Декоративний предмет інтер’єру з антибактеріальними наночастинками

Реферат: Декоративний предмет інтер'єру з антибактеріальними наночастинками належить до області декоративного мистецтва. UA 73619 U (54) ДЕКОРАТИВНИЙ ПРЕДМЕТ ІНТЕР'ЄРУ З АНТИБАКТЕРІАЛЬНИМИ НАНОЧАСТИНКАМИ UA 73619 U UA 73619 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області декоративного мистецтва і може бути використана як елемент дизайну інтер'єру. Відомий декоративний предмет інтер'єру, що містить підкладку з полірованого скла чи склатриплекс та кристали з каміння кришталю різних розмірів, закріплені по одному або групами на підкладці [Патент України № 41156. ДЕКОРАТИВНИЙ ЕЛЕМЕНТ. МПК B44F 1/04, В44С 5/04, Опубл. 15.08.2001, бюл. № 7]. Недоліком відомого декоративного предмета інтер'єру є низька антимікробна активність його поверхні, що знижує екологічну чистоту приміщення. Відомий декоративний предмет інтер'єру отриманий ліпленням з пластичної маси об'ємного зображення на дереві, фанері або ДВП. Пластичну масу для ліплення одержано із суміші клею ПВА і води з доданим комбінованим порошком, що складається з деревного пилу або тирси, або стружки з пудрою кольорових металів. [Патент України № 33031. СПОСІБ ОТРИМАННЯ ОБ'ЄМНОГО ЗОБРАЖЕННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ ПЛАСТИЧНОЇ МАСИ ДЛЯ ХУДОЖНЬОГО ЛІПЛЕННЯ. МПК В44С 3/00, Опубл. 15.02.2001, бюл. № 1]. Недоліком відомого декоративного предмета інтер'єру є низька антимікробна активність його поверхні, обумовлена тим, що пудра кольорових металів має дуже низьку бактерицидну активність. При цьому не всі кольорові метали, а лише незначна їх частина має антимікробну дію. Переважна частина частинок кольорових металів знаходиться в тілі виробу, виконуючи функцію армування виробу і не виконує функцію дезінфекції по відношенню до мікробів, які переважно знаходяться на поверхні виробу. Крім того, застосування пудри кольорових металів значно здорожчує виріб. Найбільш близьким до пропонованого є декоративний предмет інтер'єру, такий як ваза, статуетка, рама для картин, рамка для фотографій, горщик для квітів, банка, свічник, кований виріб, виріб з ліпнини, ємність, виконаний з пластмаси, скла, металу або кераміки, гіпсу, дерева [Патент України № 13223. ДЕКОРАТИВНИЙ ВИРІБ З ПЛАСТМАСИ, СКЛА, МЕТАЛУ АБО КЕРАМІКИ. МПК В44С 3/00. Опубл. 15.03.2006, бюл. № 3]. Недоліком відомого декоративного предмета інтер'єру є низька антимікробна активність його поверхні, що знижує екологічну чистоту приміщення. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення антимікробної активності виробу та підвищення екологічної чистоти приміщення. Запропонований, як і відомий декоративний предмет інтер'єру, такий як ваза, статуетка, рама для картин, рамка для фотографій, горщик для квітів, банка, свічник, кований виріб, виріб з ліпнини, ємність, виконаний з пластмаси або скла, або металу, або кераміки, або гіпсу, або дерева і, відповідно до даної пропозиції, містить на поверхні і в приповерхневому шарі наночастинки щонайменше одного металу з групи, що складається зі срібла, міді, платини, паладію, іридію, цинку, магнію, олова. При цьому містить наночастинки металів у кількості 0,000001-0,001 мас. %. Поставлена задача вирішується тим, що декоративний предмет інтер'єру додатково містить на поверхні і в приповерхневому шарі наночастинки, щонайменше одного металу з групи, що складається зі срібла, міді, платини, паладію, іридію, цинку, магнію, олова. Це підвищує антимікробну активність виробу, оскільки наночастинки перерахованих металів мають бактерицидну дію по відношенню до широкого спектру мікроорганізмів. Крім того, проявляється синергетичний антимікробний ефект від дії наночастинок декількох металів. Наночастинки мають високу екологічну чистоту і не мають запаху. У медичній практиці і ветеринарії широко відома антимікробна дія таких металів, як Ag, Pt, Pd, Сu і Zn (див. Morton Н.Е. Pseudomonas in Disinfection, Sterilisation and Preservation, ed. S.S. Block, Lea and Febider 1977 and N. Grier Silver and Its Compounds in Disinfection, Sterilisation and Preservation, ed. S.S. Block, Lea and Febiger, 1977; Федоров Ю.И., Володина Л.А., Кузовникова Т.