DE10308186B4 - Antimicrobial phosphate glass and its uses - Google Patents
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Abstract
Antimikrobiell
wirkendes Phosphatglas mit nachfolgender Zusammensetzung in Gew.-%
auf Oxidbasis:
Description
Die Erfindung betrifft antimikrobielle Gläser, hieraus gewonnene Glaskeramiken und Keramiken sowie Glaspulver und Glaskeramikpulver auf Basis von Phosphatgläsern, die eine antimikrobielle Wirkung aufweisen. Der Begriff Glaspulver soll in vorliegender Anmeldung auch Glasfasern, Glasgranulate, Glaskugeln umfassenThe The invention relates to antimicrobial glasses, glass ceramics obtained therefrom and ceramics and glass powder and glass ceramic powder based on Phosphate glasses, which have an antimicrobial effect. The term glass powder in the present application also glass fibers, glass granules, glass beads include
In
der
In
der
Phosphat-
beziehungsweise Borophosphatgläser
sind auch aus nachfolgenden Schriften
JP-A-2001-247333 und
JP-A 2001-247336
JP-A 2001-247335
JP-A 8175843 Phosphate or borophosphate glasses are also from the following documents
JP-A-2001-247333 and JP-A 2001-247336
JP-A 2001-247335
JP-A 8175843
Nachteilig an diesen Systemen ist ihre zu hohe Reaktivität in Verbindung mit einer zu niedrigen chemischen Beständigkeit.adversely These systems are characterized by their too high reactivity in conjunction with a too low chemical resistance.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Glaszusammensetzung anzugeben, die eine antimikrobielle Wirkung aufweist, eine hohe chemische Beständigkeit sowie eine hohe Reaktivität.task The invention is to provide a glass composition containing a has antimicrobial activity, high chemical resistance and a high reactivity.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Glaszusammensetzung gemäß Anspruch 1 eine Glaskeramik gemäß Anspruch 11 bzw. ein Glas- oder Glaskeramikpulver gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16.Is solved this object by a glass composition according to claim 1, a glass ceramic according to claim 11 or a glass or glass ceramic powder according to one of claims 12 to 16th
Die Glaszusammensetzung bzw. hieraus gewonnene Glaskeramiken bzw. hieraus gewonnene Glaspulver bzw. Glaskeramikpulver sind für eine Verwendung in der Kosmetik/Medizin toxikologisch unbedenklich und frei von Schwermetallen bis auf Zn.The Glass composition or glass ceramics obtained therefrom or from this recovered glass powder or glass ceramic powder are for use in the cosmetics / medicine toxicologically harmless and free from Heavy metals down to Zn.
Sie können zur Konservierung der Produkte selbst sowie zur Erzielung einer antimikrobiellen Wirkung nach außen, d.h. einer Freisetzung von antimikrobiell wirksamen Substanzen, insbesondere Ionen wie z.B. Zink oder Silber verwendet werden.she can for the preservation of the products themselves as well as to achieve a antimicrobial effect to the outside, i. a release of antimicrobial substances, in particular ions such as e.g. Zinc or silver can be used.
Für die Verwendung der Glaszusammensetzungen bzw. Glaskeramiken bzw. Glaspulvern bzw. Glaskeramikpulvern, um eine antimikrobielle/biozide Wirkung in Produkten beispielsweise in Farben und Lacken zur Verfügung zu stellen, ist die toxikologische Unbedenklichkeit keine Bedingung, kann die Zusammensetzung Cr2O3 oder CuO enthalten.For the use of the glass compositions or glass powders or glass ceramic powders in order to provide an antimicrobial / biocidal effect in products, for example in paints and varnishes, the toxicological safety is not a requirement, the composition may contain Cr 2 O 3 or CuO ,
Die erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen bzw. Glaskeramiken bzw. Glas- oder Glaskeramikpulver können auf diesem Gebiet zur Konservierung der Produkte selbst und/oder zur Erzielung einer antimikrobiellen Wirkung nach außen, d.h. einer Freisetzung von antimikrobiell wirksamen Substanzen, insbesondere Ionen wie z.B. Zink oder Silber verwendet werden.The Glass compositions according to the invention or glass ceramics or glass or glass ceramic powder can on this area for the preservation of the products themselves and / or the Achieving an antimicrobial effect to the outside, i. a release of antimicrobial substances, in particular ions such as e.g. Zinc or silver can be used.
Das Glas bzw. die Glaskeramik bzw. das Glas- oder Glaskeramikpulver kann bei ausreichender hoher hydrolytischer Beständigkeit auch als Coating, d.h. Schutzschicht, auf ein Polymer aufgebracht werden.The Glass or the glass ceramic or the glass or glass ceramic powder can also be used as a coating if the hydrolytic resistance is sufficiently high, i.e. Protective layer, applied to a polymer.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine Glaszusammensetzung bereitzustellen, die entzündungshemmende und wundheilende Eigenschaften besitzt. Dies ist insbesondere für eine Verwendung im Bereich der Kosmetik Medizin von Vorteil.A Another object of the invention is to provide a glass composition the anti-inflammatory and has wound-healing properties. This is especially for use in the field of cosmetic medicine beneficial.
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch eine Glaszusammensetzung, die nachfolgende Komponenten
umfasst, in Gew-% auf Oxidbasis gelöst
In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Glaszusammensetzung
die nachfolgenden Komponenten in Gew-% auf Oxidbasis:
Bei den erfindungsgemäßen Gläsern beziehungsweise Glaskeramiken oder Glaspulvern, die ausgehend von der oben genannten Glaszusammensetzung erhalten werden, wird überraschenderweise in dem angegebenen Zusammensetzungsbereich eine ausreichende chemische Beständigkeit, eine hohe Reaktivität und ein hautneutraler bis pH-neutraler Wert festgestellt. Das Glas, insbesondere jedoch das Glaspulver, weist eine biozide, zumindest jedoch biostatische Wirkung auf. Aufgrund des in wässriger Lösung hautneutralen bis pH-neutralen Wertes ist das Glas beziehungsweise hieraus gewonnene Glaspulver beziehungsweise die hieraus gewonnene Glaskeramik oder das hieraus gewonnene Glaskeramikpulver in Kontakt mit dem Menschen hautverträglich. Des weiteren ist das Glas toxikologisch unbedenklich. Die Belastung der Schwermetalle ist bevorzugt geringer als 20 ppm für Pb, geringer als 5 ppm für Cd, geringer als 5 ppm für As, geringer als 10 ppm für Sb, geringer als 1 ppm für Hg, geringer als 10 ppm für Ni. Bei Kontakt mit Wasser findet bei dem erfindungsgemäßen Glas ein Ionenaustausch, beispielsweise von Na-Ionen oder aber von Ca-Ionen zwischen der Glasoberfläche und dem flüssigen Medium statt. Durch Variation der glasbildenden, das heißt der netzwerkbildenden P2O5-Komponente kann die Reaktions- bzw. Lösegeschwindigkeit eingestellt werden. Durch den Ionenaustausch und die Auflösung des Glases wird die Freisetzungsrate biozider Ionen eingestellt. Um die chemische Beständigkeit des Glases den Anforderungen entsprechend, d.h. eine nicht zu niedrige hydrolytische Beständigkeit zu erhalten, enthält dieses Glas bevorzugt Al2O3 in Konzentrationen > 6 Gew.%.In the glasses or glass ceramics or glass powders according to the invention which are obtained starting from the abovementioned glass composition, it is surprisingly found in the specified composition range that a sufficient chemical resistance, a high reactivity and a skin-neutral to pH-neutral value are obtained. The glass, but especially the glass powder, has a biocidal, but at least biostatic effect. Because of the skin-neutral to pH-neutral value in aqueous solution, the glass or glass powder or the glass ceramic obtained therefrom or the glass ceramic powder obtained therefrom in contact with humans is tolerated by the skin. Furthermore, the glass is toxicologically harmless. The heavy metal loading is preferably less than 20 ppm for Pb, less than 5 ppm for Cd, less than 5 ppm for As, less than 10 ppm for Sb, less than 1 ppm for Hg, less than 10 ppm for Ni. Upon contact with water, the glass according to the invention undergoes ion exchange, for example of Na ions or of Ca ions between the glass surface and the liquid medium. By varying the glass-forming, that is the network forming the P 2 O 5 component, the reaction or dissolution rate can be adjusted. Through the ion exchange and the dissolution of the glass, the release rate of biocidal ions is adjusted. In order to obtain the chemical resistance of the glass according to the requirements, ie a not too low hydrolytic resistance, this glass preferably contains Al 2 O 3 in concentrations> 6% by weight.
