WO2010069296A1 - Means for separating microorganisms on the basis of electrospun fibers - Google Patents

Means for separating microorganisms on the basis of electrospun fibers Download PDF

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WO2010069296A1
WO2010069296A1 PCT/DE2009/001764 DE2009001764W WO2010069296A1 WO 2010069296 A1 WO2010069296 A1 WO 2010069296A1 DE 2009001764 W DE2009001764 W DE 2009001764W WO 2010069296 A1 WO2010069296 A1 WO 2010069296A1
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WO
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fibers
filters
microorganisms
filter
composite
Prior art date
Application number
PCT/DE2009/001764
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Greiner
Seema Agarwal
Marco Gensheimer
Original Assignee
Philipps-Universität Marburg
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Filing date
Publication date
Application filed by Philipps-Universität Marburg filed Critical Philipps-Universität Marburg
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007Electro-spinning
    • D01D5/0015Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/003Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material

Definitions

  • the present invention provides composite filters for separating microorganisms from contaminated liquids.
  • Composite filters according to the invention comprise at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one nonwoven made of electrospun fibers.
  • the present invention relates to the fields of macromolecular chemistry, polymer chemistry, biopharmacy and materials science. State of the art
  • microorganisms The separation of microorganisms from contaminated liquids plays a major role for technical and private sectors. Under microorganisms Archaeen, bacteria, fungi, algae, protozoa and viruses are understood.
  • DE 101 33 393 A1 describes tubes with inner diameters in the nanometer range, which can also be used for separation techniques. These tubes are also not applied to a carrier material and therefore have the same disadvantages as separation media as the nonwovens according to DE 100 53 263 A1.
  • DE 20 2006 007 518 U1 and DE 10 2006 021 905 A1 describe particle and aerosol filters made of composite materials.
  • the filters contain an absorbent layer of a fabric or a nonwoven, the latter optionally being made by electrospinning.
  • the thickness of the absorption layer is between one micron and 10 mm.
  • separation materials which comprise or consist of electrospun fibers or nonwovens and with which microorganisms can be separated from liquids contaminated therewith, these materials are either difficult to handle or require very long filtration times.
  • the present invention overcomes these disadvantages by providing composite filters that contain carrier materials and electrospun nonwovens and therefore are easy to handle and allow rapid filtration.
  • the object of the present invention is to provide new means for separating microorganisms from contaminated liquids and to methods for producing these agents.
  • composite filters comprising at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one nonwoven made of electrospun fibers.
  • the composite filters according to the invention based on fleeces of electrospun fibers are suitable for the separation of microorganisms from liquids contaminated therewith.
  • compositions according to the invention for separating microorganisms from liquids contaminated therewith are referred to below as "composite filters".
  • composite filters according to the invention based on fleeces of electrospun fibers, the process for their preparation and the use of these composite filters for the separation of microorganisms are explained below, wherein the invention comprises all embodiments listed below individually and in combination with one another.
  • separation encompasses both the separation of microorganisms from liquids by means of filtration and the separation of these microorganisms by sizes.
  • the liquids which can be separated from microorganisms for the purposes of the present invention are aqueous solutions, emulsions, water-miscible solutions (for example cooling lubricants) and oily solutions.
  • An emulsion is understood to mean a finely divided mixture of two immiscible liquids in which one of the two phases is finely distributed in the form of small droplets in the other liquid.
  • the emulsions which can be separated from microorganisms with the aid of the composite filters according to the invention can be both oil-in-water and water-in-oil emulsions.
  • composite generally refers to composite materials
  • composite filters according to the invention are composed of at least one carrier material and at least one nonwoven based on electrospun fibers.
  • carrier material is meant a base or base on which the at least one nonwoven on the basis of electrospun fibers is applied.
  • filters are used as support materials. Filters are agents that trap solids from a gas or liquid stream.
  • Nonwovens are generally called loose materials or fabrics of textile or non-textile staple fibers or filaments, the cohesion of which is given by the fibers own adhesion.
  • filament is used to designate fibers of essentially indefinite length, and filaments obtained by cutting are referred to as staple fibers.
  • Nonwovens based on electrospun fibers are understood to mean nonwovens according to the above definition, the fibers of which are produced by the known electrospinning process.
  • the nonwovens based on electrospun fibers may consist of one or more layers and optionally these may be based on electrospun fibers with other substances be equipped, for example, those with antimicrobial action.
  • fabrics are textile fabrics made from threads that are crossed at right angles or at right angles.
  • the cohesion of the threads is effected by this very perpendicular or approximately right-angled crossing, the said type of crossing being generally referred to as "weaving.”
  • Nonwovens are not woven.
  • the filters to be used as the carrier material are selected from fiber-oriented nonwovens, random fiber webs, porous solids (for example made from sintered metals), woven fabrics, paper filters, plastic filters, metal sieves and membrane filters.
  • Filters made of fiber-oriented nonwovens and random fiber webs as well as solid nonwovens and woven fabrics can be made of natural fibers (such as cotton, cellulose, linen, silk, wool), mineral fibers (for example asbestos, glass, mineral wool, basalt) or of artificial fibers, i. made of synthetic polymers, or containing these materials.
  • natural fibers such as cotton, cellulose, linen, silk, wool
  • mineral fibers for example asbestos, glass, mineral wool, basalt
  • artificial fibers i. made of synthetic polymers, or containing these materials.
  • Porous solids filters can be made of activated carbon or sintered metals, for example, or contain these materials.
  • paper filters can be made of cellulose or glass microfibers or contain these materials.
  • Plastic filters may for example consist of synthetic polymers, glass fibers and mixtures thereof or contain these materials.
  • Membrane filters may consist of, for example, regenerated cellulose, alumina or of synthetic polymers such as cellulose acetate, cellulose nitrate, mixed cellulose esters, polyesters, polytetrafluoroethylene, polyamides, polyethersulfones or polyolefins or contain these materials.
  • the electrospun fibers are selected from water-stable polymer fibers, metal fibers, metal oxide fibers, carbon fibers, ceramic fibers.
  • water-stable polymer fibers are understood as meaning fibers of such polymers which are substantially water-insoluble
  • Substantially water-insoluble polymers are, for the purposes of the present invention, in particular polymers having a solubility in water of less than 0.1% by weight. Accordingly, polymers whose solubility in water is greater than or equal to 0.1% by weight are to be understood in the sense of the present invention as water-soluble polymers.
  • oil-stable polymers are those whose solubilities to an oil are less than or equal to 0.1% by weight .
  • Polymers whose solubility in an oil is greater than 0.1% by weight are accordingly to understand oil-soluble polymers.
  • swelling polymers is meant the liquid uptake by these polymers and a concomitant change in the density and volume of the polymer.
  • polymers swell before they dissolve in a solvent.
  • swelling would reduce or even eliminate the separation performance because swelling would clog pores and voids between the fibers.
  • Water- or oil-stable polymers according to the above definitions are essentially non-swellable.
  • Polymers in the context of the present invention are polycondensates, polyaddition compounds or polymers, but not graphite-like compounds of pure or doped carbon.
  • the polymers are selected from Poly (p-xylylene); polyvinyl halides; polyvinylidene halides; Polyesters such as polyethylene terephthalates, polybutylene terephthalate, polyvinyl esters; polyethers; polyvinyl ethers; Polyolefins such as polyethylene, polypropylene, poly (ethylene / propylene) (EPDM); polycarbonates; polyurethanes; natural polymers, eg rubber; polycarboxylic acids; polysulfonic; sulfated polysaccharides; polylactides; polyglycosides; polyamides; Homopolymers and copolymers of aromatic vinyl compounds such as poly (alkyl) styrenes, polystyrenes, poly-Q-methylstyrenes; polyacrylonitriles; polymethacrylates; Polymethacrylnitrilen; polyacrylamides; poly
  • polyvinylsulfonic Polyvinylsulfonklad; inorganic-organic hybrid polymers such as ORMOCER®s of the Fraunhofer Society for the Promotion of Applied Research e.V. Kunststoff; silicones; wholly aromatic copolyesters; acrylates of poly (alkyl); Poly (alkyl) methacrylates; Polyhydroxyethylmethacrylaten; polyvinyl acetates; Polyisoprene, synthetic rubbers such as chlorobutadiene rubbers, e.g. Neoprene® from DuPont; Nitrile butadiene rubbers, e.g. Buna N®; polybutadiene; polytetrafluoroethylene; modified and unmodified celluloses, homo- and copolymers of D-olefins.
  • ORMOCER®s of the Fraunhofer Society for the Promotion of Applied Research e.V. Kunststoff silicones
  • wholly aromatic copolyesters acrylates of poly (alkyl
  • the polymers can be water-soluble polymers, such as polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone or hydroxypropylcellulose, if fibers from these polymers are stabilized after electrospinning by a further processing step to water.
  • This further processing step is preferably a crosslinking. This can be carried out, for example, thermally or photochemically, wherein in the case of photochemical crosslinking, the aid of a photoinitiator is particularly advantageous.
  • crosslinking may be by reaction of the water-soluble polymer with a crosslinking agent.
  • crosslinking agents include, for example, dialdehydes, sodium hypochlorite, isocyanates, dicarboxylic acid halides and chlorinated epoxides.
  • the person skilled in the art knows how to stabilize fibers of water-soluble polymers with respect to water. He can apply this knowledge without departing from the scope of the claims.
  • the polymers may be biopolymers. According to the invention, biopolymers are to be understood as meaning those polymers which are synthesized by polymerization processes from naturally occurring monomer units.
  • biopolymers are given by way of example but not exhaustively, the corresponding monomer units being given in parentheses: proteins and peptides (amino acids); Polysaccharides such as starch, cellulose, glycogen (glucose); Lipids (carboxylic acids); Polyglucosamines such as chitin and chitosan (acetylglucosamine, glucosamine); Polyhydroxyalkanoates, also referred to as PHB (hydroxyalkanoate); Cutin (C16 and C18 subunits); Suberin (glycerin and polyphenols); Lignin (coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol). It is known to those skilled in the art that some of these biopolymers are water-soluble. Water-soluble biopolymers used in the context of the present invention must, as described for the synthetic polymers, be stabilized against water by a further processing step.
  • copolymers composed of two or more monomer units constituting the aforementioned polymers.
  • copolymers may be random copolymers, gradient copolymers, alternating copolymers, block copolymers or graft copolymers. All of the abovementioned polymers can be used in the polymer fibers to be used according to the invention individually or in any desired combination and in any desired mixing ratio.
  • the metals are selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Ni, Pd, Co, Rh, Ir. If the electrospun fibers are metal oxide fibers, these are oxides of the metals mentioned.
  • electrospun metal or metal oxide fibers are made by electrospinning a solution of at least one degradable polymer and at least one metal salt.
  • Metal salts are inorganic or organic salts of said metals.
  • Inorganic salts are, for example, chlorides, sulfates and nitrates.
  • Organic salts are understood as meaning salts of carboxylic acids, for example formates, acetates and stearates. A prerequisite for this is in any case that the appropriate combination of inorganic or organic anion and metal cation exists. The person skilled in the art knows which of these combinations exist.
  • polymer-containing fibers By spinning said solution of at least one polymer and at least one metal salt, polymer-containing fibers are first obtained.
  • the at least one polymer can then be thermally, chemically, radiation-chemically, physically, biologically, with plasma, ultrasound or by
  • the polymer is through
  • metal oxide fibers can then be reduced to metal fibers.
  • Suitable reducing agents are, for example, hydrogen, carbon monoxide, gaseous hydrocarbons, carbon, furthermore metals having a more negative standard potential than the metal to be reduced, furthermore sodium borohydride, lithium aluminum hydride, alcohols and aldehydes.
  • the metal oxide fibers can be reduced electrochemically.
  • the carrier material in which it withstands the above-described production process of the electrospun fibers, in particular the removal of the polymer.
  • Suitable carrier materials consist for example of the abovementioned
  • Support materials consisting of the above-mentioned mineral fibers and / or porous solids; as well as the mentioned plastic and membrane filters, provided that they survive the production process of the metal or metal oxide comprehensive webs. It is known to the person skilled in the art which carrier materials survive the above-mentioned production conditions for electrospun webs comprising metal or metal oxide. He can apply this knowledge without the
  • the electrospun fibers are ceramic fibers, they consist of mixtures of alumina and silica, optionally with boron oxide and / or zinc oxide.
  • the person skilled in the art is aware that such Fibers can be prepared, for example, by dissolved in water salts or colloidally dissolved inorganic components with organic polymers, such as polyvinyl alcohols or polyethylene oxides, mixed and spun.
  • organic polymers such as polyvinyl alcohols or polyethylene oxides
  • the ceramic fibers may be silicon carbide fibers. It is known to the person skilled in the art that the preparation of such ceramic fibers takes place via polycarbosilanes as precursors.
  • an application thickness of the fibers on the at least one support material of 0.1 g / m 2 to 10.0 g / m 2 gives particularly good filtration results in terms of filtration rate and filtration efficiency. This level of application is sufficient to quantitatively filter microorganisms from aqueous solutions, and the flow resistance of the composite filters is sufficiently low to allow a good filtration rate.
  • the ratio of nonwoven to substrate surface is preferably 0.3 g / m 2 to 5.0 g / m 2 . Most preferably, this ratio is 0.5 g / m 2 to 2.0 g / m 2 .
  • the diameter of the fibers is preferably 10 nm to 50 ⁇ m. Fiber diameters between 50 nm and 500 nm are particularly preferred.
  • the at least one carrier material is paper, for example a porous paper made of cellulose, and the at least one nonwoven made of electrospun fibers is a nonwoven made of electrospun polymer fibers.
  • the webs of electrospun fibers are gradient nonwovens. "Gradient" can affect the
  • it may be a non-woven of a single polymer, wherein the
  • Fiber diameter has a gradient.
  • it may be nonwovens of at least two different polymers, wherein the proportion of the polymer varieties in wt .-% within the nonwoven and / or the diameter of the fibers of these different polymers varies.
  • the electrospun webs naturally have pores, and the characteristics of the pores, for example, their size and shape, greatly affect the filtration properties of the composite filters of the present invention. The characteristic of these pores (or the porosity of the web) depends above all on the fiber diameter.
  • the application thickness of two nonwovens can be the same, although the fiber diameters of both nonwovens are different. With the same application strength, the smaller the fiber diameter, the higher the filter efficiency.
  • the pore size of the electrospun nonwovens also depends on the fiber shape.
  • the fibers may be smooth, rough, barbed nanowire fibers or structured, cylindrical, spindle-shaped or undulated, solid or hollow, and optionally may have thickenings. Barbed nanowire fibers are particularly advantageous for the filtration of bacteria, as bacteria adhere to these fibers very well.
  • the electrospun webs have a web-like structure.
  • tissue-like here means that several nonwoven layers are superimposed, each layer lying at right angles to the layer above and below it, however, there is no crossover of the fibers, as is the case with “real” fabrics. In the case of fabric-like nonwovens, any number of layers can come to lie one above the other.
  • the electrospun webs are made of functional polymers. These are understood to mean polymers which can chemically or biologically interact with microorganisms or polymers which are equipped with antibacterial substances.
  • polymers with microorganisms carry certain functional groups which interact with the surface proteins of the microorganisms.
  • groups are, for example, but not exhaustive, aldehyde groups.
  • Antibacterial substances are, for example, antibiotics, quaternary nitrogen compounds but also metals and metal compounds such as titanium dioxide, zinc oxide and silver.
