專利名稱：抗微生物抗病毒的聚合物材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗微生物抗病毒的聚合物材料及其制備方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于農(nóng)產(chǎn)品包裝材料的抗微生物聚合物材料，以及用于制成避孕套護(hù)套、外科手術(shù)造管(tubing)和外科用手套的抗病毒的聚合物材料。
所有食品出口商所面臨的問題是農(nóng)產(chǎn)品收獲后在運輸過程中受微生物的侵蝕。當(dāng)運輸期限是以天、周、或月而不是以小時計算時，情形尤其是這樣的。眾所周知，微生物會引起農(nóng)產(chǎn)品嚴(yán)重破壞，造成轉(zhuǎn)移給消費者的額外費用。其實例之一是在以色列收獲的草莓。每年，大約有50％的收成在運輸過程中由于微生物的侵蝕而損失。迄今為止，還沒有開發(fā)出能夠有效降低廢品率的有效體系。
目前，已經(jīng)有多種用于食品運輸?shù)陌b材料，從粗麻布袋子到高級的聚合物包裝材料，它們具有例如強(qiáng)度、柔軟性、透氣性和價格便宜的性能。然而，迄今為止，還沒有一種包裝材料能夠控制在包裝的農(nóng)產(chǎn)品上滋生的微生物的生長。
現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)通過在將要制成包裝材料的聚合物漿料中加入少量粉末形式的Cu++，則該包裝材料就被賦予了抗微生物性。
還令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過在將要制成避孕套的聚合物漿料中加入粉末形式的Cu++，就制成了抑制并減少體液中活性HIV-1的避孕套。
同樣，具有抗微生物抗病毒性能的外科用手套和外科手術(shù)造管也能夠根據(jù)本發(fā)明制成。
WO98/06508和WO98/06509中，教導(dǎo)了多種具有全部或部分金屬或金屬氧化物鍍層且直接牢固地粘合到纖維上的織物，其中包括銅的金屬和金屬氧化物粘合到所述纖維上。
更具體地說，WO98/06509提供了一種包括下述步驟的方法(a)提供一種金屬化織物，(b)將金屬化織物結(jié)合在制品中，其中所述金屬化織物包括(i)一種織物，其中含有選自天然纖維、合成纖維素纖維、再生纖維、丙烯酸纖維、聚烯烴纖維、聚氨酯纖維、乙烯基纖維及其混合物的纖維，和(ii)一種鍍層，包括選自金屬和金屬氧化物的材料，金屬化織物的特征在于鍍層直接粘結(jié)到纖維上。
在所述發(fā)明的說明書中，術(shù)語“織物”包括纖維、不管是天然纖維(例如棉、絲、毛和亞麻)還是合成纖維由這些纖維紡成的紗線以及由這些紗線制成的機(jī)織、針織和無紡織物。所述發(fā)明的范圍包括用于紡織應(yīng)用的所有的天然纖維、以及所有合成纖維，包括但不限于合成纖維素纖維(即再生纖維素纖維例如人造絲、和纖維素衍生物纖維例如乙酸酯纖維)，再生蛋白質(zhì)纖維，丙烯酸纖維，聚烯烴纖維，聚氨酯纖維和乙烯基纖維，及其它們的共混物，但不包括尼龍和聚酯纖維。
所述發(fā)明包括采用用于塑料電解鍍層技術(shù)的產(chǎn)品的應(yīng)用，特別是由塑料和金屬制成的印刷電路板。例如，參見Encyclopedia ofPolymer Science and Engineering(Jacqueline l.Kroschwitz，editor)，Wiley and Sons，1987，vol IX第580-598頁。關(guān)于涂覆織物，該方法包括兩個步驟。第一步是通過在織物上沉淀催化性貴金屬成核位來活化織物。這一步是這樣完成的首先是通過將織物浸泡在低氧化態(tài)還氧劑陽離子溶液中，而后將織物浸泡在貴金屬陽離子的溶液，優(yōu)選Pd++陽離子溶液的溶液，最優(yōu)選酸性PdCl2溶液。低氧化態(tài)的陽離子將貴金屬陽離子還原為貴金屬本身，同時本身被氧化為更高的氧化態(tài)。優(yōu)選的是，還原劑陽離子是既在初始低氧化態(tài)又在最終的高氧化態(tài)下可溶的一種還原性陽離子，例如Sn++被氧化為Sn++++，或者Ti+++被氧化為Ti++++。
