методы получения стабилизированных частиц солей металлов

Формула изобретения

1. Способ получения антимикробных стабилизированных частиц солей металлов, включающий:

a. получение первого раствора, содержащего по меньшей мере один предшественник соли;

b. получение второго раствора, содержащего комплекс, образованный по крайней мере из одного реагента-металла и по крайней мере одного диспергирующего реагента в эффективном количестве, обеспечивающем стабилизацию размера частиц;

c. добавление второго раствора к первому раствору со скоростью, достаточной для сохранения прозрачности раствора в течение всего периода добавления, с образованием результирующего раствора, содержащего стабилизированные частицы соли металла, имеющие средний размер меньше, чем 200 нм;

высушивание результирующего раствора для получения антимикробного порошка соли металла с массовой процентной долей металла от 0,01 до 10 мас.% в антимикробном порошке соли металла.

2. Способ по п.1, где второй раствор имеет концентрацию металлсодержащего реагента не менее чем 1500 млн. частей.

3. Способ по п.1, где диспергирующий реагент присутствует во втором растворе в концентрации от 20 до 50 мас.%.

4. Способ по п.1, где первый раствор имеет концентрацию предшественника соли не менее чем 1500 млн. частей.

5. Способ по п.1, где первый раствор имеет концентрацию предшественника соли не менее чем 5000 млн. частей.

6. Способ по п.1, где первый раствор имеет концентрацию предшественника соли от 5000 млн. частей до 50000 млн. частей.

7. Способ по п.1, где средний размер частиц составляет менее чем 100 нм.

8. Способ по п.1, где средний размер частиц составляет менее чем 50 нм.

9. Способ по п.1, где первый и второй растворы являются водными растворами.

10. Способ по п.1, где результирующий раствор имеет вязкость менее чем 50 сП.

11. Способ по п.1, где первый раствор перемешивается в процессе добавления второго раствора.

12. Способ по п.9, где для растворов поддерживается давление от равного атмосферному до равного 4 кПа (40 мбар) в ходе упомянутого этапа добавления.

13. Способ по п.1, где диспергирующие реагенты независимо выбираются из группы, включающей гидроксиалкилметилцеллюлозные полимеры, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, полиэтиленоксид, крахмал, пектин, полиакриламид, желатин, полиакриловую кислоту, органические производные алкоксисиланов 3-аминопропилтриэтоксисилан, метилтриэтоксисилан, фенилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан и 3-глицидоксипропилтриметоксисилан, глицериновый эфир борной кислоты и их смеси.

14. Способ по п.1, где по меньшей мере один из первого и второго растворов содержит по меньшей мере один растворитель, а порошок содержит менее чем 10% по массе упомянутого растворителя.

15 Способ по п.14, где порошок содержит менее чем 5% упомянутого растворителя.

16. Способ по п.14, где растворитель представляет собой воду.

17. Способ по п.14, где металлсодержащий реагент содержит по меньшей мере одну соль серебра, растворимую в по меньшей мере одном растворителе.

18. Способ по п.13, где диспергирующий реагент содержит поливинилпирролидон.

19. Способ по п.18, где поливинилпирролидон и металлсодержащий реагент присутствуют во втором растворе в молярном соотношении по меньшей мере 1,5.

20. Способ по п.1, где соль металла имеет K_sp менее чем 2·10^-10 в чистой воде при 25°С.

21. Способ по п.1, где соль металла имеет K_sp не более чем 2,0·10^-17 моль/л.

22. Способ по п.1, где второй раствор имеет концентрацию металлсодержащего реагента не менее чем 5000 млн. частей.

23. Способ по п.1, где второй раствор имеет концентрацию металлсодержащего реагента от 5000 млн. частей до 50000 млн. частей.

24. Способ получения антимикробных стабилизированных частиц солей металлов, включающий:

получение первого раствора, содержащего NaI;

получение второго раствора, содержащего комплекс, образованный из AgNO ₃ и поливинилпирролидона в эффективном количестве, обеспечивающем стабилизацию размеров частиц;

добавление второго раствора к первому раствору со скоростью, достаточной для сохранения прозрачности раствора в течение всего периода добавления, с образованием результирующего раствора, содержащего стабилизированные частицы AgI, имеющие средний размер меньше, чем 200 нм;

высушивание результирующего раствора для получения антимикробного порошка AgI с массовой процентной долей Ag от 0,01 до 10% по массе в антимикробном порошке AgI.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к методам получения стабилизированных частиц солей металлов.

