BRPI0617099A2 - método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de um material absorvente inerentemente antimicrobiano e método para aderir um polieletrólito catiÈnico antimicrobiano a um substrato - Google Patents

Abstract

<B>MéTODO DE FAERICAçãO DE UM MATERIAL INEPENTEMENTE MITIMICROBIANO, DE UM MATERIAL ABSORVENTE INERENTEMENTE ANTIMICROBIANO E MéTODO PARA ADERIR UM POLIELETRÈLITO CATIONICO ANTIMICROBIANO A UM SUBSTRATO<D>.Descreve-se um método para ligar um polieletrólito catiónico antimicrobiano à superfície de um substrato, onde o antimicrobiano assim aderido ao substrato fornece ao substrato propriedades antimicrobianas, e pelo menos uma porção do antimicrobiano ligado é significativamente não-lixiviável durante as condiçõesnormais de uso e armazenagem. Descreve-se um método de fabricação de um material antimicrobiano, que compreende expor o substrato a uma solução de polieletrólito catiónico antimicrobiano, seguido pela secagem cuidadosa e total do substrato exposto para fornecer uma propriedade não- lixiviável a pelo menos uma porção dos polieletrólitos catiânicos antimicrobianos.

Description

MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM MATERIAL INERENTEMENTE ANTIMICROBIANO, DE UM MATERIAL ABSORVENTE INERENTEMENTE ANTIMICROBIANO E MÉTODO PARA ADERIR UM POLIELETRÓLITO CATIÔNICO ANTIMICROBIANO A UM SUBSTRATO.

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção refere-se a métodos para a fabricação de materiais inerentemente antimicrobianos.

ESTADO DA TÉCNICA

A redução ou eliminação de microorganismos emsuperfícies é importante em uma ampla variedade de aplicações. Uma abordagem para interferir com a capacidade de microorganismos sobreviverem em vários materiais é modificar a superfície daqueles materiais fixando agentes antimicrobianos.

Decidir qual é a melhor forma de fixar um agente antimicrobiano a um material é direcionada, pelo menos em parte, pelo planejado uso final do material. Uma consideração importante e útil é que a atividade antimicrobiana seja persistente. Isto é possível fixando permanentemente o agente antimicrobiano à superfície, de modo que seja incapaz de migrar ou lixiviar da superfície de material modificado quando se expõe o material modificado a fluídos 1 Por exemplo, para aplicações nas quais o material modificado entrará em contato com fluídos aquosos, é importante que o agente antimicrobiano não seja removido quando o material modificado entrar em contato com fluídos aquosos. Para aplicações nas quais o material modificado entrará em contato com fluídos biológicos aquosos, é importante que o agente antimicrobiano não seja removido, ou de outra forma desativado, quando o material modificado for exposto a fluídos biológicos aquosos. Para aplicações nas quais o material modificado será utilizado repetidamente, é importante que o agente antimicrobiano não seja removidoquando o material modificado for lavado ou enxaguado em fluidos entre usos repetidos. Uma consideração adicional no desenvolvimento de abordagens, visando satisfazer as necessidades destas aplicações e outras relacionadas, é o 5 fato de se ter descoberto que alguns microorganismos possuem a capacidade de desenvolver resistência a determinados agentes antimicrobianos, como antibióticos ou prata. Atualmente, abordagens disponíveis não tratam de forma adequada todas estas considerações.

Pelo seu projeto, as abordagens, utilizandoagentes ativos lixiviáveis (como triclosano, compostos de prata, ou biguanidas) para fornecer atividade antimicrobiana a materiais, sofrem de eventual depleção ou perda da atividade antimicrobiana propiciada pelos agentes ativos lixiviáveis. A depleção ou perda de atividade antimicrobiana podem ocorrer especialmente quando os materiais entram em contato incidental com fluídos, ou durante contato intencional com fluídos durante procedimentos de lavagem ou enxágüe empregados entre usos repetidos do material modificado. Além disso, a lixiviação de determinados agentes ativos pode proibir ou limitar o uso destas abordagens em aplicações onde a lixiviação do agente ativo causará conseqüências indesejadas (p.ex. Iixiviar em feridas abertas, lixiviar em produtos destinados ao consumo humano, e manchar a pele).

Um exemplo de uma abordagem utilizando um agente ativo potencialmente lixiviável é Burba et al. (U.S Pat. 5154 932), que divulga um método para fornecer atividade antimicrobiana a um formulação ou produto que possuem cargas negativas de superfície, eficientes para desativar microorganismos, o mencionado método compreende adicionar à formulação ou ao produto uma quantidade de a hidróxido metálico com camadas mistas cristalinas carregadopositivamente suficiente para fornecer atividade antimicrobiana à formulação ou ao produto.

Outro exemplo de uma abordagem utilizando um agente ativo potencialmente lixiviável é Lyon et al. (U.S Pat. 6042877), que divulga um método para a fabricação de um artigo antimicrobiano, compreendendo o fornecimento de um substrato, formação de uma solução compreendendo um polímero quelante e um íon metálico, deposito da solução no substrato, secagem do substrato para formar um substrato revestido, e adicionar um potenciador ao substrato revestido para formar o artigo antimicrobiano.

Outras abordagens empregaram métodos que fixam compostos de amônio quaternário à base de silano a substratos específicos via uma ligação de siloxano. Por exemplo, a linha de produtos da AEGIS Environments inclui produtos que utilizam polímeros de cloreto de dimetiloctadecil [3-(trimetoxisilil)propil] amônio. De acordo com a literatura do produto, o AEM 5700 é 43% cloreto de dimetiloctadecil [3-(trimetoxisilil)propil] amônio em metanol, que se pode utilizar para revestir a superfície de produtos têxteis. Este não é um composto polimérico; embora, pode ocorrer alguma interligação do silano após a aplicação ao substrato. Estes tipos de materiais tendem a fornecer um caráter hidrofóbico aos substratos, sendo, assim, inadequados para muitas aplicações. Também, a instabilidade hidrolítica causada pelo substituente volumoso (C18 quat) na siloxana tende a tornar os materiais propensos a perderem sua atividade antimicrobiana.

Outro exemplo utilizando compostos de amônio quaternário à base de silano é Blank et al. (U.S Pat. 5035892), que divulga um método para inibir a proliferação de microorganismos potencialmente destrutivos em um substrato, compreendendo o tratamento do substrato com uma quantidade eficiente de uma composição antimicrobiana superabsorventeformada de uma forma de sal de sódio hidrofilica de ligação cruzada de um gel de polímero à base de ácido acrílico parcialmente neutralizado, o gel de polímero tendo ligado covalentemente a um organosilano, o organosilano estando presente em uma quantidade para evitar hidrofobização e redução da capacidade absorvente do gel de polímero. Lamentavelmente, na prática, a quantidade de organosilano freqüentemente deve sofrer uma redução aquém de um nível da desejada eficácia antimicrobiana a fim de evitar a acima mencionada hidrofobização. Outro exemplo é Blank (U.S Pat. 4847088), que divulga um método para inibir a proliferação de microorganismos potencialmente destrutivos em um substrato, compreendendo o tratamento do substrato com uma quantidade eficiente da composição antimicrobiana sinergística, que compreende uma mistura de (a) um organosilano; e (b) um ácido. Mais uma vez, este exemplo utiliza siloxanas com descrito acima.

Os sistemas de amônio quaternário à base de silano também sofrem outras deficiências. As longas cadeias de alquilo utilizadas (tipicamente C-18) tendem a tornar o material tratado hidrofóbico - uma propriedade não desejada para um material absorvente como um curativo. Além disso, descobriu-se que os quats de silano se desativam na presença de sangue ou outro material proteináceo (ver EP 0136900).

Outro exemplo é Shiau et al. (U.S. 010043938Al), que divulga um processo para a produção de um artigo antimicrobiano compreendendo (a) dissolver uma quantidade predeterminada de sal organossiloxano de amônio quaternário em água; para fazer uma solução de aproximadamente 0,05 até 20 % de peso do sal, (b) misturar um auxílio de calcinação moído com um solvente para fazer uma solução, onde a razão do mencionado calcinação moído para o solvente é de 1:1 até 1:10, (c) deixar de molho um substrato pré-moldado no formato de favo de mel na solução da acima mencionada etapa b;seguido pela secagem e calcinação a 400-1500°C, (d) impregnação do substrato em formato de favo de mel calcinado com a solução de sal das acima mencionadas etapas a e e, secar o substrato impregnado a 50° até 200° C. Essas 5 temperaturas excessivas (400° até 1500°C) são claramente inadequadas para substratos comuns como celulose e polímeros.

Essas deficiências foram superadas, em parte, por Batich in U.S Pat. 7,045,673 e pedido U.S. 020177828 Al. Os materiais e métodos descritos nessas referências ensinam 10 que é possível preparar um material antimicrobiano através de polimerização por enxerto de um monômero amônio quaternário antimicrobiano em um substrato como celulose. Ainda, esse método tem limitações e deficiências. A saber, requer uma etapa de polimerização de vinilo que deve realizar-se em uma atmosfera livre de oxigênio, que é ume restrição custosa para o desenvolvimento comercial. Ainda mais, o processo descrito nesses documentos gera desperdício em termos da utilização de polieletrólito catiônico antimicrobiano (por dois motivos). Primeiro, precisa utilizar-se um grande excesso de composto de amônio quaternário polimerizável, e a maioria não é incorporada no produto final. Segundo, os níveis de enxerto necessários (até mais do que 40% antimicrobiano "adicional") são pelo menos uma ordem de grandeza maior do que requerido pela presente invenção, a fim de obter o mesmo nível de eficiência antimicrobiana. Essas deficiências são discutidas com mais detalhes mais adiante no presente pedido Lin descreve ("Mechanism of Bactericidal e Fungicidal Activities of Textiles Covalently Modified com Alkylated Polyethyleneimine" Biotechnology and Bioengineering 30 v83 (2) , pl68-172, July 20, 2003) um processo para fixação covalente de policátions hidrofóbicos a materiais têxteis trançados utilizando um processo que requer vários solventes orgânicos e longos tempos de processamento. A atividade antimicrobiana observada indicou uma faixa de redução de 88%até 99% para vários organismos. 0 processo descrito no presente pedido é mais curto, mais rápido, mais seguro e mais econômico do que o processo descrito por Lin. Além disso, o material produzido pelo método da presente invenção é em ordem de grandeza mais eficiente na redução da atividade microbiana, e não á hidrofóbico. As deficiências do método descrito por Lin são citadas na seguinte referência: Daewon Park, Jun Wang, and Alexander M. Klibanov, "One-Step, Painting-Like Revestimento Procedures To Make Surfices Highly and Permanently Bactericidal" Biotechnol. Prog. 22, p584-589 (2006). Um processo semelhante foi utilizado por Lee (Biomacromolcules 5 p877-883 (2004)).

Abel ("Preparation and investigation of antibacterial carbohydrate-based surfaces" Carbohydrate Research 337 (2002) p2495-2499) descreves a fixação covalente de metades de amônio quaternário (não-polimérico) de baixo peso molecular a substratos de celulose. Como os métodos de Lin e Lee, o método de Abel é um processo de múltiplas etapas que requer a utilização de solventes e reagentes orgânicos perigosos e/ou inflamáveis como cloreto de p-toluenosulfonil, piridina, e acetonitrilo.

BacStop™ é vendido como um higienizador de tecido pela Edmar Chemical Company (Cleveland, OH). 0 produto contém 50% cloreto de didecildimetilamônio (DDDMAC). Éprojetado para ser adicionado ao ciclo final de enxágüe de um processo de lavagem. Reivindica-se que BacStop™ reduz a contagem bacteriana em 99,9% (redução de 3-log) para Staph. aureus e Klebsiella pneumoniae, e fornece um acabamento bacteriostático residual a tecidos. Esse efeito residual não é inesperado, onde seriam necessários vários enxágües com água doca para a remoção total de quase aproximadamente qualquer produto químico do tecido ao qual foi aplicado. 0 componente ativo (DDDMAC) é um composto de amônio quaternário não-polimérico. 0 rótulo do produto BacStop™ não reivindicauma propriedade antimicrobiana residual para tecidos que foram tratados com o produto - apenas afirma propiciar uma propriedade bacteriostático residual. Demonstra-se em exemplos comparativos apresentados abaixo que compostos de amônio quaternário monomérico como DDDMAC não são eficientes na prática da presente invenção, pois não produzem uma ligação não-lixiviável com um substrato para produzir material inerentemente antimicrobiano com um grau de eficiência antimicrobiana desejável.

Senka, in JP 09078785 descreve algumas das deficiências dos antimicrobianos de amônio quaternário a base de silano para a preparação de materiais inerentemente antimicrobianos (como as descritas por Blank - ver acima). Senka ensina que um revestimento antimicrobiano pode ser formado em substratos não-celulósicos, utilizando um copolimero de um composto de amônio quaternário e derivados de ácido acrilico. O copolimero possui uma propriedade de ser solúvel em soluções aquosas; contudo, uma vez seca a solução, o polímero sólido seco resultante torna-se insolúvel. Esse comportamento pode ser descrito como "ligação autocruzada" no fato do polímero (ou copolimero) fazer uma ligação cruzada espontaneamente ao secar. Assim, é possível aplicar uma solução do copolimero a um substrato e após a secagem produz-se um revestimento insolúvel com propriedades antimicrobianas. Visto que a formação do revestimento não depende de interações entre o substrato e o revestimento, é possível aplicar esse revestimento a substratos inertes como polímeros sintéticos. Um perito na técnica perceberia que se espera que esses revestimentos sejam flexíveis quando molhados, ou suficientemente hidratados; contudo, se esperaria que fossem rígidos e quebradiços quando secos. É provável que isto cause mudanças indesejadas nas propriedades físicas do material, como rigidez, sensação ou manipulação. Também é provável que distorção, alargamento, ou dobra dosubstrato subjacente possivelmente causariam que o revestimento seco se desfaça e destaque do substrato, especialmente como não há nenhuma ligação especifica entre o revestimento e substrato. Supostamente o copolimero seco fica com ligação cruzada devido à interação entre os componentes quaternários carregados positivamente e os componentes derivados de ácido acrílico, que se espera sejam carregados negativamente a pH neutro. Também é provável que a interação dos componentes de cargas opostas do copolimero cause alguma blindagem da carga positiva propiciada pelo componente quaternário, e resultando em uma redução da eficiência antimicrobiana. Outrossim, o simples fato do revestimento consistir de outro componente, além disso, o componente quaternário necessariamente dilui a densidade de carga propiciada pelo componente quaternário e, assim, também reduzirá o efeito antimicrobiano final comparado com um polímero que consistir de 100% componente quaternário. Essas deficiências são discutidas mais adiante.