  • the support materials can be rough or smooth.
  • the composite filters according to the invention consist of a layer of a permeable, liquid-permeable carrier material and a layer of a fleece of electrospun fibers.
  • the composite filters according to the invention consist of several layers of carrier materials and electrospun fiber webs.
  • both the carrier materials and the nonwovens can be identical or different independently of each other in each layer.
  • the composite filters according to the invention can be regenerated and cleaned very easily: it could be shown that the microorganisms only rest on the fleece, but not on the inside between the fibers. By irradiation with UV light or heating, the microorganisms can be killed. The prerequisite for this, of course, is that the fleece and the carrier material are UV- or temperature-stable.
  • composite filters containing the TiO 2 particles as additives or add TiO 2 particles to the composite used filter and then irradiate with UV light to increase the irradiation efficiency.
  • antibiotic-containing composite filters or the subsequent addition of antibiotics and optional subsequent irradiation with UV light kill bacteria.
  • antibiotics can act bacteriostatically, bactericidally or bacteriolytically. Bacteriostats only prevent bacteria from multiplying, but do not kill them. Bactericides kill bacteria, but do not destroy their cell wall, while bacteriolytics kill the bacteria and dissolve their cell wall. If the antibiotics in the antibiotic-containing composite filters according to the invention are bacteriostats, the killing of the bacteria takes place only by irradiation with UV light, while bactericides and bacteriolytics themselves kill the bacteria. Instead of bactericidal antibiotics can also other bactericidal substances are used, for example bactericidal quaternary nitrogen compounds.
  • the fleece is a polymer fiber fleece
  • a UV or at least daylight-stable polymer must be used.
  • daylight also contains UV components, it is possible to optionally use daylight instead of pure UV light.
  • the composite filters according to the invention have excellent service lives, i. If the carrier material of the composite filter is made of paper, dry running of the filter should be avoided, since the electrospun web can then separate from the carrier material.As long as the composite filter is kept moist and a pressure difference is applied, the paper and nonwoven will be dissolved but not from each other.
  • the composite filters according to the invention are better suited for the separation of microorganisms from solutions contaminated therewith than filters consisting exclusively of electrospun nonwovens.
  • This is shown, for example, in exemplary embodiment 2: A "pure" nonwoven material without a carrier material must be comparatively dense, otherwise it can not be handled mechanically The filtration quality of "pure” nonwovens is comparable to composite filters, but the filtration time is significantly higher in the first case.
  • the present invention provides means for separating microorganisms from contaminated liquids. Under microorganisms according to the invention
  • Algaea bacteria, fungi, algae, protozoa and viruses understood.
  • Algae and fungi can be both single-celled and multicellular.
  • the term "microorganisms" in the case of algae and fungi refers to those protozoa and multicellular dressings whose maximum extent is less than or equal to 0.2 mm and thus just below the resolution of the human
  • Archaea are single-celled organisms with a mostly self-contained DNA molecule (also referred to as chromosome), which is arranged in a small volume and is referred to in this form as the core equivalent. So they belong to the prokaryotes and have neither a cytoskeleton nor cell organelles. Following are Phyla (strains), classes and orders of these archaea named according to their phylogenetic system:
  • Bacteria in the sense of the present invention are microscopically small, mostly unicellular organisms which have no true cell nucleus and therefore belong to the prokaryotes.
  • the DNA of bacteria is not contained in a cell nucleus bounded by a double membrane by the cytoplasm, as in eukaryotes, but the DNA lies freely in the cytoplasm, compressed in a narrow space, the nucleoid (nuclear equivalent).
  • bacteria can be separated from liquids.
  • phyla strains
  • classes and orders of these bacteria according to the phylogenetic system of bacteria called:
  • Subsection I (formerly Chroococcales), Subsection II (Pleurocapsales), Subsection III (Oscillatoriales), Subsection IV (Nostocales), Subsection V (Stigonematales)
  • Chlorobi - Class Chlorobia
  • Clostridia - Orders Clostridiales, Thermoanaerobacteriales, Haolanaerobiales
  • Bacilli - Orders Bacillales, Lactobacillales
  • the bacteria which can be separated from liquids with the aid of the composite filters according to the invention include, for example, but not exhaustively Eschericia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Micrococcus luteus.
  • Viruses are intracellular, but not cellular, parasites in living cells. Viruses contain nucleic acids (DNA or RNA) for their proliferation and spread, but have no cytoplasm and therefore no metabolism of their own and are therefore dependent on the metabolism of the host cell. They are thus intracellular
  • Viruses attack cells of eukaryotes (plants, animals, humans, fungi) and prokaryotes (bacteria and archaea). Viruses that use prokaryotes as hosts are called bacteriophages.
  • Viruses come in two forms:
  • nucleic acid DNA or RNA
  • the nucleic acid contains the information for its replication and for the reproduction of the second
  • virion Virus form
  • the host cell replicates the nucleic acid (proliferation).
  • the classification of viruses is based on three criteria:
  • ss single stranded
  • ds double stranded nucleic acid
  • viruses are counted among the microorganisms.
  • some viruses are named whose hosts are bacteria, plants, animals and / or humans and which can be separated from liquids with the aid of the composite filters according to the invention:
  • Alfalfa mosaic virus Bromovirus, Capillovirus, Carlavirus, Carmovirus, Caulimovirus, Closterovirus, Cryptovirus, Cucumovirus, Dianthovirus, Fabavirus, Fijivirus, Furovirus, Geminivirus, Hordeivirus, llarvirus, Luteovirus, Machlovirus, Marafivirus, Necrovirus, Nepovirus, Phytoreovirus, Plant Rhabdovirus, Potexvirus , Sobovirus, Tenuivirus, Tobamovirus, Tobravirus, Tomato spotted wilt, Tombusvirus, Tymovirus.
  • Enveloped viruses double-stranded DNA viruses (dsDNA)
  • Genera simplex virus, varicellovirus
  • Orthohepadnavirus Enveloped viruses single (+) - strand RNA viruses (ss (+) RNA)
  • Flaviviridae - Genera Hepacivirus, Flavivirus
  • Subfamily Orthoretrovirinae genera: deltaretrovirus, lentivirus
  • Enveloped viruses single (-) - strand RNA viruses (ss (-) RNA)
  • Arenavirus - Family Bornaviridae
  • Filoviridae - genera Marburg virus, Ebola virus
  • influenza virus A influenza virus A
  • influenza virus B influenza virus C
  • Subfamily Paramyxovirinae genera: Avulavirus, Morbillivirus, Henipavirus, Rubulavirus
  • Non-enveloped viruses double-stranded DNA viruses (dsDNA)
  • Genus Papillomavirus - Subgenus: Human papillomaviruses
  • Non-enveloped viruses single-stranded DNA viruses (ssDNA)
  • Non-enveloped viruses double-stranded RNA viruses (dsRNA)
  • nested viruses single (+) - strand RNA viruses (ss (+) RNA)
  • Hepevirus - Family Picomaviridae
  • enterovirus enterovirus
  • hepatovirus hepatovirus
  • rhinovirus enterovirus
  • Algae mostly aquatic, single to multicellular eukaryotic organisms, which are assigned to the plant kingdom, although some of their characteristics suggest a relationship to animals, and which in their entirety do not constitute a cohesive genealogy. Algae are divided into nine divisions: Glaucophyta, Euglenophyta, Cryptophyta, Chlorarachnophyta, Dinophyta, Haptophyta, Heterocontophyta, Rhodophyta and Chlorophyta. The skilled person is aware that in some of these departments there are both single-celled algae and multicellular to those which form tissue-like cell aggregates.
  • Fungi are eukaryotic organisms whose cells contain mitochondria and a cytoskeleton. In the biological classification they form apart from animals and plants an independent kingdom, which includes single-celled organisms as well as baker's yeast as well as multicellular organisms such as molds and edible mushrooms. Numerous monocellular and multicellular Fungi are relevant to plants, animals and humans: some are pathogenic, others are medically significant, biotechnologically relevant, or they cause mold.
  • the fungi which cause mycoses (fungal diseases) in plants include, for example, Erysiphales (powdery mildew fungi), Peronosporaceae (false downy mildew), Claviceps purpurea (ergot), Diplocarpon rosae (star sooty), Phytophtora infestestans (cabbage rot), Ophiostoma novo -ulmi, Ophiostoma ulmi, synonym: Ceratocystis ⁇ lmi (elm dying), Ustilago maydis (corn dew), Tilletia caries, synonymous: Tilletia tritici (stone fire in wheat), V ⁇ rticillum (wilting disease in many crops), Venturia (apple scab), Gymnosporangium sabinae (pear grid ), Nectria galligena (fruit tree crayfish), Taphrina pruni (fool'
  • Fungi include fungi of the genera Acremonium, Alternaria, Aspergillus, Aureobasidium, Botrytis, Chaetomium, Cladosporium, Claviceps, Curvularia, Dematiaceae, Eurotium, Fusarium, Monilia, Mucor, Mycelia sterilia, Neurospora, Paecilomyces, Penicillium, Phoma, Rhizopus, Scopulariopsis, Stachybotrys, Stemphylium, Trichoderma, Ulocladium, Wallemia. Furthermore, there are some fungi that cause mycoses as parasites in living tissue.
  • the pathogens of mycoses are differentiated into dermatophytes (filamentous fungi), yeasts (yeasts) and molds (see above).
  • dermatophytes filamentous fungi
  • yeasts yeasts
  • molds see above.
  • 38 types of dermatophytes are known to be pathogenic in humans and / or animals. They belong to the three genera Microsporum, Trichophyton and Epidermophytum within the family Moniliaceae.
  • a yeast pathogenic to humans and many animals is Candida albicans.
  • yeasts are economically important, such as the food industry. These include, for example, but not exhaustive
  • Schizosaccharomyces pombe Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlshergensis, Saccharomyces uvarum, Candida utilis, Saccharomyces boulardii,
  • yeasts such as e.g. Arxula adeninivorans (Blastobotrys adeninivorans), Candida boidinii, Hansenula polymorpha ⁇ Pichia angusta), Kluyveromyces lactis, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae and Yarrowia lipolytica use as expression platforms.
  • Arxula adeninivorans Bolastobotrys adeninivorans
  • Candida boidinii Hansenula polymorpha ⁇ Pichia angusta
  • Kluyveromyces lactis Pichia pastoris
  • Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae
  • Yarrowia lipolytica use as expression platforms.
  • Fungi that can be separated from liquids using the composite filters of the present invention include, but are not limited to, Aspergillus niger and Chaetomium globosum.
  • Protozoa are unicellular organisms that do not have a cell membrane but, unlike bacteria, have a true cell nucleus.
  • a so-called true cell nucleus is delimited from the cytoplasm by a double membrane called the nuclear envelope or nuclear membrane.
  • the presence of a true cell nucleus is the characteristic feature of eukaryotes, which is why protozoa are among the eukaryotes.
  • protozoa can be separated from liquids.
  • Rhizopoda root feeder
  • Amoebina feeder
  • the composite filters according to the invention comprising at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one fleece made from electrospun fibers are produced by applying the at least one carrier material to the counterelectrode 7 of an electrospinning apparatus (as shown in FIG. 1) and depositing at least one nonwoven thereon by means of the electrospinning process becomes.
  • the material to be spun does not necessarily have to touch the counterelectrode. Alternatively, the material to be spun can also be guided over the electrode surface without contact in a continuous process.
  • the polymer or polymers from which the at least one nonwoven fabric is to be produced are dissolved in at least one solvent prior to electrospinning.
  • soluble is meant that the polymer or polymers have a solubility of at least 1 wt .-% in the corresponding solvent.
  • Suitable solvents are, for example, but not exhaustive:
  • aliphatic alcohols for example methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, isobutanol, tert-butanol, cyclohexanol, carboxylic acids which are liquid at room temperature, for example formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid
  • Amines for example diethylamine, diisopropylamine, phenylethylamine, polar aprotic solvents, for example acetone, acetylacetone, acetonitrile, ethyl acetate, diethylene glycol, formamide, dimethylformamide (DMF),
  • polar aprotic solvents for example acetone, acetylacetone, acetonitrile, ethyl acetate, diethylene glycol, formamide, dimethylformamide (DMF)
  • DMSO Dimethylsulfoxide
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • pyridine benzyl alcohol
  • halogenated hydrocarbons for example dichloromethane, chloroform
  • nonpolar aliphatic solvents for example alkanes, selected from hexane, heptane, octane and cycloalkanes selected from cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, nonpolar aromatic solvents, for example benzene, toluene.
  • water is suitable as a solvent, especially for the production of electrospun metal or metal oxide.
  • the polymer content is 1 wt .-% to 25 wt .-%.
  • the polymer solution to be used according to the invention can be electrospun in all manners known to the person skilled in the art, for example by extrusion of the solution under low pressure through a cannula connected to one pole of a voltage source on a counter electrode arranged at a distance from the cannula outlet. On this counter electrode is the at least one carrier material.
  • the distance between the cannula and the counterelectrode acting as collector and the voltage between the electrodes is set such that between the electrodes an electric field of preferably 0.5 to 2 kV / cm.
  • the result is a flow of material directed at the counterelectrode, which solidifies on the way to the counterelectrode.
  • the fiber diameter becomes greater, the more viscous, ie the more concentrated the polymer solution to be spun.
  • the higher the flow rate of the spinning solution per unit time the larger the diameter of the obtained electrospun fibers.
  • the fiber diameter depends on the surface tension and the conductivity of the spinning solution. This is known to the person skilled in the art and he can apply this knowledge without departing from the scope of the patent claims.
  • the application thickness of the fibers on the carrier material (in g / m 2 ) is preferably kept low. The more concentrated the spinning solution is, the higher the application strength per time. As already stated, the application thickness can be the same for different fiber diameters, and the fiber diameter depends on the characteristics of the pores in the nonwoven fabric.
  • the fibers can be smooth, rough, barbed wire (so-called Barbed nanowire fibers) or structured, cylindrical, spindle-shaped or undulating, solid or hollow, and they can optionally have thickenings. It is known to those skilled in the art how to make such fibers by, for example, varying the concentration of the spinning solution, the application level and the applied voltage. For example, the spinning of relatively dilute aqueous polymer solutions with a maximum of about 5 weight percent polymer at relatively high voltages results in Barbed nanowire fibers. Bi- and polymodal fiber diameters are obtained when multiple polymer solutions are spun simultaneously in at least two different reservoir vessels equipped with capillary jets. With the aid of this last-mentioned process variant, the porosity of the webs obtained can be controlled particularly advantageously, for example by increasing the proportion of fine fibers and reducing the proportion of coarse fibers.
  • Hollow fibers can be produced by first producing a massive fiber from a degradable polymer. Subsequently, this fiber is coated with a second, non-degradable material. This may be, for example, a non-degradable polymer, a metal, a metal salt or a ceramic material. Optionally, multiple layers of the same or different non-degradable materials can be applied. Subsequently, the first massive fiber is removed, e.g. thermally, by irradiation or with a solvent. What remains is a hollow fiber, the inner wall of the second, non-degradable material and the outer wall of the last applied non-degradable material.
  • the electrospun webs have a web-like structure as described above.
