(57)【要約】【課題】  本発明は、複数の一体的に形成された表面フィーチャを含む基質であって、前記表面フィーチャがマイクロサイズ及び／又はナノサイズであり、前記表面フィーチャが少なくとも１つの尖った末端を含む基質に関する。このユニークな表面の結果として、前記基質は殺生物活性を示す。前記表面フィーチャの末端が、前記基質と接触する任意の微生物細胞の細胞膜を突き刺し貫通し、それにより細胞の変形及び溶解を引き起こすためである。本発明は、前記基質を製造する方法にも関する。【解決手段】  銅又は亜鉛箔を、アルカリ及び酸化剤を含む試薬溶液で簡単に処理することにより、Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブアレイ、ＣｕＯナノブレード及びＺｎＯナノニードルが調製される。これらの表面は、物理的相互作用を介して細菌（Ｅ．ｃｏｌｉなど）を殺滅するのに非常に有効であることが証明されている。【選択図】  図２
2020045365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物の成長を死滅又は阻害する方法であって、以下のステップ：
亜鉛基質を提供するステップであって、
前記亜鉛基質は、前記亜鉛基質の表面に複数の一体的に形成されたニードルを含み、各ニードルは六方晶構造及び少なくとも１つの尖った末端を含み、各ニードルの長さは約５００ｎｍ〜５μｍであり、各ニードルの基部の断面は、約１０ｎｍ〜５００ｎｍの直径を有する円形であり、
前記ニードルの遠位端は、約１ｎｍ〜１００ｎｍの直径を有する円形断面の先端であり、
不溶性塩を形成するため、前記亜鉛表面が硝酸塩と反応性であり、及び
前記六方晶構造が前記不溶性の酸化物塩を含む、ステップと；
前記微生物を前記亜鉛基質と接触させるステップと；
を含む方法。
【請求項２】
微生物の成長を死滅又は阻害する方法であって、以下のステップ：
以下により調製された複数の規則的な一体形成表面構造を有する亜鉛基質を提供するステップと；
前記亜鉛基質の表面を、試薬溶液と接触させるステップであって、前記試薬溶液はアルカリ及び硝酸塩を含み、
試薬溶液中の前記アルカリの濃度が約１．０Ｍ〜約２．５Ｍである、ステップと；
前記微生物を前記亜鉛基質と接触させるステップと；
を含む方法。
【請求項３】
前記微生物がグラム陰性又はグラム陽性細菌である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
グラム陰性細菌が、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、及びＳａｌｍｏｎｅｌｌａからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記グラム陽性細菌が、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ及びＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
生体外環境に抗細菌特性を付与するための、請求項１又は２に記載の亜鉛基質の使用。
【請求項７】
前記生体外環境に対して静菌性又は殺菌性の目的を提供するための請求項６に記載の使用。
【請求項８】
非治療的使用である、請求項６又は７に記載の使用。
【請求項９】
前記抗細菌基質が、グラム陰性細菌及びグラム陽性細菌の増殖を死滅又は抑制することができる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１０】
前記グラム陰性細菌が、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、及びＳａｌｍｏｎｅｌｌａからなる群から選択される、請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
前記グラム陽性細菌が、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ及びＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓからなる群から選択される、請求項９に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、一般に、抗菌特性を有する表面フィーチャ(features)を含む基質及びその調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
微生物によって引き起こされる感染症の約８０％が接触によって広がり、及びしたがって公衆衛生に重大な脅威を与える。したがって、頻繁に接触する表面上の微生物を死滅することは、交差感染を回避する有効な方法である。
【０００３】
このような表面上の微生物を死滅するための一般的な方法は、消毒剤などの化学的手段によるものである。別の方法では、交差感染を制限するために、表面に殺生物性化学物質又は消毒剤をグラフト又はコーティングすることによって、抗菌性表面が製造される。しかし、微生物は進化し、且つ、現在の殺生物性化学物質に抵抗する可能性がある。そして、新しい化学物質を開発する必要がある。したがって、化学的手段による死滅は、二次汚染の原因になる。したがって、これらの方法は、殺菌剤に対する薬剤耐性の増大、微生物殺滅効力の低下、及びコーティングされた表面の不十分な長期間安定性などの課題に直面する。
【０００４】
最近、蝉及び蜻蛉の羽表面は、翼面と微生物細胞との間の純粋な物理的相互作用によって付着した微生物細胞を破裂させることにより微生物(microbes)を死滅させたるか、又は微生物の増殖を妨げる緻密な柱状ナノ構造で覆われていることが発見された。前記相互作用は、さらなる外部化学的又は機械的手段を必要とせずに、細胞の変形及び溶解をもたらす。しかしながら、生物学的表面の模倣による物理的細胞破壊が可能なナノ整列(nano-arrayed)表面を効率的かつ簡単な方法で提供することができる既知の方法は現在のところ存在しない。
【０００５】
ブラックシリコン及びＴｉＯ２の表面上のナノ構造は、殺菌特性を実証している。しかしながら、これらの表面ナノパターンは、特定の材料に対するトップダウンアプローチによって生成された。例えば、ブラックシリコン表面は、シリコンウェーハ上の反応性イオンビームエッチングによって調製された。したがって、ナノメートル規模のパターンを生成する場合には、トップダウンアプローチが困難になることが理解されよう。言い換えれば、トップダウンアプローチは時間がかかり高価であり得、特定の材料の表面上への適用に限定される（例えば、エッチング又はリソグラフィ方法の他の形態の影響を受けやすいもの）。
【０００６】
したがって、上記の欠点の１つ以上を克服するか、又は少なくとも改善する殺菌剤特性を実証する代替表面を提供する必要がある。このような表面を作成するための簡単でスケーラブルな(scalable)方法を提供する必要もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明の概要
本開示は、複数の一体的に形成された表面フィーチャ（surface  features）を含む基質(substrate)を提供する。前記表面フィーチャは、マイクロサイズ、ナノサイズ、又はそれらの混合物であり、各表面フィーチャは、結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含む。
【０００８】
有利には、前記表面フィーチャは一体的に形成され、すなわち、それらは基質の残りの部分(the  rest)と一体の本体を形成する。このような表面フィーチャの形成は、表面フィーチャを基質表面上に転写するためのスタンピング技術の使用を必要としない。
【０００９】
有利には、前記表面フィーチャの末端は、細胞膜脂質層に摂動を加え(perturb)、変形させ、溶解させ又は損傷させ、それによって微生物／細菌（bacteria)）の生存率又は細胞数を減少させるように適合され得る。さらに、終端部は、微生物を付着させるのに寄与しない、且つ、微生物細胞増殖を実質的に阻害又は防止し、及び／又は微生物細胞数を減少させる基質表面トポロジーを提供することもできる。微生物と表面フィーチャとの間の相互作用は、本質的には(in  nature)、主として又は専ら物理的であり得る。すなわち、微生物の阻害又は死滅は、非化学的手段によって達成され得る。
【００１０】
本開示はまた、複数の一体的に形成された表面フィーチャを含む基質に関する。前記表面フィーチャがマイクロサイズ及び／又はナノサイズであり、各表面フィーチャが結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含む。前記表面フィーチャは、前記基質の表面を、アルカリ及び酸化剤を含む試薬溶液と接触させるステップを含むワンステッププロセスによって形成されるか、又は得ることができる。それにより、前記基質の前記表面上に前記表面フィーチャを一体的に形成するためである。
【００１１】
本開示はさらに、銅表面を含む基質に関する。前記銅表面は、その上に一体的に形成された複数の表面フィーチャを含み、前記表面フィーチャがマイクロサイズ及び／又はナノサイズである。前記表面フィーチャはＣｕ（ＯＨ）２、ＣｕＯ又はそれらの混合物を含み、各Ｃｕ（ＯＨ）２又はＣｕＯの表面構造は少なくとも１つの尖った末端を含む。