De uma maneira geral, os revestimentos não são uma abordagem desejável para a modificação de substratos celulósicos como materiais têxteis e curativos. Enquanto alguns revestimentos podem formar uma ligação muito forte com um substrato, as forças de atração responsáveis por um revestimento forte e útil geralmente estão entre componentes do revestimento (dentro do próprio revestimento) ao invés de estar entre o revestimento e o substrato. Geralmente os revestimentos são relativamente grossos (como tintas, por exemplo), e podem afetar drasticamente as propriedades de superfície de materiais têxteis ou outros substratos. Isto pode ocorrer, por exemplo, através de bloqueio ou enchimento da porosidade, ou cimentando fibras individuas uma a outra. Além disso, alguns revestimentos requerem uma fase de cura após a aplicação, a fim de evitar a subseqüente dissolução.Sawan (U.S Pat. 6264936) descreve um material antimicrobiano que pode ser utilizado para formar na superfície de um substrato uma camada ou revestimento antimicrobiano que mata microorganismos ao fazer contato. A camada ou revestimento antimicrobiano, caracterizado na referência como "não-lixiviável," é uma combinação de uma matriz orgânica imobilizada na superfície do substrato com materiais metálicos biocidas associados à matriz. Quando um microorganismo faz contato com o revestimento ou camada, o material metálico biocida é transferido ao microorganismo em quantidade suficientes para matá-lo. Especificamente, o agente antimicrobiano metálico utilizado é prata. Embora este método afirme propiciar um revestimento "não-lixiviável", o simples fato do agente antimicrobiano metálico "ser transferido" ao microorganismo é contrário a definição comum de não-lixiviável. Além disso, sabe-se que embora prata e sais de prata têm uma solubilidade muito baixa, o mecanismo de atividade antimicrobiana depende de uma concentração de solução finita de íons de prata. De fato, Sawan posteriormente (coluna 3, linha 9) qualifica a afirmação acima para ser lida "substancialmente de baixa lixiviação". Em uma concretização recomendada da patente de Sawan, o material orgânico compreende um polímero de polihexametileno biguanida com ligação cruzada com um epóxido, como N,N-bismetileno diglicidilanilina, para formar uma rede ou matriz de ligação cruzada. Essa etapa de ligação cruzada é necessária para evitar a dissolução da matriz. Os materiais descritos por Sawan geralmente requerem uma etapa de cura, geralmente na faixa de 80° até 120° C, que é inadequado para muitos substratos, especialmente a pele humana. Além disso, é sabido que o polímero de matriz orgânica recomendada (polihexametileno biguanida) é tóxico para células humanas em concentrações elevadas (ver U.S Pat. 6,369,289 BI). A utilização de prata como um agente antimicrobiano tambémincorre em alguns efeitos indesejáveis. Uma desvantagem dessa abordagem é o fato de determinadas bactérias terem conseguido desenvolver resistência à prata. (Prata S., ^Bacterial silver resistence: molecular biology and uses and misuses of silver compounds." FEMS Microbiology Reviews, 2003; 27:341-353). Outra desvantagem dessa abordagem é o fato da prata em difusão poder entrar na ferida e pode potencialmente manchar a pele. Uma desvantagem adicional da prata é o alto custo da matéria-prima. Descrevem-se abordagens semelhantes nas patentes US 6180584; 6126931; 6030632; 5869073, 5849311; e 5817325.

Brown (EP 0136900) descreve um tecido não-trançado com propriedades antimicrobianas para uso como um pano cirúrgico. Isto é produzido através do tratamento de um 15 material de rayon ou polpa de madeira um aglutinante e polihexametileno biguanida (PHMB). Como o PHMB aplicado é extraivel através de fluidos aquosos, a quantidade de PHMB deve manter-se abaixo do nivel critico, a fim de evitar que o PHMB lixiviado atinja níveis tóxicos. Payne, in U.S Pat. 5700742, descreve umtratamento de materiais têxteis com combinações de PHMB e um ácido forte para superar problemas como descoloração, perda de eficiência antimicrobiana, e mudanças indesejadas a propriedades substrato associadas ao tratamento de têxteis utilizando PHMB sem o ácido forte adicionado.

Orr (U.S Pat. 6369289 BI) ensina o uso de PHMB em curativos. Orr ensina que PHMB lixiviável pode ter efeitos adversos como desordens de pele, vermelhão, suscetibilidade a dor e urticária, mas que esses podem ser evitados utilizando uma quantidade controlada com precisão de PHMB no curativo. Não-lixiviação do antimicrobiano aplicado não é demonstrada nem mesmo sugerida. Orr simplesmente ensina que a quantidade de PHMB lixiviável é menor do que aquela que causaria irritação da pela ou de uma ferida aberta; contudonão fornece nenhum dado com relação a isso, ou quais materiais oferecem eficiência antimicrobiana útil no nivel de PHMB utilizado. De fato, Orr calcula que a quantidade de PHMB aplicada no curativo "por extração", que necessariamente implica que os materiais podem ser lixiviados ou extraídos. A utilização de níveis de PHMB citados por Orr são apenas ligeiramente menores dos reivindicados por Brown (EP 0136900).

0 método de Orr (U.S Pat. 6,369,289 Bl) utiliza-se para produzir um curativo antimicrobiano comercial conhecido como "Kerlix-AMD", que contém 0,2% PHMB. Sabe-se que o curativo Kerlix-AMD apresenta uma zona-de-inibição (ZOI) nítida em um teste de Kirby-Bauer (ver a brochura do produto Kerlix-AMD disponível em (http://www.kendallhq.com/catalog/brochures/KerlixSS.pdf) .

Uma ZOI mensurável é um indicador definitivo de atividade antimicrobiana lixiviável. A eficiência antimicrobiana de Kerlix-AMD foi descrita em "Effectiveness of a New Antimicrobial Gauze Dressing as a Bacterial Barrier" A. M. Reitsma, et al., University of Virgínia Health System, Charlottesville, VA. Esse estudo não faz nenhuma menção a propriedades não-lixiviáveis.

Estudou-se o PHMB como um tratamento antimicrobiano para tecido de algodão ("Testing the Efficacy of polyhexamethyIene Biguanida as an Antimierobial Treatment for Cotton FabrieMichelle Wallace, AATCC Review, pl8-20, November, 2001). A eficiência antimicrobiana manteve-se após a lavagem; contudo, não há nenhuma discussão de lixiviação; contudo, os dados mostram que a eficiência antimicrobiana diminui com repetidos ciclos de lavagem. Supostamente, isto se deve à perda de PHMB doe substrato (lixiviação).

Portanto, existe uma necessidade por um método que possa fixar uma quantidade eficiente e não-lixiviável de um agente antimicrobiano a uma variedade demateriais de substrato de maneira conveniente, confiável e de custo-beneficio favorável. As inadequações das abordagens já existentes são superadas com o presente método inventivo, onde se fornece um método aperfeiçoado de fixação não- lixiviável de agentes antimicrobianos a uma variedade de materiais de substrato.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Aplicação Industrial

Um aspecto desta invenção é fornecer um método de fabricação de um material absorvente inerentemente antimicrobiano. O método estabelece a fixação de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos não-lixiviáveis em substratos, fornecendo, assim, aos substratos uma propriedade antimicrobiana não-lixiviável, e não causando efeitos colaterais indesejáveis como tornar o material hidrofóbico (repelente à água). O método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano inclui expor o substrato a uma solução aquosa de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos, seguido pela secagem cuidadosa e total do substrato exposto para fornecer uma propriedade não-lixiviável a pelo menos uma porção dos polieletrólitos catiônicos antimicrobiano.

Um aspecto da presente invenção é fornecer um método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano que compreende um número suficiente de moléculas poliméricas de cloreto de dialil dimetil amônio, fixado de maneira não-lixiviável a um substrato compreendendo, no todo ou em parte, um material celulósico, para tornar o material antimicrobiano e não-hidrofóbico, antes, durante, e após a exposição do material a fluidos aquosos, o mencionado método compreendendo: carregar o substrato com as mencionadas moléculas poliméricas de cloreto de dialil dimetil amônio expondo o substrato a uma solução aquosa das mencionadas moléculas poliméricas de cloreto de dialil dimetil amônio, e secando cuidadosa e totalmente osubstrato carregado a fim de propiciar uma propriedade não-lixiviável a pelo menos uma porção das mencionadas moléculas poliméricas de cloreto de dialil dimetil amônio.

Um aspecto da presente invenção é fornecer um método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano que compreende um número suficiente de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos, fixado de maneira não-lixiviável a um substrato, para tornar o material antimicrobiano e não-hidrofóbico, antes, durante, e após a exposição do material a fluidos aquosos, o mencionado método compreendendo: carregar o substrato com os mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos, expondo o substrato a uma solução aquosa dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos, e secando cuidadosa e totalmente o substrato carregado a fim de propiciar uma propriedade não-lixiviável a pelo menos uma porção dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos.

Um aspecto destas invenção é fornecer um método para fixar um polieletrólito catiônico antimicrobiano a um substrato, onde o mencionado substrato compreende, no todo ou em parte, celulose, e onde o mencionado polieletrólito catiônico antimicrobiano não é de ligação autocruzada e possui um grau médio de polimerização de pelo menos 3, onde o mencionado método compreende as etapas de molhar o substrato com uma solução aquosa do polieletrólito catiônico antimicrobiano, seguida pela de secar o substrato molhado, onde a mencionada secagem faz que pelo menos uma porção do polieletrólito catiônico antimicrobiano se adira ao substrato de um modo não-lixiviável, e onde o polieletrólito catiônico antimicrobiano aderido propicie um efeito antimicrobiano ao produto resultante.

Um aspecto desta invenção é fornecer um método para propiciar propriedades antimicrobianas não-lixiviáveis a um substrato, onde o mencionado substrato compreende, no todo ou em parte, celulose, e onde as mencionadas propriedades antimicrobianas não-lixiviáveis resultam de interações de forte atração entre o mencionado substrato e um polieletrólito catiônico antimicrobiano aplicado, onde as mencionadas interações de forte atração são provocadas pela secagem cuidadosa e total do substrato após a aplicação de uma solução aquosa do mencionado polieletrólito catiônico antimicrobiano ao substrato. Um aspecto do presente método inventivo é fornecer um método de fabricação de um material absorvente inerentemente antimicrobiano.

Um aspecto desta invenção é o fato da secagem cuidadosa e total ser realizada através da aplicação de calor infravermelho, calor por irradiação, ou ar quente.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato de uma etapa adicional de enxaguar, lavar, ou extrair removerá qualquer porção não ligada lixiviável do mencionado polieletrólito catiônico antimicrobiano do material inerentemente antimicrobiano.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos serem moléculas poliméricas, contendo pelo menos três unidades ativas de amônio quaternário por molécula.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos serem moléculas poliméricas com um grau médio de polimerização selecionado do grupo que abrange de 3 30 até 25.000; 20 até 10.000; e 100 até 2.500.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos serem definidos como moléculas poliméricas tendo uma multiplicidade (isto é. Mais do que três) decargas catiônicas por molécula polimérica, ou um excesso liquido de cargas catiônicas maior do que três cargas por molécula polimérica. "O excesso liquido de cargas catiônicas" define-se como a soma de todas as cargas catiônicas em uma dada molécula menos a soma de todas as cargas negativas na mesma molécula, não incluindo as cargas de nenhum contra-ion associado (como ions de cloreto) que não estão covalentemente ligados à molécula polimérica, e será considerado ser um número positivo igual a ou maior que três, para as finalidades desta invenção.

Mede-se a densidade de cargas da quantidade relativa de carga catiônica em um dado polieletrólito catiônico, e eficiência antimicrobiana mais elevada geralmente fará correlação com densidade de carga mais elevada para um dado polímero. Um aspecto desta invenção é o fato dos polieletrólitos catiônicos terem um mínimo de carga catiônica excessiva maior do que aproximadamente 1 mol (1 mol eqüivale a 6,02 χ 10"23) por 25.000 gramas de polieletrólito catiônico (o peso do polieletrólito catiônico inclui o peso do componente de polímero mais o peso de qualquer contra-íon associado). Recomenda-se que os polieletrólitos catiônicos tenham um mínimo de carga catiônica excessiva maior do que aproximadamente 1 mol por 2.500 gramas de polieletrólito catiônico. Recomenda-se ainda mais que os polieletrólitos catiônicos tenham um mínimo de carga catiônica excessiva maior do que aproximadamente 1 mol por 500 gramas de polieletrólito catiônico. Recomenda-se com ainda mais fervor que os polieletrólitos catiônicos tenham um mínimo de carga catiônica excessiva maior do que aproximadamente 1 mol por 212 gramas de polieletrólito catiônico. Recomenda-se ainda mais que os polieletrólitos catiônicos tenham um mínimo de carga catiônica excessiva igual ou maior do que aproximadamente 1 mol por 162 gramas de polieletrólito catiônico.O potencial zeta refere-se ao potencial eletrostático gerado pela acumulação de ions na superfície de uma partícula coloidal que se organiza em uma dupla camada elétrica, consistindo da camada Stern e da camada difusa de um material. 0 potencial zeta e os instrumentos utilizados para medir o potencial zeta são bem conhecidos na técnica. 0 potencial zeta de um substrato tratado com sucesso deveria ser significativamente mais elevado do que aquele de um substrato não tratado, devido à presença do polieletrólito catiônico antimicrobiano. Assim, é possível determinar a eficiência antimicrobiana de um substrato tratado medindo seu potencial zeta. Um aspecto do presente método inventivo é o fato do potencial zeta do material inerentemente antimicrobiano produzido ser negativo (menos do que zero).