第二步是以與活化織物靠得很近的方式還原金屬陽離子，其還原是通過貴金屬催化的。用于還原陽離子的還原劑通常是分子形式，例如對于Cu++來說是甲醛。由于還原劑被氧化，因此本文中金屬陽離子被稱作“氧化劑陽離子”。這樣制成的金屬化織物的特征在于，它們的金屬鍍層直接粘結(jié)到織物纖維上。
WO98/06508描述并要求保護(hù)一種復(fù)合物，包括(a)一種織物，含有選自天然纖維、合成纖維素纖維、再生蛋白質(zhì)纖維、丙烯酸纖維、聚烯烴纖維、聚氨酯纖維、乙烯基纖維及其共混物的纖維；和(b)一種鍍層，含有選自金屬和金屬氧化物的材料；該復(fù)合物的特征在于所述鍍層直接粘結(jié)到所述纖維上。
所述文獻(xiàn)還要求保護(hù)一種復(fù)合物，包括(a)一種織物，含有選自天然纖維、合成纖維素纖維、再生蛋白質(zhì)纖維、丙烯酸纖維、聚烯烴纖維、聚氨酯纖維、乙烯基纖維及其共混物的纖維；和(b)多個成核位，每個所述合成位包括至少一種貴金屬；該復(fù)合物的特征在于催化至少一種金屬陽離子還原為還原的金屬，由此用所述還原的金屬給所述纖維鍍層。
另外，所述文獻(xiàn)公開并要求保護(hù)制備所述產(chǎn)品的方法。
根據(jù)所述文獻(xiàn)，一種制備金屬化織物的優(yōu)選方法包括下述步驟a)選擇一種選自紗線和織物形式的織物，所述織物包括選自天然纖維、合成纖維素纖維、再生蛋白質(zhì)纖維、丙烯酸纖維、聚烯烴纖維、聚氨酯纖維、乙烯基纖維及其共混物的纖維；b)將所述織物浸泡在一種溶液中，該溶液中含有至少一種具有至少兩個正的氧化態(tài)的還原劑陽離子，所述至少一種陽離子處于所述至少兩個正氧化態(tài)中的低氧化態(tài)；c)將所述織物浸泡在含有至少一種貴金屬陽離子的溶液中，這樣就制成了活性織物；和d)與所述活性織物接觸來還原至少一種氧化性陽離子，這樣就制成了金屬化織物。
然而，所述文獻(xiàn)僅限于根據(jù)所述方法制成的涂覆纖維和織物，沒有公開或提議本文中所述并例示的將銅離子結(jié)合在聚合物漿料中的可能性，從而制成膜和纖維，其中銅離子微粒包覆在其中并從其上面突出出來，并具有抗微生物抗病毒的聚合物性能。
牢記本領(lǐng)域的這種說明，現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明提供了一種抗微生物抗病毒的聚合物材料，該材料中具有包覆在其中并從其表面突出出來的銅離子微粒。
本發(fā)明的另一方面是提供一種制備抗微生物抗病毒的聚合材料的方法，包括制備聚合物漿料，將銅離子粉末引入和分散在所述漿料中，然后將所述漿料擠出形成聚合物材料，其中所述銅離子顆粒包覆在其中并從其表面突出出來。
本發(fā)明的聚合物材料可以是膜、纖維或紗線的形式，其中所述膜以其自身的形式使用，所述纖維和紗線能夠制成農(nóng)產(chǎn)品的包裝材料。
所述材料能夠由幾乎所有的合成聚合物制成，該聚合物中將能夠?qū)~離子粉末引入到聚合物的漿料中。一些材料的實例是聚酰胺(尼龍)、聚酯、丙烯酸、聚丙烯、硅橡膠和膠乳。當(dāng)銅粉末磨碎成細(xì)粉末時，例如大小為1-10微米的粉末并以少量例如聚合物重量的0.25-10％引入到漿料中時，發(fā)現(xiàn)，隨后由這種漿料制成的產(chǎn)品既具有抗微生物性也具有抗病毒性。
不同于例如WO98/06508和WO98/06509所述的纖維，其中纖維的外面被涂層，本發(fā)明產(chǎn)品中，聚合物具有包覆在其中并從其表面突出出來的銅離子微粒。這些從聚合物材料表面突出出來的顆粒，根據(jù)后文中描述的測試所示，具有活性。
通常，本發(fā)明的產(chǎn)品是按照下述方法制備的1漿料是由任何聚合物制成的，其主要原料優(yōu)先選自聚酰胺、聚乙烯、聚氨酯和聚酯。如果多于一種所述材料是相容的或者調(diào)整到相容，那么它們的結(jié)合也可以使用。該聚合物原料通常是珠粒形式，性質(zhì)上可以是單組分、雙組分、或多組分。這些珠粒優(yōu)選在大約120℃-180℃的溫度下加熱熔融。