А. и др. Сравнительное изучение влияния металлов Ag, Cu, Zn, Al в виде высокодисперсного порошка и соли на рост Escherichia coli В. // Известия Академии Наук СССР. Серия биологическая. 1983. № 6. С. 948-950). Відомо що срібло знешкоджує понад 950 видів шкідливих бактерій, вірусів та грибків, [див. Баллюзек Ф. В., Куркуев А. С, Сквирский В. Я. Лечебное серебро и медицинские нанотехнологии // М.: Диля, 2008. - 112 с.; Савадян Э.Ш., Мельникова В.М., Беликова Г.П. Современные тенденции использования серебросодержащих антисептиков// Антибиотики и химиотерапия. - 1989. - № 11. - С. 874-878]. До бактерицидних металів, на відміну від антибіотиків, не розвивається залежність, вони не токсичні і не викликають побічних ефектів (див. Shahverdy A. R, Fakhimi Alt, Minaian Sara Synthesis and effect of silver nanopracles on the antibacterial activity of different antibiotics against 1 UA 73619 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Staphylococcus and Escherichia coli // Nanovedicine-Nanotechnology biology and medicine 3(2): 168171 Jun 2007). Срібло, мідь і магній проявляють високу бактерицидну і віруліцидну активність, цинк і олово проявляють овоцидну активність. Використання наночастинок срібла, міді, платини, паладію, іридію, цинку, магнію, олова підвищує антимікробну активність виробу, оскільки перераховані метали мають біоцидну дію щодо широкого спектру мікроорганізмів (див.: Нанотехнологія у ветеринарній медицині. Поліграфцентр "Ліра", 2009. С. 194-221. Патент України № 43033. СПОСІБ ДІАГНОСТИКИ ЖИТТЄЗДАТНОСТІ ЯЄЦЬ НЕМАТОД. МПК (2006) C02F 1/46. Опубл. 27.07.2009, бюл. № 14). Декоративний предмет інтер'єру містить наночастинки металів у кількості 0,000001-0,001 мас. %. При вмісті наночастинок менше 0,000001 мас. % слабко виражена антимікробна активність виробу. Вміст наночастинок більше 0,001 мас. % недоцільний, оскільки призводить до подорожчання виробу без істотного підвищення його антимікробної активності. Приклад 1. Декоративний предмет інтер'єру з антибактеріальними наночастинками виконують, наприклад, з кераміки, гіпсу або дерева. Потім отримують водний розчин наночастинок металів шляхом диспергування металевих гранул, що знаходяться в деіонізованій воді [див. Патент України № 23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F 9/14. Опубл. 25.05.2007. Бюл. № 7]. При проходженні через ланцюжки електропровідних гранул імпульсів електричного струму в точках контактів гранул один з одним виникають іскрові розряди, в яких відбувається вибухоподібне диспергування матеріалу. У каналах розряду температура досягає 10 тис. градусів. Ділянки поверхні гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші наночастинки і пар. Розплавлені нанокраплі металу, знаходячись у вільному польоті, набувають сферичної форми. Продукти руйнування охолоджуються у воді. У воді накопичуються частинки в завислому стані, утворюючи колоїдний розчин наночастинок. Для надання виробу антимікробних властивостей в нього вводять наночастинки щонайменше одного металу з групи, що складається зі срібла, міді, платини, паладію, іридію, цинку, магнію, олова. Для цього водний колоїдний розчин металевих наночастинок наносять на декоративний предмет інтер'єру шляхом його розпилення на поверхню виробу. Для предмета інтер'єру, який має пористу, мезопористу, мікропористу, нанопористу структуру розчин залишається як на поверхні так і проникає в приповерхневий шар. Для предмету інтер'єру, виконаного їх пластмаси, скла, металу, розчин залишається як на поверхні, так і проникає через дефекти поверхні, мікротріщини, нанотріщини в приповерхневий шар. Розчин залишається на поверхні і проникає через пори в приповерхневий шар. Потім проводять сушіння виробу на повітрі. Це забезпечує випадіння з колоїдного розчину наночастинок і розміщення їх на поверхні виробу в порах і мікротріщинах приповерхневого шару. Після випаровування води на поверхні виробу і в приповерхневому шарі залишаються наночастинки металів, які, внаслідок малих розмірів і великої питомої площі поверхні, надійно скріплюються з поверхнею виробу за рахунок сил міжмолекулярного притягування. У міру стирання поверхневого шару при експлуатації виробу оголюються наночастинки, розташовані в приповерхневому шарі. Це забезпечує пролонговану антимікробну дію декоративного предмета інтер'єру і підвищує екологічну чистоту приміщення. Приклад 2. Дослідження бактерицидної і віруліцидної активності наночастинок металів проводили відповідно до європейської інструкції EN 13727:2003. Згідно з європейською інструкцією EN 13727:2003 застосовували адаптований суспензійний метод, відповідно якому достатня ефективність дезінфекції визначалася як зменшення кількості числа життєздатних бактерій і коліфагів на 5 lg. Бактерицидну активність наночастинок на грамнегативні і грампозитивні мікроорганізми 7 8 вивчали на моделях Е.