获得具有抗菌性质的表面的方法和物质 【发明背景】
1.发明领域
本发明涉及一种提供普通表面的产品和方法，所述表面具有对抗细菌、病毒和真菌的抗菌性质。
2.发明公开陈述
许多消费品和工业品的表面经常繁殖有细菌、病毒和真菌，其对健康产生危险。这些普通表面的清洁和消毒是一种日常卫生工作。由于许多微生物对目前使用的许多药剂变得越发耐受，因此清洁和消毒总不能得到令人满意的结果。表面消毒所用的化学组合物经常具有宽的非特异性作用以及可能对那些具有过敏症或对化学制品敏感的人的健康造成危险。
美国专利4,532,269描述了一种用作船用抗菌涂料的三元共聚物。该涂层缓慢地腐蚀以产生高毒性化合物，该高毒性化合物可使涂料保持抗菌活性。当涂料中活性成分的迁移最终达到无效地程度时，这种涂层将丧失其作用。该发明产生的毒性化合物使得该涂层在消费品或普通工业品中的使用不切实际。
美国专利5,534,346描述了一种可联接的薄膜预防屏障，该屏障用于阻止医学过程期间传染病的蔓延。该发明是一种具有压敏粘合背面的视觉透明或半透明的塑性板。所述发明是一种物理障碍，其不具有任何抗菌性质。
美国专利5,967,714描述了一种用于制造抗菌聚合物表面的方法，其中甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯与脂族不饱和单体在聚合物基材上接枝共聚。接枝聚合发生之前，基材表面通过例如UV辐射的方法被活化。所述发明限于聚合物基材，以及只在产品被制造时才提供抗菌防护。该发明没有描述如何对预先制造的物品提供抗菌性质。
美国专利6,214,901描述了一种具有生理活性药剂的组合物，其用于涂布医药器材使得涂层在植入体内时随时间释放生理活性药剂。所述涂层组合物特别适合用于那些在使用时经受显著的弯曲或膨胀的装置。使用所述的生理活性试剂涂层覆盖消费品是不实际的，因为其干扰了待保护物品的外观和实用性。
美国专利6,080,490描述了在生物学动态环境中主动消毒基材的表面。所述发明包括一种与电化学贵重元素结合的抗菌元素，其与生物液体形成许多伽伐尼电池以在靶点释放抗菌元素。因为大多数商业品和工业品不与生物液体接触，使用所述发明保护这些表面是不可行的。
美国专利5,534,346描述了一种在医学过程中阻止传染病蔓延的可连接的薄膜预防屏障。该发明是具有压敏粘结背面的视觉透明或半透明的塑料板。所述发明是一种物理障碍而不具有任何抗菌性质。
发明人先前已描述(在1999年6月30日提交的尚未授权的美国专利申请09/345282)了表面被光敏剂覆盖或含有光敏剂的医药导管和植入物。该发明的一个实施方案是粘贴于装置表面上或装置表面附近的光敏化合物，通过适当的照明来周期性地活化该化合物。使用该发明在较长的时间段内可克服细菌在卫生器材上的生长和粘着。按类似方法覆盖消费品是不切实际的，由于表面暴露于环境的光下，随时间会发生漂白。使用激光作为活化辐射也是不切实际的。
如有一种方法在产品被制造后能赋予产品表面以抗菌性质将是有用的，其中抗菌作用是可更新的以及其中的抗菌药剂不会使微生物的耐受性得到发展。
发明目的和概述
本发明的目标是提供一种产品，该产品赋予消费品和工业品上的表面以抗菌防护，微生物很难或不可能对其建立免疫性。
本发明的另一个目标是提供一种方法，该方法通过连续地活化保护涂层从而减少微生物与商品的表面或消费品粘着的可能性，所述保护涂层能够抑制微生物在表面或产品上的生长。
本发明的又一个目标是提供一种方法，该方法通过周期性地活化保护涂层而阻止微生物在表面和产品上的生长，所述保护涂层能抑制微生物在表面或产品上的生长。
本发明的另一个目标是在物体上提供多个抗菌保护层，该保护层根据需要可被剥掉以提供新的抗菌表面。
简而言之，本发明包括使用光敏剂，以在消费品和工业品上提供抗菌表面。这一方法避免使用可能有毒的化学制品和溶液。本发明也避免使用那些可能形成降解产物的化学组合物，所述降解产物对于健康人是不能接受的或者可刺激具有过敏症或在其它方面敏感的人。根据本发明，选择具有特定性质和特定设计特征的光敏剂以实际利用消费和工业市场中的光敏剂。重要的是所选光敏剂的活化谱与待保护表面需要表现其抗菌性质的环境条件相匹配。这就意味着期望照明能量和强度级需要产生足够的单线态氧以破坏目标微生物。也可选择这样的光敏剂，其仅能通过显著存在于某些照明灯中的波长所活化，从而使表面仅在当照明灯打开时才是抗菌的，所述照明灯是例如那些通常存在于实验室、医疗室、药房和饮食区域的灯。本发明的一个有用的特征在于在光中发荧光过程中没有抗菌耐受性。同时有用的是，已知光敏剂仅在杀死细胞所需的一个百分率的剂量下即可有效地对抗细菌。
