Антимикробные композиции на полимерной основе и способ их применения - RU2698182C1

Чертежи

Описание

Уровень техники

[0001] Инфекционные заболевания убивают больше людей во всем мире каждый год чем любая другая отдельная причина. Сведение к минимуму инфекций, вызываемых патогенными микроорганизмами, является большой проблемой для многих областей, в частности, в медицинских устройствах, лекарственных средствах, на больничных поверхностях/мебели, в оборудовании для лечения и протезирования зубов и хирургии, в применениях в продуктах для здравоохранения и гигиенических применениях, в системах очистки вод, в текстильных материалах, при упаковке и хранении пищевых продуктов, в промышленном или бытовом оборудовании, в космонавтике, и тому подобное. В частности, в больницах тратятся большие усилия и значительные средства для борьбы против инфекций.

[0002] Инфекции происходят из-за касания, поедания, выпивания или вдыхания чего-то, что содержит патоген. Согласно оценка 80% инфекций человека происходят в результате контакта с поверхностями, зараженными микробами (Salwiczek et al., Trends Biotechnol 32: 82-90 (2014)). Как правило, с этими инфекциями борются с помощью антимикробных агентов, которые нацелены на патоген. Однако особенные проблемы доставляют микроорганизмы, гены которых быстро и легко мутируют, становясь стойкими к этим агентам, что делает сложным их устранение. Например, Staphylococcus aureus (S. aureus) обычно образует колонии на коже и слизистых человека, не вызывая острых проблем, но, если бактерии проникают в организм, могут развиваться заболевания, от умеренных до угрожающих жизни, включая инфекции на коже и на ранах, инфекционную экзему, гнойные инфекции, инфекции клапана сердца или эндокардит, пневмонию и инфекции кровообращения или бактериемию. Некоторые S. aureus являются стойкими к метициллину и к другим β-лактамовым антибиотикам - это стойкий к метициллину S. aureus (MRSA)- и требуют альтернативных типов антибиотиков для их лечения. Кроме того, образующий споры Clostridium difficile (C. difficile), кишечная супербактерия, вызывающая симптомы в диапазоне от диареи до опасного для жизни воспаления толстой кишки, представляет собой наиболее распространенную бактериальную инфекцию, приобретаемую в больницах.

[0003] В течение последних нескольких лет, имеется растущее количество исследователей, работающих над новыми антимикробными системами, имеющими целью помощь в облегчении, борьбе и/или уничтожении наносящих большой ущерб здоровью инфекций. Множество таких исследований фокусируется на полимерах, благодаря их собственным свойствам: полимеры могут действовать в качестве матрицы для удержания антимикробных агентов, и их характеристики, такие как их гидрофильность и/или молекулярная масса, могут оказывать большое влияние на получаемую в результате антимикробную активность. По этой причине, применение полимерных материалов с антимикробными свойствами привлекает все больший интерес как в академическом, так и в промышленном сообществе.

[0004] Известные антимикробные полимерные покрытия получают посредством импрегнирования, адсорбции или ковалентного связывания антимикробных агентов на различных поверхностях с получением пленочного слоя. Например: патент США № 9127173 описывает получение слоя посредством нанесения слоя покрытия на подложку, при этом покрытие содержит группы четвертичных аминов, которые придают антибактериальные свойства подложке. Невыщелачивающиеся поверхности часто считаются предпочтительными, поскольку микробы экспонируются для более высоких поверхностных концентраций антимикробного агента по сравнению с поверхностями с медленным высвобождением. Кроме того, выщелачивающиеся поверхности делают сложным прохождение тестов Environmental Protection Agency (EPA) на цитотоксичность. Как общее правило, невыщелачивающиеся антимикробные покрытия и методологии их получения являются крайне сложными и непрактичными при широкомасштабном производстве и коммерциализации. Кроме того, эта технология, как правило, является специфичной для каждой поверхности. Альтернативные подходы к получению антимикробных покрытий включают применение покрытий, которые не связаны ковалентно с поверхностью. Однако подобно ковалентно связанным покрытиям, эти методологии, как правило, требуют множества сложных стадий синтеза и должны подбираться для покрытий для различных подложек, таким образом делая их непрактичными для коммерческого использования.

[0005] По этой причине, несмотря на активные исследования в этой области, все еще существует потребность в новых антимикробных материалах, которые демонстрируют антимикробную активность широкого спектра и которые можно легко адаптировать к сложностям различных окружающих сред (например, жилых домов, учреждений здравоохранения, школ, сельского хозяйства), поверхностей (например, дерева, нержавеющей стали, мрамора, стекла и текстильных материалов) и применений (например, упаковки для пищевых продуктов, фильтров для воды или воздуха или даже для защиты фруктов и овощей). В дополнение к этому, такая антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка или покрытие должно в идеале обеспечивать очень высокую долю уничтожения, быть жизнеспособным в течение недель, быть нетоксичным и при этом легко удаляться. Было бы также желательным иметь универсальный и недорогой способ получения таких покрытий для поверхности в промышленном масштабе.

Сущность изобретения

[0006] Настоящее изобретение основано на антимикробной композиции на полимерной основе, которая является нетоксичной, водорастворимой и которая значительно подавляет передачу инфекционных заболеваний с поверхностей, таких как стекло, пластик, гранит и металлические подложки, а также кожа. Полимеры, используемые в композициях, способны служить для двух функций: (i) возможность дезинфицировать поверхности посредством уничтожения существующих микроорганизмов (kill-now); и (ii) создание удаляемой, остаточной самодезинфицирующейся пленки, которая предотвращает рост микробов в будущем (kill-later). Композиция на полимерной основе является эффективной против бактерий, вирусов и спор, включая Clostridium difficile (C. difficile). В дополнение к этому, в отличие от большинства коммерческих дезинфектантов, композиция на полимерной основе дезактивирует вирусы без оболочки, которые как правило, являются причиной обычной простуды и желудочно-кишечного гриппа. Поскольку антимикробная композиция не требует гермицидных химикалий или металлов, эта композиция является безопасной для людей, животных и окружающей среды, в отличие от других коммерческих дезинфектантов.

[0007] Настоящее изобретение предлагает антимикробную композицию на полимерной основе, содержащую катионный полимер, по меньшей мере, один промотор адгезии, носитель и, необязательно, органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, где компоненты композиции не связаны ковалентно друг с другом. Антимикробная композиция соответствует, по меньшей мере, одному из следующих тестов:

(i) тест гермицидного спрея согласно American Society for Testing and Materials (ASTM) international method E1153, который удовлетворяет требованию EPA уменьшения на 3 log для вирусов и уменьшения на 5 log для бактерий,

(ii) тест суспензии согласно ASTM international method E1052-96 (2002) или ASTM international method E2315 (2016),

(iii) пленка, сформированная из композиции, уничтожает

(iii-a), по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамположительных или грамотрицательных бактерий за 30 минут,

(iii-b) по меньшей мере, 95% популяции 4 log вируса с оболочкой в пределах 30 минут контакта,

(iii-c) по меньшей мере, 95% вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта и/или

(iii-d) по меньшей мере, 94% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile в пределах 24 часов контакта,

согласно тесту Japanese Industrial Standard (JIS) Z 2801 на антимикробную активность или модифицированной версии такого теста, как описано в настоящем документе,

(iv) пленка, сформированная из композиции, имеет значение 2 или меньше согласно тесту на цитотоксичность in vitro International Organization for Standardization (ISO) 10993-5,

(v) согласно тесту на долговечность, либо выбранному из (v-a), пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 99,9% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, EPA Protocol # 01-1A, либо выбранному из (v-b), через 7 дней после формирования пленки, пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 95% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий или вирусов в оболочке или без оболочки согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, модифицированная версия Protocol # 01-1A, как описано в настоящем документе.

[0008] Настоящее изобретение также предлагает способ уничтожения микробов на поверхности, включающий нанесение на поверхность антимикробной композиции, содержащей катионный полимер, по меньшей мере, один промотор адгезии, носитель и, необязательно, органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете.

[0009] Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ уничтожения микробов на поверхности, включающий нанесение на поверхность антимикробной композиции, содержащей высокомолекулярную полидиаллилдиметиламмониевую соль и носитель.

[0010] Кроме того, настоящее изобретение предлагает композицию, содержащую полимер на основе полиэтиленимина, необязательно, второй катионный полимер, выбранный из полидиаллилдиалкиламмониевой соли, поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмония галогенида), хитозана или их сочетания, необязательно, поликислоту и носитель. Также предлагается антимикробная композиция, содержащая, по меньшей мере, один вид органических и/или неорганических частиц, которые фотокаталитически активны в видимом свете, по меньшей мере, один промотор адгезии и носитель. Эти композиции можно использовать в способе уничтожения микробов на поверхности.

Краткое описание чертежей

[0011] Фиг.1 иллюстрирует обмен противоионов в полидиаллилдиметиламмонии хлориде (полиDADMAC) с LiTFSI в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0012] Фиг.2A иллюстрирует малый размер пор из фильтра, содержащего 5-мкм стекло, которое не является положительно заряженным. Фиг.2B иллюстрирует фильтр, содержащий положительно заряженный оксид алюминия с порами большего размера и катионный полимер, связанный с оксидом алюминия.

Подробное описание изобретения

[0013] Настоящее изобретение предлагает антимикробную композицию на полимерной основе, содержащую катионный полимер, по меньшей мере, один промотор адгезии, необязательно, органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, и носитель, где компоненты композиции не связаны ковалентно друг с другом. Антимикробная композиция соответствует, по меньшей мере, одному из следующих тестов:

(i) тест гермицидного спрея согласно ASTM E1153, который удовлетворяет требованию EPA уменьшения на 3 log для вирусов и уменьшения на 5 log для бактерий,

(ii) тест суспензии согласно ASTM E1052-96 (2002) или ASTM E2315 (2016),

(iii) пленка, сформированная из композиции, уничтожает

(iii-a) по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамположительных или грамотрицательных бактерий за 30 минут,

(iii-b) по меньшей мере, 95% популяции 4 log вируса с оболочкой в пределах 30 минут контакта,

(iii-c) по меньшей мере, 95% вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта и/или

(iii-d) по меньшей мере, 94% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile в пределах 24 часов контакта

согласно тесту на антимикробную активность JIS Z 2801 (2006) или модифицированной версии такого теста, как описано в настоящем документе,

(iv) пленка, сформированная из композиции, имеет значение 2 или меньше согласно тесту на цитотоксичность in vitro International Organization for Standardization (ISO) 10993-5,

(v) согласно тесту на долговечность, либо выбранному из (v-a), пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 99,9% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, EPA Protocol # 01-1A, либо выбранному из (v-b), через 7 дней после формирования пленки, пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 95% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий или вирусов в оболочке или без оболочки согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, модифицированная версия Protocol # 01-1A, как описано в настоящем документе.

[0014] Эффективность антимикробной композиции, описанной в настоящем документе, лучше всего видна в терминах следующих преимуществ. Композиция может "kill now", уничтожать непосредственно при нанесении на поверхность как традиционный дезинфектант - даже без присутствия обычных гермицидных, которые могут быть токсичными. Композиция может "kill later", то есть, уничтожать непрерывно (дезинфицировать) в будущем после нанесения посредством формирования остаточной самодезинфицирующейся пленки, которая соответствует принятому EPA тесту на долговечность и одобренным EPA тестам на токсичность, как описано в настоящем документе. Остаточная самодезинфицирующаяся пленка может удаляться с помощью воды (например, теплой мыльной воды), спирта или смеси вода-спирт. Технология легко перестраивается в широких пределах, поскольку: i) композиция может подбираться для создания пленок с различной толщиной, растворимостью и адгезией, ii) несколько катионных полимеров могут смешиваться в различных пропорциях с тем, чтобы нацеливаться на конкретные патогены и/или для конструирования продуктов с различными профилями затрат, и/или iii) природная особенность "kill-now", исходящая от катионного полимера, может ослабляться при желании посредством добавления одного или нескольких обычных антимикробных агентов к композиции. Эти и другие преимущества настоящего изобретения, а также дополнительные признаки изобретения, будут видны из описания изобретения, предлагаемого в настоящем документе.

[0015] Антимикробная композиция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер. Катионный полимер может представлять собой любой пригодный для использования катионный полимер с некоторой молекулярной массой и плотностью заряда, который демонстрирует антимикробные свойства и позволяет композиции или пленке, сформированной из композиции, проходить, по меньшей мере, один из тестов (i)-(v). Определено, что на плотность заряда влияет молекулярная масса и pH препарата. Например, заряд имеет тенденцию к увеличению при увеличении молекулярной массы. Альтернативно, или в дополнение к этому, заряд имеет тенденцию к увеличению при понижении pH. Таким образом, молекулярная масса и/или pH могут модифицироваться для обеспечения желаемой плотности заряда и/или антимикробной активности. Пригодные для использования молекулярные массы различных катионных полимеров описаны в настоящем документе. pH композиции, как правило, меньше примерно, чем 7, например, это pH в пределах примерно 3-7, более предпочтительно, pH в пределах примерно 4-6.

[0016] Без желания ограничиваться какой-либо конкретной теорией, катионный полимер является высокоэффективным, среди прочего, при нацеливании на грамположительные и/или грамотрицательные бактерии и на вирусы с оболочкой и без оболочки. В частности, считается, что положительно заряженный полимер притягивает и связывает микробную частицу, такую как частица вируса. Полимер продолжает инкапсулировать микроб. После того как полимер полностью инкапсулирует микроб, капсид разрушается, что дает в результате безвредное высвобождение геномного материала.

[0017] Конкретные примеры пригодного для использования катионного полимера включают полидиаллилдиалкиламмониевую соль, акрилоксиалкилтриалкиламмониевую соль (например, акрилоксиэтилтриметиламмоний галогенид, метакрилоксиэтилтриметиламмоний галогенид), винилфеналкилтриалкиламмониевую соль (например, винилбензилтриметиламмоний галогенид), акриламидоалкилтриалкиламмониевую соль (например, 3-акриламидо-3-метилбутилтриметиламмоний галогенид), поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмониевую соль) (например, поли(акриламид-со-диаллилдиметиламмоний хлорид)), полимер на основе полиэтиленимина, хитозан или их сочетание. В любом из упомянутых выше полимеров, каждая пара алкильных групп являются одинаковыми или различными, и группа представляет собой прямоцепную C_1-6 или разветвленную C_3-6 (например, метильную, этильную, трет-бутильную) группу, и соль представляет собой анион, такой как галогенид (например, хлорид, фторид, бромид), галогенид-содержащий анион (например, бис(трифторметан)сульфонимид, трифторацетат), сульфат или фосфат. Предпочтительно, катионный полимер представляет собой полидиаллилдиалкиламмониевую соль (например, полидиаллилдиметиламмоний галогенид), поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмоний галогенид) (например, поли(акриламид-со-диаллилдиметиламмоний хлорид)), и/или полимер на основе полиэтиленимина (например, линейный, не модифицированный химически PEI). В некоторых вариантах осуществления, композиция не содержит мостикового полициклического соединения (например, структуры кавитанда), включая связанное с полимером мостиковое полициклическое соединение (например, связанный с полимером кавитанд). В некоторых вариантах осуществления, катионный полимер не является гибридным материалом, который содержит один или несколько двухвалентных металлов и силоксановые мостики.

[0018] В некоторых случаях, в композиции используют сочетание двух или более катионных полимеров, выбранных из полидиаллилдиалкиламмониевой соли (например, полидиаллилдиметиламмония галогенида), акрилоксиалкилтриалкиламмониевой соли, винилфеналкилтриалкиламмониевой соли, акриламидоалкилтриалкиламмониевой соли, поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмония галогенида), полимера на основе полиэтиленимина и хитозан. В конкретном варианте осуществления, полидиаллилдиалкиламмониевая соль (например, полидиаллилдиметиламмоний галогенид) используется в сочетании с полимером на основе полиэтиленимина (например, с линейным или разветвленным полиэтиленимином (PEI)). В предпочтительном варианте осуществления, полидиаллилдиметиламмоний хлорид или поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмоний хлорид) используют в сочетании с не модифицированным химически линейным PEI.

[0019] Катионный полимер можно использовать совместно с анионным полимером для формирования полиэлектролитного комплекса (PEC) или не использовать. Как используется настоящем документе, PEC относится к комплексу, который формируется автоматически при добавлении одного или нескольких катионных полимеров совместно с одним или несколькими анионными полимерами. Как правило, PEC является гидрофильным и имеет тенденцию к водорастворимости. В некоторых вариантах осуществления, композиция не содержит анионного полимера. Когда катионный полимер представляет собой полидиаллилдиалкиламмониевую соль (например, полидиаллилдиалкиламмоний галогенид), формирование PEC является необязательным, то есть, анионный полимер в композиции является необязательным. В некоторых вариантах осуществления, композиция не содержит анионного полимера в сочетании с полидиаллилдиалкиламмониевой солью (например, полидиаллидиметиламмонием галогенидом).

[0020] В одном из вариантов осуществления, катионный полимер представляет собой полидиаллилдиалкиламмониевую соль, такую как полидиаллилдиалкиламмоний галогенид (например, галогенид или галогенид-содержащий анион), полидиаллилдиалкиламмоний сульфат или полидиаллилдиалкиламмоний фосфат. В полидиаллилдиалкиламмонии галогениде, галогенид может представлять собой любое пригодное для использования соединение, в котором анион представляет собой галогенид или содержит галогенид (например, бис(трифторметан)сульфонимид, трифторацетат), такой как полидиаллилдиметиламмоний фторид, полидиаллилдиметиламмоний хлорид, полидиаллилдиметиламмоний бромид, полидиаллилдиметиламмоний йодид, полидиаллилдиметиламмоний бис(трифторметан)сульфонимид или их сочетание. В предпочтительных вариантах осуществления, полидиаллилдиметиламмоний галогенид представляет собой полидиаллилдиметиламмоний фторид, полидиаллилдиметиламмоний хлорид (полиDADMAC) или смесь полидиаллилдиметиламмония хлорида и полидиаллилдиметиламмония фторида и/или полидиаллилдиметиламмония бис(трифторметан)сульфонимида.

[0021] Предпочтительные полидиаллилдиалкиламмониевые соли представляют собой такие полимеры, полученные при полимеризации диаллилдиалкиламмониевых соединений, которые могут быть представлены следующей формулой:

в которой R₁ и R₂ одинаковые или различные и каждый из них представляет собой водород или C₁-C₆ алкил; R₃ и R₄, независимо, представляют собой водород или алкильную, гидроксиалкильную, карбоксиалкильную, карбоксиамидалкильную или алкоксиалкильную группу с 1-12 атомами углерода и Y^- представляет собой анион, такой как галогенид, галогенид-содержащий анион (например, бис(трифторметан)сульфонимид), сульфат или фосфат. Примеры предпочтительного диаллидиалкиламмониевого мономера включают диаллилдиметиламмоний хлорид (DADMAC), диаллилдиметиламмоний фторид, диаллилдиметиламмоний бис(трифторметан)сульфонимид, диаллилдиметиламмоний бромид, диаллилдиметиламмоний сульфат, диаллилдиметиламмоний фосфат, диметилаллилдиметиламмоний хлорид, диметилаллилдиметиламмоний фторид, диметилаллилдиметиламмоний бис(трифторметан)сульфонимид, диэтилаллилдиметиламмоний хлорид, диэтилаллилдиметиламмоний фторид, диэтилаллилдиметиламмоний бис(трифторметан)сульфонимид, диаллилди(бета-гидроксиэтил)аммоний хлорид, диаллилди(бета-гидроксиэтил)аммоний фторид, диаллилди(бета-гидроксиэтил)аммоний бис(трифторметан)сульфонимид, диаллилди(бета-этоксиэтил)аммоний хлорид, диаллилди(бета-этоксиэтил)аммоний фторид, диаллилди(бета-этоксиэтил)аммоний бис(трифторметан)сульфонимид, диаллилдиэтиламмоний хлорид, диаллилдиэтиламмоний фторид и диаллилдиэтиламмоний бис(трифторметан)сульфонимид. В предпочтительном варианте осуществления, катионный полимер представляет собой полиDADMAC.

[0022] В конкретном варианте осуществления, некоторые молекулярные хлоридные противоионы полиDADMAC могут преобразовываться в нерастворимые фторидсодержащие противоионы. Такое преобразование может происходить, например, при добавлении разбавленной смеси лития бис(трифторметан)сульфонимида (LiTFSI). LiTFSI, также как и полиDADMAC, несет электростатические заряды, что дает остаток с (поли)электролитным поведением в растворе. Этот обмен противоиона в полиDADMAC с LiTFSI иллюстрируется на Фиг.1. LiTFSI, как известно, имеет хорошую растворимость и стабильность в воде. Реакция обмена заключается в смешивании двух растворов: один из них содержит положительно заряженный полиDADMAC, а другой содержит отрицательно заряженные анионы TFSI^-. Когда достаточная доля полимерных противоанионов заменяет анионы TFSI^-, полимер становится нерастворимым и преципитирует из раствора. Анионы TFSI^- в растворе либо могут связываться с полимерной цепью, либо представлять собой часть мицеллы. Настоящее изобретение пытается использовать стратегию ионного обмена для создания количества мицелл достаточного только для небольшого уменьшения растворимости катионного полимера, используется ли он сам по себе или в пленке PEC. Добавление анионов TFSI^- уменьшает растворимость полимера, но увеличивает долговечность получаемой в результате пленки согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, EPA Protocol # 01-1A, или его модификации, как описано в настоящем документе. Желаемая растворимость достигается посредством экспериментального определения количества TFSI^-, которое будет давать желаемое уменьшение растворимости. В конкретном примере, можно использовать следующие стадии: 1) сначала уменьшение количества воды, добавляемого в раствор полиDADMAC, на 125 мл; 2) получение разбавленного раствора TFSI посредством подмешивания в раствор 0,125-0,250 грамма TFSI на каждые 2,4 грамма полиDADMAC; затем 3) разбрызгивание этого разбавленного раствора в растворе полиDADMAC. Способ осуществляется при комнатной температуре при энергичном перемешивании в течение 24 часов, которое необходимо для получения гомогенного распределения. Эту смесь можно при желании использовать для получения PEC с одним или несколькими анионными полимерами. Если желательно получить PEC в таком варианте осуществления, частичная замена противоионов Cl^- в водорастворимом полиDADMAC достигается посредством добавления разбавленного раствора TFSI^- перед введением анионного полимера для получения PEC.