  • Such fabric-like nonwovens are produced by a special spinning technique: In the production of the first layer of the nonwoven fabric, the counterelectrode (ie the "base" on which the fibers are deposited) has an orientation x. Subsequently, the counterelectrode becomes in-plane Turned 90 ° and spun the second layer. The first and the second layer of the web are then at right angles to each other. This rotation of the counter electrode can be repeated as often as desired, and the rotation angle can optionally also deviate from 90 °, wherein the layers are shifted in the latter case against each other, but not come to lie at right angles.
  • Nonwovens of functional polymers are obtainable by spinning polymers containing appropriate functional groups, for example aldehyde groups. With a suitable choice of the functional polymer, either surface proteins of the microorganisms can be bound to the nonwoven or also antibiotic molecules.
  • polymer fleeces can be equipped with antibacterial substances. These include, for example, particles of antibacterial metals and metal compounds, such as titanium dioxide, zinc oxide and / or silver. In addition, antibacterial non-metallic substances such. As quaternary nitrogen compounds and particles of these substances are introduced into the polymer webs.
  • Water soluble fibers are chemically linked or crosslinked with each other after the electrospinning process as described above.
  • the composite filters according to the invention can be used for the separation of microorganisms from liquids contaminated therewith.
  • the microorganisms are selected according to the above definition from bacteria, viruses, fungi, protozoa, algae and viruses, where algae and viruses are unicellular or multicellular associations, the largest dimension is less than or equal to 0.2 mm.
  • the filtration can be operated continuously or discontinuously.
  • the above-described regeneration of the filters can also be carried out during a continuous filtration.
  • the separation of microorganisms from contaminated liquids with the aid of the composite filter according to the invention is expediently carried out with a pressure difference. This can be either an overpressure filtration or a vacuum filtration.
  • the microorganisms contaminated liquids may be industrial or domestic effluents and service waters (for example from sewage treatment plants and swimming pools), microbiological fluids containing microorganisms and medicines such as cell culture media containing these microorganisms, blood plasma or blood serum.
  • these contaminated fluids may be coolants.
  • water-miscible cooling lubricants are often attacked by bacteria. Often, therefore, preservatives are added, which, however, can cause skin irritation.
  • the cleaning of contaminated cooling lubricants using the composite filter according to the invention offers a remedy here. It is also possible to separate off microorganisms from aqueous solutions of water-miscible organic solvents and from emulsions.
  • the electrospun nonwoven fabric of the composite filter according to the invention consists of an oil-stable material. It is known to the person skilled in the art that metal fibers, metal oxide fibers, carbon fibers and ceramic fibers are oil-stable. He is also aware of which polymer fibers are oil stable. These include, for example but not exhaustively, fibers of polyamide, polyvinyl chloride and polystyrene.
  • the composite filters according to the invention are used for the separation of bacteria from liquids contaminated therewith.
  • a further embodiment of the invention provides for the use of a means for separating microorganisms from contaminated liquids in a filter, wherein the means is a composite filter comprising at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one nonwoven made of electrospun fibers.
  • the carrier material may be a fiber-oriented nonwoven, a random fiber web, a porous solid, a woven fabric, a paper filter, a plastic filter, a metal sieve or a membrane filter.
  • the fibers may be water-stable polymer fibers, metal fibers, metal oxide fibers, carbon fibers or ceramic fibers.
  • the filter is a refrigerator filter or a sub-rinse filter.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device suitable for carrying out the electrospinning process according to the invention.
  • the device comprises a syringe 3, at the tip of which is a capillary nozzle 2.
  • This capillary nozzle 2 is connected to a pole of a voltage source 1.
  • the syringe 3 receives the polymer solutions 4 to be spun.
  • a counterelectrode 5 connected to the other pole of the voltage source 1 is arranged at a distance of about 20 cm, which acts as a collector for the fibers formed.
  • a voltage of between 15 kV and 150 kV is set at the electrodes 2 and 5, and the polymer solution 4 is exposed to a small amount
  • Counter electrode 5 directed material flow, which solidifies on the way to the counter electrode 5 with fiber formation 6, as a result of which on the Gegenelekrode 5 fibers 7 with diameters in the micro and nanometer range.
  • Fig. 2 Polyamide 6 was spun from solutions in formic acid. Commercial paper filters equipped with layers of variable thickness were prepared. The filter paper with a diameter of 28 mm was placed on the collector electrode of the apparatus and spun at different times.
  • Fig. 2 shows the plot of the Weindzelliere against the spinning time.
  • Fig. 3 shows a scanning electron micrograph of the filter: On the left is the left on the filter pad, the right figure shows a point at which the pad was chipped.
  • the white bar at the bottom of the picture corresponds to a length of 2.00 ⁇ m (left) or 3.75 ⁇ m (right).
  • FIG. 4 shows a scanning electron micrograph of the filter: On the left is the transition between the fibers located beneath the filter apparatus and the coating. The right image shows fibers that were under the edge of the filter apparatus.
  • the white bar at the bottom of the picture corresponds to a length of 15.00 ⁇ m (left) or 2.00 ⁇ m (right).
  • Fig. 5 30 ml of E. coli suspension were drawn through the filter under reduced pressure and the filter cake was then rinsed off again with water. This is described in detail in embodiment 2b).
  • Fig. 3 shows an overview after rinsing, the right a detail. Remains of the filter cake can be seen; the fibers seem undamaged.
  • the white bar at the bottom of the picture corresponds to a length of 6.00 ⁇ m (left) or 2.00 ⁇ m (right).
  • an apparatus was used as described in M. Bognitzki et al. Adv. Mater. 12, 637 (2000).
  • Polyamide 6 was spun from solutions in formic acid.
  • Produced were commercial paper filters finished with layers of variable thickness and non-carrier supported filter webs.
  • the paper filters were cellulosic filters with pores.
  • the edition consisting of the electrospun fleece, but not the paper filter, was varied.
  • To prepare the modified paper filters the filter papers were dried to constant weight before use and sterilized at 130 ° C. for three hours in a sterilizer.
  • the electrospinning apparatus was cleaned with 70 vol% ethanol in water before the beginning of the spinning process and made germ-free as far as possible.
  • the filter paper with a diameter of 28 mm was placed on the collector electrode of the apparatus and spun for different times.
  • the distance between the electrodes was 20.0 cm and the voltage 25 kV.
  • the flow rate was 0.2 mL / h.
  • the coated paper filter was then removed from the electrode with a scalpel and stored in a sterile disposable petri dish until further use.
  • a sterile piece of paper was placed on the collector electrode and spun. To remove the web, a cut piece of the spun paper was placed in sterile, demineralized water. After separation from the paper, the web was removed, dried under sterile conditions and stored in a sterile disposable petri dish.
  • Embodiment 2 Filter life
  • the "life” is the life of the filter.
  • a filter paper coated with PA 6 and a PA 6 membrane without supporting tissue were compared with regard to the filter effect and the throughput time of the medium to be filtered.
  • 30 ml of a bacterial suspension in sterile buffer solution having a bacterial concentration of about 1 ⁇ 10 8 were drawn through the filter to be tested by negative pressure.
  • is the efficiency of the filter.
  • C 1 and C 2 indicate the concentration of bacteria before and after filtration.
  • Table 1 Comparative data of the two filters tested. Sample PA 6 per cm 2 flow time efficiency
  • the membrane of pure PA 6 thus requires a significantly longer time to filter 30 mL of bacterial suspension than the PA 6 occupied filter paper with the same filtration performance. It should also be noted that the PA 6 membrane with a basis weight of 0.68 mg per cm 2 was practically no longer to handle due to the extreme instability. Thicker and therefore stiffer membranes would increase the filtration time even more drastically.

Abstract

The invention relates to composite filters for separating microorganisms from liquids that are contaminated therewith. Composite filters of the invention comprise at least one porous, liquid-permeable support material and at least one nonwoven made from electrospun fibers. The support materials are selected from among fiber-oriented nonwovens, matted nonwovens, porous solids, tissues, paper filters, plastic filters, metal screens, and membrane filters. The electrospun fibers can be water-stable polymer fibers made of synthetic polymers or biopolymers, metal fibers, metal oxide fibers, carbon fibers, or ceramic fibers. In order to produce the composite filters, at least one nonwoven fabric is deposited on the support material/s using the electrospinning technique. The microorganisms that can be separated from liquids contaminated therewith using the composite filters of the invention include archaea, bacteria, viruses, fungi, and protozoa. They also include algae and viruses if they are unicellular organisms or multicellular clusters which are not larger than 0.2 mm. The composite filters of the invention can be used for separating microorganisms from cell culture liquids, industrial and private wastewater and process water, blood plasma, blood serum, and cooling lubricants.

Description

Mittel zur Separation von Mikroorganismen auf Basis elektrogesponnener Fasern Agent for the separation of microorganisms based on electrospun fibers
Die vorliegende Erfindung stellt Kompositfilter zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten bereit. Erfindungsgemäße Kompositfilter umfassen mindestens ein permeables, flüssigkeitsdurchlässiges Trägermaterial und mindestens ein Vlies aus elektrogesponnenen Fasern.The present invention provides composite filters for separating microorganisms from contaminated liquids. Composite filters according to the invention comprise at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one nonwoven made of electrospun fibers.
Beschreibung und Einleitung des allgemeinen Gebietes der ErfindungDescription and introduction of the general field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft die Gebiete makromolekulare Chemie, Polymerchemie, Biopharmazie und Materialwissenschaften. Stand der TechnikThe present invention relates to the fields of macromolecular chemistry, polymer chemistry, biopharmacy and materials science. State of the art
Die Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten spielt für technische und private Bereiche eine große Rolle. Unter Mikroorganismen werden dabei Archaeen, Bakterien, Pilze, Algen, Protozoen und Viren verstanden.The separation of microorganisms from contaminated liquids plays a major role for technical and private sectors. Under microorganisms Archaeen, bacteria, fungi, algae, protozoa and viruses are understood.
Zur Herstellung von Nano- und Mesofasern sind dem Fachmann eine Vielzahl an Verfahren bekannt, von denen dem Elektrospinnverfahren („Electrospinning") derzeit die größte Bedeutung zukommt. Bei diesem Verfahren, welches beispielsweise in DH Reneker, I Chun: „Nanometer diameter fibres of polymer, produced by electrospinning", Nanotechn 1996, 7, 216-223 beschrieben ist, wird üblicherweise eine Polymerschmelze oder eine Polymerlösung an einer als Elektrode dienenden Kante einem hohen elektrischen Feld ausgesetzt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Polymerschmelze oder Polymerlösung in einem elektrischen Feld unter geringem Druck durch eine mit einem Pol einer Spannungsquelle verbundene Kanüle extrudiert wird. Aufgrund der dadurch erfolgenden elektrostatischen Aufladung der Polymerschmelze oder Polymerlösung entsteht ein auf die Gegenelektrode gerichteter Materialstrom, der sich auf dem Weg zur Gegenelektrode verfestigt. In Abhängigkeit von den Elektrodengeometrien werden mit diesem Verfahren Vliese bzw. so genannte Nonwovens oder Ensembles geordneter Fasern erhalten. Während mit Polymerschmelzen bisher nur Fasern mit Durchmessern größer 1.000 nm erhalten werden, kann man aus Polymerlösungen Fasern mit Durchmessern größer oder gleich 5 nm herstellen.For the production of nano- and mesofibers, the skilled person is familiar with a large number of methods, of which the electrospinning method is of greatest importance at present.This method, which is described, for example, in DH Reneker, I Chun: "Nanometer Diameter Fibers of Polymer , produced by electrospinning ", Nanotechn 1996, 7, 216-223, usually a polymer melt or a polymer solution is exposed to a high electric field at an edge serving as an electrode. This can be achieved, for example, by extruding the polymer melt or polymer solution in an electric field under low pressure through a cannula connected to one pole of a voltage source. Due to the resulting electrostatic charging of the polymer melt or polymer solution, a material flow directed onto the counterelectrode forms and solidifies on the way to the counterelectrode. Depending on the electrode geometries, nonwovens or ensembles of ordered fibers are obtained with this method. While with polymer melts so far only fibers with diameters larger than 1000 nm are obtained, one can produce from polymer solutions fibers with diameters greater than or equal to 5 nm.
DE 100 53 263 A1 beschreibt orientierte Meso- und Nanoröhrenvliese, die unter Anderem zur Größenseparation von Viren und Bakterien verwendet werden. Allerdings werden diese Vliese nicht auf ein Trägermaterial aufgebracht. Bei geringen Auftragsstärken sind solche Vliese schlecht handhabbar, während hohe Auftragsstärken zu langen Filtrationszeiten führen.DE 100 53 263 A1 describes oriented meso- and nanotube nonwovens which are used inter alia for size separation of viruses and bacteria. However, these nonwovens are not applied to a substrate. With low application strengths such nonwovens are difficult to handle, while high application strengths lead to long filtration times.
DE 101 33 393 A1 beschreibt Röhrchen mit Innendurchmessern im Nanometerbereich, die ebenfalls für Separationstechniken verwendet werden können. Auch diese Röhrchen werden nicht auf ein Trägermaterial aufgebracht und weisen als Separationsmedien daher dieselben Nachteile wie die Vliese laut DE 100 53 263 A1 auf. DE 20 2006 007 518 U1 und DE 10 2006 021 905 A1 beschreiben Partikel- und Aerosolfilter aus Kompositmaterialien. Die Filter enthalten eine Absorptionsschicht aus einem textilen Flächengebilde oder einem Vlies, wobei letzteres optional durch Elektrospinnen hergestellt werden kann. Die Dicke der Absorptionsschicht liegt dabei zwischen einem Mikrometer und 10 mm.DE 101 33 393 A1 describes tubes with inner diameters in the nanometer range, which can also be used for separation techniques. These tubes are also not applied to a carrier material and therefore have the same disadvantages as separation media as the nonwovens according to DE 100 53 263 A1. DE 20 2006 007 518 U1 and DE 10 2006 021 905 A1 describe particle and aerosol filters made of composite materials. The filters contain an absorbent layer of a fabric or a nonwoven, the latter optionally being made by electrospinning. The thickness of the absorption layer is between one micron and 10 mm.
Bislang sind zwar Separationsmaterialien bekannt, die elektrogesponnene Fasern oder Vliese umfassen oder aus diesen bestehen und mit denen Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten abgetrennt werden können, doch diese Materialien sind entweder schlecht handhabbar oder erfordern sehr lange Filtrationszeiten. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Nachteile, indem sie Kompositfilter bereitstellt, die Trägermaterialien und elektrogesponnene Vliese enthalten und sich daher leicht handhaben lassen und eine schnelle Filtration ermöglichen.So far, although separation materials are known which comprise or consist of electrospun fibers or nonwovens and with which microorganisms can be separated from liquids contaminated therewith, these materials are either difficult to handle or require very long filtration times. The present invention overcomes these disadvantages by providing composite filters that contain carrier materials and electrospun nonwovens and therefore are easy to handle and allow rapid filtration.
Aufgabetask
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten sowie Verfahren zur Herstellung dieser Mittel bereitzustellen.The object of the present invention is to provide new means for separating microorganisms from contaminated liquids and to methods for producing these agents.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe der Bereitstellung von Mitteln zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten wird erfindungsgemäß gelöst durch Kompositfilter umfassend mindestens ein permeables, flüssigkeitsdurchlässiges Trägermaterial und mindestens ein Vlies aus elektrogesponnenen Fasern.The object of providing means for the separation of microorganisms from contaminated liquids is achieved according to the invention by composite filters comprising at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one nonwoven made of electrospun fibers.
