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ES2959365T3 - Micropartícula de cobre de composición multiple microestructurada con actividad antibacteriana y/o biocida que comprende 5 tipos diferentes de compuestos de cobre - Google Patents

Micropartícula de cobre de composición multiple microestructurada con actividad antibacteriana y/o biocida que comprende 5 tipos diferentes de compuestos de cobre Download PDF

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ES2959365T3
ES2959365T3 ES18920435T ES18920435T ES2959365T3 ES 2959365 T3 ES2959365 T3 ES 2959365T3 ES 18920435 T ES18920435 T ES 18920435T ES 18920435 T ES18920435 T ES 18920435T ES 2959365 T3 ES2959365 T3 ES 2959365T3
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Copperprotek SpA
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Abstract

Micropartícula de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida, donde cada micropartícula tiene una composición regular, cristalina y microestructurada que comprende 5 compuestos de cobre diferentes: Antlerita Cu3+2(SO4)(OH)4, Brochantita Cu4+2SO4(OH)6, Calcantita Cu+2SO4.5H2O, Natrocalcita NaCu2+2 (SO4) 2OH·H2O e Hidróxido de sulfato de cobre hidratado Cu3 (SO4) 2 (OH) 2 -4H2O/2CuSO4 -Cu (OH) 2, teniendo la micropartícula un tamaño de entre 5 y 50 μm. Un proceso para preparar micropartículas de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida. Una composición polimérica concentrada (masterbatch) con actividad antibacteriana y/o biocida que se incorpora durante el proceso de extrusión a polímeros fundidos para formar productos rígidos o flexibles como fibras, filamentos y láminas. Uso de una micropartícula de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida. Un uso de una composición polimérica concentrada (masterbatch) con actividad antibacteriana y/o biocida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Micropartícula de cobre de composición múltiple microestructurada con actividad antibacteriana y/o biocida que comprende 5 tipos diferentes de compuestos de cobre
La presente invención se refiere a una micropartícula de cobre de composición múltiple microestructurada con actividad antibacteriana y/o biocida que comprende en su estructura 5 tipos diferentes de compuestos de cobre, todos regulares y cristalinos, que explican las ventajosas propiedades estructurales de la micropartícula: Antlerita Cua+2(SO4)(OH)4, Brochantita Cu4+2SO4OH)a, Calcantita Cu+2SO4'5H2O, Natrocalcita NaCu2+2(SO4)2OHH2O, hidróxido de sulfato de cobre Cu3(SO4)2(OH)2-4H2O/2CuSO4-Cu(OH)2. La composición homogénea de la micropartícula de composición múltiple microestructurada permite que las características diferenciales de velocidad de liberación de cada uno de los 5 diferentes compuestos de cobre sean uniformes en todo el material en el cual se incorporan, produciendo cada compuesto de cobre su efecto antibacteriano y/o biocida de forma individual al mismo tiempo en todos los lugares donde está presente la estructura de micropartículas. Debido a la inclusión de los cinco compuestos de cobre en una misma micropartícula microestructurada, tenemos una distribución homogénea y uniforme de estos compuestos, que además permite usar menores dosis, contribuyendo a la característica translúcida del material.
El proceso de producción de la micropartícula de composición múltiple microestructurada consiste en la preparación de una dispersión de hidróxido de cobre en estado de gel, la cual se emulsiona con una solución de sulfato de cobre en agua como solvente, esta dispersión/solución es seguida inmediatamente por un proceso de secado por aspersión en un flujo de aire caliente.
Se divulga también el uso de la micropartícula en la producción de materiales con actividad antibacteriana y/o biocida.
El alcance de la invención también incluye una composición polimérica concentrada (mezcla madre) que comprende la micropartícula de cobre de composición múltiple microestructurada descrita y un polímero o resina, el cual puede incluirse en otros/varios materiales para impartirles actividad antibacteriana y/o biocida. Particularmente, la mezcla madre puede utilizarse en la estructuración de láminas multicapa con actividad antibacteriana y/o biocida.