Durch den gezielten Einbau von Na2O wie auch CaO wird die Netzwerkbildung unterbrochen und die Reaktivität des Glases eingestellt, da bei hohem Na2O-Gehalt das Netzwerk lockerer ist und insoweit eingebrachte biozid wirkende Ionen wie Zn, Ag leichter abgegeben werden können. Als besonders bevorzugt haben sich Na2O Gehalte von > 10 Gew.%, falls die Glasmatrix alleine Na2O enthält, herausgestellt.The targeted incorporation of Na 2 O as well as CaO, the network formation is interrupted and the reactivity of the glass is stopped, since at high Na 2 O content, the network is looser and insofar introduced biocidal ions such as Zn, Ag can be released easily. Na 2 O contents of> 10% by weight, if the glass matrix alone contains Na 2 O, have been found to be particularly preferred.
Durch den Ionenaustausch der Na-Ionen beziehungsweise Ca-Ionen in wässriger Lösung sowie der nicht zum Aufbau des Glasnetzwerkes beitragenden OH-Gruppen des Phosphoroxids kann der pH-Wert auf einen hautneutralen Wert eingestellt werden. Der Anteil der nicht zum Aufbau des Glasnetzwerkes beitragenden OH-Gruppen des Phosphoroxids kann zum einen durch die Gemengezusammensetzung definiert werden, zum anderen durch Schmelzparameter wie z.B. Schmelzdauer, Reinheit der Rohstoffe, etc. beeinflußt werden.By the ion exchange of Na ions or Ca ions in aqueous solution as well as not contributing to the construction of the glass network OH groups Of the phosphorus oxide, the pH can be adjusted to a skin-neutral value be set. The share of not building the glass network contributing OH groups of the phosphorus oxide can on the one hand by the Mixture composition are defined, on the other by melting parameters such as. Melting time, purity of raw materials, etc.
Durch die gezielte Einstellung des Na2O-Gehaltes sowie des CaO-Gehaltes in Verhältnis zum P2O5-Gehalt bzw. der nicht zum Aufbau des Glasnetzwerkes beitragenden OH-Gruppen des Phosphoroxids ist es möglich, den pH-Wert des Glases im Kontakt mit Wasser durch Variation der Glaszusammensetzung bzw. durch Variation der Schmelzparameter definiert einzustellen. Eine Einstellung über einen weiten pH-Wert-Bereich von 4,0 bis 7,0 wird erreicht.By the targeted adjustment of the Na 2 O content and the CaO content in relation to the P 2 O 5 content or not contributing to the construction of the glass network OH groups of the phosphorus oxide, it is possible to contact the pH of the glass to be defined with water by varying the glass composition or by varying the melting parameters. A setting over a wide pH range of 4.0 to 7.0 is achieved.
Besonders bevorzugt sind Gläser, die einen Anteil von CaO > 5 Gew-% aufweisen, da das Ca eine besondere Funktion einnimmt. Bei Vorhandensein von Ca kann das Glas bioaktiv werden. Die Bioaktivität ist dadurch gekennzeichnet, das sich u.a. eine Mineralschicht auf der Partikeloberfläche ausbildet, die sogenannte Hydroxylapatit-Schicht. Diese Schicht ist dem Hartgewebe des menschlichen Organismus sehr ähnlich und ist deswegen sowohl mit dem Hartgewebe als auch mit Weichgewebe sehr verträglich.Especially preference is given to glasses, which accounts for CaO> 5 Gew%, since the Ca takes on a special function. at Presence of Ca, the glass can become bioactive. The bioactivity is thereby characterized, i.a. forms a mineral layer on the particle surface, the so-called hydroxyapatite layer. This layer is the hard tissue very similar to the human organism and is therefore both Very compatible with the hard tissue as well as with soft tissue.
Liegt eine Glaszusammensetzung vor, bei der eine antimikrobielle Wirkung des Glases durch Ionen wie Zink oder auch geringe Gehalte an Silber verursacht wird, so wird diese antimikrobielle Wirkung zusätzlich durch freigesetzte Alkaliionen, wie bspw. Na, K oder Erdalkaliionen unterstützt.Lies a glass composition having an antimicrobial effect of the glass by ions such as zinc or even low levels of silver caused, this antimicrobial effect is additionally through Liberated alkali ions, such as, for example, supported Na, K or alkaline earth metal ions.
In einer ganz besonders bevorzugte Ausführungsform enthält die Glaszusammensetzung Ca und Zn im Verhältnissen von 1:1 bis 1:2 in Gew.%. Beispielsweise wird dies durch eine Ausführungsform erreicht, die 8 Gew-% CaO und 8,5 Gew-% ZnO enthältIn a most preferred embodiment contains the glass composition Ca and Zn in proportions from 1: 1 to 1: 2 in wt.%. For example, this is achieved by an embodiment which contains 8% by weight of CaO and 8.5% by weight of ZnO
Diese bevorzugte Ausführungsform mit Ca und Zn im Verhältnis von 1:1 bis 1:2 zeichnet sich dadurch aus, dass sie zum einen die gewünschte antimikrobielle Wirkung besitzt, andererseits auch besonders „biokompatibel", d.h. besonders verträglich im Kontakt mit Körpergewebe ist.These preferred embodiment with Ca and Zn in proportion from 1: 1 to 1: 2 is characterized by the fact that they are the one desired On the other hand, it is also particularly "biocompatible", i.e. especially compatible in contact with body tissue is.
Die Ausführungsformen der Erfindung, die sich durch eine toxikologische Unbedenklichkeit auszeichnen ist besonders für eine Verwendung in Cremes bzw. Lotionen oder ähnlichen Darreichungsformen geeignet um sie auf die Haut aufzubringen.The embodiments of the invention characterized by a toxicological safety is special for a use in creams or lotions or similar dosage forms suitable for applying to the skin.
Auf dem Gebiet der Medizin sind die Verringerung bzw. Vermeidung von Hautirritationen wie Hautrötung, Reizung sowie die Versorgung von Wunden im kosmetischen und medizinischen Bereich mögliche Anwendungen.On In the field of medicine, the reduction or avoidance of Skin irritations such as skin redness, Irritation as well as the care of wounds in the cosmetic and medical Possible area Applications.
Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Konservierung von Lebensmitteln.One Another field of application is the preservation of food.
Für Anwendungen in Bereichen, in denen das Glas, die hieraus gewonnene Glaskeramik oder Glas- oder Glaskeramikpulver in Kontakt mit dem Menschen kommen, beispielsweise bei Anwendungen im Bereich der Medizin, der Kosmetik etc. ist das Glas bevorzugt frei von anderen Schwermetallen. Bei derartigen Anwendungen werden bevorzugt auch besonders reine Rohstoffe verwendet.For applications in areas where the glass, the resulting glass ceramic or glass or glass ceramic powder come into contact with humans, for example, in applications in the field of medicine, cosmetics etc., the glass is preferably free of other heavy metals. at Such applications are preferably also very pure raw materials used.