Überraschend wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Kompositfilter auf Basis von Vliesen elektrogesponnener Fasern zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten geeignet sind.Surprisingly, it has been found that the composite filters according to the invention based on fleeces of electrospun fibers are suitable for the separation of microorganisms from liquids contaminated therewith.
Die erfindungsgemäßen Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten werden nachfolgend als „Kompositfilter" bezeichnet. Die erfindungsgemäßen Kompositfilter auf Basis von Vliesen elektrogesponnener Fasern, das Verfahren zu ihrer Herstellung sowie die Verwendung dieser Kompositfilter zur Separation von Mikroorganismen sind nachfolgend erläutert, wobei die Erfindung alle nachfolgend aufgeführten Ausführungsformen einzeln und in Kombination miteinander umfasst.The compositions according to the invention for separating microorganisms from liquids contaminated therewith are referred to below as "composite filters". The composite filters according to the invention based on fleeces of electrospun fibers, the process for their preparation and the use of these composite filters for the separation of microorganisms are explained below, wherein the invention comprises all embodiments listed below individually and in combination with one another.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Separation" sowohl die Abtrennung von Mikroorganismen aus Flüssigkeiten mittels Filtration als auch die Trennung dieser Mikroorganismen nach Größen.In the context of the present invention, the term "separation" encompasses both the separation of microorganisms from liquids by means of filtration and the separation of these microorganisms by sizes.
Bei den Flüssigkeiten, die im Sinne der vorliegenden Erfindung von Mikroorganismen separiert werden können, handelt es sich um wässrige Lösungen, Emulsionen, wassermischbare Lösungen (beispielsweise Kühlschmierstoffe) und ölige Lösungen. Unter einer Emulsion wird dabei ein fein verteiltes Gemisch zweier nicht miteinander mischbarer Flüssigkeiten verstanden, bei dem eine der beiden Phasen fein verteilt in Form kleiner Tröpfchen in der anderen Flüssigkeit vorliegt. Bei den Emulsionen, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter von Mikroorganismen separiert werden können, kann es sich sowohl um Öl-in-W asser- als auch um Wasser-in-ÖI-Emulsionen handeln.The liquids which can be separated from microorganisms for the purposes of the present invention are aqueous solutions, emulsions, water-miscible solutions (for example cooling lubricants) and oily solutions. An emulsion is understood to mean a finely divided mixture of two immiscible liquids in which one of the two phases is finely distributed in the form of small droplets in the other liquid. The emulsions which can be separated from microorganisms with the aid of the composite filters according to the invention can be both oil-in-water and water-in-oil emulsions.
Der Begriff „Komposit" bezeichnet im Allgemeinen zusammengesetzte Materialien. Erfindungsgemäße Kompositfilter sind dementsprechend aus mindestens einem Trägermaterial und mindestens einem Vlies auf Basis elektrogesponnener Fasern zusammengesetzt.The term "composite" generally refers to composite materials, Accordingly, composite filters according to the invention are composed of at least one carrier material and at least one nonwoven based on electrospun fibers.
Unter Trägermaterial wird dabei eine Unterlage oder Grundlage verstanden, auf der das mindestens eine Vlies auf Basis elektrogesponnener Fasern aufgebracht ist. Erfindungsgemäß werden Filter als Trägermaterialien eingesetzt. Filter sind Mittel, die Feststoffe aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom zurückhalten.By carrier material is meant a base or base on which the at least one nonwoven on the basis of electrospun fibers is applied. According to the invention filters are used as support materials. Filters are agents that trap solids from a gas or liquid stream.
Als Vliese werden allgemein lockere Materialien bzw. Flächengebilde aus textilen oder nichttextilen Spinnfasern oder Filamenten bezeichnet, deren Zusammenhalt durch die den Fasern eigene Haftung gegeben ist. „Filament" ist dabei die Bezeichnung für Fasern mit im Wesentlichen unbegrenzter Länge. Aus Filamenten durch Schneiden gewonnene Fasern werden als Spinnfasern bezeichnet.Nonwovens are generally called loose materials or fabrics of textile or non-textile staple fibers or filaments, the cohesion of which is given by the fibers own adhesion. The term "filament" is used to designate fibers of essentially indefinite length, and filaments obtained by cutting are referred to as staple fibers.
Unter „Vliesen auf Basis elektrogesponnener Fasern" werden Vliese gemäß obiger Definition verstanden, deren Fasern mit Hilfe des bekannten Elektrospinnverfahrens hergestellt wurden. Die Vliese auf Basis elektrogesponnener Fasern können aus einer oder mehreren Lagen bestehen. Optional können diese Vliese auf Basis elektrogesponnener Fasern mit weiteren Substanzen ausgerüstet sein, beispielsweise solchen mit antimikrobieller Wirkung.Nonwovens based on electrospun fibers are understood to mean nonwovens according to the above definition, the fibers of which are produced by the known electrospinning process.The nonwovens based on electrospun fibers may consist of one or more layers and optionally these may be based on electrospun fibers with other substances be equipped, for example, those with antimicrobial action.
Im Gegensatz dazu sind Gewebe textile Flächengebilde aus rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig verkreuzten Fäden. Der Zusammenhalt der Fäden erfolgt durch eben dieses rechtwinklige oder annähernd rechtwinklige Verkreuzen, wobei die genannte Art des Verkreuzens allgemein als „Weben" bezeichnet wird. Vliese sind nicht gewebt.In contrast, fabrics are textile fabrics made from threads that are crossed at right angles or at right angles. The cohesion of the threads is effected by this very perpendicular or approximately right-angled crossing, the said type of crossing being generally referred to as "weaving." Nonwovens are not woven.
Erfindungsgemäß werden die als Trägermaterial einzusetzenden Filter ausgewählt aus faserorientierten Vliesen, Wirrfaservliesen, porösen Festkörpern (beispielsweise aus Sintermetallen), Geweben, Papierfiltern, Kunststofffiltern, Metallsieben und Membranfiltern.According to the invention, the filters to be used as the carrier material are selected from fiber-oriented nonwovens, random fiber webs, porous solids (for example made from sintered metals), woven fabrics, paper filters, plastic filters, metal sieves and membrane filters.
Filter aus faserorientierten Vliesen und Wirrfaservliesen sowie Festkörpervliese und Gewebe können dabei aus natürlichen Fasern (wie beispielsweise Baumwolle, Cellulose, Leinen, Seide, Wolle), mineralischen Fasern (beispielsweise Asbest, Glas, Mineralwolle, Basalt) oder aus künstlichen Fasern, d.h. aus synthetischen Polymeren, bestehen oder diese Materialien enthalten.Filters made of fiber-oriented nonwovens and random fiber webs as well as solid nonwovens and woven fabrics can be made of natural fibers (such as cotton, cellulose, linen, silk, wool), mineral fibers (for example asbestos, glass, mineral wool, basalt) or of artificial fibers, i. made of synthetic polymers, or containing these materials.
Filter aus porösen Festkörpern können beispielsweise aus Aktivkohle oder Sintermetallen bestehen oder diese Materialien enthalten.Porous solids filters can be made of activated carbon or sintered metals, for example, or contain these materials.
Papierfilter können beispielsweise aus Cellulose oder aus Glasmikrofasern bestehen oder diese Materialien enthalten.For example, paper filters can be made of cellulose or glass microfibers or contain these materials.
Kunststofffilter können beispielsweise aus synthetischen Polymeren, Glasfasern und Gemischen daraus bestehen oder diese Materialien enthalten. Membranfilter können beispielsweise aus regenerierter Cellulose, Aluminiumoxid oder aus synthetischen Polymeren wie Celluloseacetat, Cellulosenitrat, gemischten Celluloseestern, Polyestern, Polytetrafluorethylen, Polyamide, Polyethersulfonen oder Polyolefinen bestehen oder diese Materialien enthalten.Plastic filters may for example consist of synthetic polymers, glass fibers and mixtures thereof or contain these materials. Membrane filters may consist of, for example, regenerated cellulose, alumina or of synthetic polymers such as cellulose acetate, cellulose nitrate, mixed cellulose esters, polyesters, polytetrafluoroethylene, polyamides, polyethersulfones or polyolefins or contain these materials.
Erfindungsgemäß sind die elektrogesponnenen Fasern ausgewählt aus wasserstabilen Polymerfasern, Metallfasern, Metalloxidfasern, Carbonfasern, Keramikfasern.According to the invention, the electrospun fibers are selected from water-stable polymer fibers, metal fibers, metal oxide fibers, carbon fibers, ceramic fibers.
Unter „wasserstabilen Polymerfasern" sind erfindungsgemäß Fasern aus solchen Polymeren zu verstehen, die im Wesentlichen wasserunlöslich sind. Unter imAccording to the invention, "water-stable polymer fibers" are understood as meaning fibers of such polymers which are substantially water-insoluble
Wesentlichen wasserunlöslichen Polymeren sind im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere Polymere mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.-% zu verstehen. Dementsprechend sind Polymere, deren Löslichkeit in Wasser größer oder gleich 0,1 Gew.-% beträgt, im Sinne der vorliegenden Erfindung als wasserlösliche Polymere zu verstehen.Substantially water-insoluble polymers are, for the purposes of the present invention, in particular polymers having a solubility in water of less than 0.1% by weight. Accordingly, polymers whose solubility in water is greater than or equal to 0.1% by weight are to be understood in the sense of the present invention as water-soluble polymers.
Analog sind „ölstabile Polymere" im Sinne der vorliegenden Erfindung solche, deren Löslichkeiten einem Öl kleiner oder gleich 0,1 Gew.-% beträgt. Polymere, deren Löslichkeit in einem Öl größer als 0,1 Gew.-% ist, sind dementsprechend als öllösliche Polymere zu verstehen.Analogously, for the purposes of the present invention, "oil-stable polymers" are those whose solubilities to an oil are less than or equal to 0.1% by weight .. Polymers whose solubility in an oil is greater than 0.1% by weight are accordingly to understand oil-soluble polymers.
Unter dem Quellen von Polymeren wird die Flüssigkeitsaufnahme durch diese Polymere und eine damit einhergehende Veränderung von Dichte und Volumen des Polymers verstanden. In aller Regel quellen Polymere, bevor sie sich in einem Lösungsmittel lösen. Bei Polymerfasem, die für Separationszwecke eingesetzt werden, würde ein Quellen die Separationsleistung vermindern oder gar ganz aufheben, da durch das Quellen Poren und Hohlräume zwischen den Fasern verstopfen würden. Wasser- bzw. ölstabile Polymere gemäß den obigen Definitionen sind dagegen im Wesentlichen nicht quellfähig.By swelling polymers is meant the liquid uptake by these polymers and a concomitant change in the density and volume of the polymer. As a rule, polymers swell before they dissolve in a solvent. For polymer fibers used for separation purposes, swelling would reduce or even eliminate the separation performance because swelling would clog pores and voids between the fibers. Water- or oil-stable polymers according to the above definitions, however, are essentially non-swellable.
Polymere im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Polykondensate, Polyadditionsverbindungen oder Polymerisate, jedoch keine graphitähnlichen Verbindungen aus reinem oder dotiertem Kohlenstoff.Polymers in the context of the present invention are polycondensates, polyaddition compounds or polymers, but not graphite-like compounds of pure or doped carbon.
Handelt es sich bei den elektrogesponnenen Fasern um wasserstabile Polymerfasern, so sind die Polymere ausgewählt aus Poly-(p-xylylen); Polyvinylhalogeniden; Polyvinylidenhalogeniden; Polyestern wie Polyethylenterephthalaten, Polybutylenterephthalat, Polyvinylestern; Polyethem; Polyvinylethern; Polyolefinen wie Polyethylen, Polypropylen, Poly(Ethylen/Propylen) (EPDM); Polycarbonaten; Polyurethanen; natürlichen Polymeren, z.B. Kautschuk; Polycarbonsäuren; Polysulfonsäuren; sulfatierten Polysacchariden; Polylactiden; Polyglycosiden; Polyamiden; Homo- und Copolymerisaten von aromatischen Vinylverbindungen wie Poly(alkyl)styrolen, Polystyrolen, Poly-Q-Methylstyrolen; Polyacrylnitrilen; Polymethacrylaten; Polymethacrylnitrilen; Polyacrylamiden; Polyimiden; Polyphenylenen; Polysilanen; Polysiloxanen; Polybenzimidazolen; Polybenzothiazolen; Polyoxazolen; Polysulfiden; Polyesteramiden; Polyarylenvinylenen; Polyetherketonen; Polyurethanen; Polysulfonen; Polyvinylsulfonen;If the electrospun fibers are water-stable polymer fibers, the polymers are selected from Poly (p-xylylene); polyvinyl halides; polyvinylidene halides; Polyesters such as polyethylene terephthalates, polybutylene terephthalate, polyvinyl esters; polyethers; polyvinyl ethers; Polyolefins such as polyethylene, polypropylene, poly (ethylene / propylene) (EPDM); polycarbonates; polyurethanes; natural polymers, eg rubber; polycarboxylic acids; polysulfonic; sulfated polysaccharides; polylactides; polyglycosides; polyamides; Homopolymers and copolymers of aromatic vinyl compounds such as poly (alkyl) styrenes, polystyrenes, poly-Q-methylstyrenes; polyacrylonitriles; polymethacrylates; Polymethacrylnitrilen; polyacrylamides; polyimides; polyphenylenes; polysilanes; polysiloxanes; polybenzimidazoles; polybenzobisbenzazoles; polyoxazoles; polysulfides; polyesteramides; Polyarylenvinylenen; polyether ketones; polyurethanes; polysulfones; Polyvinylsulfonen;
Polyvinylsulfonsäuren; Polyvinylsulfonsäureestern; anorganisch-organischen Hybridpolymeren wie ORMOCER®en der Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. München; Siliconen; vollaromatischen Copolyestem; Poly(alkyl)acrylaten; Poly(alkyl)methacrylaten; Polyhydroxyethylmethacrylaten; Polyvinylacetaten; Polyisopren, synthetischen Kautschuken wie Chlorbutadien- Kautschuken, z.B. Neopren® von DuPont; Nitril-Butadien-Kautschuken, z.B. Buna N®; Polybutadien; Polytetrafluorethylen; modifizierten und nicht modifizierten Cellulosen, Homo- und Copolymerisaten von D-Olefinen.polyvinylsulfonic; Polyvinylsulfonsäureestern; inorganic-organic hybrid polymers such as ORMOCER®s of the Fraunhofer Society for the Promotion of Applied Research e.V. Munich; silicones; wholly aromatic copolyesters; acrylates of poly (alkyl); Poly (alkyl) methacrylates; Polyhydroxyethylmethacrylaten; polyvinyl acetates; Polyisoprene, synthetic rubbers such as chlorobutadiene rubbers, e.g. Neoprene® from DuPont; Nitrile butadiene rubbers, e.g. Buna N®; polybutadiene; polytetrafluoroethylene; modified and unmodified celluloses, homo- and copolymers of D-olefins.