【００１２】
本開示はまた、亜鉛表面を含む基質に関する。前記亜鉛表面は、その上に一体的に形成された複数のマイクロサイズ及び／又はナノサイズのＺｎＯ表面フィーチャを含み、各ＺｎＯ表面フィーチャは、少なくとも１つの尖った末端を含む。
【００１３】
本開示はまた、抗菌特性を有する基質を製造する方法に関する。当該方法は、前記基質表面上に複数の一体的に形成された、マイクロサイズ及び/又はナノサイズの表面フィーチャを生成するため、前記基質の表面を試薬溶液と接触させるステップを含む。各表面フィーチャは、結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含む。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一態様では、以下のステップを含む方法によって製造された、複数の規則的な一体形成表面構造を有する銅基質であって、：
前記銅基質の表面を試薬溶液と接触させるステップであって、前記試薬溶液はアルカリと酸化剤とを含むステップ、
を含み、
前記酸化剤が過硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン化合物、次亜ハロゲン酸塩(hypohalites)及び過マンガン酸塩からなる群から選択され；且つ、
前記試薬溶液中の前記酸化剤の濃度は、少なくとも約０．３Ｍである；
銅基質が提供される。
【００１５】
本開示は、抗菌特性を有する基質の製造方法にも関する。当該方法は、前記基質表面上に沈殿させることによって複数の一体的に形成されたマイクロサイズ又はナノサイズの表面フィーチャを生成するため、前記基質の表面を試薬溶液と接触させるステップを含む。各表面フィーチャは、結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含む。
【００１６】
有利には、開示された方法は、抗菌特性を示すように調整可能又はスケーラブルな物理的寸法を有する表面フィーチャを提供することができる。例えば、試薬溶液の組成／濃度又は接触時間を変えることによって、寸法を調整することができる。さらに有利には、表面フィーチャを形成するために従来のエッチング又はリソグラフィ技術を使用する場合のように、これらの表面フィーチャの分解能（resolution）は、モールド(mold)の分解能によって制限されない。より有利には、開示された方法は、前記基質の表面上にナノサイズの表面フィーチャを得るために、複雑な又はマルチステップのナノインプリント又はスクリーン印刷方法を必要としない。有利には、開示された方法は、従来の表面改質技術に対して可鍛性（malleable)）ではない「硬質」金属基質と共に使用することができる。開示された方法はまた、複雑で高解像度のリソグラフィ技術（例えば、電子ビームリソグラフィ）と比較して、比較的短時間でこれらの表面フィーチャを形成することができる。有利には、開示された方法は、生物学的模倣が可能な、例えば自然界に見られる物理的、非化学的な殺菌特性を複製又は模擬することができる、金属基質を製造することができる。
【００１７】
本開示は、本明細書に開示された基質を表面に結合させることによって、表面に抗バクテリア特性又は抗微生物特性を提供する方法をさらに提供する。例えば、滅菌システム、医療キット、器具、アパレルなどのために、生体外(ex-vivo)環境における細菌又は微生物の増殖を阻害するためか、又は死滅するための、本明細書中に開示される基質の非治療的使用がさらに提供される。あるいは、本明細書に開示されるような基質は、治療に使用されてもよい（例えば、創傷絆創膏）。
【００１８】
別の態様では、微生物の成長を死滅又は阻害する方法が提供される。前記方法は、本明細書に開示されるような銅基質を提供するステップと、前記微生物を前記銅基質と接触させるステップと、を含む。
【００１９】
さらなる態様では、微生物の成長を死滅又は阻害する方法が提供される。当該方法は以下のステップ：
亜鉛基質を提供するステップであって、
前記亜鉛基質は、前記亜鉛基質の表面に複数の一体的に形成されたニードルを含み、各ニードルは六方晶構造及び少なくとも１つの尖った末端を含み、各ニードルの長さは約５００ｎｍ〜５μｍであり、各ニードルの基部の断面は、約１０ｎｍ〜５００ｎｍの直径を有する円形であり、
前記ニードルの遠位端は、約１ｎｍ〜１００ｎｍの直径を有する円形断面の先端であり、
不溶性塩を形成するため、前記亜鉛表面が硝酸塩と反応性であり、及び
前記六方晶構造が前記不溶性の酸化物塩を含む、ステップと；
前記微生物を前記亜鉛基質と接触させるステップと；
を含む。
【００２０】
さらに別の態様では、微生物の成長を死滅又は阻害する方法が提供される。当該方法は以下のステップ：
以下により調製された複数の規則的な一体形成表面構造を有する亜鉛基質を提供するステップと；
前記亜鉛基質の表面を、試薬溶液と接触させるステップであって、前記試薬溶液はアルカリ及び硝酸塩を含み、
試薬溶液中の前記アルカリの濃度が約１．０Ｍ〜約２．５Ｍである、ステップと；
前記微生物を前記銅基質と接触させるステップと；
を含む。
【００２１】
別の態様では、生体外(ex-vivo)環境に抗菌特性を提供するための、本明細書に開示されているような銅基質又は亜鉛基質の使用が提供される。
【００２２】
定義
本明細書で使用される以下の単語及び用語は、以下に示された意味を有するものとする。
【００２３】
「微生物(microbe)」という用語は、細菌、真菌、藻類、酵母、カビ及びウイルスを包含する１つ又は複数の微生物(microorganisms)を指す。
【００２４】
用語「抗菌性(antimicrobial)」は、微生物の増殖を死滅するか又は阻害するいずれのものを指す。「抗菌性」という用語は、物又は当該物の特性を記述するために使用することができ、この文脈では、微生物の増殖を死滅する又は阻害する能力を指す。したがって、「抗菌性」という用語は、細菌(bacteria)の増殖を死滅するかもしくは阻害するいずれのものを意味し、又は事物もしくは当該事物の特性を記述するとき、細菌の増殖を死滅するもしくは阻害する能力を指す。用語「抗菌性」、「殺菌剤」及び「殺生物剤」は互換的に使用される。
【００２５】
接頭辞「ナノ」は、１μｍ未満のスケールの平均サイズを示す。したがって、本明細書の文脈において使用される用語「ナノサイズの」は、ナノスケールの大きさである少なくとも一次元、例えば長さ又は高さ、を有するフィーチャを指す。用語「ナノ構造」又はその文法上の変形は、ナノスケールにおいて少なくとも一次元を有する、フィーチャ又はパターン、例えばブレード又はチューブ、を指すために、それに応じて解釈されるべきである。
【００２６】
接頭辞「マイクロ」は、約１μｍ〜約１０００μｍのスケールの平均サイズを示す。したがって、本明細書の文脈において使用される「マイクロサイズの」という用語は、マイクロスケールのサイズである少なくとも一次元、例えば長さ又は高さ、を有するフィーチャを指す。
【００２７】
本明細書中で使用される用語「結晶質」又は「結晶相」は、長距離にわたって維持される分子の規則的な繰り返し配列、又は規則的に繰り返される外面平面を有する物理的状態を指すと広く解釈されるべきである。規則的に繰り返すビルディングブロックは、明確な対称性に従って、３次元で繰り返される単位セルに配置される。
【００２８】
「実質的に」という語は「完全に」を除外しない。例えば、Ｙを「実質的に含まない」組成物は、Ｙを完全に含まなくてもよい。必要に応じて、「実質的に」という語は、本発明の定義から省略することができる。
【００２９】
別段の指定がない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語及びその文法的変形は、列挙された要素を包含するが追加の列挙されていない要素を含めることができるように「オープンな」又は「包括的な」言語を表すことを意図している。
【００３０】
本明細書中で使用される場合、用語「約」は、製剤(formulations)の成分濃度の文脈において、典型的には記載された値の＋／−５％、より典型的には記載された値の＋／−４％、より典型的には＋／−より典型的には記載された値の＋／−２％、さらにより典型的には記載された値の＋／−１％、さらにより典型的には記載された値の±０．５％を意味する。
【００３１】
この開示を通して、特定の実施形態を範囲形式で開示することができる。範囲形式の記述は、便宜上及び簡潔のためのものであり、開示された範囲の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。したがって、ある範囲の説明は、すべての可能な部分範囲、並びにその範囲内の個々の数値を具体的に開示したものとみなされるべきである。例えば、１〜６のような範囲の記載は、１〜３，１〜４，１〜５，２〜４，２〜６，３〜６等の部分範囲、並びにその範囲内の個々の数字、例えば１，２，３，４，５及び６を具体的に開示したものとみなされるべきである。これは、範囲の幅に関係なく適用される。
【００３２】
特定の実施形態は、本明細書において広く一般的に記載されてもよい。包括的な開示に含まれるよりも狭い種及び準一般的な(sub-generic)グループの各々も、本開示の一部を形成する。これは、削除された物質が本明細書に具体的に列挙されているかどうかにかかわらず、属からいずれの主題を除去する条件又は否定的な制限を有する実施形態の包括的な説明を包含する。