Um aspecto do presente método inventivo é o fato dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos serem compostos de fosfônio polimérico, contendo pelo menos três unidades ativas de fosfônio quaternário por molécula.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato dos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos compreenderem, no todo ou em parte, unidades monoméricas com a estrutura CH2=CR-(C=O)-X-(CH2)n- N+R1RnRniZZY"; onde, R é hidrogênio ou metil, η equivalentes 2 ou 3, X é O, S, ou NH, e R', R" e R"' são independentemente selecionados a partir do grupo que consiste de H, Cl até C16 alquila, arila, arilamina, alcarila, e aralquila, e Y é um contra-íon aniônico à carga positiva do nitrogênio quaternário; sais de dialil dimetil de amônio; vinilpiridina e sais dos mesmos; e sais de trimetil benzil vinilo de amônio; sais de dialil dialquil amônio e sais de trialquil benzil amônio.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato dos mencionados polieletrólitos catiônicosantimicrobianos estarem compostos, no todo ou em parte, de unidades monoméricas com a estrutura CH2=CR-(C=O)-X-(CH2) n~ NR1R"; onde, R é hidrogênio ou metil, η equivalentes 2 ou 3, X é 0, S, ou NH, e R', R" e R"1 são independentemente 5 selecionados a partir do grupo que consiste de H, Cl até C16 alquila, arila, arilamina, alcarila, e aralquila.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos are moléculas poliméricas, conhecidos como 10 poliDADMAC, compreendem, no todo ou em parte, cloreto de dialil dimetil amônio, (também conhecido como DADMAC).

Um aspecto desta invenção é o fato dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos compreenderem homopolimero poliDADMAC ou homopolimero 15 poliVBTAC, onde "polyVBTAC" significa cloreto de poli(vinil benzil trimetil amônio). Define-se "homopolimero" como sendo um material polimérico material, consistindo de múltiplas unidades derivadas de um único tipo de monômero polimerizável.

Um aspecto do presente método inventivo é ofato dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos serem moléculas poliméricas, compreendem, no todo ou em parte, unidades monoméricas selecionadas do grupo consistindo de dimetilaminoetilmetacrilato,dimetilaminoetilmetacrilato (hidrogênio metil cloreto quaternário) , dimetilaminoetilmetacrilato (metil cloreto quaternário) e dimetilaminoetilmetacrilato (benzil cloreto quaternário).

Um aspecto do presente método inventivo é o 30 fato dos mencionados polieletrólitos catiônicos antimicrobianos compreenderem, no todo ou em parte, unidades monoméricas selecionadas do grupo consistindo de dimetilaminoetilmetacrilato,dimetilaminoetilmetacrilato (hidrogênio metil cloreto quaternário),dimetilaminoetilmetacrilato (metil cloreto quaternário) e dimetilaminoetilmetacrilato (benzil cloreto quaternário).

Um aspecto do presente método inventivo é o fato do mencionado substrato compreender, no todo ou em parte, celulose.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato do mencionado substrato compreender, no todo ou em parte, pelo menos um material celulósico selecionadas do grupo consistindo de hidroxietil celulose, carboximetil celulose, metilcelulose, rayon, algodão, linho e polpa de madeira.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato do mencionado material inerentemente antimicrobiano possuir uma capacidade absorvente para fluidos aquosos.

Um aspecto do presente método inventivo é ofato do mencionado material inerentemente antimicrobiano possuir uma capacidade absorvente para fluidos biológicos aquosos.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato do mencionado substrato ser um material flexível trançado.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato do mencionado substrato is um material flexível não-trançado.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato do mencionado substrato ser madeira ou tábuas.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato do mencionado substrato ser papel.

APLICAÇÃO INDUSTRIAL

Um aspecto do presente método inventivo é ofato do mencionado material inerentemente antimicrobiano compreender, todo ou parte, de um curativo, um curativo para queimaduras, um absorvente higiênico, um absorvente higiênico interno, um curativo absorvente intrinsecamenteantimicrobiano, uma fralda, papel higiênico, um lenço umedecido, uma esponja, uma haste com ponta de algodão, um jaleco cirúrgico, um macacão de isolamento, um jaleco de laboratório, uma luva, aventais cirúrgicos, um gorro, uma touca, uma máscara, uma sutura, um tapetinho, uma capa para asa de abajur, um lençol para maca de exame, uma camisa para gesso, uma camisa para tala, enchimento, gaze, tubos para transferência de sangue, bolsa para armazenar transferência de sangue, invólucro esterilizado, um protetor de colchão, roupa de cama, um lençol, uma toalha, roupas, roupa intima, uma meia, propé, um filtro de ar para automóvel, um filtro de ar para avião, um filtro de ar para o sistema HVAC, vestimenta militar de proteção, uma aparelhagem para proteção contra um risco biológico ou agente de guerra biológica, tabuas, material para embalagem de alimentos, material para embalagem de carne, material para embalagem de peixe, instrumental para manuseio de alimentos, uma superfície para preparação de alimentos, uma lente de contato, tapete, madeira, tabuas, papel, ou papel moeda.

Definições

"Micróbio" ou "microorganismo" refere-se a qualquer organismo ou combinação de organismos como bactérias, vírus, protozoários, fermentos, fungos, mofos, espórios formado por quaisquer dos mesmos.

"Antimicrobiano" refere-se às propriedadesmicrobicidas ou microbiostáticas de um composto, composição, artigo, ou material que a capacita a matar, destruir, desativar, ou neutralizar um microorganismo; ou prevenir ou reduzir o crescimento, capacidade de sobreviver, ou propagação de um microorganismo.

"Substrato" refere-se a uma superfície ou médio no qual um polieletrólito antimicrobiano é quimicamente ligado."Polieletrólito catiônico" significa uma molécula de polímero com múltiplos sítios catiônicos ou metades covalentemente ligados ao polímero, ou fixados à estrutura molecular do polímero antimicrobiano através de ligações químicas covalentes, e são parte da estrutura molecular do polímero, e os mencionados sítios catiônicos ou metades estão localizados na cadeia principal do polímero, ou em grupos secundários do polímero. "Cadeia principal" e "grupos secundários" são termos comumente utilizados para descrever a estrutura molecular do polímero e será familiar ao perito na técnica.

O termo "amônio quaternário" é uma nomenclatura química comum e seu significado será conhecido pelo perito na técnica. Existem dois tipos de compostos de amônio quaternário: acídico, e não acídico. Compostos acídicos de amônio quaternário são sais ácidos de aminas, e caracterizam-se por ter uma ligação covalente N-H, onde a ligação N-H reage com bases. Compostos não acídicos de amônio quaternário não têm essa ligação N-H, e não reagem com bases com bases. Recomendam-se compostos não acídicos de amônio quaternário na prática desta invenção.

"Inerentemente antimicrobiano" significa uma propriedade de um material onde o mencionado material exibiria propriedades ou atividade antimicrobiana na ausência de qualquer propriedade ou atividade antimicrobiana contribuída por agentes, compostos, ou aditivos que não são parte integrante do material, não estão quimicamente ligados ao material, ou são destacáveis do material, ou após a remoção ou depleção desses agentes, compostos, ou aditivos do material. "Inerentemente antimicrobiano" não significa que o material contém agentes não-lixiviáveis com atividade antimicrobiana.

"Não-lixiviáveis" significa que ospolieletrólitos catiônicos antimicrobianos da presenteinvenção, uma vez fixados ao material ou substrato via o método da atual invenção, não se separam perceptivelmente de, migram de, ou para fora do material ou substrato, entram em uma ferida, ou de outro modo se tornam partes não integrantes do material ou substrato sob condições padrão de uso. "Não se separa perceptivelmente" significa que apenas uma quantidade não substancial de polieletrólito catiônico antimicrobiano se separa, por exemplo, menos do que um por cento, de preferência menos do que 0,1 por cento, mais preferivelmente menos do que 0,01 por cento, e ainda mais preferivelmente menos do que 0,001 por cento da quantidade total de polieletrólito catiônico antimicrobiano. Alternativamente, "não se separa perceptivelmente" significa que a concentração da solução de polieletrólito catiônico antimicrobiano resultante da separação de polieletrólito catiônico antimicrobiano fixado, em um liquido em contato com o material ou substrato, excede um nivel predeterminado, por exemplo, menos do que 0,01%, de preferência menos do que 0,005%, e mais preferivelmente menos do que 0,001%. Alternativamente, dependendo da aplicação, "não se separa perceptivelmente" pode significar que não é mensurável nenhum efeito adverso na ferida em cicatrização ou na saúde de um tecido adjacente de interesse. Deve entender-se que essa definição em particular pode depender da aplicação na qual se utiliza a invenção. Por exemplo, em aplicações têxteis, o desejo é manter a eficácia durante um longo período de uso, assim apenas seria aceitável uma perda muito gradativa do material antimicrobiano ao longo de um tempo prolongado, independentemente da quantidade lixiviável a qualquer dado momento. Para aplicações médicas como curativos, a preocupação suprema seria assegurar que a concentração localizada de material lixiviável permaneça abaixo de um nível específico em um dado momento, ou não provoca afeitos adversos durante o período de uso.Com relação à definição anterior, percebe-se que "não-lixiviável" se refere à ligação entre a cadeia de polímeros e o substrato. Em determinadas concretizações da presente invenção, é possível tornar intencionalmente a ligação, entre o principal polímero e um ou mais tipos de grupos antimicrobianos, mais susceptível à liberação e, assim, mais lixiviável. Isto pode propiciar um benefício onde seja desejável que uma porcentagem dos grupos antimicrobianos seja liberada seletivamente sob determinadas condições. Contudo, percebe-se que a típica ligação entre a cadeia de polímeros e grupos antimicrobianos concebida e possibilitada por este documento são ligações covalentes que não sofrem lixiviação sob condições padrão de exposição.

"Grau de polimerização" significa o número de monômeros unidos em uma única cadeia. Por exemplo, em uma concretização recomendada da invenção, o grau médio de polimerização encontra-se na faixa de aproximadamente 5 até 1.000. Em outra concretização, o grau médio de polimerização recomendado encontra-se na faixa de aproximadamente 10 até 500, e em ainda outra concretização, o grau médio de polimerização recomendado encontra-se na faixa de aproximadamente 10 até 100.

"Ligação autocruzada" significa que o polímero possui a capacidade de sofrer uma reação química ou física com si mesmo resultando na criação de pontes, ligação, ou fixação entre suas moléculas individuais de cadeia de polímeros para formas uma estrutura de rede tridimensional, consistindo essencialmente de uma única grande molécula, sem a necessidade de reagir com nenhum reagente externo, como agentes de ligação cruzada ou catalisadores que já não são parte de estrutura molecular do polímero.

Um "material celulósico" significa um material natural fabricado, no todo ou em parte, de celuloseou um material sintético derivado de celulose ou com propriedades químicas e físicas semelhantes à celulose.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A atual invenção fornece um método para a fabricação de um material inerentemente antimicrobiano que estabelece uma fixação não-lixiviável de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos em um substrato. A fixação não-lixiviável de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos em um substrato, que foi exposto a uma solução de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos (a solução de tratamento), ocorres durante a secagem cuidadosa e total do substrato.

Em uma concretização exemplar do métodoinventivo, um substrato contendo algodão, ou um derivado de celulose, sofre secagem cuidadosa e total após ter sido exposto a uma solução aquosa de cloreto de dialil dimetil amônio polimérico (isto é, poliDADMAC) com um grau médio de polimerização na faixa de 5 até 10, 000, ou mais preferivelmente de 30 até 5.000, e ainda mais preferivelmente de 100 até 2.500.

Neste documento, "antimicrobiano" refere-se à propriedade de um composto, composição, artigo, ou material que a capacita a destruir, neutralizar, ou matar um microorganismo. Neste documento, "micróbio" ou"microorganismo" refere-se a qualquer organismo ou combinação de organismos capaz de causar infecções, como bactérias, vírus, protozoários, fermentos, fungos, ou mofos.

Um aspecto do método inventivo é o fato dos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos compreenderem compostos de fosfônio polimérico. Sabe-se que os compostos de fosfônio polimérico possuem propriedades antimicrobianas. Muitos relatórios na literatura química abrangem a síntese de vários polímeros sintéticos antimicrobianos. Por exemplo, a síntese de derivados de fosfônio polimérico de estirene foi relatada por Endo, T., et al em "Novel Polycationic Biocides:Synthesis and Antibacterial Activity of Polymeric Phosphonium Salts" (Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 31, pp. 335-342, 1993). Demonstrou-se que os polímeros quaternários de fosfônio são 4 ordens de grandeza mais eficientes como agentes antimicrobianos do que os polímeros quaternários de nitrogênio correspondentes.

Um aspecto do método inventivo é o fato das concentrações adequadas dos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos na solução de tratamento abrangem desde aproximadamente 20 % do peso até aproximadamente 0,01 % do peso, e preferentemente entre 10 % do peso e 0,1 % do peso. A real concentração escolhida para uma aplicação em particular depende, entre outras coisas, do peso molecular de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos em particular e a resultante viscosidade da solução. No mínimo, deve incorporar-se uma quantidade suficiente de antimicrobiano no produto a fim de propiciar o grau desejado de atividade antimicrobiana (como descrito abaixo). Não há nenhum limite superior nítido que se possa usar para a concentração da solução dos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos, salvo limitações práticas, como viscosidade, solubilidade, e custo, que variam de acordo com o polieletrólito catiônico antimicrobiano utilizado.