Des Weiteren können die Polymere aus wasserlöslichen Polymeren, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, Polyvinylpyrrolidon oder Hydroxypropylcellulose handeln, sofern Fasern aus diesen Polymeren nach dem Elektrospinnen durch einen weiteren Verarbeitungsschritt gegenüber Wasser stabilisiert werden. Bei diesem weiteren Verarbeitungsschritt handelt es sich bevorzugt um eine Vernetzung. Diese kann beispielsweise thermisch oder photochemisch erfolgen, wobei im Falle der photochemischen Vernetzung die Zuhilfenahme eines Photoinitiators besonders vorteilhaft ist. Des Weiteren kann die Vernetzung durch Reaktion des wasserlöslichen Polymeren mit einem Vernetzungsmittel geschehen. Zu diesen Vernetzungsmitteln gehören beispielsweise Dialdehyde, Natriumhypochlorit, Isocyanate, Dicarbonsäurehalogenide und chlorierte Epoxide. Dem Fachmann ist bekannt, wie er Fasern aus wasserlöslichen Polymeren gegenüber Wasser stabilisiert. Er kann dieses Wissen anwenden, ohne den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen. Des Weiteren kann es sich bei den Polymeren um Biopolymere handeln. Erfindungsgemäß sind unter Biopolymeren solche Polymere zu verstehen, die duch Polymerisationsprozesse aus in der Natur vorkommenden Monomereinheiten aufgebaut sind. Nachfolgend sind einige dieser Biopolymere beispielhaft, aber nicht erschöpfend genannt, wobei die entsprechenden Monomereinheiten in Klammern angegeben sind: Proteine und Peptide (Aminosäuren); Polysaccharide wie Stärke, Cellulose, Glykogen (Glucose); Lipide (Carbonsäuren); Polyglucosamine wie Chitin und Chitosan (Acetylglucosamin, Glucosamin); Polyhydroxyalkanoate, auch als PHB bezeichnet (Hydroxyalkanoat); Cutin (C16- und C18-Untereinheiten); Suberin (Glycerin und Polyphenole); Lignin (Cumarylalkohol, Coniferylalkohol, Sinapylalkohol). Dem Fachmann ist bekannt, dass einige dieser Biopolymere wasserlöslich sind. Wasserlösliche Biopolymere, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, müssen - wie für die synthetischen Polymere beschrieben - durch einen weiteren Verarbeitungsschritt gegenüber Wasser stabilisiert werden.Furthermore, the polymers can be water-soluble polymers, such as polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone or hydroxypropylcellulose, if fibers from these polymers are stabilized after electrospinning by a further processing step to water. This further processing step is preferably a crosslinking. This can be carried out, for example, thermally or photochemically, wherein in the case of photochemical crosslinking, the aid of a photoinitiator is particularly advantageous. Further, crosslinking may be by reaction of the water-soluble polymer with a crosslinking agent. These crosslinking agents include, for example, dialdehydes, sodium hypochlorite, isocyanates, dicarboxylic acid halides and chlorinated epoxides. The person skilled in the art knows how to stabilize fibers of water-soluble polymers with respect to water. He can apply this knowledge without departing from the scope of the claims. Furthermore, the polymers may be biopolymers. According to the invention, biopolymers are to be understood as meaning those polymers which are synthesized by polymerization processes from naturally occurring monomer units. In the following, some of these biopolymers are given by way of example but not exhaustively, the corresponding monomer units being given in parentheses: proteins and peptides (amino acids); Polysaccharides such as starch, cellulose, glycogen (glucose); Lipids (carboxylic acids); Polyglucosamines such as chitin and chitosan (acetylglucosamine, glucosamine); Polyhydroxyalkanoates, also referred to as PHB (hydroxyalkanoate); Cutin (C16 and C18 subunits); Suberin (glycerin and polyphenols); Lignin (coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol). It is known to those skilled in the art that some of these biopolymers are water-soluble. Water-soluble biopolymers used in the context of the present invention must, as described for the synthetic polymers, be stabilized against water by a further processing step.
Des Weiteren kann es sich um Copolymere handeln, die aus zwei oder mehr Monomereinheiten aufgebaut sind, welche die vorstehend genannten Polymere bilden. Bei diesen Copolymeren kann es sich um statistische Copolymere, Gradientencopolymere, alternierende Copolymere, Blockcopolymere oder Pfropfcopolymere handeln. Alle vorgenannten Polymere können in den erfindungsgemäß einzusetzenden Polymerfasern jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination und in jedem beliebigen Mischungsverhältnis eingesetzt werden.Further, they may be copolymers composed of two or more monomer units constituting the aforementioned polymers. These copolymers may be random copolymers, gradient copolymers, alternating copolymers, block copolymers or graft copolymers. All of the abovementioned polymers can be used in the polymer fibers to be used according to the invention individually or in any desired combination and in any desired mixing ratio.
Handelt es sich bei den elektrogesponnenen Fasern um Metallfasern, so sind die Metalle ausgewählt aus der Gruppe Cu, Ag, Au, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Ni, Pd, Co, Rh, Ir. Handelt es sich bei den elektrogesponnenen Fasern um Metalloxidfasem, so handelt es sich um Oxide der genannten Metalle.If the electrospun fibers are metal fibers, the metals are selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Ni, Pd, Co, Rh, Ir. If the electrospun fibers are metal oxide fibers, these are oxides of the metals mentioned.
Dem Fachmann ist bekannt, dass elektrogesponnene Metall- oder Metalloxidfasern hergestellt werden, indem eine Lösung aus mindestens einem abbaubaren Polymer und mindestens einem Metallsalz elektroversponnen wird. Metallsalze sind dabei anorganische oder organische Salze der genannten Metalle. Anorganische Salze sind beispielsweise Chloride, Sulfate und Nitrate. Unter organischen Salzen werden Salze von Carbonsäuren verstanden, beispielsweise Formiate, Acetate und Stearate. Voraussetzung dafür ist in jedem Fall, dass die entsprechende Kombination aus anorganischem oder organischem Anion und Metallkation existent ist. Dem Fachmann ist bekannt, welche dieser Kombinationen existieren.It is known to those skilled in the art that electrospun metal or metal oxide fibers are made by electrospinning a solution of at least one degradable polymer and at least one metal salt. Metal salts are inorganic or organic salts of said metals. Inorganic salts are, for example, chlorides, sulfates and nitrates. Organic salts are understood as meaning salts of carboxylic acids, for example formates, acetates and stearates. A prerequisite for this is in any case that the appropriate combination of inorganic or organic anion and metal cation exists. The person skilled in the art knows which of these combinations exist.
Durch Verspinnen der genannten Lösung aus mindestens einem Polymeren und mindestens einem Metallsalz werden zunächst polymerhaltige Fasern erhalten. Das mindestens eine Polymer lässt sich anschließend thermisch, chemisch, strahlenchemisch, physikalisch, biologisch, mit Plasma, Ultraschall oder durchBy spinning said solution of at least one polymer and at least one metal salt, polymer-containing fibers are first obtained. The at least one polymer can then be thermally, chemically, radiation-chemically, physically, biologically, with plasma, ultrasound or by
Extraktion mit einem Lösungsmittel entfernen. Bevorzugt wird das Polymer durchRemove extraction with a solvent. Preferably, the polymer is through
Pyrolyse in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre (z.B. Luft) entfernt. Dabei erhält man Metalloxidfasern.Pyrolysis in an oxygen-containing atmosphere (e.g., air). This gives metal oxide fibers.
Diese Metalloxidfasern können anschließend zu Metallfasem reduziert werden. Geeignete Reduktionsmittel sind beispielsweise Wasserstoff, Kohlenmonoxid, gasförmige Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoff, ferner Metalle mit einem negativeren Standardpotential als das zu reduzierende Metall, des Weiteren Natriumborhydrid, Lithiumaluminiumhydrid, Alkohole und Aldehyde. Alternativ können die Metalloxidfasern elektrochemisch reduziert werden.These metal oxide fibers can then be reduced to metal fibers. Suitable reducing agents are, for example, hydrogen, carbon monoxide, gaseous hydrocarbons, carbon, furthermore metals having a more negative standard potential than the metal to be reduced, furthermore sodium borohydride, lithium aluminum hydride, alcohols and aldehydes. Alternatively, the metal oxide fibers can be reduced electrochemically.
Im Falle von erfindungsgemäßen Kompositfiltern, bei denen das mindestens eine Vlies elektrogesponnene Metall- oder Metalloxidfasern umfasst, muss das Trägermaterial so gewählt werden, dass es den oben beschriebenen Herstellungsprozess der elektrogesponnenen Fasern übersteht, insbesondere das Entfernen des Polymers.In the case of composite filters according to the invention, in which the at least one nonwoven comprises electrospun metal or metal oxide fibers, the carrier material must be chosen such that it withstands the above-described production process of the electrospun fibers, in particular the removal of the polymer.
Geeignete Trägermaterialien bestehen beispielsweise aus den oben genanntenSuitable carrier materials consist for example of the abovementioned
Polymeren, sofern diese unter den Herstellungsbedingungen der Metall oder Metalloxid umfassenden Vliese nicht abgebaut werden. Des Weiteren sindPolymers, provided that these under the production conditions of the metal or metal oxide non-wovens are not degraded. Furthermore are
Trägermaterialien bestehend aus den oben genannten mineralischen Fasern und/oder porösen Festkörpern geeignet; ebenso die genannten Kunststoff- und Membranfilter, sofern diese den Herstellungsprozess der Metall oder Metalloxid umfassenden Vliese überstehen. Dem Fachmann ist bekannt, welche Trägermaterialien die oben genannten Herstellungsbedingungen für Metall oder Metalloxid umfassendende elektrogesponnene Vliese überstehen. Er kann dieses Wissen anwenden, ohne denSupport materials consisting of the above-mentioned mineral fibers and / or porous solids; as well as the mentioned plastic and membrane filters, provided that they survive the production process of the metal or metal oxide comprehensive webs. It is known to the person skilled in the art which carrier materials survive the above-mentioned production conditions for electrospun webs comprising metal or metal oxide. He can apply this knowledge without the
Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.To leave the scope of the claims.
Handelt es sich bei den elektrogesponnenen Fasern um Keramikfasern, so bestehen diese aus Gemischen von Alumiumoxid und Siliciumdioxid, wobei optional Boroxid und/oder Zinkoxid enthalten sein können. Dem Fachmann ist bekannt, dass solche Fasern beispielsweise hergestellt werden können, indem in Wasser gelöste Salze oder kolloidal gelöste anorganische Komponenten mit organischen Polymeren, z.B. Polyvinylalkoholen oder Polyethylenoxiden, gemischt und versponnen werden. Die durch diesen Spinnprozess erhältliche sog. Grünfaser wird durch einen Sinterprozess in die korrespondierende oxidische Keramikfaser umgewandelt.When the electrospun fibers are ceramic fibers, they consist of mixtures of alumina and silica, optionally with boron oxide and / or zinc oxide. The person skilled in the art is aware that such Fibers can be prepared, for example, by dissolved in water salts or colloidally dissolved inorganic components with organic polymers, such as polyvinyl alcohols or polyethylene oxides, mixed and spun. The so-called green fiber obtainable by this spinning process is converted by a sintering process into the corresponding oxide ceramic fiber.
Alternativ kann es sich bei den Keramikfasern um Siliciumcarbidfasern handeln. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Herstellung solcher Keramikfasern über Polycarbosilane als Vorläufer erfolgt.Alternatively, the ceramic fibers may be silicon carbide fibers. It is known to the person skilled in the art that the preparation of such ceramic fibers takes place via polycarbosilanes as precursors.
Es wurde gefunden, dass eine Auftragsstärke der Fasern auf dem mindestens einen Trägermaterial von 0,1 g/m2 bis 10,0 g/m2 besonders gute Filtrationsergebnisse im Hinblick auf Filtrationsgeschwindigkeit und Filtrationseffizienz ergeben. Diese Auftragsstärke ist ausreichend, um Mikroorganismen quantitativ aus wässriger Lösungen abzufiltrieren, und der Strömungswiderstand der Kompositfilter ist hinreichend niedrig, um eine gute Filtrationsgeschwindigkeit zu ermöglichen.It has been found that an application thickness of the fibers on the at least one support material of 0.1 g / m 2 to 10.0 g / m 2 gives particularly good filtration results in terms of filtration rate and filtration efficiency. This level of application is sufficient to quantitatively filter microorganisms from aqueous solutions, and the flow resistance of the composite filters is sufficiently low to allow a good filtration rate.
Bevorzugt beträgt das Verhältnis von Vlies zu Trägermaterialoberfläche 0,3 g/m2 bis 5,0 g/m2. Ganz besonders bevorzugt beträgt dieses Verhältnis 0,5 g/m2 bis 2,0 g/m2.The ratio of nonwoven to substrate surface is preferably 0.3 g / m 2 to 5.0 g / m 2 . Most preferably, this ratio is 0.5 g / m 2 to 2.0 g / m 2 .
Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der Fasern 10 nm bis 50 μm. Besonders bevorzugt sind Faserdurchmesser zwischen 50 nm und 500 nm.The diameter of the fibers is preferably 10 nm to 50 μm. Fiber diameters between 50 nm and 500 nm are particularly preferred.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Trägermaterial Papier, beispielsweise ein porenhaltiges Papier aus Cellulose, und das mindestens eine Vlies aus elektrogesponnenen Fasern ist ein Vlies aus elektrogesponnenen Polymerfasern.In a further preferred embodiment, the at least one carrier material is paper, for example a porous paper made of cellulose, and the at least one nonwoven made of electrospun fibers is a nonwoven made of electrospun polymer fibers.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Vliesen aus elektrogesponnenen Fasern um Gradientenvliese. „Gradient" kann sich dabei auf denIn a further preferred embodiment, the webs of electrospun fibers are gradient nonwovens. "Gradient" can affect the
Faserdurchmesser und/oder auf die Polymere beziehen. So kann es sich beispielsweise um ein Vlies aus einem einzigen Polymer handeln, wobei derFiber diameter and / or refer to the polymers. For example, it may be a non-woven of a single polymer, wherein the
Faserdurchmesser einen Gradienten aufweist. Ebenso kann es sich um Vliese aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren handeln, wobei der Anteil der Polymersorten in Gew.-% innerhalb des Vlieses und/oder der Durchmesser der Fasern aus diesen verschiedenen Polymeren variiert. Die elektrogesponnenen Vliese weisen naturgemäß Poren auf, und die Charakteristik der Poren, beispielsweise deren Größe und Gestalt, beeinflusst die Filtrationseigenschaften der erfindungsgemäßen Kompositfilter in hohem Maße. Die Charakteristik dieser Poren (bzw. die Porosität des Vlieses) hängt vor allem vom Faserdurchmesser ab.Fiber diameter has a gradient. Likewise, it may be nonwovens of at least two different polymers, wherein the proportion of the polymer varieties in wt .-% within the nonwoven and / or the diameter of the fibers of these different polymers varies. The electrospun webs naturally have pores, and the characteristics of the pores, for example, their size and shape, greatly affect the filtration properties of the composite filters of the present invention. The characteristic of these pores (or the porosity of the web) depends above all on the fiber diameter.
Es ist vorteilhaft, die Auftragsstärke der Fasern auf dem Trägermaterial gering zu halten. Die Auftragsstärke zweier Vliese kann gleich sein, obwohl die Faserdurchmesser beider Vliese unterschiedlich sind. Bei gleicher Auftragsstärke ist die Filtereffizienz umso höher, je kleiner der Faserdurchmesser ist.It is advantageous to keep the application thickness of the fibers on the carrier material low. The application thickness of two nonwovens can be the same, although the fiber diameters of both nonwovens are different. With the same application strength, the smaller the fiber diameter, the higher the filter efficiency.