Antecedentes
Aplicación de sales de cobre y micropartículas de cobre en polímeros y resinas para el control de la proliferación de crecimiento.
La aparición de microorganismos multirresistentes ha desencadenado la búsqueda de nuevos compuestos que sean capaces de combatir la proliferación bacteriana sin adquirir resistencias como ocurre con los agentes que son usados actualmente (Betancourt y otros, 2016).
El desarrollo de la nanotecnología ha permitido la creación de materiales que pueden tener dimensiones del orden de micrómetros y nanómetros, materiales que presentan características muy prometedoras como agentes antimicrobianos (Chatterjee y otros, 2014). Las nano- y micropartículas, tienen la capacidad de actuar independientemente o como transportadoras de otras moléculas, y en virtud de sus características de área superficial, volumen y estructura, pueden desencadenar respuestas biológicas (Chatterjee y otros, 2014).
El cobre se encuentra entre los elementos químicos usados para formar nano y micropartículas. Compuestos y complejos de cobre se han usado en formulaciones y productos para la desinfección de líquidos, sólidos y tejidos humanos (Delgado y otros, 2011).
Diferentes documentos del estado de la técnica han descrito la incorporación de compuestos de cobre y nano-/micropartículas de cobre a sólidos con el objetivo de producir un producto con propiedades antibacterianas y/o biocidas.
En el caso de materiales y fibras de tipo textil, el documento US 8183167 (B1) describe sustratos de tela los cuales están unidos covalentemente con nanopartículas de cobre y/o plata las cuales muestran actividad antimicrobiana.
El documento US 5458906 A presenta un método para tratar sustratos biodegradables con compuestos antibacterianos, entre ellos, cobre. El documento US 7754625B2 describe un textil antimicrobiano que comprende una o más fibras sintéticas o naturales o filamentos que se combinan con un agente antimicrobiano, donde dicho agente antimicrobiano comprende una cantidad predominante de una sal de zinc soluble en agua en combinación con al menos una fuente de iones de plata antimicrobianos y al menos una fuente de iones de cobre.
El documento US 7169402B2 presenta un material polimérico antimicrobiano y antiviral que tiene partículas microscópicas de cobre iónico encapsuladas en el, las cuales se incluyen en la superficie del producto a formar.
En el documento CL201300332 (WO 2014117286 A1) se describe una matriz impregnable de origen vegetal, animal o sintético o mezclas en diferentes proporciones de las mismas, la cual contiene un compuesto antimicrobiano correspondiente a Cu4SO4(OH)6.
El documento CL201500921 describe un material basado en celulosa que incorpora un agente antibacteriano correspondiente a un compuesto de cobre, micropartículas o nanopartículas de cobre mixtas. Se incluye un método para fabricar un material basado en celulosa que incluye etapas para la adición de micropartículas o nanopartículas de cobre.
El documento CL 201503652, a su vez, presenta una película adhesiva translúcida la cual muestra actividad antibacteriana protectora de superficie, película adhesiva que comprende nanopartículas de cobre, quitosano, gelatina y glutaraldehído.
En el documento WO 2006/100665 A2 se proporciona un lote polimérico para preparar un material polimérico antimicrobiano, antifúngico y antiviral que comprende una suspensión de resina termoplástica, un agente antimicrobiano, antifúngico y antiviral que consiste esencialmente de partículas insolubles en agua de óxido de cobre iónico, una cera polimérica y un agente para ocupar la carga de dicho óxido de cobre iónico.
Se han desarrollado diversos materiales específicamente para la industria alimentaria para el empaque de alimentos. Los documentos WO 2014001541 A1, WO 2012127326 A1 y WO 2000053413 A1 describen la producción de materiales poliméricos que contienen partículas de cobre con el fin de usar en empaques de alimentos con propiedades antibacterianas y/o biocidas. Los materiales previstos en estos documentos incluyen compuestos de cobre o partículas de cobre, siendo el óxido de cobre el principal entre ellos.
