甲醇或乙醇；或其混合物。金属盐应可溶于液体中。可提及的典型金属盐包括氯化物、硝酸盐或硫酸盐。可特别提及氯化锌、硝酸锌和硫酸锌。溶解的金属盐将用于后面的步骤，以通过沉淀、氧化或还原形成金属氧化物。金属盐可以以0.1至4摩尔浓度，优选0.3至0.7摩尔浓度的浓度使用。步骤b)有三种替代方案：步骤b1)、b2)或b3)。根据本发明的方法执行这些步骤中的至少一个。在步骤b1)中，使用步骤a)中制备的金属氧化物的分散体将金属氧化物沉积在金属表面上。金属表面可以是金属的任何表面，例如金属颗粒、金属粉末或金属片或任何其他金属制品的表面。金属氧化物直接沉积在金属表面上，以在沉积的氧化物和金属表面之间产生本发明的异质结。在一个实施方案中，将金属氧化物在液体中的分散体浇铸在金属表面上，并且在步骤c)中，除去液体以沉积金属氧化物。除去可以通过蒸发实现。在步骤b2)中，使用步骤a)中制备的金属氧化物的分散体在金属存在下在基底上沉积金属氧化物。基底不一定是金属。存在的金属优选为易于沉积的形式，例如粉末或颗粒形式。金属选自上文对于金属氧化物/金属复合物所提及的金属。在沉积期间，金属和金属氧化物一起沉积，使得它们在步骤c)之后通过直接接触形成异质结。在一个实施方案中，金属氧化物的分散体与分散的金属粉末一起沉积。金属氧化物粉末和金属粉末可在分散于液体中之前预混合。金属粉末优选可以具有约0.1至100μm、更优选约0.7至20μm的粒径，并且在步骤c)中，除去溶剂以沉积金属氧化物和金属。这些金属粉末是可商购的。可以在步骤b2)中使用的金属颗粒和粉末可以具有约0.1至100μm的粒径。其他尺寸也可以是合适的，例如约0.5至500μm、约1至10μm、0.7至20μm、或约5至50μm。具有球形或光滑表面的粉末可以是优选的。然而，也可以使用1至100nm、优选10至50nm的微米或纳米颗粒。在步骤b3)中，使用步骤a)中制备的金属盐的溶液在金属基底上沉积金属氧化物。金属基底可以是任何金属材料，例如粉末颗粒、金属制品等。金属基底可以是金属颗粒、金属微米颗粒或金属纳米颗粒。具有球形或光滑表面的颗粒可能是优选的。颗粒的尺寸可以为约0.01至100μm，优选为约0.05至50μm，更优选为约0.1至10μm。在步骤b3)的一个实施方案中，金属氧化物通过高温生长反应从金属盐溶液中沉积在金属基底上，并且其中高温生长合成步骤在约50℃和300℃之间进行。优选地，高温生长在水溶液中进行。高温生长合成步骤可以是或不是水热反应。优选地，热水合步骤在约70℃和120℃之间进行，更优选在约80℃和100℃之间进行。可特别提及约90至97℃的温度。在该实施方案中，金属盐溶液可以由包括硝酸盐、氯化物或硫酸盐的典型金属盐制成。可特别提及硝酸锌。优选加入碱。优选的碱包括氮碱，例如氨(nh3)或六亚甲基四胺(hmt)。水、特别是去离子水可任选地以预热形式用作溶剂。高温生长反应通常在2分钟至10小时之间进行。反应时间可为约5分钟至40分钟、或5分钟至30分钟、优选10至20分钟。金属氧化物、特别是氧化锌可以以层的形式生长。化学溶液中金属盐的浓度可以广泛变化；优选地，它是约10mm至1m、或约100至500mm或约200至400mm。沉积可以在金属基底上进行。颗粒的尺寸可以为约0.01至100μm、优选为约0.05至50μm、更优选为约0.1至10μm。碱(例如氨)可以以约0.01m至1m、或约100至500mm的浓度使用。ph通常选自ph7至12、或9至10.5。在步骤b3)的另一个实施方案中，通过与碱反应，金属氧化物从金属盐溶液中沉淀在金属基底(例如金属颗粒)上，从而沉积金属氧化物。