Um aspecto do método inventivo é o fato de não haver nenhum tempo mínimo de incubação após carregar o substrato com antimicrobiano através da exposição do substrato a uma solução de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos. Conclui-se o carregamento do substrato com polieletrólitos catiônicos antimicrobianos logo que o substrato for molhado com uma solução de polieletrólito catiônico antimicrobiano. Uniformidade ao molhar permite que o produto final tenha uma distribuição igual e uniforme dos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos fixados, embora não seja um pré-requisito necessário para a fixação depolieletrólitos catiônicos antimicrobianos a qualquer área específica do substrato.

Para estabelecer uma fixação não-lixiviável de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos a um substrato, a seguir deve secar-se cuidadosa e totalmente o substrato que foi carregado com solução de polieletrólito catiônico antimicrobiano. Embora a secagem seja necessária para fornecer a propriedade não-lixiviável propiciada pelo método inventivo a pelo menos uma porção dos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos que estavam na solução fazendo contato com o substrato. Um aspecto do método inventivo é utilizar qualquer combinação de temperatura e tempo que tenha como resultado a secagem cuidadosa e total do mencionado material. Neste documento, seco cuidadosa e totalmente significa, por exemplo, que um substrato exposto a uma solução de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos, a seguir, sofre, uma secagem até um peso constante. Neste documento, seco até um peso constante significa seco até o ponto onde a aplicação contínua do procedimento de secagem escolhido não mais resulta em uma considerável perda de peso adicional mensurável devida à evaporação de água ou outro solvente. A obtenção de peso constante é uma ferramenta útil para medir a extensão da secagem; contudo, a obtenção de um peso constante não é o real fator que permite a fixação não-lixiviável do antimicrobiano ao substrato. A fixação é produzida pelo próprio processo de secagem (remoção de água do sistema). As temperaturas e tempos de secagem específicos necessários para obter secagem cuidadosa e total depende, entre outras coisas, do substrato material em particular, a quantidade inicial de umidade no artigo, o peso e o tamanho do artigo, a quantidade de fluxo de ar fornecido ao artigo durante a secagem, e a umidade do ar ou outro meio que faça contato com o artigo. Abaixo fornecem exemplos ilustrativos que descrevem o efeito de obter vários graus de secagempermitindo que o substrato tratado atinja o equilibro de umidade em pontos específicos da umidade relativa. É suficiente qualquer combinação de aparelho de secagem, método de secagem, e temperatura e tempo de secagem que seque cuidadosa e totalmente o substrato tratado e forneça uma ligação não-lixiviável entre o substrato e antimicrobiano. Com finalidades ilustrativas, dependendo das características particulares de uma aplicação em particular, pode realizar-se a etapa de secagem em um forno (p.ex. 80° C por 2 horas), em um forno de elevado fluxo (p.ex.. 140°C por 30 segundos), em uma secadora de roupas, em um dessecador, em uma câmara a vácuo, em um desumidioficador, em um desidratante, ou em um liofilizador (secador a frio). Calor infravermelho, calor por radiação, microondas, e ar quente, todos são métodos de secagem adequados para o substrato que foi exposto a uma solução de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos. O limite superior da temperatura de secagem parra uma aplicação em particular geralmente será determinado pela temperatura de degradação do substrato ou polieletrólito catiônico antimicrobiano em particular sendo tratado.

É possível utilizar métodos de secagem não convencionais ou não tradicionais. Por exemplo, descobriu-se que simplesmente congelando o substrato molhado, que foi tratado com uma solução antimicrobiana, propicia uma ligação não-lixiviável do antimicrobiano ao substrato. Supostamente, isto se deve ao fato de que ao congelar o antimicrobiano dissolvido, ele é empurrado para fora da estrutura de gelo em processo de cristalização, deixando o antimicrobiano previamente dissolvido depositado na superfície do substrato, e formando uma ligação não-lixiviável entre o substrato e polieletrólitos catiônicos antimicrobianos. Isto tem como resultado o mesmo efeito global do que a secagem convencional, onde se separa a água do polímero através de evaporação. Como é de se esperar, congelamento rápido, comotemperar o material molhado em nitrogênio liquido, não é tão eficiente na promoção de fixação não-lixiviável por causa do tempo insuficiente para realizar a separação do antimicrobiano da água.

Observa-se um efeito semelhante quando osubstrato, que foi tratado com uma solução aquosa de antimicrobiano, for subseqüentemente lavado com um solvente orgânico que seja miscivel com água, a fim de remover a água, seguido, então, de lavagem em água. É possivel omitir a etapa de secagem convencional; contudo, ainda se pode realizar uma ligação não-lixiviável do antimicrobiano ao substrato porque o solvente remove água de forma semelhante ao que acontece durante a secagem normal. Geralmente, um polímero solúvel em água como poliDADMAC será insolúvel ou menos solúvel em um solvente orgânico, quando comparado com água, e o efeito de ligação será mais pronunciado à medida que a solubilidade do polímero antimicrobiano no solvente escolhido for menor. Por exemplo, descobriu-se o t-butil álcool e tetrahidrofuran promovem a ligação não-lixiviável do polímero antimicrobiano a um substrato de algodão melhor do que o dimetilformamida ou metanol.

Um aspecto desta invenção é o fato do polímero antimicrobiano ser aplicado ao substrato como uma solução aquosa, e serem desnecessários solventes orgânicos. A utilização de soluções aquosas é uma vantagem sobre a utilização de solventes orgânicos por causa de várias questões incluindo custo, segurança, saúde, e normas. Também é possível utilizar solventes misturados, como misturas de água/álcool, para a aplicação inicial do antimicrobiano no 30 substrato usando o processo descrito, combinado com quaisquer dos métodos de secagem acima descritos. Isto dependerá da solubilidade do antimicrobiano nos sistemas de solventes misturados. Por exemplo, é possível utilizar misturas de álcool e água. Também se podem utilizar sistemas de solventestotalmente não-aquosos; contudo, é necessário que o antimicrobiano seja solúvel no sistema de solventes escolhido.

Também podem ser bem sucedidos outros métodos de secagem, como secagem por fluido supercritico, empregados na prática desta invenção. Pode utilizar-se secagem a frio; contudo, não é necessário, pois é suficiente simplesmente congelando o substrato, que foi molhado com um antimicrobiano. A subseqüente fase de sublimação ou remoção de gelo não é necessária a fim de efetivar uma ligação não-lixiviável entre o substrato e os polieletrólitos catiônicos antimicrobianos.

Um aspecto do método inventivo é o fato de que antes da etapa de secagem, a fim de diminuir o tempo necessário para secar cuidadosa e totalmente o substrato carregado, e/ou reduzir o consumo de materiais, se pode aplicar uma força ou ação mecânica ao substrato carregado para remover excesso de solução contendo antimicrobiano do substrato carregado. É possível aplicar qualquer força ou ação mecânica; contudo, recomenda-se que essa força ou ação seja uniforme a fim de propiciar uma distribuição igual da solução remanescente dentro do substrato carregado à medida que a solução é forçada para fora. Exemplos de essa força ou ação mecânica incluem, mas não se limitam a, enrolar, pressionar, comprimir, centrifugação, e similares. Deve observar-se que a aplicação de uma força ou ação mecânica para remover excesso de solução antes da secagem é diferente do procedimento de secagem no qual a força mecânica remove o antimicrobiano e a solução portadora, enquanto o procedimento de secagem remove apenas a solução portadora, através de evaporação, mas deixa o antimicrobiano no substrato carregado.

A fixação não-lixiviável de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos produzida pelo mencionado métodoinventivo foi demonstrada fervendo os artigos tratados por esta invenção em água contendo uma faixa de concentrações de sal, e em água com uma faixa de ou vários valores de pH alcalino, acidico, e neutro, seguido pela verificação de que os artigos tratados retêm a atividade antimicrobiana. Ainda, a eficiência antimicrobiana dos materiais com fixação não-lixiviável do polieletrólito catiônico antimicrobiano foi demonstrada após exposição dos materiais inerentemente antimicrobianos a material proteináceo na forma de soro bovino fetal.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato da etapa de enxágüe ser opcional. È provável que ao utilizar o método da presente invenção, apenas uma porção do total ligado de forma lixiviável aos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos aplicados ao substrato realmente se tornará ligado de forma não-lixiviável ao substrato; assim, é provável que o material inerentemente antimicrobiano também contenha alguns polieletrólitos catiônicos antimicrobianos lixiviáveis. A decisão se enxaguar ou não o material tratado dependerá de se uma propriedade antimicrobiana de lixiviação, além da propriedade antimicrobiana inerentemente de não-lixiviação, é desejada no produto final. Para algumas aplicações (p.ex. aplicações têxteis), talvez seja desejável reter parte ou toda a porção lixiviável de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos no produto final, em combinação com a porção de não-lixiviação, pois a porção lixiviável pode contribuir para a atividade antimicrobiana global, pelo menos inicialmente, antes da porção lixiviável sofrer depleção. Portanto, por exemplo, onde uma aplicação em particular requer retenção da porção lixiviável, é adequado utilizar o material inerentemente antimicrobiano após ter sido seco cuidadosa e totalmente (sem enxágüe). Para outras aplicações (p.ex. alguns curativos), talvez seja desejável remover a porção lixiviável e apenasreter a porção de não-lixiviação. Por exemplo, onde uma aplicação em particular requer retenção da porção lixiviável, pode enxaguar-se repetidas vezes o material tratado seco cuidadosa e totalmente em fluido para remover a porção lixiviável de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos que não se fixaram ao substrato durante a etapa de secagem cuidadosa e total. Em uma concretização exemplar, pode considerar-se concluída a etapa de enxágüe quando as leituras de condutividade do material enxaguado eqüivalem às do fluído de enxágüe entrante, indicando que o material enxaguado estava livre de materiais não-ligados. Em outra concretização exemplar, pode realizar-se o enxágüe utilizando uma solução salina, seguido por enxágüe em água doce para remover tanto o antimicrobiano lixiviável quanto o sal a fim de obter o menor nível possível de antimicrobiano lixiviável.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato que pode estabelecer uma fixação não-lixiviável de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos a uma variedade de substratos. Materiais de substrato naturais e sintéticos, de acordo com o presente método inventivo, incluem, mas não se limitam a, celulose, derivados de celulose, hidroxietil celulose, carboximetil celulose, metilcelulose, rayon, algodão, polpa de madeira, linho, polissacarídeo, proteína, lã, colágeno, gelatina, quitina, quitosana, alginato, amido, seda, poliolefina, poliamida, fluoropolímero, cloreto de polivinilo (PVC), vinilo, borracha, polilactídeo, poliglicolídeo, acrílico, poliestireno, polietileno, polipropileno, nylon, poliéster, poliuretano e silicone, todos os quais podem ser verificado através de testes de rotina com base na presente divulgação.

Um aspecto do presente método inventivo é o fato da atividade antimicrobiana exibida pelos materiais fabricados pelo método ser muito forte. Ao contrário, algumas formulações concorrentes, como as comercializadas pela AEGISEnvironments, mostraram ser desativadas após exposição a sangue (ver EP 0136900) ou 10% soro bovino fetal. Em uma concretização exemplar do presente método inventivo, a atividade antimicrobiana de moléculas poliméricas fixadas de forma não-lixiviável do composto de amônio quaternário cloreto de dialil dimetil amônio permanece forte na presença de 10% soro bovino fetal, conforme descrição nos exemplos abaixo. Este aspecto do presente método inventivo permitirá que a atividade antimicrobiana persista na presença de fluidos corpóreos, que é uma propriedade valiosa e útil para muitas aplicações na indústria da saúde.

Um aspecto desta invenção é o fato de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos de silano, silicone, ou siloxano não são aplicados ao substrato ou incorporados no material antimicrobiano, pois compostos de silano, silicone ou siloxano geralmente propiciarão um caráter repelente à água a um substrato de composição, reduzindo, assim, a absorvência do material.

Um aspecto desta invenção é o fato do processo não requer a utilização de uma atmosfera inerte, vácuo, pressão elevada, irradiação, solventes orgânicos, catalisadores, temperaturas excessivamente elevadas, e/ou reagentes tóxicos, voláteis, caros, ou inflamáveis para produzir o material antimicrobiano. Isto contrasta com métodos anteriores que requerem tais medidas a fim de produzir um substrato celulósico com amônio quaternário fixado.

Um aspecto de concretizações especificas do presente método inventivo é o fato da fixação de polieletrólitos catiônicos antimicrobianos a um substrato de tecido tem um efeito suavizador no tecido e, portanto, pode reduzir a quantidade de amaciante que deve ser aplicado no tecido.Um aspecto de concretizações especificas do presente método inventivo é o fato de ser possível adicionar agentes amaciantes catiônicos do tecido à mencionada solução de tratamento para propiciar um melhor efeito antimicrobiano ao produto do mencionado método inventivo. Temos determinado que os agentes amaciantes catiônicos sozinhos não apresentam nenhum efeito antimicrobiano permanente, e, portanto, consideramos esta observação da interação sinérgica entre os agentes amaciantes catiônicos e o polieletrólito catiônico antimicrobiano ser um efeito novo e de realce.

Alguns substratos são mais suscetíveis ao tratamento por polieletrólitos catiônicos antimicrobianos selecionados de que outros substratos semelhantes. Por exemplo, rayon e algodão são ambos formas de celulose; contudo, descobriu-se (inesperadamente) que algodão tratado utilizando poliDADMAC, de acordo com os métodos descritos neste documento,propicia um produto com um poder antimicrobiano significativamente mais elevado do que rayon tratado de maneira idêntica. Este é um resultado inesperado, e verificou-se ser particularmente útil, por exemplo, na fabricação de um curativo antimicrobiano. A polpa de madeira também tem uma reação significativamente maior do que rayon quando utilizada juntamente com poliDADMAC. Essas diferenças talvez não existam, ou até possam ser revertidas ao utilizarem-se diferentes polieletrólitos catiônicos antimicrobianos.