Si bien existen varios antecedentes previos con referencia a la adición de compuestos de cobre y micropartículas de cobre soportados sobre diferentes tipos de portadores o mezclas de ellos en matrices y materiales poliméricos para otorgar propiedades antibacterianas, las propuestas varían con respecto al estado de oxidación del cobre. El estado de oxidación del cobre influirá en la solubilidad del tipo de cobre y, en consecuencia, en el comportamiento de liberación de estos desde el material polimérico; es más, los diferentes portadores usados tienden a abultar las partículas esenciales.
Con respecto a materiales antibacterianos y/o biocidas para empaques o contenedores, es necesario producir una liberación rápida e instantánea en el contenedor para inhibir el crecimiento superficial de microorganismos sobre los alimentos los cuales causan el deterioro de estos y que están presentes al momento del empaque (Bacterias RAM). También es necesaria la liberación a mediano plazo para inhibir brotes causados por el manejo particular de cada operación, cambios de temperatura y almacenamiento, entre otros. Por tanto, en la práctica es necesario que un material incluya micropartículas de cobre que tengan una solubilidad (Kps) que permita su liberación inmediata, continua y residual en el tiempo, manteniendo concentraciones de cobre que le permiten tener un efecto antibacteriano y/o biocida, pero que también sean concentraciones de cobre que permitan evitar la toxicidad asociada a este compuesto o el exceso de migración a los productos alimenticios en contacto. En otras palabras, se requiere un material con efecto antibacteriano y/o biocida mejorado a menores concentraciones de cobre.
La composición específica de la micropartícula de la presente invención permite producir materiales translúcidos, una característica importante en el caso de materiales de empaque de alimentos, debido a que la partícula no tiene ningún portador que la soporte y abulte, le da translucidez al material.
En el caso de la presente invención, se propone la producción de una micropartícula de cobre que comprende 5 tipos de compuestos de cobre, cada uno con diferentes solubilidades (Kps). Por una parte, la presencia de compuestos de sulfato de cobre (Kps=4*10-36), el cual se disocia instantáneamente al contacto con la humedad - un compuesto de cobre de liberación rápida - permitirá fabricar y producir un efecto antibacteriano y/o biocida directo e inmediato en el material que contiene a este. Por otra parte, la presencia de compuestos de hidróxido de cobre (Kps= 2,2*10-14) - un compuesto con menor solubilidad - le impartirá un efecto bactericida y/o biocida sostenido en el tiempo. Esta micropartícula ofrece la ventaja que tiene la capacidad para proporcionar 5 compuestos de cobre diferentes, con sus cualidades y ventajas propias e intransferibles, las cuales se proporcionan en el mismo lugar o espacio físico al ser introducidos en el polímero final o en cualquier lugar donde se dispongan, proporcionando todas las cualidades y ventajas de cada uno de los compuestos individuales al mismo tiempo en un mismo lugar y espacio físico, lo cual es una condición indispensable cuando se requieren dosificaciones bajas, para evitar pérdidas de translucidez y liberaciones de cobre que podrían pasar a los productos en contacto, sin disminuir su eficacia antibacteriana y/o biocida, siendo eficientes en el tiempo, todo en el mismo lugar, de forma homogénea y en contacto con alimentos u otro tipo de productos o superficies donde no se requieran altos niveles de iones de cobre circulando libremente. Por lo tanto, el efecto antibacteriano y/o biocida de cada uno de los 5 compuestos de cobre puede proporcionarse homogéneamente y a dosis bajas debido a la composición específica de la micropartícula de acuerdo con la presente invención.
Descripción de las figuras
Figura 1 - Imágenes de microscopía electrónica de barrido de un espécimen de micropartículas de cobre de la invención. a) Imagen obtenida con un aumento de 10,00 K X; b) Imagen con un aumento de 2,50 K X, c) Imagen con un aumento de 500X y d) Imagen obtenida con un aumento de 100 X.