Die biozide beziehungsweise biostatische Wirkung des erfindungsgemäßen Glases beziehungsweise hieraus gewonnen Glaspulvers beziehungsweise der aus diesen Ausgangsgläsern gewonnen erfindungsgemäßen Glaskeramiken, wird durch Ionenfreisetzung in einem flüssigen Medium, insbesondere in Wasser, verursacht. Die Gläser beziehungsweise die hieraus erhaltenen Glaspulver und Glaskeramiken weisen gegenüber Bakterien, Pilzen sowie Viren eine biozide Wirkung auf. Diese Wirkung wird insbesondere durch das Vorhandensein von Zink verursacht.The biocidal or biostatic action of the glass according to the invention or the glass powder obtained therefrom or the glass ceramics according to the invention obtained from these starting glasses is caused by ion release in a liquid medium, in particular in water. The glasses or the glass powders and glass ceramics obtained therefrom have a biocidal effect against bacteria, fungi and viruses. This effect is especially due to the pros caused by zinc.
Für Anwendung in Bereichen, in denen kein direkter Kontakt mit dem Menschen vorliegt, können die erfindungsgemäßen Gläser beziehungsweise Glaspulver beziehungsweise Glaskeramiken zur Erzielung einer besonders starken bioziden Wirkung auch Schwermetallionen in höherer Konzentration aufweisen. Derartige Schwermetallionen sind Ag, Cu, Ge, Te und Cr. Gläser beziehungsweise Glaspulver beziehungsweise Glaskeramiken gemäß der Erfindung können Polymeren, Farben und Lacken zugegeben werden.For application in areas where there is no direct contact with humans, can the glasses according to the invention or Glass powder or glass ceramics to achieve a particularly Strong biocidal effect also heavy metal ions in higher concentration exhibit. Such heavy metal ions are Ag, Cu, Ge, Te and Cr. glasses or glass powder or glass ceramics according to the invention can Polymers, paints and varnishes are added.
Ein bevorzugtes Anwendungsfeld der Gläser oder der hieraus gewonnenen Glaskeramik, Glaspulver oder Glaskeramikpulver gemäß der Erfindung ist die Verwendung in Polymeren zur Erzielung einer bioziden bzw. biostatischen Wirkung. Zum einen kann eine Konservierung der Polymers selbst im Vordergrund stehen, d.h. das Polymer vor Bakterien und Pilzbefall zu schützen. Weiterhin kann hiermit eine biostatische bzw. biozide Polymeroberfläche geschaffen werden, wobei möglichst keine biozid wirksamen Stoffe, z.B. Ionen, an die Umgebung abgegeben werden sollen. Ein weiteres Ziel kann die Bereitstellung eines Polymeren sein, das insbesondere biozid wirksame Stoffe freisetzt.One preferred field of application of the glasses or the obtained therefrom Glass-ceramic, glass powder or glass-ceramic powder according to the invention is the use in polymers to achieve a biocidal or biostatic effect. On the one hand, a preservation of the polymer themselves in the foreground, i. the polymer in front of bacteria and Protect fungal infection. Furthermore, a biostatic or biocidal polymer surface can be created herewith be as possible no biocidal substances, e.g. Ions, released to the environment should be. Another goal may be the provision of a polymer which releases, in particular, biocidal substances.
Bei einer Verwendung derartiger Glaszusammensetzung oder Glaskeramiken oder Glaspulver oder Glaskeramikpulver aus derartigen Glaszusammensetzungen in Polymeren wird erwartet, dass sie aufgrund der Abschirmung von wässrigen Medien nur ungenügend antimikrobiell sind, da sie vom Polymeren gekapselt werden. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, das aber schon durch Zusatz von sehr geringen Mengen Ag und/oder anderen bioziden Ionen wie Zn, Cr, Cu, eine signifikante antimikrobielle Wirkung des Glases, der Glaskeramik, des Glaspulvers oder des Glaskeramikpulvers auftritt.at a use of such glass composition or glass ceramics or glass powder or glass ceramic powder of such glass compositions in polymers is expected due to the shielding of aqueous Media only insufficient are antimicrobial because they are encapsulated by the polymer. Surprisingly has been found, but already by adding very small Quantities of Ag and / or other biocidal ions such as Zn, Cr, Cu, a significant antimicrobial effect of the glass, the glass ceramic, the glass powder or the glass-ceramic powder occurs.
Dies ist deswegen überraschend, weil schon der sehr geringe Wassergehalt, der in konventionell hergestellten Polymer ausreicht, um die Silberionen und/oder andere biozide Ionen in der Glasmatrix zu „aktivieren" und somit eine antimikrobielle Langzeitwirkung zu erzielen.This is surprising, because even the very low water content in conventionally produced Polymer is sufficient to remove the silver ions and / or other biocidal ions in the glass matrix to "activate" and thus an antimicrobial To achieve long-term effect.
In einer weitergebildeten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Glaszusammensetzung auch Ca und Zn umfasst und die Summe aus CaO und ZnO im Bereich 5–40 Gew-% in dieser Glaszusammensetzung liegt. Wie zuvor ausgeführt, zeigen die Gläser mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen beziehungsweise die hieraus gewonnenen Glaskeramiken, Glaspulver oder Glaskeramikpulver eine biostatische beziehungsweise biozide Wirkung in Polymere. Diese kann dazu genutzt werden, Polymere zu konservieren, insbesondere vor Pilzbefall oder Zersetzung durch Bakterien zu schützen. Denkbar ist auch die Ausrüstung eines Polymeren mit einer antimikrobiellen Oberfläche. Eine solche antimikrobielle Oberfäche soll möglichst keine Freisetzung beziehungsweise Abgabe von antimikrobiell wirksamen Substanzen, insbesondere Ionen nach außen, d.h. außerhalb der Polymeroberfläche erfolgen.In a further developed embodiment The invention provides that the glass composition also Ca and Zn comprises and the sum of CaO and ZnO in the range 5-40% by weight in this glass composition. As previously stated, show the glasses with the compositions according to the invention or the glass ceramics, glass powder obtained therefrom or glass ceramic powder a biostatic or biocidal Effect in polymers. This can be used to preserve polymers, in particular to protect against fungal attack or decomposition by bacteria. Conceivable is also the equipment a polymer with an antimicrobial surface. A such antimicrobial surface should as possible no release or release of antimicrobial effective Substances, in particular ions to the outside, i. outside the polymer surface respectively.
Auch ermöglichen die erfindungsgemäßen Gläser eine langsame Freisetzung von antimikrobiell wirksamen Ionen aus einer Polymermatrix.Also enable the glasses according to the invention a slow release of antimicrobial ions from one Polymer matrix.
Hierbei spielt der Wassergehalt des Polymers sowie die Diffusion, der in der Polymermatrix mobilen Ionen die entscheidende Rolle. Im Allgemeinen sind hier auch die Gehalte an bioziden Ionen in der Glasmatrix höher bzw. die Konzentration des Glases im Polymer als in der oben genannten Anwendung. Diese Freisetzung kann verbunden sein mit einer teilweisen oder kompletten Auflösung des Glases. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform löst sich auch die Polymermatrix teilweise oder vollständig auf. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Polymermatrix wasserlöslich ist.in this connection plays the water content of the polymer as well as the diffusion, which in The polymer matrix of mobile ions plays the decisive role. In general here are also the levels of biocidal ions in the glass matrix higher or the concentration of the glass in the polymer as in the above Application. This release can be associated with a partial or complete resolution of the glass. In a particularly preferred embodiment dissolves also the polymer matrix partially or completely. This is special then the case when the polymer matrix is water-soluble.