Предпосылки создания изобретения

Были описаны способы получения коллоидных растворов и порошков серебра (0), стабилизированных поливинилпирролидоном (ПВП). На первом этапе данных способов ПВП смешивается с нитратом серебра с образованием комплекса ПВП-ион серебра. Далее ион серебра восстанавливается с помощью реагентов, таких как гидрат гидразина или глюкоза и гидроксид натрия. Способ, при котором комплекс ПВП-ион серебра используется для получения стабилизированных частиц солей металлов, не описан.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к методам формирования стабилизированных частиц солей металлов. В частности, настоящее изобретение относится к способу, включающему в себя:

получение первого раствора, содержащего по меньшей мере одно соединение-предшественник соли;

получение второго раствора, содержащего комплекс, образованный по меньшей мере из одного металлсодержащего реагента и по меньшей мере одного диспергирующего реагента в эффективном количестве, обеспечивающем стабилизацию размера частиц;

добавление второго раствора к первому раствору с получением прозрачного результирующего раствора, содержащего стабилизированные частицы соли металла со средним размером частиц менее чем около 200 нм;

высушивание результирующего раствора для получения антимикробного порошка соли металла с массовой процентной долей металла от 0,01 до приблизительно 10 мас.% в антимикробном порошке соли металла.

Стабилизированные частицы соли металла могут добавляться в широкий диапазон полимерных материалов, либо в реакционную смесь, либо на этапе смешивания. В одной реализации частицы соли металла обладают антимикробными свойствами и придают антимикробные свойства полимерному материалу, в который добавляются.

Подробное описание изобретения

Термин «антимикробный» при использовании в настоящем документе означает, что материал обладает одним или несколькими следующими свойствами: торможение адгезии бактерий или других микроорганизмов к материалу, торможение роста бактерий или других микроорганизмов на материале, уничтожение бактерий или других микроорганизмов на поверхности материала или в области, окружающей материал. Для целей данного изобретения адгезия бактерий и других микроорганизмов к материалу, рост бактерий и других микроорганизмов на линзах и присутствие бактерий и других микроорганизмов на поверхности материала, в совокупности, называются «микробной инвазией». Предпочтительно, материалы, составляющие предмет изобретения, показывают снижение количества жизнеспособных бактерий и других микроорганизмов с минимальным логарифмическим коэффициентом около 0,25 в некоторых реализациях с минимальным логарифмическим коэффициентом около 0,5 и в некоторых реализациях с минимальным логарифмическим коэффициентом около 1,0 (торможение 90%). К таким бактериям и другим микроорганизмам относятся, в том числе, Pseudomonas aeruginosa,Acanthamoeba species, Staphyloccus. aureus, E. coli, Staphyloccus epidermidis и Serratia marcesens.