本发明的上述的及其它的目标、特征和优点将从以下的说明书和附图而变得显而易见(附图中的不同附图表记是指相同要素)。
附图的简要说明
附图1表示一种表面涂有光敏剂的产品，该产品具有可除去的保护层。
附图2表示一种具有多个涂有光敏剂的表面的产品，每个涂有光敏剂的表面都具有可除去的保护层。
优选实施方案详述
在本发明的一个优选实施方案中，含有光敏剂的制剂是局部施用的形式，例如喷雾或溶液。抗菌制剂一般由水相载体中的光敏剂和额外的组分如缓冲液、盐、干燥剂、抗氧化剂和防腐剂组成。
含有光敏剂的制剂保存在功能性保护环境中，例如喷雾器或涂料器中，该环境保护含有光敏剂的制剂免受活化辐射和氧化。光敏剂制剂被喷雾或施用到需要抗菌性质的表面或物体上。制剂中的光敏剂在表面或产品需要表现抗菌活性的环境条件下可被活化。
在可选择的实施方案中，通过施用局部可用形式的含制剂光敏剂可赋予表面以抗菌性，其中光敏剂仅在特定波长范围内被活化。例如，显著存在于照明灯内，如通常存在于实验室、医疗室、药房和饮食地区的灯内的波长。当打开的特定照明灯时，这种制剂被活化或再活化，使得表面仅在需要时是抗菌的。这使重新施用制剂的需要最小化。
在本发明的另一个优选实施方案中，可强化光敏剂制剂以保护表面，在这些表面中，顽固菌株的微生物，如某些类型的细菌可能是个问题。制剂组分使光敏剂分子结合或连接到待保护表面上。设计连接机理使得当其暴露于充足浓度的单线态氧下时能断开。优先对光敏剂进行修饰使其附着有目标分子，这些目标分子被设计用来针对或吸引难解决的细菌。
当短时间暴露于照射下时，释放足够的单线态氧以使与表面连接的链断开，从而释放光敏剂分子。当关掉辐射源时，单线态氧的浓度下降到可破坏细菌的浓度之下，细菌会有机会出现。目标分子可使光敏剂接近邻近的细菌，并优先被吸收到细菌体内。当待保护表面受到随后的照明时，光敏剂会在目标细菌之上或细菌体内再次产生单线态氧，从而表现定位的和增强的抗菌效果。
如果使用计时器来控制照明源，则该诱惑物和增强的杀死保护方式在一天的任何时间都是有效的。
本发明通过以下实施例进一步说明，但不受其限制。
实施例1：
在一个优选实施方案中，本发明在经光敏剂处理的表面上使用了保护层，例如保护膜。这是用来保护保护层之下、表面上的含制剂的光敏剂免受氧和光谱的有害部分的损害，直到保护层被除去或剥去。一个应用实例可以是牙科或外科用托盘(参见附图1)。托盘102通过使用喷雾罐106或其它涂料器涂布含有光敏剂的制剂104，然后用保护层108覆盖。当准备使用托盘102时，除去保护层108，暴露的光敏剂制剂104的抗菌性质开始起作用。保护层108可使用任何可执行所需功能的材料制造，但是最可能使用的材料为金属箔、高分子膜和纸片。
实施例2：
在另一个优选实施方案中，将多个层装配成如同垫200样而形成工作表面(参见附图2)。每层由片202组成，每个片保护与其相邻的下面的片208。每个片202的上表面204涂有光敏剂制剂206。片202对光敏剂的活化照明波长是不透明的和用来保护临近的下面的片208。当片202上的光敏剂制剂206的抗菌活性开始减少时，剥去片202而露出与其相邻的下面的片208，当通过所选光源照明时，片208抗菌性质被活化。根据需要剥去另外的片。
该实施方案的一个具体应用是用在关注集中在细菌和食物中毒方面的食品行业内。通过涂有光敏剂制剂的多层片，可容易地获得可更新的耐抗菌活性的工作面。器具在使用前或使用之间可被置于所述片上。当片已达到其期望的使用效果，或当片污染后，可剥掉垫的最上面的片以露出新的涂有光敏剂制剂的片。由于所述发明不涉及危险的化学品，其可理想地用于食品行业。所述片可由任何可执行所需功能的材料制造，但是最可能使用的材料为金属箔、高分子膜和纸片。
在参考附图描述了本发明的优选实施方案后，应该理解本发明不局限于精确的实施方案，本领域的技术人员可做各种变化和修饰而不脱离本权利要求书所指出的本发明的范围或实质。