反应可在约室温、于约15℃至30℃进行。颗粒的尺寸可为约0.01至100μm或约50nm至10μm、优选约0.05至60μm、更优选约0.1至15μm。可以使用强无机碱将金属氧化物从金属盐溶液中沉淀在金属基底表面上。可特别提及naoh和koh作为合适的碱。制备的金属氧化物可以是氧化锌。在该实施方案中，金属盐溶液可以由包括硝酸盐、氯化物或硫酸盐的典型金属盐制成。可特别提及使用zn(no3)2溶液。沉淀反应可在约1至5小时之间进行。反应时间可为约1至4小时、更优选在约1至3小时的范围。在这种情况下，金属氧化物，特别是氧化锌可以在金属基底上以纳米尺寸针(nano-sizeneedle)的细柱的形式生长。金属盐的浓度可以广泛变化；优选地，它是约50mm至2m、或约100至500mm或约200至400mm。碱的浓度可以广泛变化；优选地，它是约500mm至5m、或约1至4m或约1.5至3m。所获得的针具有约500至2000nm、优选700至1200nm的长度。在根据本发明的方法的步骤c)中，将沉积介质与形成的复合材料分离。典型的分离技术可用于分离，包括过滤、蒸发、漂洗、洗涤或干燥步骤。在一个实施方案中，在步骤b1)或b2)之后，蒸发金属氧化物分散介质的液体以在金属表面上形成金属氧化物。在重复步骤b1)之后，可以重复该蒸发步骤。它可以重复2至3次。重复步骤b1)或b2)与c)的组合可以导致在氧化物层和金属表面之间具有异质结的涂层的均匀涂布。在另一个实施方案中，在步骤b3)之后，通过过滤或离心将金属基底如粉末或颗粒与液体分离。此后，经过氧化物改性的金属基底可以用水或有机溶剂例如醇洗涤。洗涤步骤可重复2至4次，以确保从沉积介质中除去杂质。最终的金属基底可以在室温干燥或使用加热干燥。在步骤c)之后可以实现长期稳定的复合物。在一个实施方案中，最终的金属基底是用金属氧化物改性的金属颗粒或粉末。如果上面没有不同地提到的话，则根据本发明的方法的所有步骤都可以在环境温度(约20℃至27℃)进行。根据本发明的第二方面，抗微生物复合材料，其包含金属氧化物/金属复合物，并且其中根据如上所述的本发明的方法获得具有异质结的至少一种金属组分和一种金属氧化物组分。该材料可包含金属氧化物/金属复合物，其为氧化铁(iii)/锌复合物、氧化锌/锌复合物、氧化锌/铝复合物或氧化锌/铁复合物。该材料以有效的抗微生物活性水平释放高ros，其可通过本文所述的方法测定。该材料可以在5分钟内释放至少约1μmol/cm2其表面的ros浓度。在5小时内，其可以释放约1μmol/cm2至1000μmol/cm2、优选约3μmol/cm2至100μmol/cm2，更优选5μmol/cm2至50μmol/cm2并且最优选10μmol/cm2至35μmol/cm2的ros浓度。根据本发明的材料的金属/金属氧化物复合物可以包含以重量计1至85％、更优选3至35％、更优选5至40％的金属氧化物。其余的可以是金属或金属或与包含金属的其他组分的混合物。金属与金属氧化物的比例为约4:1至1:5。在颗粒的情况下，该比例可取决于粒径，并且对于1至100μm的微米尺寸颗粒而言为约4:1至2:1，对于10至100nm的纳米尺寸颗粒而言为约1:2至1:5。该材料可以包含除金属和金属氧化物之外的其他组分，例如在应用领域中已知的填料、着色剂、载体、其他金属的混合物和合金等。材料中其他材料的量并不重要，并且可以是例如0.5至99.5重量％、优选5至40重量％。复合材料还可以以各种形式获得，包括但不限于金属的合金或掺杂形式、核-壳或层状结构、涂层或共结晶形式或沉积组分的混合物。