Термин «соль металла» при использовании в настоящем документе означает любую молекулу с общей формулой [M^q+]_a [X^z- ]_b, где X - любой отрицательно заряженный ион, a, b, q и z являются, по отдельности, целыми числами 1, q(a)=z(b). M может представлять собой любой положительно заряженный ион металла, выбираемый, в том числе, из следующего списка: Al⁺³, Cr⁺², Cr⁺³, Cd ⁺¹, Cd⁺², Co⁺², Co⁺³, Ca⁺², Mg⁺², Ni⁺², Ti⁺² , Ti⁺³, Ti⁺⁴, V⁺², V⁺³ , V⁺⁵, Sr⁺², Fe⁺², Fe⁺³ , Au⁺², Au⁺³, Au⁺¹, Ag⁺² , Ag⁺¹, Pd⁺², Pd⁺⁴, Pt⁺² , Pt⁺⁴, Cu⁺¹, Cu⁺², Mn⁺² , Mn⁺³, Mn⁺⁴, Zn⁺², Se⁺⁴⁺² и их смеси. В другой реализации M может выбираться из списка: Al⁺³, Co⁺², Co⁺³, Ca⁺² , Mg⁺², Ni⁺², Ti⁺², Ti⁺³ , Ti⁺⁴, V⁺², V⁺³, V⁺⁵ , Sr⁺², Fe⁺², Fe⁺³, Au⁺² , Au⁺³, Au⁺¹, Ag⁺², Ag⁺¹ , Pd⁺², Pd⁺⁴, Pt⁺², Pt⁺⁴ , Cu⁺¹, Cu⁺², Mn⁺², Mn⁺³ , Mn⁺⁴, Se⁺⁴ и Zn⁺² и смеси этих ионов. Примерами X могут быть, в том числе: CO₃ ^-2, NO₃ ^-1, PO₄ ^-3, Cl^-1, I^-1, Br ^-1, S^-2, O^-2, ацетат, их смеси и т.п. Также к X относятся отрицательно заряженные ионы, содержащие CO₃ ^-2 SO₄ ^-2, PO₄ ^-3, Cl^-1, I^-1, Br ^-1, S^-2, O^-2, ацетат и т.п., например C_1-5алкил-CO₂ ^-1. В другой реализации X может содержать CO ₃ ^-2 SO₄ ^-2, Cl^-1, I^-1, Br ^-1, ацетат и их смеси. Термин «соли металлов», используемый в настоящем документе, не обозначает цеолиты, такие, как описанные в документе US-2003-0043341-A1. Данная патентная заявка в силу настоящей ссылки полностью включается в настоящий документ. Предпочтительными значениями a являются 1, 2 или 3. Предпочтительными значениями b являются 1, 2 или 3. Предпочтительными ионами металлов являются Mg⁺², Zn⁺², Cu ⁺¹, Cu⁺², Au⁺², Au⁺³, Au⁺¹, Pd⁺², Pd⁺⁴, Pt⁺² , Pt⁺⁴, Ag⁺², Ag⁺¹ и их смеси. Особенно предпочтительным ионом металла является Ag⁺¹ . К примерам подходящих солей металлов относятся, в том числе, сульфид марганца, оксид цинка, карбонат цинка, сульфат кальция, сульфид селена, иодид меди, сульфид меди и фосфат меди. К примерам солей серебра относятся, в том числе, карбонат серебра, фосфат серебра, сульфид серебра, хлорид серебра, бромид серебра, иодид серебра и оксид серебра. В одной реализации соль металла включает в себя по меньшей мере одну соль серебра, такую как иодид серебра, хлорид серебра и бромид серебра.

Для реализаций, в которых стабилизированная соль металла должна быть заключена в материал, вступающий в контакт с растворами, допускающими смешивание с водой, в том числе со смешивающимися с водой жидкостями организма, такими как кровь, моча, слезы или слюна, и желательно обеспечение антимикробной эффективности в течение более 12 часов, соль металла имеет ионное произведение K_sp менее чем приблизительное значение 2×10^-10 в чистой воде при 25°C. В одной реализации соль металла имеет ионное произведение не более приблизительного значения 2,0×10^-17 моль/л.

Термин «чистый» при использовании в настоящем документе обозначает качество воды, используемой в соответствии с указаниями CRC Handbook of Chemistry and Physics, 78^th Edition, CRC Press, Boca Raton Florida, 1993. Значения ионного произведения (K_sp), измеренные в чистой воде при 25°C для различных солей, опубликованы в CRC Handbook of Chemistry and Physics, 78^th Edition, CRC Press, Boca Raton Florida, 1993. Например, если соль металла представляет собой карбонат серебра (Ag₂CO₃), K _sp выражается следующим уравнением:

Ag ₂CO₃(s) 2Ag⁺(aq)+CO₃ ^2-(aq)

K_sp вычисляется следующим образом:

K_sp=[Ag ⁺]² [CO₃ ²]

При растворении карбоната серебра на каждые два катиона серебра в растворе приходится один карбонатный анион, [CO₃ ^2-] = ½[Ag⁺], и можно вычислить концентрацию растворенного кислорода, преобразовав уравнение для ионного произведения следующим образом:

K_sp=[Ag⁺]²(1/2[Ag⁺ ])= ½[Ag⁺]³

[Ag ⁺]=(2K_sp)^1/3

Термином «предшественник соли» обозначается любое соединение или смесь (включая водные растворы), содержащая катион, который может быть заменен на ионы металлов. Предпочтительно, чтобы предшественник соли мог растворяться в выбранном растворителе в концентрации 1µг/мл или более высокой. Данный термин не обозначает цеолиты, как они описаны в документе US 2003/0043341, озаглавленном Antimicrobial Contact Lenses and Methods of Use («Антимикробные контактные линзы и методы их использования», на англ. яз.), или активированное серебро, как оно описано в документе WO 02/062402, озаглавленном Antimicrobial Contact Lenses Containing Activated Silver and Methods for Their Production («Антимикробные контактные линзы с содержанием активированного серебра и методы их производства», на англ. яз.). К примерам предшественников солей относятся, в том числе, неорганические молекулы, такие как хлорид натрия, иодид натрия, бромид натрия, хлорид лития, сульфид лития, сульфид натрия, сульфид калия, тетрахлороаргентат натрия и их смеси и т.п. К примерам органических молекул относятся, в том числе, лактат тетраалкиламмония, сульфат тетраалкиламмония, ацетат тетраалкилфосфония, сульфат тетраалкилфосфония, галогениды четвертичного аммония или фосфония, такие как хлорид тетраалкиламмония, хлорид, бромид или иодид тетраалкилфосфония и т.п. В одной реализации предшественник соли представляет собой иодид натрия.