【００３３】
実施形態の詳細な開示
一体的に形成された複数の表面フィーチャを含む基質の例示的で非限定的な実施形態を開示する。
【００３４】
複数の実施形態では、複数の一体的に形成された表面フィーチャを含む基質であって、前記表面フィーチャがマイクロサイズ及び／又はナノサイズであり、各表面フィーチャが結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含む、基質が提供される。
【００３５】
開示された基質は、多種多様な材料から製造されてもよい。例えば、基質は、金属又はポリマーを含むことができる。別の例では、基質は、少なくとも１つの金属、１つのポリマー、金属の混合物、ポリマーの混合物、又はポリマーと金属の混合物を含むことができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、開示された基質は、その表面上の前記複数の表面フィーチャの成長をサポートすることができる。一実施形態では、基質は、その表面上の基質の塩の成長をサポートすることができる。有利には、表面構造は、基質上の塩の沈殿によって一体的に形成されてもよい。したがって、塩を含む表面構造又はフィーチャの堆積をサポートすることができる任意の基質は、本開示に適している可能性がある。
【００３７】
他の実施形態では、開示された基質は、それによってその表面に前記複数の表面フィーチャを一体的に形成するため、反応することができる。一実施形態では、それによって前記複数の表面フィーチャを一体的に形成するため、基質の表面は酸化剤と反応性であり得る。有利には、表面構造は、基質の塩を得るために、基質と酸化剤との単純な(straightforward)反応によって一体的に形成されてもよい。したがって、酸化された場合に表面構造又はフィーチャを形成することができる任意の基質は、本開示に適する可能性がある。
【００３８】
一実施形態では、基質は、酸化剤と不溶性の塩を形成することができる任意の適切な反応性金属を含む金属表面を含む。別の実施形態において、基質は、その上に不溶性塩の成長を支持することができる任意の適切な金属を含む金属表面を含む。一例では、金属表面を含む基質は、二価の金属を含むことができる。別の例では、金属表面を含む基質は、周期律表の第１１族から選択される遷移金属、例えばＣｕ又は周期表の第１２族、例えばＺｎを含むことができる。
【００３９】
実施形態において、金属は合金又は多層構造であってもよく、場合によって少なくとも１つの酸化可能な金属表面を含む。金属は、アルミニウム系合金、銅系合金、鉄系合金、ニッケル系合金、チタン系合金、錫系合金、亜鉛系合金、鋼、真ちゅう又はhastelloy(商標)を包含することができる。金属は、遷移金属、希土類金属、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、チタン、スズ、亜鉛、マンガン、クロム、炭素、ケイ素、タングステン及び他の適切な合金金属からなる群から選択される２つ以上の金属を包含することができる。
【００４０】
それにより、その表面に前記複数の表面フィーチャを一体的に形成するため、基質表面は、反応性又は酸化性溶液の１つ以上の層でコーティングされることができる。基質表面の酸化は、表面に接触する典型的な有機又は無機溶媒又は水性媒体に不溶性である塩又は塩結晶を形成し得る。したがって、一実施形態では、表面フィーチャの結晶相は、表面の酸化によって形成された不溶性塩を含むことができる。いくつかの実施形態では、基質表面は、表面に接触する典型的な有機又は無機溶媒又は水性媒体に不溶性である塩のイオンを含む試薬溶液の１つ以上の層でコーティングすることができる。したがって、一実施形態では、表面フィーチャの結晶相は、基質表面上への沈殿又は沈着によって形成された不溶性塩を含むことができる。例えば、塩又は塩の結晶は、雨水、果汁又は発汗に不溶性であってもよい。したがって、開示された基質は、有利には耐候性であり得、開示された基質の抗微生物特性及び抗バクテリア特性が長期間持続することがある。形成された表面フィーチャは有利には規則的で結晶性であり、そうでなければトップダウン表面改質技術では得ることが困難である。
【００４１】
一実施形態では、表面フィーチャの結晶相は、酸化物塩又は水酸化物塩を含むことができる。有利には、酸化物及び水酸化物表面フィーチャは、酸化反応、酸／塩基反応又は塩析出反応を介してｉｎ−ｓｉｔｕで形成することができる。有利なことに、このような表面フィーチャの製造は、複雑な技術、例えばプラズマエッチング、反応性イオンエッチング、物理的又は化学的気相堆積技術又はリソグラフィ技術を必要としない。一実施形態では、酸化物及び／又は水酸化物フィーチャは、ワンポット又はワンステップ反応合成を介して形成することができる。酸化物又は水酸化物表面フィーチャは、有利には、単純な酸化又は析出反応から形成され得る。
【００４２】
したがって、一実施形態では、複数の一体的に形成された表面フィーチャを含む基質であって、
前記表面フィーチャがマイクロサイズ及び／又はナノサイズであり、各表面フィーチャが結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含み、且つ、
前記表面フィーチャは、それによって、前記基質の前記表面上に前記表面フィーチャを一体的に形成するため、アルカリ及び酸化剤を含む酸化溶液と前記基質の表面とを接触させることを含むワンステッププロセスによって形成されるか、又はそれから得ることができる、
基質が提供される。前記基質の表面を、アルカリ及び酸化剤を含む酸化溶液と接触させるプロセスは、各々が少なくとも１つの尖った末端を含む前記複数の表面フィーチャの形成をもたらすことが仮定される。それらの化学的形成の性質に起因して、前記プロセスから形成された各表面フィーチャの構造の正確な特徴付けは、物理的特性によって余す所なく記載されない場合があるとはいえ、前記表面フィーチャの例示的かつ任意選択の実施形態を以下に記載する。
【００４３】
したがって、別の実施形態では、複数の一体的に形成された表面フィーチャを含む基質であって、
前記表面フィーチャがマイクロサイズ及び／又はナノサイズであり、各表面フィーチャが結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含み、且つ、
前記表面フィーチャは、それによって、前記基質の前記表面上に沈殿により前記表面フィーチャを一体的に形成するため、塩のイオンを含む試薬溶液と前記基質の表面とを接触させることを含むワンステッププロセスによって形成されるか、又はそれから得ることができる、
基質が提供される。前記基質の表面を塩のイオンを含む試薬溶液と接触させる前記プロセスは、各々が前記基質表面上に沈着又は沈殿した少なくとも１つの尖った末端を含む前記複数の表面フィーチャの形成をもたらすと仮定される。それらの化学的形成の性質に起因して、前記プロセスから形成された各表面フィーチャの構造の正確な特徴付けは、物理的特性によって余す所なく記載されない場合があるとはいえ、前記表面フィーチャの例示的かつ任意選択の実施形態を以下に記載する。
【００４４】
各表面フィーチャは少なくとも１つの尖った末端を含む。前記一体的に形成された表面フィーチャの末端又は遠位端部は、前記基質と反対側の端部であり、前記基質から離れるように向いている。微生物細胞と物理的に接触すると、前記尖った末端又は突起は、有利には、細胞壁を破裂させ、及びそれによって前記細胞の成長を死滅するか、又は少なくとも阻害するのに効果的である。したがって、開示された基質に転写されるか、又は開示される基質に接触する任意の微生物は、有利には、死滅されるか、又は増殖が阻害され得る。従って、微生物によって引き起こされる感染性疾患の拡散は有利に停止されるか、又は少なくとも減速され得る。
【００４５】
表面フィーチャは、前記少なくとも１つの尖った末端を提供する結晶相を含み得る。前記結晶相は、斜方晶系結晶構造、単斜晶系結晶構造、三斜晶系結晶構造、正方晶系結晶構造、六方晶系結晶構造、三方晶系結晶構造、又は立方晶系結晶構造から選択されてもよい。一実施形態において、前記結晶相は、斜方晶系結晶構造、単斜晶系結晶構造又は六方晶系結晶構造から選択される構造を有する。六方晶系の一例は、ウルツ鉱型結晶構造である。斜方晶系の結晶構造の一例は、ＪＣＰＤＳ  ｎｏ．１３−０４２０のＸ線回折特性を有するものである。単斜晶系結晶構造の一例は、ＪＣＰＤＳ  ｎｏ．４８−１５４８のＸ線回折特性を有するものである。
【００４６】
前記表面フィーチャは、前記少なくとも１つの尖った末端を提供する形状のものであってもよい。前記一体的に形成された表面フィーチャは、前記基質の表面に結合された基部端部と、前記基部端部に対して寸法がより小さい遠位端部とを有する、先細りの(tapered)形状であってもよい。例えば、前記表面フィーチャは、チューブ、ブレード、ニードル、ピラミッド、コーン、ピラー及びそれらの混合物からなる群から選択される形状を有することができる。したがって、前記表面フィーチャの遠位端は、先細り先端、ブレード状(bladed)端部、円錐頂点、又はピラミッド頂点を指してもよい。好ましくは、前記遠位端は、１つの表面フィーチャの１つの尖った末端を指す。
【００４７】