[0023] Стратегия преобразования противоиона полиDADMAC не влияет отрицательно на его антимикробную активность. Для исследования активности, избыток TFSI^- используют для получения преципитата, который затем растворяют в диметилсульфоксиде (DMSO). Затем этот раствор помещают на слайд для получения пленки, которую выдерживают в течение 7 дней, а затем инокулируют популяцией 6 log Escherichia coli (E. coli). Преобразованный полиDADMAC со смесью фторидных и хлоридных ионов дает пленку, которая может уничтожать >99,99% популяции E. coli в пределах 30 минут.

[0024] Полидиаллилдиалкиламмониевая соль (например, полидиаллилдиметиламмоний галогенид), акрилоксиалкилтриалкиламмониевая соль, винилфеналкилтриалкиламмониевая соль и/или акриламидоалкилтриалкиламмониевая соль предпочтительно имеет среднечисленную молекулярную массу в пределах между 25000 г/моль и 20000000 г/моль. Более высокая молекулярная масса, как правило, является предпочтительной для уменьшения растворимости пленки, сформированной из антимикробной композиции. Полидиаллилдиалкиламмониевая соль (например, полидиаллилдиметиламмоний галогенид), акрилоксиалкилтриалкиламмониевая соль, винилфеналкилтриалкиламмониевая соль и/или акриламидоалкилтриалкиламмониевая соль могут иметь среднечисленную молекулярную массу 20000000 г/моль или меньше, например, 15000000 г/моль или меньше, 10000000 г/моль или меньше, 5000000 г/моль или меньше, или 1000000 г/моль или меньше. Альтернативно, или в дополнение к этому, полидиаллилдиалкиламмониевая соль, акрилоксиалкилтриалкиламмониевая соль, винилфеналкилтриалкиламмониевая соль и/или акриламидоалкилтриалкиламмониевая соль могут иметь среднечисленную молекулярную массу 25000 г/моль или более, например, 50000 г/моль или более, 100000 г/моль или более, 150000 г/моль или более, 200000 г/моль или более, 250000 г/моль или более, 300000 г/моль или более, 350000 г/моль или более, 400000 г/моль или более, 450000 г/моль или более, 500000 г/моль или более, 550000 г/моль или более, 600000 г/моль или более, 650000 г/моль или более, 700000 г/моль или более, 750000 г/моль или более, или 800000 г/моль или более. Таким образом, полидиаллилдиалкиламмониевая соль, акрилоксиалкилтриалкиламмониевая соль, винилфеналкилтриалкиламмониевая соль и/или акриламидоалкилтриалкиламмониевая соль может иметь среднечисленную молекулярную массу, ограниченную любыми двумя из указанных выше конечных точек. Например, полидиаллилдиалкиламмониевая соль, акрилоксиалкилтриалкиламмониевая соль, винилфеналкилтриалкиламмониевая соль и/или акриламидоалкилтриалкиламмониевая соль могут иметь среднечисленную молекулярную массу в пределах между 25000 г/моль и 20000000 г/моль, между 25000 г/моль и 15000000 г/моль, между 25000 г/моль и 10000000 г/моль, между 25000 г/моль и 5000000 г/моль, между 25000 г/моль и 1000,000 г/моль, между 50000 г/моль и 1000000 г/моль, между 100000 г/моль и 1000000 г/моль, между 150000 г/моль и 1000000 г/моль, между 200000 г/моль и 1000000 г/моль, между 250000 г/моль и 1000000 г/моль, между 300000 г/моль и 1000000 г/моль, между 350000 г/моль и 1000000 г/моль, или между 400000 г/моль и 1000000 г/моль. В некоторых вариантах осуществления, полидиаллилдиалкиламмониевая соль, акрилоксиалкилтриалкиламмониевая соль, винилфеналкилтриалкиламмониевая соль и/или акриламидоалкилтриалкиламмониевая соль имеет среднечисленную молекулярную массу в пределах между 250000 г/моль и 1000000 г/моль или между 800000 г/моль и 1000000 г/моль, включая в пределах между 900000 г/моль и 1000000 г/моль.

[0025] В некоторых вариантах осуществления, полидиаллилдиалкиламмониевая соль представляет собой "ультравысокомолекулярную" полидиаллилдиалкиламмониевую соль, например ультравысокомолекулярный полидиаллилдиметиламмоний галогенид. Ультравысокомолекулярная полидиаллилдиалкиламмониевая соль (например, полидиаллилдиметиламмоний галогенид), как правило, имеет среднечисленную молекулярную массу в пределах примерно между 800000 г/моль и примерно 20000000 г/моль (например, примерно между 1000000 г/моль и 15000000 г/моль, примерно между 1000000 г/моль и 10000000 г/моль, примерно между 1000000 г/моль и 5000000 г/моль, примерно между 2000000 г/моль и 5000000 г/моль, примерно между 3000000 г/моль и 5000000 г/моль, примерно между 4000000 г/моль и 10000000 г/моль, примерно между 5000000 г/моль и 20000000 г/моль, примерно между 5000000 г/моль и 15000000 г/моль, примерно между 6000000 г/моль и 20000000 г/моль, и примерно между 6000000 г/моль и 15000000 г/моль). В этих вариантах осуществления, как правило, галогенид в полидиаллилдиалкиламмоний галогениде представляет собой фторид, хлорид, включая анионы, содержащие фторид и/или хлорид. В частности, полидиаллилдиалкиламмоний галогенид представляет собой полиDADMAC или смесь полиDADMAC и полидиаллилдиметиламмония фторида и/или полидиаллилдиметиламмония бис(трифторметан)сульфонимида.

[0026] В другом варианте осуществления, катионный полимер представляет собой полимер на основе полиэтиленимина, который, как правило, является эффективным против вирусов без оболочки, которые насчитывают большие количества патогенных микробов, таких как риновирус, полиовирус, аденовирусы, вирус Коксаки, парвовирус и ротавирус. Полимер на основе полиэтиленимина может представлять собой любой соответствующий полимер на основе полиэтиленимина, который является линейным или нелинейным, предпочтительно, линейным.

[0027] Имеется ряд сообщений о химической модификации полиэтиленимина (PEI) для получения антимикробного агента. Смотри, например, Gao et al. (J. Biomaterial Science, Polymer Edition, 2007, 18, 531-544), они соответствуют тому, что кватернизованный разветвленный PEI (BPEI) является антимикробным агентом против Escherichia coli (E. coli) при низких концентрациях. Pasquier et al. (Biomacromolecules, 2007, 8, 2874-2882) сообщают, что BPEI, кватернизованный с помощью различных длинных алкильных групп, демонстрирует некоторую степень антимикробной активности против E. coli, в то время как линейный PEI (LPEI), привитой длинными алкильными цепями, дает ряд гидрофобно-модифицированных водонерастворимых производных LPEI, которые эффективно уничтожают E. coli и Staphyloccoccus aureus. Смотри также патент США № 9399044 и WO 2008/127416 A2. Например, химически модифицированный PEI, описанный в патенте США № 9399044, является эффективным только против бактерий (например, против Tuberculosis mycobacterium, грамотрицательных E. coli и Pseudomonas aeruginosa, грамположительных Staphylococcus aureus) и грибков Candida albicans, но не против вирусов. WO 2008/127416 A2 демонстрирует, что антимикробное покрытие, содержащее химически модифицированный PEI, может уничтожать вирусы с оболочкой, но не вирусы без оболочки, как показано в Таблице 1.

Таблица 1

[0028] Однако химическая модификация требует использования дорогостоящих, дающих низкий выход процессов органической химии, которые используют токсичные химикалии, которые вредны для людей и окружающей среды. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, полимер на основе полиэтиленимина представляет собой линейный PEI, который не является химически или структурно модифицированным (например, не содержит алкильных групп и/или групп четвертичного аммония). Кроме того, обнаружено, что не модифицированный химически линейный PEI может уничтожать вирусы без оболочки. В частности, пленка из не модифицированного химически линейного PEI, описанная в настоящем документе, уничтожает не только грамположительные и грамотрицательные бактерии, но также демонстрирует уменьшение, по меньшей мере, на 4 log (99,99%) относительно как вирусов с оболочкой, так и вирусов без оболочки, что является особенно важным, поскольку многие вирусы без оболочки представляют собой патогенные микробы, которые вызывают обычную простуду и желудочно-кишечный грипп, такие как риновирус, полиовирус, аденовирусы, вирус Коксаки, парвовирус и ротавирус. Способность антимикробной композиции, содержащей не модифицированный химически линейный PEI, уменьшать содержание бактериофага MS2, который считается суррогатом вируса без оболочки, демонстрируется в Таблице 2.

Таблица 2

[0029] В других вариантах осуществления полимер на основе полиэтиленимина представляет собой деацилированный PEI или кватернизованный N-алкил-N-метилполиэтиленимин. Деацилированный полиэтиленимин может поставляться из коммерческого источника, такого как Polysciences, Inc. (Warrington, PA). Как используется d настоящем документе, "деацилированный полиэтиленимин" относится к полиэтиленимину с протонируемыми атомами азота и с формулой:

где полимер частично (по меньшей мере, на 10%, по меньшей мере, на 20%, по меньшей мере, на 30%, по меньшей мере, на 40%, по меньшей мере, на 50%, по меньшей мере, на 60%, по меньшей мере, на 70%, по меньшей мере, на 80% или, по меньшей мере, на 90%)? или полностью (примерно на 98-100%) гидролизован (деацилирован). Без желания ограничиваться какой-либо конкретной теорией, предполагается, что деацилирование укрепляет способность PEI к уничтожению вирусов и уменьшает его цитотоксичность.

[0030] Как используется настоящем документе, "кватернизованный-N-алкил-N-метилполиэтиленимин" относится к полиэтиленимину, который частично (по меньшей мере, на 10%, по меньшей мере, на 20%, по меньшей мере, на 30%, по меньшей мере, на 40%, по меньшей мере, на 50%, по меньшей мере, на 60%, по меньшей мере, на 70%, по меньшей мере, на 80%, или, по меньшей мере, на 90%) или полностью (примерно на 98-100%) гидролизован, метилирован, затем кватернизован с помощью алкильного заместителя. Алкильный заместитель в этом варианте осуществления может представлять собой любой соответствующий алкильный заместитель, который является прямоцепным или разветвленным. Как правило, алкильный заместитель имеет длину цепи, выбранную для получения наибольшей эффективности против вирусов, например, C_1-18, включая C_8-14 и C_10-12. В одном из вариантов осуществления, алкильный заместитель представляет собой декан, додекан или гексадекан.

[0031] Способ синтеза для получения PEI, который является полностью гидролизованным (деацилированным), метилированным, а затем кватернизованным, включает следующие стадии способа:

[0032] Стадия 1: приготовление полностью деацилированного линейного PEI с помощью кислотно-катализированного гидролиза коммерческого PEOZ (например, 500 кДа, 200 кДа, и 50 кДа, предпочтительно 50 кДа). Например, 10,0 г PEOZ добавляют к 400 мл 24% (масс/объем) раствора HCl с последующим нагревом с обратным холодильником в течение 96 часов. Кристаллы POEZ растворяются полностью через 2 час, но еще через 3 час, (то есть, через 5 час всего) появляется белый преципитат. Преципитат в каждом случае выделяют посредством фильтрования, а затем сушат на воздухе.

[0033] Затем протонированный PEOZ (2-этил-2-оксазолин) депротонируют с использованием водного основания (например, раствора KOH). Вкратце, 10 г протонированного линейного PEI растворяют в дистиллированной воде (50 мл), и добавляют 6 M KOH пока pH раствора не станет равным ~11. Полностью депротонированный PEI появляется в виде белого преципитата, который фильтруют и промывают несколько раз дистиллированной водой пока он не станет нейтральным (pH ~7). Конечный продукт представляет собой линейный PEI без N-ацильных групп, имеющий молекулярную массу приблизительно 217 кДа, 87 кДа или предпочтительно 22 кДа.

[0034] Стадия 2: можно использовать методику метилирования E. Clarke (Clarke et al., JACS, 55(11): 4571 (1933)) для получения линейного N-метил-PEI. 50% водный раствор PEI, состоящий из 10 г 22 кДа PEI, полученного на стадии 1, переносят в круглодонную колбу, в которую добавляют 90% раствор муравьиной кислоты (24,5 мл, 0,48 моль), а затем 37% формальдегид (29,3 мл, 0,36 моль) и 20 мл воды. Реакционную смесь перемешивают при 90°C в течение 96 час. После охлаждения до комнатной температуры, pH реакционной смеси доводят до 11 с использованием 8M раствора KOH. Депротонированный N-метилированный PEI экстрагирут несколько раз хлороформом, и весь органический раствор подвергают многократным водным промывкам. Затем хлороформ удаляют с получением желтого вязкого N-метилированного PEI с 100% степенью метилирования.

[0035] Стадия 3: затем N-алкил N-метил PEI кватернизуют для получения водорастворимости и нацеливания на вирусы. В частности, 1 г (17,5 ммоль/повторяющаяся единица) N-метилированного PEI растворяют в 75 мл трет-бутанола в пробирке высокого давления с крышкой на резьбе. К нему добавляют 1-бромгексадекан для получения боковых цепей с такой длиной, которая являются наиболее эффективной против вирусов. Затем реакционную смесь нагревают при 105°C в течение 48 час - 96 час, в зависимости от желаемой растворимости конечного продукта. После завершения реакции, растворитель удаляют до одной десятой от его начального объема. Затем, к реакционной смеси добавляют избыток ацетона (200 мл), и преципитат отфильтровывают. Для дальнейшей очистки продукта, преципитат растворяют в хлороформе, и добавляют ацетон для повторной преципитации продукта. Избыток растворителя декантируют, и преципитат сушат с использованием насоса для получения высокого вакуума с получением полимера линейного N-алкил N-метил PEI.

[0036] Полимер на основе полиэтиленимина, как правило, имеет среднечисленную молекулярную массу в пределах между 15000 г/моль и 250000 г/моль. Полимер на основе полиэтиленимина может иметь среднечисленную молекулярную массу 250000 г/моль или меньше, например, 230000 г/моль или меньше, 210000 г/моль или меньше, 190000 г/моль или меньше, или 170000 г/моль или меньше. Альтернативно или в дополнение к этому, полимер на основе полиэтиленимина может иметь среднечисленную молекулярную массу 15000 г/моль или более, например, 30000 г/моль или более, 60000 г/моль или более, 90000 г/моль или более, 100000 г/моль или более, 120000 г/моль или более, или 150000 г/моль или более. Таким образом, полимер на основе полиэтиленимина может иметь среднечисленную молекулярную массу, ограниченную любыми двумя из указанных выше конечных точек. Например, полимер на основе полиэтиленимина может иметь среднечисленную молекулярную массу в пределах между 15000 г/моль и 250000 г/моль, между 15000 г/моль и 230000 г/моль, между 15000 г/моль и 210000 г/моль, между 15000 г/моль и 190000 г/моль, между 15000 г/моль и 170000 г/моль, между 30000 г/моль и 170000 г/моль, между 60000 г/моль и 170000 г/моль, между 90,000 г/моль и 170000 г/моль, между 120000 г/моль и 170000 г/моль, или между 150000 г/моль и 170000 г/моль, например, примерно 160000 г/моль.

[0037] Один из аспектов настоящего изобретения представляет собой антимикробную композицию, содержащую (a) полидиаллилдиалкиламмониевую соль (например, полидиаллилдиметиламмоний галогенид), которая используется в сочетании с полимером на основе полиэтиленимина (например, линейным или разветвленным полиэтиленимином (PEI), предпочтительно, линейным PEI), (b) по меньшей мере, один промотор адгезии, (c) необязательно органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, (d) необязательно, по меньшей мере, одну соль и (e) носитель, каждый из них описывается в настоящем документе. Антимикробная композиция проходит, по меньшей мере, один из тестов (i)-(v). Массовое отношение полидиаллилдиалкиламмониевой соли и полимера на основе полиэтиленимина представляет собой любую соответствующую величину, но, как правило, находится в диапазоне от 80/20 до 20/80 (например, 30/70, 33/67, 40/60, 45/55, 50/50, 55/45, 60/40, 67/33, 70/30). В одном из конкретных примеров, массовое отношение полиDADMAC:PEI составляет 50/50 или 33/67.

[0038] Когда катионный полимер представляет собой полимер на основе полиэтиленимина, композиция может дополнительно содержать анионный полимер, так что катионный полимер и анионный полимер объединяются с образованием PEC. В некоторых вариантах осуществления, полимер на основе полиэтиленимина, такого как не модифицированный химически линейный PEI, используется без анионного полимера, такого как соль полиакриловой кислоты. В других вариантах осуществления, в которых PEC является желаемым, композиция содержит как полидиаллилдиалкиламмониевую соль (например, полидиаллилдиметиламмоний галогенид), так и PEI, такой как разветвленный PEI. Предлагаются два подхода для добавления PEI в систему. Один подход заключается в образовании сначала комплекса полидиаллилдиалкиламмония галогенида и анионного полимера, а затем комплекса PEI и анионного полимера, с последующим смешиванием этих двух комплексов. Второй и предпочтительный подход заключается в одновременном образовании комплексов двух катионных полимеров с анионным полимером в однореакторном синтезе.

[0039] Специалистам в данной области известно, что вирусы без оболочки являются стойкими к этанолу, который представляет собой спирт, чаще всего используемый в средствах дезинфекции для рук и в других дезинфектантах. Авторы обнаружили, что композиция из этанола и не модифицированного химически линейного PEI является эффективной при уничтожении вирусов без оболочки и что антимикробная активность может дополнительно улучшаться посредством добавления органической низкомолекулярной поликислоты, такой как лимонная кислота. Без желания ограничиваться какой-либо теорией, считается, что протонированный линейный PEI связывает анионную форму поликислоты (например, цитрат) с образованием комплекса. Соответствующие органические поликислоты включают поликарбоновую кислоту, содержащую, по меньшей мере, три группы карбоновой кислоты (например, 3, 4, 5 и/или 6 групп карбоновой кислоты), такой как органическая трехосновная кислота. Конкретные примеры поликарбоновой кислоты включают лимонную кислоту, изолимонную кислоту, аконитиновую кислоту, пропан-1,2,3-трикарбоновую кислоту, гемимелитовую кислоту, тримеллитовую кислоту, тримезиновую кислоту, пренитовую кислоту, меалланофановую кислоту, пиромеллитовую кислоту, бензолпентакарбоновую кислоту, меллитовую кислоту, этилендиамин-N,N'-дималоновую кислоту (EDDM), 2,2'-азанедииилдиянтарную кислоту, 2,2'-оксидиянтарную кислоту (ODS), этилендиаминдиянтарную кислоту (EDDS), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPA), этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), 2,2'-((((1,2-дикарбоксиэтил)азанедииил)бис(этан-2,1-диил))бис(окси))диянтарную кислоту и любое их сочетание. Предпочтительно, поликислота представляет собой лимонную кислоту. Комплекс PEI-цитрат образует стабильный коллоид, когда отношение протонированного линейного PEI к лимонной кислоте находится в диапазоне примерно от 70:30 до 90:10 (например, составляет примерно 70:30, примерно 75:25, примерно 80:20, примерно 85/15 или примерно 90:10). Если в комплексе желательно добавлять больше лимонной кислоты, например, 60:40, коллоид может стать нестабильным. Однако коллоид может быть сделан стабильным посредством отфильтровывания больших цитратных комплексов.

[0040] В другом варианте осуществления, катионный полимер представляет собой хитозан. Когда катионный полимер представляет собой хитозан, образование PEC является необязательным, то есть, анионный полимер необязательно присутствует в композиции. В некоторых случаях, хитозан с деацетилированием и/или деацетилированием и кватернизацией 95% или меньше (например, триметилхитозан) дает в результате более растворимый высокомолекулярный хитозан. Таким образом, можно получать малорастворимую пленку, достаточно долговечную, чтобы не требовалось образования PEC.

[0041] Хитозан, как правило, имеет среднечисленную молекулярную массу в пределах между 20000 г/моль и 2000000 г/моль. Хитозан может иметь среднечисленную молекулярную массу 2000000 г/моль или меньше, например, 1750000 г/моль или меньше, 1500000 г/моль или меньше, или 1250000 г/моль или меньше. Альтернативно или в дополнение к этому, хитозан может иметь среднечисленную молекулярную массу 20000 г/моль или более, например, 50000 г/моль или более, 100000 г/моль или более, 250000 г/моль или более, 500000 г/моль или более, или 1000000 г/моль или более. Таким образом, хитозан может иметь среднечисленную молекулярную массу, ограниченную любыми двумя из указанных выше конечных точек. Например, хитозан может иметь среднечисленную молекулярную массу в пределах между 20000 г/моль и 2000000 г/моль, между 20000 г/моль и 1750000 г/моль, между 20000 г/моль и 1500000 г/моль, между 20000 г/моль и 1250000 г/моль, между 20000 г/моль и 1000000 г/моль, между 50000 г/моль и 2000000 г/моль, между 100000 г/моль и 2000000 г/моль, между 250000 г/моль и 2000000 г/моль, между 500000 г/моль и 2000000 г/моль или между 1000000 г/моль и 2000000 г/моль.

[0042] Когда антимикробная композиция необязательно содержит, по меньшей мере, один анионный полимер, который образует PEC с катионным полимером, PEC могут предлагать настоящему изобретению два важных преимущества: 1) сборка полимеров с использованием PEC исключает применение химических агентов для поперечной сшивки, тем самым уменьшая возможную токсичность и другие нежелательные воздействия реагентов; и 2) PEC, образованные из поликислоты и полиоснования, являются толерантными к изменениям pH в растворяющей среде.