In einer weitergebildeten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Glas, die hieraus gewonnene Glaskeramik sowie das hieraus gewonnene Glas- oder Glaskeramikpulver bei einer ausreichenden hydrolytischen Beständigkeit nicht im Polymer selbst enthalten ist, sondern auch als Coating oder Schutzschicht auf das Polymer aufgebracht werden kann.In a further developed embodiment The invention provides that the glass obtained from this Glass ceramic and the glass or glass ceramic powder obtained therefrom with sufficient hydrolytic resistance, not in the polymer itself is included, but also as a coating or protective layer on the Polymer can be applied.
Um eine Verträglichkeit mit dem Polymer zu gewährleisten und um Reaktivität einzustellen beträgt der Anteil CaO bevorzugt mehr als 1 Gew-%, bevorzugt mehr als 7.7 Gew-%. Ein weiterer Vorteil eines CaO-Gehaltes größer 1 Gew.-% liegt in der Erhöhung der Temperaturbelastbarkeit des Glases.Around a compatibility to ensure with the polymer and reactivity to adjust the proportion of CaO is preferably more than 1% by weight, preferably more than 7.7 % By weight. Another advantage of a CaO content greater than 1 wt .-% is the increase in Temperature resistance of the glass.
Weitere Anwendungsfelder der hier beschriebenen Gläser stellt die Verwendung in Farben und Lacken dar. Ziel ist Konservierung der Farben und/oder Erzielung einer bioziden/biostatischen Schicht oder einer bioziden Wirkung nach außen, z.B. bei Befall einer Fläche mit Schimmel.Further Areas of application of the glasses described here is the use in Colors and paints. The aim is to preserve the colors and / or Obtaining a biocidal / biostatic layer or biocidal External effect, e.g. in infestation of a surface with mold.
Aufgrund des hohen Phosphorgehaltes können die erfindungsgemäßen Gläser Glaspulver, Glaskeramiken oder Glaskeramikpulver neben der bioziden Wirkung durch Ionenaustausch bzw. Ionenfreisetzung auch eine bioaktive Wirkung aufweisen. Die erfindungsgemäßen Gläser, Glaskeramiken, Glaspulver oder Glaskeramikpulver sind daher besonders biokompatibel, d.h. besonders verträglich mit Körpergewebe.by virtue of high phosphorus content the glasses according to the invention glass powders, Glass-ceramics or glass-ceramic powder in addition to the biocidal effect by ion exchange or ion release also a bioactive effect exhibit. The glasses according to the invention, glass ceramics, Glass powder or glass ceramic powder are therefore particularly biocompatible, i.e. especially compatible with body tissue.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Schwermetallgehalt durch den vollständigen oder teilweisen Ersatz von Zn bevorzugt durch Ca, aber auch Mg verringert werden. Derartige Substanzen gewährleisten eine gute Umweltverträglichkeit.In a preferred embodiment can the heavy metal content by the complete or partial replacement of Zn, preferably by Ca, but also Mg can be reduced. such Ensure substances a good environmental compatibility.
Bei den erfindungsgemäßen Gläsern, Glaspulvern, Glaskeramiken oder Glaskeramikpulvern werden durch Reaktionen an der Glasoberfläche bzw. partielle Auflösung des Glases Ionen ausgetauscht bzw. freigesetzt. Die antimikrobielle Wirkung beruht somit unter anderem auf einer Freisetzung von Ionen. Die antimikrobielle Wirkung durch Ionenaustausch bzw. -freisetzung beeinträchtigen das Zellwachstum.at the glasses according to the invention, glass powders, Glass ceramics or glass ceramic powders are activated by reactions the glass surface or partial resolution exchanged or released ions of the glass. The antimicrobial Effect is thus based inter alia on a release of ions. The antimicrobial effect through ion exchange or release impair cell growth.
Neben der Abgabe spielt die in die Systeme eingebrachte antimikrobielle Glasoberfläche auch eine Rolle. Die antimikrobielle Wirkung der Glasoberfläche beruht ebenfalls auf dem Vorhanden sein von antimikrobiell wirkenden Ionen.Next the delivery plays the antimicrobial introduced into the systems glass surface also a role. The antimicrobial effect of the glass surface is based also on the presence of antimicrobial ions.
Weiterhin ist aber auch bekannt, dass Oberflächenladungen, d. h. das Zetapotential von Pulvern eine antimikrobielle Wirkung insbesondere auf Gram negative Bakterien haben kann. So geht von von positiven Oberflächenladungen auf Gram negative Bakterien eine antimikrobielle Wirkung aus, da positive Oberflächenladungen Bakterien anziehen, aber Gram negative Bakterien nicht auf Oberflächen mit positivem Zetapotential wachsen, d. h. sich mehren können. Diesbezüglich wird auf Bart Gottenbos et al. Materials in Medicine 10 (1999) 853-855 Oberfläche von Polymeren verwiesen.Farther but it is also known that surface charges, i. H. the zeta potential of powders have an antimicrobial effect especially on Gram negative Bacteria can have. So goes from positive surface charges on Gram negative bacteria have an antimicrobial effect, since positive surface charges Attract bacteria, but do not grudge negative bacteria on surfaces with grow positive zeta potential, d. H. can multiply. This will be on Bart Gottenbos et al. Materials in Medicine 10 (1999) 853-855 surface directed by polymers.
Antimikrobielle Effekte in Pulvern mit positiver Oberflächenladung werden in Speier et al. Journal of Colloid and Interface Science 89 68–76 (1982) Kenawy et al. Journal of controlled release 50, 145–52 (1998) beschrieben Durch Variation der glasbildenden, das heißt der netzwerkbildenden P2O5-Komponente kann die Lösegeschwindigkeit des Glases eingestellt werden. Durch den Ionenaustausch und die Auflösung des Glases wird die Freisetzungsrate biozider Ionen eingestellt.Antimicrobial effects in powders with positive surface charge are described in Speier et al. Journal of Colloid and Interface Science 89 68-76 (1982) Kenawy et al. Journal of controlled release 50, 145-52 (1998) By varying the glass-forming, ie the network-forming P 2 O 5 component, the dissolution rate of the glass can be adjusted. Through the ion exchange and the dissolution of the glass, the release rate of biocidal ions is adjusted.
Insbesondere kann durch die Freisetzung von Phosphaten in wässriger Lösung der pH-Wert gezielt eingestellt werden, insbesondere auf einen hautneutralen Wert.Especially can adjust the pH by the liberation of phosphates in aqueous solution especially on a skin-neutral value.
Durch den gezielten Einbau von Na2O wie auch ZnO oder CaO wird die Netzwerkbildung unterbrochen und die Reaktivität des Glases eingestellt, da bei hohem Na2O-Gehalt das Netzwerk lockerer ist und insoweit eingebrachte biozid wirkende Ionen wie Zn, Ag leichter abgegeben werden können. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Gläser, die CaO umfassen, insbesondere mit einem Gewichtanteil größer als 5 Gew-%, da bei Vorhandensein von Ca das Glas bioaktiv wird. Besonders bevorzugte Ausführungsformen enthalten Ca und Zn im Verhältnis 1:1 bis 1:2The targeted incorporation of Na 2 O as well as ZnO or CaO, the network formation is interrupted and set the reactivity of the glass, since at high Na 2 O content, the network is looser and insofar introduced biocidal ions such as Zn, Ag can be released easily , Particular preference is given to glasses according to the invention which comprise CaO, in particular with a weight fraction greater than 5% by weight, since in the presence of Ca the glass becomes bioactive. Particularly preferred embodiments contain Ca and Zn in the ratio 1: 1 to 1: 2
Durch den Ionenaustausch der Na-Ionen beziehungsweise Ca-Ionen in wässriger Lösung kann der pH-Wert auf einen neutralen Wert, beispielsweise pH = 7 eingestellt werden. Wird der P2O5-Gehalt erhöht bzw. durch Schmelzparameter wie z.B. der Schmelzdauer, Reinheit der Rohstoffe, etc. das Netzwerk des Glases variiert, z.B. dadurch, dass der Anteil freier OH-Gruppen des Phosphoroxids variiert, so kann auch eine Verschiebung ins leicht saure Milieu erreicht werden, so dass sich ein hautneutraler pH-Wert von pH = 5,5 ergibt.By the ion exchange of the Na ions or Ca ions in aqueous solution, the pH can be adjusted to a neutral value, for example pH = 7. If the P 2 O 5 content increases and varies for example by melt parameters such as the melting time, purity of raw materials, etc., the network of the glass, characterized in that the proportion of free OH groups of the phosphorus oxide varies, so also can a shift into slightly acidic environment can be achieved so that a skin-neutral pH of pH = 5.5 results.