一実施形態では、前記表面フィーチャはナノチューブ又はニードルである。ナノチューブ又はニードルは、テーパ状であってもよいか、又はその基部セクションの断面直径と比較して、より小さな断面直径を有する遠位端を含んでもよい。対応する遠位端は、１つの直径を有する円形の断面であってもよい。別の実施形態では、前記表面フィーチャはブレードであり、前記対応する遠位端部は、幅又は厚さを有する長方形断面であり得る。
【００４８】
前記表面フィーチャの例示的な寸法(dimensions)は、以下のように提供されてもよい。
【００４９】
前記表面フィーチャの寸法は、マイクロサイズスケール、又はナノサイズスケール、又はマイクロサイズとナノサイズスケールとの混合物であってもよい。前記表面フィーチャの寸法は、有利には、例えば、前記基質の適用又は死滅もしくは阻害を意図する微生物（複数可）のサイズに従って調整され得る。
【００５０】
前記表面フィーチャの高さの、前記表面フィーチャの末端遠位端部の寸法(dimension)に対する比は、約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０又は２００である。前記表面フィーチャの高さの、前記表面フィーチャの末端遠位端部の寸法（例えば直径又は厚さ）に対する比は、上記の値の任意の２つから選択される上限及び下限を含む範囲内であり得る。
【００５１】
前記表面フィーチャの高さ又は長さは、前記基質表面に形成された前記表面フィーチャの基部から前記表面フィーチャの遠位端又は終端までの寸法を指す。本開示の文脈では、前記表面フィーチャの高さと、前記表面フィーチャの遠位端の寸法との比が高いほど、前記表面フィーチャの遠位端はよりシャープになる。表面フィーチャ高さと、前記表面フィーチャの遠位端部の寸法とのより高い比は、前記表面フィーチャの遠位端部のより高いシャープネス（sharpness）を意味する。有利には、前記表面フィーチャの遠位端のシャープネスは、前記基質の抗菌効率に比例することが発見されている。すなわち、尖った末端がシャープであるほど、前記表面フィーチャは細胞の成長を死滅するか、又は阻害するのにより効果的である。有利には、開示された基質は、前記基質と接触する細菌の量を、単位体積当たりの初期ＣＦＵ値の０．５以下に減少させることができる。開示された基質の表面フィーチャは、既知の天然又は人工の殺生物性表面よりも高いシャープネスを有することができる。したがって、開示された基質の抗菌効率は、既知の殺生物性表面よりも高くなり得る。
【００５２】
表面フィーチャは、約２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、１μｍ、１．２５μｍ、１．５μｍ、１．７５μｍ、２μｍ、２．２５μｍ、２．５μｍ、２．７５μｍ、３μｍ、３．２５μｍ、３．５μｍ、３．７５μｍ、４μｍ、４．２５μｍ、４．５μｍ、４．７５μｍ、５μｍ、５．２５μｍ、５．５μｍ、５．７５μｍ、６μｍ、６．２５μｍ、６．５μｍ、６．７５μｍ、７μｍ、７．２５μｍ、７．５μｍ、７．７５μｍ、８μｍ、８．２５μｍ、８．５μｍ、８．７５μｍ、９μｍ、９．２５μｍ、９．５μｍ、９．７５μｍ又は１０μｍから選択された高さを有することができる。前記表面フィーチャは、上記の値のいずれか２つから選択される上限及び下限を含む範囲の高さを有してもよい。
【００５３】
複数の実施形態では、前記遠位端の寸法は、前記遠位端の断面直径、幅、又は厚さを指してもよい。一実施形態では、前記表面フィーチャの遠位端の寸法は、直径又は厚さから選択される。前記表面フィーチャの末端遠位端の寸法、すなわち一実施形態における前記末端遠位端の直径又は厚さは、約１ｎｍ〜約５００ｎｍ、又は約５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ、６５ｎｍ、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍ、９５ｎｍ、１００ｎｍ、１０５ｎｍ、１１０ｎｍ、１１５ｎｍ、１２０ｎｍ、１２５ｎｍ、１３０ｎｍ、１３５ｎｍ、１４０ｎｍ、１４５ｎｍ、１５０ｎｍ、１５５ｎｍ、１６０ｎｍ、１６５ｎｍ、１７０ｎｍ、１７５ｎｍ、１８０ｎｍ、１８５ｎｍ、１９０ｎｍ、１９５ｎｍ、２００ｎｍ、２０５ｎｍ、２１０ｎｍ、２１５ｎｍ、２２０ｎｍ、２２５ｎｍ、２３０ｎｍ、２３５ｎｍ、２４０ｎｍ、２４５ｎｍ、２５０ｎｍ、２５５ｎｍ、２６０ｎｍ、２６５ｎｍ、２７０ｎｍ、２７５ｎｍ、２８０ｎｍ、２８５ｎｍ、２９０ｎｍ、２９５ｎｍ、３００ｎｍ、３０５ｎｍ、３１０ｎｍ、３１５ｎｍ、３２０ｎｍ、３２５ｎｍ、３３０ｎｍ、３３５ｎｍ、３４０ｎｍ、３４５ｎｍ、３５０ｎｍ、３５５ｎｍ、３６０ｎｍ、３６５ｎｍ、３７０ｎｍ、３７５ｎｍ、３８０ｎｍ、３８５ｎｍ、３９０ｎｍ、３９５ｎｍ、４００ｎｍ、４０５ｎｍ、４１０ｎｍ、４１５ｎｍ、４２０ｎｍ、４２５ｎｍ、４３０ｎｍ、４３５ｎｍ、４４０ｎｍ、４４５ｎｍ、４５０ｎｍ、４５５ｎｍ、４６０ｎｍ、４６５ｎｍ、４７０ｎｍ、４７５ｎｍ、４８０ｎｍ、４８５ｎｍ、４９０ｎｍ、４９５ｎｍ又は５００ｎｍから選択される。前記表面フィーチャの末端遠位端の寸法は、上記の値の任意の２つから選択される上限及び下限を含む範囲内にあり得る。前記遠位端の寸法は、有利にはナノサイズであり得る。有利には、寸法が約１０ｎｍ〜４００ｎｍ、約１０ｎｍ〜３００ｎｍ又は約１０ｎｍ〜２００ｎｍのテーパ状端部を有する表面フィーチャを有する基質は、ちょうど１時間のインキュベーション後にＳ．ａｕｒｅｕｓ細菌の９０〜１００％を死滅させることができることが示されている。さらに有利なことに、本開示の表面フィーチャの分解能（及びサイズ）は、従来の表面修正技術によって提供される分解能によって制限されない。さらに有利なことに、化学反応を介した表面フィーチャのin-situ形成は、１０ｎｍという小さな端子寸法を有する表面フィーチャの形成を可能にする。
【００５４】
一例では、表面形状がチューブである場合、前記チューブの高さは、約１μｍ〜１０μｍ又は約５μｍ〜７μｍの範囲であり得る。遠位端は、約５０ｎｍ〜３００ｎｍ又は約１００ｎｍ〜２００ｎｍの直径を有する円形断面の先端であってもよい。
【００５５】
別の例では、表面形状がブレードである場合、前記ブレードは約２００ｎｍ〜５μｍ又は約４００ｎｍ〜１μｍの長さ、約１００ｎｍ〜５００ｎｍ又は約２００ｎｍ〜４００ｎｍの幅を有することができ。前記ブレードの厚さは、前記ブレードの遠位端に向かって先細になって(tapered)いてもよい。前記ブレードの遠位端は、約１０ｎｍ〜３０ｎｍ、又は約２０ｎｍの厚さを有するブレード状(bladed)端部であってもよい。
【００５６】
さらに別の例では、表面フィーチャがニードルである場合、前記ニードルの長さは、約５００ｎｍ〜５μｍ又は約１μｍ〜２μｍの範囲であり得る。遠位端は、約１ｎｍ〜１００ｎｍ又は約１０ｎｍ〜４０ｎｍの直径を有する円形断面の先端であってもよく、前記ニードルの基部又は根元は、約１０ｎｍ〜５００ｎｍ又は約１００ｎｍ〜２００ｎｍの直径を有する円形断面であってもよい。
【００５７】
隣接する表面フィーチャのピッチは、約１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、１０００ｎｍ、１１００ｎｍ、１２００ｎｍ、１３００ｎｍ、１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、１６００ｎｍ、１７００ｎｍ、１８００ｎｍ、１９００ｎｍ又は２０００ｎｍから選択されてもよい。隣接する表面フィーチャのピッチは、上記の値のうちの任意の２つから選択される上限及び下限を含む範囲内にあってもよい。
【００５８】
微生物細胞及び細菌細胞は、通常、開示されたピッチよりも大きいので、開示されたピッチを有する表面フィーチャは、有利には、前記細胞に接触及び前記細胞を破裂させ、それによって基質上に抗微生物性及び抗細菌特性を付与することができる。
【００５９】
一実施形態では、銅表面を含む基質が提供される。前記銅表面は、その上に一体的に形成された複数の表面フィーチャ部を含み、前記表面フィーチャはマイクロサイズ及び／又はナノサイズであり、前記表面フィーチャはＣｕ（ＯＨ）２、ＣｕＯ又はそれらの混合物であり、各Ｃｕ（ＯＨ）２又はＣｕＯ表面フィーチャは、少なくとも１つの尖った末端を含む。別の実施形態では、亜鉛表面を含む基質が提供される。前記亜鉛表面は、その上に一体的に形成された複数のマイクロサイズ及び／又はナノサイズのＺｎＯ表面フィーチャを含み、前記ＺｎＯ表面フィーチャは少なくとも１つの尖った末端を含む。
【００６０】
有利には、銅及び亜鉛は、日常生活において一般的に遭遇する表面材料である。例えばドア及びドアノブはＣｕ表面を含み、街灯柱及び高速道路ガードレールはＺｎ表面を有する亜鉛メッキ(galvanized)鋼を含む。したがって、物理的手段又は物理的相互作用を介して微生物の増殖を死滅するか、又は少なくとも阻害するのに有効な殺菌性表面を提供するために、本開示を銅及び亜鉛表面などの共通表面に適用することができるという利点がある。
【００６１】
亜鉛又は銅基質は、単純な(straightforward)合成ステップを使用して、開示された表面フィーチャを容易に製造できることが有利に見出されている。亜鉛又は銅基質の使用は、トップダウンテクスチャリング技術、例えばシリコンベースの基質に一般的に使用される反応性イオンビームエッチング、の必要性を回避する。本開示の表面フィーチャの分解能及びサイズはまた、従来の表面改質技術によって提供される分解能によって有利に制限されない。