[0043] Анионный полимер может представлять собой любой соответствующий анионный полимер, который может образовывать PEC с катионным полимером, такой как анионный полимер, выбранный из соли полиакриловой кислоты, полисульфата, полисульфоната, поликарбоксилата, полиоксометаллата, сульфонированного или карбоксилированного металлопорфирина, ксантановой смолы, альгината или соединения лигнина (например, лигносульфоната, пектина, каррагенана, гумата, фульвата, смолы angico, смолы Kondagogu (Cochlospermum gossypium DC.), натрия алкилнафталина сульфоната (например, MORWET™), поли-γ-глутаминовой кислоты, сложного малеинового полуэфира крахмала, карбоксиметилцеллюлозы, хондроитина сульфата, декстрана сульфата и гиалуроновой кислоты). Анионный полимер может представлять собой линейный, разветвленный, дендритный, привитой полимер или присутствовать в качестве сополимера (например, блок-сополимера).

[0044] В предпочтительных вариантах осуществления, анионный полимер представляет собой соль полиакриловой кислоты (PAAS). Конкретные примеры PAAS включают соли полиакриловой кислоты и щелочных металлов (например, соль полиакриловой кислоты и натрия) и соли полиакриловой кислоты и аммония. Соль полиакриловой кислоты имеет среднечисленную молекулярную массу, по меньшей мере, 10000 г/моль. Например, соль полиакриловой кислоты может иметь среднечисленную молекулярную массу 20000 г/моль или более, например, 40000 г/моль или более, 60000 г/моль или более, 80000 г/моль или более, 100000 г/моль или более, 120000 г/моль или более, или 140000 г/моль или более.

[0045] Размер и внутренняя структура частиц PEC регулируются, например, с помощью процесс формирования, среды и структурных параметров, в частности, порядка смешивания, отношения смешивания, концентрации PEC, pH и молекулярной массы. Контроль размера частицы PEC является важным, поскольку размер частиц влияет 1) на общую стабильность PEC по Пикерингу; 2) на растворимость пленки, сформированной с помощью дисперсии; и 3) на прочность адгезии пленки на подложке. Растворимость и адгезивность пленки можно регулировать посредством контроля размера конечного коллоида PEC. Некоторые применения могут потребовать менее растворимой и более адгезивной пленки. Однако регулировка этих двух атрибутов всегда будет ограничиваться проблемой стабильности. Если используют слишком много анионного полимера, коллоид PEC становится слишком крупным и преципитирует из раствора.

[0046] Размер конечной частицы PEC можно определить с помощью количества анионного полиэлектролита (n-) по отношению к количеству катионного полиэлектролита (n+). Если отношение n-/n+ высокое, частица PEC будет расти. Однако, когда катионный полимер дозируется в анионный полимер, имеется точка ускоренного роста, а затем размеры падают. Предпочтительный способ допирования заключается в дозировании анионного полимера в катионный полимер, даже несмотря на то, что этот порядок дозирования не может создавать самые маленькие частицы (считая n-/n+ ниже 0,8).

[0047] На размер частицы PEC также влияет порядок смешивания. Когда анионный полимер дозируют в катионный полимер, частицы PEC становятся больше. Тем не менее, имеются технологии остановки этого нежелательного роста. Во-первых, размер частиц PEC в эмульсии может поддерживаться малым посредством ограничения концентрации полиэлектролита в формирующем растворе; другими словами, если работать с очень разбавленным раствором. При условии, что предпочтительный порядок смешивания оказывает вредное воздействие на размер частиц, стратегия компенсации, предлагаемая в настоящем изобретении, заключается в работе с разбавленными растворами, то есть, в ограничении концентрации полимеров, а затем в выпаривании избытка воды после формирования PEC. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, способ предпочитает, но, не ограничиваясь этим, использовать катионный полимер (например, полидиаллилдиалкиламмониевую соль, акрилоксиалкилтриалкиламмониевую соль, винилфеналкилтриалкиламмониевую соль, акриламидоалкилтриалкиламмониевую соль, PEI и/или хитозан) при концентрации примерно от 0,001 до 0,1 M (например, 0,005 M).

[0048] Второй способ компенсации тенденции PEC к росту заключается в контроле pH смеси катионных полимеров относительно pH смеси анионных полимеров. Например, понижение pH катионного полимера (pH ~4) и повышение pH анионного полимера (pH ~10) дает в результате уменьшение размеров частиц. Таким образом, является предпочтительным, но не обязательным, чтобы pH раствора катионного полимера (например, полидиаллилдиалкиламмониевой соли, акрилоксиалкилтриалкиламмониевой соли, винилфеналкилтриалкиламмониевой соли, акриламидоалкилтриалкиламмониевой соли, PEI и/или хитозана) для получения PEC поддерживался при ~4 и анионный pH поддерживался бы при ~10, pH конечного раствора PEC был бы равен ~4,5, а после выпаривания pH доводится до ~7,4. Считается, что понижение pH текучей среды катионного полимера вносит вклад в уменьшение размеров частиц и, таким образом, помогает компенсировать отрицательное влияние порядка дозирования и молекулярной массы, способствуя увеличению размеров частиц.

[0049] Антимикробная композиция должна поддерживаться при pH около 7, чтобы пройти тест на цитотоксичность EPA. Даже небольшое растворение пленки в ходе теста может вызвать выщелачивание, и pH гораздо выше или ниже 7 уничтожит клетки млекопитающих, используемые при тесте, и пленка его не пройдет. Также, pH 7 должен помочь обеспечить поддержание анионного полимера в ионизированной форме. При необходимости pH может регулироваться посредством добавления соответствующих кислот (например, хлористоводородной кислоты, серной кислоты, лимонной кислоты, и тому подобное) или оснований (например, гидроксида натрий, гидроксида калия). Рекомендуется, чтобы конечный pH регулировался после диспергирования любых органических и/или неорганических частиц в PEC.

[0050] Относительно настоящего изобретения, является важным, чтобы поверхность PEC оставалась сильно положительной. Например, если добавляется избыточное количество анионного полимера (то есть, если (n-/n+) слишком высокой), заряд частиц PEC становится отрицательным, это разрушило бы эффективность антимикробной композиции, поскольку считается, что антимикробный режим действия связан с положительно заряженным катионным полимером (полимерами), притягивающим и протыкающим отрицательно заряженную микробную мембрану. Следовательно, является важным, чтобы заряд частиц PEC оставался положительным. Для целей настоящего изобретения, рекомендуется, чтобы значение (n-/n+) не превышало 0,3, а предпочтительно, было меньше 0,2.

[0051] Как правило, м.д. для толщины пленки определяется количеством носителя (например, воды), которая выпаривается из объединенного раствора (например, раствора PEC). При работе с очень разбавленной концентрацией, заметный избыток носителя должен выпариваться для достижения желаемой м.д. твердых продуктов в пленкообразующей композиции.

[0052] Один из аспектов настоящего изобретения заключается в том, что PEC собираются таким образом, что PEC имеет средний размер агрегата в растворе меньше примерно, чем 500 нм (например, меньше, чем 400 нм, меньше, чем 300 нм, меньше, чем 200 нм). В некоторых вариантах осуществления, размер агрегата меньше примерно, чем 100 нм (например, меньше, чем 80 нм, меньше, чем 50 нм, меньше, чем 25 нм, меньше, чем 10 нм) в диаметре. Размер частиц и молекулярные массы ассоциативных PEC можно измерить с помощью статического или динамического рассеивания света.

[0053] Антимикробная композиция предпочтительно также содержит, по меньшей мере, один промотор адгезии, который позволяет композиции приклеиваться к поверхности подложки с формированием остаточной самодезинфицирующейся пленки, которая не может сразу же смываться. В некоторых вариантах осуществления, остаточная самодезинфицирующаяся пленка ковалентно не связана с поверхностью подложки. В некоторых случаях промотор адгезии может описываться как связывающий агент. Промотор адгезии, как правило, представляет собой одно или несколько соединений, по меньшей мере, с одной функциональной группой, которая прикладывает притягивающее усилие к поверхности желаемой подложки, по меньшей мере, к одному катионному полимеру или как к тому, так и к другому. Соответствующие примеры промотора адгезии включают титанат, карбоксилированный разветвленный или линейный PEI, силановое соединение, катионные блок-сополимеры и другие полимеры, которые будут создавать "липкие" химически активные группы, такие как ацильная или карбоновая кислота и производные карбоновых кислот. Предпочтительно, промотор адгезии представляет собой карбоксилированный разветвленный PEI, поскольку он не уменьшает катионный заряд полимеров.

[0054] Титанат может представлять собой любой соответствующий титанат, который увеличивает способность композиции к приклеиванию к поверхности и/или позволяет композиции или пленке, формированной из композиции, пройти один или несколько тестов (i)-(v). Как правило, титанат выбирается из алкоксититаната, неоалкоксититаната, титаната, хелатированного оксиацетатом, титаната, хелатированного этиленом, пирофосфата титаната и их сочетаний.

[0055] В предпочтительных вариантах осуществления, титанат выбирается из титана IV 2,2(бис 2-пропенолятометил)бутанолято, трис неодеканоата-O, титана IV 2,2(бис 2-пропенолятометил)бутанолято, трис(додецил)бензолсульфонато-O, титана IV 2,2(бис 2-пропенолятометил)бутанолято, трис(диоктил)фосфато-O, титана IV 2,2(бис 2-пропенолятометил)бутанолято, трис(диоктил)пирофосфато-O, титана IV 2,2(бис 2-пропенолятометил)бутанолято, трис(2-этилендиамино)этилято, титана IV 2,2(бис 2-фенолятометил)бутанолято, трис(3-амино)фенилято, титана IV 2,2(бис 2-пропенолятометил)бутанолято, трис(6-гидрокси)гексаноато-O или любого их сочетания. Как правило, титанат представляет собой титан IV 2,2(бис 2-пропенолятометил)бутанолято, трис неодеканоато-O.

[0056] Антимикробная композиция может содержать любое соответствующее количество титаната для формирования остаточной самодезинфицирующейся пленки. Например, антимикробная композиция может содержать, титанат в количестве 0,1% масс по отношению к мономерам ("wbm") катионного полимера, или более, например, 0,2% wbm или более, 0,3% wbm или более, 0,4% wbm или более, или 0,5% wbm или более. Альтернативно или в дополнение к этому, антимикробная композиция может содержать титанат в количестве 6% wbm катионного полимера, или меньше, например, 5% wbm или меньше, 4% wbm или меньше, 3% wbm или меньше, 2% wbm или меньше, 1% wbm или меньше, 0,9% wbm или меньше, 0,8% wbm или меньше, или 0,7% wbm или меньше. Таким образом, антимикробная композиция может содержать титанат в количестве, ограниченном любыми двумя из указанных выше конечных точек. Например, антимикробная композиция может содержать титанат в количестве в пределах между 0,1% wbm и 6% wbm катионных мономеров, например, между 0,2% wbm и 6% wbm, между 0,3% wbm и 6% wbm, между 0,4% wbm и 6% wbm, между 0,5% wbm и 6% wbm, между 0,5% wbm и 5% wbm, между 0,5% wbm и 4% wbm, между 0,5% wbm и 3% wbm, между 0,5% wbm и 2% wbm, между 0,5% wbm и 1% wbm, между 0,5% wbm и 0,9% wbm, между 0,5% wbm и 0,8% wbm, или между 0,5% wbm и 0,7% wbm, например, содержать 0,6% wbm.

[0057] Промотор адгезии может представлять собой карбоксилированный PEI (PEI-COOH), который является либо разветвленным, либо линейным, либо представляет собой смесь разветвленных и линейных полимеров. PEI-COOH можно купить на рынке или получить из PEI. Например, бромуксусную кислоту в воде можно добавлять к PEI в воде. Затем полученную в результате смесь перемешивают, а затем фильтруют для выделения полимера и удаления непрореагировавшей кислоты. PEI-COOH может иметь любую соответствующую молекулярную массу, но, как правило, имеет среднечисленную молекулярную массу в пределах между 15000 г/моль и 250000 г/моль. PEI-COOH можно использовать в соответствующем количестве, которое обычно находится в пределах от 0,001% до 3% масс, включая диапазоны с конечными точками при 0,01%, 0,1%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2% и/или 2,5%. Предпочтительное количество находится в пределах от 0,001% до 0,01%, например, 0,001% масс.

[0058] Силановое соединение, такое как силановый связывающий агент, можно использовать в качестве промотора адгезии. Как правило, силановый связывающий агент содержит функциональные группы на обоих конечных краях, что позволяет органической группе, такой как катионный полимер, связываться с неорганической группой, такой как подложка. Силановое соединение может иметь формулу R-(CH₂)_n-Si-X₃, в которой R представляет собой органическую функциональную группу (например, необязательно замещенный линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил, необязательно замещенный арил, такой как фенил или нафтил, амино, такую как -NH(CH₂)₃NH₂, эпокси или метакрилокси), n представляет собой целое число от 0 до 6 и X представляет собой гидролизируемую группу (например, алкокси, ацилокси, галоген или амино). Соответствующие примеры включают триалкоксисилан и моноалкоксисилан, в которых алкокси представляет собой C₁-C₆ алкокси (например, метокси, этокси, пропокси, изопропокси, бутокси или их сочетание), диподический (разветвленный) силан с двумя алкоксисилановыми ветвями, циклический азасилан, винилсилан, акрилоксисилан, эпоксисилан и аминосилан или любое их сочетание. Конкретные примеры силановых соединений включают метилтриметоксисилан, метилтриэтоксисилан, изобутилтриметоксисилан, н-окститриэтоксисилан, фенилтриметоксисилан, винилтрихлорсилан, винилтрис(β-метоксиэтокси)силан, винилтриэтоксисилан, винилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропил-триметоксисилан, β-(3,4-эпоксициклогексил)-этилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропил-триметоксисилан, γ-глицидопропил-метилдиэтоксисилан, N-β(аминоэтил)-γ-аминопропил-триметоксисилан, N-β(аминоэтил)-γ-аминопропил-метилдиметоксисилан, 3-аминопропил-триэтоксисилан, и N-фенил-γ-аминопропил-триметоксисилан или их сочетание.

[0059] Промотор адгезии может также представлять собой катионный блок-сополимер, такой как высокомолекулярный сополимер на основе полиэтилена с основными или кислотными адгезивными группами, такими как амино и/или гидрокси. Коммерческие продукты этого типа включают BYK™ 4500, BYK™ 4510, BYK™ 4509, BYK™ 4512, и BYK™ 4513, которые доступны от BYK Chemie GmbH (Wesel, Germany). Соответствующие количества блок-сополимера находятся в пределах от 0,001% до 5% масс, включая диапазоны с конечными точками при 0,01%, 0,1%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4% или 5%. Предпочтительное количество находится в пределах от 0,5% до 2%, например, составляет 1% масс.

[0060] Промотор адгезии может также представлять собой полимер, который либо содержит по своей природе "липкие," химически активные группы, либо модифицируется, чтобы содержать их, такие как ацильная группа, группа карбоновой кислоты, производное карбоновой кислоты, серосодержащий остаток (например, тио), амино группа, гидроксил и/или галоген-содержащая группа. Полимер сам по себе представляет собой любой пригодный для использования остаток, предпочтительно, без заряда, такой как полиэтилен, полипропилен, поли(этилен-винилацетат), сложный полиэфир, полиуретан, полиамид, поливинилацетат, поливиниловый спирт, поливинилбутираль, поливинилхлорид, простой поливиниловый эфир или их сочетание. Соответствующие количества полимера находятся в пределах от 0,001% до 3% масс, включая диапазоны с конечными точками при 0,01%, 0,1%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2% и/или 2,5%. Предпочтительное количество находится в пределах от 0,5% до 2%, например, составляет 1% масс.

[0061] В некоторых вариантах осуществления, антимикробная композиция содержит органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете и могут представлять собой любые соответствующие частицы на органической основе (например, графен или графитный нитрид углерода (g-C₃N₄)) и/или на неорганической основе, которые фотокаталитически активны в видимом свете (например, в пределах между 390-700 нм). Органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны, генерируют частицы химически активного кислорода, которые способны разрушать патогенные микробы (например, уничтожают C. difficile, бактерии и/или вирусы, включая птичий грипп и SARS), которые усиливают дезинфицирующие свойства композиции. Как правило, органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, выбирают из графена, g-C₃N₄, оксида переходного металла, сульфида переходного металла, селенида переходного металла, сенсибилизирующего красителя, сопряженного полимера, благородного металла или их смеси. Смесь частиц означает, что в антимикробной композиции присутствуют два или более различных видов частиц, в то время как в многопереходном композите, различные компоненты композита тесно связаны для обеспечения переноса электрона и для сведения к минимуму рекомбинации дырок.

[0062] Как используется настоящем документе, термин "частица" включает сфероподобные частицы (например, сферы) и другие формы, такие как пластинки, стержни, кубики и хлопья, или сочетания различных форм и морфологий.

[0063] Графен представляет собой аллотропическую форму углерода, в которой атомы углерода связаны друг с другом в форме листа, который имеет толщину в один атом. Графен может необязательно функционализовываться с помощью кислород- и/или азотосодержащей группы. Аналог графита представляет собой графитный нитрид углерода (g-C₃N₄), который является фотокаталитическим.

[0064] Оксид, сульфид и селенид переходного металла могут представлять собой любое пригодное для использования соединение, содержащее, по меньшей мере, один атом металла и, по меньшей мере, один анион кислорода, серы или селена, который находится в окисленном состоянии -2. В некоторых аспектах, оксид переходного металла выбирается из группы, состоящей из диоксида кремния (включая коллоидный диоксид кремния, аморфный диоксид кремния, преципитированный диоксид кремния, гидрофильный диоксид кремния и гидрофобный диоксид кремния), диоксида титана, оксида цинка, оксида железа, оксида алюминия, оксида церия, оксида циркония и их сочетания; сульфид переходного металла выбирается из сульфида кадмия, дисульфида молибдена, сульфида вольфрама, сульфида серебра, сульфида цинка, сульфида селена, дисульфида железа, сульфида никеля, сульфида рутения, сульфида кобальта и их сочетания; и/или селенид переходного металла выбирается из селенида кадмия, селенида меди, селенида меди-германия, селенида меди-индия-галлия, селенида меди-титана, селенида индия, диселенида марганца, селенида титана, диселенида вольфрама, селенида серебра, селенида дисеребра, триселенида дизолота, сульфида цинка, селенида железа, селенида никеля, селенида рутения, селенида кобальта и их сочетания.

[0065] Вольфрамовое допирование, как и другое допирование металлами, как продемонстрировано, замедляет рекомбинацию заряда и улучшает фотокаталитическую активность фотокатализаторов (Rozenberg et al., Prog Polym Sci, 2008, 33: 40-112). В определенных вариантах осуществления, частица оксида/сульфида/селенида переходного металла может допироваться соответствующим металлом, таким как вольфрам, азотом или сочетанием вольфрама и азота.

[0066] В одном из вариантов осуществления, оксид переходного металла представляет собой диоксид титана (TiO₂). Частицы TiO₂ можно получать из любой пригодной для использования минеральной формы TiO₂. Например, частицы TiO₂ могут поддерживать кристаллическую структуру анатаза, кристаллическую структуру брукита или кристаллическую структуру рутила. В предпочтительных вариантах осуществления, TiO₂ поддерживает кристаллическую структуру анатаза.

[0067] Частицы TiO₂ могут соответствовать любому пригодному для использования типу структуры. Как правило, частицы TiO₂ представляют собой наночастицы ("NP") TiO₂. Наночастицы TiO₂ можно синтезировать с помощью любого пригодного для использования способа. Например, наночастицы TiO₂ могут синтезироваться в жидкости или синтезироваться в газовой фазе. В предпочтительных вариантах осуществления, наночастицы TiO₂ синтезируются в жидкости, поскольку синтез в жидкости имеет тенденцию к образованию мягких агломератов, которые делают более простым диспергирование TiO₂. Иллюстративная наночастица TiO₂ представляет собой 25-нм наночастицу TiO₂ анатаза, синтезированную в жидкой фазе, допированную вольфрамом, их можно купить у Nanostructured & Amorphous Materials, Inc. (Houston, TX).

[0068] В конкретном примере функционализации частиц TiO₂, допированный W, синтезированный в жидкости TiO₂ (20 нм), кальцинируется с помощью мочевины при 400°C в течение 1 час, что дает поли(амино-три-с-триазиновый) полимер, ковалентно связанный с частицами TiO₂. Затем частицы TiO₂, допированные W/N, измельчают вместе с порошкообразной мочевиной. Твердый материал, полученный при кальцинировании, измельчают в виде порошка так, что его можно поместить вместе с мочевиной в планетарную шаровую мельницу. Параметры помола заключаются в их перемалывании при 300 об/мин в течение 30 минут с 10% мочевины и с шариками с массой в 10 раз больше, чем масса TiO₂. Через 30 минут, барабан мельницы заполняют на три четверти 200 мл H₂O и измельчают дополнительные 5 минут для улавливания и диспергирования наночастиц TiO₂. Затем содержимое помещают в химический стакан и перемешивают в УФ свете, при 150 ватт, в течение 1 часа. Затем высокодисперсный нанопорошок становится доступным для добавления в антимикробную композицию. Важно отметить, что нанопорошок в воде является высокодисперсным, что поддерживает его в неагломерированном наносостоянии. Как таковой, способ функционализации, описанный в настоящем документе, делает возможным диспергирование TiO₂ в воде, хотя TiO₂ обычно диспергируется только в спирте. Получение такой стабильной нанодисперсии без поверхностно-активных веществ означает, что, когда частицы диспергированы в растворе катионного полимера или PEC, частицы не будут загрязняться поверхностно-активным веществом, которое, возможно, могло бы ухудшить их способность реагировать на видимый свет.