Die Porengröße der elektrogesponnenen Vliese hängt des Weiteren auch von der Faserform ab. Erfindungsgemäß können die Fasern glatt, rau, stacheldrahtförmig (sog. „Barbed Nanowire"-Fasern) oder strukturiert sein, zylindrisch, spindelartig oder onduliert, massiv oder hohl, und sie können optional Verdickungen aufweisen. „Barbed Nanowire"-Fasern sind besonders vorteilhaft für die Filtration von Bakterien, da Bakterien an diesen Fasern besonders gut haften.The pore size of the electrospun nonwovens also depends on the fiber shape. According to the invention, the fibers may be smooth, rough, barbed nanowire fibers or structured, cylindrical, spindle-shaped or undulated, solid or hollow, and optionally may have thickenings. Barbed nanowire fibers are particularly advantageous for the filtration of bacteria, as bacteria adhere to these fibers very well.
In einer weiteren Ausführungsform besitzen die elektrogesponnenen Vliese eine gewebeartige Struktur. „Gewebeartig" bedeutet hierbei, dass mehrere Vliesschichten übereinander liegen, wobei jede Schicht rechtwinklig zur darüber- und darunter liegenden Schicht liegt. Es existiert jedoch keine Verkreuzung der Fasern, wie dies bei „echten" Geweben der Fall ist. Bei gewebeartigen Vliesen können beliebig viele Schichten übereinander zu liegen kommen.In another embodiment, the electrospun webs have a web-like structure. "Tissue-like" here means that several nonwoven layers are superimposed, each layer lying at right angles to the layer above and below it, however, there is no crossover of the fibers, as is the case with "real" fabrics. In the case of fabric-like nonwovens, any number of layers can come to lie one above the other.
In einer weiteren Ausführungsform bestehen die elektrogesponnenen Vliese aus funktionalen Polymeren. Hierunter werden Polymere verstanden, die mit Mikroorganismen chemisch oder biologisch interagieren können, oder Polymere, die mit antibakteriellen Substanzen ausgerüstet sind.In another embodiment, the electrospun webs are made of functional polymers. These are understood to mean polymers which can chemically or biologically interact with microorganisms or polymers which are equipped with antibacterial substances.
Eine Interaktion von Polymeren mit Mikroorganismen ist möglich, wenn die Polymere bestimmte funktionelle Gruppen tragen, welche mit den Oberflächenproteinen der Mikroorganismen wechselwirken. Solche Gruppen sind beispielsweise, aber nicht erschöpfend, Aldehydgruppen. Antibakterielle Substanzen sind beispielsweise Antibiotika, quaternäre Stickstoffverbindungen aber auch Metalle und Metallverbindungen wie Titandioxid, Zinkoxid und Silber.An interaction of polymers with microorganisms is possible when the polymers carry certain functional groups which interact with the surface proteins of the microorganisms. Such groups are, for example, but not exhaustive, aldehyde groups. Antibacterial substances are, for example, antibiotics, quaternary nitrogen compounds but also metals and metal compounds such as titanium dioxide, zinc oxide and silver.
Auch die Trägermaterialien können rau oder glatt sein.The support materials can be rough or smooth.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die erfindungsgemäßen Kompositfilter aus einer Schicht eines permeablen, flüssigkeitsdurchlässigen Trägermaterials und einer Schicht eines Vlieses aus elektrogesponnenen Fasern.In a preferred embodiment, the composite filters according to the invention consist of a layer of a permeable, liquid-permeable carrier material and a layer of a fleece of electrospun fibers.
In einer weiteren Ausführungsform bestehen die erfindungsgemäßen Kompositfilter aus mehreren Schichten von Trägermaterialien und elektrogesponnenen Faservliesen. Dabei können sowohl die Trägermaterialien als auch die Vliese unabhängig voneinander in jeder Schicht identisch oder verschieden sein.In a further embodiment, the composite filters according to the invention consist of several layers of carrier materials and electrospun fiber webs. In this case, both the carrier materials and the nonwovens can be identical or different independently of each other in each layer.
Die erfindungsgemäßen Kompositfilter lassen sich sehr leicht regenieren und reinigen: Es konnte gezeigt werden, dass die Mikrooorganismen lediglich auf dem Vlies aufsitzen, aber nicht innen zwischen den Fasern. Durch Bestrahlung mit UV-Licht oder Erhitzen lassen sich die Mikroorganimen abtöten. Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass Vlies und Trägermaterial UV- bzw. temperaturstabil sind.The composite filters according to the invention can be regenerated and cleaned very easily: it could be shown that the microorganisms only rest on the fleece, but not on the inside between the fibers. By irradiation with UV light or heating, the microorganisms can be killed. The prerequisite for this, of course, is that the fleece and the carrier material are UV- or temperature-stable.
Optional kann man zur Filtration von Bakterien Kompositfilter verwenden, die die TiO2- Partikel als Additive enthalten, oder dem benutzten Kompositfilter TiO2-Partikel zusetzen, und dann mit UV-Licht bestrahlen, um die Bestrahlungseffizienz zu erhöhen.Optionally, to filter bacteria, use composite filters containing the TiO 2 particles as additives or add TiO 2 particles to the composite used filter and then irradiate with UV light to increase the irradiation efficiency.
Auch die Verwendung von Antibiotika-haltigen Kompositfiltern oder die nachträgliche Zugabe von Antibiotika und optional anschließende Bestrahlung mit UV-Licht töten Bakterien ab. Es ist bekannt, dass Antibiotika bakteriostatisch, bakterizid oder bakteriolytisch wirken können. Bakteriostatika hindern Bakterien lediglich an der Vermehrung, töten sie jedoch nicht ab. Bakterizide töten Bakterien, zerstören aber nicht deren Zellwand, während Bakteriolytika die Bakterien töten und deren Zellwand auflösen. Handelt es sich bei den Antiobiotika in den erfindungsgemäßen Antibiotikahaltigen Kompositfiltern um Bakteriostatika, so erfolgt die Abtötung der Bakterien erst durch Bestrahlung mit UV-Licht, während Bakterizide und Bakteriolytika selbst für eine Abtötung der Bakterien sorgen. Anstelle von bakteriziden Antibiotika können auch andere bakterizide Stoffe eingesetzt werden, beispielsweise bakterizide quaternäre Stickstoffverbindungen.The use of antibiotic-containing composite filters or the subsequent addition of antibiotics and optional subsequent irradiation with UV light kill bacteria. It is known that antibiotics can act bacteriostatically, bactericidally or bacteriolytically. Bacteriostats only prevent bacteria from multiplying, but do not kill them. Bactericides kill bacteria, but do not destroy their cell wall, while bacteriolytics kill the bacteria and dissolve their cell wall. If the antibiotics in the antibiotic-containing composite filters according to the invention are bacteriostats, the killing of the bacteria takes place only by irradiation with UV light, while bactericides and bacteriolytics themselves kill the bacteria. Instead of bactericidal antibiotics can also other bactericidal substances are used, for example bactericidal quaternary nitrogen compounds.
Erfolgt das Abtöten der Mikroorganismen durch Bestrahlung und ist das Vlies ein Polymerfaservlies, so muss ein UV- oder zumindest Tageslicht-stabiles Polymer verwendet werden. Da auch Tageslicht UV-Anteile enthält, kann optional mit Tageslicht statt mit reinem UV-Licht bestrahlt werden.If the microorganisms are killed by irradiation and the fleece is a polymer fiber fleece, then a UV or at least daylight-stable polymer must be used. As daylight also contains UV components, it is possible to optionally use daylight instead of pure UV light.
Die erfindungsgemäßen Kompositfilter weisen exzellent Standzeiten, d.h. „Lebensdauern" auf. Ist das Trägermaterial des Kompositfilters aus Papier, sollte ein Trockenlaufen des Filters vermieden werden, da sich dann das elektrogesponnene Vlies vom Trägermaterial lösen kann. So lange der Kompositfilter feucht gehalten wird und eine Druckdifferenz angelegt ist, lösen sich Papier und Vlies jedoch nicht voneinander.The composite filters according to the invention have excellent service lives, i. If the carrier material of the composite filter is made of paper, dry running of the filter should be avoided, since the electrospun web can then separate from the carrier material.As long as the composite filter is kept moist and a pressure difference is applied, the paper and nonwoven will be dissolved but not from each other.
Es konnte gezeigt werden, dass die erfindungsgemäßen Kompositfilter besser zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Lösungen geeignet sind als Filter, die ausschließlich aus elektrogesponnenen Vliesen bestehen. Dies ist beispielsweise in Ausführungsbeispiel 2 gezeigt: Ein „reines" Vlies ohne Trägermaterial muss vergleichsweise dicht sein, da es sonst mechanisch nicht handhabbar ist. Die Filtrationsqualität „reiner" Vliese ist mit Kompositfiltern vergleichbar, doch die Filtrationszeit ist im ersten Fall deutlich höher.It could be shown that the composite filters according to the invention are better suited for the separation of microorganisms from solutions contaminated therewith than filters consisting exclusively of electrospun nonwovens. This is shown, for example, in exemplary embodiment 2: A "pure" nonwoven material without a carrier material must be comparatively dense, otherwise it can not be handled mechanically The filtration quality of "pure" nonwovens is comparable to composite filters, but the filtration time is significantly higher in the first case.
Die vorliegende Erfindung stellt Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten bereit. Unter Mikroorganismen werden erfindungsgemäßThe present invention provides means for separating microorganisms from contaminated liquids. Under microorganisms according to the invention
Archaeen, Bakterien, Pilze, Algen, Protozoen und Viren verstanden. Algen und Pilze können sowohl einzellig als auch mehrzellig vorkommen. Erfindungsgemäß bezieht sich der Begriff „Mikroorganismen" im Falle von Algen und Pilzen auf solche Einzeller und mehrzelligen Verbände, deren größte Ausdehnung kleiner oder gleich 0,2 mm beträgt und damit gerade unterhalb des Auflösungsvermögens des menschlichenArchaea, bacteria, fungi, algae, protozoa and viruses understood. Algae and fungi can be both single-celled and multicellular. According to the invention, the term "microorganisms" in the case of algae and fungi refers to those protozoa and multicellular dressings whose maximum extent is less than or equal to 0.2 mm and thus just below the resolution of the human
Auges liegt.Eye is lying.
Archaeen sind einzellige Organismen mit einem meist in sich geschlossenen DNA- Molekül (auch als Chromosom bezeichnet), das in einem kleinen Volumen angeordnet ist und in dieser Form als Kernäquivalent bezeichnet wird. Sie gehören also zu den Prokaryoten und besitzen weder ein Cytoskelett noch Zellorganellen. Nachfolgend sind Phyla (Stämme), Klassen und Ordnungen dieser Archaeen gemäß ihrem phylogenetischen System genannt:Archaea are single-celled organisms with a mostly self-contained DNA molecule (also referred to as chromosome), which is arranged in a small volume and is referred to in this form as the core equivalent. So they belong to the prokaryotes and have neither a cytoskeleton nor cell organelles. Following are Phyla (strains), classes and orders of these archaea named according to their phylogenetic system:
- Phylum: Crenarchaeota - Klasse: Thermoprotei- Phylum: Crenarchaeota - Class: Thermoprotei
Odnung: CaldisphaeralesOdor: Caldisphaerales
Familie: Caldisphaeraceae Odnung: CenarchaealesFamily: Caldisphaeraceae Odor: Cenarchaeales
Familie: Cenarchaeaceae - Ordnung DesulfurococcalesFamily: Cenarchaeaceae - order Desulfurococcales
Familie Desulfurococcaceae Familie Pyrodictiaceae Ordnung SulfolobalesFamily Desulfurococcaceae family Pyrodictiaceae order Sulfolobales
Familie Sulfolobaceae - Ordnung ThermoprotealesFamily Sulfolobaceae - Order Thermoproteales
Familie Thermoproteaceae Familie ThermofilaceaeFamily Thermoproteaceae family Thermofilaceae
- Phylum: Euryarchaeota- Phylum: Euryarchaeota
- Klasse Archaeoglobi - Ordnung Archaeoglobales- Class Archaeoglobi - Order Archaeoglobales
Familie ArchaeoglobaceaeFamily Archaeoglobaceae
- Klasse Halobacteria- Class Halobacteria
Ordnung Halobacteriales - Familie Halobacteriaceae - Klasse MethanobacteriaOrder Halobacteriales - family Halobacteriaceae - class Methanobacteria
- Ordnung Methanobacteriales- Order Methanobacteriales
Familie Methanobacteriaceae Familie MethanothermaceaeFamily Methanobacteriaceae family Methanothermaceae
- Klasse Methanococci - Ordnung Methanococcales- Class Methanococci - Order Methanococcales
Familie Methanocaldococcaceae Familie MethanococcaceaeFamily Methanocaldococcaceae family Methanococcaceae
- Klasse „Methanomicrobia"- Class "Methanomicrobia"
Ordnung Methanocellales Familie MethanocellaceaeOrder Methanocellales Family Methanocellaceae
- Ordnung Methanomicrobiales- Order Methanomicrobiales
Familie Methanocorpusculaceae Familie Methanomicrobiaceae - Familie MethanospirillaceaeFamily Methanocorpusculaceae Family Methanomicrobiaceae - family Methanospirillaceae
- Ordnung Methanosarcinales- Order Methanosarcinales
Familie MethanosaetaceaeFamily Methanosaetaceae
- Familie Methanosarcinaceae Familie Methermicoccaceae - Klasse Methanopyri- Family Methanosarcinaceae family Methermicoccaceae - genus Methanopyri
Ordnung Methanopyrales Familie MethanopyraceaeOrder Methanopyrales family Methanopyraceae
- Klasse Thermococci- Class Thermococci
- Ordnung Thermococcales - Familie Thermococcaceae- Order Thermococcales - Family Thermococcaceae
- Klasse Thermoplasmata- Class Thermoplasmata
- Ordnung Thermoplasmatales- Order Thermoplasmatales
Familie FerroplasmataceaeFamily Ferroplasmataceae
- Familie Picrophilaceae - Familie Thermoplasmataceae- Family Picrophilaceae - Family Thermoplasmataceae
Bakterien im Sinne der vorliegenden Erfindung sind mikroskopisch kleine, meist einzellige Organismen, die keinen echten Zellkern besitzen und deshalb zu den Prokaryoten gehören. Wie bei allen Prokaryoten ist die DNA von Bakterien nicht in einem vom Cytoplasma durch eine Doppelmembran abgegrenzten Zellkern enthalten wie bei Eukaryoten, sondern die DNA liegt frei im Cytoplasma, und zwar zusammengedrängt in einem engen Raum, dem Nucleoid (Kernäquivalent).Bacteria in the sense of the present invention are microscopically small, mostly unicellular organisms which have no true cell nucleus and therefore belong to the prokaryotes. As with all prokaryotes, the DNA of bacteria is not contained in a cell nucleus bounded by a double membrane by the cytoplasm, as in eukaryotes, but the DNA lies freely in the cytoplasm, compressed in a narrow space, the nucleoid (nuclear equivalent).