Раствор предшественника соли образуется путем растворения предшественника соли по меньшей мере в одном растворителе. Желательно, чтобы концентрация предшественника соли в растворе предшественника соли составляла не менее 1500 промилле и до предела растворимости предшественника соли в выбранном растворителе, в некоторых реализациях - в диапазоне от 5000 промилле до предела растворимости, а в других реализациях - от около 5000 промилле до около 50000 промилле (5% по массе), а в других реализациях - от около 5000 и до около 20000 промилле (2% по массе).

Термином «металлсодержащий реагент» обозначается любой состав (включая водные растворы), содержащий ионы металла. К примерам таких смесей относятся, в том числе, водные и органические растворы нитрата серебра, трифлата серебра, ацетата серебра, тетрафторбората серебра, нитрата меди, сульфата меди, сульфата магния, сульфата цинка, их смеси и т.п.

Раствор металлсодержащего реагента получается путем растворения металлсодержащего реагента по меньшей мере в одном растворителе. Желательно, чтобы концентрация металлсодержащего реагента в растворе металлсодержащего реагента составляла не менее чем около 1500 промилле и до предела растворимости металлсодержащего реагента в выбранном растворителе, в некоторых реализациях - в диапазоне от 5000 промилле до предела растворимости, а в других реализациях - от около 5000 промилле до около 50000 промилле (5% по массе), а в других реализациях - от около 5000 и до около 20000 промилле (2% по массе). Подходящие растворители (a) растворяют металлсодержащий реагент, предшественник соли и диспергирующий реагент, (b) не восстанавливают металлсодержащий реагент до металла и (c) могут быть легко удалены известными способами. Могут использоваться вода, спирты и их смеси. Подходящие спирты способны растворять металлсодержащий реагент и предшественник соли. Если в качестве металлсодержащего реагента и предшественника соли используются нитрат серебра и иодид натрия, то можно применять такие спирты, как трет-амиловый спирт, монометиловый эфир трипропиленгликоля, их смеси и смеси с водой. Можно также использовать только воду.

В состав по меньшей мере одного из растворов металлсодержащего реагента и растворов предшественника соли дополнительно входит по меньшей мере один диспергирующий реагент, а в одном из изобретений смесь с металлсодержащим агентом имеет в своем составе по меньшей мере один диспергирующий реагент. К подходящим диспергирующим реагентам относятся полимерные материалы, включающие функциональные группы с неподеленными парами электронов. К примерам диспергирующих реагентов относятся гидроксиалкилметилцеллюлозные полимеры, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, полиэтиленоксид, полисахариды, такие как крахмал, пектин, желатин; полиакриламид, в том числе полидиметилакриламид, полиакриловая кислота, органические производные алкоксисиланов, такие как 3-аминопропилтриэтоксисилан (APS), метил-триэтоксисилан (MTS), фенил-триметоксисилан (PTS), винил-триэтоксисилан (VTS) и 3-глицидоксипропилтриметоксисилан (GPS), полиэфиры, такие как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, борный эфир глицерина (BAGE), макромеры силикона с молекулярным весом более 10000 и содержащие группы, повышающие вязкость, такие как группы, образующие водородные связи, включая, в частности, гидроксильные группы и уретановые группы и их смеси.

В одной реализации диспергирующий реагент выбирается из группы, включающей гидроксиалкилметилцеллюлозные полимеры, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, полиэтиленоксид, глицерин, борный эфир глицерина (BAGE), желатин, полиакриловую кислоту и их смеси. В другой реализации диспергирующий реагент выбирается из группы, включающей гидроксипропилметилцеллюлозу, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, полиэтиленоксид, желатин, глицерин, BAGE и их смеси. В еще одной реализации диспергирующий реагент выбирается из группы, включающей поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, полиэтиленоксид и их смеси.

