(57)【要約】【課題】非浸出性の抗菌性化合物をエラストマー基材の表面に、安定的に固定する方法を提供する。【解決手段】エラストマー基材の表面の化学的性質を改質する方法を提供する。前記方法は、抗菌性物質を前記基材表面上に確実に固定すべく前記基材表面上に活性酸素基を生成するために、前記基材表面を前処理するステップを含む。前記活性酸素基は、抗菌性分子の官能基と反応し結合することができる。また、前記活性酸素基は、殺菌性を高めるべく、所定の方向に方向付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗菌性化合物をエラストマーの表面上に固定する方法であって、
ａ）その表面に極性又は非極性官能基を有する基材を提供するステップと、
ｂ）水酸基、アミン、アミド類、イミン、イミド、カルボニル、カルボキシル、エステル、アルデヒド又はエーテル基から成る群より選択される少なくとも二官能性の極性を有する分子であって、少なくとも前記分子の一部が、露出した反応性酸素又は窒素基を有する分子の層を、前記基材の表面上に少なくとも１層形成するステップと、
前記分子層に、前記露出した反応性酸素又は窒素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を付加するステップとを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記基材は、天然若しくは合成ラテックス又はビニル材料であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記分子層は、前記抗菌性物質を前記エラストマーの表面上に固定するための共有結合物質となるように構成されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記分子層は、
ａ）前記基材と前記抗菌性物質との間で中間結合コーティングの一部を形成する、又は
ｂ）前記基材の表面と一体化されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記抗菌性化合物は非浸出性であり、前記基材に実質的に結合され続けることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記抗菌性化合物は、抗菌活性部分としての、少なくとも５炭素単位の炭化水素鎖を有するＲ基を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記抗菌性化合物は、第４級アンモニウム化合物（ＱＡＣ）、ビグアニド又はアルキルスルホコハク酸塩化合物を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記分子層は、前記抗菌性化合物の前記抗菌活性部分を、前記基材の表面から実質的に離れる方向に方向付けることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記分子層は、ポリビニルアルコール、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩素塩（ＰＤＡＤＭＡＣ）又はエピハロヒドリンアミン重合体からなる群より選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
抗菌コーティングされた表面を有するエラストマー物品であって、
その表面に極性又は非極性官能基を有し、前記表面上に、水酸基、アミン、アミド類、イミン、イミド、カルボニル、カルボキシル、エステル、アルデヒド又はエーテル基から成る群より選択される少なくとも二官能性の極性を有する分子であって、少なくとも前記分子の一部が、露出した反応性酸素基を有する分子のコーティングが形成された基材と、
前記コーティングの前記酸素基と反応する官能基を有する抗菌性化合物とを含むエラストマー物品。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエラストマー物品であって、
前記基材の外面における、少なくとも二官能性の極性を有する分子の濃度は、前記基材よりも高いことを特徴とするエラストマー物品。
【請求項１２】
請求項１０に記載のエラストマー物品であって、
少なくとも二官能性の極性を有する分子の濃度勾配は、内側から外側へ向かって、又は内面から外面に向かって異なることを特徴とするエラストマー物品。
【請求項１３】
請求項１０に記載のエラストマー物品であって、
前記基材は、ディップ成形処理によって成形された物品の一部を構成することを特徴とするエラストマー物品。
【請求項１４】
請求項１０に記載のエラストマー物品であって、
前記基材は、保護又は医療器具の一部を構成することを特徴とするエラストマー物品。
【請求項１５】
請求項１０に記載のエラストマー物品であって、
前記基材は、手袋、コンドーム、カテーテル又はバルーンの一部を構成することを特徴とするエラストマー物品。
【請求項１６】
抗菌性物質を固定するための基材を製造する方法であって、
少なくとも１つの表面を有するエラストマー基材を提供するステップと、
前記基材の表面に、露出した酸素基の層を作成するステップと、
前記層に、前記露出した酸素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を付加するステップとを含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記抗菌性物質は、前記表面上で前記酸素基と共有結合を形成するシリコン原子を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
前記露出した酸素基の層を作成するステップでは、前記基材にプラズマ又はコロナ処理が行われることを特徴とする方法。
【請求項１９】
健康管理又は作業環境における細菌の伝達を防止する方法であって、
ａ）少なくとも１つの表面を有するエラストマー基材を有する物品を提供するステップと、
露出した酸素基の層を作成すべく、前記基材の表面を化学物質で処理するステップと、
ｂ）前記層に、前記露出した酸素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を付加するステップと、
ｃ）当該物品を、健康管理又は作業環境で使用可能な物品として構成するステップとを含む方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記物品は、手袋、コンドーム、カテーテル又はバルーンであることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エラストマー物品、及び前記物品の表面の化学的性質を改質する方法に関するものである。特に、本発明は、抗菌性若しくは抗ウイルス性物質の分子のより確実な表面付着、及び所望する空間的方位を実現すべく、エラストマー基材に適用することが可能な特定の化学的処理を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々なエラストマー物品が、特にそれらの物質の硬化時における成形性、加工性及び物理的性質が優れているという理由により、例えば、ポリイソプレン、ニトリルゴム、ビニル（ポリ塩化ビニル）、ポリクロロプレン又はポリウレタン材料などの天然又は合成材料ポリマーから製造されている。エラストマー物品は、臨床、実験若しくは医療環境、又は製造若しくは他の工業的用途などの様々な種類の用途に適用することができる。エラストマー物品の長所としては、元の長さの数倍に引き伸ばした後に離すとほぼ元の形状に戻るという変形及び復元能力がある。また、天然ゴム及び合成ラテックスは、弾性が高いという特性に加えて、強度及びバリア性が高いという魅力的で重要な特性を有している。高度なバリア性は、水溶液に対してだけではなく、多くの溶媒及び油に対しても不浸透性であるので、着用者を環境から効果的に保護することができる。その結果、二次汚染を効果的に防止することができる。
【０００３】