Figura 2 - Determinación de composición elemental de micropartículas de cobre de la invención por medio de microscopía electrónica de barrido acoplada a un detector EDS. En a), se presenta el resultado del mapeo de los elementos que conforman la micropartícula: carbono, oxígeno, azufre y cobre; b) muestra un diagrama de la composición elemental de las micropartículas de cobre de la invención.
Figura 3 - Patrón de difracción de rayos X de espécimen de micropartícula de cobre de la invención. El difractograma
representado por 0 corresponde a antlerita Cu3+2(S04)(0H)4, ® corresponde a brochantita Cu4+2S04(0H)6, 0
corresponde a la calcantita Cu+2SC>4-5H20h, ® corresponde a natrocalcita NaCu2+2(S04)20H H20, y ® corresponde a hidróxido de sulfato de cobre hidratado Cu3(SÜ4)2(OH)2-4H2O/2CuSO4-Cu(OH)2.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a una micropartícula de cobre de composición múltiple microestructurada que comprende en su composición 5 tipos diferentes de compuestos de cobre: Antlerita Cu3+2(SO4)(OH)4, Brochantita Cu4+2SO4(OH)a, Calcantita Cu+2SO4-5H2O, Natrocalcita NaCu2+2(SO4^OH-H2O e hidróxido de sulfato de cobre hidratado Cu3(SO4)2(OH)2-4H2O/2CuSO4-Cu(OH)2-4H2O, todas de forma regular y cristalina, la cuales confieren las ventajosas propiedades estructurales de las micropartículas. La micropartícula que es parte del alcance de la invención tiene un tamaño definido de entre 5 y 50 pm, particularmente entre 10 y 40, y más particularmente entre 10 y 15 pm.
La micropartícula descrita anteriormente se produce mediante un método que comprende las siguientes etapas:
a) Preparar una solución de sulfato de cobre solubilizado en agua destilada en una relación de 1:10 p/p.
b) Adicionar a la solución obtenida en la etapa a) una solución de hidróxido de sodio al 10 % p/v y agua destilada hasta obtener una solución con un pH de entre 4 y 6.
c) Luego de 24 horas, separar el sobrenadante y el precipitado el cual es un gel de hidróxido de cobre;
d) El precipitado en estado de gel obtenido en la etapa c) se emulsiona en una solución de sulfato de cobre en agua destilada preparada en una relación de 1:5 p/v;
e) Someter la emulsión obtenida en la etapa d) a un proceso de secado, preferentemente por medio de un secador por aspersión a una temperatura de entrada preferentemente entre 220 °C y 280 °C y una temperatura de salida preferentemente entre 80 °C y 100 °C.
Al realizar la etapa d) mediante el uso de un secador del tipo secador por aspersión con las temperaturas en los intervalos indicados, se producen micropartículas en las cuales cada una de ellas contiene 5 tipos diferentes de compuesto de cobre: Antlerita Cu3+2(SO4)(OH)4, Brochantita Cu4+2SO4(OH)6, Calcantita Cu+2SO4'5H2O, Natrocalcita NaCu2+2(SO4)2OHH2O e hidróxido de sulfato de cobre hidratado Cu3(So4)2(OH)2-4H2O/2CuSO4-Cu(OH)2-4H2O, sin que ello sea comparable con una mezcla de componentes o una aglomeración de los mismos, sino que, por el contrario, es una única micropartícula microestructurada que comprende los 5 compuestos.
El alcance de la invención incluye una composición polimérica concentrada para usar en la industria del plástico o en otros materiales (llamada mezcla madre) que comprende la micropartícula de cobre descrita y un polímero o resina, el cual puede incluirse en materiales con el fin de impartir propiedades antibacterianas y/o actividad biocida a ellos. Particularmente, pero no excluyente, la mezcla madre puede utilizarse en la formación de láminas multicapa que tengan actividad antibacteriana y/o biocida.