2在擠出前的熱混合階段，銅離子粉末被加入到漿料中，并能夠在加熱的漿料中分散。顆粒大小優(yōu)選為1-10微米，然而，當(dāng)膜或纖維厚度能夠容納更大的顆粒時，顆?？梢愿蟆?br> 3然后，將液體漿料加壓通過形成圓形、稱作噴絲板的一系列金屬板上的孔。當(dāng)漿料通過靠近在一起的小孔時，形成單纖維，或者如果彼此接觸，形成膜或護(hù)套。熱的液體纖維或膜同冷空氣一起向上推出形成一組連續(xù)纖維或環(huán)形片材。纖維或片材的厚度通過孔的大小和漿料通過孔并通過冷空氣流向上推出的速度控制。
4在所示的高達(dá)10wt％銅離子的混合物表明，在成品的聚酰胺漿料中，物理性能沒有降低。當(dāng)測試時，低到1％的混合物仍然表現(xiàn)出抗微生物性，以及令人驚奇的表現(xiàn)出抑制HIV-1活性的性質(zhì)。
參考作為收獲后的包裝體系的材料的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)，包裝材料外面的微生物不能進(jìn)入內(nèi)部面積，包裝袋內(nèi)部的微生物難以在通常由于在包封面積內(nèi)部的濃集而孵育的包裝材料內(nèi)部生長。
如上所述，具有包覆其中的銅離子微粒的本發(fā)明的聚合材料還能夠利用模具/形狀構(gòu)型制備一次性手套和避孕套。
通常，主要的原料是濃縮的、保藏的天然橡膠膠乳。另外，可以加入化學(xué)品例如酸、氯氣、堿和玉米淀粉，然而，正如現(xiàn)有技術(shù)所知，根據(jù)本發(fā)明還可以加入粉末形式的Cu++。
陰模(或陽模)是通過防止液體膠乳粘結(jié)其上的制備方法制備。如本領(lǐng)域所知，這是通過一組浸輥和對模具的處理完成的。然后將陰模清潔并干燥，并浸漬在凝結(jié)劑化學(xué)品的溶液中。該凝結(jié)劑在陰模上形成一層，當(dāng)陰模浸漬在膠乳罐中時，有助于固化膠乳。
將陰模浸漬在膠乳混合物中，從中拉出并通過硫化箱。手套和/或避孕套將在它們通過溫度大約為120℃-140℃的烘箱的不同位置時硫化。該方法交聯(lián)膠乳橡膠來賦予所需要的物理性能。
制備一次性手套/避孕套的常規(guī)方法和本發(fā)明方法之間的區(qū)別是在原料中加入了Cu++粉末。
下面，盡管本發(fā)明將結(jié)合下面實施例中的某些優(yōu)選實施方式并參考附圖進(jìn)行說明，以使本發(fā)明的這些方面可以被更充分地理解，但是決不是想將本發(fā)明限定為這些具體實施方式
。相反，本發(fā)明意欲同包括在后面權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍一樣，覆蓋所有的變化形式、改變形式和等價變化形式。因此，后面這些包括優(yōu)選實施方式的實施例將用于說明本發(fā)明的實施，它應(yīng)當(dāng)理解為，所示的細(xì)節(jié)是通過實施例的形式并且僅僅是用于說明性討論本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并且當(dāng)它們被認(rèn)為是最有用的并且易于理解配方過程以及本發(fā)明的原理和概念性方面的描述時，才存在。
附圖的簡要說明


圖1是加入到聚合物漿料中后，其中包埋有并從中突出出來的銅顆粒的尼龍纖維的電子顯微鏡照片；圖2是根據(jù)本發(fā)明，浸漬有不同量銅離子的乳膠手套的消毒樣片上，表示抑制HIV-1的圖。
實施例1-纖維的制備通過在分別為160℃的兩個單獨浴中加熱兩種珠粒形化學(xué)品來制備一共500g的聚酰胺雙組分化合物。然后將兩個單獨組分混合在一起，并攪拌15分鐘直到混合物在色澤上呈現(xiàn)均相。再次將混合的化學(xué)品分在兩個單獨罐中。一個罐中，將25gCuO和Cu2O粉末的混合物加入，得到1％的混合物。第二個罐中，將6.25gCuO和Cu2O粉末的混合物加入，得到0.25％的混合物。這兩個混合物都保持160℃的溫度。攪拌混合物直到色澤上呈現(xiàn)均相。