A forte ligação não-lixiviável dos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos aos substratos, conforme descrição neste documento, é inesperada com base em comparações com outros sistemas modelos como a formação de complexos polieletrólitos entre polímeros catiônicos e partículas de argila ou mica. Por exemplo, o tratamento de mica com uma solução aquosa de poliDADMAC, seguido por secagem e lavagem em água destilada resulta em um materialcapaz de ligar um corante aniônico, conforme descrição nos seguintes exemplos; contudo, caso este material tratado for subseqüentemente enxaguado em uma solução saline, a capacidade de ligar um corante aniônico é substancialmente diminuída, ou totalmente perdida, indicando a perda de poliDADMAC do material. Como tal, o sistema argila-PoliDADMAC não constitui um antimicrobiano ligado a um substrato de forma não-lixiviável. Assim, o mecanismo de ligação do antimicrobiano catiônico à superfície, conforme descrição da presente invenção, supostamente não é estritamente um processo do tipo troca de íons, como exibido pelo sistema poliDADMAC-mica. Embora seja de conhecimento geral que celulose normalmente exibe uma carga de superfície (ou potencial zeta, negativa líquida, não é considerada ser um material iônico. Assim, não se esperaria que interações iônicas entre celulose e uma espécie catiônica fossem excepcionalmente fortes ou irreversíveis. Supostamente, as fortes interações que resultam na ligação não-lixiviável observada entre algodão e poliDADMAC, por exemplo, baseiam-se em uma combinação equilibrada de interações iônicas e hidrofóbicas. Formam-se essas interações durante a secagem ou remoção de água do sistema. A força global dessas interações é combinada pela natureza polimérica do substrato e o polieletrólito catiônico antimicrobiano, que resulta em uma multiplicidade de efeitos de ligação. Essa multiplicidade de efeitos de ligação significa que cada molécula antimicrobiana polimérica é presa ao substrato através de atrações de ligação que emanam de muitos pontos diferentes ao longo da estrutura molecular, que se combinam para fornecer uma ligação global muito forte entre o substrato e o polieletrólito catiônico antimicrobiano polimérico. Não é possível atingir essa multiplicidade de efeitos de ligação para moléculas menores, como monoquats (cloreto de benzalcônio, ou DDDAMC, por exemplo). Não se pode descartarque o processo secagem induz a formação de ligações químicas covalentes entre o substrato e o polieletrólito catiônico antimicrobiano. Isto poderia acontecer, por exemplo, por reações de condensação (desidratação) dos grupos de hidroxila em celulose com locais reativos nas moléculas antimicrobianas. A inserção de porções dos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos na estrutura cristalina do substrato de celulose também poderia ser parcialmente responsável pela ligação observada. Compostos de amônio quaternário polimérico exibem a fixação não-lixiviável descrita neste instrumento. A utilização de compostos de amônio quaternário não-polimérico, de acordo com o método desta invenção, não produz uma fixação não-lixiviável. Abaixo se fornecem exemplos comparativos da falta de ligação não lixiviável de quats não-poliméricos. À luz do comportamento dos quats não-poliméricos, não seria óbvio para um perito na técnica que quats poliméricos ficariam fixados de forma não-lixiviável quando utilizados no método da presente invenção.

A descoberta que a secagem de um substrato de celulose ao que se aplicou um polieletrólito catiônico causa ligação não-lixiviável irreversível entre pelo menos uma porção do polieletrólito catiônico aplicado ainda não foi descrito. Onabe ("Studies of Interfacial Proprieties of Polieletrólito-Celulose Systems. I. Formation e Structure of Adsorbed layers of Cationic Polyelectrolyte - (Poly-DMDAAC) on Cellulose Fibers" Journal of Applied Polymer Science, Vol. 22, 3495-3510 (1978)) estudou a absorção de poliDADMAC em fibras de celulose. Deixaram-se de molho as fibras de celulose em soluções de poliDADMAC por 24 horas e, a seguir, enxaguaram-se para remover excesso de poliDADMAC antes da analise. Com base nos estudos e dados apresentados neste documento para descrever a presente invenção, reconhece-se que uma etapa de enxágüe (sem secar o substrato exposto primeiro) não produz um material inerentemente antimicrobianocom polieletrólito catiônico fixado de forma não-lixiviável ao substrato de celulose. Aparentemente, o procedimento de enxágüe descrito por Onabe não é suficiente para remover todo o polieletrólito catiônico aplicado; contudo, a quantidade remanescente é insuficiente para propiciar eficiência antimicrobiana. Isto foi verificado, conforme descrição nos exemplos abaixo. Onabe não discute propriedades antimicrobianas de materiais de celulose com polieletrólitos catiônicos absorvidos, nem faz referência de discutir se esses materiais apresentam qualquer ligação não-lixiviável. Onabe atribui absorção de polieletrólito catiônico à celulose como sendo estritamente uma interação eletrostática, que é inconsistente com as observações das propriedades não-lixiviáveis da presente invenção quando expostos a soluções salinas.

Sabe-se; contudo, que propriedadesantimicrobianas realçadas são exibidas por compostos quaternários poliméricos, com relação a quats monoméricos (Ikeda, T., "Antibacterial Activity of Polycationic Biocides", Chapter 42, page 743 in: High Performance Biomaterials, M. Szycher, ed., Technomic, Lancaster, PA (1991); and Ikeda T, Yamaguchi H,and Tazuke, S "New Polimeroic Biocides: Synthesis and Antibacterial Activities of Polycations with Pendant Biguanide Groups"; Antimicrob. Agents Chemother. 26(2), pl39-44 (1984)).

A natureza inesperada da observação de que a ligação não-lixiviável é causada pela utilização da etapa de secagem é ainda mais evidenciada pelo fato de que, enquanto é de conhecimento geral que um forte complexo polieletrólito (PEC) pode ser formado entre polímeros de cargas opostas, a formação desses PECs geralmente ocorre espontaneamente, mesmo em solução aquosa. Por exemplo, podem misturar-se soluções aquosas de polieletrólitos cargas opostas, resultando na imediata precipitação de um PEC sólido. Por exemplo, na U.SPat. 6,776,985, Saller relatas a formação de microcápsulas de PEC formadas pela reação de soluções aquosas de sulfato de celulose e poliDADMAC. Esses materiais sólidos de PEC formam-se dentro de milésimos de segundo após a mistura das duas soluções aquosas, sem a necessidade da secagem ou remoção de água. Deve destacar-se que o sulfato de celulose é uma substância substancialmente deferente do que os materiais de substrato da presente invenção (como algodão), no fato do sulfato de celulose ser uma substância altamente iônica solúvel em água.

Os materiais inerentemente antimicrobianos produzidos utilizando o presente método inventivo são distintos dos descritos por Senka (JP 09078785, ver exposição acima), no fato dos materiais inerentemente antimicrobianos produzidos pela presente invenção serem produzidos devido a interações especificas no nivel molecular entre o substrato e o polieletrólito catiônico antimicrobiano polimérico aplicado, conforme descrição acima. Pelo contrário, os materiais descritos por Senka dependem da interação de moléculas de copolimeros individuais entre si para formar uma rede sólida insolúvel. Em outras palavras, os copolimeros descritos por Senka são capazes de sofrer ligação autocruzada. 0 termo "ligação autocruzada" significa que o polímero possui a capacidade de sofrer uma reação química ou física com si mesmo que. resulta na criação de pontes, ligação, ou fixação entre suas moléculas de individuais cadeias de polímeros para formar uma estrutura de rede tridimensional consistindo essencialmente de uma única molécula grande, sem a necessidade de reagir com nenhum reagente externo como catalisadores ou agentes de ligação cruzada que já não fazem parte da estrutura molecular do polímero. As moléculas de polímeros são ligadas individualmente ao substrato e, portanto, se comportam como parte do substrato. Uma vez ligado de forma cruzada, opolímero torna-se insolúvel; embora, a rede polimérica de ligação cruzada pode ser capaz de absorver água para formar um gel. Os polieletrólitos catiônicos antimicrobianos da presente invenção não são de ligação autocruzada. Como não há nenhuma rede de polímeros de ligação cruzada para fixarem-se à superfície dos materiais inerentemente antimicrobianos da presente invenção, os materiais retêm as propriedades físicas gerais dos substratos não-tratados como aparência, sensação, textura, manipulação, suavidade, e flexibilidade. Materiais de revestimento com ligação cruzada também poderiam tender a cimentar fibras individuais uma à outra, ou preencher vácuos e poros, ambos dos quais poderiam afetar de forma adversa as propriedades do substrato. Pelo contrário, pode esperar-se que os materiais preparados utilizando um revestimento, como descrito por Senka, se tornem rígidos, quebradiços, ou não-aderentes devido à associação intermolecular ou ligação cruzada dos antimicrobianos poliméricos de ligação autocruzada utilizados. Como uma analogia das diferenças entre os dois tipos de sistemas, considerar as diferenças entre um verniz utilizado para dar acabamento a madeira propiciando um revestimento brilhoso de proteção, versus um tipo de produto colorante de madeira que simplesmente tinge a própria madeira sem mudar sua textura. Materiais envernizados são semelhantes aos materiais de Senka, no fato de geralmente serem de ligação autocruzada, e uma vez secos tornam-se insolúveis. Contudo, é possível descascar facilmente o verniz seco da superfície subjacente de madeira. O corante de madeira, por outro lado, geralmente será mais substantivo ao substrato de madeira e mais difícil de remover. As interações do corante de madeira somente são entre as moléculas de corante individuais e o substrato de madeira. As moléculas de corante são mais são mais semelhantes aos polieletrólitos catiônicos antimicrobianos da presente invenção no fato denão interagirem entre si para formar um revestimento tridimensional.

Deve destacar-se que na maioria dos processos destinados a produzir um material final livre de aditivos lixiviáveis, geralmente não é intuitivo secar o produto antes de enxaguar qualquer aditivo não-ligado "extra". Normalmente, terá um custo/beneficio melhor enxaguar ou lavar o material antes da secagem final a fim de evitar a necessidade de secar mais uma vez. Muitos métodos de tratamento (antimicrobianos e similares) dependem de uma reação entre o substrato e o aditivo aplicado, e esta reação normalmente ocorre em uma solução. Exemplos disto estão em muitas das referências citadas acima (ver, por exemplo: Payne, Onabe, Lee, Abel, e Batich). Esta etapa de enxágüe antes da secagem do material tratado também é amplamente utilizada nos processos de tratamento têxteis, como tratamentos de tintura utilizando corantes de dispersão, reativos, ou de cuba. No caso da presente invenção; contudo, realmente a reação entre o substrato e o aditivo antimicrobiano é provocada pela etapa de secagem. Portanto, não se pode enxaguar ou lavar ate depois da secagem do material, caso contrário, remover-se-ia o aditivo totalmente.

É possível medir a eficiência antimicrobiana através de métodos adequados que serão familiares a um perito na técnica art. Em particular, uma versão modificada do Método de Teste 100 (uAntibacterial Finishes on Textiles: Assessment of") da American Association of Textile Chemists e Colorists (AATCC), um teste projetado para testar acabamentos antibacterianos de materiais têxteis é útil e está descrito nos seguintes exemplos. Um perito na técnica reconhecerá que deve observar-se uma redução significativa no número de bactérias viáveis quando o material antimicrobiano é testado de acordo com este método, que utiliza um material (não-tratado) não-antimicrobiano com propriedades físicassemelhante como um "controle negativo". Preferentemente, a redução em níveis bacterianos (vs. controle negativo) deve ser um fator de 1000 (uma "mortandade de 3-log", ou uma redução de 99,9%). Mais preferentemente, a redução em níveis bacterianos (vs. controle negativo) deve ser um fator de 10.000 (uma "mortandade de 4-Iog ", ou uma redução de 99,99%). Ainda mais preferentemente, a redução em níveis bacterianos (vs. controle negativo) deve ser um fator de 100.000 (uma "mortandade de 5-log ", ou uma redução de 10 99,999%). Mais preferentemente, a redução em níveis bacterianos (vs. controle negativo) deve ser um fator de 1.000.000 (uma "mortandade de 6-log ", ou uma redução de 99, 9999%). Deve observar-se que as limitações do método de teste podem resultar em menores reduções numéricas de níveis bacterianas caso o número de bactérias viáveis no controle negativo for baixo. Por exemplo, caso o controle negativo contenha apenas 500 bactérias viáveis (unidades formadoras de colônias), um fator de redução de 500 (uma mortandade de 2,7-log) é o máximo resultado possível; contudo, neste caso o resultado representa uma redução de 100% de população bacteriana, e é perfeitamente aceitável. Geralmente, quando o método padrão é seguido utilizando artigos de teste têxteis absorventes, o crescimento de bactérias mais comumente encontradas no controle negativo estará na faixa de 100.000 a 10.000.000 de unidades formadoras de colônias.