[0069] Высокоэнергетический помол частиц TiO₂ достигает двух целей: 1) он разрушает агломераты порошка с получением наночастиц и 2) мочевина дважды допирует частицы азотом, и, в частности, любые вновь экспонируемые грани частиц допируются, поскольку высокоэнергетический помол разрушает агломераты и агрегаты. По существу, считается, что помол нагнетает азот в поры и покрывает грани, которые ранее не экспонировались в ходе процесса кальцинирования. После кальцинирования вместе с мочевиной и помола вместе с мочевиной, наночастицы TiO₂ облучают 150-ваттным УФ светом. Без желания ограничиваться какой-либо теорией, считается, что УФ облучение улучшает реакцию наночастиц TiO₂ на видимый свет, благодаря введению гидроксильных групп на поверхность наночастиц TiO₂. Это одно из объяснений того, почему частицы легко диспергируются в воде. Исследовали способность функционализованных наночастиц к деградации метиленового голубого и наблюдали, что сумма всех четырех стадий функционализации значительно деградирует краситель в пределах 90 минут.

[0070] Наконец, после кальцинирования, помола, промывки и облучения светом, частицы могут сенсибилизироваться красителем. Теория и практика использования красителя для усиления чувствительности к видимому свету у частицы оксида переходного металла (например, TiO₂) является главной для технологии "солнечной батареи, сенсибилизированной красителем" (DSSC). DSSC притягивает значительное внимание в последние годы, благодаря ее сравнительно низкой стоимости и высокой эффективности. DSSC по существу представляет собой фотоэлектрохимическую систему, в которой улавливание света осуществляется молекулами красителя, которые адсорбируются на поверхности оксидных наноструктур, которые образуют фотоэлектродную пленку. Сенсибилизация поверхности широкозонного полупроводникового фотокатализатора, такого как TiO₂, посредством химически адсорбированных или физически адсорбированных красок может увеличить эффективность процесса возбуждения и расширить диапазон длин волн возбуждения для частицы оксида переходного металла (например, TiO₂). Это происходит посредством возбуждения сенсибилизатора, который может инжектировать либо дырки, либо, чаще, электроны в частицу. Высокоэффективное инжектирования заряда наблюдается, когда монослой красителя диспергируется на фотокатализаторе с высокой площадью поверхности. Эта сенсибилизация увеличивает диапазон длин волн отклика фотокатализатора, что важно для него при работе в природном солнечном свете. Скорости инжектирования электронов и обратного переноса электронов из красителя в частицу оксида переходного металла (например, TiO₂) зависят от природы молекулы красителя, от свойств частицы оксида переходного металла (например, TiO₂) и от взаимодействия между красителем и частицей оксида переходного металла. Краситель представляет собой любое пригодное для использования соединение, такое как флуоресцеин, флуоресцеин изотиоцианат, цианин, мероцианин, гемицианин, перилен, ксантен, порфирин (например, тетрафенилпорфирин), фталоцианин (например, медь фталоцианин), полиен, политиофен, кумарин (например, NKX-2677, NKX-2587, NKX-2697, NKX-2753, NKX-2586, или NKX-2311) и краситель на основе рутения (например, (Bu₄N)₂[Ru(dcbpyH)₂(NCS)₂] (N719), (Bu₄N)₂[Ru(dcbpy)₂(NCS)₂], цис-ди(тиоцианато)бис(2,2'-бипиридил-4,4'-дикарбоксилат) рутений(II) (N3), три(тиоцианато)-2,2',2''-терпиридил-4,4',4''-трикарбоксилат)рутений(II) (черный краситель), K8, K9, K19 и Z907). В одном из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, краситель N719 применяют посредством смешивания кальцинированных/измельченных/ функционализованных с помощью УФ света частиц оксида переходного металла (например, TiO₂) в течение 1 часа в темноте со смесью 0,5 мМ красителя N719 в этаноле. Можно также использовать и другие красители. Функционализованные частицы декантируют, центрифугируют и добавляют обратно в воду.

[0071] В любом из вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, частицы TiO₂ допируют вольфрамом и азотом и гидролизуют в ультрафиолетовом (УФ) свете. Полученные в результате частицы представляют собой чувствительные к видимому свету частицы TiO₂, которые являются эффективными в качестве антимикробного агента, в частности, когда такие частицы погружены в пленку, сформированную из антимикробной композиции по настоящему изобретению. Соответственно, настоящее изобретение предлагает способ уничтожения микробов на поверхности (например, дезинфекции поверхности, получения остаточной самодезинфицирующейся пленки или как того, так и другого), включающий нанесение на поверхности антимикробной композиции, содержащей (i) чувствительные к видимому свету частицы TiO₂, которые допированы вольфрамом и азотом, (ii) по меньшей мере, один промотор адгезии (например, титанат, карбоксилированный разветвленный PEI) и (iii) носитель. Промотор адгезии является таким, как описано в настоящем документе, и носитель может представлять собой, например, воду, спирт или сочетание воды и спирта, как описано в настоящем документе.

[0072] Без желания ограничиваться какой-либо конкретной теорией, электронная структура TiO₂ характеризуется заполненной валентной зоной и пустой зоной проводимости. Энергия запрещенной зоны возбуждается и электрон переходит из валентной зоны в зону проводимости, и генерируется пара электрон-дырка. Эта электронная дырка взаимодействует с водой с генерированием активного кислорода, такого как гидроксильные радикалы, иногда упоминаемые как частицы химически активного кислорода (ROS). Положительная дырка TiO₂ разрушает молекулу воды с образованием газообразного водорода и гидроксильных радикалов. Отрицательный электрон взаимодействует с молекулами кислорода с образованием супероксидного аниона (O₂^-). Супер-оксидные анионы затем взаимодействуют с молекулами воды с генерированием гидроксильного радикального пероксида (•OOH) и пероксида водорода (H₂O₂). Каждый •OH, O₂^-, •OOH и H₂O₂ может взаимодействовать с патогенными микробами и разрушать их клеточную структуру.

[0073] В дополнение к этому, электронные дырки сами по себе могут непосредственно взаимодействовать с микробной клеточной стенкой, клеточной мембраной и компонентами клетки. В микрозимах и бациллах, внутриклеточный кофермент A (CoA) окисляется под действием TiO₂, так что димер CoA теряет свою активность, что вызывает прекращение дыхания клетки и, в конечном счете, приводит к гибели микробов. В ходе этого процесса, перенос электрона между уничтожаемой клеткой и TiO₂ проходит через CoA. По этой причине, содержание CoA уменьшается, а димера CoA увеличивается.

[0074] Сенсибилизирующий краситель представляет собой любое пригодное для использования соединение, такое как флуоресцеин, флуоресцеин изотиоцианат, цианин, мероцианин, гемицианин, перилен, ксантен, порфирин (например, тетрафенилпорфирин), фталоцианин (например, медь фталоцианин), полиен, политиофен, кумарин (например, NKX-2677, NKX-2587, NKX-2697, NKX-2753, NKX-2586, или NKX-2311) и рутений, на основе красителей (например, (Bu₄N)₂[Ru(dcbpyH)₂(NCS)₂] (N719), (Bu₄N)₂[Ru(dcbpy)₂(NCS)₂], цис-ди(тиоцианато)бис(2,2'-бипиридил-4,4'-дикарбоксилат) рутений(II) (N3), три(тиоцианато)-2,2',2''-терпиридил-4,4',4''-трикарбоксилат)рутений(II) (черный краситель), K8, K9, K19, и Z907).

[0075] Органические и/или неорганические фотокаталитические частицы могут включать сопряженные полимеры, которые являются проводящими. Соответствующий сопряженный полимер включает полипиррол (Ppy), поли(3-гексилтиофен) (P3HT), поликарбазол, полииндол, полиазепин, полианилин, полифлуорен, полифенилен, полипирен, полиазулен, полинафталин, политиофен (Ptp), поли(3,4-этилендиокситиофен), поли(п-фениленсульфид), полиацетилен, поли(п-фениленвинилен) и любое их сочетание. Сопряженный полимер может вводиться в нанокомпозит, который конкретно конструируется для взаимодействия с обычным комнатным освещением для получения частиц химически активного кислорода (ROS). ROS разрушают трудно уничтожаемые спорообразные микробы, такие как C. difficile и грибки. ROS также окисляют микробные остатки, таким образом, осуществляя непрерывную функцию очистки. В одном из конкретных вариантов осуществления, фотокаталитический нанокомпозит состоит из многопереходного композита, содержащего: WTiO₂/CN гетеропереход/Ppy, в котором WTiO₂ представляет собой допированные вольфрамом наночастицы TiO₂, как описано в настоящем документе, CN представляет собой графитный нитрид углерода (g-C₃N₄) и Ppy представляет собой полипиррол.

[0076] Исторически, большинство фотокаталитических материалов разработаны вокруг различных сульфидов металлов и оксидов металлов, а не полимеров. Диоксид титана (TiO₂) представляет собой наиболее перспективный оксид металла, поскольку он легко доступен, дешев, стабилен, нетоксичен и очень активен химически в спектре ультрафиолетового (УФ) света. Авторы хотят идти дальше использования TiO₂, поскольку целью является получение фотокаталитического материала, который был бы химически активен при обычном комнатном освещении. Поскольку TiO₂ имеет широкую запрещенную зону (3-3,2 эВ), он поглощает только свет в УФ спектре, который отсутствует при комнатной освещении. Таким образом, настоящее изобретение предлагает фотокаталитический нанокомпозит, который основывается на полимерах, то есть, без использования или при очень ограниченном использовании металлов. Такой нанокомпозит вероятно должен быть менее токсичным для людей и окружающей среды и не должен иметь анионного заряда для компенсации катионного заряда, когда вводится в остаточную самодезинфицирующуюся пленку, содержащую катионный полимер, как описано в настоящем документе. В нанокомпозите на основе скорее полимеров, WTiO₂ в многопереходном композите WTiO₂/CN гетеропереход/Ppy заменяют кислотно-модифицированным или протонированным графитным нитридом углерода (g-C₃N₄). Протонирование CN придает CN запрещенную зону с валентной зоной и зоной проводимостью, которые очень близки к TiO₂. Авторы разработали несколько технологий для получения протонированного CN, который называется подкисленный нитрат углерода (ACN), а затем прочно связывают протонированный CN с гетерогенным CN и сопряженным полимером (таким как полипиррол (Ppy), поли(3-гексилтиофен) (P3HT), политиофен (Ptp), и тому подобное), при этом давая в результате фотокаталитический композит, конкретно разработанный для захвата комнатного света низкого уровня. Этот способ подробно объясняется во Временной заявке на патент США 62/367981, и авторы одновременно подают временную заявку на патент, полное содержание которой включается в настоящий документ в качестве ссылки.

[0077] Преимущества этого нового, основанного на полимере фотохимически активного материала включают одно или несколько из следующих преимуществ: (i) максимальное улавливание света с помощью многопереходного набора запрещенных зон, (ii) максимальное использование фотонов при использовании материалов с соответствующими краями зон, секвенирование сборки и тесное связывание для стимулирования быстрого переноса электрона и сведение к минимуму электронно-дырочной рекомбинации, (iii) сборку с использованием дешевого, легко масштабируемого производственного процесса, который не использует токсичных химикалий или не генерирует отходы, и который создает нано, мезопористый материал с исключительно высокой площадью поверхности, что создает стабильную дисперсию со смешанной морфологией из микро-, нано- и кристаллических частиц и пластинок, которая доводит до максимума оптический путь падающего света и сохраняет все "невидимые" нано/кристаллические частицы и пластинки.

[0078] Органические и/или неорганические фотокаталитические частицы могут включать благородный металл, такие как рутений, родий, палладий, серебро, осмий, иридий, платина, золото, или их смесь. В некоторых вариантах осуществления, благородный металл представляет собой платину.

[0079] Средний диаметр органических и/или неорганических частиц, которые фотокаталитически активны в видим свете, не ограничивается как-либо и может находится в пределах от 5 нм до 1000 нм. Органические и/или неорганические частицы могут иметь средний диаметр 1000 нм или меньше, например, 750 нм или меньше, 500 нм или меньше, 250 нм или меньше, или 100 нм или меньше. Альтернативно, или, в дополнение к этому, органические и/или неорганические частицы могут иметь средний диаметр 5 нм или более, например, 10 нм или более, или 15 нм или более. Таким образом, органические и/или неорганические фотокаталитические частицы могут иметь средний диаметр, ограниченный любыми двумя из указанных выше конечных точек. Например, органические и/или неорганические фотокаталитические частицы могут иметь средний диаметр от 5 нм до 1000 нм, от 5 нм до 750 нм, от 5 нм до 500 нм, от 5 нм до 250 нм, от 5 нм до 100 нм, от 10 нм до 100 нм, или от 15 нм до 100 нм.

[0080] Антимикробная композиция может содержать любое соответствующее количество органических и/или неорганических фотокаталитических частиц для формирования остаточной самодезинфицирующейся пленки. Антимикробная композиция может содержать органические и/или неорганические фотокаталитические частицы в количестве 1% масс по отношению к мономерам ("wbm") из катионных мономеров, или более, например, 1,5% wbm или более, 2% wbm или более, 2,5% wbm или более, 3% wbm или более, 4% wbm или более, или 5% wbm или более. Альтернативно, или в дополнение к этому антимикробная композиция может содержать органические и/или неорганические частицы в количестве 20% wbm или меньше из катионного полимера, или меньше, например, 18%% wbm или меньше, 15% wbm или меньше, 12% wbm или меньше, 10% wbm, 9% wbm или меньше, 8% wbm или меньше, 7% wbm или меньше, 6% wbm или меньше, или 5% wbm или меньше. Таким образом, антимикробная композиция может содержать органические и/или неорганические частицы в количестве, ограниченном любыми двумя из указанных выше конечных точек. Например, антимикробная композиция может содержать органические и/или неорганические частицы в количестве в пределах между 1% wbm иo 20% wbm катионных мономеров, например, между 1% wbm и 15% wbm, между 1% wbm иo 10% wbm, между 1% wbm иo 7% wbm, между 1% wbm иo 6% wbm, между 1% wbm иo 5% wbm, между 4% wbm и 20% wbm, между 5% wbm и 15% wbm, между 4% wbm и 8% wbm, или между 5% wbm и 8% wbm.

[0081] В одном из аспектов настоящего изобретения, антимикробная композиция содержит, по меньшей мере, один вид органических и/или неорганических частиц, которые фотокаталитически активны в видимом свете, по меньшей мере, один промотор адгезии и носитель. Органические и неорганические фотокаталитические частицы, промотор адгезии и носитель описываются в настоящем документе. Пленка, сформированная из антимикробной композиции, содержащей фотокаталитические частицы, уничтожает микробы при условиях модифицированного протокола JIS Z 2801 (версия 2006 года, которая дополнена в 2010 году). Например, антимикробная композиция, содержащая, по меньшей мере, один вид органических и/или неорганических частиц, которые фотокаталитически активны в видимом свете, уничтожает, по меньшей мере, 90% (например, по меньшей мере, 92%, по меньшей мере, 94%, по меньшей мере, 96%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%) популяции log 4 бактерий Clostridium difficile, грибков или дрожжей в пределах 24 часов контакта. Как таковая, композиция может использоваться согласно любому способу, описанному в настоящем документе, для уничтожения микробов на поверхности.

[0082] В некоторых вариантах осуществления, антимикробная композиция содержит соль, которая может влиять на способность катионного полимера адсорбироваться на поверхности подложки и образовывать пленку. Без желания ограничиваться какой-либо теорией, считается, что высокие концентрации соли создают условия, сходные с взаимодействиями, испытываемыми полимером в хорошем растворителе. Полиэлектролиты, хотя и являются заряженными, по-прежнему остаются в основном неполярными из-за углеродных основных цепей. В то же время, заряды на основной цепи полимера создают электростатическую силу, которая приводит полимер в более открытую и свободную конформацию, если окружающий раствор высокую концентрацию соли, отталкивание зарядов будет экранироваться. После экранирования этого заряда, полиэлектролит будет действовать как любой другой неполярный полимер действовал бы в растворе с высокой ионной силой и начнет сводить к минимуму взаимодействие с растворителем, что может приводить к гораздо более сомкнутому и плотному полимеру, осажденному на поверхности, и к улучшению адсорбции или адгезии.

[0083] Соль представляет собой любую неорганическую соль, такую как любая соль, содержащая катион металла Группы I (литий, натрий, калий, рубидий или цезий), металла Группа II (бериллий, магний, кальций, стронций или барий), аммоний или алюминий. Противоанион может представлять собой галогенид, карбонат, бикарбонат, сульфат, тиосульфат, фосфат, нитрат, нитрит, ацетат, бромат, хлорат, йодат, и тому подобное. Конкретные примеры соли включают литий бромид, литий хлорид, литий йодат, литий йодид, литий гидрроксид, литий сульфат, литий фосфат, натрий бромид, натрий хлорид, натрий ацетат, натрий бикарбонат, натрий бисульфат, натрий бромат, натрий хлорат, натрий гидросульфид, натрий гидроксид, натрий гипофосфит, натрий йодат, натрий йодид, калий ацетат, калий бикарбонат, калий бромат, калий бромид, калий хлорид, калий карбонат, калий хлорат, калий гидрроксид, калий йодид, калий фосфат, калий тиосульфат, рубидий бромид, рубидий хлорид, рубидий фторид, рубидий йодид, рубидий нитрат, рубидий сульфат, цезий бромид, цезий хлорид, цезий карбонат, цезий нитрат, бериллий нитрат, бериллий сульфат, магний ацетат, магний бромид, магний хлорид, магний йодат, магний йодид, магний нитрат, магний фосфат, магний сульфат, кальций ацетат, кальций бромид, кальций хлорид, кальций йодид, кальций йодат, кальций нитрит, кальций нитрат, кальций фосфат, кальций сульфат, стронций бромид, стронций хлорид, стронций водород фосфат, стронций йодид, стронций нитрат, стронций сульфат, барий ацетат, барий бромид, барий хлорид, барий йодид, барий нитрат, барий фосфат, барий сульфат, барий тиосульфат, аммоний ацетат, аммоний бикарбонат, аммоний бромид, аммоний хлорид, аммоний нитрат, алюминий хлорид, алюминий фосфат, и любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления, соль представляет собой соль галогенида металла Группы I, такую как хлорид натрия или хлорид калия.

[0084] Антимикробная композиция может содержать любое соответствующее количество соли, например, 0,01 M - 0,1 M, включая любое сочетание конечных точек, например, при 0,01 M, 0,02 M, 0,03 M. 0,04 M, 0,05 M, 0,06 M, 0,07 M, 0,08 M, 0,09 M и 0,1 M. В конкретном примере, антимикробная композиция содержит 0,01 M - 0,05 M соли.

[0085] При желании, катионный полимер может смешиваться с одним или несколькими полимерами неэлектролитами (неионными). Соответствующий полимер неэлектролита (неионного) предпочтительно является водорастворимым и включает, например, полиакриламид, полиамин, полиамидоамин, полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт и полиакрилат (например, поли(метил)метакрилат) или любое их сочетание.

[0086] Антимикробная композиция содержит носитель. Носитель может представлять собой любой соответствующий носитель, который испаряется после того, как композиция наносится на желаемую поверхность. Как правило, носитель выбирается из спирта, воды или их сочетания. В некоторых вариантах осуществления, носитель содержит сочетание воды и спирта. Соответствующий спирт включает метанол, этанол, н-пропанол, изо-пропанол, н-бутанол, втор-бутанол и трет-бутанол или их сочетание. В предпочтительных вариантах осуществления, носитель содержит этанол (например, носитель представляет собой сочетание этанола и воды). Когда сочетание спирта и воды используется в качестве носителя, отношение спирт:вода предпочтительно находится в пределах от 10:90 до 99:1 (например, 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, 80:20, 90:10, 95:5 и 99:1). В определенных вариантах осуществления, отношение спирт:вода находится в пределах от 70:30 до 80:20.

[0087] как правило, антимикробная композиция не содержит гермицидного низкомолекулярного соединения (то есть, не-полимера) или антимикробного металла, включая те обычные гермицидные агенты, которые зарегистрированы EPA, поскольку такие компоненты имеют материальное воздействие на композицию. Одобренные EPA гермицидные агенты, которые должны исключаться из композиции, включают, например, глутараль, галазон, гексахлорофен, нитрофуразон, нмитромерзол, повидон-йод, тимерозол, C₁-C₅-парабены, гипохлоритные соли, клофукарбан, хлорофен, полоксомер йод, фенольные соединения, мафенид ацетат, аминакрин гидрохлорид, соли четвертичного аммония, оксихлорозен, метабромсалан, мербромин, дибромсалан, глицериллаурат, натрий и/или цинк пиритион, (додецил)(диэтилендиамин)глицин, (додецил)(аминопропил)глицин, фенольное соединение, (например, м-крезол, о-крезол, п-крезол, о-фенил-фенол, 4-хлор-м-крезол, хлорксиленол, 6-н-амил-м-крезол, резорцинол, резорцинол моноацетат, п-трет-бутилфенол и о-бензил-п-хлорфенол), щелочной глутаральдегид и соль четвертичного аммония (например, N-(высшие) соли C₁₀-C₂₄-алкил-N-бензил-четвертичного аммония, которые содержат водосолюбилизирующие анионы, такие как галогенид, например, хлорид, бромид и йодид; сульфат и метосульфат, и гетероциклические имиды, такие как имидазолиниевые соли). Соответствующие соединения четвертичного аммония описаны в патенте США № 8067403 и включают: бензалконий хлориды (например, бензалконий хлорид), замещенные бензалконий хлориды (например, алкилдиметилбензиламмоний хлорид), двойные соединения четвертичного аммония (например, они содержат смесь равных долей алкилдиметилбензиламмония хлорида и алкилдиметилэтилбензиламмония хлорида), сдвоенные или имеющие двойную цепь соединения четвертичного аммония, такие как диалкилметиламины (например, дидецилдиметиламмоний хлорид или диоктилдиметиламмоний хлорид) и смеси соединений четвертичного аммония четвертого поколения с соединениями четвертичного аммония второго поколения (например, дидецилдиметиламмония хлорида с алкилдиметилбензиламмонием хлоридом). В одном из вариантов осуществления, гермицид представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из гипохлорита, хлорида натрия, диоксида хлора, хлорида натрия, персульфата калия, перманганата калия, нитрата серебра, хлордексидина, гексахлорофена, пероксида водорода, уксусной кислоты, перуксусной кислоты, бетадина, повидона йода, формальдегида, глутаральдегида, бензалкония хлорида, триклозана, борной кислоты, фенола, крезиловой кислоты, тимола и полигексаметилбигуанида.

