КИСЛОРОДНЫЕ ДАТЧИКИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

1. Кислородный датчик, содержащий твердый полиионный материал на основе оксогидроксида металла, содержащий ион переходного металла в первой степени окисления, который способен переходить во вторую степень окисления в ответ на присутствие кислорода, где твердый полиионный материал на основе оксогидроксида металла имеет полимерную структуру, в которой оксогруппы и/или гидроксильные группы нестехиометрически замещены на один или более лигандов, таким образом, что воздействие кислорода на материал приводит к окислению иона металла в твердом полиионном материале на основе оксогидроксида металла с обеспечением детектируемого изменения в материале.
2. Кислородный датчик по п.1, где твердый полиионный материал на основе оксогидроксида металла находится в виде наночастиц или в наноструктурированной форме.
3. Кислородный датчик, содержащий твердый ионный материал на основе оксогидроксида металла, содержащий ион переходного металла в первой степени окисления, который способен переходить во вторую степень окисления в ответ на присутствие кислорода, где твердый ионный материал на основе оксогидроксида металла находится в виде наночастиц или в наноструктурированной форме, таким образом, что воздействие кислорода на материал приводит к окислению иона металла в твердом ионном материале на основе оксогидроксида металла с обеспечением детектируемого изменения в материале.
4. Кислородный датчик по п.1, где ион металла содержится в гидратированной матрице, пропускающей кислород, таким образом, что кислород, проникающий в матрицу, приводит к окислению иона металла с обеспечением детектируемого изменения в материале.
5. Кислородный датчик по п.4, где ион металла не образует растворимого комплекса с материалами, образующими матрицу.
6. Кислородный датчик по п.3, где ион металла имеет полимерную структуру, в которой оксогруппы и/или гидроксильные группы нестехиометрически замещены на один или более лигандов.
7. Кислородный датчик по п.1, где оксогруппы и/или гидроксильные группы нестехиометрически замещены одним или более лигандами, выбранными из фосфата, сульфата, силиката, нитрита, нитрата, селената и/или бикарбоната.
8. Кислородный датчик по п.1, где оксогруппы и/или гидроксильные группы нестехиометрически замещены фосфатом, и где фосфат становится преобладающей неорганической фазой относительно оксогидроксидной неорганической фазы.
9. Кислородный датчик по п.1, где оксогруппы и/или гидроксильные группы нестехиометрически замещены силикатом, и где силикат становится преобладающей неорганической фазой относительно оксогидроксидной неорганической фазы.
10. Кислородный датчик по п.1, где изменение цвета является необратимым при нормальном применении в упаковках с модифицированной газовой средой.
11. Кислородный датчик по п.1, где детектируемое изменение представляет собой видимое изменение цвета.
12. Кислородный датчик по п.1, где детектируемое изменение является детектируемым в УФ-свете.
13. Кислородный датчик по п.1, где ион металла представляет собой медь, железо, хром, ванадий, марганец, титан, кобальт, молибден и/или вольфрам.
14. Кислородный датчик по п.1, где ион металла представляет собой медь и/или железо.
15. Кислородный датчик по п.1, в котором ион переходного металла представляет собой (а) железо, и первая степень окисления представляет собой Fe(II), a вторая степень окисления представляет собой Fe(III); или (b) медь и первая степень окисления представляет собой Cu(I), а вторая степень окисления представляет собой Cu(II); или (с) кобальт и первая степень окисления представляет собой Со(II), а вторая степень окисления представляет собой Со(III).
16. Кислородный датчик по п.1, где матрица получена из желатина, агара, агарозы, целлюлозного материала или комбинации указанных материалов.
17. Кислородный датчик по п.16, где матрица получена из животного желатина или вегетарианского эквивалента желатина.
18. Кислородный датчик по п.1, где матрица содержит по меньшей мере 50% масс/масс воды.
19. Кислородный датчик по п.1, где матрица содержит от 5% до 25% масс/масс твердого ионного материала на основе металла.
20. Кислородный датчик по п.1, где кислородный датчик обеспечивает детектируемое изменение в ответ на присутствие кислорода в концентрации более 1% внутри упаковки в модифицированной газовой среде.
21. Кислородный датчик по п.1, где датчик является экологически и/или биологически совместимым.
22. Кислородный датчик по п.1, где кислородный датчик является нетоксичным для совместимости с пищей, продуктами питания, нутрицевтиками или фармацевтическими средствами.
23. Кислородный датчик по п.1, где матрица представляет собой полутвердую матрицу, твердую матрицу или водную суспензию.