Если диспергирующий реагент представляет собой полимер, он может иметь молекулярный вес из определенного диапазона. Можно использовать молекулярные веса от 1000 до нескольких миллионов. Верхний предел молекулярного веса ограничивается только растворимостью диспергирующего реагента в смеси соли металла, смеси предшественника соли и реакционной смеси. В случае гликозидных полимеров, таких как желатин и метилцеллюлоза, молекулярный вес может быть больше миллиона. В случае негликозидных полимеров, таких как поливиниловый спирт, поливинилпирролидон и полиакриловая кислота молекулярный вес может лежать в диапазоне от около 2500 до около 2000000 дальтон, в некоторых реализациях - от около 10000 до около 1800000 дальтон, а в других реализациях - от около 20000 до около 1500000 дальтон. В некоторых реализациях могут использоваться молекулярные веса, превышающие 50000 дальтон, поскольку диспергирующие реагенты, лежащие в данном диапазоне, обеспечивают лучшую стабилизацию в некоторых полимерных системах.

В качестве альтернативы, молекулярный вес дисперсионно-стабилизирующих полимеров может выражаться значением К, основанным на измерении кинематической вязкости, как описано в Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, N-Vinyl Amide Polymers, Second edition, Vol 17, pgs. 198-257, John Wiley & Sons Inc. Если молекулярный вес выражен данным способом, негликозидные полимерные диспергирующие реагенты могут иметь значения K от около 5 до около 150, в некоторых реализациях - от около 5 до около 100, от около 5 до около 70, а в других реализациях - от около 5 до около 50.

Стабилизированные наночастицы соли металла могут образовываться путем получения раствора предшественника соли, содержащего по меньшей мере один предшественник соли;

получения раствора металлсодержащего реагента, содержащего комплекс, образуемый из по меньшей мере одного диспергирующего реагента, имеющего средний молекулярный вес по меньшей мере около 1000 млн частей, и по меньшей мере одного металлсодержащего реагента;

добавления одного раствора к другому со скоростью, достаточной для сохранения прозрачности раствора в течение всего периода добавления, с образованием результирующего раствора, содержащего стабилизированные наночастицы соли металла, имеющие средний размер частиц меньше, чем около 50 нм; и высушивания стабилизированных наночастиц соли.

Можно использовать любой диспергирующий реагент, описанный выше. Диспергирующий реагент вводится в раствор металлсодержащего реагента и/или предшественника соли или может вводиться в третий раствор, в который добавляются растворы металлсодержащего реагента и предшественника соли. В реализациях, где и раствор предшественника соли, и раствор металлсодержащего реагента содержат по меньшей мере один диспергирующий реагент, эти диспергирующие реагенты могут быть одинаковыми или разными.

Диспергирующий реагент добавляется в количестве, достаточном для обеспечения формирования частиц размером менее чем около 500 нм («эффективное количество для стабилизации размера частиц»). В реализациях, где важным параметром является прозрачность конечного материала, размер частиц составляет менее чем около 200 нм, в некоторых реализациях - менее чем около 100 нм, а в других реализациях - менее чем около 50 нм. В одной реализации для достижения нужного размера частиц используется по меньшей мере около 20% диспергирующего реагента по массе по крайней мере в одном растворе. В другой реализации используется диспергирующий реагент с массовой долей от около 20 до около 50%. В некоторых реализациях молярное соотношение элементарного звена диспергирущего реагента и металлсодержащего реагента составляет по меньшей мере около 1,5, минимум, около 2, а в некоторых реализациях по крайней мере около 4. Элементарным звеном диспергирующего реагента в настоящем документе называется повторяющееся звено в диспергирующем реагенте. В одной реализации раствор металлсодержащего реагента содержит диспергирующий реагент. В некоторых реализациях будет удобным использовать одинаковую концентрацию диспергирующего реагента в обоих растворах.

Верхний предел концентрации диспергирующего реагента в растворах может определяться растворимостью диспергирующего реагента в выбранном растворителе и удобством работы с растворами. В одной реализации все растворы имеют вязкость менее чем около 50 сП. В одной реализации результирующий раствор может содержать до 50% по массе диспергирующего реагента. Как описано выше, растворы металлсодержащего реагента и предшественника соли могут содержать одинаковые или разные концентрации диспергирующего реагента. Все массовые процентные доли рассчитываются на основе общей массы всех компонентов в растворе.

Смешивание растворов может производиться при комнатной температуре, и полезным будет использовать перемешивание. Можно использовать скорость перемешивания, при которой образуется воронкообразное завихрение, или более высокую. При выбранной скорости перемешивания не должна образовываться пена, и раствор не должен выбрасываться из емкости, где происходит перемешивание. Перемешивание продолжается в течение всего времени добавления.