[0088] Однако, при желании, можно добавлять один или несколько дополнительных химических гермицидных агентов, таких как агенты, которые описаны выше, к любому из упомянутых выше вариантов осуществления антимикробной композиции. Эта возможность обеспечивает дополнительный химический механизм уничтожения для дальнейшего улучшения антимикробной активности антимикробной композиции. Когда один или несколько гермицидных агентов вводятся в антимикробную композицию, эти агенты захватываются в антимикробной остаточной самодезинфицирующейся пленке и постепенно высвобождаются, когда поверхность с покрытием вступает в контакт с влажностью. Когда пленка экспонируется для больших количеств воды, например, когда поверхность увлажняется с помощью влажной салфетки, остатков пищи или жидкой пищи, это может приводить к высвобождению повышенных количеств гермицида. Таким образом, важно, чтобы такие гермицидные агенты не использовались, эти агенты не должны быть токсичными для людей, они не должны делать пленку липкой, мутной или любым способом ухудшать внешний вид поверхностей, на которые они наносятся. Гермицидные агенты, как правило, добавляют при более низких концентрациях. Соответственно, такие добавки предпочтительно содержат в пределах между 0,001% и 5% масс по отношению к мономерам ("wbm") катионного полимера.

[0089] В определенных вариантах осуществления, антимикробная композиция состоит в основном или состоит из полидиаллидиметиламмония галогенида, полимера на основе полиэтиленимина, анионного полимера, по меньшей мере, одного промотора адгезии (например, титаната, карбоксилированного разветвленного PEI), необязательно, органических и/или неорганических частиц, которые фотокаталитически активны в видимом свете, и носителя, каждый компонент из них описывается в настоящем документе. В некоторых аспектах этого варианта осуществления, органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, присутствуют в композиции. В определенных вариантах осуществления, антимикробная композиция в основном состоит или состоит из полидиаллидиметиламмония галогенида, полимера на основе полиэтиленимина, по меньшей мере, одного промотора адгезии, необязательно, анионного полимера, необязательно органических и/или неорганических частиц, которые фотокаталитически активны в видимом свете и носителя, каждый компонент из них описывается в настоящем документе. В определенных вариантах осуществления, антимикробная композиция состоит в основном или состоит из полидиаллидиметиламмония галогенида, по меньшей мере, одного промотора адгезии (например, титаната, карбоксилированного разветвленного PEI), органических и/или неорганических частиц, которые фотокаталитически активны в видимом свете, и носителя, каждый компонент из них описывается в настоящем документе.

[0090] Другой аспект настоящего изобретения представляет собой антимикробную композицию, содержащую полимер на основе полиэтиленимина, необязательно, второй катионный полимер, выбранный из полидиаллилдиалкиламмониевой соли, поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмония галогенида), хитозана, или их сочетания, необязательно, поликислоту, необязательно, по меньшей мере, один промотор адгезии и носитель. Полимер на основе полиэтиленимина, как правило, представляет собой линейный или разветвленный полиэтиленимин (PEI), как описано в настоящем документе, но предпочтительно представляет собой линейный PEI, который не модифицируется химически или структурно.

[0091] В некоторых случаях, второй катионный полимер отсутствует. В других случаях, второй катионный полимер представляет собой полидиаллилдиалкиламмониевую соль, которая представляет собой полидиаллилдиметиламмоний галогенид (например, полидиаллилдиметиламмоний хлорид и/или полидиаллилдиметиламмоний фторид). В одном из вариантов осуществления, второй катионный полимер представляет собой поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмоний галогенид), такой как поли(акриламид-со-диаллилдиметиламмоний хлорид). В других вариантах осуществления, второй катионный полимер представляет собой хитозан.

[0092] Поликислота и, по меньшей мере, один промотор адгезии являются такими, как описано в настоящем документе.

[0093] Носитель, используемый в композиции, представляет собой любой соответствующий носитель, как описывается в настоящем документе (например, воду, пропанол, изо-пропанол, и/или этанол). Как правило, композиция будет содержать смесь из 20% - 80% объем различных смесей спиртов, при этом остаток состоит из воды. Для увеличения вироцидного действия к композиции добавляют в пределах между 3% и 10% различных смесей диолов, предпочтительно имеющих длину цепи от 3 до 5 атомов углерода, таких как пропандиол (1,2-пропандиол и 1,3-пропандиол) или бутандиолы (1,3-бутандиол). Предпочтительно, диол представляет собой 1,2-пропандиол и/или спирт представляет собой этанол.

[0094] Донор протонов может добавляться к композиции в соответствующем количестве (например, примерно от 0,015 примерно до 1 процента от общей массы спирта, включая примерно от 0,05 примерно до 1 процента, примерно от 0,08 примерно до 0,8 процента, примерно от 0,1 примерно до 0,8 процента). Донор протонов представляет собой любое соответствующее соединение, такое как хлористоводородная кислота, азотная кислота, фосфорная кислота, фосфоновая кислота, борная кислота, серная кислота, адипиновая кислота, бензол 1,3,5-трикарбоновая кислота, хлорянтарная кислота, холинхлорид, цис-аконитиновая кислота, цитрамалевая кислота, лимонная кислота, циклобутан 1,1,3,3-тетракарбоновая кислота, циклогексан 1,2,4,5-тетракарбоновая кислота, циклопентан 1,2,3,4-тетракарбоновая кислота, дигликолевая кислота, фумаровая кислота, глутаминовая кислота, глютаровая кислота, глиоксиловая кислота, изолимонная кислота, кетомалоновая кислота, молочная кислота, малеиновая кислота, яблочная кислота, малоновая кислота, нитрилотриуксусная кислота, оксалауксусная кислота, щавелевая кислота, фитиновая кислота, п-толуолсульфоновая кислота, салициловая кислота, янтарная кислота, винная кислота, тартроновая кислота, тетрагидрофуран 2,3,4,5-тетракарбоновая кислота, трикарбаллиловая кислота, версеновые кислоты, 3-гидроксиглютаровая кислота, 2-гидроксипропан, 1,3-дикарбоновая кислота, глицериновая кислота, фуран 2,5-дикарбоновая кислота, 3,4-дигидроксифуран-2,5 дикарбоновая кислота, 3,4-дигидрокситетрагидрофуран-2,5-дикарбоновая кислота, 2-оксо-глютаровая кислота, dl-глицериновая кислота, 2,5 фуран-дикарбоновая кислота или их смеси. Предпочтительно донор протонов представляет собой лимонную кислоту, винную кислоту, малоновую кислоту и/или яблочную кислоту. Более предпочтительно, донор протонов представляет собой лимонную кислоту.

[0095] При желании, композиция может содержать другие компоненты, которые включают, например, пропиленгликоль, загущающий агент (например, полиакриловую кислоту), увлажнитель (например, глицерин, алоэ вера), эфирное масло (например, масло чайного дерева), фруктовый экстракт, ароматизирующее вещество (например, карбомер, аминометилпропанол, изопропилмиристат, токоферилацетат) и/или краситель (например, синий 1, красный 33, желтый 5). В зависимости от носителя, используемых полимеров и присутствия дополнительных компонентов, композиция может находиться в форме любого желаемого препарата, включая жидкость, крем, гель или пену.

[0096] В одном из конкретных примеров, композиция содержит не модифицированный химически линейный PEI, полиDADMAC, необязательно, лимонную кислоту, карбоксилированный разветвленный PEI и водный/спиртовой носитель.

[0097] В одном из вариантов осуществления, полимер на основе полиэтиленимина и второй катионный полимер образуют кристаллическую смешиваемую смесь, которая дает в результате стабильную дисперсию в носителе. Смешиваемая смесь дает прозрачный кристаллический раствор, который стабилен, то есть, из которого не происходит преципитации или выпадения осадка. Смешиваемая смесь отличается от PEC. В дополнение к этому, без желания ограничиваться какой-либо теорией, считается, что кристаллическая природа полимеров в смеси имеет повышенную площадь поверхности и может обеспечивать большую границу раздела между катионным полимером и микробными патогенами, как в растворе, так и в виде пленки.

[0098] Кристаллическая смешиваемая смесь может быть получена с помощью любого соответствующего способа. В конкретном примере, смешиваемая смесь из не модифицированного химически линейного PEI и других катионных полимеров может быть получена следующим образом. Соответствующее количество дисперсии вода/PEI (например, примерно 4000 м.д. PEI) нагревают до температуры, которая чуть выше температуры стеклования PEI (например, по меньшей мере, на 1°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 2°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 3°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 4°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 5°C выше температуры стеклования; включая температуру, которая находится в диапазоне от 65-80°C или от 68-78°C или от 70-75°C, или составляет примерно 70°C, примерно 72°C, или примерно 74°C). Затем добавляют соответствующее количество раствора второго катионного полимера (например, полиDADMAC) с более низким pH (например, pH примерно 5-6, включая pH примерно 5, pH примерно 5,5 или pH примерно 6). Этот более низкий pH дополнительно помогает обеспечить то, что PEI останется в состоянии раствора. После энергичного перемешивания, раствор охлаждают до комнатной температуры. Затем добавляют соответствующее количество (например, в пределах между 25 и 100 м.д.) промотора адгезии (например, карбоксилированного разветвленного PEI). Карбоксилированный разветвленный PEI является очень основным, он будет повышать pH раствора. pH нужно будет довести обратно до 6,5 с тем, чтобы линейный PEI не затвердел. Затем раствор повторно нагревается до температуры, которая чуть выше температуры стеклования PEI (например, по меньшей мере, на 1°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 2°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 3°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 4°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 5°C выше температуры стеклования; включая температуру, которая находится в пределах 65-80°C или 68-78°C, или 0-75°C, или составляет примерно 72°C или примерно 75°C). В то время как смесь энергично перемешивается, в нее разбрызгивают соответствующее количество спирта. Смесь непрерывно перемешивают, охлаждая при этом до комнатной температуры. Затем раствор при комнатной температуре перемешивают в течение дополнительных 24 часов.

[0099] Композиция, содержащая PEI, может иметь одно или несколько бактерицидных, вироцидных и/или гермицидных свойств и может, при желании, использоваться в качестве антимикробной композиции, в частности, как средство дезинфекции для рук, согласно тестам, подложкам и/или способам, описанным в настоящем документе. Соответственно, предлагается способ дезинфекции поверхности, включающий нанесение на поверхность композиции, содержащей полимер на основе полиэтиленимина, необязательно, второй катионный полимер, выбранный из полидиаллилдиалкиламмониевой соли, поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмония галогенида), хитозана или их сочетания, необязательно, поликислоту, необязательно, по меньшей мере, один промотор адгезии и носитель. В одном из аспектов этого способа, композиция, содержащая не модифицированный химически линейный PEI, необязательно, поликислоту и носитель, содержащий воду и спирт, используется как средство дезинфекции для рук, которое является особенно эффективным против вирусов без оболочки.

[0100] Поскольку линейный PEI является чувствительным к pH и температуре, разработаны специальные технологии для получения стабильной, кристально прозрачной, нелипкой смеси средства дезинфекции для рук, содержащей коллоидную дисперсию линейного PEI. В конкретном примере, способ получения композиции средства дезинфекции для рук включает следующие стадии: при комнатной температуре, соответствующее количество линейного PEI в воде энергично перемешивают для получения дисперсии PEI. При энергичном перемешивании PEI в дисперсии затем протонируют с помощью соответствующей кислоты, тем самым доводя pH до 6 и получая в результате прозрачную жидкость. Затем эту прозрачную жидкость доводят до температуры, которая чуть выше температуры стеклования PEI (например, по меньшей мере, на 1°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 2°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 3°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 4°C выше температуры стеклования, по меньшей мере, примерно на 5°C выше температуры стеклования; включая температуру, которая находится в пределах 65-80°C или 68-78°C, или 70-75°C, или составляет примерно 70°C, примерно 72°C или примерно 74°C). Затем в нее разбрызгивают соответствующее количество спирта с тем, чтобы поддерживать температуру прозрачной жидкости примерно при 65°C. Прозрачную смесь средства дезинфекции для рук убирают от нагрева для предотвращения избыточного испарения спирта, а затем перемешивают в течение нескольких часов (например, по меньшей мере, 2 часов, по меньшей мере, 3 часов, по меньшей мере, 4 часов, или, по меньшей мере, 5 часов), при этом закрывая крышкой.

[0101] Антимикробная композиция по настоящему изобретению удовлетворяет, по меньшей мере, одному из следующих антимикробных тестов или превосходит их требования:

(i) тест гермицидного спрея согласно ASTM E1153, который удовлетворяет требованию EPA уменьшения на 3 log для вирусов, уменьшения на 5 log для бактерий,

(ii) тест суспензии согласно ASTM E1052-96 (2002) или ASTM E2315 (2016),

(iii) пленка, сформированная из композиции, уничтожает

(iii-a) по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамположительных или грамотрицательных бактерий за 30 минут,

(iii-b) по меньшей мере, 95% популяции 4 log вируса с оболочкой в пределах 30 минут контакта,

(iii-c) по меньшей мере, 95% вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта, и/или

(iii-d) по меньшей мере, 94% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile в пределах 24 часов контакта,

согласно тесту на антимикробную активность JIS Z 2801 (2006) или модифицированной версии такого теста, как описано в настоящем документе,

(iv) пленка, сформированная из композиции, имеет значение 2 или меньше согласно тесту на цитотоксичность in vitro International Organization for Standardization (ISO) 10993-5,

(v) согласно тесту на долговечность, выбранному либо из (v-a), пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 99,9% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, EPA Protocol # 01-1A, либо из (v-b), через 7 дней после формирования пленки, пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 95% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий или вирусов в оболочке или без оболочки согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, модифицированная версия Protocol # 01-1A, как описано в настоящем документе.

[0102] Тест (i) относится к ASTM E1153, полное содержание которого включается в качестве ссылки, он представляет собой тест гермицидного спрея (то есть, при условии "kill now"), который используют для оценки антимикробной эффективности препаратов для одностадийной очистки - дезинфекции, рекомендованных для использования на сильно загрязненных, инертных, непористых, не вступающих в контакт с пищевыми продуктами, поверхностями. При ASTM E1153 (последнее изменение в 2014 году), антимикробная эффективность средств для дезинфекции исследуется на предварительно очищенных, инертных, твердых, непористых, не вступающих в контакт с пищевыми продуктами поверхностях против Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes или их сочетания.

[0103] Результаты теста гермицидного спрея, относящиеся к препарату смешиваемой смеси по настоящему изобретению, приведены в Таблице 3 вместе со сравнением с тремя коммерчески доступными продуктами. Тесты гермицидного спрея для MS2, MRSA и E. coli осуществляют с двумя композициями катионных полимеров. Композиция A представляет собой смешиваемую смесь, содержащую 3000 м.д. не модифицированного химически линейного PEI, 3000 м.д. полиDADMAC, 25 м.д. карбоксилированного разветвленного PEI, 35% этанола, и остаток представляет собой воду. Композиция B представляет собой смешиваемую смесь, содержащую 200 м.д. не модифицированного химически линейного PEI, 200 м.д. полиDADMAC, 25 м.д. разветвленного, карбоксилированного PEI, 70% этанола, и остаток представляет собой воду (рабочий pH примерно 7,6).

Таблица 3

[0104] Результаты в Таблице 3 демонстрируют, что Композиция B содержит 400 м.д. катионного полимера, и она проходит тест гермицидного спрея MS2 в пределах 5 минут контакта, что замечательно, поскольку стандарт максимума м.д. EPA для соединений четвертичного аммония согласно ASTM E1153 составляет 400 м.д. Кроме того, антимикробная эффективность некоторых соединений четвертичного аммония значительно понижается загрязнением или органической нагрузкой. Как видно в Таблице 3, Композиция B также является высокоэффективной против MRSA и E. Coli при тестах спрея (ASTM E1153) в присутствии 5% нагрузки загрязнения.

[0105] Тест (ii) представляет собой тест суспензии согласно ASTM E1052-96 (2002) или ASTM E2315 (2016) для определения эффективности антимикробного раствора, который находится в форме суспензии, против конкретных вирусов, таких как аденовирус, коронавирус, вирусы гриппа, риновирус и ротавирус. Аликвота исследуемого вещества инокулируется исследуемым вирусом и выдерживается в течение требуемого времени экспонирования. В каждый заданный момент времени экспонирования, аликвоту удаляют, нейтрализуют посредством последовательного разбавления и исследуют на вирусную инфективность с помощью метода анализа, специфичного к исследуемому вирусу. Соответствующие контроли вируса, цитотоксичности исследуемого вещества и нейтрализации осуществляются одновременно. Уменьшение процента и log вирусной инфективности вычисляют по сравнению с соответствующим контролем вируса. ASTM E1052-96 (2002) и ASTM E2315 (2016) соответствуют лучше всего антимикробной композиции, которая представляет собой суспензию, такой как композиция средства дезинфекции для рук.

[0106] Для теста (iii), способность пленки, сформированной из антимикробной композиции, к уничтожению грамположительных и грамотрицательных бактерий и вирусов с оболочкой, вируса без оболочки и/или бактерий Clostridium difficile исследуют согласно условиям, представленными в JIS Z 2801 (версия 2006 года, дополненная в 2010 году), который известен как Japanese Industrial Standard Test for Antimicrobial Activity and Efficacy in Antimicrobial Products, полное содержание которого включается в качестве ссылки. В частности, согласно JIS Z 2801 (2006) или его модифицированной версии, как описано в настоящем документе, пленка, сформированная из антимикробной композиции по настоящему изобретению, уничтожает: (iii-a) по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамположительных или грамотрицательных бактерий за 30 минут, (iii-b) по меньшей мере, 95% популяции 4 log вируса с оболочкой в пределах 30 минут контакта, (iii-c) по меньшей мере, 95% вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта и/или (iii-d) по меньшей мере, 94% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile в пределах 24 часов контакта. В предпочтительном варианте осуществления, пленка, сформированная из антимикробной композиции по настоящему изобретению, удовлетворяет 2 или более, 3 или более, или всем 4 для каждого из требований (iii-a) - (iii-d).

[0107] Например, при условиях этого теста, протокол JIS Z 2801 демонстрирует уменьшение 4 log E. coli на пленке, содержащей только полиDADMAC, через 30 минут, по сравнению с провокацией 5 log (Таблица 4).

Таблица 4

* кое/образец - колониеобразующие единицы на извлеченный образец

[0108] Такая же пленка демонстрирует уменьшение MRSA 4 log через 10 минут, но для провокации 7 log (Таблица 5).

Таблица 5

* кое/образец - колониеобразующие единицы на извлеченный образец

[0109] Дополнительный тест самодезинфекции ("kill later") предназначен для остаточной самодезинфицирующейся пленки, которая, как считается, является более практичной для реального использования, в частности, при исследовании антивирусной активности. Этот тест основан на предположении, что при применении в реальном мире, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка не будет иметь покрытия. Этот тест модифицирует JIS Z 2801 (версия 2006 года, которая дополнена в 2010 году) тем, что не требует, чтобы инокулированная пленка была чем-то покрыта и время исследования начиналось после того, как инокулум высохнет. Результаты тестов с использованием модифицированного JIS Z 2801 приведены в Таблице 6 для определения лизиса MS2 на пленке, полученной из нетоксичной смешиваемой смеси из 3000 м.д. не модифицированного химически линейного PEI, 3000 м.д. полиDADMAC, 79% этанола, 25 м.д. карбоксилированного разветвленного PEI и остатка - воды. Данные "kill later" для грамположительных и грамотрицательных бактерий генерируют с использованием стандартного теста JIS.

Таблица 6

[0110] Кроме того, JIS Z 2801 (версия 2006 года, которая дополнена в 2010 году) может модифицироваться при исследовании против бактерий Clostridium difficile посредством исследования при облегченных условиях и при увеличении площади поверхности образца от 1600 мм² до 2500 мм².

[0111] Тест (iv) направлен на ISO 10993-5 (последнее дополнение в 2009 году), полное содержание которого включается в качестве ссылки, при этом исследуют цитотоксичность in vitro материалов для медицинских устройств. Способ направлен на инкубирование культивируемых клеток в контакте с устройством и/или с экстрактами устройства, либо непосредственно, либо посредством диффузии. Конкретно, исследуемое изделие, положительные и отрицательные контроли экстрагируют согласно методу ISO 10993-12. Исходный экстракт последовательно разбавляют, и для исследования используют 5 концентраций. Клетки L-929 (мышь, C3H/An, соединительная ткань) обрабатывают экстрактом образца, контролем реагента и либо отрицательным контролем, либо положительным контролем. Тройные планшеты приготавливают для каждой обработки. Клетки инкубируют в течение 24 часов и наблюдают микроскопически относительно цитотоксических воздействий. Культуры наблюдают под микроскопом и сортируют на химическую активность с использованием шкалы 0-4 ("4" означает очень цитотоксичный; "3" означает умеренно цитотоксичный; "2" означает мало цитотоксичный; "1" означает чуть цитотоксичный и "0" означает нецитотоксичный). Исследуемое изделие удовлетворяет требованиям теста, когда результаты равны или меньше, чем сорт 2 (то есть, 0, 1 или 2).