【００６２】
抗微生物特性又は抗細菌特性を有する基質を製造する方法の例示的で非限定的な実施形態を開示する。
【００６３】
複数の実施形態では、抗微生物特性又は抗細菌特性を有する基質を製造する方法が提供される。当該方法は、前記基質表面上に、複数の一体的に形成されたマイクロサイズ又はナノサイズの表面フィーチャを製造するため、前記基質の表面を試薬溶液と接触させるステップを含み、各表面フィーチャは、結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含む。
【００６４】
複数の実施形態では、抗微生物特性又は抗細菌特性を有する基質を製造する方法が提供される。当該方法は、前記基質表面上に沈殿させることによって、複数の一体的に形成されたマイクロサイズ又はナノサイズの表面フィーチャを製造するため、前記基質の表面を試薬溶液と接触させるステップを含み、各表面フィーチャは、結晶相及び少なくとも１つの尖った末端を含む。
【００６５】
銅又は亜鉛基質の表面での例示的な反応を以下に示す：
【化１】
2020045365.tif 000003
【００６６】
前記試薬溶液は、ハロゲン、酸素、過酸化物、次亜ハロゲン酸塩(hypohalites)、塩素酸塩、クロム酸塩、過硫酸塩、過マンガン酸塩、硝酸塩又は硝酸から選択される酸化剤を含むことができる。例としては、過硫酸アンモニウム、硝酸亜鉛、過酸化水素及び次亜塩素酸ナトリウムが含まれる。
【００６７】
前記試薬溶液中の酸化剤の濃度は、約０．０１Ｍ〜約１０Ｍ、又は０．０２Ｍ、０．０４Ｍ、０．０６Ｍ、０．０８Ｍ、０．１Ｍ、０．１２Ｍ、０．１４Ｍ、０．１５Ｍ、０．１６Ｍ、０．１７Ｍ、０．１８Ｍ、０．１９Ｍ、０．２Ｍ、０．３Ｍ、０．４Ｍ、０．５Ｍ、１．０Ｍ、１．５Ｍ、２．０Ｍ、２．５Ｍ、３．０Ｍ、３．５Ｍ、４．０Ｍ、４．５Ｍ、又は５．０Ｍから選択されてもよい。前記試薬溶液中の酸化剤の濃度は、上記の値のうちの任意の２つから選択される上限及び下限を含む範囲内であり得る。有利には、酸化剤の濃度は、製造された金属基質の用途によって必要とされる特定の表面フィーチャ寸法を提供するように適切に選択され得る。複数の実施形態では、酸化剤のより高い濃度は、単斜晶系結晶構造を含む表面フィーチャをもたらすように選択することができる一方、酸化剤のより低い濃度は、斜方晶系結晶構造を含む表面フィーチャをもたらすように選択することができる。例えば、酸化剤の濃度が少なくとも約０．３Ｍである場合、単斜晶系結晶構造を含む表面フィーチャを得ることができる。
【００６８】
前記試薬溶液は、塩基又はアルカリを含むことができる。前記塩基は、１０以上のｐＫｂ値を有する強塩基であってもよい。前記塩基は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の塩基から選択することができる。例としては、ＮａＯＨ及びＫＯＨが含まれる。
【００６９】
前記試薬溶液中のアルカリの濃度は、約１．０Ｍ〜約１０Ｍ、又は１．５Ｍ、２．０Ｍ、２．５Ｍ、３．０Ｍ、３．５Ｍ、４．０Ｍ、４．５Ｍ、５．０Ｍ、５．５Ｍ、６．０Ｍ、６．５Ｍ、７．０Ｍ、７．５Ｍ、８．０Ｍ、８．５Ｍ、９．０Ｍ、９．５Ｍ又は１０Ｍから選択されてもよい。前記試薬溶液中のアルカリの濃度は、上記の値のいずれか２つから選択される上限及び下限を含む範囲内であり得る。有利には、前記アルカリの濃度は、製造された金属基質の用途によって要求される特定の表面フィーチャ寸法を提供するように適切に選択することができる。複数の実施形態では、アルカリのより高い濃度は、単斜晶系結晶構造を含む表面フィーチャをもたらすように選択することができる一方、アルカリのより低い濃度は、斜方晶系結晶構造を含む表面フィーチャをもたらすように選択することができる。例えば、前記試薬溶液中のアルカリの濃度が約５．０Ｍ〜約１０Ｍ、又は少なくとも約５．５Ｍ、６．０Ｍ、６．５Ｍ、７．０Ｍ、７．５Ｍ、８．０Ｍ、８．５Ｍ、９．０Ｍ、９．５Ｍ、又は少なくとも１０Ｍの範囲内にある場合、単斜晶系結晶構造を含む表面フィーチャを得ることができる。
【００７０】
前記試薬溶液が酸化剤及び塩基の両方を含む実施形態では、前記酸化剤対前記塩基のモル比は、約１：１０〜１：３０、又は約１：１２、１：１４、１：１、１：１８、１：２０、１：２２、１：２４、１：２６、１：２８又は１：３０の範囲であってもよいか、又は上記値のうちいずれか２つから選択される上限及び下限を含む範囲であり得る。
【００７１】
前記試薬溶液はさらに水を含んでいてもよい。前記試薬溶液の濃度は、水の添加によって調整することができる。
【００７２】
他の実施形態では、試薬溶液は、塩のイオンを提供する他の試薬、例えば不溶性塩を形成するカチオン及びアニオン、を含むことができる。適切なカチオンは、本明細書に開示される金属の金属イオンであってもよい。適切なアニオンは、硝酸イオン、水酸化物イオン又は炭酸イオンであってもよい。
【００７３】
前記試薬溶液中のカチオン源の濃度は、約０．０１Ｍ〜約５Ｍ、又は０．０２Ｍ、０．０４Ｍ、０．０６Ｍ、０．０８Ｍ、０．１Ｍ、０．１２Ｍ、０．１４Ｍ、０．１５Ｍ、０．１６Ｍ、０．１７Ｍ、０．１８Ｍ、０．１９Ｍ、０．２Ｍ、０．３Ｍ、０．４Ｍ、０．５Ｍ、１．０Ｍ、１．５Ｍ、２．０Ｍ、２．５Ｍ、３．０Ｍ、３．５Ｍ、４．０Ｍ、４．５Ｍ、又は５．０Ｍから選択されてもよい。前記試薬溶液中のカチオン源の濃度は、上記の値のうちの任意の２つから選択される上限及び下限を含む範囲内であり得る。有利には、前記酸化剤の濃度は、製造された金属基質の用途によって必要とされる特定の表面フィーチャ寸法を提供するように適切に選択され得る。一例では、カチオン源としての硝酸亜鉛の濃度は、約０．０１Ｍ以上〜約５Ｍ以下(inclusive)、又はその間の任意の濃度から選択することができる。
【００７４】
いくつかの実施形態では、試薬溶液は酸化剤を含まなくてもよいが、基質表面上に沈殿することができる不溶性塩のイオンを含み得る。いくつかの実施形態では、試薬溶液は酸化剤を含まなくてもよいが、前記基質表面及び基部(a  base)上に沈殿することができる不溶性塩のイオンを含み得る。
【００７５】
特定の実施形態では、前記試薬溶液は、硝酸亜鉛及びＫＯＨのような本明細書に開示される塩基を含むことができる。前記亜鉛イオン及び前記水酸化物イオンは最終的に前記基質表面上に析出する不溶性酸化亜鉛塩をもたらす。この実施形態では、前記試薬溶液は酸化剤を含まなくてもよい。
【００７６】
前記接触させるステップは、前記複数の表面フィーチャを生成するのに十分な持続期間行われてもよい。前記持続期間は、製造された金属基質の用途によって必要とされる特定の表面フィーチャ寸法を提供するように適切に選択され得る。前記持続期間は、基質材料に応じて適宜選択すればよい。前記接触させるステップは、１０分、２０分、３０分、４０分、５０分、６０分、７０分、８０分、９０分、１００分、１１０分、１２０分、１３０分、１４０分、１５０分、１６０分、１７０分、１８０分、１９０分、２００分、２１０分、２２０分、２３０分、２４０分、２５０分、２６０分、２７０分、２８０分、２９０分、３００分、３１０分、３２０分、３３０分、３４０分、３５０分、３６０分、３７０分、３８０分、３９０分、４００分、４１０分、４２０分、４３０分、４４０分、４５０分、４６０分、４７０分、４８０分、５４０分、６００分、６６０分、７２０分、７８０分、８４０分、９００分、９６０分、１０２０分、１０８０分、１１４０分、１２００分、１２６０分、１３２０分、１３８０分、又は１４４０分の持続期間行うことができる。前記接触させるステップは、上記の値のうちの任意の２つから選択される上限及び下限を含む範囲の持続期間で実施することができる。一例では、基質が銅であり、且つ、斜方晶系結晶構造を含む表面フィーチャが望ましい場合、前記接触させるステップは約１０〜２０分の持続期間行うことができる。別の一例では、基質が銅であり、且つ、単斜晶系結晶構造を含む表面フィーチャが望ましい場合、前記接触さえるステップは約２５〜３５分の持続期間行われてもよい。一例では、基質が亜鉛であり、且つ、ウルツ鉱型結晶構造を含む表面フィーチャが望ましい場合、前記接触させるステップは約６〜１８時間の持続期間行われてもよい。
【００７７】
したがって、前記アルカリの濃度、又は前記酸化剤の濃度、又は前記イオンの濃度、又は前記接触させるステップの持続期間、又は前記接触させるステップの温度、又はそれらの任意の組合せは、製造された金属基質の用途によって必要とされる表面フィーチャ寸法を提供するように選択されてもよい。複数の実施形態では、前記アルカリの濃度の増加、又は前記酸化剤の濃度の増加、又は前記アルカリ及び前記酸化剤の両方の濃度の増加は、単斜晶系結晶構造を含む表面フィーチャをもたらし得る。
【００７８】
前記接触させるステップは、室温又は周囲温度、又は約１５℃、又は約２０℃、又は約２５℃、又は約３０℃で行うことができる。有利には、開示された方法は、加圧されたチャンバ又は熱定格の容器などの特殊な装置を使用せずに実施することができる。
【００７９】