將這兩種混合物擠出通過帶孔的噴絲板，得到直徑為50-70微米的纖維。由于Cu++防粘粉末被研磨成小于20微米的顆粒，因此噴絲板的孔中沒有發(fā)生堵塞。將擠出的纖維空氣冷卻，并纏在圓錐體上。
測試?yán)w維的生物活性。
制備任何合成纖維的常規(guī)方法和本發(fā)明方法之間的區(qū)別是在原料中加入了Cu++防粘粉末。
實施例2將高度濃縮HIV-1病毒的100μl等分試樣在37℃下的纖維表面上孵育30分鐘。然后，將10μl預(yù)先處理的病毒加入到在1ml培養(yǎng)基中孵育的MT-2細(xì)胞(Lymphocyte Human Cell Line)中。然后，將細(xì)胞在37℃下在保濕孵育箱中孵育5天，并利用市售ELISA(EnzymeBased Immuno-absorbtion Assay)試劑盒通過測試上清液中p24(一種特定的HIV-1蛋白質(zhì))的量的方法來測試病毒傳染性和增殖。結(jié)果是多個試驗的平均值。作為CuO或Cu2O對細(xì)胞可能存在的細(xì)胞毒性的對照例，按照上述方法進(jìn)行類似試驗，不同的是纖維是在100μl沒有加HIV-1的天然培養(yǎng)基中孵育。沒有觀察到細(xì)胞毒性，即在上述試驗條件下，沒有觀察到宿主細(xì)胞被殺死。
下面，概括了組織培養(yǎng)中，浸漬了CuO或Cu2O的幾種纖維對抑制HIV-1增殖能力的評價陰性對照(不含有CuO或Cu2O的聚合物纖維) 不抑制陽性對照(CuO或Cu2O粉末) 抑制70％1％的CuO或Cu2O纖維抑制26％實施例3 抗真菌易感性的測試易感性測試是按照下述方法進(jìn)行的用于該測試的瓊脂配方是根據(jù)NCCLS文獻(xiàn)M27-ARPMI(RPG)選擇的，并選擇了一種緩沖到pH值為7.0的0.165M的嗎啉丙烷磺酸緩沖液(MOPS)。
測試中，使用了一種帶有瓊脂厚度為4.0mm的90mm直徑的板。對于白色假絲酵母(Candida albicans)，新型隱球酵母(Cryptococcusneoformans)，微球菌屬(Micrococcus)，Tinea pedis和Tineacurpus，接種物分別是由24小時培養(yǎng)物和48小時培養(yǎng)物制成的；而對于繩狀曲霉(Aspergillus fumigatus)和須發(fā)癬菌(Trichophytonmentagrophytes)，使用了5天的老培養(yǎng)物。在濁度調(diào)整為0.5McFarland標(biāo)準(zhǔn)的消毒的0.85％NaCl中，制備了細(xì)胞懸浮液。在瓊脂表面通過將浸在細(xì)胞懸浮液中的無毒棉拭在瓊脂整個表面上在三個方向劃線來接種。
過量濕氣被吸收在瓊脂并且表面完全干燥后，將濃度為3％-10％的Chemtex/MTC處理的纖維用各種鍍層液涂覆。該鍍層是在35℃小培養(yǎng)并在24小時、48小時和7天后讀數(shù)。如果纖維下面和周圍沒有觀察到抑制性，那么處理纖維的抗真菌活性就被認(rèn)為是正的。
抗細(xì)菌易感性測試在進(jìn)行下述改變后，按照上述抗真菌活性的方法進(jìn)行易感性測試。pH值調(diào)整為7.2-7.4。用于該研究的細(xì)菌是大腸埃希氏菌(Escherichia coli)，金黃色葡萄球菌(Staphphylococcus aureus)，短桿菌屬(brevubacterium)，不動桿菌屬(acinetobacter)和微球菌屬(micrococcus)。
結(jié)果濃度為3％-10％的處理纖維在纖維下面和周圍具有特殊的抑制區(qū)，說明了正的抗真菌和抗細(xì)菌活性。對照例(未處理的纖維)沒有抗真菌或抗細(xì)菌活性。