Смешивание можно производить при атмосферном давлении или при пониженном давлении. В некоторых реализациях при смешивании может образовываться пена. Вспенивание является нежелательным, поскольку оно может приводить к образованию зон с более высокой концентрацией соли металла, что ведет к образованию частиц с размером больше желательного. В этих случаях может применяться пониженное давление. Давление может быть любым, в диапазоне от атмосферного до давления насыщенного пара выбранного растворителя. В одной реализации, где растворителем является вода, давление может лежать в диапазоне от атмосферного до значения около 4 кПа (40 мбар).

Скорость добавления растворов предшественника соли или металлсодержащего реагента выбирается таким образом, чтобы прозрачность раствора сохранялась в течение всего периода смешивания. Допускается легкое помутнение, если после перемешивания раствор становится прозрачным. Прозрачность раствора может оцениваться визуально или с помощью спектроскопии в УФ и видимой частях спектра. Подходящую скорость добавления можно определить путем приготовления серии растворов с нужной концентрацией и отслеживания прозрачности раствора при разных скоростях добавления. Примеры данной процедуры показаны в Примерах 2-7. Введение диспергирующего реагента в раствор предшественника соли также может предусматривать более высокую скорость добавления.

В другой реализации, где желательно применять более высокую скорость добавления, допускается смешивать металлсодержащий реагент и диспергирующий реагент в условиях, обеспечивающих формирование комплекса, включая предоставление времени на формирование комплекса перед смешиванием с раствором предшественника соли. Считается, что диспергирующий реагент в растворе металлсодержащего реагента образует комплекс с металлсодержащим реагентом. В этой реализации желательно предоставить металлсодержащему реагенту возможность полностью образовать комплекс с диспергирующим реагентом, прежде чем соединять растворы металлсодержащего реагента и предшественника соли. «Полное образование комплекса» означает, что практически все ионы металла образуют комплекс по меньшей мере с одним диспергирующим реагентом. «Практические все» означает, что по меньшей мере около 90%, а в некоторых реализациях по меньшей мере 95% упомянутых ионов металла образуют комплекс по крайней мере с одним диспергирующим реагентом.

Время образования комплекса в растворе может отслеживаться с помощью спектроскопии, например, в УФ и видимой области спектра, или с помощью Фурье-ИКС. Определяется спектр раствора металлсодержащего реагента без диспергирующего реагента. Ведется мониторинг спектра раствора металлсодержащего реагента после добавления диспергирующего реагента и отслеживаются изменения спектра. Время образования комплекса - это время, за которое изменения спектра стабилизируются.

В качестве альтернативы, время комплексообразования можно определить эмпирически, приготовив серию растворов, содержащих металлсодержащий реагент и диспергирующий реагент, проведя смешивание каждого раствора в течение заданного времени (например, 1, 3, 6, 12, 24, 72 часа и 1 неделю) и смешав каждый раствор, содержащий металлсодержащий реагент и диспергирующий реагент, целиком, с раствором предшественника соли. Растворы, содержащие металлсодержащий реагент и диспергирующий реагент, смешанные с соблюдением времени комплексообразования, будут образовывать прозрачный раствор при прямом смешивании с растворами предшественника соли, без контроля скорости добавления. Например, 20 мл раствора металлсодержащего реагента можно добавить к 20 мл раствора предшественника соли в течение 1 секунды и менее.

Условия комплексообразования включают в себя время комплексообразования (рассмотренное выше), температуру, соотношение диспергирующего реагента и металлсодержащего реагента и скорость смешивания. Увеличение температуры, молярного соотношения диспергирующего реагента к металлсодержащему реагенту и скорости перемешивания уменьшают время комплексообразования. Специалисты в данной сфере, руководствуясь приводимыми здесь указаниями, могут варьировать условия и достигать описанных уровней комплексообразования.

Если металлсодержащий реагент и диспергирующий реагент не образовали комплекс полностью, можно выбрать условия смешивания так, чтобы сместить реакции в смеси в сторону преобладания образования комплекса диспергирующего реагента с металлсодержащим реагентом перед образованием соли металла, не входящей в комплекс. Такого смещения можно добиться путем контролирования (a) концентрации диспергирующего реагента в предшественнике соли или раствора, в которой добавляются растворы предшественника соли и металлсодержащего реагента, и (b) скорости смешивания растворов металлсодержащего реагента и предшественника соли.