Durch die gezielte Einstellung des Na2O-Gehaltes sowie des CaO-Gehaltes in Verhältnis zum Gehalt der netzwerkbildenden Komponente P2O5 ist es möglich, den pH-Wert des Glases im Kontakt mit Wasser durch Variation der Glaszusammensetzung definiert einzustellen. Eine Einstellung über einen weiten pH-Wert-Bereich von 4 bis 8 wird erreicht.The targeted adjustment of the Na 2 O content and the CaO content in relation to the content of the network-forming component P 2 O 5 , it is possible to set the pH of the glass in contact with water by varying the glass composition defined. A setting over a wide pH range of 4 to 8 is achieved.
Die biozide beziehungsweise biostatische Wirkung des erfindungsgemäßen Glases beziehungsweise hieraus gewonnen Glaspulvers beziehungsweise der aus diesen Ausgangsgläsern gewonnen erfindungsgemäßen Glaskeramiken oder Glaskeramikpulver, wird durch Ionenfreisetzung in einem flüssigen Medium, insbesondere in Wasser, verursacht. Die Gläser beziehungsweise die hieraus erhaltenen Glaspulver und Glaskeramiken weisen gegenüber Bakterien, Pilzen sowie Viren eine biozide Wirkung auf.The biocidal or biostatic effect of the glass according to the invention or obtained from this glass powder or the from these initial glasses obtained glass ceramics according to the invention or glass-ceramic powder, is obtained by ionic release in a liquid medium, especially in water. The glasses or the hereof obtained glass powder and glass ceramics are resistant to bacteria, Fungi and viruses have a biocidal effect.
Aus den hier beschriebenen Gläser können Glaskeramiken bzw. Keramiken erhalten werden. Diese werden durch einen nachgeschalteten Temperschritt entweder am Halbzeug (bspw. den Glasbändern oder Ribbons) oder am Produkt, beispielsweise am Glaspulver oder den Glasfasern hergestellt. Im Anschluß an den Temperschritt kann eine erneute Mahlung notwendig sein, um die gewünschte Partikelgröße einzustellen.Glass ceramics or ceramics can be obtained from the glasses described here. These are produced by a subsequent tempering step either on the semifinished product (for example, the glass bands or Ribbons) or on the product, for example on glass powder or glass fibers. Subsequent to the annealing step, a new refining may be necessary to adjust the desired particle size.
Mit Hilfe von Mahlprozessen können die Glaszusammensetzungen zu Glaspulver mit Partikelgrößen < 100 μm gemahlen werden. Als zweckmäßig haben sich Partikelgrößen < 50 μm bzw. 20 μm er wiesen. Besonders geeignet sind Partikelgrößen < 10 μm sowie kleiner 5 μm. Als ganz besonders geeignet haben sich Partikelgrößen < 2 μm herausgestellt.With Help of grinding processes can the glass compositions are ground to glass powder with particle sizes <100 microns become. As appropriate Particle sizes <50 microns or 20 microns he pointed. Particularly suitable are particle sizes <10 microns as well as smaller 5 μm. Particularly suitable particle sizes <2 microns have been found.
Der Mahlprozess kann sowohl trocken als auch mit nichtwässrigen bzw. wässrigen Mahlmedien durchgeführt werden.Of the Grinding process can be both dry and non-aqueous or aqueous Grinding media carried out become.
Mischungen verschiedener Glaspulver aus dem Zusammensetzungsbereich mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Korngrößen sind möglich, um bestimmte Effekte zu kombinieren.mixtures different glass powder from the composition range with different Compositions and particle sizes are possible, to combine certain effects.
Je nach Partikelgröße, Konzentration und der Zusammensetzung des Pulvers werden pH-Werte von 4,0 bis zu 8,0 erreicht.ever according to particle size, concentration and the composition of the powder will have pHs of 4.0 to reached to 8.0.
Mischungen von Glaspulvern mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Korngrößen können zur Einstellung spezieller Eigenschaften der einzelnen Glaspulver synergistisch kombiniert werden. So ist es beispielsweise möglich, die antimikrobielle Wirkung des Glaspulvers durch die Partikelgröße zu steuern.mixtures of glass powders with different compositions and grain sizes can be used for adjustment special properties of the individual glass powder synergistic be combined. So it is possible, for example, the antimicrobial To control the effect of the glass powder by the particle size.
Das Glas des Glaspulvers enthält P2O5 als Netzwerkbildner, wobei der Venetzungsgrad unter anderem durch Schmelzparameter beeinflusst werden kann.The glass of the glass powder contains P 2 O 5 as a network former, wherein the degree of utilization can be influenced inter alia by melting parameters.
Na2O wird als Flussmittel beim Schmelzen des Glases eingesetzt. Bei Konzentrationen kleiner 5 Gew.-% wird das Schmelzverhalten negativ beeinflusst. Außerdem wirkt der notwendige Mechanismus des Ionenaustausches bzw. nicht mehr hinreichend, um eine antimikrobielle Wirkung zu erzielen. Bei höheren Na2O-Konzentrationen als 30 Gew.-% ist die chemische Beständigkeit zu gering bzw. die Reaktivität zu hoch. Weiterhin wird das Schmelzverhalten negativ beeinflußt.Na 2 O is used as a flux during melting of the glass. At concentrations below 5% by weight, the melting behavior is adversely affected. In addition, the necessary mechanism of ion exchange or no longer acts to achieve an antimicrobial effect. At higher Na 2 O concentrations than 30 wt .-%, the chemical durability is too low or too high the reactivity. Furthermore, the melting behavior is adversely affected.
Alkali- und Erdalkalioxide sind zum Aufbau des Glasnetzwerkes notwendig. Durch den Anteil an Alkali- und Erdalkalioxiden in der Glaszusammensetzung kann die gewünschte Reaktivität des Glases eingestellt werden..Alkali- and alkaline earth oxides are necessary for the construction of the glass network. By the proportion of alkali and alkaline earth oxides in the glass composition can the desired Reactivity the glass can be adjusted ..
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Gläser, die CaO umfassen, insbesondere mit einem Gewichtsanteil größer als 5 Gew-%, da bei Vorhandensein von Ca das Glas besonders verträglich gegenüber Körpergewebe ist.Especially Preference is given to glasses according to the invention which Include CaO, especially with a weight fraction greater than 5% by weight, since in the presence of Ca the glass is particularly compatible with body tissue is.
Die Menge an Al2O3 dient der Erhöhung der chemischen Beständigkeit der Kristallisationsstabilität sowie der Steuerung der antimikrobiellen Wirkung. Es trägt außerdem teilweise zum Aufbau des Glasnetzwerkes bei. Al2O3 wird der Glaszusammensetzung zu mehr als 6,2 Gew.-% zugegeben.The amount of Al 2 O 3 serves to increase the chemical resistance of the crystallization stability and the control of the antimicrobial action. It also contributes in part to the construction of the glass network. Al 2 O 3 is added to the glass composition at more than 6.2 wt%.