[0112] Остаточная самодезинфицирующаяся пленка, сформированная из PEC, смешиваемой смеси или индивидуальных катионных полимеров, как описано в настоящем документе, является невыщелачивающейся, и таким образом проходит тест на цитотоксичность ISO 10993-5 (версия 2009 года) in vitro с оценкой 0, как показывают следующие далее результаты тестов в Таблице 7.

Таблица 7

[0113] Тест (v) направлен на Protocol #01-1A, обычно известный как "Clorox test", который представляет собой метод, одобренный EPA для измерения требований долговременной дезинфекции (то есть, требования долговечности "kill later"). Protocol #01-1A, полное содержание которого включается в качестве ссылки, измеряет остаточную активность самодезинфицирования высушенных химических остатков (пленок) на инертных, твердых непористых поверхностях только против бактерий: Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae и/или Enterobacter aerogenes. Конкретно, поверхности инокулируются, обрабатываются исследуемым продуктом, получают возможность для высыхания, затем протираются при чередующихся влажных и сухих условиях, между которыми осуществляют несколько повторных инокуляций. В конце исследования и, по меньшей мере, еще через 24 час, измеряют способность исследуемых поверхностей к уничтожению 99,9% микроорганизмов в пределах 5 минут. Для прохождения этого теста, пленка, сформированная из композиции, должна сохранять антимикробную эффективность в пределах между 12 чередующихся влажных и сухих протирок с помощью утяжеленной ткани, и после них.

[0114] Можно использовать модифицированную версию теста на долговечность EPA, Protocol #01-1A. Считается, что модифицированный протокол лучше подходит для оценки остаточных самодезинфицирующихся пленок, сформированных из антимикробной композиции по настоящему изобретению, поскольку Protocol #01-1A разработан для продуктов, которые зависят от уничтожения микробов посредством высвобождения гермицидных химикалий из пленки и которые истощаются со времен. Антимикробная композиция по настоящему изобретению не требует гермицидных химикалий, но содержит заряженные катионные полимеры, у которых механизм уничтожения, как считается, не истощается со временем. Модифицированный тест состоит из ежедневного воздействия на пленку трех протирок (одна сухая, одна влажная, одна сухая) с использованием протокола EPA #01-1A относительно массы и времени цикла. Этот модифицированный тест регистрирует антимикробную эффективность антимикробной композиции в течение дней, по сравнению с одним 24-часовым измерением стандартного Protocol #01-1A. Прохождение модифицированного теста потребует, чтобы через 4-7 дней, пленка на полимерной основе по-прежнему демонстрировала, по меньшей мере, 95% (например, по меньшей мере, 96%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%, по меньшей мере, 99,5%, по меньшей мере, 99,9%) уменьшения количества грамположительных, грамотрицательных бактерий, вирусов с оболочкой и/или вирусов без оболочки на подложках из стекла или нержавеющей стали.

[0115] Настоящее изобретение также предлагает способ уничтожения микробов на поверхности, включающий нанесение на поверхность антимикробной композиции, содержащей катионный полимер (сам по себе или инкапсулированный в PEC), по меньшей мере, один промотор адгезии (например, титанат, карбоксилированный разветвленный PEI), необязательно, органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, и носитель, каждый из этих компонентов является таким, как описано в настоящем документе. Способ может включать дезинфекцию поверхности, создание остаточной самодезинфицирующейся пленки, или как то, так и другое. Термин "микроб" включает любой одноклеточный или многоклеточный организм, такой как бактерии, вирусы, грибки, археи и одноклеточные организмы (например, водоросли, амебы, простейшие). Как используется в настоящем документе, термин "нанесение" относится к любой пригодной для использования технологии, используемой для переноса антимикробной композиции на поверхность. Например, технологии нанесения могут представлять собой, но, не ограничиваясь этим, нанесение кистью, нанесение валиком, разбрызгивание, нанесение тампоном, нанесение шваброй, налив, окраску, поглощение, адсорбцию, впитывание, пропитку, насыщение, проникновение, погружение и сочетание этих способов.

[0116] Кроме того, предлагается способ уничтожения микробов на поверхности (например, дезинфекции поверхности, получение остаточной самодезинфицирующейся пленки, или как то, так и другое), включающий нанесение на поверхность антимикробной композиции, содержащей высокомолекулярную (предпочтительно ультравысокомолекулярную) полидиаллилдиметиламмониевую соль (например, полидиаллилдиметиламмоний галогенид) и носитель, как описано в настоящем документе. Антимикробная композиция по этому варианту осуществления может дополнительно содержать (i) полимер на основе полиэтиленимина, хитозан или их сочетание, и/или (ii) анионный полимер, и/или (iii) органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, и/или (iv), по меньшей мере, один промотор адгезии (например, титанат, карбоксилированный разветвленный PEI), и/или (v) по меньшей мере, одну соль. Каждый из этих необязательных компонентов является таким, как описано в настоящем документе.

[0117] После нанесения на поверхность, носитель, как описано в настоящем документе, в композиции выпаривают, оставляя антимикробную остаточную самодезинфицирующуюся пленку на поверхности. Антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка делает поверхность бактерицидной, вироцидной и/или гермицидной. Как используется в настоящем документе, термин "делает поверхность бактерицидной, вироцидной и/или гермицидной" относится к уменьшению (например, устранению, уничтожению или предотвращению и/или ингибированию роста) присутствия бактерий, вирусов и/или микроорганизмов (включая грибки, такие как Aspergillas brasliensis) до любой соответствующей степени. Как используется в настоящем документе, термин "любая соответствующая степень" относится к 50% или более уменьшению, включая 60% или более уменьшение, 70% или более уменьшение, 80% или более уменьшение, 90% или более уменьшение, 92% или более уменьшение, 94% или более уменьшение, 95% или более уменьшение, 97% или более уменьшение, 98% или более уменьшение, 99% или более уменьшение, или к 99,5% или более устранению.

[0118] Согласно этому варианту осуществления, настоящее изобретение предлагает поверхность с покрытием, содержащую поверхность (например, поверхность подложки) и антимикробную остаточную самодезинфицирующуюся пленку, как описано в настоящем документе, которая наносится на поверхность. Полученная в результате пленка обеспечивает невыщелачивающуюся поверхность, которая легко не удаляется. В большинстве вариантов осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка не связывается ковалентно с поверхностью (например, с поверхностью подложки).

[0119] Поверхность, которая делается бактерицидной, вироцидной и/или гермицидной, может состоять из любого пригодного для использования материала, включая биологически совместимый материал. Поверхность можно использовать в любой пригодной для использования форме или получать из нее, такой, например, как порошок, мелкодисперсный порошок, агрегаты, аморфный твердый продукт, лист, волокно, трубка, ткань или что-либо подобное. В вариантах осуществления, поверхность содержит металл, стекло, стекловолокно, диоксид кремния, песок, дерево, волокно, природный полимер, синтетический полимер, пластик, каучук, керамику, фарфор, камень, мрамор, цемент, тело человека или животного (например, кожу) или любой их гибрид, сплав, сополимер, смесь или сочетание.

[0120] Металлические поверхности, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, нержавеющую сталь, никель, титан, тантал, алюминий, медь, золото, серебро, платину, цинк, сплав никеля и титана (нитинол), сплав никеля, хрома и железа (INCONEL™, Special Metalls, Corporation, Elkhart, В), иридий, вольфрам, кремний, магний, олово, сталь с гальваническим покрытием, сталь с гальваническим, нанесенным горячим способом, сталь с электрогальваническим покрытием, отожженную сталь с гальваническим покрытием, нанесенным горячим способом, сплавы любых упомянутых выше металлов, покрытия, содержащие любые из упомянутых выше металлов, и их сочетания.

[0121] Стеклянные поверхности, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, известково-натриевое стекло, стронциевое стекло, боросиликатное стекло, бариевое стекло, стеклокерамику, содержащую лантан, стекловолокно, и их сочетания.

[0122] Поверхности из диоксида кремния, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, кварц, плавленый кварц, кристаллический диоксид кремния, коллоидный диоксид кремния, силикагель, аэрогель диоксида кремния и их смеси.

[0123] Песчаные поверхности, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, песок, состоящий из диоксида кремния (например, кварц), карбоната кальция (например, арагонита), и их смеси. Песок может содержать другие компоненты, такие как минералы (например, магнетит, хлорит, глауконит, гипс, оливин, гранат), металл (например, железо), ракушки, кораллы, известняк и/или скальные породы.

[0124] Пригодные для использования деревянные поверхности включают, например, древесину твердых пород и древесину мягких пород, и материалы, получаемые из дерева, древесную стружку или волокна (например, фанеру, ориентированно-стружечную плиту, ламинированный древесный шпон, композиты, клееный брус, древесно-стружечную плиту, древесно-волокнистую плиту, оргалит средней плотности) и их сочетания. Типы дерева включают ольху, березу, ильм, клен, иву, грецкий орех, вишню, дуб, гикори, тополь, сосну, пихту и их сочетания.

[0125] Поверхности волокон, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, природные волокна (например, полученные от животного, растения или минерала) и синтетические волокна (например, полученные из целлюлозы, минерала или полимера). Пригодные для использования природные волокна включают хлопок, коноплю, джут, лен, рами, сизаль, багассу, древесное волокно, шелк тутового шелкопряда, шелк паутинный шелк, сухожилия, КЕТГУТ, шерсть, шелк из морских водорослей, шерсть, мохер, ангору и асбест. Пригодные для использования синтетические волокна включают вискозу (например, лиоцелл), модал и металлические волокна (например, медь, золото, серебро, никель, алюминий, железо), углеродное волокно, волокно из карбида кремния, бамбуковое волокно, SeaCell, нейлон, полиэстр, поливинилхлоридное волокно (например, виньон), полиолефиновое волокно (например, полиэтилен, полипропилен), волокно из сложного акрилового полиэфира, арамид (например, TWARON™, KEVLAR™ или NOMEX™), спандекс и их сочетания.

[0126] Природные полимерные поверхности пригодные для использования в настоящем изобретении включают, например, полисахарид (например, хлопок, целлюлозу), шеллак, янтарь, шерсть, шелк, природный каучук, биополимер (например, белок, компонент внеклеточного матрикса, коллаген) и их сочетания.

[0127] Поверхности синтетических полимеров, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, поливинилпирролидон, акриловые соединения, акрилонитрил-бутадиен-стирол, полиакрилонитрил, ацетали, полифениленоксиды, полиимиды, полистирол, полипропилен, полиэтилен, политетрафторэтилен, поливинилиденфторид, поливинилхлорид, полиэтиленимин, сложные полиэфиры, простые полиэфиры, полиамид, сложный полиортоэфир, полиангидрид, полисульфон, простой полиэфирсульфон, поликапролактон, полигидрокси-бутиратвалерат, полилактоны, полиуретаны, поликарбонаты, полиэтилентерефталат, а также их сополимеры и сочетания.

[0128] Типичные каучуковые поверхности, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, силиконы, фторсиликоны, нитриловые каучуки, силиконовые каучуки, полиизопрены, каучуки, полученные вулканизацией с помощью серы, бутадиен-акрилонитриловые каучуки, изопрен-акрилонитриловые каучуки и их сочетания.

[0129] Керамические поверхности пригодные для использования в настоящем изобретении включают, например, нитриды бора, нитриды кремния, оксид алюминия, диоксиды кремния, их сочетания, и их сочетания.

[0130] Каменные поверхности пригодные для использования в настоящем изобретении включают, например, боксит, кальцит, полевой шпат, гипс, тонкослоистый сланец, гранит, кварц, кварцит, известняк, доломитит, песчаник, мрамор, аргиллит, серпентин и их сочетания.

[0131] Для целей настоящего изобретения, животные организмы включают, но не ограничиваясь этим, род Rodentia (например, мыши), род Logomorpha (например, кролики), род Camivora (например, Felines (коты) и Canines (собаки)), род Artiodactyla (например, Bovines (коровы) и Swines (свиньи)), род Perssodactyla (например, Equines (лошади)), род Primates, Ceboids или Simioids (например, обезьяны), класс Aves (например, птицы), класс Phylum Arthropoda (например, насекомые), класс Pisces (например, рыба), или род Anthropoids (например, люди и обезьяны). Как правило, кожа (включая здоровую кожу, раненую или поврежденную кожу и/или кожу, которая повреждена другим образом, например, при ожоге) и/или слизистую ткань (например, оральную, назальную, глазную или генитальную ткань) тела животного, служит в качестве поверхности, пригодной для нанесения антимикробной композиции. Кожа и/или слизистая ткань могут ассоциироваться с любой частью тела животного, включая конечности, хвост, брюшную область, грудь, голову, шею, морду, область гениталий (например, вымя), седалище или спину. Как правило, тип и количество компонентов антимикробной композиции будут выбираться для обеспечения биосовместимости, для сведения к минимуму токсичности, для сведения к минимуму раздражения и/или для получения желаемого уровня липкости на поверхности и/или адгезивности сформированной пленки.

[0132] Поверхность, как правило, представляет собой компонент большей структуры. Например, поверхность может представлять собой часть подложки, такой как медицинское устройство, диагностическое оборудование, имплантат, перчатки, маску, занавеску, матрас, листы, одеяла, марлю, повязку, ткань, операционную простыню, трубки, хирургический инструмент, защитное снаряжение, ткань, предмет одежды, пол, ручки, стену, унитаз, душ или ванну, туалет, мебель, настенный выключатель, игрушку, спортивное оборудование, оборудование спортивной площадки, магазинную тележку, рабочий кухонный стол, бытовые приборы, перила, двери, воздушный фильтр, трубу, посуду, тарелку, чашку, контейнер, контейнер для демонстрации объекта, пищевой продукт, контейнер для демонстрации пищевых продуктов, упаковку для пищевых продуктов, оборудование для переработки пищевых продуктов, оборудование для манипуляций с пищевыми продуктами, оборудование для транспортировки пищевых продуктов, оборудование для торговли пищевыми продуктами, оборудование для хранения пищевых продуктов, оборудование для упаковки пищевых продуктов, растение, телефон, мобильный телефон, пульт дистанционного управления, компьютер, мышку, клавиатуру, сенсорный экран, кожу, косметику, оборудование для приготовления косметики, оборудование для хранения косметики, оборудование для упаковки косметики, продукт личной гигиены, оборудование для изготовления продуктов личной гигиены, оборудование для хранения продуктов личной гигиены, оборудование для упаковки продуктов личной гигиены, предмет ухода за животными, оборудование для изготовления предмета ухода за животными, ветеринарное оборудование, порошок, крем, гель, лечебную мазь, офтальмологический предмет, оборудование для изготовления офтальмологических предметов, контактную линзу, очки, оборудование для хранения офтальмологических предметов, чехол для контактных линз, ювелирные изделия, оборудование для изготовления ювелирных изделий, оборудование для хранения ювелирных изделий, помещение для животных, оборудование для разведения животных, оборудование для манипуляций с кормами для животных, помещение для хранения кормов для животных, оборудование для хранения кормов для животных, контейнер для кормов для животных, воздушное транспортное средство, наземное транспортное средство, оборудование для подготовки воздуха, воздушный фильтр, водное транспортное средство, помещение для хранения воды, оборудование для хранения воды, оборудование для подготовки воды, контейнер для хранения воды, фильтр для воды, ладонь, волосы, ступню, ногу, руку, туловище, голову или часть тела животного, контейнер для демонстрации лекарственных препаратов, упаковку для лекарственных препаратов, оборудование для переработки лекарственных препаратов, оборудование для манипуляций с лекарственными препаратами, оборудование для транспортировки лекарственных препаратов, оборудование для торговли лекарственными препаратами, лекарственные препараты, оборудование для хранения лекарственных препаратов, оборудование для упаковки лекарственных препаратов.

[0133] "Медицинское устройство" включает любое устройство, имеющее поверхности, которые вступают в контакт с тканями, кровью или другими телесные жидкостями в ходе их использования или работы, которые находятся на млекопитающих (например, на людях) или затем используются внутри них. Медицинские устройства включают, например, экстракорпоральные устройств для использования в хирургии, такие как оксигенаторы крови, насос для нагнетания крови, мешки для хранения крови, пробирки для взятия крови, фильтры для крови, включая фильтрационные среды, диализные мембраны, трубки, используемые для переноса крови, и тому подобное, которые вступают в контакт с кровью, которая затем возвращается пациенту или млекопитающему. Медицинские устройства также включают эндопротезы, имплантируемые млекопитающему (например, человеку), такие как сосудистые трансплантаты, стенты, электроды кардиостимулятора, хирургические проходы для сосудистых протезов, сердечные клапаны, и тому подобное, которые имплантируют в кровеносные сосуды или в сердце. Медицинские устройства также включают устройства для временного внутрисосудистого применения, такие как катетеры, проволочный проводник катетера, иглы для амниоцентеза и биопсии, канюлю, дренажные трубки, шунты, сенсоры, трансдуцеры, зонды, и тому подобное, которые помещают в кровеносные сосуды, сердце, органы или ткани для целей мониторинга или хирургической коррекции или лечения. Медицинские устройства также включают протезы, такие как искусственные суставы, например, бедер или коленей, а также искусственные сердца. В дополнение к этому, медицинские устройства включают импланты пениса, презервативы, тампоны, гигиенические салфетки, глазные линзы, материалы для перевязки, хирургические нити, кровоостанавливающие зажимы, используемые в хирургии, антимикробные материалы, хирургическую сетку, трансдермальные пластыри и повязки/бандажи на раны.

[0134] "Диагностическое оборудование" включает любое устройство или инструмент, используемый для диагностики или мониторинга медицинского состояния. Примеры включают ультразвук, аппарат для получения изображения с помощью магнитного резонанса (MRI), сканер для позитронно-эмиссионной томографии (PET), сканер для компьютерной томографии (CT), вентилятор, аппарат сердце-легкие, аппарат для экстракорпоральной мембранной оксигенации (ECMO), аппарат для диализа, монитор давления крови, отоскоп, офтальмоскоп, стетоскоп, сфигмоманометр, манжета для измерения давления крови, электрокардиограф, термометр, дефибриллятор, медицинское зеркало, сигмоидоскоп и аноскоп.

[0135] "Хирургический инструмент" включает любой инструмент или устройство, используемое для осуществления хирургического вмешательства или операции. Примеры включают скальпель, ланцет, троакар, кровоостанавливающий зажим, зажим, пинцеты, скобки, ранорасширитель, инструмент для коррекции и фиксации поясничного отдела позвоночника, локализатор, трахеотом, расширитель, аппарат для наложения скобок, иглу для промываний, иглу для инъекций, дрель, эндоскоп, интроскоп, зонд, линейку и циркуль.

[0136] "Защитное снаряжение" включает устройства, используемые для защиты человека, животного или объекта. Примеры "защитного снаряжения" представляют собой маску, защитный щиток, щиток, защитные очки, очки, перчатки, бахилы, защиту для ступней, защиту для ног, ремень, халат, фартук, медицинский халат, жилет, дождевик, шляпу, шлем, подбородочную повязку, сеточку для волос, шапочку для душа, средства защиты органов слуха (ушные вкладыши, беруши, ушные повязки), респиратор, газовую маску, капюшон с подачей воздуха, ошейник, поводок и набор для первой помощи.

[0137] "Ткань" включает любой тип пригодной для использования ткани, такой как постельные принадлежности, занавески, полотенца, столовые скатерти, защитные чехлы и кухонные полотенца.

[0138] "Предмет одежды" включает предмет одежды, обуви или другой предмет, который кто-либо будет носить на себе. Примеры включают униформу, пальто, рубашку, брюки, болотные сапоги, медицинский костюм, носки, прокладку в ботинки или сапоги, стельку, перчатки, шляпы, ботинки, сапоги и сандалии.

[0139] Поверхность может представлять собой часть строительной структуры или предмет, который может находиться в строительной структуре, такой как пол, стенка, бытовые приборы (например, холодильник, печка, кухонная плита, посудомоечная машина, стиральная машина, сушилка для белья, духовка, водонагреватель, кондиционер, нагреватель), унитаз, душ или ванна, туалет, мебель (например, матрас, кушетка, диван, стул, стол, полка, покрывало, кровать, посудный шкаф), рабочая поверхность кухни, перила, воздушный фильтр, оборудование для подготовки воздуха, оборудование для подготовки воды, фильтр для воды, труба, дверь, ручка, освещение, выключатель, термостат, распылитель, кондиционер, испаритель и/или конденсатор.

[0140] Поверхность может также принадлежать игрушке или спортивному оборудованию, включая оборудование для упражнений, оборудование спортивной площадки или бассейн.

[0141] Поверхность может представлять собой посуду (например, нож, вилку, ложку, половник, шпатель, веничек, и тому подобное), тарелку (например, контейнер для хранения пищевых продуктов, порцию пищи, и тому подобное), упаковку для пищевых продуктов (например, мешок, коробку, фольгу, пластиковую обертку), или другой предмет, который вступает в контакт с пищевым продуктом (например, разделочную доску, контейнер для демонстрации пищевых продуктов, оборудование для переработки пищевых продуктов, оборудование для манипуляций с пищевыми продуктами, оборудование для транспортировки пищевых продуктов, оборудование для торговли пищевыми продуктами, оборудование для манипуляций с кормами для животных, помещение для хранения кормов для животных, оборудование для хранения пищевых продуктов, контейнер для кормов для животных, оборудование для хранения кормов для животных). Поверхность может представлять собой часть оборудования для переработки пищевых продуктов, такие как емкости, мешалки, смесители, конвейерные ленты, ножи, измельчители, упаковочные машины, маркировочные машины для переработки пищевых продуктов, и тому подобное.

[0142] "Пищевой продукт" представляет собой любой пищевой продукт, который было бы желательно снабдить антимикробной остаточной самодезинфицирующейся пленкой. В таких вариантах осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка и ее композиция должны быть нетоксичными при потреблении людьми и животными. "Пищевой продукт" может представлять собой, например, любые фрукты, овощи, мясо или яйца.

