Procedeu de tratament a diverselor substraturi naturale sau sintetice

Procedeu de impregnare a suprafețelor din piatră naturală sau din materiale sintetice ce constă în folosirea compușilor de tip siloxanic cu grupe funcționale ce prezintă afinitate la nanoparticule de argint, aur, cupru cu rol de a conferi activitate antibacteriană, antifungică, antivirală, antialgică prin împiedicarea formării biofilmului pe suprafața tratată. Compușii realizați se pot aplica pe diverse suprafețe noi cu rol preventiv, antibacterian sau suprafețe deja în folosință, ce necesită tratamente de durată, fară modificarea aspectului suprafețelor și cu rolul de a conferi o rezistență mai bună în timp prin realizarea unui substrat cu caracter hidrofob, ce-l conferă compușii pe bază de silani/siloxani, și împiedică formarea biofilmelor pe suprafața acestora prin prezența nanoparticulelor de argint, aur, cupru legate chimic de grupările funcționale ale compușilor de tip siloxanic. Materialele tratate cu amestecul de silani/siloxani și nanoparticule de argint, aur, cupru se caracterizează prin stabilitate în timp, efect antibacterian, antifungic, antiviral, antialgic pe perioada mai lungă de timp conferit de prezența nanoparticulelor, toxicitate scăzută atât pentru factorul uman cât și mediu prin faptul că nanoparticulele sunt legate chimic de restul compușilor siloxanici.

siloxani; nanoparticule; hidrofob; antibacterian; antifungic; antiviral; antialgic.

Procedeul de impregnare constă în tratarea substratului de tip mineral piatră naturală sau compozit, beton, cărămidă, terrazzo, materiale sintetice pe bază de rășini și piatră naturală. Compușii siloxanici utilizați ca agenți de cuplare sau silanizare, cu formula generală (RO)3Si-CaHbSH formează legături covalente cu substraturile tratate prin intermediul grupelor de tip (RO3)Si, în timp ce CaHbSH, grupele tiolice asigură formarea de grupări noi, de tip covalent cu nanoprticulele de argint, aur, cupru (Figura 1).
Prezența catenelor hidrocarbonate hidrofobe cu structură liniară sau ramificată, saturată sau nesaturată de tip C8-C20 asociată cu grupa tiolica capabilă să lege nanoparticulele conferă caracter de detergență. Caracterul de autocurățare este de natura biomimetică, aceste catene în prezența curenților de aer, asemănător cu cilii de la nivelul căilor respiratorii sau a unor structuri aferente frunzelor, aripilor de insecte, ce au rolul de a îndepărta de pe suprafață tratată microorganismele, particulele de apă sau ulei ce tind să de depună. Astfel, acești compuși asigură curățarea eficientă a suprafețelor substraturilor minerale atât prin grupările reactive similare detergenților de tip cationic, cât și prin efectul de mișcare de tip ”cili”. Agenții de cuplare, de tip siloxanic prezintă o reactivitate mărită pentru substraturile anorganice, minerale sau de tip compozit prin grupările de tip SiOH. Prezența compușilor de tip siloxan Si-O-Si rezultați în urma reacției de condensare dintre grupele reactive de pe suport și reactivul de funcţionalizare conduce la formarea unei rețele care are rolul de a micșora, parțial, porii de suprafața tratată, prin efectul de căptușire a porilor.
Prezența agenților de cuplare pe suprafața materialelor de tratat asigură prin grupările reactive de tip mercapto (-SH) combinații de tip covalent (1) cu nanoparticulele de argint, aur și de cupru formând o barieră cu rol antimicrobian prin poziționarea acestora la suprafața substratului cât și în interiorul porilor. Aceste nanoparticule vor rămâne fixate pentru o lungă perioadă de timp și prin urmare activitatea benefică este de lungă durată.Tehnologia este în curs de brevetare (RO135219 (A0)).
Tratarea suprafețelor minerale și a celor sintetice cu compuși pe baza de siloxani asigură sigilarea selectivă a porilor, reduce capacitatea de pătrundere a apei, însă permite respirabilitatea suprafeƫelor ceea ce conferă acestora rezistența în timp a materialului tratat. Prezența grupelor de tip tiol (SH) va permite decorarea covalentă a suprafeței în urma tratamentului cu soluția coloidală de argint, aur sau cupru (uzual, de concentrație 10 – 1000 ppm depinzând de ruta de sinteză a nanoparticulelor și substratul ce se dorește a fi tratat) motiv pentru care aceste nanoparticule nu se vor spăla în timp și activitățile induse de prezența nanoparticulelor va fi de lungă durată. Prin aplicarea soluțiilor în două straturi succesive, cu structuri de tip covalent, nu se întrevăd aspecte negative de mediu.