После того как растворы металлсодержащего реагента и предшественника соли смешаны, результирующий раствор, содержащий наночастицы, можно высушить. Может использоваться любое традиционное сушильное оборудование, такое как сублимационные сушилки, распылительные сушилки и т.п. Сушильное оборудование и процессы хорошо известны специалистам. Примером подходящей распылительной сушилки является циклонная распылительная сушилка, например, предлагаемая компанией GEA Niro, Inc. Для распылительной сушки температура на входе распылителя превышает температуру воспламенения выбранного растворителя.

Сублимационные сушилки поставляются многими производителями, в том числе GEA Niro, Inc. Значения температуры и давления для сублимационной сушки выбираются таким образом, чтобы растворитель сублимировался, и это хорошо известно специалистам. Может применяться любая температура в пределах традиционного для выбранного метода диапазона.

Высушивание результирующего раствора продолжается до тех пор, пока результирующий порошок не будет содержать менее 10% растворителя по массе, в некоторых реализациях - менее 5% по массе, а в некоторых реализациях - менее 2% по массе. Могут быть приемлемыми более высокие концентрации растворителя, если растворитель, который используется для получения стабилизированной соли металла, совместим с реакционной смесью, используемой для получения полимерного материала. Порошок представляет собой стабилизированные наночастицы соли металла с размерами частиц до около 100 нм, до около 50 нм, а в некоторых реализациях - до около 15 нм в соответствии с показаниями трансмиссионной электронной микроскопии или динамического рассеяния света при диспергировании в воде.

Стабилизированный порошок соли металла может добавляться напрямую в реакционные смеси для получения полимеров или смешиваться с термопластичными полимерами, которые затем могут применяться для создания полимерных покрытий. Стабилизированный порошок соли металла также может добавляться в широкий диапазон рецептур покрытий. Количество добавляемого стабилизированного порошка соли металла для обеспечения желаемого уровня функциональности может быть легко вычислено. Например, если соль металла обладает антимикробными свойствами, можно легко вычислить количество порошка соли металла, добавляемого в партию полимера или в состав покрытия, которое обеспечит нужную концентрацию антимикробного иона.

Для иллюстрации изобретения приводятся следующие примеры. Эти примеры не накладывают ограничений на изобретение. Они предназначены только для предложения метода практического использования изобретения. Специалисты, осведомленные в области контактных линз, а также в других областях, могут найти другие методы практического использования изобретения. Тем не менее, эти методы будут считаться подпадающими под действие настоящего изобретения.

Размер частиц измерялся с помощью методов рассеяния лазерного света и динамического рассеяния света. Для образцов, где размер частиц превышал 500 нм, использовался лазерный дифракционный анализатор размеров частиц Horiba-LA930. Проверка прибора производилась по пустым процентным T-значениям. Один мл образца раствора вводился в циркуляционную ванночку, содержащую 150 мл воды, используемой в качестве среды. Использовался относительный показатель преломления 1,7-0,1i и скорость циркуляции 5. Перед измерением образцы подвергались ультразвуковой обработке в течение двух минут с помощью ультразвукового оборудования, встроенного в прибор. В качестве поверхностно-активного соединения при анализе использовался Triton^® X-100 (0,1%), выпускаемый Union Carbide. Анализ выполнялся трижды, и показания сравнивались друг с другом, чтобы удостовериться в их совпадении. Прибор выводил отчет, содержащий диаграмму распределения размера частиц и средние значения размеров частиц.

Для образцов с размером частиц менее чем около 500 нм использовался аппарат для динамического рассеяния света Malvern 4700. Перед анализом образцов проводилась проверка инструмента с помощью контролируемых Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) полистироловых частиц стандартного размера. Один мл образца растворялся в 20 мл воды, и образцы подвергались в течение одной минуты ультразвуковой обработке с помощью зонда Branson Ultrasonic, после чего в программное обеспечение вводились относительный показатель преломления и значение вязкости. Прибор выводил отчет, содержащий диаграмму распределения размера частиц и средние значения размеров частиц.

ПРИМЕРЫ

Пример 1: Формирование нанодисперсных систем AgI

Растворы металлсодержащего реагента и предшественника соли получались следующим образом: 10000 промилле AgNO₃ растворялись при перемешивании в 200 г 50% по массе раствора ПВП K12 в деионизированной воде. NaI (10000 промилле) растворялся при перемешивании в 200 г 50% по массе раствора ПВП K12 в деионизированной воде. Раствор соли металла, содержащий AgNO₃, добавлялся к раствору предшественника соли со скоростью 200 г/ч при перемешивании со скоростью 2013 об/мин. Раствор соли металла высушивался распылительной сушилкой на воздухе. Температура на входе составляла 185°C, температура на выходе составляла 90°C, скорость подачи 2,7 кг/ч. Стабилизированные наночастицы AgI имели содержание влаги менее 5% по объему.