24. Кислородный датчик по п.1, где кислородный датчик представляет собой порошок или нанесен на поверхность.
25. Кислородный датчик по п.1, где лиганд представляет собой лиганд на основе карбоновой кислоты, такой как глюконовая кислота или молочная кислота; лиганд на основе пищевой добавки, такой как мальтол и этилмальтол; лиганд на основе аминокислоты, такой как триптофан, глутамин или гистидин; лиганд на основе нутриента, такого как фолат, аскорбат или ниацин; и/или классический анионный лиганд, такой как фосфат, сульфат, силикат, селенат и/или бикарбонат.
26. Кислородный датчик по п.1, где лиганд на основе карбоновой кислоты представляет собой лиганд на основе линейной дикарбоновой кислоты.
1
1
27. Кислородный датчик по п.26, где лиганд на основе карбоновой кислоты представлен формулой HOOC-R-COOH, где R представляет собой возможно замещенную алкильную, алкенильную или алкинильную группу или ионизированную форму указанных групп.
28. Кислородный датчик по п.26, где лиганд на основе карбоновой кислоты представляет собой янтарную кислоту, яблочную кислоту, адипиновую кислоту, глутаровую кислоту, аспарагиновую кислоту, винную кислоту пимелиновую кислоту, лимонную кислоту или ионизированные формы указанных соединений.
29. Упаковка для хранения изделия в модифицированной газовой среде, где указанная упаковка содержит кислородный датчик по любому из пп.1-28 таким образом, что кислород, проникающий в упаковку, приводит к окислению иона металла с обеспечением детектируемого изменения в материале.
30. Применение кислородного датчика по любому из пп.1-28 для детектирования проникновения кислорода в упаковку для хранения изделия в модифицированной газовой среде таким образом, что кислород, проникающий в упаковку, приводит к окислению иона металла с обеспечением детектируемого изменения в материале.
31. Способ детектирования проникновения кислорода в упаковку для хранения изделия в модифицированной газовой среде, включающий:
(а) обеспечение кислородного датчика по любому из пп.1-28 внутри упаковки в модифицированной газовой среде, таким образом, что проникновение кислорода в упаковку приводит к окислению иона металла с обеспечением детектируемого изменения в материале; и
(b) возможно, детектирование изменения в указанном материале для определения проникновения кислорода в упаковку.
32. Способ по п.31, где в модифицированной газовой среде содержание кислорода ниже по сравнению с атмосферной средой.
33. Способ по п.31, где в модифицированной газовой среде применяют азот и/или диоксид углерода.
34. Способ по любому из пп.31-33, где упаковка предназначена для продукта, выбранного из пищевых продуктов, фармацевтических продуктов, нутрицевтических продуктов, документов, книг или рукописей или электронных устройств или компонентов.
35. Способ получения кислородного датчика по любому из пп.1-28, включающий:
(a) смешивание раствора, содержащего ион переходного металла и, возможно, один или более лигандов, в реакционной среде при первом значении рН(А), при котором компоненты являются растворимыми;
(b) изменение рН(А) на второе значение рН(В) с выпадением твердого осадка или образованием коллоида модифицированного лигандами полиионного материала на основе оксогидроксида металла;
(c) разделение и, возможно, сушку твердого полиионного материала на основе оксогидроксида металла, полученного на стадии (b), и/или включение его в состав; и
(d) возможно, обработку твердого полиионного материала на основе оксогидроксида металла с получением материала в виде наночастиц или в наноструктурированной форме.
36. Способ по п.35, где первое значение рН(А) меньше, чем 2,0, а второе значение рН(В) находится между 3,0 и 12,0, предпочтительно между 3,5 и 8,0 и более предпочтительно между 4,0 и 6,0.
37. Способ по п.35, где стадию (а) проводят при комнатной температуре (20-25°С).
38. Способ по п.35, дополнительно включающий химическое или физическое изменение конечного размера частиц твердого полиионного материала на основе оксогидроксида металла.
39. Способ по п.35, дополнительно включающий включение твердых полиионных материалов на основе оксогидроксидов металлов матрицу путем смешивания материала с одним или более материалами, образующими матрицу, с получением гидратированной кислородпроницаемой матрицы, способной обнаруживать кислород.
40. Способ по п.35, включающий стадию осаждения твердого полиионного материала на основе оксогидроксида металла в присутствии одного или более солюбилизированных материалов матрицы и отверждения полученного материала с получением твердого полиионного материала на основе оксогидроксида металла в полутвердой матрице.