соlі і S.aureus, вихідна концентрація яких дорівнювала 8,4×10 - 2,1×10 КОЕ / мл відповідно (7,9-8,3 lg). Використовували колоїдний розчин наночастинок з концентрацією 500 мг/л. Результати досліджень наведені в табл. 1. 2 UA 73619 U Таблиця 1 Тест-штам Експозиція, години 1 2 Е.соlі (вихідна конц. 8,4Ч107 Куо/мл) 6 24 1 2 S.aureus (вихідна конц. 2,1Ч108 Куо/мл) 6 24 5 10 Контроль умов дослідження (КОЕ/мл) Концентрація наночастинок нерозбавлений розчин 1:10 1:40 1:100 1:200 1:10 1:40 1:100 1:200 1:10 1:40 1:100 1:200 нерозбавлений розчин 1:10 1:40 1:100 1:200 1:10 1:40 1:100 1:200 1:10 1:40 1:100 1:200 6,6 × 10 Дослідження (КОЕ/мл) Ефективність знезараження (%) 0 100 6 4 6,6 × 10 6 6,5 × 10 6 2,0 × 10 6 7,1 × 10 2,1 × 10 5 2,6 × 10 6 1,9 × 10 6 2,4 × 10 0 3 1,4 × 10 4 9,8 × 10 5 2,3 × 10 0 1 4,0 × 10 2 1,5 × 10 4 8,6 × 10 96,8 96,1 71,2 63,6 100 99,8 98,5 96,5 100 99,99 99,99 95,7 0 100 6 5 7,1 × 10 6 7,1 × 10 6 6,5 × 10 5 2,7 × 10 6 1,1 × 10 6 3,7 × 10 6 5,1 × 10 3 6,6 × 10 6 1,1 × 10 6 1,0 × 10 6 1,1 × 10 0 2 1,6 × 10 3 1,7 × 10 5 4,7 × 10 96,2 84,5 47,9 28,6 99,91 84,5 85,9 84,5 100 99,98 99,7 27,78 Наведені в Табл. 1 результати експериментальних досліджень демонструють, що колоїдний розчин наночастинок при його безпосередньому застосуванні в нерозбавленому вигляді є ефективним дезінфектантом щодо знезараження від зазначених бактерій при експозиції 1 година. Також наведені в таблиці дані свідчать про те, що термін експозиції мав вирішальне значення для специфічної активності подальших розбавлень препарату. Найбільш ефективна дія колоїдного розчину в концентрації 1:10 проявлялась при контакті 6 годин - для Е.соlі (100 %, > 6,8 lg), і 24 години - для S.aureus (100 %, > 5,8 lg). Приклад 3. Віруліцидну активність колоїдного розчину наночастинок срібла і міді оцінювали в залежності від концентрації та часу дії (lg редукції). Як модель вірусів був використаний 7 соматичний ДНК-коліфаг Т2, концентрація якого в дослідженні становила 2,6 × 10 БОЕ/мл (7,4 lg). Результати дослідження віруліцидної активності колоїдного розчину наночастинок срібла і міді наведені в табл. 2 15 Таблиця 2 Бактеріофаг Експозиція, години 6 Т2 (титр 7,4 lg) 24 Концентрація наночастинок 1:10 1:40 1:100 1:10 1:40 1:100 3 Контроль умов дослідження (Боу/мл) 5,4 4,7 Коефіцієнт редукції >5,4 1,1 0,4 >4,7 2,5 0,2 UA 73619 U 5 10 15 Наведені в табл. 2 експериментальні дослідження демонструють, що колоїдний розчин наночастинок срібла і міді при його застосуванні в концентрації 1:10 та експозиції 6 годин є ефективним дезінфектантом (5,4 lg) щодо знезараження від зазначеного вірусу. Зменшення ефективності знезараження при експозиції 24 години порівняно з 6 годинами пояснюється тим, що в контролі умов дослідження спостерігається зменшення кількості бляшкоутворюючих одиниць з 5,4 до 4,7 lg і, як наслідок, відбувається зменшення і логарифму редукції (з>5,4>4,7 lg). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Декоративний предмет інтер'єру з антибактеріальними наночастинками, такий як ваза, статуетка, рама для картин, рамка для фотографій, горщик для квітів, банка, свічник, кований виріб, виріб з ліпнини, ємність, виконаний з пластмаси або скла, або металу, або кераміки, або гіпсу, або дерева, який відрізняється тим, що містить на поверхні і в приповерхневому шарі наночастинки щонайменше одного металу з групи, що складається зі срібла, міді, платини, паладію, іридію, цинку, магнію, олова. 2. Декоративний предмет інтер'єру з антибактеріальними наночастинками по п. 1, який відрізняється тим, що містить наночастинки металів у кількості 0,000001-0,001 мас. %. 20 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4