Compostos de amônio quaternário, incluindo os antimicrobianos ligados de forma não-lixiviável desta invenção, geralmente apresentam maior atividade contra organismos bacterianos Gram+ do que contra organismos bacterianos Gram-. Assim, é necessário um nível mais elevado de antimicrobiano ligado a fim de atingir a mesma eficiência antimicrobiana contra organismos Gram-. Surpreendentemente, descobriu-se que os níveis necessários de antimicrobianos ligados de forma não-lixiviável em materiais preparados pelainvenção são substancialmente menores do que os requeridos quando se utilizam outros métodos para fixar antimicrobianos semelhantes a substratos semelhantes. Por exemplo, em uma concretização especifica desta invenção, descobriu-se que um substrato de algodão, tratado com uma solução aquosa de 2% de poliDADMAC seguido por secagem e enxágüe seqüencial em água deionizada e salina, possui uma eficiência maior do que 6-log contra uma ampla gama tanto de organismos Gram+ quanto Gram-(ver exemplos abaixo para detalhes experimentais). Uma análise elementar referente ao teor de nitrogênio revelou que o teor global de amônio quaternário polieletrólito catiônico antimicrobiano (poliDADMAC) era menos do que 1 por cento do peso (< 1 % em peso). Pelo contrário, materiais produzidos utilizando tratamentos antimicrobianos envolvendocopolimerização por enxerto de monômero poliDADMAC em: substratos de algodão utilizando os métodos descritos por Batich, U.S Pat. 7,045,673 e pedido US 20020177828 Al, devem conter mais do que antimicrobiano de aproximadamente 5 % em peso para eficiência antimicrobiana equivalente quando se utiliza o mesmo substrato (algodão), e o mesmo polieletrólito catiônico polieletrólito catiônico antimicrobiano ( poliDADMAC). Abaixo apresenta-se um exemplo comparativo mostrando a eficiência antimicrobiana de materiais inerentemente antimicrobianos realizado utilizando o método de enxerto de Batich.

Preferentemente, a composição antimicrobiana da presente invenção é eficiente contra bactérias Gram+. Mais preferentemente, o antimicrobiano da presente composição é eficiente contra bactérias Gram+, e bactérias Gram-. Ainda mais preferentemente, o antimicrobiano da presente composição é eficiente contra bactérias Gram+, bactérias Gram-, e também organismos virais e de fungos.Quando se utiliza um composto de amônio quaternário como o agente antimicrobiano na prática desta invenção, é possível estimar o grau relativo de ligação do antimicrobiano quaternário ao substrato, utilizando um teste de tintura descrito nos exemplos abaixo. Descobriu-se que há uma correlação positiva entre os resultados do teste de tintura descrito, e o desempenho antimicrobiano. Geralmente, materiais que exibem um resultado de cor azul escura utilizando o procedimento do teste específico, exibirão ótima atividade antimicrobiana (redução de pseudomonas >6-log, por exemplo) , enquanto resultados de intensidade de azul claro estão relacionados a menor eficiência antimicrobiana.

À luz da divulgação geral oferecida neste documento, com relação à maneira de praticar este método inventivo, os peritos na técnica perceberão que esta divulgação permite a prática do método inventivo conforme definição das reivindicações anexas. Contudo, se fornecem os seguintes detalhes experimentais para garantir uma complete descrição escrita desta invenção, incluindo a melhor concretização da mesma. Contudo, se observará que o escopo desta invenção não deve ser interpretado em termos dos exemplos específicos fornecidos. De preferência, o escopo desta invenção deve ser compreendido com referência às reivindicações anexadas a este instrumento, à luz da completa descrição do método inventivo constituído por toda esta divulgação.

Exemplo IA: Tratamento de um substrato de rayon com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado -porção lixiviável enxaguada.

Este exemplo demonstra a ligação de umcomposto quaternário polimérico a um substrato. Submergiu-se um substrato de gaze de rayon não-trançada em uma solução aquosa de 5% de cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado. A seguir, saturou-se o substrato com a soluçãode polímero, o substrato foi prensado para liberar o excesso de solução por enrolamento. Então, colocou-se o substrato de rayon molhado e prensado em um forno de secagem de 50° C por quatro horas, até o substrato de rayon tratado ser seco cuidadosa e totalmente. Para remover qualquer polímero que não se tornou fixado de forma não-lixiviável ao substrato de rayon tratado durante a etapa de secagem, enxaguou-se o substrato de rayon tratado repetidas vezes com água até as leituras de condutividade do material enxaguado eqüivaliam às da água de enxágüe entrante, indicando que o material enxaguado estava livre de polímero não-ligado. Para verificar a fixação do polímero catiônico, mediram-se o comportamento da fixação do corante e potencial zeta, conforme descrição do Exemplo 5, abaixo.

Exemplo IB: Tratamento de um substrato derayon com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado (exemplo comparativo para demonstrar o efeito da etapa de secagem sendo omitida).

Seguiu-se o método do Exemplo IA, salvo que a etapa de secagem foi omitida. Isto não tem como resultado nenhuma fixação significativa do antimicrobiano ao substrato.

Exemplo 2: Tratamento de um substrato de rayon com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado -porção lixiviável retida.

Este exemplo demonstra a fixação de umcomposto quaternário polimérico a um substrato. Submergiu-se um substrato de rayon em uma solução aquosa de 5% de cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado. A seguir, saturou-se o substrato com a solução de polímero, o substrato foi prensado para liberar o excesso de solução por enrolamento. Então, colocou-se o substrato de rayon molhado e prensado em um forno de secagem de 50° C por quatro horas, até o substrato de rayon tratado ser seco cuidadosa e totalmente.Exemplo 3A: Tratamento de Tim material de algodão adequado para aplicações têxteis com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado - produção em escala laboratorial.

Este exemplo demonstra a fixação de umcomposto quaternário polimérico a um substrato. Submergiu-se um substrato de tecido de algodão tricotado em uma solução aquosa de 5% de cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado. A seguir, saturou-se o substrato com a solução de polímero, o substrato foi prensado para liberar o excesso de solução por enrolamento. Então, colocou-se o substrato de algodão molhado e prensado em um forno de secagem de 50° C por quatro horas, até o substrato de algodão tratado ser seco cuidadosa e totalmente.

Exemplo 3B: Tratamento de um material de algodão adequado para aplicações têxteis com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado - produção em escala laboratorial - porção solúvel removida.

Seguiu-se o método do Exemplo 3A. Após a secagem cuidadosa e total do substrato de algodão tratado, lavou-se o mesmo duas vezes em um grande excesso de solução de NaCl aquosa de 1 % para remover qualquer polímero que não se tornou fixado de forma não-lixiviável ao substrato de rayon tratado durante a etapa de secagem. A seguir, enxaguou-25 se repetidas vezes com água até as leituras de condutividade do material enxaguado eqüivaliam às da água de enxágüe entrante, indicando que o material enxaguado estava livre de polímero não-ligado.

Exemplo 3C: Tratamento de um material de 30 algodão adequado para aplicações têxteis com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado - produção em escala laboratorial - porção solúvel removida (exemplo comparativo demonstra o efeito da etapa de secagem sendo omitida).Seguiu-se o método do Exemplo 3B, salvo que a etapa de secagem foi omitida. Isto não tem como resultado nenhuma fixação significativa do antimicrobiano ao substrato.

Exemplo 4: Tratamento de um material de algodão adequado para aplicações têxteis com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado - produção em escala fabril.

Preparou-se um substrato de tecido de algodão tricotado em um ambiente industrial, utilizando equipamento encontrado tipicamente na sala de tintura de fábrica têxtil onde o tecido de algodão tingido ou branqueado emerge do tambor de tintura molhado e, então, é transferido para uma máquina de blocos. Neste exemplo, o tecido molhado direto do tambor de tingir foi passado pela máquina de bloco. A seguir, o tecido molhado entrou no banho de blocos passando por cilindros de extração regulados em 350 psi e fazem que o tecido perca um pouco, se alguma, da água contida pelo mesmo. Imergiu-se o tecido dentro de banho de blocos em uma solução aquosa de 5% de cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado. A seguir, o tecido tratado saiu do banho de blocos e passou por cilindros de prensa regulados em 150 psi. Então, o tecido tratado foi levado a um secado de propano de três fases com cada fase regulada em 280° F e com um tempo de passagem para o tecido de 60 segundos, que secou o tecido tratado cuidadosa e totalmente. Para remover qualquer polimero que não se tornou fixado de forma não-lixiviável, enxáguo-se o substrato de tecido tratado utilizando o tambor de tingir com repetidos ciclos de enchimento e enxágüe com água aquecida a 60° C, até a condutividade medida do material 30 enxaguado eqüivalia à da água de enxágüe entrante.

Exemplo 5: Verificação da fixação de um polieletrólito antimicrobiano ao substrato utilizando um teste de tintura de BTB.Utilizou-se o azul de bromotimol (BTB) de corante indicador de pH para testar a fixação bem sucedida de um polieletrólito antimicrobiano a um substrato. Este teste de corante é mais bem adequado para uso em substratos com potencial zeta neutro ou negativo antes do tratamento, como algodão, rayon, e alginatos, pois a ligação do corante a substratos (não-tratados) carregados negativamente é essencialmente zero; enquanto a molécula carregada negativamente se liga fortemente a superfícies carregadas positivamente, como as que contêm compostos de amônio quaternário antimicrobiano ligados de forma não-lixiviável. Utilizou-se este método para testar amostras típicas das produzidas utilizando os métodos descritos nos Exemplos IA, 1B, 3B e 3C. Colocou-se cada amostra em uma ampola separada 15 e saturou-se com solução de corante BTB 0,5 % do peso regulada em pH>10 com amônia. A seguir, enxaguaram-se as amostras repetidas vezes com água, até o material enxaguado não contivesse nenhum corante BTB visível. Após o enxágüe final, os materiais produzidos nos Exemplos IA e 3B (com 20 etapa de secagem) tinham aparência substancialmente azul, indicando a ligação bem sucedida não-lixiviável do polieletrólito antimicrobiano, enquanto as amostras produzidas nos Exemplos IB e 3C (nenhuma etapa de secagem) não apresentaram nenhuma coloração azul, indicando a falta de 25 qualquer material quaternário antimicrobiano ligado. Deve destacar-se que a cor azul do material do Exemplo 3B era significativamente mais escura do que no Exemplo IA. Isto é uma indicação que se atinge um grau mais elevado de ligação do composto quaternário antimicrobiano quando se utiliza um 30 substrato de algodão ao invés de um substrato de rayon, quando o polieletrólito catiônico antimicrobiano empregado é cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado. Perceba-se que dependendo do pH da água de enxágüe, a cor de tintura pode parecer azul ou esverdeado-amarelado. Adicionando algumasgotas de amônia à água de enxágüe converterá a cor de tintura para a forma azul. Na prática desta invenção, é útil avaliar a intensidade relativa da cor azul final (se houver) de acordo com a seguinte escala: Não Azul, Azul Muito Claro, Azul Claro, Azul, Azul Escuro, Azul Muito Escuro. Embora esta é apenas uma escala qualitativa, podem quantificar-se os resultados até certo ponto comparando-os com amostras-padrão, ou utilizando métodos-padrão de medição de intensidade de cor que seria do conhecimento de um perito na técnica. Em geral, descobre-se que a eficiência antimicrobiana é correlata à intensidade da cor azul, com amostras apresentando apenas cor Azul Muito Claro ou Claro tendo só baixa eficiência antimicrobiana.

Exemplo 6: Verificação da fixação do composto catiônico ao substrato utilizando uma medida de potencial zeta, e correlação de potencial zeta e eficiência antimicrobiana com a concentração do polímero antimicrobiano utilizado na solução de tratamento.

Potencial zeta é uma medida da carga de superfície de um material. O potencial zeta de um substrato tratado com sucesso deveria ser significativamente maior do que o de um substrato não-tratado, devido à presença do polieletrólito catiônico antimicrobiano. Determinou-se o potencial zeta de cada amostra medindo o potencial de correnteza do tecido utilizando um Analisador Brookhaven-Paar Physica EKA Electrokinetic. Carregaram-se individualmente cada amostra na fixação de célula cilíndrica formando um tampão de fibras na célula. Regulou-se a distância entre os eletrodos de Ag/AgCl para 30mm. Utilizou-se cloreto de potássio milimolar tamponado como o fluído corrente. Foram efetuadas oito medições do potencial de correnteza para cada amostra. O potencial zeta relatado é uma média dos calculados utilizando cada valor potencial de correnteza medido. Para determinar se a condução de superfície teve algum efeito nopotencial de correnteza medido, então se substituiu o fluido de correnteza por 0,1M KCl tamponado e determinou-se o potencial zeta com a correção da condução de superfície. Inclui-se uma amostra controle para comparação. Compactou-se aproximadamente 2,5 a 3,0 g de material de substrato de rayon tratado ou não-tratado na célula de medição e regularam-se os eletrodos a uma separação especifica. O fluído utilizado pelo instrumento é para medições de correções de medições da condução de superfície. Utilizaram-se ambas essas soluções como fornecidas e com tampão de 7,4 pH acrescentado para determinar o potencial de correnteza em pH de fluído fisiológico e minimizar a deriva de pH. Realizaram-se as medições de condução de superfície para determinar o efeito da condução de superfície no potencial zeta medido. Para substratos tratados em elevadas concentrações de polímero pelo método da presente invenção, as medições do potencial zeta com correção da condução de superfície são significativamente maiores de que sem correção, mas a diferença entre essas medições diminui com concentração de polímeros no substrato. Tabelam-se os dados colhidos como potenciais de correnteza. Substratos de algodão não-tratados apresentaram um típico potencial zeta de -15 a -20 mV. Demonstrou-se que substratos de algodão tratados pelos métodos desta invenção apresentam valores de potencial zeta acima de + 15 mV. Produtos de rayon apresentam valores semelhantes. O potencial zeta corrigido de uma amostra não-tratada de substrato de rayon sob condições tamponadas de pH 7,4 encontrava-se na faixa de -IOmV, enquanto a amostra tratada rendeu valores entre +10 e +30mV.

Prepararam-se amostras de 100% tecido de malha tricotado, de acordo com o método dos Exemplos 3B. Variou-se a concentração de poliDADMAC na solução de tratamento de zero a 1,90 % do peso. Medram-se os potenciais zeta conforme descrição acima. Determinou-se a eficiênciaantimicrobiana dos materiais em comparação com Staph. aureus e E. coli pelo método descrito no Exemplo 7.

Na Tabela 1, abaixo se apresentam os resultados.