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter können Bakterien aus Flüssigkeiten separiert werden. Nachfolgend sind Phyla (Stämme), Klassen und Ordnungen dieser Bakterien gemäß dem phylogenetischen System der Bakterien genannt:With the aid of the composite filter according to the invention, bacteria can be separated from liquids. Following are phyla (strains), classes and orders of these bacteria according to the phylogenetic system of bacteria called:
- Phylum: Aquificae- Phylum: Aquificae
- Klasse: Aquificae - Odnung: Aquificales - Phylum: Thermotogae- Class: Aquificae - Odor: Aquificales - Phylum: Thermotogae
- Klasse: Thermotogae- Class: Thermotogae
- Ordnung: Thermotogales- Order: Thermotogales
- Phylum: Thermodesulfobacteria - Klasse: Thermodesulfobacteria- Phylum: Thermodesulfobacteria - Class: Thermodesulfobacteria
Ordnung: ThermodesulfobacterialesOrder: Thermodesulfobacteriales
- Phylum: Deionococcus-Thermus- phylum: Deionococcus-Thermus
- Klasse: Deinococci- Class: Deinococci
Ordnungen: Deionococcales, Thermales - Phylum: ChloroflexiOrders: Deionococcales, Thermales - Phylum: Chloroflexi
- Klasse: Chloroflexi- Class: Chloroflexi
Ordnungen: Chloroflexales, HerpetosiphonalesOrders: Chloroflexales, Herpetosiphonales
- Klasse: Anaerolineae- Class: Anaerolineae
- Ordnung: Anaerolineales - Phylum: Thermomicrobia- Order: Anaerolineal - Phylum: Thermomicrobia
- Klasse: Thermomicrobia- Class: Thermomicrobia
Ordnung: ThermomicrobialesOrder: Thermomicrobiales
- Phylum: Nitrospira- Phylum: Nitrospira
- Klasse: Nitrospira - Ordnung: Nitrospirales- Class: Nitrospira - Order: Nitro spirals
- Phylum: Deferribacteres- Phylum: Deferribacteres
- Klasse: Deferribacteres- Class: Deferribacteres
Ordnung: DeferribacteralesOrder: Deferribacterales
- Phylum: Cyanobacteria - Klasse: Cyanobacteria- Phylum: Cyanobacteria - Class: Cyanobacteria
Ordnungen: Subsection I (früher Chroococcales), Subsection Il (Pleurocapsales), Subsection III (Oscillatoriales), Subsection IV (Nostocales), Subsection V (Stigonematales)Orders: Subsection I (formerly Chroococcales), Subsection II (Pleurocapsales), Subsection III (Oscillatoriales), Subsection IV (Nostocales), Subsection V (Stigonematales)
- Phylum: Chlorobi - Klasse: Chlorobia- Phylum: Chlorobi - Class: Chlorobia
- Ordnung: Chlorobiales- Order: Chlorobiales
- Phylum: Proteobacteria- Phylum: Proteobacteria
- Klasse: Alphaproteobacteria - Ordnungen: Rhodospirillales, Rickettsiales, Rhodobacterales, Sphingomonadales, Caulobacterales, Rhizobiales, Parvularculales- Class: Alphaproteobacteria - Orders: Rhodospirillales, Rickettsiales, Rhodobacterales, Sphingomonadales, Caulobacterales, Rhizobiales, Parvularculales
- Klasse: Betaproteobacteria- Class: Betaproteobacteria
- Ordnungen: Burkholderiales, Hydrogenophilales, Methylophilales, Neisseriales, Nitrosomonadales, Rhodocyclales, Procabacteriales- Orders: Burkholderiales, Hydrogenophilales, Methylophilales, Neisseriales, Nitrosomonadales, Rhodocyclales, Procabacteriales
- Klasse: Gammaproteobacteria- Class: Gammaproteobacteria
- Ordnungen: Chromatiales, Acidithiobacillales, Xanthomonadales, Cardiobacteriales, Thiotrichales, Legionellales, Methylococcales, Oceanospirillales, Pseudomonadales, Alteromonadales, Vibrionales, Aeromonadales, Enterobacteriales, Pasteurellales- Orders: Chromatiales, Acidithiobacillales, Xanthomonadales, Cardiobacteriales, Thiotrichales, Legionellales, Methylococcales, Oceanospirillales, Pseudomonads, Alteromonadales, Vibrionales, Aeromonadales, Enterobacteriales, Pasteurellales
- Klasse: Deltaproteobacteria- Class: deltaproteobacteria
- Odnungen: Desulfurellales, Desulfovibrionales, Desulfobacterales, Desulfarcales, Desulfuromonales, Synthrophobacterales, Bdellovibrionales, Myxococcales (Unterordnungen: Cystobacterieae, Sorangineae, Nannocystineae)- Odnungen: Desulfurellales, Desulfovibrionales, Desulfobacterales, Desulfarcales, Desulfuromonales, Synthrophobacterales, Bdellovibrionales, Myxococcales (Suborders: Cystobacterieae, Sorangineae, Nannocystineae)
- Klasse: Epsilonproteobacteria- Class: epsilonproteobacteria
- Ordnung: Campylobacterales- Order: Campylobacterales
- Phylum: Firmicutes- Phylum: Firmicutes
- Klasse: Clostridia - Ordnungen: Clostridiales, Thermoanaerobacteriales, Haolanaerobiales- Class: Clostridia - Orders: Clostridiales, Thermoanaerobacteriales, Haolanaerobiales
- Klasse: Mollicutes- Class: Mollicutes
- Ordnungen: Mycoplasmatales, Entomoplasmatales, Acholeplasmatales, Anaeroplasmatales, Incertae sedis- Orders: mycoplasmatales, entomoplasmatales, acholeplasmatales, anaeroplasmatales, incertae sedis
- Klasse: Bacilli - Ordnungen: Bacillales, Lactobacillales- Class: Bacilli - Orders: Bacillales, Lactobacillales
- Phylum: Actinobacteria- Phylum: Actinobacteria
- Klasse: Actinobacteria- Class: Actinobacteria
- Ordnungen: Acidimicrobiales, Rubrobacterales, Coriobacteriales, Sphaerobacterales, Actinomycetales (Unterordnungen: Micorcoccineae, Corynebacterineae, Actinomycineae, Propionibacterineae,- Orders: Acidimicrobiales, Rubrobacterales, Coriobacteriales, Sphaerobacterales, Actinomycetales (Suborders: Micorcoccineae, Corynebacterineae, Actinomycineae, Propionibacterineae,
Pseudonocardineae, Streptomycineae, Streptomycineae,Pseudonocardineae, Streptomycineae, Streptomycineae,
Micromonosproineae, Frankineae, Glycomycineae), BifidobacterialesMicromonosproineae, Frankineae, Glycomycineae), Bifidobacteriales
- Phylum: Planctomycetes- Phylum: Planctomycetes
- Klasse: Planctomycetacia - Ordnung: Planctomycetales - Phylum: Chlamidiae- Class: Planctomycetacia - Order: Planctomycetales - Phylum: Chlamidiae
- Klasse: Chlamydiae- Class: Chlamydiae
- Ordnung: Chlamydiales- Order: Chlamydiales
- Phylum: Spirochaetes - Klasse: Spirochaetes- Phylum: Spirochaetes - Class: Spirochaetes
Ordnung: SpirochaetalesOrder: Spirochaetales
- Phylum: FibrobacteresPhylum: Fibrobacteres
- Klasse: Fibrobacteres- Class: Fibrobacteres
- Ordnung: Fibrobacterales - Phylum: Acidobacteria- Order: Fibrobacterales - Phylum: Acidobacteria
- Klasse: Acidobacteria- Class: Acidobacteria
- Ordnung: Acidobacteriales- Order: Acidobacteriales
- Phylum: Bacteroidetes- Phylum: Bacteroidetes
- Klasse: Bacteroidetes - Ordnung: Bacteroidales- Class: Bacteroidetes - Order: Bacteroidales
- Klasse: Flavobacteria- Class: Flavobacteria
Ordnung: FlavobacterialesOrder: Flavobacteriales
- Klasse: Sphingobacteria- Class: Sphingobacteria
- Ordnung: Sphingobacteriales - Phylum: Fusobacteria- Order: Sphingobacteriales - Phylum: Fusobacteria
- Klasse: Fusobacteria- Class: Fusobacteria
- Ordnung: Fusobacteriales- Order: Fusobacteriales
- Phylum: Verrucomicrobia- Phylum: Verrucomicrobia
- Klasse: Verrucomicrobiae - Ordnung: Verrucomicrobiales- Class: Verrucomicrobiae - Order: Verrucomicrobiales
- Phylum: Dictyoglomi- Phylum: Dictyoglomi
- Klasse: Dictyoglomi- Class: Dictyoglomi
- Ordnung: Dictyoglomales- Order: Dictyoglomales
- Phylum: Gemmatimonadetes - Klasse: Gemmatimonadetes- Phylum: Gemmatimonadetes - Class: Gemmatimonadetes
- Ordnung: Gemmatimonadales- Order: Gemmatimonadales
Zu den Bakterien, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter aus Flüssigkeiten separiert werden können, zählen beispielsweise, aber nicht erschöpfend Eschericia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa und Micrococcus luteus.The bacteria which can be separated from liquids with the aid of the composite filters according to the invention include, for example, but not exhaustively Eschericia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Micrococcus luteus.
Viren sind intrazelluläre, selbst aber nicht zelluläre Parasiten in Zellen von Lebewesen. Viren enthalten Nukleinsäuren (DNA oder RNA) zu ihrer Vermehrung und Ausbreitung, besitzen aber kein Cytoplasma und damit auch keinen eigenen Stoffwechsel und sind deshalb auf den Stoffwechsel der Wirtszelle angewiesen. Sie sind damit intrazelluläreViruses are intracellular, but not cellular, parasites in living cells. Viruses contain nucleic acids (DNA or RNA) for their proliferation and spread, but have no cytoplasm and therefore no metabolism of their own and are therefore dependent on the metabolism of the host cell. They are thus intracellular
Parasiten. Viren befallen Zellen von Eukaryoten (Pflanzen, Tiere, Menschen, Pilze) und Prokaryoten (Bakterien und Archaeen). Viren, die Prokaryoten als Wirte nutzen, werden Bakteriophagen genannt.Parasites. Viruses attack cells of eukaryotes (plants, animals, humans, fungi) and prokaryotes (bacteria and archaea). Viruses that use prokaryotes as hosts are called bacteriophages.
Viren kommen in zwei Erscheinungsformen vor:Viruses come in two forms:
- als Nukleinsäure (DNA oder RNA) in den Zellen des Wirts. Die Nukleinsäure enthält die Information zu ihrer Replikation und zur Reproduktion der zweitenas nucleic acid (DNA or RNA) in the cells of the host. The nucleic acid contains the information for its replication and for the reproduction of the second
Virusform (genannt Virion). Die Wirtszelle repliziert die Nukleinsäure (Vermehrung).Virus form (called virion). The host cell replicates the nucleic acid (proliferation).
- als Virionen, die zur Verbreitung des Virus aus den Wirtszellen ausgeschleust werden.- as virions, which are released to spread the virus from the host cells.
Die Klassifizierung von Viren beruht auf drei Kriterien:The classification of viruses is based on three criteria:
- behüllte und unbehüllte Viren,- enveloped and non-enveloped viruses,
- DNA- oder RNA-Genome,- DNA or RNA genomes,
- einzelsträngige (Single stranded = ss) oder doppelsträngige (double stranded = ds) Nukleinsäure.single stranded (ss) or double stranded (ds) nucleic acid.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Viren zu den Mikroorganismen gezählt. Nachfolgend sind beispielhaft, aber nicht erschöpfend einige Viren genannt, deren Wirte Bakterien, Pflanzen, Tiere und/oder Menschen sind und die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter aus Flüssigkeiten separiert werden können:In the context of the present invention, viruses are counted among the microorganisms. In the following, by way of example, but not exhaustively, some viruses are named whose hosts are bacteria, plants, animals and / or humans and which can be separated from liquids with the aid of the composite filters according to the invention:
Bakteriophagen:bacteriophages:
Lambda, Lambdoide Phagen, M 13-Phagen, Mu-Phagen, P1-Phagen, P22-Phagen, QD-Phagen, T-even-Phagen, T-odd-Phagen, T2-Phagen, T4-Phagen, T7-Phagen. Pflanzenviren:Lambda, lambdoid phage, M13 phage, Mu phage, P1 phage, P22 phage, QD phage, T-even phage, T-odd phage, T2 phage, T4 phage, T7 phage. Plant viruses:
Alfalfa mosaik virus, Bromovirus, Capillovirus, Carlavirus, Carmovirus, Caulimovirus, Closterovirus, Cryptovirus, Cucumovirus, Dianthovirus, Fabavirus, Fijivirus, Furovirus, Geminivirus, Hordeivirus, llarvirus, Luteovirus, Machlovirus, Marafivirus, Necrovirus, Nepovirus, Phytoreovirus, Plant Rhabdovirus, Potexvirus, Sobemovirus, Tenuivirus, Tobamovirus, Tobravirus, Tomato spotted wilt, Tombusvirus, Tymovirus.Alfalfa mosaic virus, Bromovirus, Capillovirus, Carlavirus, Carmovirus, Caulimovirus, Closterovirus, Cryptovirus, Cucumovirus, Dianthovirus, Fabavirus, Fijivirus, Furovirus, Geminivirus, Hordeivirus, llarvirus, Luteovirus, Machlovirus, Marafivirus, Necrovirus, Nepovirus, Phytoreovirus, Plant Rhabdovirus, Potexvirus , Sobovirus, Tenuivirus, Tobamovirus, Tobravirus, Tomato spotted wilt, Tombusvirus, Tymovirus.
Viren, die Tiere befallen:Viruses infecting animals:
Adenovirus, Arenaviridae, Baculoviridae, Bimaviridae, Bunyaviridae, Caliciviridae, Cardioviren, Coronaviridae, Corticoviridae, Cystoviridae, Epstein-Barr-Virus, Enterovirus, Filoviridae, FMD-Viren, Hepadnaviridae, Hepatisviren, Herpesviridae, Immunodefizienzviren, Influenzavirus, Inoviridae, Orthomyxoviridae, Papovaviren, Paramyxoviridae, Parvoviridae, Picornaviridae, Polioviridae, Polydnaviridae, Poxviridae, Reoviridae, Retroviren, Rhabdoviridae, Rhinoviren, Semliki Forest Virus, Tetraviridae, Togaviridae, Toroviridae, Vacciniavirus, Vesicular Stomatitis Virus.Adenovirus, Arenaviridae, Baculoviridae, Bimaviridae, Bunyaviridae, Caliciviridae, Cardioviruses, Coronaviridae, Corticoviridae, Cystoviridae, Epstein-Barr Virus, Enterovirus, Filoviridae, FMD Viruses, Hepadnaviridae, Hepatisviruses, Herpesviridae, Immunodeficiency Viruses, Influenza Virus, Inoviridae, Orthomyxoviridae, Papovaviruses, Paramyxoviridae, Parvoviridae, Picornaviridae, Polioviridae, Polydnaviridae, Poxviridae, Reoviridae, Retroviruses, Rhabdoviridae, Rhinoviruses, Semliki Forest Virus, Tetraviridae, Togaviridae, Toroviridae, Vaccinia Virus, Vesicular Stomatitis Virus.