然而，重要的是至少一种金属和金属氧化物在复合材料中形成异质结以实现抗微生物活性。材料中的异质结可以与需要针对抗微生物活性而进行处理的介质直接接触。该材料可以是其上沉积有金属氧化物的金属颗粒或任何几何形状的金属制品的形式，优选是金属片形式的金属制品。沉积在颗粒或金属制品上的金属氧化物可以以可支持抗微生物活性的各种形式存在。它们可以以平坦层的形式、纳米针或棒的形式、以及花状高表面几何形状沉积。如果获得颗粒，它们可具有约0.01至100μm、优选约0.05至50μm、更优选约0.1至10μm的尺寸。它们可以是核/壳结构，其中金属被包含在颗粒的核中。颗粒核可以是圆形或球形，但本发明不限于这类几何形状。圆形或球形可能更适合于具有在纳米结构的层或柱中沉积金属氧化物的基础。金属氧化物可以包含在颗粒的壳中。壳可以在核的周围形成层。可以获得层状颗粒，其中步骤b2)包括在颗粒核上沉淀金属氧化物。或者，壳可以包括纳米结构或微米结构的金属氧化物的柱，例如针或棒。可提及尺寸为约1nm至3μm、优选约50nm至1000nm、最优选5nm至100nm的纳米针。可以获得具有纳米针的柱状颗粒，其中步骤b2)包括在颗粒核上沉积金属氧化物。金属制品可以基于选自由锌、铝、铁、钴、镍、铜、锰、铬、钒、锗或锡及其合金组成的组的金属。作为片材，可以特别提及铁和钢片、铝片、镀锌和镀铝钢片、不锈钢片或锌金属片。金属制品的金属也可选自由钢、锌、锌基合金、涂有锌的钢、涂有锌铝合金的钢、铝和铝合金组成的组。然而，金属制品的几何形状并不重要，并且可以根据抗微生物材料的应用领域改变。根据另一个实施方案，抗微生物复合材料是根据本发明的方法沉积的金属颗粒和金属氧化物颗粒的混合物。颗粒可具有约0.01至100μm、优选约0.05至50μm、更优选约0.1至10μm的尺寸。它们可以以5:95至99:5重量％的各种比例混合；优选它们以30:70至70:30重量％混合、最优选以40:60至60:40重量％混合。然而，金属可以过量使用，例如约60、70、80或90重量％。根据本发明的一个实施方案，抗微生物复合材料可以是层状结构或颗粒形式，其包含金属氧化物/金属复合物并且包含根据本发明方法获得的具有异质结的至少一种金属组分和一种金属氧化物组分。根据另一个实施方案，复合材料直接从根据本发明的方法获得。在该实施方案中，复合物通过步骤a)至c)被直接制成复合材料的一部分，而不是通过其他方式引入，例如喷涂复合物颗粒或使用颗粒的类似涂覆方法。根据本发明的另一个方面，该材料可以根据本发明的方法获得，但是也可以通过不同的方法制造，从而得到与根据本发明的方法制备的材料的上述技术特征基本相同的材料。具体地，层状结构或颗粒形式的抗微生物复合材料本身是新颖的，其包含金属氧化物/金属复合物，其中所述金属氧化物选自氧化锌、氧化铁(iii)或氧化铁(ii)，并且所述金属选自锌或铁；并且包含具有异质结的至少一种金属组分和一种金属氧化物组分。作为本发明的另一个方面，它是本发明的一部分。该材料具有与上述层状结构或颗粒形式的材料相同的特征，上述层状结构或颗粒形式的材料包含金属氧化物/金属复合物，并且包含根据本发明方法获得的具有异质结的至少一种金属组分和一种金属氧化物组分。根据本发明的第三方面，还提供了根据本发明的抗微生物材料用于杀死或控制微生物的用途。该用途可以限于与人或动物的医学治疗无关的用途，例如无生命物体的涂覆或个人卫生应用。可特别提及用于涂覆无生命物体或用于清洁人体或动物体的外表面的用途。“清洁人体或动物体的外表面的组合物”是指用于清洁或消毒局部区域(例如哺乳动物、特别是人类的皮肤和/或毛发)的免洗(leave-on)或冲洗(wash-off)形式的组合物。