El problema técnico que pretende resolver la presente invención es la provisión de un novedoso tipo de micropartícula que comprende 5 tipos de cobre cuya composición regular, cristalina y microestructurada permita una liberación controlada de iones de cobre que le confieran propiedades antibacterianas y/o biocidas. La cinética de liberación diferencial de los 5 diferentes compuestos de cobre incluidos en la micropartícula hace posible un primer efecto antibacteriano y/o biocida de contacto y un efecto antibacteriano y/o biocida sostenido en el tiempo gracias a la liberación secundaria y posterior de otros tipos de cobre presentes en esta. Por otro lado, la micropartícula de cobre con estas características puede formar parte de una composición polimérica concentrada o mezcla madre que puede incorporarse durante el proceso de extrusión al polímero fundido usado para formar moldes rígidos, fibras, filamentos y láminas con el fin de producir una película, lámina o estructura que incorpore la micropartícula y tenga actividad antibacteriana y/o biocida con las características y ventajas técnicas descritas anteriormente.
Esta micropartícula estructurada también puede usarse directamente o en mezcla para producir un efecto antibacteriano y/o biocida en los lugares donde esta sea dispuesta.
La colocación específica de los 5 tipos de cobre como parte de una misma micropartícula proporciona ventajas técnicas sustanciales en términos de su grado de disociación y liberación. Además, la adición de esta micropartícula de cobre que comprende esta composición múltiple mejora la dispersión de las micropartículas, dado que la Antlerita Cua+2(SO4)(OH)4, Brochantita Cu4+2SO4OH)a, Calcantita Cu+2SO4'5H2O, Natrocalcita NaCu2+2(SO4)2OHH2O e hidróxido de sulfato de cobre hidratado Cu3(SO4)2(OH)2-4H2O/2CuSO4-Cu(OH)2-4H2O estarán presentes en las mismas proporciones en todo el material, lo cual permite lograr una actividad antibacteriana y/o biocida con dosis ventajosamente muy pequeñas y con una distribución homogénea de los 5 tipos, lo cual contribuye también a la translucidez de los materiales en los cuales estos se incorporan, como en empaques, películas de recubrimiento o moldes rígidos, entre otros. Adicionalmente, todos los compuestos que conforman la micropartícula están en forma cristalina, manteniendo una estructura ordenada no amorfa que permite definir una estructura general específica con propiedades particulares.
La invención también proporciona el uso de la micropartícula de cobre y de una composición polimérica concentrada (mezcla madre) por ser útiles en la preparación de materiales que tienen actividad antibacteriana y/o biocida por contacto y como efecto sostenido. La configuración microestructural de los componentes que comprenden la micropartícula permite que cuando el material entra en contacto con un agente bacteriano y/o patógeno, éste está simultáneamente en contacto directo con los compuestos de cobre, que ejercen un efecto antibacteriano y/o biocida inmediato de contacto. La presencia de 5 compuestos de cobre diferentes con diferentes solubilidades y/o disociaciones también permite que exista un efecto sostenido de la actividad antibacteriana y/o biocida de la micropartícula descrita.
Cuando en la presente invención se señala que el material tiene "actividad biocida", significa que la micropartícula es capaz de inhibir el desarrollo y crecimiento de bacterias y hongos.
Cuando se indica que el material tiene "actividad antibacteriana", significa que la micropartícula inhibe o impide la proliferación de bacterias.
En la presente invención, el término "microestructurado" significa que el material -la micropartícula en este casoconsiste de un conjunto de fases o componentes que la forman. En el área de la ciencia de los materiales se dice que la microestructura de un material determina sus propiedades.
En la presente invención, el término "composición múltiple" significa que la micropartícula comprende al mismo tiempo un grupo determinado de compuestos diferentes.
El término "mezcla madre" se refiere a una composición polimérica concentrada que comprende una premezcla de los elementos que se incorporarán al material a producir.
