包含聚合物基质与对齐的纳米级薄片或小片的抗菌制品制造技术

公开了一种具有抗菌表面的制品，其中该制品包括基底，该基底包括聚合物基质和包含纳米级薄片或小片的填充材料。该制品包括抗菌表面，该抗菌表面具有布置成基本上彼此对齐并且从所述表面延伸出0.5微米至30微米范围内的长度的纳米级薄片或小片。通过将聚合物基质材料和包含纳米级薄片或小片的填充材料的混合物挤压通过模头同时加热至高于聚合物基质材料的熔融温度的温度来处理该混合物从而产生抗菌表面。因此，纳米级薄片或小片变得对齐，其纵向方向在基本上相同的方向上取向。然后对基本上垂直于纳米级薄片或小片的纵向方向取向的经处理的混合物的表面进行蚀刻或烧蚀以部分暴露纳米级薄片或小片，从而使表面具有抗菌性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含聚合物基质与对齐的纳米级薄片或小片的抗菌制品


[0001]本专利技术整体涉及一种抗菌装置或制品，其包括设置在该装置/制品的表面或表面的一部分上的抗菌表面。本专利技术还涉及一种用于制备此类抗菌表面的方法。

技术介绍

[0002]细菌感染在社会中是一个大问题，并且在很多情况下普遍需要减少细菌的数量，例如自来水、医疗装置等。
[0003]减少细菌的一种方式是对设备进行清洁和消毒，并以清洁方式使用产品，从而避免污染。然而，尽管遵守无菌指南等，但使用例如医疗装置，特别是将医疗装置引入天然和人造身体开口中意味着细菌污染的风险。例如，导尿管的插入和维持带来了与导管相关感染相关的问题。当将诸如导管的医疗装置引入人体腔内时，人体正常的防御屏障可能会被穿透，从而导致引入细菌、真菌、病毒或组织样或多个有组织的细胞。例如，尿路感染(UTI)是与使用导尿管相关的问题，尤其是对于留置导尿管，即所谓的Foley导尿管，而且对于间歇使用的导尿管也是如此。据估计，几乎四分之一的住院脊髓损伤患者在其住院期间会出现症状性UTI。革兰氏阴性杆菌占UTI病例的约60％至70％，肠球菌约占25％，并且念珠菌属占约10％。还公知，将间歇性导尿管作为日常例程的人通常会出现症状性UTI的问题。
[0004]在医疗冲洗装置中也存在类似的问题，诸如用于肛门冲洗、阴道冲洗等的装置。
[0005]因此，清洁、消毒等对于减少细菌的数量是有效的，但通常是不够的。
[0006]此外，公知，使用抗菌剂/化合物来杀死细菌，诸如抗生素等，其杀死或抑制细菌的生长。抗菌剂可直接施用于人和动物，或者被布置在医疗装置和其它装置上的涂层中。然而，使用此类抗菌剂/化合物具有若干负面影响，诸如细菌耐药性的产生和不希望的有害副作用。因此，一般需要将抗菌剂/化合物，特别是抗生素药物的使用限制在真正需要的情况下。此外，由于细菌耐药性的出现增加，许多已知抗菌剂的抗菌效果正在下降。
[0007]在同一申请人的US 2018/320002中，示出了通过在站立位置的基底上提供埃级薄片，诸如石墨烯或石墨薄片，并且通过薄片的边缘侧附接到表面来提供非常有效的抗菌表面。因此，对原核细胞获得了巨大的杀菌效果，但不会伤害真核细胞，并且假定这是由于薄片能够穿透到较小原核细胞中而不是进入较大真核细胞的能力。然而，遗憾的是，这种抗菌表面的制备既麻烦又昂贵，并且无法规模化进行工业制造。
[0008]因此，需要杀死细菌和/或抑制细菌生长的新的改进方式。具体地，需要具有足够杀菌效果并且其可成本高效地产生并且生产过程可扩展以允许工业生产的抗菌涂层或表面。