Примеры 2-4

Был приготовлен раствор ПВП K12 в деионизированной воде с концентрацией 100000 промилле. Данный раствор (раствор A) был основой для создания растворов NaI и AgNO₃. Были приготовлены растворы, содержащие по 1500 промилле, 5000 промилле и 10000 промилле NaI и AgNO₃. Каждый раствор перемешивался до состояния, когда в нем не оставалось видимых частиц. Объем в 20 мл раствора NaI был налит в чистый сосуд, и в него была помещена магнитная мешалка. Была задана скорость перемешивания 300 об/мин, и 20 мл AgNO₃ были добавлены к раствору NaI со скоростью, указанной в Таблице 1 ниже. Все перемешивание производилось при комнатной температуре. Мутность раствора оценивалась субъективно в конце указанного времени добавления, результаты приведены в Таблице 1 ниже. Пример был повторен для каждой концентрации и скорости добавления, показанных в Таблице 1.

ТАБЛИЦА 1
Скорость добавления (мл/с)	Время добавления (с)	Пример 2 1500 промилле	Пример 3 5000 промилле	Пример 4 10000 промилле
20	1	прозрачный	мутный	мутный
4	5	прозрачный	легкое помутнение	мутный
2	10	прозрачный	прозрачный	легкое помутнение
1	20	прозрачный	прозрачный	прозрачный
0,67	30	прозрачный	прозрачный	прозрачный

Примеры 5-7

Примеры 2-4 были повторены, за исключением того, что раствор NaI добавлялся к раствору AgNO ₃. Результаты показаны в Таблице 2 ниже.

ТАБЛИЦА 2
Скорость добавления (мл/с)	Время добавления (с)	Пример 5 1500 промилле	Пример 6 5000 промилле	Пример 7 10000 промилле
20	1	прозрачный	мутный	мутный
4	5	прозрачный	мутный	мутный
2	10	прозрачный	мутный	мутный
1	20	прозрачный	мутный	легкое помутнение
0,67	30	прозрачный	прозрачный	прозрачный

Пример 8

Пример 7 был повторен, за исключением того, что растворы металлсодержащего реагента и предшественника соли смешивались приблизительно ~5 дней, а затем сразу смешивались между собой (сливались вместе в течение приблизительно 1 секунды). В результате получался прозрачный раствор иодида серебра.

Примеры 9-15

Было приготовлено приблизительно 10 мл раствора AgNO ₃ с концентрацией 700 промилле в растворе ПВП K12:деионизированная вода при концентрациях ПВП, показанных в Таблице 3 (от 1% до 35% ПВП K12 в деионизированной воде). Каждый раствор AgNO ₃ по каплям добавлялся к 10 мл раствора NaI/деионизированная вода с концентрацией 1100 промилле (без ПВП) при ручном перемешивании, с получением дисперсных систем. Пример 9 был мутным. Оставшиеся примеры оставались прозрачными в ходе всего процесса добавления AgNO₃. В получившихся дисперсных системах AgI были проведены измерения размера частиц с использованием рассеяния лазерного света (Пример 9) и фотонно-корреляционной спектрометрии (Примеры 10-15). Данные представлены в виде z-среднего для распределения размера частиц

ТАБЛИЦА 3
№ примера	[ПВП K12] (об.%)	Размер частиц (нм)
9	0%	10600
10	1%	270
11	2%	40
12	10%	540
13	15%	400
14	25%	40
15	35%	20

Данные, представленные в Таблице 3, четко показывают, что присутствие ПВП в ходе процесса формирования соли металла существенно уменьшает размер частиц (по меньшей мере на два порядка величины).

Примеры 16-19

Пример 10 был повторен, за исключением того, что вместо ПВП использовались диспергирующие реагенты, перечисленные в Таблице 4. В получившихся дисперсионных системах AgI были проведены измерения размера частиц с использованием рассеяния лазерного света (16, 17 и 19) и фотонной корреляционной спектрофотометрии (18, 20). Данные представлены в виде z-среднего для распределения размера частиц.

ТАБЛИЦА 4
№ примера	Диспергирующий реагент	Размер частиц (нм)
16	5% полиакриловая кислота (PAA) 2K	2760
17	5% полиэтиленоксид (PEO) 10K	7020
18	10% полиэтиленоксид (PEO) 10K	475
19	ГЛИЦЕРИН	6380
20	ПВА 120K	470