基質は、開示されたワンステップ法を用いて抗微生物／抗細菌特性を有する基質に変換され得る。一実施形態では、表面フィーチャは、ワンポット又はワンステップ反応合成によって形成することができる。したがって、開示された表面フィーチャは、単純な酸化反応又は酸／塩基反応又は沈殿反応を介してin-situで形成することができる。したがって、開示された方法は、金属基質上の表面フィーチャを製造する既知の複雑な技術よりも有利であり、費用効果が高い。有利には、開示された方法は、従来のエッチング又はリソグラフィ技術によって必要とされるようなモールドの解像度によって制限されることなく表面フィーチャを提供することができる。有利には、開示された方法は、基質の表面上にナノサイズの表面フィーチャを得るために複雑な又はマルチステップのナノインプリント又はスクリーン印刷方法を必要としない。有利には、開示された表面フィーチャの製造は、複雑な技術、例えばプラズマエッチング、反応性イオンエッチング、物理的又は化学的気相堆積技術を必要としない。有利には、開示された方法は、従来の表面改質技術に可鍛性(malleable)ではない「硬質」金属基質とともに使用することができる。有利には、開示された方法は、例えば、自然界に見られる物理的、非化学的な微生物／細菌殺滅特性を複製又は模擬するなど、生物模倣可能な金属基質を調製することができる。
【００８０】
基質は、本明細書中に開示されるものであり得る。例えば、基質は、遷移金属表面のような金属表面を含んでもよい。前記表面は、場合によって、その上に表面フィーチャを一体的に形成するため、不溶性の塩を形成するため、酸化される。遷移金属表面の例は、周期律表の第１１族から選択される遷移金属、例えば、Ｃｕ、又は周期律表の第１２族、例えばＺｎを包含する。
【００８１】
表面フィーチャは、本明細書で開示されるものであり得る。例えば、基質が金属表面を含む場合、表面フィーチャは、前記金属の酸化物及び／又は水酸化物塩を含んでもよい。
【００８２】
本開示は金属表面を含む基質をさらに提供する。前記金属表面は、複数の一体的に形成された、マイクロサイズ及び／又はナノサイズの表面フィーチャ部を含む。前記基質は、本明細書に開示される方法によって得ることができる。
【００８３】
本開示は、生体外（ex-vivo）環境に対して抗微生物特性及び抗細菌特性を提供するための本明細書に開示される基質の使用を提供する。開示された基質は、前記生体外（ex-vivo）環境に対して静菌性又は殺菌性の目的を提供することができる。したがって、基質の使用が生体外（ex-vivo）環境にあるので、当該使用は非治療的なものであり得る。
【００８４】
あるいは、開示された基質を治療において使用してもよい。開示された基質は、微生物感染症の治療において使用され得る。
【００８５】
開示された基質は、微生物の増殖を殺滅又はを抑制することができる。微生物は、病原性でも非病原性でもよい。微生物は細菌(bacteria)又は真菌であり得る。細菌は、グラム陰性及びグラム陽性細菌を包含し得る。
【００８６】
グラム陽性細菌の例には、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ  ａｎｄ  Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、例えばＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ、Ｈａｙ  ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓｍｅｇｍａｔｉｓ  ａｎｄ  Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅが含まれる。グラム陰性細菌の例には、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ及びＳａｌｍｏｎｅｌｌａ、例えばＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ  ｔｒａｃｈｏｍａｔｉｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ  ｐｙｌｏｒｉ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ  ｄｙｓｅｎｔｅｒｉａｅ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ  ｅｎｔｅｒｉｔｉｄｉｓ及びＳａｌｍｏｎｅｌｌａ  ｔｙｐｈｉが含まれる。
【００８７】
図面の簡単な説明
添付の図面は、開示された実施形態を示し、且つ、開示された実施形態の原理を説明する役割を果たす。しかしながら、図面は説明の目的のみで設計されており、本発明の限界の定義としてではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、（Ａ）Ｃｕ箔、（Ｂ）Ｃｕ箔上に成長するＣｕ（ＯＨ）２ナノチューブ、（Ｃ）Ｃｕ箔上に成長するＣｕＯナノブレードの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像、及びそれぞれの構造を確認している、それらに対応するＸ線回折（ＸＲＤ）パターンのグラフ（Ｄ〜Ｆ）を含む。
【図２】図２は、（Ａ）Ｚｎ箔、（Ｂ、Ｃ）Ｚｎ箔上に成長するＺｎＯナノニードルのＳＥＭ画像、及びＺｎ箔上のＺｎＯナノニードルのＸＲＤパターンのグラフ（Ｄ）を含む。
【図３】図３は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｚ２８０１／ＩＳＯ２２１９６法を用いて評価した様々な銅表面の（Ｅ．ｃｏｌｉに対する）殺滅効果を示すインキュベーションタイムに対するコロニー形成単位（ＣＦＵ）／ｍｌのグラフである。
【図４】図４は、（Ａ）Ｐｔコーティングを有するサンプル及び（Ｂ）Ｃｕコーティングを有するサンプルについて、ＪＩＳ  Ｚ２８０１／ＩＳＯ２２１９６法を用いて評価された様々な銅表面の（E.coliに対する）殺滅効果を示すインキュベーションタイムに対するＣＦＵ／ｍｌのグラフを含む。
【図５】図５は、ＪＩＳ  Ｚ２８０１／ＩＳＯ２２１９６法を用いて評価された平坦なＺｎ箔とＺｎＯナノニードル表面の（E.coliに対する）殺滅効果を示すインキュベーションタイムに対するＣＦＵ／ｍｌのグラフである。
【図６】図６は、ＪＩＳ  Ｚ２８０１／ＩＳＯ２２１９６法を用いて評価された、（Ａ）平坦なＣｕ箔、Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ、ＣｕＯナノブレード表面、及び（Ｂ）平坦なＺｎ箔及びＺｎＯナノニードル表面の（Ｓ．ａｕｒｅｕｓに対する）殺滅効果を示すインキュベーションタイムに対するＣＦＵ／ｍｌのグラフを含む。
【図７】図７は、ＪＩＳ  Ｚ２８０１／ＩＳＯ２２１９６法を用いて評価された、（Ａ）平坦なＣｕ箔、Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ、ＣｕＯナノブレード表面、及び（Ｂ）平坦なＺｎ箔及びＺｎＯナノニードル表面の（Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓに対する）殺滅効果を示すインキュベーションタイムに対するＣＦＵ／ｍｌのグラフを含む。
【図８】図８は、振盪条件下水中の、ナノ構造表面の（Ａ）Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ表面、（Ｂ）ＣｕＯナノブレード表面、及び（Ｃ）ＺｎＯナノニードル表面の（Ｅ．ｃｏｌｉに対する）殺滅効果を示すインキュベーションタイムに対するＣＦＵ／ｍｌのグラフを含む。試験条件：水５ｍｌ、３７℃、３００ｒ／分で振とう。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
実施例
本発明の非限定的な実施例及び比較例は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない特定の実施例を参照してさらに詳細に記載される。
【００９０】
実施例１：  Ｃｕ基質上のＣｕ（ＯＨ）２ナノチューブ及びＣｕＯナノブレードの調製
Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブの成長のために、４ｍｌの１Ｍ  （ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８、８ｍｌの１０Ｍ  ＮａＯＨ及び１８ｍｌの水を混合して溶液を形成した。Ｃｕ箔（２０×２５ｍｍ）を前記溶液中に１５分間懸濁させた。前記Ｃｕ箔上にＣｕ（ＯＨ）２ナノチューブの固体膜が得られた。次いで、前記Ｃｕ箔を水で３回、エタノールで３回洗浄した。洗浄後、前記箔(foil)を、Ｎ２を流しながら乾燥させ、将来の使用のために貯蔵した。
【００９１】
ＣｕＯナノブレードの成長のために、４ｍｌの１Ｍ  （ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８溶液及び８ｍｌの１０Ｍ  ＮａＯＨを混合した。Ｃｕ箔（２０×２５ｍｍ）を前記溶液中に３０分間懸濁させた。前記Ｃｕ箔上にＣｕＯナノブレードの黒色固体膜を得た。次いで、前記Ｃｕ箔を水で３回、エタノールで３回洗浄した。洗浄後、前記箔を、Ｎ２を流しながら乾燥させ、将来の使用のために貯蔵した。
【００９２】
実施例２：  Ｚｎ基質上のＺｎＯナノニードルの調製
ＺｎＯナノニードルの成長のために、１０ｍｌの０．５Ｍ  Ｚｎ（ＮＯ３）２水溶液及び１０ｍｌの４Ｍ  ＫＯＨを混合した。Ｚｎ箔（２０×２０ｍｍ）を前記溶液中に室温で１２時間懸濁させた。前記Ｚｎ箔の表面を水で３回、エタノールで３回洗浄した。続いて、前記Ｚｎ箔をＮ２を流しながら乾燥させ、将来の使用のために貯蔵した。