ZnO ist eine wesentliche Komponente für die Heißformgebungseigenschaften des Glases. Es verbessert die Kristallisationsstabilität und erhöht die Oberflächenspannung. Außerdem kann es den entzündungshemmenden und wundheilenden Effekt unterstützen. Zur Erzielung einer entzündungshemmenden und wundheilenden Wirkung können bis zu 20 Gew.-% ZnO enthalten sein. Eine bevorzugte Ausführung enthält > 10 Gew.-% ZnO oder > 12 Gew.-% ZnO. Für reine anitmikrobiell wirksame Gläser kann die Glasmatrix auch ohne Zink aufgebaut werden Anstelle von Zn umfasst dann bevorzugt das Glas Ca. In diesem Fall wird eine antimikrobielle Wirkung durch biozid wirksame Ionen wie z.B. Ag, Te, Ge, Cr, Cu, die in die Glasmatrix eingebaut werden, erreicht. Geeignete Stoffe hierfür sind Ag2O oder CuO. Neben dem direkten Einbringen in die Glasmatrix während des Schmelzprozesses können diese Ionen auch über einen Ionenaustausch nur in die Oberflächenbereiche des Glases eingebracht werden.ZnO is an essential component of the hot forming properties of the glass. It improves the crystallization stability and increases the surface tension. In addition, it can support the anti-inflammatory and wound-healing effect. To achieve an anti-inflammatory and wound-healing effect, up to 20% by weight of ZnO may be present. A preferred embodiment contains> 10% by weight ZnO or> 12% by weight ZnO. For pure anitmicrobially active glasses, the glass matrix can also be built up without zinc. Instead of Zn, the glass then preferably comprises approx. In this case, an antimicrobial effect is achieved by biocidally active ions such as Ag, Te, Ge, Cr, Cu, which are incorporated into the glass matrix. Suitable substances for this purpose are Ag 2 O or CuO. In addition to the direct introduction into the glass matrix during the melting process, these ions can also be introduced via an ion exchange only in the surface regions of the glass.
Um die antimikrobielle Wirkung des Grundglases zu verstärken, können Ag2O, CuO als antimikrobiell wirkende Zusätze zugegeben werden.In order to enhance the antimicrobial effect of the base glass, Ag 2 O, CuO may be added as antimicrobial additives.
Das erfindungsgemäße Glas ruft keine hautirritierenden Wirkungen hervor.The glass according to the invention does not cause skin irritation.
Durch eine Kombination der pH-Wirkung, der Wirkung durch Oberflächeneffekte und der Ag, Cu oder Zn-Abgabe kann eine erhebliche Steigerung der antimikrobiellen Wirkung erzielt werden, die über die Summe der Einzelwirkungen deutlich hinausgeht. Die in das Produkt freigesetzte Konzentration von Ag, Cu, Zn-Ionen kann hierbei deutlich unter 1 ppm liegen.By combining the pH effect, the effect of surface effects and the Ag, Cu or Zn delivery can be achieved a significant increase in antimicrobial activity, which exceeds the sum the individual effects goes significantly. The concentration of Ag, Cu, Zn ions liberated into the product can be significantly below 1 ppm.
Die Einbringung des Ag, Cu, Zn kann hierbei entweder bereits bei der Schmelze durch entsprechende Salze erfolgen oder aber durch Ionenaustausch des Glases nach der Schmelze.The Incorporation of the Ag, Cu, Zn can either already at the Melt done by appropriate salts or by ion exchange of the glass after the melt.
Zur Erzielung von Farbwirkungen bspw. bei Anwendungen in Farben und Lacken können den Gläsern einzelne oder auch mehrere farbgebende Komponenten wie z.B. Fe2O3, CoO, CuO, V2O5, Cr2O5 in einer Gesamtkonzentration kleiner 4 Gew.-%, vorzugsweise kleiner 1 Gew.-% zugesetzt werden.For the purpose of achieving color effects, for example in applications in paints and varnishes, the glasses may contain individual or even several coloring components, such as, for example, Fe 2 O 3 , CoO, CuO, V 2 O 5 , Cr 2 O 5 in a total concentration of less than 4% by weight. , preferably less than 1 wt .-% are added.
Gläser, Glaspulver, Glaskeramiken oder Glaskeramikpulver mit innerhalb des beanspruchten Zusammensetzungsbereiches liegender Zusammensetzung erfüllen alle Anforderungen bezüglich eines Einsatzes in den Bereichen Papierhygiene, Kosmetik, Farben, Lacken, Putzen, Medizinprodukten, kosmetischen Anwendungen, Nahrungsmittelzusatz sowie Verwendung in Deoprodukten, Anti-Transpiranten sowie in Produkten zur Behandlung von Hautirritationen, akuten und chronischen Wunden sowie im Bereich der Zahnpflege/Zahnhygiene und Mundpflege/Mundhygiene.Glasses, glass powder, Glass ceramics or glass ceramic powder with within the claimed Composition of horizontal composition meet all Requirements regarding a use in the areas of paper hygiene, cosmetics, colors, Paints, plasters, medical devices, cosmetic applications, food additives as well as in Deoprodukten, anti-perspirants as well as in products for Treatment of skin irritations, acute and chronic wounds as well in the field of dental care / dental hygiene and oral care / oral hygiene.
Das Glaspulver kann in jeder geeigneten Form eingesetzt werden. Mischungen unterschiedlicher Glaspulver aus dem Zusammensetzungsbereich mit unterschiedlichen Zusammensetzungen sind ebenfalls möglich. Die Mischung mit anderen Glaspulvern ist ebenfalls möglich, um bestimmte Effekte zu kombinieren.The Glass powder can be used in any suitable form. mixtures different glass powder from the composition with different compositions are also possible. The Mixing with other glass powders is also possible to get certain effects to combine.
Komponenten wie Fluor können je nach Anwendungsgebiet dem Glas bis zu Konzentrationen von in Summe 3 Gew.-% zugesetzt werden. Diese Ausführungsform findet besonders im Bereich der Zahnpflege und Zahnhygiene Anwendung, da neben der antimikrobiellen und entzündungshemmenden Wirkung durch diese Ausführungsform Fluor in geringen Konzentrationen freigesetzt werden kann, das den Zahnschmelz härtet.components like fluorine can depending on the field of application the glass up to concentrations of in total 3 wt .-% are added. This embodiment finds particular in the field of dental care and dental hygiene application, in addition to the antimicrobial and anti-inflammatory Effect of this embodiment Fluorine can be released in low concentrations, which is the Enamel cures.
Eine besonders bevorzugte Anwendung im Dentalbereich ist die Verwendung der beschriebenen Gläser für Dentalmaterialien. Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Gläser alleine oder in Kombination mit anderen Materialien für Zahnfüllungen, Kronen, Inlais. Besonders bevorzugt ist hierbei die Verwendung der erfindungsgemäßen Gläser bzw. Glaskeramiken und der hieraus gewonnenen Glas- bzw. Glaskeramikpuler als Compositwerkstoff mit Polymerwerkstoffen.A Particularly preferred application in the dental field is the use the glasses described for dental materials. In particular, the glasses according to the invention are suitable alone or in combination with other materials for Dental fillings, Crowns, Inlais. Particularly preferred in this case is the use of glasses or Glass ceramics and the glass or glass ceramic powder obtained therefrom as composite material with polymer materials.