此类组合物包括应用于人体以还用于改善外观、清洁、气味控制或一般美学的任何产品。这些材料可进一步用于制备用于治疗细菌感染的药物。这种药物可以例如是局部软膏。通过使有效量的抗微生物材料与介质中的微生物接触，可以用各种介质中的材料控制微生物。方便的介质是含水介质。还期望用有效量的抗微生物材料接触哺乳动物的皮肤或其他部分或待消毒的物品的表面来控制微生物。本发明的抗微生物材料控制广谱的微生物。已发现该材料在控制细菌方面特别有用。术语“细菌”是指真细菌和古细菌。真细菌包括硬壁菌(fermicute)类、薄壁菌(gracilicute)类和ternicutes。薄壁菌包括革兰氏阴性的兼性厌氧杆菌。革兰氏阴性的兼性厌氧杆菌包括肠杆菌科。肠杆菌科包括克雷伯氏菌属和埃希氏菌属。克雷伯氏菌属包括肺炎克雷伯菌，并且埃希氏菌属包括大肠杆菌。硬壁菌包括革兰氏阳性球菌组，以及形成内生孢子的杆菌和球菌组。革兰氏阳性球菌包括微球菌科。微球菌科包括葡萄球菌，并且葡萄球菌包括金黄色葡萄球菌。形成内生孢子的杆菌和球菌包括芽孢杆菌科。芽孢杆菌科包括环状芽孢杆菌。本文对细菌的所有提及均符合伯杰氏系统细菌学手册(bergey'smanualofsystematicbacteriology)，williams&wilkens,第1版第1-4卷,(1984)。根据本发明的第四方面，提供了通过将涂有根据本发明的抗微生物材料的表面暴露于包含微生物或细菌的介质来杀死或控制微生物如细菌的用途。在这方面，可特别提及根据本发明在其上沉积有金属氧化物的金属片。实施例通过参考具体实施例将更详细地进一步描述本发明的非限制性实施例和比较实施例，所述具体实施例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。给出涂有金属氧化物的金属表面的实例，包括zno/zn、zno/al、fe2o3/zn和zno/钢表面，以及zno/zn核-壳颗粒、zno+zn结合物，以证明本发明的概念。材料市售的粒径为1至10或50μm的zn粉末购自sigma。方法表面表征：通过sem(jeoljsm-7400e)、tem(feitecnaif30)和xrd(panalyticalx射线衍射仪，x'pertpro，使用的cukα辐射)表征样品的表面。在sem之前，使用高分辨率溅射涂布机(jeol，jfc-1600autofinecoater)将样品涂覆有薄pt膜。细菌生长条件和样品制备：胰蛋白酶大豆肉汤(tsb)购自bddiagnostics(新加坡)并用于根据制造商的说明制备肉汤。革兰氏阴性细菌大肠杆菌(atcc编号8739)购自atcc(u.s.a)并根据建议的方案再培养。在细菌实验之前，细菌培养物在营养琼脂上从储备液中更新。将新鲜的细菌悬浮液在37℃在5ml的tsb中培养过夜。在对数生长阶段收集细菌细胞，并将悬浮液调节至od600＝0.07。jis杀灭效力测试：将测试的细菌悬浮在5ml的对应营养肉汤中并调节至od600＝0.07。将溶液进一步稀释102倍用于抗菌测试。为了覆盖表面，将150μl细胞悬浮液置于表面上。在37℃与表面孵育后，将各细胞悬浮液洗涤并稀释，并将每种稀释液铺展在两个营养琼脂平板上。然后使用标准平板计数技术对得到的菌落计数，并计算每毫升的菌落形成单位的数目。假定菌落形成单位的数目等同于悬浮液中活细胞的数目。ros测试方法(参见x.hu,k.g.neoh,j.zhang和e.