Tabela 1: Potencial Zeta e Eficiência Antimicrobiana de Amostras Tratadas

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Exemplo 7: Teste microbiológico para verificar a propriedade antimicrobiana de material de substrato tratado.

Testaram-se a atividade antimicrobiana de materiais preparados utilizando os vários métodos e concretizações desta invenção usando uma versão modificada do Método de Teste 100 ("Antibacterial Finishes on Textiles: Assessment of") da American Association of Textile Chemists e Colorists (AATCC), um teste projetado para testar acabamentos antibacterianos de materiais têxteis. Geraram-se culturas de duração de uma noite (ONC) para testar microorganismos em um meio de cultura apropriado utilizando métodos-padrão. Utilizando a 0NC, preparou-se uma solução inoculante contendo o microorganismo de teste diluído a ~106 CFU/ml uma solução salina tamponada com fosfato (PBS) e soro bovino fetal (FBS),em 10% v/v. Cortaram-se materiais de substrato tratados (amostras) e materiais de controle de substrato não-tratados (controles) em quadrados de 2,5 cm e autoclavados a 121°C por 30 minutos para eliminar contaminação microbial pré existente. Após a autoclavação, permitiu-se que as amostras e controles esfriem durante 15 minutos a temperatura ambiente. Inocularam-se cada amostra e controle em 500μ1. de inoculante e incubaram-se a 37° C em pratos cobertos esterilizados. Após incubação de 24 horas, colheram-se as amostras e controles 10 com pinças esterilizadas, colocados em tubos separados de 15 mL contendo 15 mL PBS, e agitados por 30 segundos para suspender quaisquer microorganismos viáveis remanescentes na solução. Fizeram-se diluições Fizeram-se diluições de 1:10 adequadas para estas suspensões, utilizando solução de PBS e 15 espalhadas nas lâminas de cultura de bactérias que contêm um meio de crescimento adequado para os organismos desejados e, a seguir, incubadas durante uma noite a 37° C. Após a cultura de uma noite, enumeram-se as colônias crescendo em cada lâmina para determinar a eficiência antimicrobiana. Relatam se os dados na forma de % morta ou redução de Iog comparado com os controles não-tratados. Conduziu-se a diluição, espalhamento, colocação em lâminas e enumeração utilizando técnicas microbiológicas padrão. Os resultados destes testes em amostras realizados utilizando várias concretizações da invenção descrita são apresentados na Tabela 3.

Exemplo 8: Teste microbiológico para verificar a propriedade antimicrobiana de um substrato tratado fixado de forma não-lixiviável.

Enxaguaram-se repetidas vezes os materiais 30 preparados utilizando o método do Exemplo 3B, além dos materiais de controle não-tratados para remover o polieletrólito catiônico antimicrobiano não-ligado através do procedimento descrito no Exemplo 3B. Cortaram-se o controle e amostra em pedaços de 120 cm2. Colocaram-se quatro pedaços deamostra e quatro pedaços de controle em ampolas separadas contendo 20 ml de solução de 0,9% NaCl. A seguir, colocaram-se as ampolas em um forno em cada uma das seguintes quatro condições: 121° C por 1 hora, 70° C por 24 horas, 50° C por 72 horas, ou 37° C por 120 horas. Após a quantidade de tempo indicada, removeram-se as ampolas do forno e colheu-se a solução de extrato de cada ampola. Diluiram-se as soluções de extrato para 1/4 log, 1/2 log, 3/4 Iog e 1 log. Preparam-se as lâminas de cultura de bactérias espalhando uniformemente de uma diluição de 1/100 de uma ONC de microorganismos de teste, tanto S. aureus quanto E. coli. Após a absorção do inoculante pelo meio de cultura, colocou-se uma alíquota de 20 μΐ de cada diluição de cada solução de extrato em locais marcados nas lâminas. A seguir, incubaram-se as lâminas de cultura de bactérias durante uma noite a 37° C e inspecionadas referente à % de morte observada e tamanho da zona de inibição ao redor dos pontos marcados. Não se observou nenhuma evidência de efeito antimicrobiano nos locais marcados, indicando o caráter não-lixiviável do microbicida ligado.

Exemplo 9: Tratamento de um substrato de tecido de rayon não-trançado com compostos de amônio quaternário não-poliméricos (exemplo comparativo).

Este exemplo demonstra a falta de ligação não-lixiviável de um quaternário polimérico não-composto a um substrato de algodão e/ou a falta de ligação de antimicrobianos não-compostos quaternários poliméricos a um substrato. Utilizou-se um material trançado de gaze de algodão 100% (Kerlix™, fabricado pela Kendall) tratado com os compostos de amônio quaternário não-poliméricos relacionados abaixo de acordo com o seguinte procedimento. Após saturar o substrato com a solução (composto quaternário de 5%), prensou-se o substrato livre do excesso de solução. A seguir, colocou-se o substrato molhado e prensado em um fornode secagem de 80° C por 2 horas, até secar cuidadosa e totalmente o substrato tratado. Após secagem cuidadosa e total do substrato de algodão tratado, lavou-se duas vezes em um grande excesso de solução de NaCl aquosa de 1% para remover qualquer composto quaternário que não se tornou fixado de forma não-lixiviável ao substrato durante a etapa de secagem. Então, enxaguou-se repetidas vezes com água até as leituras de condutividade do material enxaguado eqüivaliam às da água de enxágüe entrante, indicando que o material 1enxaguado estava livre de compostos quaternários. Utilizaram-se os seguintes compostos de amônio quaternário não-polimérico:

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Testaram-se esses materiais referente àeficiência antimicrobiana de acordo com o procedimento fornecido no Exemplo 7 utilizando Pseudomonas aeruginosa como o organismo de teste. A eficiência antimicrobiana para cada amostra está relacionada abaixo:

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Submeteram-se porções fresca das três amostras que apresentaram atividade antimicrobiana (9A, 9D, e 9E) a testes de extração a fim de determinar a lixiviabilidade dos antimicrobianos não-poliméricos.Utilizou-se o método do Exemplo 8, com as seguintes modificações: Quatro gramas de material foram extraídos em 20 mL de 1% NaCl (aq) , por 24 horas a 70° C. Colocaram-se extratos não-diluídos em lâminas. Observou-se atividade em todas as três amostras, indicando a falta de fixação não-lixiviável do polieletrólito catiônico antimicrobiano não-polimérico. Perceba-se que isto contrasta com o comportamento observado no Exemplo 8 referente ao polieletrólito catiônico antimicrobiano quaternário.

Exemplo 11: Tratamento de papel de filtro de laboratório com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado.

Deixou-se de molho uma amostra de papel de filtro de laboratório (Whatman) em uma solução aquosa de 1 % do peso de cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado. Depois de saturado o papel de filtro de laboratório foi colocado em um forno de secagem de 80° C por duas horas, até secar cuidadosa e totalmente o substrato de rayon tratado.

Após a secagem, enxaguou-se a amostra de papel de filtro três vezes água deionizada e seca mais uma vez a 80° C da forma descrita acima. Reteve-se uma porção deste substrato tratado e doravante é denominada Amostra 1. Enxaguou-se outra porção duas vezes com solução de 1% cloreto de sódio, seguido por três enxágües adicionais com água deionizada, então seca mais uma vez a 80° C por duas horas. Reteve-se uma porção deste substrato tratado e doravante é denominada Amostra 2.

Deixaram-se de molho porções das Amostras 1 e 2 em uma solução de 0,5% BTB indicador ajustado a pH>10 e enxaguadas repetidas vezes com água deionizada. Uma cor azul médio uniforme, indicativo de grupos de amônio quaternário ligados à superfície de papel, foi fornecida ao papel e não foi diminuída por mais molhos ou enxágües em água. Também se submeteu ao teste de tintura um controle de papel de filtronão tratado. 0 papel de filtro não tratado primeiro permaneceu ligeiramente azul, contudo, a cor azul lixiviou após estar de molho em água destilada durante uma noite, e o papel ficou branco.

Exemplo 12: Tratamento de amido de milho com cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado.

Misturaram-se cinqüenta gramas de amido de milho (Argo) com 50 mL de uma solução aquosa de 1 % do peso de cloreto de dialil dimetil amônio polimerizado. A seguir, espalhou-se a mistura em uma panela e permitiu-se que secasse a temperatura ambiente durante uma noite e, então, secou-se cuidadosa e totalmente em um forno a 80° C por duas horas. A seguir, triturou-se o amido de milho tratado até obter a consistência de pó e enxaguou-se várias vezes com água destilada. Utilizou-se centrifugação para auxiliar na recuperação do pó de amido de milho entre enxágües. Após os enxágües, permitiu-se que o pó secasse a temperatura ambiente durante uma noite e, então, secou-se cuidadosa e totalmente em um forno a 80° C por duas horas. A seguir, o amido de milho tratado e enxaguado foi triturado até obter a consistência de pó.

Realizou-se um teste de tintura BTB, utilizando o método descrito no Exemplo 5. O amido de milho apresentou uma distinta cor azul, comparado com amido não-tratado, que ficou apenas azul muito claro.

Testou-se uma atividade antimicrobiana tanto do pó de amido de milho enxaguado quanto não-enxaguado através da capacidade de culturas de bactérias crescerem uma suspensão na presença de amido de milho tratado e não-tratado. Colocaram-se uma amostra tratada e material de amido de milho de controle não-tratado (0,5g) em uma solução de 9 ml salina tamponada com fosfato e 1 ml de uma diluição de um para dez de ONC de bactérias. Agitaram-se a amostra e o controle em um agitador a 37° C pela quantidade de tempoindicada. A seguir, diluiram-se em série a amostra e o controle e as diluições foram colocadas em ricas de cores em lâminas de cultura bacteriana. Após uma noite de cultura a 37° C, enumeraram-se as colônias crescendo em cada lâmina.

A Tabela 2 abaixo apresenta os resultados:

Tabela 2

<table>table see original document page 55</column></row><table>

* = Mortandade total (100%)

Exemplo 13: O seguinte exemplo demonstra a preparação e propriedades de materiais contendo antimicrobianos ligados não-lixiviáveis preparados utilizando vários antimicrobianos poliméricos.

Utilizou-se o método do Exemplo 3B; contudo, utilizaram-se os seguintes polímeros de amônio quaternário: poliDADMAC; Poli(cloreto de vinil benzil amônio) - também conhecido como pVBTAC; poli(2-(cloretometacriloiloxi)etil)trimetil amônio) - também conhecido como pTMMC; poli(hidrocloreto de dimetilaminoetil metacrilato) -também conhecido como ρ (DMAEMA). Sintetizou-se cada polímero a partir do respectivo monômero em solução aquosa utilizando iniciadores de radical livre. Aplicaram-se todos os polímeros aos substratos como soluções aquosas de 5% do peso. Determinou-se a eficiência antimicrobiana pelo método descrito no Exemplo 7. Os resultados são apresentados na seguinte tabela.<table>table see original document page 56</column></row><table>

Exemplo 14: Avaliação do efeito da etapa de secagem na fixação não-lixiviável de antimicrobianos poliméricos em um substrato de algodão.

Utilizou-se um tecido trançado 100% gaze dealgodão material como substrato (Kerlix™, fabricado pela Kendall). Este substrato foi tratado com uma solução de 5% de poliDADMAC. Realizou-se a secagem em uma câmara de plástico vedada equipada com um aparelho medidor de umidade (Fisher Scientific modelo n° 11-661-18). Deixaram-se as amostras na câmara a uma umidade determinada (% umidade relativa) por um período de aproximadamente 24 horas. Controlou-se a umidade colocando uma quantidade adequada de toalhas de papel molhadas no chão da câmara de plástico. Suspenderam-se as amostras em uma tela no centro da câmara, aproximadamente 1,5" acima do chão. "Secaram-se" as amostras a temperatura ambiente. Após a remoção da câmara de umidade, as amostras foram imediatamente lavadas de acordo com o procedimento do Exemplo 3B. A seguir, testaram-se as amostras com relação à eficiência antimicrobiana de acordo com o procedimento do Exemplo 7.

Os resultados são apresentados abaixo:

<table>table see original document page 56</column></row><table>Esperar-se-ia que o grau de secagem das amostras dependesse de umidade relativa do ar dentro da câmara de secagem. Assim, demonstra-se o efeito positivo de secagem cuidadosa e total na ligação não-lixiviável de antimicrobianos quaternários poliméricos.

Exemplo 15: Preparação de materiais com antimicrobianos ligados não-lixiviáveis.

Prepararam-se os materiais de acordo com o método do Exemplo 3B, salvo que se utilizaram vários substratos e concentrações de poliDADMAC (como indicado abaixo). Os produtos com antimicrobiano de polímeros fixados de forma não-lixiviável foram testados com relação à atividade antimicrobiana, conforme descrição do in Exemplo 7. Segue abaixo a apresentação dos organismos testados, e a atividade antimicrobiana em termos de redução de log de organismos viáveis:

<table>table see original document page 57</column></row><table><table>table see original document page 58</column></row><table>SA = Staphylococcus aureus ATCC η° 6538

SE = Staphylococcus epidermidis ATCCn0 12228

EC = Eseherchia eoli ATCC η° 15597

PA = Pseudomonas aeruginosa ATCC η°# 15442

SP = Streptococcus pyogenes ATCC η° 10096

PV = Proteus vulgaris ATCC η° 29905

PM = Proteus mirabilis ATCC η° 7003

EF = Enterococcus faeealis ATCC η° 10741

EA = Enterobaeter aerogenes ATCC η° 13048

MRSA = S. aureus Meticilino-resistente ATCCη BAA-4 4η 700221

VRE = Ε. faeeium Vancomicina-resistente ATCC

LM = Listeria monoeitogenes ATCC η° 13932

CX = Corinebaeterium xerosis ATCC η° 7711

ML = Micrococcus luteus ATCC η° 21102

CD = Corynebaeterium diptheriae ATCCn0 43145

SM = Serratia mareeseens ATCC n° 13880

KP = Klebsiella pneumoniae ATCC n° 13883

SC = Salmonella eholeraesuis ATCC n° 10708

Exemplo 16: Um exemplo comparativo demonstrando a preparação e eficiência antimicrobiana de materiais preparados pelo método de Batich (U.S. 020177828 Al) (exemplo comparativo).