Ohne den Einsatz der beschriebenen Gläsern im Polymerbereich damit einzuschränken, gibt es Polymere, die sich besonders zur Zugabe von Bioglas eignen. Dies sind insbesondere PMMA; PVC; PTFE; Polystyrol; Polyacrylat; Polyethylen; Polyester; Polycarbonat; PGA bioabbaubares Polymer; LGA bioabbaubares Polymer oder die Biopolymere Kollagen; Fibrin; Chitin; Chitosan; Polyamide; Polycarbonate; Polyester; Polyimide; Polyharnstoff; Polyurethane; Organische Fluoropolymere; Polyacrylamide und Polyacrylsäuren; Polyacrylate; Polymethacrylate; Polyolefine; Polystyrene und Styren-Copolymere; Polyvinylester; Polyvinylether; Polyvinylidenchlorid; Vinylpolymere; Polyoxymethylen; Polyaziridine; Polyoxyalkylene; Synthetische Harze bzw. Alkyl-Harze, Amino-Harze, Epoxy-Harze, Phenolische-Harze oder ungesättigte Polyester-Harze; elektrisch leitende Polymere; Hochtemperatur-Polymere; anorganische Polymere; Polyphenyloxid-Silicone; Biopolymere wie beispielsweise Cellulose, Cellulose-Ester, Cellulose-Ether, Enzyme, Gelatine, natürliche Harze, Nukleinsäuren, Polysaccharide, Proteine, Seide, Stärke oder Wolle.Without the use of the glasses described in the polymer field, there are polymers that especially suitable for the addition of bioglass. These are in particular PMMA; PVC; PTFE; polystyrene; polyacrylate; polyethylene; Polyester; polycarbonate; PGA biodegradable polymer; LGA biodegradable polymer or the biopolymers collagen; Fibrin; chitin; chitosan; polyamides; polycarbonates; Polyester; polyimides; polyurea; polyurethanes; Organic fluoropolymers; Polyacrylamides and polyacrylic acids; polyacrylates; polymethacrylates; polyolefins; Polystyrenes and styrene copolymers; polyvinyl; polyvinyl ether; polyvinylidene chloride; Vinyl polymers; polyoxymethylene; polyaziridines; polyoxyalkylenes; Synthetic resins or alkyl resins, amino resins, epoxy resins, phenolic resins or unsaturated Polyester resins; electrically conductive polymers; High temperature polymers; inorganic polymers; Polyphenylene oxide silicones; Biopolymers like for example, cellulose, cellulose esters, cellulose ethers, enzymes, Gelatin, natural Resins, nucleic acids, Polysaccharides, proteins, silk, starch or wool.
Bevorzugt besitzen die erfindungsgemäßen Gläser für eine Verwendung mit alkali-sensitiven Polymeren, wie z.B. Polycarbonaten einen geringen Alkali-Gehalt.Prefers own the glasses according to the invention for use with alkali-sensitive polymers, e.g. Polycarbonates a small Alkaline content.
Insbesondere
eignen sie sich für
die Verwendung in folgenden Produkten, beispielsweise als antimikrobieller
Zusatz in Polymeren:
Schneidbrettern
Handschuhe
Mülleimer
Messergriffe
Essbesteck,
beispielsweise Chopsticks
Tabletts
Tischdecken
Kühlschränken
Spühlmaschinen
Wäschtrocknern
Waschmaschinen
Telefone
Tastaturen
Bügeleisen
Reiskocher
Lenkräder
Autoamaturen
Armlehnen
Schlüssel
Türgriff
Ascher
Schaltgriff
Schalter
Kugelschreiber
Disketten
Audio-Video-Kasetten
Compact
Disks (CD)
CilpboardsIn particular, they are suitable for use in the following products, for example as antimicrobial additive in polymers:
cutting boards
gloves
Garbage can
knife handles
Cutlery, for example Chopsticks
Trays
Set the table
refrigerators
dishwashers
Wäschtrocknern
Washing machines
phones
keyboards
Iron
rice cooker
steering wheels
Autoamaturen
armrests
key
door handle
Ascher
shifter
switch
pen
floppy
Audio-video cassettes
Compact discs (CD)
Cilpboards
Des
Weiteren können
derartige Gläser,
Glaskeramiken, Glaspulver oder auch Glaskeramikpulver auch im Bereich
der Bekleidungsindustrie, vorzugsweise als Zusatz zu Kunstfasern,
Verwendung finden. Ein Einsatz in
Kleidungsstücken
Socken
Unterwäsche
Handtüchern
Toilettentüchern
Tapeten
Kissenbezügen
Kissenfüllungen
Badekleidung
Bademützen
ist
denkbar.Furthermore, such glasses, glass ceramics, glass powders or even glass ceramic powders can also be used in the clothing industry, preferably as an additive to synthetic fibers. A use in
garments
socks
underwear
towels
toilet wipes
Murals
pillowcases
pillow fillings
bathing suits
bathing caps
is conceivable.
Weitere
Produkte auf Kunstfaser- oder Polymerbasis die das erfindungsgemäße Glas,
die erfindungsgemäße Glaskeramik,
ein hieraus gewonnenenes Glas- oder Glaskeramikpulver enthalten
können
sind:
Teppichböden
Kontaktlinsen
Kontaktlinsenhalter-Gefässe
Spielsand
Plastikgeld
Papiergeld
Spielzeug
Armbanduhr
TaucherkleidungOther products based on synthetic fibers or polymers which may contain the glass according to the invention, the glass ceramic according to the invention, a glass or glass ceramic powder obtained therefrom are:
carpeting
contact lenses
Contact lens holder vessels
play sand
plastic money
paper money
toy
watch
divers clothing
Insbesondere für die Verwendung in Fasern für Teppichböden ist das antimikrobielle Glaspulver als Zumischung zu den Fasern besonders geeignet.Especially for the Use in fibers for carpeting is the antimicrobial glass powder as an admixture to the fibers particularly suitable.
Das in dieser Erfindung beschriebene Glas beziehungsweise die hieraus gewonnene Glaskeramik oder das hieraus gewonnene Glas- oder Glaskeramikpulver, das durch Mahlen erhalten wird, ist wasserlöslich, aber verfügt über ausreichende chemische Beständigkeit. Das Glas beziehungsweise Glaspulver wirkt in erster Linie durch Ionenaustausch bzw. Ionenabgabe, was mit einer Oberflächenreaktion, und Metallionen-Freisetzung verbunden ist.The in this invention described glass or the thereof obtained glass ceramic or the glass or glass ceramic powder obtained therefrom, obtained by milling is water-soluble but has sufficient Chemical resistance. The glass or glass powder acts primarily through Ion exchange or ion donation, what with a surface reaction, and metal ion release.
Überraschenderweise zeigen die Glas- oder Glaskeramikpulver gemäß der Erfindung eine hohe Reaktivität und einen höheren antimikrobiellen Effekt als die Gruppe der bioaktiven Gläser, die im Stand der Technik beschrieben wurden, oder Glaspulvern, die aus derartigen Gläsern hergestellt wurden. Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben werden.Surprisingly show the glass or glass ceramic powder according to the invention, a high reactivity and a higher antimicrobial effect as the group of bioactive glasses that have been described in the prior art, or glass powders, the such glasses were manufactured. The invention will be described below with reference to the embodiments to be discribed.
Das Glas wurde aus den Rohstoffen in einem Platin-Tiegel erschmolzen, und anschließend zu Ribbons verarbeitet. Die Ribbons wurden mittels Trockenmahlung zu Pulver mit einer Partikelgröße d50 = 4 μm weiterverarbeitet.The Glass was melted from the raw materials in a platinum crucible, and subsequently processed into ribbons. The ribbons were made by dry grinding to powder with a particle size d50 = 4 μm further processed.
In
Tabelle 1 werden die Zusammensetzungen und Eigenschaften von Gläsern angegeben,
die zu den erfindungsgemäßen Glaspulvern
gemahlen werden können.