高度なバリア制御に対する需要が、日常生活の様々な分野で増加及び拡大しているので、エラストマー材料から作成された物品の使用も同様に増加及び拡大している。例えば、生物学、化学又は薬学研究、及び、実験、臨床又は診断分野で使用され得る、医療用又は手術用製品の領域（手術用手袋、実験用手袋、作業用手袋、コンドーム、カテーテル、バルーン、チューブ又は他の機器など）では、高度なバリア保護を保つことが重要である。疾病対策センター（Centers for Disease Control：ＣＤＣ）によって公表されたガイドラインでは、生物学的若しくは化学的試料を扱う際、又は患者と接触する際は、常に世界共通の安全対策を使用することを奨励しており、汚染減少に積極的に貢献する標準的な実験用又は作業用ラテックス手袋物品を作成した。
【０００４】
それにも関わらず、手袋などのエラストマー物品には、微生物汚染の制御が複雑であるという、微生物に関する特有の問題が存在する。従来、エラストマーの表面上での微生物汚染を制御するためには、例えばアンモニア、塩素又はアルコールなどの殺菌剤及び／又は清浄薬が使用された。これらの技術は、短時間で作用することができるが、多くの場合は、表面への微生物の付着を阻止する保護効果を長時間保つことはできなかった。
【０００５】
手袋は、微生物の手袋表面から環境表面への移動を制限するために開発された。そのためには、一般に、手袋の表面上に抗菌性化合物が浸出するメカニズムが用いられる。この方法では、手袋表面上での抗菌性化合物の濃度は、微生物を死滅させる過程で微生物が抗菌性化合物を摂取するにつれて徐々に減少する。そして、時間が経過して抗菌性化合物の濃度が低減すると、手袋表面上での抗菌性物質の効果は低下する。さらに、最近では、生物学的耐性に対する懸念、及び、「スーパーバグ（superbug）」と呼ばれる超強力な細菌の発生によって、医療及び健康分野の人々は抗菌性化合物を浸出する手袋の使用に限界を感じていた。例えば、米国の連邦食品医薬品局（U.S. Federal Drug Administration：ＦＤＡ）は、患者と接触する医療機器における浸出性の抗菌性化合物の使用を制限した。
【０００６】
代わりの方法は、非浸出性の抗菌性化合物を、手袋及び他のエラストマー物品の表面に付加することである。しかしながら、この方法は非常に困難であった。従来は、非浸出性の化合物をエラストマー又はポリマー基材に付加しても、微生物の総量又は濃度を減少させる効果は、ほとんど又は全く見られなかった。基材の物理的若しくは化学的性質、又は殺生物剤の配合成分が、前記効果に重要な影響を及ぼすと考えられる。そのため、非浸出性の抗菌性化合物をエラストマー基材の表面に、抗菌能力の持続性及び有効性を保ちつつ安定的に固定することができるシステム又は技術を開発することが強く求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一つには、エラストマー物品の表面に抗菌性物質又は殺生物剤を均一かつ一様に固定できるように、エラストマー材料の表面の化学的性質を改質する方法について詳細に説明する。処理は、エラストマーの表面と抗菌性化合物との間の架橋の化学的性質を、変化させる又は付与する。この処理によって、抗菌性物質が基材表面と安定的に結合すことが可能となる。その結果、抗菌性化合物は耐久的となり、通常の使用によって、前記表面から浸出又は排出されない。特に、本発明に係る発明は、ａ）その表面に極性又は非極性官能基を有する基材を提供する、又は基材の表面に極性又は非極性官能基を付与するステップと、ｂ）水酸基、アミン、アミド類、イミン、イミド、カルボニル、カルボキシル、エステル、アルデヒド、又はエーテル基から成る群より選択される少なくとも二官能性の極性を有する分子であって、少なくとも前記分子の一部が、露出した反応性酸素基を有する分子の層を、前記基材の表面を覆う又は前記表面と少なくとも部分的に一体化されるコーティング又は被膜として形成するステップと、ｃ）前記分子層に、前記露出した反応性酸素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を付加するステップとを含む。抗菌性化合物は、抗菌活性部分としての、少なくとも５炭素単位の炭化水素鎖を有するＲ基を含み得る。前記方法は、さらに、基材と抗菌性物質との間に中間結合層を作成することもできる。極性又は非極性官能基は、基材の表面の酸素基を含み得る。抗菌性物質は、反応性酸素基と結合し、基材の表面に、所定の又は所望する方向に固定される。抗菌性分子における微生物を死滅させるのに有効な部位は、エラストマー基材の処理された面から外側を向くように方向付けられる。
【０００８】
また、本発明は、その表面が上述した方法によって改質され、表面に抗菌性コーティング又は被膜が形成されたエラストマー物品（例えば、手術用若しくは実験用手袋、又はコンドーム）に関するものである。エラストマー物品は、その表面に極性又は非極性官能基を有し、前記表面上に、水酸基、アミン、アミド類、イミン、イミド、カルボニル、カルボキシル、エステル、アルデヒド又はエーテル基から成る群より選択される少なくとも二官能性の極性を有する分子であって、少なくとも前記分子の一部が、露出した反応性酸素基を有する分子のコーティングが形成された基材と、前記コーティングの前記酸素基と反応する官能基を有する抗菌性化合物とを含む。前記エラストマー物品は、浸漬製造技術を用いて成形された任意の種類の製品である。
【０００９】
また、本発明は、エラストマー物品の表面において、抗菌性分子を所定の所望する空間的方位に方向付ける技術又は方法に関するものである。本発明によれば、付着した抗菌性分子の抗菌性官能基は、基材の処理された表面から外側に方向付けられることが望ましい。好ましくは、抗菌性分子は、一方向に、均一に方向付けられる。保護メカニズムは、微生物の処理された基材表面への付着又は定着を予防することを想定している。微生物が手袋の表面上で生存することを防止することができれば、接触伝達又は２次汚染の危険性を著しく減少させることができる。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、本発明は、抗菌性物質を固定するための基材を製造する方法を提供する。前記方法は、少なくとも１つの表面を有するエラストマー基材を提供するステップと、前記基材の表面に、露出した酸素基の層を作成するステップと、前記層に、前記露出した酸素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を付加するステップとを含む。前記抗菌性物質は、前記表面上で前記酸素基と共有結合を形成するシリコン原子を含み得る。前記露出した酸素基の作成は、基材のプラズマ又はコロナ処理によって行うことができる。露出した酸素基は、特にＲ−Ｓｉ−ＯＨを作成するために加水分解した場合は、抗菌性物質のシリコンと容易に結合を形成する。
【００１１】
以下、本発明に係る方法及びその方法によって処理された物品のさらなる特徴及び利点について詳細に説明する。なお、前述した［課題を解決するための手段］及び、後述する実施形態及び実施例は、単に本発明の代表例にすぎず、本発明の特許請求範囲の概要を説明するためのものであることを理解されたい、
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１部：定義］
【００１３】
本明細書及び添付した特許請求の範囲では、文脈で明確に別途規定される場合を除いて、単数は複数の場合も含むものであることを了解されたい。別途規定される場合を除いて、ここで使用される技術用語及び科学用語は、本発明が関連する技術分野の当業者に一般的に理解されている又は一般的に受け入れられているのと同じ意味である。
【００１４】
ここで使用される「抗菌性（antimicrobial）」という用語は、化合物、産物、組成物又は物品における、微生物又は微生物培養物の成長、拡散、増殖又は他の生命活動の防止又は低減を可能にする性質を意味する。
【００１５】
ここで使用される「抗菌ポリマー層」という用語は、ここで定義及び説明するように、抗菌組成物又は物質を使用して形成された、コーティング（被覆）、被膜又は処理を意味する。
【００１６】