實施例4將含有HIV-1IIIB(實驗室親T細(xì)胞菌株，0.36pg p24[病毒含量])的50μl RPMI1640培養(yǎng)基放在UV消毒的手套樣片的表面。作為病毒活性的陰性對照，將50μl培養(yǎng)基放置在手套上，作為陽性對照，將病毒放置在正常的手套(即沒有Cu++)上。該試驗進(jìn)行多次，即在各個手套上(不同濃度的Cu++)放置兩個單獨液滴，分別是含有或不含有病毒。
室溫下孵育20分鐘后，將含有病毒的50μl液滴與450μl新鮮培養(yǎng)基(含有10％的胎牛血清)混合，并將該混合物加入到1ml培養(yǎng)基(含有10％的胎牛血清)中的2×105MT-2細(xì)胞(淋巴細(xì)胞系)中。
然后將病毒細(xì)胞混合物在24孔板中，在37℃的CO2保濕培養(yǎng)中孵育。孵育4天后，每個孔中病毒的存在量用Reverse Transcriptase(RT)Assay進(jìn)行量化分析。
RT是HIV-1的關(guān)鍵酶，它能夠由RNA鏈聚合DNA鏈。通過加入放射性同位素標(biāo)記的脫氧核苷酸，新合成的DNA的量能夠量化測出。如圖2所示，抑制性的百分比是將用每只手套得到的每分鐘的平均數(shù)(CPM)除以正常對照手套中得到的平均數(shù)計算的。從該圖中可以看出，經(jīng)濃縮的HIV-1病毒暴露在浸漬有1％或更多銅離子的化合物的乳膠手套表面20分鐘后，結(jié)果是，隨后病毒對淋巴細(xì)胞的感染性的中和超過95％(HIV-1的主要目標(biāo))。該結(jié)果指出，將銅離子浸漬在將要制成手套或其它物品例如避孕套的漿料中來中和傳染的病毒的潛在性，其中這種傳染的病毒可以在人體被污染的體液例如血液或精液中發(fā)現(xiàn)。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明并不限于上面說明性實施例的細(xì)節(jié)，本發(fā)明可以包括不偏離本發(fā)明基本特性的其它方面，因此，本發(fā)明的實施方式和實施例希望被認(rèn)為在所有方面被認(rèn)為是說明性的，而不是限制性的，構(gòu)成后面權(quán)利要求的參考而不是上述描述，因此在權(quán)利要求意思范圍內(nèi)和等價范圍的所有改變都包括在其中。
權(quán)利要求
1.一種抗微生物抗病毒聚合物材料，它具有包覆在其中并從其表面突出處理的銅離子微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述的抗微生物抗病毒聚合物材料，其中所示聚合物材料是膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗微生物抗病毒聚合物材料，其中所述聚合物材料是纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗微生物抗病毒聚合物材料，其中所述聚合物材料是紗線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗微生物抗病毒聚合物材料，其中所述顆粒的大小為1-10微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗微生物抗病毒聚合物材料，其中所述顆粒在聚合物中的含量為0.25-10wt％。
7.一種含有權(quán)利要求1中的抗微生物聚合物材料的包裝材料。
8.一種包括抗病毒聚合物材料的避孕套，具有包覆在其中并從其表面突出處理的銅離子微粒。
9.一種制備抗微生物抗病毒聚合物材料的方法，包括制備一種聚合物漿料，將銅離子引入到所述漿料中并在其中分散，然后擠出所述漿料形成聚合物材料，其中所述銅離子顆粒被包覆在其中，并從其表面突出出來。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抗微生物抗病毒的聚合物材料，它其中包覆有并從其表面突出出來的銅離子的微粒。
文檔編號A01N59/20GK1427672SQ01808933
公開日2003年7月2日 申請日期2001年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月5日
發(fā)明者J·加貝 申請人:卡普羅恩公司