Die Zusammensetzungen beziehen sich auf Synthesewerte in Gew.-%
auf Oxidbasis. Tabelle
1: Zusammensetzungen (Synthesewerte) [Gew.-%] von 
Die
folgende Tabelle 2 zeigt pH-Werte und Leitfähigkeiten von Glaspulvern der
Zusammensetzung wie in den Ausführungsbeispielen
1 und 2 gemäß Tabelle
in einer 1 Gew.%igen wässrigen
Suspension nach 60 min: Tabelle
2: 
In
Tabelle 3 ist die antimikrobielle Wirkung für das Ausführungsbeispiel 2 gemäß Tabelle
1 angegeben. Es wurden 0,001 Gew-% Glaspulver mit einer Partikelgrösse von
d50 = 4μm
des Ausführungsbeispieles
2 in einer wässrigen
Suspension gemessen. Tabelle
3: Antibakterielle Wirkung der Pulver nach Europ. Pharmakopoe (3.
Auflage) in 0,001 wt.% wässriger Suspension: Ausführungsbeispiel
2 Korngröße 4μm: 
Für ein Glaspulver mit einer Körnung von d50 = 4μm der Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 2 in Tabelle 1 wurde in einer 1 %gew.-igen wässrigen Lösung einen pH-Wert von 5,1 bestimmt.For a glass of powder with a grain of d50 = 4μm the glass composition according to the embodiment 2 in Table 1 became a pH of 5.1 in a 1% aqueous solution certainly.
Insbesondere die Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 3 in Tabelle 1 stellt eine besonders bevorzugte Form dar, da es einen pH-neutralen Wert zeigt, verbunden mit einer antimikrobiellen und entzündungshemmenden Wirkung sowie besonderer Verträglichkeit mit Körpergewebe.Especially the glass composition according to the embodiment 3 in Table 1 represents a particularly preferred form since it shows a pH-neutral value, combined with an antimicrobial and anti-inflammatory Effect and special compatibility with body tissue.
Nachfolgend ist die antimikrobielle Wirksamkeit verschiedener Glaspulver mit einer Partikelgröße von d50 von 4 μm und einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 1, 2, 5 in Tabelle 1 in einem Proliferationstest beschrieben.following is the antimicrobial effectiveness of various glass powder with a particle size of d50 of 4 μm and a glass composition according to Embodiment 1, 2, 5 in Table 1 described in a proliferation test.
Bei einem Proliferationstest handelt es sich um ein Testverfahren, mit dessen Hilfe die Wirksamkeit von antimikrobiellen Oberflächen quantifiziert werden kann. Hierbei wird vereinfacht gesagt, die antimikrobielle Wirksamkeit der Oberfläche darüber charakterisiert, ob und wieviele Tochterzellen in ein umgebendes Nährmedium abgegeben werden. Die Durchführung des Tests ist beschrieben in T. Bechert, P. Steinrücke, G. Guggenbichler, Nature Medicine, Volume 6, Number 8, September 2000, S. 1053-1056.at A proliferation test is a test procedure with whose help quantifies the effectiveness of antimicrobial surfaces can be. This is simply said, the antimicrobial effectiveness the surface about that characterizes whether and how many daughter cells in a surrounding broth be delivered. The implementation of the test is described in T. Bechert, P. Steinrücke, G. Guggenbichler, Nature Medicine, Volume 6, Number 8, September 2000, Pp. 1053-1056.
Das Glaspulver wurde homogen in verschiedene Polymeren eingebracht. Die verwendeten Polymeren waren Polypropylen (PP), Acrylonitril Butadien Styren (ABS) und Polyamid PA.The Glass powder was homogeneously introduced into various polymers. The polymers used were polypropylene (PP), acrylonitrile Butadiene styrene (ABS) and polyamide PA.
Als Keim wurde Staphylokkokus Epidermidis verwandt. Bei diesem Keim handelt es sich um ein Bakterium, das auf der Haut vorkommt.When Germ was related to staphylococcus epidermidis. In this germ It is a bacterium that occurs on the skin.
In Tabelle 4 ist die beobachtete Proliferation über 48 h gezeigt für ein Glaspulver mit einer Partikelgröße zwischen d50 von 4 μm und einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 1 in Tabelle 1, das homogen in den jeweils angegebenen Konzentrationen (Gew.%) in Polypropylen (PP) eingebracht wurde.In Table 4 shows the observed proliferation over 48 hours shown for a glass powder with a particle size between d50 of 4 μm and a glass composition according to Embodiment 1 in Table 1, which is homogeneous in the respective indicated concentrations (% by weight) in polypropylene (PP) was introduced.
Unter
Onset OD wird die optische Dichte im umgebenden Nährmedium
verstanden. Durch Proliferation (Bildung von Tochterzellen) und
Abgabe der Zellen von der Oberfläche
in das umgebende Nährmedium
erfolgt eine Beeinträchtigung
der Transmission des Nährmediums.
Diese Absorption bei bestimmten Wellenlängen korreliert mit der antimikrobiellen
Wirksamkeit der Oberfläche.
Je höher
der Onset OD Wert, desto stärker antimikrobiell
wirksam ist die Oberfläche.
Diese Definition der Größe OD bezieht
sich auch auf alle nachfolgenden Tabellen. Tabelle
4: Glaspulver
einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel
1: Verwendetes
Polymer: Polypropylen (PP) 
In
Tabelle 5 ist die beobachtete Proliferation über 48 h gezeigt für ein Glaspulver
mit einer Partikelgröße zwischen
d50 von, μm
und einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 5. In Tabelle
1, das homogen in den jeweils angegebenen Konzentrationen (Gew.%)
in Polypropylen (PP) eingebracht wurde. Tabelle
5 Glaspulver
einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel
5: Verwendetes
Polymer: Polypropylen (PP) 
In
Tabelle 6 ist die beobachtete Proliferation über 48 h gezeigt für ein Glaspulver
mit einer Partikelgröße zwischen
d50 von 4 μm
und einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 1 in Tabelle
1, das homogen in den jeweils angegebenen Konzentrationen (Gew.%)
in Acrylonitril Butadien Styren (ABS) eingebracht wurde. Tabelle
6 Glaspulver
einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel
1: Verwendetes
Polymer: Acrylonitril Butadien Styren (ABS) 
In
Tabelle 7 ist die beobachtete Proliferation über 48 h gezeigt für ein Glaspulver
mit einer Partikelgröße zwischen
d50 von 4 μm
und einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 2 in Tabelle
1, das homogen in den jeweils angegebenen Konzentrationen (Gew.%)
in Acrylonitril Butadien Styren (ABS) eingebracht wurde. Tabelle
7: Glaspulver
einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel
2: Verwendetes
Polymer:: Acrylonitril Butadien Styren (ABS) 
In
Tabelle 8 ist die beobachtete Proliferation über 48 h gezeigt für ein Glaspulver
mit einer Partikelgröße zwischen
d50 von 4 μm
und einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 1 in Tabelle
1, das homogen in den jeweils angegebenen Konzentrationen (Gew.%)
in Polyamid (PA) eingebracht wurde. Tabelle
8 Glaspulver
einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel
1: Verwendetes
Polymer: Polyamid (PA) 
In
Tabelle 9 ist die beobachtete Proliferation über 48 h gezeigt für ein Glaspulver
mit einer Partikelgröße zwischen
d50 von 4 μm
und einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 2 in Tabelle
1, das homogen in den jeweils angegebenen Konzentrationen (Gew.%)
in Polyamid (PA) eingebracht wurde. Tabelle
9: Glaspulver
einer Glaszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel
2: Verwendetes
Polymer: Polyamid (PA) 
Claims (26)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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