ここで使用される「微生物（microbe、microorganism）」いう用語は、例えばバクテリア、ウイルス、原虫、酵母、菌類又はかびなどの、感染又は発症を引き起こしやすい有機体又は複数の有機体の組み合わせを意味する。
【００１７】
ここで使用される「非浸出性」という用語は、物質が付加された表面から、物質が自然発生的に移動、剥離、断片化又は排出される可能性を低減する又はできなくするという物質の性質を意味する。
【００１８】
［第２部：説明］
【００１９】
抗菌性物質又は殺生物剤、すなわち、微生物を死滅させる又は微生物の繁殖を抑制することによって微生物の増殖を防止する物質は、従来の生物劣化という役割を超えて、現在はプラスチックの用途で使用されている。今日、医療、診断、検査、公衆衛生及び食品技術の分野では、様々な種類の細菌及び菌類による汚染の防止のために、様々な殺菌剤が使用されている。殺生物剤は、一般に、４つの主要なグループに分類することができる。第１のグループは酸化性抗菌性化合物であり、例えばハロゲン、ハロゲン含有ポリマー、ハロゲン過酸化物、二酸化塩素、及びオゾンなどがある。これらの化合物は、比較的即効性であり、広範囲の微生物に有効であり、通常は、環境の中では持続的ではない。この酸化作用は、細菌又は菌類を死滅させる、又は他の種類の殺生物剤の影響を受けやすくなるように細菌又は菌類の細胞壁を弱める。第２のグループは毒性有機化合物であり、例えばチアゾール、チオシアン酸塩、イソチアゾリン、シアノブタン、ジチオカルバミン酸塩、チオン、トリクロサン及びブロモ化合物などの毒性有機化合物である。有機殺生物剤は、幅広い活性及び持続性を示すが、時間が経つにつれて毒性が蓄積されるという危険性がある。第３のグループの金属又は金属性殺生物剤は、通常は、遅効性であり、持続性があり、有毒である。最後の第４のグループは細胞膜を破壊する能力を有する界面活性剤であり、例えばアルキルスルホコハク酸塩、及び第４級アンモニウム化合物（quaternary ammonium compound：ＱＡＣ）などがある。この第４のグループの化合物は、遅効性であり、広すぎない範囲に効果があり、持続性があるので、長期に渡る有効性を有する。
【００２０】
従来の抗微生物物質をエラストマー製品に付加すると、予期せぬ問題が生じる。ほとんどの種類の抗菌性化合物は、効率的に作用するためには、一般的に、水の存在下でコーティングした製品から浸出して微生物に摂取される必要がある。通常は、このことによって最終的には微生物を死滅させるが、時には、耐化学性又は免疫の発生、及び「スーパーバグ（超強力な細菌）」と呼ばれる進化を細菌にもたらす。さらに、基材上に存在する抗菌性物質の濃度は、最終的には使用によって減少するので、最初は高濃度にする必要がある。適応する微生物の進化、及び抗微生物保護の減少を防止するために、本発明は、エラストマー物品を、細胞膜を破裂させることによって微生物を死滅させる抗菌性物質でコーティングすることを提案する。本発明によれば、これらの種類の抗菌性物質は、非浸出性であり、コーティングされる表面上で無期限の永続性を有するので、前記抗菌性物質をコーティングされる表面上に十分に結合させる必要がある。
【００２１】
［Ａ］
【００２２】
本発明は、一つには、図１に示す手袋１０などのエラストマー基材の表面への非浸出性抗菌性物質の付着に適応する表面を作成するための固定機構を提供する。本発明によって表面のいくつかの化学的性質を改良することで、前述した付着の化学的性質に関連する問題点及び不利点が解決され、エラストマー基材上における抗微生物分子の付着及び空間的方位を制御することが可能となる。表面の化学的性質の改良により、基材の表面に安定して固定される抗菌性物質を有する物品の生成が可能となる。
【００２３】
一つには、本発明の技術は、「表面酸素」基を有する表面の生成を含む。これは、基材表面に、基材表面と一体化される又は材料表面と共有結合する酸素を含有することを意味する。そのような酸素は、例えば、オルガノシラン又はシロキサン分子などに見られる反応性シリコンを含む抗菌性物質と共有結合することができる。より詳しくは、前記酸素がＯ−Ｓｉ−Ｒ結合を形成すべく任意のオルガノシランと反応する場合は、前記表面酸素は本発明の範囲内と見なされる。水中で使用する場合は、オルガノシラン分子は、通常は、Ｒ−Ｓｉ−ＯＨを形成するために加水分解する。また、これらの端末の水酸基は、基材表面に存在し得る他の化学基と容易に結合することができる。
【００２４】
本発明によれば、エラストマー又はポリマー基材の表面に、露出した反応性酸素基（例えばヒドロキシル官能基）を有する均一なコーティングを形成すべく、前記表面を前処理した場合は、いくつかの抗菌性分子は、基材表面に安定的に吸着及び結合する傾向が著しく高くなり、微生物に対する有効性が向上する。
【００２５】
「均一なコーティング」という表現は、露出した基材表面を覆う、均一で制御可能な濃度の反応性酸素基（例えば水酸基）の作成、付加又は存在を意味する。この性質は、言い換えると、より強力な固定に、さらには基材表面への抗菌性物質のコーティングに貢献する。均一なコーティングの密度は、培養物に微生物が混入するのを防止すべく、十分な量の抗菌性分子をエラストマー基材の表面に安定的な付加を可能にするのに十分な密度にすべきである。前記表面上の反応性酸素基の密度は、約１〜３群／平方ナノメータ（ｎｍ２）であり、望ましくは約５〜１５群／平方ナノメータ（ｎｍ２）である。一般的には、前記密度は、少なくとも約１００又は１５０〜５００／平方マイクロメータ（μｍ２）或いはそれ以上であり、例えば、約１０００〜２５００群／μｍ２から最大で約１００００〜１２０００群／μｍ２である。さらに、十分な密度の反応性酸素基の存在は、選択された抗菌性分子の抗菌活性部分を、基材表面から離れる外側方向を向くように方向付けることができる。このことによって、抗菌性物質は、均一に有効に作用することができる。
【００２６】
エラストマー基材の露出面に均一なコーティングが形成された後、非浸出性の抗菌性ポリマーの膜又は層が形成される。この抗菌性分子は、例えば、米国特許出願第１０／３５５，５７９号（この参照により本発明に含まれるものとする）に開示されているようにして、物品の表面上に耐久的に結合される。抗菌性物質を付加するためには、例えば、槽に浸漬する、又は細かい霧状でスプレーするなどの、薄い分子層を前処理されたエラストマーの表面に体積させる技術を選択することができる。
【００２７】
本発明は、前処理された基材表面上で、複数の極性部分の間に結合を形成することにより、望ましくは水酸基を形成することにより、上述した付着技術に関連する問題及び欠点を解決すると考えられる。これらの極性分子は抗菌性化合物の選択された官能基と結合するので、抗菌性化合物の分子を所定の方向で前記表面に固定する。この処理の他の利点は、前記表面改質は、皮膚刺激物質、又は哺乳類に対して毒性の強い物質の化合を必要しないという点である。
【００２８】
抗菌性組成物は、一般に、第４級アンモニウムシラン化合物、ビグアニド、アルキルスルホコハク酸塩、若しくはオルガノシラン、又はそれらの組み合わせのいずれかを含む。本発明に使用される抗菌性物質又は化合物は、一般的に、長さが少なくとも約５又は６炭素の比較的長い炭化水素鎖から成る抗菌部位を有している。前記炭化水素鎖は、最大３５〜４０炭素の長さを持つことができる。
【００２９】
手袋と外部結合する場合に効果的な適切な化合物の一例としては、Aegis Environments（Midland, Michigan）から市販されているMicroshield（ＴＭ）と呼ばれるオルガノシラン生産物がある。Microshield（ＴＭ）製品ラインナップには、メタノール内の３−（トリメトキシシリル）プロピルジメチルオクタデシル塩化アンモニウムの様々な組み合わせがある。例えば、医療分野用の抗菌性実験用手袋は、一般的に、ラテックス及びニトリル手袋をＡＥＧＩＳ ＡＥＭ５７００（Ｒ）抗菌性物質で処理することによって作成することができる。ＡＥＭ５７００は、メタノール、クロロ−プロピル−トリメトキシ−シラン、及びオクタデシル・アミノ・ジメチル・トリヒドロキシ・シリル・プロピルアンモニウム塩化物（octadecyl-amino-dimethyl-trihydroxy-silyl-propyl ammonium chloride）の混合物である。オクタデシル・アミノ・ジメチル・トリヒドロキシ・シリル・プロピルアンモニウム塩化物は、図２のＡ及びＢ並びに下記に示すように、殺生物剤の活性成分である。