【００９３】
実施例３：  表面の特徴付け
前記サンプルの表面は、ＳＥＭ（ＪＥＯＬ  ＪＳＭ−７４００Ｅ）及びＸＲＤ（１．５４０６ÅにおけるＣｕ  Ｋα放射を伴うＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ  Ｘ線回折計、Ｘ’ｐｅｒｔ  ＰＲＯ）によって特徴付けられた。ＳＥＭの前に、高分解能スパッターコーター（ＪＥＯＬ、ＪＦＣ−１６００  Ａｕｔｏ  Ｆｉｎｅ  Ｃｏａｔｅｒ）を用いて前記サンプルを薄いＰｔ膜で被覆した。コーティング条件：  サンプルテスト用（２０ｍＡ、３０ｓ）。抗細菌試験のためのＰｔ被覆サンプルの場合（２０ｍＡ、６０ｓ）。
【００９４】
室温における（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８及びＮａＯＨ溶液中での銅箔の処理によって銅基質上のナノパターンを調製した（実施例１参照）。銅基質上に２種類のナノ構造を成長させた。図１に示すように、銅箔を溶液のより低い濃度で１５分間処理すると、ナノチューブアレイが成長した。前記ナノチューブアレイは上方に成長し、前記銅基質の全体領域をコンパクトに覆った。各チューブの長さは５〜７μｍであり、直径約１００〜２００ｎｍのオープンでシャープな先端を有していた。ＸＲＤは、当該構造が斜方晶相のＣｕ（ＯＨ）２であることを確認した（ＪＣＰＤＳカード番号１３−０４２０）。前記銅箔を周囲温度で前記溶液のより高濃度で処理すると、Ｃｕ表面にブレード状の構造が形成された。シャープなエッジが上向きに立った。ＸＲＤは、当該構造が銅上のＣｕＯの単斜晶系対称であることを確認した（ＪＣＰＤＳカード番号４８−１５４８）。
【００９５】
同様に、ナノパターン化亜鉛表面は、簡単な方法を用いて調製した（実施例２参照）。Ｚｎ（ＮＯ３）２及びＫＯＨ溶液中で亜鉛箔を処理することにより、亜鉛基質上にＺｎＯナノニードルアレイを図２に示すように成長させた。前記溶液中で室温で１２時間処理した後、ナノニードルアレイが表面上に形成された。さらなる研究によると、ニードルの長さは通常１〜２μｍであった。ニードルの先端及び根元の直径は、それぞれ１０〜４０ｎｍ及び１００〜２００ｎｍである。ＸＲＤ分析により、ナノニードルがウルツ鉱ＺｎＯ構造であることが確認された。３４．４°（００２）に強い回折ピークが存在した。これはｃ軸に沿ったＺｎＯナノニードルの非常に優先的な成長を示している。
【００９６】
実施例４：  細菌の増殖条件及びサンプル調製
Ｅ．  ｃｏｌｉ、Ｓ．  ａｕｒｅｕｓ及びＣ．  ａｌｂｉｃａｎｓは、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎから入手した（ＡＴＣＣ−８７３９）。各細菌実験の前に、バクテリア培養物をストックから栄養寒天上にリフレッシュした。新鮮な細菌懸濁液を、５ｍｌのＴＳＢ（Ｅ．  ｃｏｌｉ及びＳ．  ａｕｒｅｕｓ）又はＣ．ａｌｂｉｃａｎｓの場合は５ｍｌのＹＭブロス中、３７℃で一晩増殖させた。増殖の対数段階で細菌細胞を回収し、懸濁液をＯＤ６００＝０．０７に調整した。
【００９７】
実施例５：  ＪＩＳ殺滅有効性試験
試験した細菌を５ｍＬのそれぞれの栄養ブロスに懸濁し、ＯＤ６００＝０．に調整した。表面を覆うために、１５０μＬの細胞懸濁液を表面上に置いた。実験は３７℃で３回実施した。表面とのインキュベーション後、それぞれの細胞懸濁液を洗浄し、希釈し、各希釈液を２つの栄養寒天プレートに広げた。次いで、得られたコロニーを標準的なプレートカウント技術を用いて計数し、１ｍＬあたりのコロニー形成単位の数を計算した。コロニー形成単位の数は懸濁液中の生存細胞の数に等しいと仮定された。
【００９８】
Ｅ．ｃｏｌｉに対する抗細菌性は、ＪＩＳ  Ｚ２８０１：２０００（日本工業規格）法を用いて、ナノパターンのＣｕ表面について評価した。図３に示すように、Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ表面上で１時間のインキュベーション後に全ての細菌を殺滅した。ＣｕＯナノブレード表面の場合、１時間のインキュベーション後にＥ．ｃｏｌｉ細菌の９４．５％が死滅し、３時間後に全ての細菌が死滅した。コントロールに関して、平坦な表面を有するＣｕ箔の場合、わずか２８％の細菌が１時間後に殺滅され、３時間後にまだ約３５％のＥ．ｃｏｌｉが生存していた。
【００９９】
図３から、Ｅ．ｃｏｌｉ殺滅効果はＣｕ（ＯＨ）２ナノチューブ＞ＣｕＯナノブレード＞Ｃｕ箔の順であった。表面がシャープであるほど殺滅効果が良好であることが示された。３つの表面の化学組成が異なることを考慮すると（Ｃｕ（ＯＨ）２、ＣｕＯ、Ｃｕ）、コンポジション効果(composition  effect)を排除するために、それぞれ３つの表面をＰｔとＣｕでコーティングし、Ｅ．ｃｏｌｉ殺滅プロファイルを再評価した。
【０１００】
図４（Ａ）は、ＰｔコーティングサンプルについてのＥ．ｃｏｌｉに対する殺滅効果を示す。Ｐｔコーティングを施したＣｕ箔は、細菌殺滅プロファイルを大きく変化させることが示された。Ｐｔコーティングがなければ、平坦なＣｕ箔は３時間後にＥ．ｃｏｌｉの６５％を殺滅した（図３）。他方、Ｐｔコーティング後、Ｅ．ｃｏｌｉは３時間のインキュベーション後に増殖し続けた（図４）。Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ及びＣｕＯナノブレード表面では、コーティングされていない表面と比較して、Ｐｔコーティング後の殺滅プロファイルはほとんど変化しなかった。図４（Ａ）に示すように、すべての細菌を３時間のインキュベーション後に殺滅した。この結果をさらに確認するために、真空蒸着法により３つのサンプルをＣｕで被覆した。Ｃｕコーティング後のＳＥＭ結果は、いずれの明らかな形態変化を示さなかった。コーティング後、３つのサンプルはすべて、ナノパターン表面上に同じ化学組成のＣｕを有する。図４（Ｂ）に示すように、Ｃｕでコーティングされた平坦なＣｕ箔の殺滅プロファイルは、図３に示された非コーティングサンプルと類似していた。Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ表面及びＣｕＯナノブレード表面の殺滅効果は、Ｃｕでコーティングした後に維持又は増加さえする。図４（Ｂ）から分かるように、銅被覆ナノチューブ及びナノブレード表面を用いて１時間のインキュベーション後に全ての細菌が殺滅した。これらの全ての結果は、これらのサンプルの細菌殺滅特性が、化学成分ではなく表面ナノ構造によって主に又は全体的に寄与していることを示した。
【０１０１】
Ｅ．ｃｏｌｉ（Ｅ．ｃｏｌｉ）に対する抗細菌活性を亜鉛箔及びＺｎＯナノニードルについても試験した。図５に示すように、６時間のインキュベーション後、ＺｎＯナノニードル表面上のすべての細菌を死滅させた。コントロールとして、平坦なＺｎ箔上のＥ．ｃｏｌｉ（Ｅ．ｃｏｌｉ）は増殖し続け、Ｚｎ箔の非殺菌特性を示した。この結果は、ナノ構造の亜鉛表面が物理的相互作用を介して細菌を効率的に殺滅することを再度示した。
【０１０２】
グラム陰性細菌を代表するＥ．ｃｏｌｉに加えて、グラム陽性細菌も試験した。図６に示すように、Ｓ．ａｕｒｅｕｓに対する抗細菌性も試験した。
【０１０３】
図６に示されるように、Ｓ．ａｕｒｅｕｓについての殺滅プロファイルはＥ．ｃｏｌｉの殺滅プロファイルに類似していた。Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ表面及びＣｕＯナノブレード表面は、１時間のインキュベーション後にほぼすべての細菌を殺滅したが、平坦なＣｕ箔の場合、３時間のインキュベーション後でさえ細菌の２３％が生存したままであった。ＺｎＯナノニードル表面の場合、６時間のインキュベーション後にすべてのＳ．ａｕｒｅｕｓが殺滅されたが、Ｓ．ａｕｒｅｕｓの７０％は平坦なＺｎ表面上に生存したままであった。
【０１０４】
真菌のサンプルとしてＣ．ａｌｂｉｃａｎｓも試験した。Ｃ．ａｌｂｉｃａｎｓの殺滅プロファイルは、Ｅ．ｃｏｌｉ及びＳ．ａｕｒｅｕｓの殺滅プロファイルとは非常に異なっていた。図７に示すように、試験した全ての表面はＣ．ａｌｂｉｃａｎｓを殺滅することができた。２４時間のインキュベーション後、残りのＣ．ａｌｂｉｃａｎｓは２％（Ｃｕ）、４％（Ｃｕ（ＯＨ）２）、０．７％（ＣｕＯ）、１．３％（Ｚｎ）及び２．８％（ＺｎＯ）であった。ナノ構造表面は、平坦表面と比較して、より速い殺滅効果を示さなかった。これは、他の細菌と比較して真菌の頑強な細胞壁に起因する可能性がある。コントロールとして、６−ウェルプレート上のＣ．ａｌｂｉｃａｎｓは、２４時間のインキュベーション後に２５倍増殖し、プレート基質の非抗菌性を示す（結果は示さず）。
【０１０５】
実施例６：  洗濯機条件下での細菌殺滅効果
洗浄プロセスをシミュレートするために、Ｅ．ｃｏｌｉを５ｍｌの水に懸濁し、ＯＤ６００＝０．０７に調整した。３．５ｃｍの円形ディスク上に載せた試験面を、インキュベーション間隔の間、１：１０希釈細菌懸濁液５ｍｌに浸し、３００ｒ／分の速度で振盪した。次いで、細胞懸濁液を別々の時間間隔でサンプリングし（１００μｌ）、１：１０に段階希釈し、各希釈物を２つの栄養寒天プレートに広げた。得られたコロニーを計数し、１ｍＬ当たりのコロニー形成単位の数を計算した。
【０１０６】