-t.kang,j.colloidinterf.sci.,2014,417,410)：通过基于鲁米诺(luminol)的化学发光测定法测定ros。简而言之，将底物置于24孔微量培养板中，并在黑暗中向每个底物中加入1ml含有5mm鲁米诺的0.2mnaoh溶液。用酶标仪(tecaninfinite，switzerland)在1、2、4、8和24小时测量化学发光度。基于通过使用芬顿反应(将预定量的50mm过氧化氢和0.02m硫酸亚铁加入到5mm鲁米诺溶液中)制备的标准曲线来计算ros密度。实施例实施例1：具有抗菌性质的zno-金属箔制备了zn、al、fe基底上的zno涂层。将0.1g粒径为200-500nm的zno粉末加入到1ml乙醇中，并通过超声波分散5分钟。将100μl溶液分散在尺寸为2×2cm的zn、al和fe基底的表面上。蒸发乙醇后，再施加100μl溶液。蒸发乙醇后，在表面上形成均匀的zno涂层。沉积在不同基底(zn、al和钢)上的亚微米zno粉末形成zno涂层(图1)。使用jisz2801/iso22196方法评估被涂覆金属的抗菌活性，该方法被公认为用于评估抗菌表面的工业标准。如图2所示，孵育24小时后，在涂有zno的zno/zn、zno/al和zno/fe表面上的大肠杆菌的所有细菌细胞都被杀死(对数减少大于8)。作为对照，平坦金属箔(zn、al、fe)上的所有细菌在孵育期间保持生长，表明在测试条件下无杀生物性质。另外，通过使用相同的评估方法，玻璃表面上的zno涂层也显示出不足的杀生物性质。这些结果表明，与zno或金属的单一组分相比，zno/金属复合物具有优异的抗菌性质。为了研究zno/金属复合物的抗菌机制，测量了包括zn、ti和玻璃的几种zno涂层表面的zn2+离子释放水平和活性氧物质(ros)水平。通过icp-ms监测zn2+离子释放水平，并通过化学发光法测量活性氧物质(ros)水平(图3)。从图3中可以看出，在各种基底上从zno涂层中浸出zn2+离子被证实具有相似的水平。然而，zno/zn复合物的ros浓度远高于其余材料。该结果表明，ros释放是对抗细菌的主要原因。如通过使用jis方法评估的，zn、zno/玻璃和zno/ti没有杀菌性质(对数降低<1)。实施例2：具有抗菌性质的zno-zn颗粒使用两种不同的方法从市售锌粉(sigma)制备zno/zn核/壳颗粒。原样的zn粉末呈球形，并具有光滑表面(图4a)。对于zno纳米针的生长，在koh和zn(no3)2的溶液中处理zn粉末。将5ml的0.5mzn(no3)2水溶液和5ml的4mkoh水溶液装入反应管中。加入1gzn颗粒。在平缓搅拌下将混合物在室温下保持2小时。之后，将粉末用水洗涤3次并用乙醇洗涤3次，真空干燥并储存以备将来使用。当用koh/zn(no3)2溶液处理zn粉末2小时时，在zn颗粒表面上生长zno柱(图4b)。还通过高温生长反应制备zno-zn颗粒。向0.1mznso4水溶液中加入30％nh4.h2o直至ph达到10。然后加入0.3至1gzn粉末，并将反应混合物加热至95℃保持15分钟。zno在zn颗粒表面上生长以形成壳层(图4c)。xrd研究证实在zn上形成了zno，如图4(d)所示。为了测试这两种颗粒类型的抗菌性质，将0.02g所得颗粒分散在乙醇中，并涂覆在尺寸为2.5cm×2.5cm的载玻片上。作为对比，还测试了空白载玻片、涂有0.02gzn粉末的载玻片、涂有0.02gzno粉末的载玻片以及涂有0.01gzn粉末与0.01gzno粉末的混合物的载玻片。通过jis方法评估表面的抗菌性质。如表1和图5所示，具有zn/zno复合物的表面均显示出良好的抗菌性质，而其余表面在相同的测试条件下未显示出抗菌性质。