【００３０】
例えばオクタデシル・アミノ・ジメチル・トリヒドロキシ・シリル・プロピルアンモニウム塩化物などの抗菌性物質は、その中心部にシリコン分子を有している。オクタデシル・アミノ・ジメチル・トリヒドロキシ・シリル・プロピルアンモニウム塩化物の化学構造式は下記の通りである。
【外１】
【００３１】
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【００３２】
オクタデシル・アミノ・ジメチル・トリヒドロキシ・シリル・プロピルアンモニウム塩化物は、２つの官能基と、メトキシ頭部基と、長い脂肪族末端（例えばＣ１８）を有する第４級アミンとから成る。シロキサン上のメトキシ基は、抗菌性物質を様々な基材に固定及び架橋結合するのに使用される。長い脂肪族末端又は「ソード（sword）」を有する第４級アミンは、前記分子が殺生物剤として作用することを可能にする。
【００３３】
図２のＡ及びＢに示すように、抗菌性物質が加水分解されると、シリコン分子は基材上で活性酸素分子と反応し結合することができる。図３のＡ及びＢは、水性培地でメトキシド基を水酸基へ変換する、抗菌性分子の加水分解の一連の反応を示している。加水分解する際は、３−（トリメトキシシリル）プロピルジメチルオクタデシル塩化アンモニウムは、その化合物がシラン・トリオールとして存在するように、各分子上に３つのシラノール結合を有する、オクタデシル・アミノ・ジメチル・トリヒドロキシ・シリル・プロピルアンモニウム塩化物の形態のシラノールを作成する。１つのシラノール基は、基材と結合する。前記シラノール基は、水酸基、アミン、又は基材表面に存在する他の官能基と反応することができる。或いは、前記シラノール基は、短距離のファン・デル・ワールス又は水素結合力、又はイオン結合力を介して基材表面に付着することができる。これらの密接な短距離の結合力は非常に強力であり、抗菌性分子を安定して固定することができる。また、他の２つの結合は、他の近傍のシラノール基と共有結合し（すなわち自己架橋結合）、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合のマイクロポリマーネットワークを形成する。前記抗菌性分子が両方とも表面と又は互いに結合した場合、前記分子は、安定的に結合したマイクロポリマーネットワーク又マトリクスを基材表面に形成する。抗菌性分子のさらなる層は、基材表面上で、既存のオルガノシラン・ネットワークと架橋結合し、厚くて高密度な抗菌性コーティングを作成することができる。マイクロポリマーネットワークは、基材のミクロ割れ、亀裂、及び他の表面形状をしっかりと固定することができる。その結果、でこぼこした表面上にも、連続的かつ均一な抗菌性コーティング層を作成することができる。
【００３４】
例えば、図示したように、水性培地では、抗菌性化合物がシラン・トリオールとして存在するように、メトキシ基が加水分解される。加水分解の直後は、抗菌性化合物は、主として単量体型である。時間が経つと、前記化合物は、約３４％が単量体、２３％が二量体、３０％が三量体、１３％が四量体となる。（ｐＨ＝９では、平均半減期は約３．７９分である。ｐＨ＝７では、平均半減期は約７．９８分である。ｐＨ＝５では、平均半減期は約１４．５９分である。全ての場合で、温度は２５℃であり、２０ｍ１／リットル＝２％Ｖ／ＶのＡＥＭ ５７７２を含む、０．０１ＭのＮａ２ＨＰＯ４／ＮａＨ２ＰＯ４緩衝液中である。）（ｐＨ＝９では、平均半減期は約３．７９分であり、分子の９６．８７５％が加水分解されるのに約１８．９分を要する。ｐＨ＝７では、平均半減期は約７．９８分であり、分子の９６．８７５％が加水分解されるのに約３９．９分を要する。ｐＨ＝５では、平均半減期は約１４．５９分であり、分子の９６．８７５％が加水分解されるのに約７２．９分を要する。）繊維、布地及び基材を処理するのには、単量体型が望ましい。オリゴマーの立体障害は、反応の妨げとなる。ｐＨ調節をしない場合は、２％Ｖ／ＶのＡＥＭ５７００が９７％以上加水分解されるのに約７５分を要する。
【００３５】
化学物質（アルコールなど）によって前処理されたエラストマー基材は、基材表面に活性酸素基（水素基など）を備えることができる。図４Ａ及び図４Ｂに概略的に示すように、抗菌性分子の水酸基は、基材表面上の表面酸素基と反応し結合することができる。図４Ｃに示すように、その過程で水が放出される。一旦結合すると、殺生物剤（例えばオクタデシル・アミノ・ジメチル・トリヒドロキシ・シリル・プロピルアンモニウム塩化物）中の活性成分は、微生物の細胞表面の電荷に影響を与えることができるＮ＋イオンを有する長い脂肪族鎖を持つ。
【００３６】
基材と接触する微生物に対してより効果的にすべく、長い脂肪族末端又は「ソード」と呼ばれる第４級アミンの一部などの、選択された抗菌性分子の前記抗菌活性部位は、基材表面から離れる方向である外側に方向付けられることが好ましい。そのように方向付けると、微生物の基材表面への定着はより困難になる。図６に示すように固定されると、基材上の個々の抗菌性分子は、抗菌性分子の架橋結合ネットワークを形成する。一般的に、この処理は、少なくとも、近距離力又は共有結合により基材と結合する第１の単分子層を形成する。隣接する、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有する分子との間に、延長されたマイクロポリマーネットワークが形成される。乾燥及び硬化中に、それに付随する水の損失によって、基材との共有結合が形成される。接合部分では、通常は、オルガノシランの各シリコンと基材表面との間は単一の結合のみである。残りの２つのシラノール基は、オルガノシランの他の分子と結合する。結合をより確実にするために、さらなるオルガノシラン分子を基材表面に付加させることができる。抗菌性効果を発揮するためには最低１つの層が必要だが、随意的に、さらなる抗菌性層を既存の抗菌性分子と架橋結合させることが望ましい。
【００３７】
架橋結合された、殺生物反応基を有する各抗菌性分子は、任意の潜在的な微生物（バクテリアなど）に対するために、ヤマアラシの密生したトゲのように、基材の外側を向く。
微生物が抗菌性処理された基材表面と接触すると、微生物はすぐに死滅する。抗菌性物質は、通常は、遺伝、酵素及び膜輸送などのいくつかの異なる機構を破壊することによって作用する。ある実施形態では、非浸出性抗菌性物質が、細菌の細胞膜上の電荷を物理的又は化学的に崩壊させることによって、能動輸送及びプロトン駆動力の能力を失わせ、細菌を死滅させる。この崩壊は、細菌細胞の制御機能（例えば、栄養物の取り込み及び廃棄物の排出）を破壊する。
【００３８】
図７に示すように、抗菌性分子の脂肪族末端は、物理的及び／又は電荷的妨害によって、細菌の細胞膜を破壊することができる。例えば、抗菌性物質の長い炭素鎖が細胞膜に挿入されると、窒素は細胞表面の電荷を乱すことができる。細菌細胞の機能又は完全性が一旦損なわれると、細菌はすぐに死滅する。
【００３９】
説明のために、本発明では、成形された手袋、コンドーム、及び他の物品について説明する。しかしこれは、他の種類のエラストマー物品若しくは製品又はそれらの自然な延長に対しての、本発明の表面処理若しくは特徴の使用若しくは適用性可能を限定するものではない。また、本発明の適用は、任意の特定の種類の基材に限定されるものではない。それどころか、本発明は、抗菌保護を必要とする、全ての種類のエラストマー又はポリマー材料に適用することができる。例えば、本発明は、乳剤又は溶液ベースの製品の製造プロセス中に、使用することができる。前記乳剤又は溶液ベースの製品としては、例えば、天然ゴムラテックス、ニトリル、ビニル又は合成ポリマー（例えば、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン（ＳＥＢＳ）や、スチレン・ブタジエン・スチレン（ＳＢＳ）共重合体物質）などがある。本発明に係る方法は、ラテックス槽ディップ成形技術によって作成される、任意のエラストマー物品に適用することが考えられる。