Los materiales que caen dentro del alcance de la invención pueden incluir pero no se limitan a polímeros, fibras, telas, tipos de vidrios, resinas, entre otros. Los polímeros incluyen, pero no se limitan a, polipropileno (PP), polietileno (PE), tereftalato de polietileno (PET), etilvinilacetato (goma EVA), entre otros.
En una modalidad de la invención, la micropartícula puede comprender además otros compuestos metálicos y no metálicos que tengan acción antibacteriana. Estos compuestos incluyen, pero no se limitan a, compuestos de zinc, compuestos de plomo, compuestos de cadmio, compuestos de plata, entre otros.
Las aplicaciones ilustrativas presentadas a continuación ilustran una modalidad de la presente invención sin limitar el alcance de esta.
Aplicaciones ilustrativas
Ejemplo 1: Producción de micropartículas de cobre
El hidróxido de cobre que conforma las micropartículas se prepara alcalinizando una solución de sulfato de cobre que contiene 100 g/l de sulfato de cobre pentahidratado, lo cual debería producir una solución completamente soluble. Luego es necesario diluir hidróxido de sodio u otro álcali con una base OH al 10 % en agua; esta solución se adiciona lentamente y bajo agitación a la solución de sulfato de cobre que se preparó hasta alcanzar un pH de entre 4 y 6, produciéndose la siguiente reacción:
CuSO4(ac) 2Na(OH)(ac) ^ Cu(OH)2(s)+ Na2SO4(ac)
La reacción produce un precipitado de hidróxido de cobre en la solución en estado de gel y el sobrenadante se elimina luego de 24 horas.
El precipitado resultante, el cual contiene hidróxido de cobre, se emulsiona en una solución de sulfato de cobre en una relación de 1:5. Esta suspensión que contiene una fase iónica solubilizada de sulfato de cobre y otra en forma de gel tal como hidróxido de cobre se somete a un proceso de secado mediante el uso de un secador por aspersión a una temperatura de entrada de entre 220 y 280 °C y temperatura de salida de 80 °C a 100 °C.
Ejemplo 2: Caracterización de micropartículas de cobre
Para caracterizar la estructura, tamaño y distribución de las micropartículas de cobre producidas por medio de protocolo descrito en el ejemplo 1, se realizó un análisis con microscopía electrónica de barrido (SEM).
El análisis SEM se realizó mediante el uso de un microscopio electrónico de barrido (SEM), Zeiss modelo EVO MA 10 usando modo EDS con el detector Penta FET Precisión, Oxford Instruments X-act. Este análisis consistió en escanear especímenes representativos del polvo de micropartículas de cobre (sólidas) y seleccionar un área representativa para determinar la composición elemental de la micropartícula.
A partir de las imágenes SEM con diferentes aumentos, se observó que la partícula tiene una forma esférica regular y una distribución de tamaño heterogénea (Figura 1 a-d). Por medio del detector EDS que se acopló al microscopio se determinó la composición elemental de la micropartícula y se estableció que está conformada por los elementos cobre, azufre y oxígeno (Figura 2 a-d).
Con respecto a el tamaño de las partículas, se evaluaron cuatro áreas representativas independientes de las imágenes tomadas de dos especímenes independientes de las partículas. Se determinó que las partículas tienen un tamaño micrométrico de entre 7-22 micrómetros (ver tabla 1).
T l 1 - T m ñ r r n iv l rí l r
Para determinar la composición química específica de la micropartícula y para determinar los estados de oxidación de los tipos de cobre contenidos, se realizó un análisis de difracción de rayos X. Basado en este análisis, se determinó un patrón de difracción de rayos X por la presencia de varios compuestos (Figura 3).
Para definir los compuestos presentes en la micropartícula, se consultó la base de datos PDF-2 de polvo cristalino y se comparó con el patrón obtenido. Se determinó que la micropartícula de la invención está compuesta por 5 tipos de compuesto de cobre: Antlerita, Brochantita, Calcantita, Natrocalcita e Hidróxido de sulfato de cobre hidratado (tabla 2).