洗濯機におけるナノパターンのＣｕ及びＺｎ表面の潜在的な適用例として、これらのナノ構造表面の細菌殺滅活性を、模擬洗濯機条件下で試験した。Ｅ．ｃｏｌｉ、水及びナノ構造表面を３００ｒ／分で振盪しながら細菌培養プレートに入れた。溶液中の細菌をプレートカウント技術によってモニターした。結果は、Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ及びＣｕＯナノブレード表面の場合、水中のすべての細菌が３０分以内に殺滅されることを示している。ＺｎＯナノニードル表面の場合、Ｅ．ｃｏｌｉの８２％が１時間後に殺滅された。コントロール実験、すなわちナノ構造化表面を有しない水洗では、２４時間後も細菌はまだ生存していた。この実験は、洗濯機の内側表面を抗細菌表面／特性を有するようにする可能性をはっきりと示している。当該表面は洗濯セッション（３０〜６０分）中に細菌を殺滅するであろう。
【０１０７】
要約すると、Ｃｕ（ＯＨ）２ナノチューブ、ＣｕＯナノブレード及びＺｎＯナノニードルを有する表面は、それぞれの銅又は亜鉛箔の室温での簡単な溶液処理によって調製されている。すべての表面はＥ．ｃｏｌｉに対して殺菌性である。これらの人工表面の適用は、Ｅ．ｃｏｌｉ細菌がＣｕ（ＯＨ）２ナノチューブ及びＣｕＯナノブレード表面によって３０分以内に完全に死滅する水中の洗濯機条件においても実証される。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
産業上の利用可能性
本出願のナノパターン化表面は、非化学的抗細菌特性を提供するのに有用であり得る。このような抗細菌性ナノパターン化表面は、病院環境(setting)におけるような細菌の増殖を妨げる又は阻害する環境を提供するため、頻繁に接触する表面、例えばドアノブ、ハンドル及び衛生器具、のための代替表面材料として使用することができる。
【０１０９】
好都合なことに、これは、望ましくない二次汚染を引き起こし、且つ、重大な薬剤耐性スーパーバグを発生させる、合成化学消毒剤への依存を低減する。開示されたパターン化された表面はまた、このようなパターン化された金属表面を有するドメスティックな家庭用電化製品及び機器を提供する可能性をもたらす。抗細菌表面はまた、多数のクリーニング用途において、例えば、家庭又は工業規模の洗濯機の内部チャンバ表面を抗細菌性にするために使用され得る。これは、人体に有害であり得る合成洗剤の必要性を有利に減少させるか、又は完全に排除し得る。また、洗浄時間が短縮され、洗濯機の洗浄効率が向上する。
【０１１０】
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、前述の開示を読んだ後で、本発明の様々な他の改変及び適合が当業者には明らかであり、そのような改変及び適合の全てが添付の特許請求の範囲の範囲内である。
【０１１１】
［請求項１］
以下のステップを含む方法によって製造された、複数の規則的な一体形成表面構造を有する銅基質であって、：
前記銅基質の表面を試薬溶液と接触させるステップであって、前記試薬溶液はアルカリと酸化剤とを含むステップ、
を含み、
前記酸化剤が過硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン化合物、次亜ハロゲン酸塩及び過マンガン酸塩からなる群から選択され；且つ、
前記試薬溶液中の前記酸化剤の濃度は、少なくとも約０．３Ｍである；
銅基質。
［請求項２］
前記酸化剤／アルカリのモル比が約１：１０〜１：３０である、請求項１に記載の基質。
［請求項３］
前記酸化剤／アルカリのモル比が約１：２０である、請求項２に記載の基質。
［請求項４］
前記酸化剤が過硫酸塩である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基質。
［請求項５］
前記アルカリがＮａＯＨ又はＫＯＨである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基質。
［請求項６］
前記接触させるステップが、前記複数の表面フィーチャを生成するのに十分な期間行われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基質。
［請求項７］
前記接触させるステップが、約２５分〜約３５分の期間行われる、請求項６に記載の基質。
［請求項８］
接触させるステップが、前記基質を前記試薬溶液に浸漬することを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基質。
［請求項９］
前記表面構造が、約２００ｎｍ〜５μｍの長さ、約１００ｎｍ〜５００ｎｍの幅を含み、
前記表面構造は、前記基質の前記表面から前記ブレードの遠位端に向かって先細になる厚さを有し、
前記遠位端における前記ブレードの厚さは約１０ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基質。
［請求項１０］
不溶性塩を形成するため、前記銅基質の表面が前記酸化剤と反応性である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の基質。
［請求項１１］
前記表面構造が単斜晶構造を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の基質。
［請求項１２］
前記単斜晶構造が酸化物塩を含む、請求項１１に記載の基質。
［請求項１３］
微生物の成長を死滅又は阻害する方法であって、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の銅基質を提供するステップと、
前記微生物を前記銅基質と接触させるステップと、
を含む方法。
［請求項１４］
微生物の成長を死滅又は阻害する方法であって、以下のステップ：
亜鉛基質を提供するステップであって、
前記亜鉛基質は、前記亜鉛基質の表面に複数の一体的に形成されたニードルを含み、各ニードルは六方晶構造及び少なくとも１つの尖った末端を含み、各ニードルの長さは約５００ｎｍ〜５μｍであり、各ニードルの基部の断面は、約１０ｎｍ〜５００ｎｍの直径を有する円形であり、
前記ニードルの遠位端は、約１ｎｍ〜１００ｎｍの直径を有する円形断面の先端であり、
不溶性塩を形成するため、前記亜鉛表面が硝酸塩と反応性であり、及び
前記六方晶構造が前記不溶性の酸化物塩を含む、ステップと；
前記微生物を前記亜鉛基質と接触させるステップと；
を含む方法。
［請求項１５］
微生物の成長を死滅又は阻害する方法であって、以下のステップ：
以下により調製された複数の規則的な一体形成表面構造を有する亜鉛基質を提供するステップと；
前記亜鉛基質の表面を、試薬溶液と接触させるステップであって、前記試薬溶液はアルカリ及び硝酸塩を含み、
試薬溶液中の前記アルカリの濃度が約１．０Ｍ〜約２．５Ｍである、ステップと；
前記微生物を前記銅基質と接触させるステップと；
を含む方法。
［請求項１６］
前記微生物がグラム陰性又はグラム陽性細菌である、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
［請求項１７］
グラム陰性細菌が、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、及びＳａｌｍｏｎｅｌｌａからなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。
［請求項１８］
前記グラム陽性細菌が、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ及びＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓからなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。
［請求項１９］
生体外環境に抗細菌特性を付与するための、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の銅基質又は請求項１４もしくは１５に記載の亜鉛基質の使用。
［請求項２０］
前記生体外環境に対して静菌性又は殺菌性の目的を提供するための請求項１９に記載の使用。
［請求項２１］
非治療的使用である、請求項１９又は２０に記載の使用。
［請求項２２］
前記抗細菌基質が、グラム陰性細菌及びグラム陽性細菌の増殖を死滅又は抑制することができる、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の使用。
［請求項２３］
前記グラム陰性細菌が、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、及びＳａｌｍｏｎｅｌｌａからなる群から選択される、請求項２２に記載の使用。
［請求項２４］
前記グラム陽性細菌が、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ及びＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓからなる群から選択される、請求項２２に記載の使用。
【図１】
2020045365.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2020045365000001.pdf