【００４０】
例えば、研究所又は医療若しくは手術環境で使用される手袋の表面は、抗菌性物質の付着を向上させるために、本発明の前処理によって改質される。本発明のある形態では、エラストマーゴム基材の表面に水酸基の層が形成される。水酸基層を形成するために、例えば第４級アンモニウム化合物（quaternary ammonium compound：ＱＡＣ）、アルキルスルホコハク酸塩又はビグアニドなどの非浸出性の抗菌性物質又は化合物がコーティングされる。この技術の作用機構は、荷電機構による微生物の手袋への付着と関連すると考えられる。微生物は、一般的に、全体的に陰性のイオン電荷を有し、手袋の表面に付着したＱＡＣの陽性の電荷と引き合う。そのため、微生物はＱＡＣに捕らえられ、手袋の他の面に保持される。したがって、微生物が他の面へ移動すること又は他の面を汚染することが最小限に抑えられる。抗菌性分子の活性機能又は生物殺性基は、微生物の細胞膜を破壊し、微生物を死滅させる。
【００４１】
本発明では、少なくとも２つの一般的タイプの可能性がある実施形態が考えられる。第１の実施形態では、エラストマーの表面を抗菌性物質でコーティングする前に、露出したエラストマーの表面に中間結合層又は中間層が形成される。中間層は、次の化学構造式から成る。
【外２】
【００４２】
2008523889.tif 000004
【００４３】
抗菌性物質は、前記付加によって、前記表面に共有結合される。ポリマー中間層は、親水性であることが望ましい。抗菌性物質は、極性を有していることが好ましい。このことにより、抗菌性物質は、例えば水素結合又はファン・デル・ワールス力相互作用によって、中間層の極性群と結合することができる。
【００４４】
第２の実施形態では、エラストマー基材の表面自体を改質する。ラテックスが成形又は形成される前に、前記結合層の成分をラテックス製剤に混合する。この技術は、抗菌性物質の分子と結合すべくヒドロキシル官能基が露出したエラストマー基材の表面に又はその近傍に、物理的ネットワークを一体化させる。この第２の実施形態によれば、前記表面に抗菌性分子のさらなる物理的捕捉がもたらされる。
【００４５】
図５及び図６は、適切なエラストマー基材の表面に付着した抗菌性物質の架橋結ネットワークを示す、異なるスケールの概略図である。前記表面における短い長さの水素結合のネットワークは、製造された基材上で抗菌性物質を保持する。このマイクロポリマーネットワークは、全ての有機溶媒及び強酸若しくは強塩基に対して耐性を示す、水溶液又は食塩水中で被膜された基材から浸出しない、及び、最大約２５７℃までの熱耐性を有するという長所を有する。
【００４６】
いくつかの望ましい実施形態では、基材ラテックス層とポリマー被膜との間の結合は、次の２つのタイプが想定される。第１のタイプは、ウエット手袋（wet glove）が水性ポリマーコーティングされているとき、前記ポリマー分子の極性官能基は、ラテックス表面に若干浸透する。このことにより、前記ラテックスを乾燥及び硬化させた際に、前記ポリマーがラテックス表面に物理的に固定される。これは、「相互貫入重合体ポリマーネットワーク（interpenetrating polymer network：ＩＰＮ）」と呼ばれている。第２の結合タイプは、好ましくは、ラテックス材料及びポリマー被膜の両方に存在する極性基によって行われる自然なイオン結合である。前記被膜がラテックス基材上で乾燥すると、前記極性基がより近接するため前記結合はさらに強化される。これは、第２の化学結合と呼ばれている。
【００４７】
第１の化学結合は、ポリマー被膜と抗菌性物質との間の結合である。その結合は、エーテル結合であることが好ましい。両方のタイプの結合は、それらの結合が露出される環境で維持されるための、十分な「強さ」及び耐久性を有する。ＩＰＮは、極性基のイオン引力によって生じるさらなる安定性と共に、ポリマー被膜をラテックス表面に固定する、前記エーテル結合は、抗菌性分子を前記ポリマー被膜上で保持する。
【００４８】
エラストマー材料はその表面が伸びて広がることができるので、前記固定機構は、抗菌性被膜を被膜された表面上で維持することができる。したがって、抗菌性被膜が被膜された表面から剥がれることはない。手袋の伸長については、上記のポリマー被膜がエラストマー材料から選択される場合は、前記被膜は手袋と共に伸長される。手袋のようの伸長することができなければ、前記被膜は裂ける。しかし、裂けた被膜（付着した抗菌性物質と共に）は、その後も手袋に結合され続ける。上述した機構によって結合が維持されるので、裂けた被膜は剥がれ落ちない。しかしながら、抗菌性化合物を過度の量で使用した場合は、前記物質が部分的に剥脱する可能性がある。約０．０３０ｍｇ／ｇ〜約０．４７ｍｇ／ｇの範囲では剥脱が生じないが、約０．０５ｍｇ／ｇ以上の濃度では、手袋上に抗菌性化合物が多すぎて抗菌性物質をブローブに結合させる表面領域又は官能基が不足することが観察から示唆されている。したがって、それ以上の濃度では、抗菌性化合物は剥脱し得る。
【００４９】
抗菌性化合物は、機能部分がエラストマー基材又はポリマーマトリクスから延出するように、天然又は合成ラテックスのマトリクスに容易に組み込むことができる。そのような材料に組み込まれた際は、基材表面での微生物の成長を十分に防止できるように、前記表面は改質される。この処理は、エラストマー基材の表面全体に、均等な厚さの連続的かつ均一な被膜を形成することを可能にする。手袋が他の物品と摩擦又は表面接触しても、手袋の伸長領域にコーティングされた抗菌性物質は、浸出又は擦れて剥がれ落ちることなく維持される。
【００５０】
時間が経つにつれて損耗する浸出性の抗菌性物質とは異なり、本発明に係る非浸出性物質の単層と同じように処理された基材の外面は、微生物の成長を抑制するのに及び微生物を死滅させるのに十分かつ効果的である。換言すれば、抗菌性物質は微生物の成長を制御するが、消耗はしない。したがって、単一層は、複数層（例えば、５０層）の場合と同様に微生物の成長を抑制することができるが、本発明は、単層の被膜に限定されるものではない。他の抗菌性物質が微生物に取り込まれる必要があるのに対して、本発明の抗菌性物質による機構は、分子の最外層の表面が接触することによって微生物の成長を抑制する。抗菌性物質は、微生物の細胞膜の電荷性質を破壊し、細胞膜を溶解する。
【００５１】
ヒドロキシ官能基が有する、抗菌性分子を材料表面に結合するという他の化学的性質も効果的であると考えられている。しかし、より重要な要素は、抗菌性物質の適切な方向、及び、手袋表面のイオン電荷（陽性、陰性又は中性）を示す、手袋表面におけるゼータ電位である。
【００５２】
［Ｂ］
【００５３】
以上、本発明の広範な概念について説明してきた。以下では、抗菌性化合物をエラストマーの表面に固定する方法について説明する。一般的に、前記方法は、ａ）その表面に極性又は非極性官能基を有する基材を提供するステップと、ｂ）水酸基、アミン、アミド類、イミン、イミド、カルボニル、カルボキシル、エステル、アルデヒド又はエーテル基から成る群より選択される少なくとも二官能性の極性を有する分子であって、少なくとも前記分子の一部が、露出した反応性酸素又は窒素基を有する分子の層を、前記基材の表面上に少なくとも１層形成するステップと、ｃ）前記分子層に、前記露出した反応性酸素又は窒素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を付加するステップとを含む。前記基材は、天然若しくは合成ラテックス（例えばニトリル）、又はビニル材料であり得る。前記分子層は、抗菌性物質をエラストマーの表面上に固定するための共有結合物質となるように構成されるポリマーであり得る。前記分子層は、抗菌性化合物の活性抗菌性部分を、基材表面から実質的に離れる方向に方向付ける。前記分子層は、ポリビニルアルコール、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩素塩（ＰＤＡＤＭＡＣ）、又はエピハロヒドリンアミン重合体からなる群より選択される少なくとも１つを含む。前記分子層は、ａ）基材と抗菌性物質との間で中間結合コーティングの一部を形成する、又は、ｂ）基材の表面と一体化される。抗菌性化合物は、非浸出性であり、基材との結合を実質的に保つ。抗菌性化合物は、抗菌活性部分としての、少なくとも５炭素単位の炭化水素鎖を有するＲ基を含むことが好ましい。また、抗菌性化合物は、第４級アンモニウム化合物（ＱＡＣ）、ビグアニド、又はアルキルスルホコハク酸塩化合物などの化合物を含み得る。