[0143] "Растение" представляет собой любое пригодное для использования растение, включая покрытосеменное (цветковое растение), голосемянное (растение, полученное из семян), хвойное, папоротники и мхи. Пригодные для использования покрытосеменные растения происходят из групп amborella (например, Amborella trichopoda Baill), nymphaeales (например, водяные лилии), austrobaileyales (например, Illicium verum), chloranthales (например, из рода ascarina, chloranthus, hedyosmum или sarcandra), magnoliids (например, магнолия, лавр благородный, черный перец), monocots (например, трава, орхидея, пальмы), ceratophyllum (например, водяные растения), или eudicots (например, подсолнечник, петуния, яблоня). Пригодные для использования голосемянные растения происходят из подкласса cycadidae, ginkgoidae, gnetidae или pinidae.

[0144] Поверхность может представлять собой часть электронного устройства, такого как телефон, мобильный телефон, пульт дистанционного управления, компьютер, мышка, клавиатура и сенсорный экран.

[0145] Кроме того, поверхность может представлять собой часть косметики (например, тени для век, карандаш для подведения глаз, основа под макияж, тональный крем, губная помада, блеск для губ, румяна), оборудования для приготовления косметики, оборудования для хранения косметики, оборудования для упаковки косметики, продукта личной гигиены (например, крема, геля, лечебной мази, гигиенической губной помады, туалетного мыла, мыла для лица, лосьона, одеколона, духов, антиперспиранта, дезодоранта, носового платка, хлопкового тампона, ватного диска, жидкости для полоскания рта, зубной пасты, лака для ногтей, шампуни, кондиционера, лака для волос, порошка талька, крема для бритья, контактных линз, чехла для контактных линз, очков), оборудования для изготовления продуктов личной гигиены, оборудования для хранения продуктов личной гигиены, оборудования для упаковки продуктов личной гигиены, ювелирных изделий (например, ожерелья, кольца, серег, браслета, часов), оборудования для изготовления ювелирных изделий или оборудования для хранения ювелирных изделий.

[0146] "Предмет для ухода за животными" и "ветеринарное оборудование" могут представлять собой любой продукт, используемый в условиях, в которых содержат животных, такой как помещение для животных, помещение для передержки животных или ветеринарная лечебница. Разумеется, ветеринарное оборудование можно использовать в местах вне условий лечебницы. Животные представляют собой любых животных, которые, как правило, рассматриваются, это домашние животные, дикие животные, передерживаемые животные, леченые ветеринаром и дикие животные. Примеры включают собак, кошек, пресмыкающихся, птиц, кроликов, хорьков, морских свинок, хомячков, крыс, мышей, рыб, черепах, лошадей, коз, крупный рогатый скот и свиней. Пригодные для использования предметы для ухода за животными включают продукты личной гигиены, описанные в настоящем документе, игрушки, постель, упаковочные корзины, конуру, клетки для переноски, тазик, миски, поводок, ошейник, кошачьи туалеты и предметы ухода (например, кусачки, ножницы, кисть, гребень, инструмент для удаления отмершей шерсти и инструмент для вычесывания). Пригодное для использования ветеринарное оборудование включает любые медицинские устройства и хирургические инструменты, описанные в настоящем документе, и другое оборудование, такое как стол, ванна, носилки, унитаз, клетка, весы, клетка, клетка для переноски и поводок.

[0147] "Помещение для животных" может представлять собой любое пригодное для использования убежище, такое как курятник, конюшня, загон, смешанный загон, вольер, сарай, хлев, выгульная площадка, скворечник, кормушка, стойло, клетка, клетка для переноски или подстилка.

[0148] "Оборудование для разведения животных" представляет собой любое устройство, используемое в сельскохозяйственных условиях, включая ферму или ранчо, в частности, ферму или ранчо, которое разводит животных, содержит животных, или как то, так и другое. Это домашние животные, которых разводят или откармливают, как описано в настоящем документе, и они включают, например, лошадей, крупный рогатый скот, бизонов, и мелких животных, таких как домашняя птица (например, цыплята, перепела, индюки, гуси, утки, голуби, горлицы, фазаны, лебеди, страусы, цесарки, павлины, эму), свиней, овец, коз, альпака, ламу, оленей, ослов, кроликов и рыбу. Примеры оборудования для разведения животных включают вагон, трейлер, телегу, сарай, ангар, загородку, разбрызгиватель, лопату, скребок, повод, веревки, ограничивающее оборудование, кормушки, автоматическую поилку, корыто, фильтр для воды, оборудование для подготовки воды, складской резервуар, фонтан, ведро, бадью, грабли сенопогрузчика, весы, подстилку для птицы, оборудование для манипуляций с яйцами, занавес сарая, трактор, сеялку, сажальную машина, плуг, роторный разбрасыватель, культиватор, навозоразбрасыватель, распылитель, смеситель, сортировочное устройство, пресс-подборщик, уборочная машина, хлопкоуборочную машину, молотилку, косилку, экскаватор-погрузчик, станок для фиксации, гидравлический станок, станок для головы, головной проход, сборную емкость, ванну в загоне, проход, загон для отела, стол для телят и доильную машину.

[0149] Поверхность может представлять собой часть транспортного средства, такого как воздушное транспортное средство, наземное транспортное средство или водное транспортное средство. Пригодные для использования транспортные средства включают легковую машину, фургон, грузовик, автобус, автомобиль скорой медицинской помощи, транспорт для отдыха, жилой автофургон, мотоцикл, скутер, велосипед, кресло-каталку, поезд, трамвай, корабль, лодку, каноэ, подводную лодку, беспилотное подводное транспортное средство (UUV), персональное плавучее средство, самолет, реактивный самолет, вертолет, беспилотное автономное транспортное средство (UAV) и воздушный шар.

[0150] При желании, поверхность, на которую нанесена антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка, может регенерироваться посредством удаления антимикробной остаточной самодезинфицирующейся пленки, поскольку пленка, как правило, не связана ковалентно с поверхностью. Стадия удаления может осуществляться с помощью любого пригодного для использования способа, такого как промывка или полоскание с помощью растворителя (например, воды и/или спирта). Таким образом, антимикробное покрытие на поверхности (например, на поверхности подложки), описанное в настоящем документе, может считаться временным (например, удаляемым). В одном из вариантов осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка является водорастворимой и удаляется водой (например, горячей мыльной водой).

[0151] Антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка делает поверхность бактерицидной по отношению к любым соответствующим бактериям до любой соответствующей степени. Другими словами, антимикробная композиция по настоящему изобретению может формировать антимикробную остаточную самодезинфицирующуюся пленку на поверхности (например, на поверхности подложки), которая уничтожает, по меньшей мере, 75% (например, по меньшей мере, 80%, по меньшей мере, 85%, по меньшей мере, 90%, по меньшей мере, 92%, по меньшей мере, 94%, по меньшей мере, 95%, по меньшей мере, 96%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%, или, по меньшей мере, 99,5%) бактерий, которые вступают в контакт с антимикробной остаточной самодезинфицирующейся пленкой. Например, бактерии могут представлять собой, Staphylococcus aureus, грамположительные стойкие к метициллину Staphylococcus aureus (MRSA), Staphylococcus saprophyticus, Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes, Klebsiella pneumoniae, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes, Streptococcus agalactiae, Haemophilus influenzae, Helicobacter pylori, Salmonella, Shigella, Clostridium, Enterobacter aerogenes, грамотрицательные Escherichia coli, Clostridium difficile или их сочетание. В определенных вариантах осуществления, антимикробная композиция является эффективной при уменьшении (например, при устранении, уничтожении или предотвращении и/или ингибировании роста) грамположительных стойких к метициллину Staphylococcus aureus (MRSA), грамотрицательных Escherichia coli (ATCC 8739), Clostridium difficile (ATCC 43598) или их сочетания.

[0152] В одном из аспектов настоящего изобретения, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка, сформированная из антимикробной композиции, описанной в настоящем документе, делает поверхность бактерицидной против грамположительных стойких к метициллину бактерий Staphylococcus aureus (MRSA). Предпочтительно, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 95% (например, по меньшей мере, 96%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%) популяции 5 log грамположительных стойких к метициллину бактерий Staphylococcus aureus (MRSA) в пределах 30 минут (например, в пределах 20 минут, в пределах 15 минут, в пределах 10 минут, в пределах 5 минут) контакта. В особенно предпочтительном варианте осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 99,8% популяции 5 log грамположительных стойких к метициллину бактерий Staphylococcus aureus (MRSA) в пределах 5 минут контакта.

[0153] В другом аспекте настоящего изобретения, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка, сформированная из антимикробной композиции, описанная в настоящем документе, делает поверхность бактерицидной против грамотрицательных бактерий Escherichia coli (ATCC 8739). В частности, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 95% (например, по меньшей мере, 96%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%) популяции 5 log грамотрицательных бактерий Escherichia coli (ATCC 8739) в пределах 30 минут (например, в пределах 20 минут, в пределах 15 минут, в пределах 10 минут, в пределах 5 минут) контакта. В предпочтительном варианте осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 99,7% популяции 5 log грамотрицательных бактерий Escherichia coli (ATCC 8739) в пределах 5 минут контакта.

[0154] В другом аспекте настоящего изобретения, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка, сформированная из антимикробной композиции, описанная в настоящем документе, делает поверхность бактерицидной против бактерий Clostridium difficile (ATCC 43598). Более конкретно, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 75% (например, по меньшей мере, 80%, по меньшей мере, 85%, по меньшей мере, 90%, по меньшей мере, 95%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%) популяции 4 log бактерий Clostridium difficile (ATCC 43598) в пределах 24 часов контакта (например, в пределах 18 часов, в пределах 12 часов, в пределах 10 часов, в пределах 8 часов, в пределах 6 часов) контакта. В предпочтительном варианте осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 99,7% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile (ATCC 43598) в пределах 8 часов контакта.

[0155] Вирусы уничтожать гораздо труднее, в особенности вирусы без оболочки, например, норовирус, ротавирус, аденовирус, и полиовирус. Как правило, единственный путь к уничтожению ряда вирусов без оболочки осуществляется с избытком очень неприятных химикалий, таких как гипохлорит, кислоты и пероксиды, все они являются крайне цитотоксичными. Удивительно, что технология, описанная в настоящем изобретении, способна формировать антимикробные остаточные самодезинфицирующиеся пленки, которые уничтожают вирусы без оболочки. Соответственно, настоящее изобретение предлагает антимикробную остаточную самодезинфицирующуюся пленку, сформированную из антимикробной композиции, описанной в настоящем документе, которая делает поверхность вироцидной против любого соответствующего вируса до любой соответствующей степени, например, уменьшая (например, устраняя, уничтожая или предотвращая и/или ингибируя рост), по меньшей мере, 75% (например, по меньшей мере, 80%, по меньшей мере, 85%, по меньшей мере, 90%, по меньшей мере, 92%, по меньшей мере, 94%, по меньшей мере, 95%, по меньшей мере, 96%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%, или, по меньшей мере, 99,5%) вирусов. В одном из конкретных примеров, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка, сформированная из антимикробной композиции, описанная в настоящем документе, делает поверхность вироцидной против, по меньшей мере, одного вируса с оболочкой (например, вируса ветряной оспы, гриппа, простого герпеса, атипичной пневмонии (SARS), флавивируса, тогавируса) или вируса без оболочки (например, левивируса, норовируса, ротавируса, аденовируса, парвовируса и полиовируса).

[0156] В другом аспекте настоящего изобретения, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка, сформированная из антимикробной композиции, описанной в настоящем документе, делает поверхность вироцидной против вируса гриппа A с оболочкой (например, H1N1, H1N2 и H5N1). В одном из вариантов осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 95% (например, по меньшей мере, 96%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%) популяции 4 log вируса с оболочкой гриппа A (H1N1) (ATCC CCL-34) в пределах 60 минут (например, в пределах 45 минут, в пределах 30 минут, в пределах 20 минут) контакта. В предпочтительном варианте осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 99% популяции log 4 вируса с оболочкой гриппа A (H1N1) (ATCC CCL-34) в пределах 30 минут контакта.

[0157] Еще в одном аспекте настоящего изобретения, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка делает поверхность вироцидной против вируса без оболочки, такого как левивирус (например, MS2), норовирус, ротавирус, аденовирус, парвовирус или полиовирус. В одном из вариантов осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 95% (например, по меньшей мере, 96%, по меньшей мере, 97%, по меньшей мере, 98%, по меньшей мере, 99%) вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта (например, в пределах 20 минут, в пределах 15 минут, в пределах 10 минут, в пределах 5 минут) контакта. В предпочтительном варианте осуществления, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает, по меньшей мере, 97% вируса без оболочки в пределах 5 минут контакта. В некоторых случаях этого варианта осуществления, вирус без оболочки представляет собой MS2 (ATCC 15597-B1).

[0158] Один из вариантов осуществления настоящего изобретения направлен на обработанную фильтровальную среду, которая содержит один или несколько нерастворимых катионных полимеров, как описано в настоящем документе, которые связаны с положительно заряженными неткаными фильтровальными средами. Фильтровальные среды являются пригодными для фильтрования, например, жидкости (например, воды) и воздуха и могут изготавливаться из любого пригодного для использования материала, такого как оксид алюминия (Al₂O₃), сложного полиэфира (например, PET), полиэтилена, полипропилена, полиамида (например, нейлона 6,6), полиимида, полиакриловых соединений, стекла, металла, декстрана, целлюлозы, джута, древесной пульпы, хлопка, или их сочетания (например, микроволокон из стекла и/или из целлюлозы, покрытой волокнами нанооксида алюминия). Если материал не заряжен положительно в своей природной форме, материал может модифицироваться, по необходимости, для создания необходимого положительного заряда, например, с помощью добавления одной или нескольких групп четвертичного аммония. Нетканые фильтровальные среды могут покупаться коммерчески и могут быть получены с помощью любого пригодного для использования способа (например, гидравлического холстоформирования, аэридинамического холстоформирования, сухого холстоформирования, методов мелтблаун, спандбод, прядения сетки из нановолокон и непрерывного волокнообразования вытягиванием). Смотри, например, Argonide (Sanford, FL), Pall Corporation (Port Washington, New York), GE Infrastructure Water and Process Technologies (Trevose, PA), и Meissner Filtration Products (Camarillo, CA). Можно использовать промотор адгезии, который действует в качестве связывающего агента, как описано в настоящем документе. Предпочтительными являются варианты осуществления, в которых промотор адгезии является катионным, таким как разветвленный карбоксилированный PEI.

[0159] Большинство фильтровальных сред уменьшают количество патогенных микробов посредством простого просеивания по размерам, но такие фильтры требуют высокого давления для эффективного просеивания материала (например, текучей среды), легко забиваются и требуют частого обслуживания. Обработанный фильтр, который является положительно заряженным и связан с одним или несколькими нерастворимыми катионными полимерами, как описано в настоящем документе, может эффективно уничтожать микроорганизмы при пониженном давлении и/или при меньшем забивании. Фиг.2A иллюстрирует малый размер пор из фильтра, содержащего 5-мкм стекло, которое не является заряженным положительно. Фиг.2B иллюстрирует фильтр, содержащий положительно заряженный оксид алюминия с большим размером пор. Однако фильтр действует подобно фильтру из микростекла с меньшими размерами пор на Фиг.2A, благодаря катионному полимеру (например, нерастворимому полиDADMAC, линейному PEI), который связан с оксидом алюминия.

[0160] В одном из примеров фильтра для обработанной воды, полиDADMAC, который сделан нерастворимым (например, посредством замещения части хлоридных противоионов фторидными), связан с положительно заряженными, неткаными фильтровальными материалами из Al₂O₃ с помощью разветвленного карбоксилированного PEI. Полученные в результате обработанные фильтровальные среды имеют очень высокое положительное значение зета-потенциала. В другом примере, обработанный воздушный фильтр получают посредством связывания линейного PEI с положительно заряженными неткаными фильтровальными средами Al₂O₃, используя промотор адгезии, такой как разветвленный карбоксилированный PEI.

[0161] При исследовании, сильно загрязненная (7 log) жидкость для металлообработки, прошедшая через обработанный фильтр, как описано в настоящем документе, уменьшает количество микробов, включая вирус без оболочки, на 99,9%.

[0162] Далее настоящее изобретение иллюстрируется с помощью следующих вариантов осуществления.

[0163] (1) Антимикробная композиция, содержащая: (a) катионный полимер, (b) по меньшей мере, один промотор адгезии, (c) необязательно, органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, и (d) носитель, где компоненты композиции не связаны ковалентно друг с другом, и антимикробная композиция соответствует одному или нескольким из следующих тестов: (i) тест гермицидного спрея согласно American Society for Testing and Materials (ASTM) international method E1153, который удовлетворяет требованию EPA уменьшения на 3 log для вирусов и уменьшения на 5 log для бактерий, (ii) тест суспензии согласно ASTM international method E1052-96 (2002) или ASTM international method E2315 (2016), (iii) пленка, сформированная из композиции, уничтожает (iii-a), по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамположительных или грамотрицательных бактерий за 30 минут, (iii-b), по меньшей мере, 95% популяции 4 log вируса с оболочкой в пределах 30 минут контакта, (iii-c), по меньшей мере, 95% вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта, (iii-d), по меньшей мере, 94% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile в пределах 24 часов контакта, согласно тесту Japanese Industrial Standard (JIS) Z 2801 на антимикробную активность или модифицированной версии такого теста, как описано в настоящем документе, (iv) пленка, сформированная из композиции, имеет значение 2 или меньше согласно International Organization for Standardization (ISO) 10993-5 cytotoxicity test in vitro; и (v) согласно тесту на долговечность, выбранному либо из (v-a) пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 99,9% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий согласно Environmental Protection Agency (EPA) Protocol # 01-1A теста на остаточную активность самодезинфицирования, либо из (v-b), через 7 дней после формирования пленки, пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 95% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий или вирусов в оболочке или без оболочки согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, модифицированная версия Protocol # 01-1A, как описано в настоящем документе.

[0164] (2) Антимикробная композиция варианта осуществления (1), где катионный полимер представляет собой полидиаллилдиалкиламмониевую соль, акрилоксиалкилтриалкиламмониевую соль, винилфеналкилтриалкиламмониевую соль, акриламидоалкилтриалкиламмониевую соль, поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмониевую соль), полимер на основе полиэтиленимина, хитозан необязательно используемый в сочетании с анионным полимером, или их сочетание.

[0165] (3) Антимикробная композиция варианта осуществления (2), где полидиаллилдиалкиламмониевая соль представляет собой полидиаллилдиметиламмоний галогенид, и галогенид представляет собой хлорид, фторид, анион, содержащий хлорид, анион, содержащий фторид, или их сочетание.

[0166] (4) Антимикробная композиция по любому из вариантов осуществления (1)-(3), где катионный полимер представляет собой не модифицированный химически линейный полиэтиленимин (PEI).

[0167] (5) Антимикробная композиция по любому из вариантов осуществления (1)-(4), где, по меньшей мере, один промотор адгезии выбирается из титаната, карбоксилированного разветвленного или линейного PEI, силанового соединения, катионных блок-сополимеров и полимера, содержащего, по меньшей мере, одну ацильную группу, группу карбоновой кислоты или производное карбоновой кислоты, и из их сочетания.

[0168] (6) Антимикробная композиция по любому из вариантов осуществления (1)-(5), где органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, выбираются из группы, состоящей из графена, g-C₃N₄, оксида переходного металла, сульфида переходного металла, селенида переходного металла, сенсибилизирующего красителя, сопряженного полимера, благородного металла или их смесей.

[0169] (7) Антимикробная композиция по любому из вариантов осуществления (1)-(6), где органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, представляют собой частицы TiO₂, допированные W и N, которые гидролизированы в ультрафиолетовом (УФ) свете.

[0170] (8) Антимикробная композиция по любому из вариантов осуществления (1)-(7), где антимикробная композиция не содержит низкомолекулярного гермицидного соединения.

[0171] (9) Антимикробная композиция по любому из вариантов осуществления (1)-(7), где антимикробная композиция дополнительно содержит, по меньшей мере, один гермицидный агент.

[0172] (10) Антимикробная композиция по любому из вариантов осуществления (1)-(9), где антимикробная композиция дополнительно содержит один или несколько неэлектролитных полимеров.

[0173] (11) Антимикробная композиция варианта осуществления (10), где один или несколько неэлектролитных полимеров содержат полиакриламид.

[0174] (12) Антимикробная композиция, содержащая полимер на основе полиэтиленимина, необязательно, второй катионный полимер, который выбирается из полидиаллилдиалкиламмониевой соли, поли(акриламид-со-диаллилдиалкиламмония галогенида), хитозана, или их сочетания, необязательно, поликислоту, необязательно, по меньшей мере, один промотор адгезии и носитель.

[0175] (13) Антимикробная композиция варианта осуществления (12), где полимер на основе полиэтиленимина представляет собой линейный PEI.

[0176] (14) Антимикробная композиция варианта осуществления (12) или (13), где композиция содержит не модифицированный химически линейный PEI, полидиаллилдиметиламмоний хлорид (полиDADMAC), необязательно, лимонную кислоту, карбоксилированный разветвленный PEI и водно-спиртовой носитель.

[0177] (15) Антимикробная композиция по любому из вариантов осуществления (12)-(14), где композиция содержит лимонную кислоту.

[0178] (16) Антимикробная композиция, содержащая, по меньшей мере, один вид органических и/или неорганических частиц, которые фотокаталитически активны в видимом свете, по меньшей мере, один промотор адгезии и носитель, где пленка, сформированная из антимикробной композиции, уничтожает микробы при условиях JIS Z 2801, которые модифицируются, не требуя покрытия инокулированной пленки, и начала времени исследования после высыхания инокулума.

[0179] (17) Способ уничтожения микробов на поверхности, включающий нанесение на поверхность антимикробной композиции по любому из вариантов осуществления (1)-(16).

[0180] (18) Способ варианта осуществления (17), где носитель выпаривают, оставляя остаточную самодезинфицирующуюся пленку на поверхности.