• Comparativ cu alte procedee ce utilizează compușii pe bază de siloxani, agenții de cuplare exemplificați prin formula generală (RO)3Si-CaHbSH se caracterizează printr-o catenă de atomi de carbon de tip CaHb care se regăsește în structura detergenților (C8-C20) și se utilizează fără alți surfactanți sau emolienți. Grupa reactivă de tip -SH are rolul de a fixa nanoparticulele de aur, argint, cupru cu rolul de a asigura caracterul de activitatea antimicrobiană/antibiofilm, antifungică, antivirală.
• Pocedeul de impregnare cu siloxani şi nanoparticule permite aplicarea cu ușurință a compușilor pe diverse substraturi prin pensulare, cu trafalet sau spray-ere.
• Prezența nanoparticulelor de argint, aur sau cupru conferă caracter antimicrobian, antibiofilm, antialgic, antifungic și antiviral al suprafețelor tratate, iar activitatea această se menține pentru o perioadă lungă de timp. Prezența grupelor de tip tiol (SH) va permite decorarea covalentă a suprafeței în urma tratamentului cu soluția coloidală de argint, aur sau cupru (uzual, de concentrație 10 – 1000 ppm depinzând de ruta de sinteză a nanoparticulelor și substratul ce se dorește a fi tratat) motiv pentru care aceste nanoparticule nu se vor îndepărta în timp și activitățile induse de prezența nanoparticulelor va fi de lungă durată
• Comparativ cu alte procedee de impregnare existente pe piață prezentul brevet oferă compuși cu o toxicitate redusă atât pentru factorul uman cât și pentru mediu. Prezența nanoparticulelor pe suprafața tratată este realizata prin legături chimice de restul agenților de cuplare de tip silan/siloxan.

Procedeul de impregnare cu compuși de tip siloxanic cu grupări funcționale de tip nanoparticule au rolul de sigilare a suprafețelor, hidrofobizarea acestora ceea ce conferă rezistența în timp împotriva formării biofilmelor. Prezența nanoparticulelor conferă procedeului de impregnare un caracter antimicrobian, antifungic, antialgic cu rezistența crescută, în comparație cu procedeele clasice ce folosesc materiale de impregnare, biocide in concentrație ridicată și care constituie un pericol pentru factorul uman și mediu. Procedeul de impregnare se realizează ușor, intr-un singur strat sau două straturi, nu necesită ustensile speciale, se aplică cu trafalet. pensulă sau spray. Acest lucru constituie un avantaj, putând fi aplicat pe substraturi deja în folosință. Activitatea antimicrobiană este asigurată atât prin prezența nanoparticulelor legate chimic ceea ce le conferă rezistența în timp cât și prin prezența grupelor de tip alchil/aril cu structură biomimetica similară cu cea a cililor ce împiedică depunerea microorganismelor prin mișcarea acestora. Procedeul de impregnare cu siloxani nu modifică aspectul suprafețelor ceea ce îl recomandă să fie folosit în tratamentul și impregnarea suprafețelor speciale, monumentelor, cladirilor istorice.

Cerere de brevet în așteptare (CBI)

Titlu: PROCESS FOR TREATMENT OF VARIOUS NATURAL OR SYNTHETIC SUBSTRATES IN ORDER TO INDUCE ANTIMICROBIAL, ANTIBIOFILM, ANTIFUNGAL, ANTIALGIC OR EVEN ANTIVIRAL ACTIVITIES, BASED ON NANOTECHNOLOGIES/
PROCEDEU DE TRATAMENT A DIVERSELOR SUBSTRATURI NATURALE SAU SINTETICE ÎN VEDEREA INDUCERII DE ACTIVITĂȚI ANTIMICROBIENE, ANTIBIOFILM, ANTIFUNGIC, ANTIALGIC SAU CHIAR ANTIVIRALE BAZATE PE NANOTEHNOLOGII
Data de prioritate: 25.02.2021
Număr Cerere de Brevet: RO135219(A0)

Valorificarea tehnologiei obtinute printr-un contract de licenta acordata unui partener economic interesat, cu posibilitatea continuarii unei colaborari pe baza de contract de cercetare, pentru cresterea nivelui TRL al tehnologiei de la nivelul din faza acuala de dezvoltare (TRL 3).

Serviciul Inovare și Transfer Tehnologic
Splaiul Independenței, nr.313, R408, București,Romania Tel: +4021 402 9584
Email: sitt@upb.ro, alexandru.marin@upb.ro