【００５４】
また、本発明に係る方法は、抗菌性物質を固定するための基材を製造する方法であって、少なくとも１つの表面を有するエラストマー基材を提供するステップと、前記基材の表面に露出した酸素基の層を作成するステップと、前記層に、前記露出した酸素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を付加するステップとを含む。露出した酸素基の層は、前記基材に行われるプラズマ処理又はコロナ処理によって作成される。
【００５５】
本発明の他の態様では、本発明に係る方法は、抗菌コーティングされた表面を有するエラストマー物品を製造するのに使用することができる。前記物品は、少なくとも分子でコーティングされる、極性官能基を有する基材を含む。前記分子は、水酸基、アミン、アミド類、イミン、イミド、カルボニル、カルボキシル、エステル、アルデヒド、又はエーテル基から成る群より選択される少なくとも二官能性の極性を有し、少なくともその一部が、適合する反応性官能基を有する抗菌性化合物と反応し結合することができる露出した反応性酸素又は窒素基を有する。前記物品の外面において、少なくとも二官能性の極性を示す分子は、前記基材よりも濃度が高い。つまり、前記物品における、少なくとも二官能性の極性を有する分子の濃度勾配は、内側から外側へ向かって、又は内面から外面に向かって異なる。前記基材は、例えばエラストマーポリマー基材を作成するのに使用されるディップ成形処理によって形成される物品の一部を構成する。前記物品としては、例えば、実験室又はクリーンルームでの作業手袋、実験又は手術用手袋、コンドーム、カテーテル、バルーン、又は他の保護若しくは医療器具の一部などがある。
【００５６】
ある実施形態では、本発明は、非浸出性の抗菌性物質がエラストマー基材の表面に平坦かつ均一にコーティングするように付着することを容易にする前処理組成物について詳述する。
【００５７】
前記基材の表面を加水分解することができる化合物であれば、いかなる種類の化合物も前処理に使用可能であると考えられる。前処理添加物の一例としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩素塩（ＰＤＡＤＭＡＣ）、エピハロヒドリンアミン重合体、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、及びヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）がある。前処理は、スプレー又は浸漬コーティングによって、エラストマー基材の表面に前処理添加物を含んでいる培地又は溶液を付加することを含む。この表面処理は、エラストマー膜又は被膜の硬化及び塩素処理の後であって、任意の抗菌性物質又は化合物を付加する前に行われる。この前処理ポリマー被膜は、少なくとも単層であって、最大の厚さは約３〜１５μｍ、望ましくは約５μｍである。ポリマーがヒドロキシル官能基を含む場合は、前記被膜は親水性である。結合ポリマー上のヒドロキシル基は極性であり、そのため親水性を示す。表Ａは組成物の例を示す。
【外３】
【００５８】
2008523889.tif 000005
【００５９】
本発明の他の態様では、本発明は、健康管理又は作業環境における細菌の伝達を防止する方法であって、ａ）少なくとも１つの表面を有するエラストマー基材を有する物品を提供するステップと、露出した酸素基の層を作成すべく、前記基材の表面を化学物質で処理するステップと、ｂ）前記層に、前記露出した酸素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を付加するステップと、ｃ）当該物品を、健康管理又は作業環境で使用可能な物品として構成するステップとを含む方法を提供する。前記物品は、臨床、実験室又はクリーンルーム環境で使用される、手袋、作業服、予防衣（gown）又はドレープ（drape）であり得る。
【００６０】
他の実施形態は、本発明は、細菌の伝達を防止することができる物品を製造する方法に関するものである。この方法は、露出した反応性酸素基を生成することができる化学物質でその表面が処理されたエラストマー物品を提供するステップを含む。そして、処理された表面に、少なくとも１つの、前記露出した反応性酸素基と反応する官能基を有する抗菌性物質を、安定的に結合できる形態で付加する。エラストマー物品の使用の仕方は、最終消費者又はユーザに提供されるものとする。
【００６１】
また、本発明は、微生物の結合及び伝達を減少させるための機構を有する物品（例えばエラストマー手袋など）に関するものである。前記物品の外面は、オルガノ第４級アンモニウムシラン化合物などの抗菌性ポリマーを含んでいる。前記抗菌性ポリマーは、不水溶性のシロキサン樹脂、シロキサンホモポリマー、又はそれらの組み合わせであり得る。前記物品は、約０．０５〜１０質量％の抗菌性ポリマーを含み得る。
【００６２】
さらに、本発明は、微生物の結合及び伝達を減少させるエラストマー手袋を製造する方法を提供する。この方法は、外面を有する手袋を作成するステップと、前記表面に第４級アンモニウムシラン抗菌性化合物を接触させるステップと、前記表面に不水溶性シロキサン樹脂を作成すべく前記化合物を少なくとも部分的に加水分解するために、及び前記表面にシロキサンホモポリマーを作成すべく前記化合物をホモ重合するために当該手袋を乾燥させるステップとを含んでいる。
【００６３】
［Ｃ］
【００６４】
例えば手袋などのラテックス物品の製造では、モールドの表面を準備するために、及びモールドをラテックス化合物の溶液でより連続的かつ均一に覆うことができるように、モールド又はフォーマーはまず清浄され、その後、凝固剤でコーティングされる。いくつかの実施形態では、この時点で、モールドの表面に所定量の離型粉が付加される。モールドは、その表面上に層を形成すべく、ラテックス化合物の溶液中に１回又は何回も浸される。その後、様々な浸出ステップが行われ、前記ラテックスは最終的には乾燥され硬化される。
【００６５】
図１に示すように、手袋１０は、「フォーマー（former）」と呼ばれる手型のモールドによって形成される。フォーマーは、基材の表面に被膜を形成することができる、例えば金属、ガラス、磁器などの様々な適切な材料から作成される。フォーマーの表面は、製造される手袋の表面の少なくとも一部を規定する。手袋は、外側面と内側面を有する。一般的に、フォーマー表面と接触する面が外側面となり、内側面は着用者と接触する。
【００６６】
製造プロセスでは、フォーマーは清浄され、水分を蒸発させるために、予熱したオーブンで乾燥される。フォーマーはその後、通常は凝固剤、離型剤、界面活性剤及び水を含んでいる槽の中に浸漬される。凝固剤は、ポリマーラテックスをフォーマー上に堆積させることができるカルシウムイオン（例えば、硝酸カルシウム）を含み得る。離型剤は、手袋がフォーマーから剥離するのを容易にする。離型剤は、粉末、シリコン、オルガノシランなどの材料であり得る。また、手袋を粉末化するか粉末フリーにするかによって、手袋は、粉末を有していても有していなくてもよい。粉末のソースとしては、例えば、炭酸カルシウム粉末がある。界面活性剤は、特にカフ（cuff）領域での、メニスカス（meniscus）の形成、及び／又はフォーマーと堆積させたラテックス膜との間に空気が閉じ込められるのを防ぐため、湿潤性を高める。例えば、米国特許第4,310,928号（Joung）（この参照により本発明に含まれるものとする）に開示されているような、任意の適切な凝固性組成物を使用することができる。乾燥プロセスの後、フォーマーから放射される予熱が、フォーマーの表面上の凝固剤溶液及び残留物（例えば、硝酸カルシウム、炭酸カルシウム粉末、界面活性剤など）に含まれる水分を蒸発させる。なお、ここで説明した凝固プロセスは例示を目的としたものであって、凝固を必要としない他のプロセスを用いて様々な種類の物品を形成することも本発明に包含されることを理解されたい。例えば、ある実施形態では、溶剤ベースのプロセス又は乳剤ベースのプロセスを使用することもできる。