Tabla 2 - Com osición uímica de las micro artículas de cobre
Ejemplo 3: Preparación de la mezcla madre. Adición de micropartículas de cobre en láminas multicapa de polímero.
La micropartícula descrita en el ejemplo 2 puede incluirse en diferentes materiales poliméricos y resinas para formar fibras y láminas multicapa. En este ejemplo se describe el protocolo seguido en la preparación de la composición polimérica concentrada (mezcla madre) y las condiciones para su inclusión en resinas y polímeros.
a) Preparación de composición polimérica concentrada (mezcla madre)
Para preparar la mezcla madre se prepara una premezcla del material polimérico y la micropartícula. Para esto, la resina o material polimérico se somete a pulverización en un molino y luego mezclada en frío con la micropartícula.
La premezcla se funde a temperaturas entre 120 y 250 °C, en dependencia del tipo de resina o polímero: Polipropileno (PP), polietileno (PE), PET, goma EVA y se pasa a través de una extrusora de gránulos, lo cual resulta en un gránulo denominado mezcla madre.
b) Inclusión de la mezcla madre en el proceso de extrusión de polímero fundido para formar un material multicapa.
La mezcla madre puede adicionarse al proceso de extrusión de polímero fundido usado para formar polímeros rígidos o flexibles tales como fibras, filamentos y láminas. Las láminas que se producen por medio de este procedimiento pueden corresponder a estructuras multicapa en las cuales cada lámina tiene un grosor de entre 5 y 120 pm, más específicamente de entre 5 y 30 pm; es decir, es posible formar un material final que puede contener 2, 3 e incluso 5 de estas capas de resinas poliméricas tales como PE, PA, PP y/o PET.
Ejemplo 4: Efecto antibacteriano y/o biocida del material polimérico multicapa con micropartícula de cobre microestructurada.
Para evaluar el efecto antibacteriano y/o biocida del material multicapa con micropartículas microestructuradas de cobre, se realizó un ensayo que consiste de la adición de un cultivo bacteriano previamente cultivado sobre la superficie del material multicapa compuesto por diferentes polímeros. El efecto antibacteriano y/o biocida se evaluó sobreEscherichia coliyStaphyloccocus aureus.
El material multicapa se incubó por 24 horas a la temperatura requerida para el crecimiento de bacterias. Una vez transcurrido el periodo de incubación se realizó un conteo de unidades formadoras de colonias sobre el material y se comparó con un material que no contenía micropartículas de cobre. Se ensayaron dos tipos de láminas en dependencia del tipo de polímero adicionado a la mezcla madre: 1) láminas hechas de polipropileno y micropartículas de cobre (2 % p/p adicionado a una mezcla madre); y 2) láminas hechas de etilvinilacetato (goma EVA) con micropartículas de cobre microestructuradas adicionadas a un mezcla madre.
Los resultados indican que, cuando se compara el conteo de unidades formadoras de colonias (UFC) para la lámina compuesta por polipropileno y micropartículas de cobre microestructuradas (2 % p/p adicionado a una mezcla madre) con respecto a la lámina de control que no incluye los componentes de la mezcla madre, la lámina con micropartículas de cobre muestra una reducción del 99 % en la cantidad de UFC, con una reducción en el conteo bacteriano de 3 órdenes de magnitud (tabla 3). En el caso de la lámina compuesta por etilvinilacetato (goma EVA) y micropartículas de cobre, se observó un fenómeno equivalente, que refleja una disminución en el conteo de UFC de las bacterias ensayadas en la lámina que comprende la mezcla madre en relación con el material de control (tabla 4).
Tabla 3. Conteo de unidades formadoras de colonias sobre láminas hechas de polipropileno y micropartículas de cobre 2 % / .