颗粒形式的zn/zno复合物也显示出与zn/zno平坦表面相似的良好抗菌性质。相反，仅使用zn或zno颗粒的单组分涂层不显示杀菌性质。[表1]显示了涂有不同颗粒的载玻片的抗菌性质(对于项目5至7，所有细菌细胞都被杀死，对数减少大于8)。[表1]项目玻璃上的涂料组合物对数减少1对照(空白培养皿)02空白载玻片03涂在载玻片上的zn粉末04涂在载玻片上的zno粉末05涂在载玻片上的zno/zn核/壳颗粒(方法1)>86涂在载玻片上的zno/zn核/壳颗粒(方法2)>87涂在载玻片上的zn粉末+zno粉末>8实施例3：具有抗菌性质的fe2o3-zn箔在1ml乙醇中加入0.1gfe2o3粉末，并通过超声波分散5分钟。将100μl溶液分散到zn基底(2×2cm)的表面上。蒸发乙醇后，再施加100μl溶液。蒸发乙醇后，在表面上形成均匀的fe2o3涂层。在zno/金属复合物之外，fe2o3/zn复合物也展示高杀菌活性。如图6所示，制备微米尺寸的fe2o3颗粒并涂覆在zn箔表面上。然后通过使用jis方法评估抗菌活性。如图6中进一步所示，大肠杆菌的所有细菌细胞在fe2o3/zn上都被杀死，对数减少>8，而单独的fe2o3颗粒没有表现出任何杀菌性质。总之，在实施例中显示，包括zno/zn、zno/al、zno/fe和fe2o3/zn的金属-金属氧化物复合物表现出优异的抗菌性质。抗菌性质是由于释放了高浓度的ros，其可能与活性金属/金属氧化物氧化还原反应有关。附图说明附图示出了公开的实施方案或反应方案，并用于解释所公开的实施方案的原理。然而，应该理解，附图仅用于说明实施例的目的，而不是作为对本发明的限制。图1[图1]显示(a)沉积氧化物后的亚微米颗粒的表面；(b)实施例的zno粉末的xrd图案；(c)涂覆在玻璃基底上的zno粉末的表面。图2[图2]显示涂覆在不同基底上的zno颗粒的抗菌活性(针对大肠杆菌)测量的结果。图3[图3]显示(a)tsb溶液中的zn2+离子浓度，和(b)利用涂有zno的表面的测试溶液中的ros浓度。图4[图4]显示(a)未处理的zn粉末的图像，和(b)于室温在koh/zn(no3)2溶液中处理的zn粉末的图像，(c)在95℃用[zn(nh3)4]2+溶液处理15分钟的zn粉末的图像，和(d)处理之前和之后zn粉末的xrd图谱(*是zno的xrd峰)。图5[图5]显示测量的zno/zn核-壳颗粒的抗菌性质(针对大肠杆菌)的结果。图6[图6]显示fe2o3颗粒(a)的sem图像和测量的fe2o3/zn复合物的抗菌性质(针对大肠杆菌)的结果。工业适用性通过根据本发明第一方面的方法获得的金属氧化物/金属复合材料发挥抗微生物活性。该活性是基于高浓度的氧化还原活性物质的释放。通过这种方式，它们可以成为非常稳定并具有长期活性的新型环保无机抗微生物材料的基础。这些新材料不依赖于尺寸，它们在纳米尺度到宏观尺度的范围内的尺寸都是有活性的。这些新材料可用作许多消费者护理、保健和化妆品中的添加剂。它们还可以作为表面涂层涂布，以形成长期的自消毒表面，包括硬表面和织物或纺织品。无机抗微生物材料是清洁的、安全的、稳定的、在生产中可以规模化并且可广泛应用。它们易于通过本创新方法大规模生产。可以开发用于水消毒应用同时避免需要化学处理的规模化(scaleup)。材料也可在使用后回收。新材料可以替代上述应用中的常见抗微生物材料。显而易见的是，在阅读前述公开内容之后，本领域技术人员可以获得本发明的各种其他修改和改变，而不会脱离本发明的精神和范围，并且所有这些修改和改变都打算处在所附权利要求的范围内。当前第1页12