【００６７】
コーティングされたフォーマーは、その後、天然ゴム又は人工ポリマーラテックスを含むポリマー槽に浸漬される。ポリマーは、手袋の本体を形成する膜の中に凝固するエラストマー材料を含む。いくつかの望ましい実施形態では、エラストマー材料又はエラストマーは複合された天然ゴムラテックスとして提供される天然ゴムを含み得、槽は複合された天然ゴムラテックス、安定剤、抗酸化物質、硬化活性剤、有機促進剤、加硫剤など含み得る。他の実施形態では、エラストマー材料は、例えばニトリルブタジエンゴム、特にカルボキシル化されたニトリルブタジエンゴムなどの、合成ラテックスであり得る。さらなる実施形態では、エラストマー材料は、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・イソプレーン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレン・ブロック共重合体、スチレン・イソプレーン・ブロック共重合体、スチレン・ブタジエン・ブロック共重合体、合成イソプレーン、クロロプレン、ゴム、ネオプレン、ポリ塩化ビニル、シリコーンゴム、ポリウレタン、又はそれらの組み合わせであり得る。
【実施例】
【００６８】
［Ｄ：実施例］
【００６９】
以上、本発明の概要について説明した。以下、本発明によって製造及び処理された基材（例えば手袋）の、微生物（例えば黄色ブドウ球菌）又は他の細菌に対する機能有効性について説明する。
【００７０】
［Ｉ］
【００７１】
死滅させた微生物の相対数を測定するために、本発明によって製造された手袋と対照手袋基材との表面に対する接触対照テストを実施した。複数の新規に製造されたＰＦＥ手袋のグリップ側にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をスプレーし、その後、前記手袋を乾燥させた。手袋の表面に約２％の抗菌性化合物（ＡＥＭ）を付加し、その後、前記手袋を乾燥させた。実験表Ａは、本発明の前処理を使用して固定された抗菌性物質の殺菌効果を示す、３０分間にわたる一連のデータポイントを表わす。
【００７２】
実験表Ａ：微生物の総数（ＣＦＵ／ｍｌ）
【外４】
【００７３】
2008523889.tif 000006
【００７４】
他の実施例では、微生物のサンプルを、各手袋の表面に直接的に接触するように付加した。微生物と基材との接触は、合計で約６分行われた。（１分間は拡散、５分間は静置）。プロトコルに基づいて、使用する直前に、まず、多数の５０ｍＬ円錐管の口を、アルコール及び紫外（ＵＶ）線で滅菌する（管に７０％エタノールをスプレーした後、きれいな紙タオルでふき取る。その後、ＵＶライトを約２０分間照射する）。そして、手袋の表面の小切れを、表面を上にして円錐管の上に置かれ、ゴムバンドで留める。手袋の表面を、ＵＶで約２０分間滅菌する。５×１０８ＣＦＵ／ｍＬの接種材料を、手袋の表面に約５０μＬ加えた（５０μＬ中の微生物の数は、約２．５×１０７ＣＦＵである）。接種材料はテフロン（登録商標）ポリスマンと共に１分間拡散した。接種された手袋を約５分間静置した。手袋の接種された部分は、その後、ゴムバンドのすぐ上を切ることにより、手袋の残りの部分から切り取られる。手袋の接種された部分は、５０ｍＬ円錐管内の２５ｍＬのレセーンブロス（Letheen Broth）に入れられた。円錐管は、全ての手袋サンプルが同じように作成されるまで、冷凍保存される。各円錐管は、直立した状態で、約２分間ボルテックスされる（高い設定で）。円錐管は、その後、１分間隔での超音波処理を約１０分間行われる。この処理は、約１分の間をおいて、５サイクル行われる。その後、円錐管、再び冷凍保存される。各円錐管は、ＴＳＡ（トリプチケースソイ寒天）プレートをプレーティングする直前に、３０秒間ボルテックスされる。各円錐管管の希釈は、プレーティングの前に行われる。奨励される希釈は、プレートでの最終的な希釈がそれぞれ１０−２、１０−３、及び１０−４となるように、１０−１、１０−２、及び１０−３である。プレートは、３７℃で一晩培養され、細菌集落の形成がカウントされる。
【００７５】
実験表１〜３が示すように、エラストマー手袋の表面の微生物個体群は、３時間で約９７〜９９％減少する。最もよく機能する製剤は、細菌数を最初の半時間で約６８〜７１％減少させ、１時間で約８２〜９５％減少させる。これらの例は、一般に、抗菌性コーティングを行う前に、比較的高濃度（０．３０％以上）の、前記表面に反応性酸素基を作成する化学物質（ポリビニルアルコール）で処理された手袋である。したがって、この実証的試験は、エラストマー基材の表面における抗菌性物質の抗菌活性領域の方向を正確に方向付ける前処理によって、殺菌効果が著しく向上することを示唆する。一般的に、細菌抑制領域の存在は浸出を示し、非浸出性の被検査物の用途については不適当であるが、本発明はいかなる浸出性を有しない。
【００７６】
［ＩＩ］
【００７７】
他の実施例では、動的接触条件での微生物の成長については、非浸出性の抗菌性処理された被検査物の存在を評価することを目的とした米国材料試験協会（American Society for Testing and Materials：ＡＳＴＭ）の標準試験方法（Ｅ２１４９−０１）を用いた。動的振盪フラスコの使用を含み、この試験方法は、基材に結合した抗菌性物質を評価するための、従来の抗菌性試験方法を用いた場合の問題点を解決するために開発された。基材に結合した抗菌性物質の殺菌能力は、微生物と活性化学物質との直接接触に依存する。そのため、この試験では、表面に結合した物質のサンプルを、濃縮された細菌懸濁液中で所定の時間（通常は約１時間）攪拌することによって抗菌能力を測定した。細菌懸濁液は、接触の前及び後に連続的に希釈され、その後、培養される。細菌懸濁液中の生菌数が測定され、最初の総数又は未処理の対照サンプルの総数に基づいて、パーセントの減少が計算される。
【００７８】
［Ｅ：実験］
【００７９】
手袋は、表面の官能基を測定するために、様々な分析技術によって分析される。例えば、前記表面のＥＳＣＡ又は減衰全反射（attenuated total reflectance：ＡＴＲ）は、様々な極性基の存在、及び使用されている抗菌性物質の種類を示す。抗菌性物質であるＡＥＭ５７００が普通の手袋基材に付着できること、及び抗菌性の効果を維持できることを確認するために、ＡＥＭ５７００はラテックス手袋及びニトリル手袋の両方に付加される。処理された手袋を使用した対照実験は、抗菌性皮膜はラテックス手袋では効果的に作用するが、ニトリル手袋ではそうでないことを示す。サンプルは、抗菌性物質がニトリル手袋上に保持されることを確認するために、分析を受ける。そして、２つの基材間で抗菌性物質の立体構造に違いがあるかどうかが判断される。立体構造の違いは、抗菌性物質の作用を無効にする潜在的な原因となり得る。例えば、脂肪族末端が微生物との相互作用に利用できない場合は、前記脂肪族末端は微生物の細胞膜を効果的に崩壊させることができないので、前記脂肪族末端の効果は無くなる。表１は、異なる手袋サンプルのサンプル番号の一覧である。
【外５】
【００８０】
2008523889.tif 000007
【００８１】
表面分析は、単色Ａｌ ＫαＸ線を備えたFisons M-Probeスペクトロメータを使用して、Ｘ線光電子分光法（x-ray photoelectron spectroscopy：ＸＰＳ）によって行われる。Fisons M-Probeスペクトロメータ付属の原子感度因子は、前記スペクトロメータで検出される要素の相対原子濃度を定めるのに使用される。最大の分析スポットサイズが（〜１ｍｍ２）使用される。電子ＥＦＳ（electron flood gun/screen）法を使用して、電荷中和が達成される。各スペクトルの結合エネルギーのスケールは、２８５．０ｅＶへのＣ１ピークのＣ−Ｃ／Ｃ−Ｈ寄与率を参照して調整される。報告データは、サンプル当たり３つの調査スキャンの平均である。