[0181] (19) Способ варианта осуществления (18), где остаточная самодезинфицирующаяся пленка делает поверхность бактерицидной, вироцидной и/или гермицидной.

[0182] (20) Способ варианта осуществления (18) или (19), где остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает один или несколько из следующих микроорганизмов: (i) по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамположительных стойких к метициллину бактерий Staphylococcus aureus (MRSA) в пределах 30 минут контакта; (ii) по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамотрицательных бактерий Escherichia coli (ATCC 8739) в пределах 30 минут контакта; (iii) по меньшей мере, 95% популяции 4 log вируса с оболочкой гриппа A (H1N1) (ATCC CCL-34) в пределах 60 минут контакта; (iv) по меньшей мере, 95% вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта и/или (v) по меньшей мере, 75% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile (ATCC 43598) в пределах 24 часов контакта.

[0183] (21) Способ варианта осуществления (20), где вирус без оболочки представляет собой MS2 (ATCC 15597-B1).

[0184] (22) Способ уничтожения микробов на поверхности, включающий нанесение на поверхности антимикробной композиции, содержащей высокомолекулярную полидиаллилдиалкиламмониевую соль и носитель.

[0185] (23) Способ варианта осуществления (22), где антимикробная композиция дополнительно содержит полимер на основе полиэтиленимина, хитозан или их сочетание.

[0186] (24) Способ варианта осуществления (22) или (23), где антимикробная композиция дополнительно содержит органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете.

[0187] (25) Способ по любому из вариантов осуществления (22)-(24), где антимикробная композиция не содержит низкомолекулярного гермицидного соединения.

[0188] (26) Способ по любому из вариантов осуществления (22)-(25), где носитель выпаривают, оставляя остаточную самодезинфицирующуюся пленку на поверхности.

[0189] (27) Способ варианта осуществления (26), где остаточная самодезинфицирующаяся пленка уничтожает один или несколько из следующих микроорганизмов: (i) по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамположительных стойких к метициллину бактерий Staphylococcus aureus (MRSA) в пределах 30 минут контакта; (ii) по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамотрицательных бактерий Escherichia coli (ATCC 8739) в пределах 30 минут контакта; (iii) по меньшей мере, 95% популяции 4 log вируса с оболочкой гриппа A (H1N1) (ATCC CCL-34) в пределах 60 минут контакта; (iv) по меньшей мере, 95% вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта и/или (v) по меньшей мере, 75% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile (ATCC 43598) в пределах 24 часов контакта.

[0190] Следующие далее примеры дополнительно иллюстрируют настоящее изобретение, но, разумеется, они не должны рассматриваться как ограничивающие его рамки каким-либо образом.

Примеры

[0191] Антимикробные композиции для следующих далее примеров приготавливают согласно следующей общей процедуре: (1) приготавливают сильно разбавленную смесь одного или нескольких катионных полимеров, (2) добавляют частицы фотокатализатора при проценте массовом по отношению к катионным мономерам (% wbcm), (3) приготавливают сильно разбавленную смесь одного или нескольких анионных полимеров, (4) разбавленный катионный полимер и разбавленные анионные полимеры смешивают с получением PEC, (5) если он используется, промотор адгезии на основе титаната добавляют при заданном проценте массовом по отношению к общему количеству мономеров (% wbtm), (6) конденсируют катионный/анионный PEC (то есть, растворитель частично выпаривают) с получением желаемой концентрации, используемой при определении, например, толщины пленки и долговечности пленки, и (7) антимикробную композицию дополнительно разбавляют для желаемых модификаций. Стадии 2-7 являются необязательными в зависимости от желаемой дезинфицирующей композиции и концентрации.

Пример 1

[0192] Этот пример демонстрирует приготовление антимикробной композиции в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0193] Индивидуальные компоненты и их относительные количества для формирования полиDADMAC/PEI/PAAS PEC табулируются и приводятся в Таблице 8. Количества индивидуальных компонентов перечисляются в дополнение к вычислению концентрации (м.д.) в растворе.

Таблица 8

[0194] Антимикробная композиция, которая образует PEC, приведенный в Таблице 8, содержит два катионных полимера (то есть, полиDADMAC и PEI), анионный полимер (PAAS), титанат, частицы TiO₂ (фотокатализатор) и воду в качестве носителя. Для получения PEC, спирта не требуется. После образования PEC, определенный процент воды заменяют спиртом. Когда композиция используется как спрей на основе дезинфектанта, спирт помогает уничтожать бактерии. Спирт также помогает композиции высыхать быстрее с образованием остаточной самодезинфицирующейся пленки. Это замена воды спиртом может соответствовать диапазону от 5% спирта до 90% спирта, предпочтительно, от 35% до 70%.

Пример 2

[0195] Этот пример демонстрирует будущую антимикробную защиту против грамположительных стойких к метициллину бактерий Staphylococcus aureus (MRSA) и грамотрицательных бактерий Escherichia coli (ATCC 8739), демонстрируемую антимикробной композицией согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0196] Приготавливают дезинфицирующие композиции, содержащие либо 250-кДа pDADMAC, либо ультравысокомолекулярный (1000000 г/моль) pDADMAC, смесь вода-метанол, титанат и функционализованные частицы TiO₂, как приведено в Таблице 9. Доли и времена уничтожения соответствуют инокулированию бактериями пленки через 7 дней после ее получения. Исследование бактерий осуществляют в независимой исследовательской лаборатории, BioSan Laboratories, Inc. (Warren, MI), и результаты для пленки 4,8K м.д. приведены в Таблице 10. Модельный тест EPA на долговечность, используемый в настоящем документе, состоит из требующихся 12 чередующихся влажных и сухих протирок с использованием заданной массы. Извлеченные организмы для каждого образца измеряют через 5 минут. Результаты приведены в Таблице 10, строка 4.

Таблица 9

Таблица 10

[0197] Как видно из результатов, приведенных в Таблице 10, ультравысокомолекулярный pDADMAC очень эффективен при предотвращении будущего роста как грамположительных (MRSA), так и грамотрицательных бактерий (E. coli), уничтожая больше 99,5% за 5 минут. В дополнение к этому, эти результаты измерены после периода 7 дней, демонстрируя, что антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка непрерывно уничтожает на этом эффективном уровне. Кроме того, ультравысокомолекулярный полиDADMAC также эффективен при уничтожении грамотрицательных бактерий (E. coli) после теста EPA на долговечность. Таким образом, антимикробная остаточная самодезинфицирующаяся пленка не стирается легко с поверхности.

Пример 3

[0198] Этот пример демонстрирует будущую антимикробную защиту против вируса с оболочкой гриппа A (H1N1) (ATCC CCL-34) и вируса без оболочки MS2 (ATCC 15597-B1), демонстрируемую антимикробной композицией согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0199] Дезинфицирующие композиции, содержащие pDADMAC и/или PEI, титанат и, необязательно, функционализованные TiO₂ в смеси вода-метанол, приготавливают либо согласно Таблицам 8, 9, либо Таблице 11. Доли и времена уничтожения соответствуют инокулированию вирусом пленки через 7 дней после ее получения. Исследование вирусов осуществляют в независимой исследовательской лаборатории, Antimicrobial Test Laboratories (Round Rock, TX), и результаты приведены в Таблице 12.

Таблица 11

Таблица 12

[0200] Как видно из результатов, приведенных в Таблице 12, антимикробные композиции, содержащие pDADMAC и TiO₂, лизируют 98,2% популяции 4 log вируса гриппа A (H1NI) в пределах 30 минут контакта и 99% в пределах 60 минут. В дополнение к этому, антимикробные композиции, содержащие PEI, уничтожают 97,4% популяции 4 log вируса без оболочки MS2 в пределах 5 минут и 99% в пределах 30 минут. Таблица 12 также демонстрирует, что дезинфицирующие композиции, содержащие полиDADMAC, TiO₂ и PEI, становятся более антивирусными, в частности, действуют против вируса без оболочки MS2, при добавлении 33% PEI. Без PEI, уничтожаются 82,3% в пределах 30 минут, но с 33% PEI уничтожаются 95% в пределах 30 минут. Кроме того, Таблица 12 демонстрирует, что антимикробная композиция, содержащая pDADMAC и TiO_2, уничтожает только 82,3% вируса без оболочки MS2 в пределах 30 минут контакта, это количество увеличивается до 97,8% через 24 часа.

Пример 4

[0201] Этот пример демонстрирует будущую антимикробную защиту против спор, генерирующих бактерии Clostridium difficile (ATCC 43598), демонстрируемую антимикробной композицией согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0202] Приготавливают антимикробную композицию, содержащую ультравысокомолекулярный pDADMAC, титанат и функционализованный TiO₂ в смеси вода-метанол, как приведено в Таблице 9. Доли и времена уничтожения соответствуют инокулированию бактериями пленки через 7 дней после ее получения. Исследование бактерий осуществляют в независимой исследовательской лаборатории, Antimicrobial Test Laboratories (Round Rock, TX), и результаты приведены в Таблице 13.

Таблица 13

[0203] Как видно из результатов, приведенных в Таблице 13, антимикробная композиция, содержащая ультравысокомолекулярный pDADMAC и TiO_2, уничтожает 98% популяции 5 log бактерий Clostridium difficile (ATCC 43598) за 8 часов.

Пример 5

[0204] Этот пример демонстрирует будущую антимикробную защиту против грибков Aspergillas brasliensis, демонстрируемую антимикробной композицией согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0205] Антимикробная композиция, содержащая ультравысокомолекулярный pDADMAC, титанат и функционализованный TiO₂ в смеси вода-метанол, приготавливают с использованием препарата, приведенного в Таблице 9. Доли и времена уничтожения соответствуют инокулированию грибком пленки через 7 дней после ее получения. Исследование грибка осуществляют в независимой исследовательской лаборатории, BioSan Laboratories, Inc. (Warren, MI), и результаты приведены в Таблице 14.

Таблица 14

[0206] Как видно из результатов, приведенных в Таблице 14, антимикробная композиция, содержащая ультравысокомолекулярный pDADMAC, титанат и TiO_2, уничтожает 86% популяции 4 log грибка Aspergillas brasliensis за 8 часов.

Пример 6

[0207] Этот пример демонстрирует будущую антимикробную защиту против грамположительных стойких к метициллину бактерий Staphylococcus aureus (MRSA), демонстрируемую антимикробной композицией согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0208] Приготавливают дезинфицирующие композиции в соответствии с компонентами, приведенными в Таблице 9, за исключением того, что диоксид титана отсутствует. Модельный тест EPA на долговечность, используемый в настоящем документе, состоит из требующихся 12 чередующихся влажных и сухих протирок с использованием заданной массы. Извлеченные организмы для каждого образца измеряют через 5 минут. Результаты приведены в Таблице 15.

Таблица 15

* кое/образец - колониеобразующие единицы на извлеченный образец

[0209] Этот пример демонстрирует "kill later" антимикробную защиту против MRSA, демонстрируемую пленкой, формированной с помощью антимикробной композиции, содержащей полиDADMAC, титанат и носитель.

Пример 7

[0210] Этот пример демонстрирует антимикробную активность, демонстрируемую композицией, содержащей pDADMAC и носитель.

[0211] Приготавливают антимикробные композиции, содержащие либо низкомолекулярный полиDADMAC (250000 г/моль), либо ультравысокомолекулярный (1000000 г/моль) полиDADMAC в смеси вода-метанол (80/20). Композицию наносят как покрытие на прозрачный стеклянный слайд, которому дают возможность для высыхания с формированием пленки. Исследуют бактерицидность пленки полиDADMAC против стойких к метициллину Staphylococcus aureus (MRSA). Извлеченные организмы для каждого образца измеряют через 5 минут. Результаты приведены в Таблице 16.

Таблица 16

* кое/образец - колониеобразующие единицы на извлеченный образец

[0212] Неожиданно обнаружено, что пленка, полученная с помощью ультравысокомолекулярного полиDADMAC\, значительно более эффективна, чем более низкомолекулярная (250000 г/моль) пленка при уничтожении грамположительных и грамотрицательных бактерий. Как видно в Таблице 16, после 5 минут экспонирования популяции 7 log MRSA, 250000-г/моль MW пленка обеспечивает антимикробную активность всего лишь 2,08. Для сравнения, 1000000-г/моль MW пленка создает антимикробную активность 5,7, то есть, более чем в два раза выше, с использованием одинакового количества полимера в каждом случае. Считается, что различие в доле уничтожения более низкомолекулярного полиDADMAC по сравнению с более высокомолекулярным полиDADMAC, вероятно, связано с различиями в формировании пленки, а не с различием плотности заряда.

Пример 8

[0213] Этот пример демонстрирует получение остаточной самодезинфицирующейся пленки на текстильном материале с помощью антимикробной композиции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0214] Приготавливают антимикробную композицию в форме PEC, содержащую 6000 м.д. pDADMAC, 1500 м.д. полиакриловой кислоты, 400 м.д. титаната и 0,1% масс/масс функционализованных частиц TiO₂. Композицию наносят в цикле промывки на ткань, а затем исследуют на антимикробную стойкость с использованием American Association of Textile Chemists and Colorists (AATCC) test method 100, который разработан для оценки характеристик антимикробных отделок на текстильных материалах. Тест демонстрирует, что композиция на полимерной основе способна лизировать 99,58% популяции 4 log MRSA на ткани через 4 часа (Таблица 17). Хотя AATCC не описывает стандарта, сходный метод исследования ISO 20743 рекомендует уменьшение 2 Log₁₀ или 99%.

Таблица 17

[0215] Приготавливают вторую антимикробную композицию, содержащую 4000 м.д. PEI, 2000 м.д. поли(акриламид-со-диаллилдиметиламмония хлорида) и 25 м.д. карбоксилированного разветвленного PEI в носителе, и она имеет pH примерно 6. Композицию наносят в цикле промывки на ткань, а затем исследуют на антимикробную стойкость при таких же условиях, как выше. Результаты приведены в Таблице 18.

Таблица 18

Пример 9

[0216] Этот пример демонстрирует антимикробную защиту против E. coli, демонстрируемую антимикробной композицией, содержащей титанат.

[0217] Композицию, содержащую титанат в воде, наносят на стеклянный слайд. Слайду с покрытием дают возможность для схватывания в течение 5 дней, а затем слайд инокулируют популяцией 6 log E. coli. Пленка из чистого титаната дает в результате уничтожение 88,72% через 24 часа, как видно в Таблице 19.

Таблица 19

* кое/образец - колониеобразующие единицы на извлеченный образец

Пример 10

[0218] Этот пример демонстрирует антимикробную активность композиции средств дезинфекции для рук в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0219] При комнатной температуре, 4000 м.д. линейного PEI в воде энергично перемешивают с получением дисперсии PEI. Затем, при энергичном перемешивании, PEI в дисперсии протонируют лимонной кислотой, тем самым pH доводится до 6, с получением в результате прозрачной жидкости. Затем прозрачную жидкость доводят до температуры 70°C. Затем над ней разбрызгивают этанол и 1,2-пропандиол таким образом, чтобы поддерживать температуру прозрачной жидкости при 65°C. Прозрачную смесь убирают от тепла для предотвращения избыточного выпаривания спирта, а затем перемешивают в течение минимум 4 часов под крышкой. Полученная в результате смешиваемая смесь содержит 4000 м.д. не модифицированного химически линейного PEI, 72% этанола, 5% 1,2-пропандиола, 0,25% масс лимонной кислоты, и остаток представляет собой воду.

[0220] Активность композиции средств дезинфекции для рук против вирусов без оболочки соответствует ASTM E 1052-96 (2002) ("Standard Test Method to Assess the Activity of Microbicides against Viruses in Suspension"). Используя этот тест, препарат средства дезинфекции для рук инактивируют MS2 (суррогат вирусов без оболочки) при уменьшении на 99,9% (3 log) в пределах 60 секунд контакта. Активность композиции средств дезинфекции для рук против MRSA (грамположительных бактерий) и E. coli (грамотрицательных бактерий) соответствует ASTM E 2315. Композиция средства дезинфекции для рук дезактивирует оба вида бактерий с уменьшением 99,999% (5 log) в пределах 30 секунд контакта. Результаты этих исследований приводятся в Таблице 20.

Таблица 20

Пример 11

[0221] Этот пример демонстрирует синтез функционализованных частиц TiO₂ в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0222] Частицы TiO₂ функционализуют с использованием следующего способа. Начинают с 1 г допированного вольфрамом 20-нм синтезированного в жидкости TiO₂, добавляют 5 г мочевины, и смесь кальцинируют в течение 40 мин при 400°C с получением NTiO₂. Затем NTiO₂ измельчают до мелкодиперсного порошка, к которому добавляют 10 г шариков для помола на каждый грамм NTiO₂ плюс 10% мочевины. Смесь измельчают в течение 30 мин при 300 об/мин. Через 30 мин, добавляют 200 мл воды, и смесь измельчают в течение дополнительных 5 мин. Затем измельченную смесь подвергают воздействию 160-ватт УФ света. Через 1 час, смесь декантируют и центрифугируют, и в темноте добавляют 0,5 мМ красителя. Смесь опять декантируют и центрифугируют, после чего добавляют воду еще раз.

[0223] Все ссылки, включая публикации, заявки на патенты и патенты, упоминаемые в настоящем документе, включаются в качестве ссылок до такой же степени, как если бы каждая ссылка индивидуально и конкретно указывалась бы как включаемая в качестве ссылки, и они включаются в настоящий документ во всей своей полноте.

[0224] Использование обозначений единственного числа и выражения "по меньшей мере, один" и сходных упоминаний в контексте описания настоящего изобретения (в частности, в контексте следующей далее формулы изобретения) должны, как понимается, покрывать как единственное, так и множественное число, если только в настоящем документе не указано иного или если контекст четко не противоречит этому. Использование термина "по меньшей мере, один", за которым следует список из одного или нескольких объектов (например, "по меньшей мере, один из A и B") должен, как понимается, обозначать один объект, выбранный из перечисленных объектов (A или B), или любое сочетание из двух или более перечисленных объектов (A и B), если в настоящем документе не указано иного или если контекст четко не противоречит этому. Термины "содержащий", "имеющий", "включающий" и "обладающий" должны рассматриваться как открытые термины (то есть, означающие "включая, но, не ограничиваясь этим"), если не указано иного. Упоминание диапазонов значений в настоящем документе предназначено только для того, чтобы служить как сокращенный способ индивидуального упоминания каждого отдельного значения, попадающего в этот диапазон, если в настоящем документе не указано иного, и каждое отдельное значение включается в описание, как если бы оно индивидуально упоминалось в настоящем документе. Все способы, описанные в настоящем документе, могут осуществляться в любом пригодном для использования порядке, если в настоящем документе не указано иного или если контекст иным образом четко не противоречит этому. Использование любых и всех примеров или иллюстративного языка (например, "такой как"), предусмотренное в настоящем документе, предназначено только для лучшего освещения изобретения и не накладывает ограничений на рамки настоящего изобретения, если не указано иного. Язык в описании не должен рассматриваться как указывающий на какой-либо не заявляемый элемент в качестве главного для осуществления настоящего изобретения.

[0225] в настоящем документе описываются предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, включая наилучший режим осуществления настоящего изобретения, известный авторам. Варианты этих предпочтительных вариантов осуществления могут стать очевидными специалистам в данной области при чтении предшествующего описания. Авторы ожидают, что специалисты используют такие варианты соответствующим образом, и авторы предполагают, что изобретение должно осуществляться образом иным, чем конкретно описано в настоящем документе. Соответственно, настоящее изобретение включает все модификации и эквиваленты предмета изобретения, упоминаемого в прилагаемой формуле изобретения, как разрешается соответствующим законом. Кроме того, любое сочетание описанных выше элементов во всех их возможных вариантах охватывается настоящим изобретением, если в настоящем документе не указано иного или контекст иным образом четко не противоречит этому.

Реферат

Изобретение относится к антимикробным композициям на полимерной основе. Антимикробная композиция содержит:(a) катионный полимер, (b) по меньшей мере, один промотор адгезии, (c) необязательно, органические и/или неорганические частицы, которые фотокаталитически активны в видимом свете, и (d) носитель, где компоненты композиции не связаны ковалентно друг с другом, иантимикробная композиция соответствует одному или нескольким из следующих тестов:(i) тест гермицидного спрея согласно American Society for Testing and Materials (ASTM) international method E1153, который удовлетворяет требованию EPA уменьшения на 3 log для вирусов, уменьшения на 5 log для бактерий,(ii) тест суспензии согласно ASTM international method E1052-96 (2002) или ASTM international method E2315 (2016),(iii) пленка, сформированная из композиции, уничтожает(iii-a) по меньшей мере, 95% популяции 5 log грамположительных или грамотрицательных бактерий за 30 минут,(iii-b) по меньшей мере, 95% популяции 4 log вируса с оболочкой в пределах 30 минут контакта,(iii-c) по меньшей мере, 95% вируса без оболочки в пределах 30 минут контакта, и/или(iii-d) по меньшей мере, 94% популяции 4 log бактерий Clostridium difficile в пределах 24 часов контакта,согласно тесту Japanese Industrial Standard (JIS) Z 2801 на антимикробную активность или модифицированной версии такого теста,(iv) пленка, сформированная из композиции, имеет значение 2 или меньше согласно тесту на цитотоксичность in vitro International Organization for Standardization (ISO) 10993-5, и(v) согласно тесту на долговечность, выбранному либо из (v-a), пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 99,9% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования Environmental Protection Agency (EPA), Protocol # 01-1A, либо из (v-b), через 7 дней после формирования пленки, пленка, сформированная из композиции, уничтожает, по меньшей мере, 95% грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий или вирусов в оболочке или без оболочки согласно тесту на остаточную активность самодезинфицирования, модифицированная версия Protocol # 01-1A, как описано в настоящем документе. Изобретение позволяет усилить борьбу с микроорганизмами. 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил., 20 табл., 11 пр.

Формула