Tabla 4 - Conteo de unidades formadoras de colonias en láminas compuestas por etilvinilacetato (goma EVA) y micropartículas de cobre.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Una micropartícula de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida, caracterizada porque cada micropartícula tiene una composición regular, cristalina y microestructurada que comprende 5 compuestos de cobre diferentes: Antlerita Cu3+2(SO4)(OH)4, Brochantita Cu4+2SO4(oH)6, Calcantita Cu+2SO4-5H2O, Natrocalcita NaCu2+2(SO4^OH-H2O e hidróxido de sulfato de cobre hidratado Cu3(SO4)2(OH)-4H2O/2CuSO4-Cu(OH)2, donde la micropartícula tiene un tamaño de entre 5 y 50 pm.
2. La micropartícula de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida tal como se establece en la reivindicación 1, caracterizada porque la micropartícula tiene un tamaño de entre 10 y 40 pm.
3. La micropartícula de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida tal como se establece en la reivindicación 1, caracterizada porque la micropartícula tiene un tamaño de entre 10 y 15 pm.
4. La micropartícula de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida tal como se establece en las reivindicaciones 1 a 3 caracterizada porque esta comprende además otros compuestos antibacterianos metálicos y no metálicos.
5. La micropartícula de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida tal como se establece en la reivindicación 4, caracterizada porque los compuestos antibacterianos metálicos son compuestos de zinc, compuestos de plomo, compuestos de cadmio y compuestos de plata.
6. Un proceso para preparar micropartículas de cobre con actividad antibacteriana y/o biocida tal como se establece en la reivindicación 1, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
a) Preparar una solución de sulfato de cobre solubilizado en agua destilada en una relación de 1:10 p/p; b) Adicionar a la solución obtenida en la etapa a) una solución de hidróxido de sodio al 10 % p/v y agua destilada hasta obtener una solución que tenga un pH de entre 4 y 6;
c) Luego de 24 horas, separar el sobrenadante y el precipitado el cual es un gel de hidróxido de cobre; d) Emulsionar el precipitado de gel de hidróxido de cobre de la etapa c) en una solución de sulfato de cobre en agua destilada preparada en una relación de 1:5 p/v;
e) Someter la emulsión obtenida en la etapa d) a un proceso de secado por aspersión a una temperatura de entrada entre 220 °C y 280 °C y una temperatura de salida entre 80 °C y 100 °C; y
f) Obtener la micropartícula de cobre de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada micropartícula tiene una composición regular, cristalina y microestructurada que comprende 5 compuestos de cobre diferentes: Antlerita Cu3+2(SO4)(OH)4, Brochantita Cu4+2SO4(OH)6, Calcantita Cu+2SO4-5H2O, Natrocalcita NaCu2+2(SO4)2OHH2O e hidróxido de sulfato de cobre hidratado Cu3(SO4)2(OH)-4H2O/2CuSO4-Cu(OH)2.
7. Una composición polimérica concentrada con actividad antibacteriana y/o biocida que comprende la micropartícula de cobre tal como se establece en las reivindicaciones 1 a 3, en donde cada micropartícula tiene una composición regular, cristalina y microestructurada que comprende 5 compuestos de cobre diferentes: Antlerita Cu3+2(SO4)(OH)4, Brochantita Cu4+2SO4(OH)6, Calcantita Cu+2SO4'5H2O, Natrocalcita NaCu2+2(SO4)2oH-H2O e hidróxido de sulfato de cobre hidratado Cu3(SO4)2(OH)-4H2O/2CuSO4-Cu(OH)2 y al menos un polímero o resina.
8. La composición polimérica concentrada tal como se establece en la reivindicación 7, caracterizada porque el al menos un polímero o resina corresponde a polipropileno (PP), polietileno (PE), tereftalato de polietileno (PET), etilvinilacetato (goma EVA), poliestireno (PS), caucho estireno-butadieno (SBR), cloruro de polivinilo (PVC), politetrafluoroetileno (PTFE), metacrilato (PMMA), poliéster, poliamidas alifáticas, politereftalamidas, aramidas (poliamidas aromáticas), poliuretanos rígidos y flexibles, o silicona.
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