【００８２】
Service Physics可変角度傾斜ステージを使用したＸＰＳ角度分解実験が実施された。レンズ軸とサンプル表面との間で測定された１５〜９０度の取り出し角で、高分解能ＸＰＳスペクトルが得られる。ＸＰＳ調査スペクトルの概要を表２に示す。処理されたニトリル手袋上では、不均一にコーティングされた領域と均一にコーティングされた領域との間（サンプル１及び１ｂ）では有意差は検出されなかった。塩素処理の前は、未処理のニトリル手袋上では多くの酸素が検出され、両方の手袋上では塩素は検出されなかった。塩素処理の後は、両方の手袋上で前記表面の塩素濃度が増加したが、ラテックス手袋の方がより著しかった。ラテックス手袋及びニトリル手袋は、同一条件下では塩素化されなかった。これらの違いは、それらの塩素化プロセスの違いに起因するものと思われる。他の興味深い観察は、塩素化されたニトリル手袋は、特にシリコンが存在する場合は、その表面にラテックス手袋よりも著しく多い酸素を有するように見えることである。ポリジメチル・シロキサンの理論上の原子比率は、２Ｃ：１Ｏ：１Ｓｉ（Ｃが５０％、２Ｏが５％、Ｓｉが２５％）である。塩素化された手袋の表面で検出されたシリコンがシリコン混入物質に由来すると仮定すると、塩素化されたニトリル手袋のＯ及びＣ原子の百分率は、それぞれ１９．８及び６４．９であり、Ｏ／Ｃ率は約０．３０である。塩素化されたラテックス手袋のＯ及びＣ原子の百分率は、それぞれ１９．８及び６４．９であり、Ｏ／Ｃ率は約０．１３である。このことは、ニトリル手袋は、ラテックス手袋の２〜３倍の量の表面酸素を有することを示唆する。シラン上のメトキシ基は、表面ヒドロキシル基及び他の酸素官能基に対して高い反応性を有する。そのため、このデータからは、対照実験の結果と反対に、抗菌性物質上のシランはニトリル表面に対してラテックス表面よりも反応性が高いことが予期される。
【外６】
【００８３】
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【００８４】
表２に示すＸＰＳの結果は、抗菌性物質が両方の手袋の表面に保持されることを確実とする。処理されたラテックス手袋及びニトリル手袋におけるＮ、Ｓｉ、Ｏ及びＣｌの原子百分率は、対照サンプルＡＥＭ５７００である、ゴールドスライド上にＡＥＭ５７００溶液から作成された薄膜から得られた結果と比較される。その結果、ニトリル手袋ではＮ及びＳｉ濃度が高く、ラテックス手袋ではＣ濃度が高いという微妙な違いが見られる。
【００８５】
処理された手袋の表面における抗菌性物質の方向についてのより良い理解を得るために、手袋サンプル１及び３の角度分解ＸＰＳが行われた。これらの結果は、２回の測定の平均であり、表３に示される。Ｎ１スペクトルから得られるＮ＋／Ｎ比率は、ＡＥＭ５７００皮膜からの信号比を決定するのに使用される。表３に示すように、ニトリルのサンプルからは、ラテックスのサンプルよりも高いＮ＋／Ｃが得られる。また、ニトリルのサンプルから得られるＮ＋／Ｃ比率は、対照サンプルから得られるものよりも著しく高く、ラテックスのサンプルから得られる比率は著しく低い。これらの違いは、２つの手袋の表面での抗菌性物質の方向における違いの可能性を示す。例えば、有機尾部（organic tail）が前記表面から離れる方向である外側に広がると、低いＮ＋／Ｃ比率を得ることが予期される。逆に、有機尾部が主に手袋の表面の方向に向くと、高いＮ＋／Ｃ比率を得ることが予期される。
【００８６】
ラテックス手袋上と仮定すると、表面へのシラン結合によって表面から離れる方向に延びる脂肪族末端と共に、抗菌性物質が手袋の表面で方向付けられる場合、ステージはグレージング角（１５度）まで傾斜するので、より多くの有機含有量を検出することが期待できる。処理された手袋の両方では、Ｎ＋／Ｃ比率は９０から１５度に減少する。サンプル表面上でのＡＥＭの予想される方向に基づいて、ラテックス手袋は、ニトリル手袋よりも、Ｎ＋／Ｃ比率が大きく変化することが予期される。角度分解ＸＰＳによって２つのサンプル間の区別ができないのは、基材の表面粗さ及びデータのばらつきが原因と思われる。
【外７】
【００８７】
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【００８８】
さらに、方向が異なることの確認は、下記の表４に示すように、表面のエネルギー測定により分かる。手袋を塩素化した場合は、各々の表面エネルギー及び表面極性は、増加し、それらの表面極性に関してはより同様となる。一旦、抗菌性物質が付加されると、両方の手袋の表面エネルギーは増加する。ラテックス手袋の表面エネルギーは、しかしながら、手袋の表面から離れる方向に延びる有機尾部によって主に方向付けられる抗菌性物質の分子方向と一致して、処理されたニトリル手袋よりも著しく低い表面極性及び表面張力を有する。
【外８】
【００８９】
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【００９０】
以上、本発明について詳細に説明したが、これらの実施形態は例示的なものであり、本発明を限定するものではない。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。また、本発明の概念を逸脱することなく様々な変更が可能であることを了解されたい。
【外９】
【００９１】
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ＮＲ（no reduction）＝減少しない
ＮＤ（non detectable）＝検出されない（＜１０ＣＦＵ／ｍｌ）
【外１０】
【００９２】
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ＮＲ（no reduction）＝減少しない
ＮＤ（non detectable）＝検出されない（＜１０ＣＦＵ／ｍｌ）
【外１１】
【００９３】
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ＮＲ（no reduction）＝減少しない
ＮＤ（non detectable）＝検出されない（＜１０ＣＦＵ／ｍｌ）
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】エラストマー性物品である手袋１０を示す図である。手袋１０の表面１２は本発明によって処理され、抗菌性物質１６を前記表面に固定するための反応性層１４が形成される。
【図２】本発明の一実施形態によって付着される非浸出性の抗菌性分子（オクタデシル・アミノ・ジメチル・トリヒドロキシ・シリル・プロピルアンモニウム塩化物）の化学構造を示す図である。Ｂは、前記分子の加水分解後を示す。
【図３】図２の抗菌性分子の水和反応を示す図である。
【図４Ａ】抗菌性物質をエラストマー性物品の表面に化学的結合又は固定させるメカニズムを示す一連の概略図である。Ｒ−Ｏ−Ｓｉ結合の形成過程で水が放出される。
【図４Ｂ】抗菌性物質をエラストマー性物品の表面に化学的結合又は固定させるメカニズムを示す一連の概略図である。Ｒ−Ｏ−Ｓｉ結合の形成過程で水が放出される。
【図４Ｃ】抗菌性物質をエラストマー性物品の表面に化学的結合又は固定させるメカニズムを示す一連の概略図である。Ｒ−Ｏ−Ｓｉ結合の形成過程で水が放出される。
【図５】エラストマー基材１１の架橋結合を示す図である。基材１１の表面には、抗菌性物質１６の架橋結合ネットワーク１５が形成されている。
【図６】架橋結合ネットワーク１５上に配列され、細菌細胞２０と対向するように外側に方向付けられた抗菌活性基２２を有する基材１２の相互作用を示す図である。
【図７】あるタイプの抗菌性物質が細菌細胞膜上で行った表面電荷破壊を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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