技术实现思路

[0009]本专利技术的一般目的是满足上述需要并缓解上述问题。
[0010]该目的通过根据所附权利要求书的抗菌制品和方法来实现。
[0011]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于制备抗菌表面的方法，该方法包括以下
步骤：
[0012]提供聚合物基质材料；
[0013]提供包含纳米级薄片或小片的填充材料；
[0014]通过将所述聚合物基质材料和所述填充材料的混合物挤压通过模头同时加热至高于所述聚合物基质材料的熔融温度的温度来处理所述混合物，使得所述纳米级薄片或小片变得对齐，其中其纵向方向在基本上相同的方向上取向；
[0015]提供经处理的混合物的表面，该表面基本上垂直于纳米级薄片或小片的纵向方向取向；
[0016]对表面进行蚀刻或烧蚀以部分暴露纳米级薄片或小片，从而使表面具有抗菌性。
[0017]在本申请的上下文中，“抗菌”用于指示破坏并抑制细菌生长的能力。然而，抗菌表面还可具有破坏并抑制其它微生物(诸如某些真菌、寄生虫和病毒)的生长的能力。因此，该表面也可称为“抗微生物的”。
[0018]本专利技术基于以下认识：按抗微生物应用所需的规模工业制造无缺陷的单层石墨烯或氧化石墨烯目前是不可行的，因为从本体石墨生产这种纯材料的化学和物理途径太耗时、费力，而且成本高。然而，本专利技术人已经认识到，可以确保类似的抗微生物效果的方式处理相当便宜且易于大量获得的纳米级薄片或小片，诸如石墨纳米小片(GNP)。具体地，已经发现聚合物内石墨纳米小片的受控取向是产生抗菌表面的一种相对容易且成本有效的方法，并且这些抗菌表面已被证明在防止病原菌定植方面非常有效。
[0019]在本申请中，“纳米级薄片”和“纳米级小片”是指薄片或小片，即均匀的一片材料或一个维度
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厚度
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基本上小于其它两个维度(长度和高度)并且其中厚度为纳米级或纳米尺寸即在0.01nm至100nm之间并且优选地在0.1nm至50nm之间的不均匀的一片材料。在优选的实施方案中，薄片或小片具有在0.01nm至20nm范围内、并且优选地在0.1nm至15nm范围内、并且更优选在0.5nm至10nm范围内、并且最优选地在1nm至5nm范围内的平均厚度。薄片不一定是平坦的，而是呈现板状形式以及各种弯曲形状。
[0020]在一个实施方案中，纳米级薄片或小片呈所谓的GNP、石墨纳米小片的形式。GNP是半金属石墨晶体，其厚度通常为1nm至5nm，并且以纳米薄片的形式存在。薄片通常不是平坦的，而是具有类似于花瓣的扭曲形状。薄片的直径优选地在几微米的范围内，并且它们通常具有与石墨相似的面间距。
[0021]通常，纳米级薄片或小片优选地具有在5微米至50微米范围内、并且优选地在10微米至40微米范围内、并且更优选地在15微米至35微米范围内、并且最优选地在20微米至30微米范围内的平均长度。
[0022]纳米级薄片或小片优选地具有0.01nm至20nm范围内、并且优选地在0.1nm至15nm范围内、并且更优选地在0.5nm至10nm范围内、并且最优选地在1nm至5nm范围内的平均厚度。
[0023]纳米级薄片或小片优选地具有在1微米至30微米范围内、并且优选地在1微米至20微米范围内、并且更优选地在2微米至15微米范围内、并且最优选地在3微米至15微米范围内的平均宽度。
[0024]纳米级薄片或小片优选地由石墨烯或石墨制成。优选地，薄片/小片基本上是纯的石墨烯和/或石墨。然而，使用掺杂材料也是可行的。例如，石墨烯可掺杂有硼、氮等，或者以
其它本身已知的方式进行改性。然而，也可使用其它2D材料，诸如石墨炔、锗烯、硅酮、磷烯、氮化硼等。所有薄片优选地是一种材料。然而，由两种或更多种材料制成的薄片的组合也是可行的。
[0025]除了纳米级薄片或小片之外，填充材料还可包含附加成分。然而，优选地，填充材料基本上仅包含纳米级薄片或小片，并且优选地由纳米级薄片或小片组成。
[0026]在优选的实施方案中，填充材料包含至少90重量％的碳、并且优选地至少95重量％的碳、并且更优选地至少99重量％的碳、并且最优选地至少99.9重量％的碳。
[0027]通过对齐在处理中获得的纳米级薄片或小片，并且通过后续对表面的蚀刻/烧蚀，纳米级薄片或小片从表面延伸出来。因此，小片/薄片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备抗菌表面的方法，所述方法包括以下步骤：提供聚合物基质材料；提供包含纳米级薄片或小片的填充材料；通过将所述聚合物基质材料和所述填充材料的混合物挤压通过模头同时加热至高于所述聚合物基质材料的熔融温度的温度来处理所述混合物，使得所述纳米级薄片或小片变得对齐，其中其纵向方向在基本上相同的方向上取向；提供经处理的混合物的表面，所述表面基本上垂直于所述纳米级薄片或小片的纵向方向取向；对所述表面进行蚀刻或烧蚀以部分暴露所述纳米级薄片或小片，从而使所述表面具有抗菌性。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物的所述处理是挤出工艺和注塑成型工艺中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述填充材料基本上仅包含纳米级薄片或小片，并且优选地由纳米级薄片或小片组成。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述填充材料包含至少90重量％的碳、并且优选地至少95重量％、并且更优选地至少99重量％、并且最优选地至少99.9重量％。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述混合物包含量在3重量％至40重量％范围内、并且优选地在5重量％至30重量％范围内、并且更优选地在6重量％至25重量％范围内、并且更优选地在7.5重量％至20重量％范围内、并且最优选地在10重量％至15重量％范围内的填充材料。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述纳米级薄片或小片是石墨烯或石墨。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述处理提供聚合物基质材料和填充材料的均质化混合物。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物基质材料为热塑性聚合物，并且优选地是选自以下的聚合物：聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯、包含乙烯的共聚物(诸如聚乙烯共乙酸酯)、以及聚烯烃基弹性体，诸如聚丙烯(PP)、苯乙烯
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乙烯
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丁烯
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苯乙烯(SEBS)和聚乙烯(PE)。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中提供所述经处理的混合物的表面的步骤包括切割所述经处理的材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：登士伯IH有限公司，
类型：发明
国别省市：