[发明专利]抗菌金属纳米泡沫及相关方法在审
申请号: | 201280059692.6 | 申请日: | 2012-10-04 |
公开(公告)号: | CN104379496A | 公开(公告)日: | 2015-02-25 |
发明(设计)人: | E·M·亨特;M·L·潘托哈 | 申请(专利权)人: | 得克萨斯A&M大学系统;得克萨斯理工大学 |
主分类号: | B82B1/00 | 分类号: | B82B1/00;A01N59/16;B82B3/00;B22F9/00 |
代理公司: | 上海专利商标事务所有限公司 31100 | 代理人: | 陶家蓉 |
地址: | 美国得*** | 国省代码: | 美国;US |
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搜索关键词: | 抗菌 金属 纳米 泡沫 相关 方法 | ||
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年10月5日提交的美国专利申请号61/543,679的权益,其通过引用全文纳入本文。
政府许可权的声明
本发明是在国家科学基金会(National Science Foundation)授予的基金号CBET-0914382和国防威胁降低局(Defense Threat Reduction Agency)授予的基金号HDTRA-1-08-10-BRCWMD的政府资助下完成的。政府对本发明享有某些权利。
背景技术
在医院、食品工业、油工业和公共环境中的细菌污染物产生了主要的公共健康问题。尽管存在大量的研究和开发努力,与生物医学装置、管道应用和食品烹饪相关的污染物问题持续存在。诸如雾化的消毒剂喷雾器或擦拭巾的传统清洁方法具有有限的效果。存在一种通过使得材料具有如下性质:包括不利于细菌粘附和生长的表面化学和表面粗糙度,来减轻细菌群集的需求。
本发明致力于满足这一需求,并提供其它相关的优点。
发明概述
在一个方面,本发明提供了一种金属纳米泡沫。在一个实施方式中,金属纳米泡沫包括金属或金属合金,以及抗菌金属离子,其中材料包括大量平均孔径小于1微米的孔。代表性的金属包括铝、钛、锰、钼和金或其组合。代表性的金属合金包含选自铝、钛、锰、钼和金的金属。代表性的抗菌金属离子包含银、铜、铁、锡、铅、锌、镍、镉、铬、钴、铋、汞、金和铝离子,及其组合。纳米泡沫的金属或金属合金与抗菌金属离子的化学计量当量比是0.8至约1.2。
在本发明的另一方面,提供了涂覆的基材。在一个实施方式中,该基材具有至少部分被包含本发明的纳米泡沫的涂层覆盖的表面。代表性的基材包括与人体接触的基材(例如,医学装置)和与食品接触的基材。
在另一个方面,本发明提供了一种预防、抑制和/或杀死细菌在物质上或物质中生长的方法。在一个实施方式中,该方法包括将物质与本发明的纳米泡沫接触。优选通过该方法处理的细菌包括产芽孢细菌。
在本发明的另一个方面,提供了一种制备金属纳米泡沫的方法。在一个实施方式中,所述方法包括:
(a)将金属或金属合金纳米颗粒与金属氧化物颗粒结合以提供反应物混合物,其中所述金属氧化物的金属是抗菌的,其中所述金属氧化物颗粒的平均最大尺寸小于1微米,并且其中所述金属纳米颗粒与所述金属氧化物颗粒的化学计量当量比为约0.8-约1.2;
(b)根据需要对反应物混合物进行干燥,以得到干燥的混合物;
(c)任选地压制干燥的混合物,以得到粒状形式的混合物;以及
(d)使混合物经过燃烧合成以得到金属纳米泡沫。在一个实施方式中,金属纳米颗粒与金属氧化物颗粒的化学计量当量比为约1.0。在一个实施方式中,燃烧合成是自蔓延(self-progagating)的高温燃烧合成。在另一个实施方式中,燃烧合成是体积燃烧合成。在一个实施方式中,该方法还包括使用气化剂。也提供通过本发明的方法制备的金属纳米泡沫。
在另一个方面,本发明提供了用于制备金属纳米泡沫的组合物。在一个实施方式中,该组合物是包含金属或金属合金纳米颗粒以及金属氧化物颗粒的粉末,其中所述金属氧化物的金属是抗菌的,并且其中所述金属氧化物颗粒的平均最大尺寸小于1微米。
附图说明
结合附图,通过以下详细描述,本发明的以上方面以及许多伴随的优点将更容易理解。
图1是比较在燃烧合成之前的铝基金属组合物与通过燃烧合成从该组合物制备的本发明的代表性金属纳米泡沫的照片。照片显示组合物(1mm宽)的燃烧合成导致的体积膨胀得到金属纳米泡沫(7mm宽)。
图2A-2D是比较在本发明的代表性的铝基金属纳米泡沫存在下,琼脂平板上的细菌生长(枯草芽孢杆菌)的照片:图2A,在24小时,纳米Al+Ag2O;图2B,在48小时,纳米Al+Ag2O;图2C,在24小时,纳米Al+TiO2;图2D,在48小时,纳米Al+TiO2。图2E和2F是比较在铝基金属微米泡沫存在下,在琼脂平板上的细菌生长(枯草芽孢杆菌)的照片:图2E,在24小时,纳米Al+Ni;图2F,在48小时,纳米Al+Ni。图2G和2E分别是比较在24小时和48小时琼脂平板上细菌生长(枯草芽孢杆菌)的对照的照片。
图3比较了代表性的金属纳米泡沫和微米泡沫的X-射线衍射(XRD)数据。
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