Realizou-se uma polimerização por enxerto iniciado de radical livre de Monômero DADMAC em um substrato de algodão (Gaze de algodão Kerlix) de acordo com o método de Batich et al. Submergiram-se substratos em um excesso de solução aquosas contendo monômero DADMAC e iniciador de persulfato de sódio (0,9 % do peso). As soluções foram borrifadas cuidadosa e totalmente com gás argão, então, seladas e aquecidas a 60° até 80° C por pelo menos 4 horas, seguido por enxágüe cuidadoso e total, conforme descrição noExemplo 3B, para remover polímeros antimicrobianos não ligados e lixiviáveis. Testaram-se as amostras referente à atividade antimicrobiana de acordo com o procedimento descrito no Exemplo 7.

0 organismo de teste foi Pseudomonas aeruginosa. Os resultados estão resumidos abaixo:

<table>table see original document page 60</column></row><table>

A comparação com a eficiência antimicrobiana da presente invenção (como mostra o Exemplo 15) demonstra que a presente invenção é capaz de produzir um material antimicrobiano não-lixiviável com maior eficiência do que a propiciada pela técnica anterior, mesmo quando se utilizam concentrações substancialmente inferiores de agente antimicrobiano. Outrossim, isto é possível sem a necessidade de conduzir o tratamento em uma atmosfera inerte.

Exemplo 17: Testes de Saúde & Segurança de iam material para curativo de algodão material contendo um antimicrobiano de polímeros não-lixiviáveis.

Materiais preparados de acordo com o método do Exemplo 3B (substrato foi gaze de algodão Kerlix, e [poliDADMAC] foi 5%) foram submetidos a testes de segurança nos Toxikon Laboratories, Bedford, MA. Foram realizados testes de Citotoxicidade, Sensibilização, Reatividade Intradérmica, e Toxicidade Sistêmica Aguda. Esses testes são solicitados por agências reguladoras como a FDA antes que materiais como curativos antimicrobianos possam ser aprovados para venda e uso. 0 material passou todos os testes com as menores (melhores) pontuações possíveis em todos os testes.Teste de difusão Agarf ISO 10993-5, 1999. Este teste também é denominado teste d Citotoxicidade. Descobriu-se que o material não respondia da linha de células mammalian L929 em 48 horas após exposição ao artigo de teste: encontrou-se uma resposta de grau 0 em todo momento. O material foi determinado pelos laboratórios Toxikon para realizar este teste.

Teste de Injeção Intradérmica, ISO 10993-10, 2002. Descobriu-se que os extratos do material não apresentaram nenhuma reação biológica significativamente maior do que extratos dos artigos de controle negativo quando testados em coelhos brancos da Nova Zelândia. Não se manifestou nenhum sinal de resposta tóxica em nenhum momento, e houve incidência zero de eritema / escara e incidência zero de edema, utilizando para meio de extrato de NaCl, ou para meio de extrato de óleo de semente de algodão. O material foi determinado pelos laboratórios Toxikon para realizar este teste.

Teste Kligman Maximization (também conhecido como sensibilização) , ISO 10993-10993-10, 2002. O extrato de material não apresentou nenhuma reação ao desafio (0 % de sensibilização), após a fase de indução. Não houve nenhuma leitura de toxicidade, e as contagens para todos os animais de teste em todo momento eram 0. Conforme definição de sistema de contagem de Kligman, isto é categorizado como sendo uma reação de grau I, e o artigo de teste é classificado como tendo um potencial alergênico fraco. A sensibilização de Grau I não é considerada significante de acordo com este teste. O material foi determinado pelos laboratórios Toxikon para realizar este teste.

Teste de Injeção Sistêmica, ISO 10993-11, 1993. Descobriu-se que o material não apresentou nenhuma reação biológica significantemente superior do que tratado com artigos de controle quando testado em ratos AlbinosSuíços. Não se manifestou nenhum sinal de resposta tóxica em nenhum momento. 0 material foi determinado pelos laboratórios Toxikon para realizar este teste.

Exemplo 18: Determinação do teor de antlmlcrobiano de polímeros não-lixiviados de materiais tratados.

Preparam-se materiais de acordo com o método do Exemplo 3B, utilizando gaze de algodão Kerlix como o substrato, e variando a concentração de poliDADMAC na solução de tratamento,conforme indicação na tabela abaixo. A análise elementar referente ao teor de nitrogênio (método Kjelldahl) foi realizada pelos Galbraith Laboratories em Knoxville, TN, e é tratada como ppm (ver tabela abaixo). Com base no teor de nitrogênio, calculo-se a % de poliDADMAC remanescente no produto como um antimicrobiano polimérico fixado de forma não-lixiviável utilizando a fórmula peso de DADMAC, e subtraindo o teor de nitrogênio dos materiais não tratados.

<table>table see original document page 62</column></row><table>

Exemplo 19: Demonstração de retenção daeficiência antimicrobiana de material inerentemente antimicrobiano após cinqüenta ciclos de lavagem.

Preparou-se uma amostra de acordo com o procedimento do exemplo 3A, salvo que a solução de tratamento consistiu de 1% de poliDADMAC em água. Após a secagem, lavou-se o produto de acordo com o método padrão AATCC n° 135-2110 (Dimensional Changes in Automatic Home Laundering of Woven eKnit Fabrics) para atingir o equivalente a 50 ciclos de lavagem doméstica. A seguir, testou-se o material referente à eficácia antimicrobiana de acordo com o método do Exemplo 7, e descobriu-se que houve uma redução de 6,6 log de Staph aureus, indicando uma retenção significativa de atividade antimicrobiana inerente, mesmo após cinqüenta ciclos de lavagem. O tratamento de lavagem foi realizado pelo Textile Testing Service, Universidade de Manitoba (Manitoba, Canadá).

Exemplo 20: Exemplo comparativo.

Trataram-se amostras de material de algodão agranel de acordo com o método de Onabe ("Studies of Interfacial Propriedades of Polieletrólito-Celulose Systems. I. Formation and Structure of Adsorbed layers of Cationic Polyelectrolyte - (Poly-DMDAAC) on Fiber of celluloses" Journal of Applied Polymer Science, Vol. 22, 3495-3510 (1978). Submergiram-se amostras de algodão (0,4 gramas cada) em porções separadas de 40 mL de solução de poliDADMAC 2 %. A s amostras foram deixadas de molho por 24 horas, ou por aproximadamente 5 minutos. A seguir, as amostras de cada tempo de molho foram secas cuidadosa e totalmente (de acordo com o método da presente invenção, mas diferente do método de Onabe). Estas amostras secas, junto com amostras duplicadas sujeitas às mesmas condições de molho descritas acima, foram, então, enxaguadas de acordo com o método de Onabe. Especificamente, colocou-se cada amostra em um filtro de vidro e enxaguada com 1 litro de água deionizada, a seguir, transferida a uma ampola de vidro com 200 mL de água destilada, e permitida ficar de molho durante uma noite. Então, mediu-se a condutividade elétrica de água em cada ampola, com os seguintes resultados:

24 horas / enxaguadas: 875 24 horas / secas e enxaguadas: 4 5 minutos / enxaguadas: 8 5 minutos / secas e enxaguadas: 3A condutividade da solução reflete a concentração de poliDADMAC na solução, e indica duas coisas. Primeiro, a secagem antes do enxágüe tem um efeito pronunciado, causando uma significante redução na quantidade de lixiviação de poliDADMAC (deixando o algodão e migrando para a solução). Segundo, parece que maior tempo de molho resulta em maior absorção de poliDADMAC na fibra de celulose molhada; contudo, esta maior quantidade é subseqüentemente perdida durante o enxágüe, caso se realize o enxágüe antes da secagem da amostra.

A seguir, as amostras foram secas cuidadosa e totalmente e sujeitas a um teste de tintura, descrito no Exemplo 5 e, então, fotografadas. Os resultados dos testes de tintura foram que as duas amostras enxaguadas e não secas somente apresentaram uma cor Azul Claro, indicativo de uma relativamente baixa, se houver, eficiência antimicrobiana. As duas amostras que passaram por uma etapa de secagem antes do enxágüe apresentaram uma cor Azul Escura, indicativo de elevada eficiência antimicrobiana.

Claims (17)

1. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano caracterizado por compreender,em seqüência, as etapas de:a) fornecer um substrato para utilização em materiais têxteis, aplicações médicas, filtros-materiais absorventes, ou materiais de embalagem, que compreende, no todo ou em parte, um material de substratonatural ou sintético.b) expor o substrato a uma solução aquosa de um polieletrólito catiônico antimicrobiano onde o polieletrólito catiônico antimicrobiano tem um grau médio de polimerização de pelo menos 3, e um excesso dedensidade de carga catiônica de pelo menos 1 mol por 25.000 gramas; onde a concentração da solução de polieletrólito catiônico antimicrobiano é pelo menos 0,01 por cento em peso, ec) secar totalmente o substrato exposto paraefetivar a ligação não-lixiviável entre o polieletrólitocatiônico antimicrobiano e o substrato.

2. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito substrato compreender, no todo ou em parte, um material de substrato natural selecionado a partir do grupo que consiste de polissacarideo, gelatina, quitina, quitosana, proteína, colágeno, alginato, amido, algodão, lã, seda e borracha.

3. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito substrato compreender, no todo ou em parte, um material de substrato sintético selecionado apartir do grupo que consiste de poliéster, poliglicolide, polilactida, rayon, nylon e outras poliamidas, borracha, acrílico, e poliuretano.

4. Método de fabricação de um materialinerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por o material de substrato natural ou sintético compreender um tecido trançado ou material têxtil.

5. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por o material de substrato natural ou sintético compreender um tecido não-trançado ou material têxtil.

6. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por o material de substrato natural ou sintético ser um material celulósico.

7. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o material celulósico ser algodão.

8. Método de fabricação de um materialinerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado por o material inerentemente antimicrobiano ser formado no todo ou em parte, de um curativo para ferida, de um curativo para queimadura, um absorvente higiênico, um absorvente higiênico íntimo, um curativo absorvente intrinsecamente antimicrobiano, uma fralda, um lenço umedecido, uma esponja, um cotonete, um jaleco cirúrgico, um macacão de isolamento, um avental de laboratório, uma luva, aventais cirúrgicos, um gorro, umatouca, uma máscara, uma sutura, um tapetinho, uma capa para abajur, uma camisa para gesso, uma camisa para tala, enchimento, gaze, invólucro esterilizado, um protetor de colchão, cama, uma folha, uma toalha, roupa, roupa intima, um meia, pantufa, um filtro de ar para automóvel, um filtro de ar para avião, um filtro de ar para o sistema HVAC, 'uma vestimenta militar de proteção, um dispositivo de proteção, contra riscos ou armas biológicos, vestuário para a manipulação de alimentos, uma superfície para preparação de alimentos, uma lente de contato, ou carpete.

9. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizado por o substrato compreendido no todo ou em parte por um material de substrato natural ou sintético ser gaze, um curativo de ferida, ou um componente de um curativo de ferida.

10. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado por ainda compreender a etapa de enxágue, lavagem ou extração para remover qualquer porção lixiviável não ligada do mencionado polieletrólito catiônico antimicrobiano do material inerentemente antimicrobiano.

11. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 10, caracterizado por o dito polieletrólito catiônico antimicrobiano possuir um excesso mínimo de densidade decarga catiônica de pelo menos 1 mol por 212 gramas de polieletrólito catiônico antimicrobiano.

12. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações- 1 a 11, caracterizado por a concentração da solução de polieletrólito catiônico antimicrobiano estar entre 0,05 e 5 por cento em peso.

13. Método de fabricação de um materialinerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 12, caracterizado por realizar uma completa secagem-através da aplicação de calor infravermelho, calor por irradiação, ou ar quente.

14. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 13, caracterizado por o polieletrólito catiônico antimicrobiano compreender homopolimero poliDADMAC ouhomopolimero poliVBTAC.

15. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações 1 a 14, caracterizado por o citado homopolimero poliDADMAC ouhomopolimero poliVBTAC possuir um grau médio de polimerização de 100 a 2.500.

16. Método de fabricação de um material inerentemente antimicrobiano, de acordo com as reivindicações- 14 ou 15, caracterizado por a concentração da solução de homopolimero poliDADMAC ou homopolimero poliVBTAC estar entre - 0,05 e 5 por cento em peso.

17. Método de aderir um polieletrólitocatiônico antimicrobiano a um substrato, caracterizado pordito substrato compreender, no todo ou em parte, hidroxietilcelulose, carboximetil celulose, metilcelulose, polissacarideo, gelatina, quitina, quitosana, alginato, amido, colágeno, poliglicolide, polilactida, poliamida,poliuretano, borracha, poliéster, acrílico, nylon, rayon, seda, linho, algodão, lã, material flexível trançado, tecido, proteína, colágeno, ou materiais absorventes para fluidos aquosos, e em que dito polieletrólito catiônico antimicrobiano não é de ligação autocruzada e possui um grau médio de polimerização de pelo menos 3, em que referido método compreende as etapas de molhar o substrato com uma solução aquosa do polieletrólito catiônico antimicrobiano, seguida pela de secagem do substrato molhado, em que a mencionada secagem faz com que menos uma porção do polieletrólito catiônico antimicrobiano se adira ao substrato de uma forma não-lixiviável, e em que o polieletrólito catiônico antimicrobiano aderido propicia uma atividade antimicrobiana não-lixiviável ao produto resultante.