Humanpathogene Viren:Human pathogenic viruses:
Behüllte Viren: doppelsträngige DNA-Viren (dsDNA)Enveloped viruses: double-stranded DNA viruses (dsDNA)
- Familie: Poxviridae- Family: Poxviridae
- Unterfamilie: ChordopoxvirinaeSubfamily: Chordopoxvirinae
Gattungen: Orthopoxvirus, Parapoxvirus, Molluscipoxvirus - Familie: HerpesviridaeSpecies: Orthopoxvirus, Parapoxvirus, Molluscipoxvirus - Family: Herpesviridae
- Unterfamilie: AlphaherpesvirinaeSubfamily: Alphaherpesvirinae
Gattungen: Simplexvirus, VaricellovirusGenera: simplex virus, varicellovirus
- Unterfamilie: BetaherpesvirinaeSubfamily: Betaherpesvirinae
- Gattungen: Cytomegalovirus, Reseolovirus - Unterfamilie: Gammaherpesvirinae- Genera: Cytomegalovirus, Reseolovirus - Subfamily: Gammaherpesvirinae
- Gattungen: Lymphocryptovirus, Rhadinovirus- Genera: Lymphocryptovirus, Rhadinovirus
- Familie: Hepadnaviridae- Family: Hepadnaviridae
- Gattung: Orthohepadnavirus Behüllte Viren: Einzel(+)-Strang-RNA-Viren (ss(+)RNA)- Genus: Orthohepadnavirus Enveloped viruses: single (+) - strand RNA viruses (ss (+) RNA)
- Familie: Togaviridae- Family: Togaviridae
- Gattungen: Alphaviren, Rubiviren- Genera: Alphaviruses, Rubiviruses
- Familie: Flaviviridae - Gattungen: Hepacivirus, Flavivirus- Family: Flaviviridae - Genera: Hepacivirus, Flavivirus
- Familie: Coronaviridae- Family: Coronaviridae
- Gattungen: Coronavirus, Torovirus- Genera: coronavirus, torovirus
- Familie: Retroviridae- Family: Retroviridae
- Unterfamilie: Orthoretrovirinae - Gattungen: Deltaretrovirus, LentivirusSubfamily: Orthoretrovirinae genera: deltaretrovirus, lentivirus
Behüllte Viren: Einzel(-)-Strang-RNA-Viren (ss(-)RNA)Enveloped viruses: single (-) - strand RNA viruses (ss (-) RNA)
- Familie: Arenaviridae- Family: Arenaviridae
- Gattung: Arenavirus - Familie: Bornaviridae- Genus: Arenavirus - Family: Bornaviridae
- Gattung: Bornavirus- Genus: Bornavirus
- Familie: Bunyaviridae- Family: Bunyaviridae
- Gattungen: Orthobunyavirus, Phlebovirus, Nairovirus, Hantavirus- Species: Orthobunyavirus, phlebovirus, nairovirus, hantavirus
- Familie: Filoviridae - Gattungen: Marburg-Virus, Ebola-Virus- Family: Filoviridae - genera: Marburg virus, Ebola virus
- Familie: Orthomyxoviridae- Family: Orthomyxoviridae
- Gattungen: Influenzavirus A, Influenzavirus B, Influenzavirus C- genera: influenza virus A, influenza virus B, influenza virus C
- Familie: Paramyxyviridae- Family: Paramyxyviridae
- Unterfamilie: Paramyxovirinae - Gattungen: Avulavirus, Morbillivirus, Henipavirus, RubulavirusSubfamily: Paramyxovirinae genera: Avulavirus, Morbillivirus, Henipavirus, Rubulavirus
- Unterfamilie: PneumovirinaeSubfamily: Pneumovirinae
- Gattungen: Pneumovirus, Metapneumovirus- genera: pneumovirus, metapneumovirus
- Familie: Rhabdoviridae- Family: Rhabdoviridae
Gattungen: Vesiculovirus, LyssavirusGenera: Vesiculovirus, Lyssavirus
Unbehüllte Viren: doppelsträngige DNA-Viren (dsDNA)Non-enveloped viruses: double-stranded DNA viruses (dsDNA)
- Familie: Adenoviridae- Family: Adenoviridae
- Gattung: Mastadenovirus- Genus: Mastadenovirus
- Familie: Polyomaviridae Gattung: Polyomavirus- Family: Polyomaviridae Genus: Polyomavirus
- Familie: Papilllomaviridae- Family: Papilllomaviridae
Gattung: Papillomavirus - Untergattung: Humane PapillomvirenGenus: Papillomavirus - Subgenus: Human papillomaviruses
Unbehüllte Viren: einzelsträngige DNA-Viren (ssDNA)Non-enveloped viruses: single-stranded DNA viruses (ssDNA)
- Familie: Parvoviridae- Family: Parvoviridae
- Unterfamilie: ParvovirinaeSubfamily: Parvovirinae
- Gattungen: Dependovirus, Erythrovirus- Genera: Dependovirus, erythroid virus
Unbehüllte Viren: doppelsträngige RNA-Viren (dsRNA)Non-enveloped viruses: double-stranded RNA viruses (dsRNA)
- Familie: Reoviridae- Family: Reoviridae
Gattungen: Rotavirus, ColtivirusGenera: rotavirus, coltivirus
nbehüllte Viren: Einzel(+)-Strang-RNA-Viren (ss(+)RNA)nested viruses: single (+) - strand RNA viruses (ss (+) RNA)
- Familie: Caliciviridae- Family: Caliciviridae
- Gattungen: Norovirus, Sapovirus- Genera: norovirus, sapovirus
- Familie: Hepevirus- Family: hepevirus
- Gattung: Hepevirus - Familie: Picomaviridae- Genus: Hepevirus - Family: Picomaviridae
- Gattungen: Enterovirus, Hepatovirus, Rhinovirus- Genera: enterovirus, hepatovirus, rhinovirus
Algen, meist aquatische, ein- bis mehrzellige eukaryotische Organismen, die dem Pflanzenreich zugeordnet werden, obwohl manche ihrer Merkmale auf eine Verwandschaft mit Tieren hindeuten, und die in ihrer Gesamtheit keine geschlossene Abstammungsgemeinschaft darstellen. Algen werden in neun Abteilungen gegliedert: Glaucophyta, Euglenophyta, Cryptophyta, Chlorarachniophyta, Dinophyta, Haptophyta, Heterokontophyta, Rhodophyta und Chlorophyta. Dem Fachmann ist bekannt, dass es bei einigen dieser Abteilungen sowohl einzellige Algen gibt als auch mehrzellige bis hin zu solchen, die gewebähnliche Zellverbände bilden.Algae, mostly aquatic, single to multicellular eukaryotic organisms, which are assigned to the plant kingdom, although some of their characteristics suggest a relationship to animals, and which in their entirety do not constitute a cohesive genealogy. Algae are divided into nine divisions: Glaucophyta, Euglenophyta, Cryptophyta, Chlorarachnophyta, Dinophyta, Haptophyta, Heterocontophyta, Rhodophyta and Chlorophyta. The skilled person is aware that in some of these departments there are both single-celled algae and multicellular to those which form tissue-like cell aggregates.
Pilze sind eukaryotische Lebewesen, deren Zellen Mitochondrien und ein Zellskelett enthalten. In der biologischen Klassifikation bilden sie neben Tieren und Pflanzen ein eigenständiges Reich, zu dem sowohl Einzeller wie die Backhefe als auch Mehrzeller wie die Schimmelpilze und die Speisepilze gehören. Zahlreiche ein- und mehrzellige Pilze sind für Pflanzen, Tiere und Menschen relevant: Einge sind pathogen, andere medizinisch bedeutend, biotechnisch relevant, oder sie verursachen Schimmel.Fungi are eukaryotic organisms whose cells contain mitochondria and a cytoskeleton. In the biological classification they form apart from animals and plants an independent kingdom, which includes single-celled organisms as well as baker's yeast as well as multicellular organisms such as molds and edible mushrooms. Numerous monocellular and multicellular Fungi are relevant to plants, animals and humans: some are pathogenic, others are medically significant, biotechnologically relevant, or they cause mold.
Nachfolgend sind beispielhaft, aber nicht erschöpfend einige Pilze genannt, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter aus Flüssigkeiten separiert werden können.Hereinafter, by way of example, but not exhaustively, some fungi are mentioned which can be separated from liquids with the aid of the composite filters according to the invention.
Zu den Pilzen, die Mykosen (Pilzerkrankungen) bei Pflanzen hervorrufen, gehören beispielsweise Erysiphales (Echte Mehltaupilze), Peronosporaceae (Falsche Mehltaupilze), Claviceps purpurea (Mutterkorn), Diplocarpon rosae (Sternrußtau), Phytophtora infestestans (Kraut- und Knollenfäule), Ophiostoma novo-ulmi, Ophiostoma ulmi, synonym: Ceratocystis υlmi (Ulmensterben), Ustilago maydis (Maisbeulenbrand), Tilletia caries, synonym: Tilletia tritici (Steinbrand bei Weizen), Vθrticillum (Welkekrankheit bei vielen Kulturpflanzen), Venturia (Apfelschorf), Gymnosporangium sabinae (Birnengitterrost), Nectria galligena (Obstbaumkrebs), Taphrina pruni (Narrenkrankheit), außerdem die Braunfäule, hervorgerufen beispielsweise durch den Lärchenporling (Laricifomes officinalis), den Schwefelporling {Laetiporus sulphureus) oder den Bitteren Saftporling {Spongiporus stipticus) und die Weißfäule, hervorgerufen beispielsweise durch Trameten (Trametes und Daedolopsis), die Feuerschwämme (Phellinus), Zunderschwämme (Fomes), den Ausgebreiteten Hausporling (Donkioporia expansa, auch „Eichenporling" genannt), der Schmetterlingsporling (Trametes versicolor, Schmetterlingstramete) sowie die meisten Holzkeulenartigen (Xylariaceae).The fungi which cause mycoses (fungal diseases) in plants include, for example, Erysiphales (powdery mildew fungi), Peronosporaceae (false downy mildew), Claviceps purpurea (ergot), Diplocarpon rosae (star sooty), Phytophtora infestestans (cabbage rot), Ophiostoma novo -ulmi, Ophiostoma ulmi, synonym: Ceratocystis υlmi (elm dying), Ustilago maydis (corn dew), Tilletia caries, synonymous: Tilletia tritici (stone fire in wheat), Vθrticillum (wilting disease in many crops), Venturia (apple scab), Gymnosporangium sabinae (pear grid ), Nectria galligena (fruit tree crayfish), Taphrina pruni (fool's disease), as well as the brown rot, caused for example by the Lärchenporling (Laricifomes officinalis), the Schwefelporling {Laetiporus sulphureus) or the Bitteren Saftporling {Spongiporus stipticus) and the white rot, caused for example by Trameten (Trametes and Daedolopsis), the fire sponges (Phellinus) , Tinder sponges (Fomes), House Porfolus (Donkioporia expansa, also called "Oak Porling"), Butterfly Porcupine (Trametes versicolor, Butterfly Tramete), and most wood-lobed (Xylariaceae).
Als Verursacher von Braunfäuleschäden in Gebäuden sind neben zahlreichen anderen Pilzarten insbesondere der Echte Hausschwamm (Serpula lacrymans), der Braune Kellerschwamm {Coniophora puteana) und der Weiße Porenschwamm (Antrodia vailantii bzw. Antrodia sinuosa) von Bedeutung.In addition to numerous other types of fungi, the spongy damage caused by brown rot in buildings is especially true of the dry rot (Serpula lacrymans), the brown cellar sponge {Coniophora puteana) and the white pore sponge (Antrodia vailantii or Antrodia sinuosa).
Zu den Schimmelpilzen gehören Pilze der Gattungen Acremonium, Alternaria, Aspergillus, Aureobasidium, Botrytis, Chaetomium, Cladosporium, Claviceps, Curvularia, Dematiaceae, Eurotium, Fusarium, Monilia, Mucor, Mycelia sterilia, Neurospora, Paecilomyces, Penicillium, Phoma, Rhizopus, Scopulariopsis, Stachybotrys, Stemphylium, Trichoderma, Ulocladium, Wallemia. Des Weiteren gibt es einige Pilze, die als Parasiten in lebendem Gewebe Mykosen hervorrufen. Die Erreger der Mykosen werden unterschieden in Dermatophyten (Fadenpilze), Hefen (Sprosspilze) und Schimmelpilze (siehe oben). Derzeit sind 38 Arten von Dermatophyten bekannt, die bei Mensch und/oder Tier pathogen wirken. Sie gehören zu den drei Gattungen Microsporum, Trichophyton und Epidermophytum innerhalb der Familie Moniliaceae. Eine für den Menschen und viele Tiere pathogene Hefe ist Candida albicans.Fungi include fungi of the genera Acremonium, Alternaria, Aspergillus, Aureobasidium, Botrytis, Chaetomium, Cladosporium, Claviceps, Curvularia, Dematiaceae, Eurotium, Fusarium, Monilia, Mucor, Mycelia sterilia, Neurospora, Paecilomyces, Penicillium, Phoma, Rhizopus, Scopulariopsis, Stachybotrys, Stemphylium, Trichoderma, Ulocladium, Wallemia. Furthermore, there are some fungi that cause mycoses as parasites in living tissue. The pathogens of mycoses are differentiated into dermatophytes (filamentous fungi), yeasts (yeasts) and molds (see above). Currently, 38 types of dermatophytes are known to be pathogenic in humans and / or animals. They belong to the three genera Microsporum, Trichophyton and Epidermophytum within the family Moniliaceae. A yeast pathogenic to humans and many animals is Candida albicans.
Andererseits sind viele Hefen wirtschaftlich von Bedeutung, etwa für die Nahrungsmittelindustrie. Hierzu zählen beispielsweise, aber nicht erschöpfendOn the other hand, many yeasts are economically important, such as the food industry. These include, for example, but not exhaustive
Schizosaccharomyces pombe, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlshergensis, Saccharomyces uvarum, Candida utilis, Saccharomyces boulardii,Schizosaccharomyces pombe, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlshergensis, Saccharomyces uvarum, Candida utilis, Saccharomyces boulardii,
Pichia pistoris und Brettanomyces bruxellensis, wobei die letztgenannte einerseits fürPichia pistoris and Brettanomyces bruxellensis, the latter on the one hand for
Most und Wein eine Schädlingshefe darstellt, andererseits aber auch für die Bierherstellung genutzt wird.Must and wine is a pest yeast, on the other hand, but also used for beer production.
Außerdem finden Hefen wie z.B. Arxula adeninivorans (Blastobotrys adeninivorans), Candida boidinii, Hansenula polymorpha {Pichia angusta), Kluyveromyces lactis, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae und Yarrowia lipolytica Verwendung als Expressionsplattformen.In addition, yeasts such as e.g. Arxula adeninivorans (Blastobotrys adeninivorans), Candida boidinii, Hansenula polymorpha {Pichia angusta), Kluyveromyces lactis, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae and Yarrowia lipolytica use as expression platforms.
Pilze, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter aus Flüssigkeiten separiert werden können, sind beispielsweise, aber nicht erschöpfend Aspergillus niger und Chaetomium globosum.Fungi that can be separated from liquids using the composite filters of the present invention include, but are not limited to, Aspergillus niger and Chaetomium globosum.
Protozoen sind tierische Einzeller, die keine Zellmembran, aber im Gegensatz zu Bakterien einen echten Zellkern besitzen. Ein sog. echter Zellkern ist durch eine als Kernhülle oder Kernmembran bezeichnete Doppelmembran vom Cytoplasma abgegrenzt. Das Vorhandensein eines echten Zellkerns ist das charakteristische Merkmal der Eukaryoten, weshalb Protozoen zu den Eukaryoten zählen.Protozoa are unicellular organisms that do not have a cell membrane but, unlike bacteria, have a true cell nucleus. A so-called true cell nucleus is delimited from the cytoplasm by a double membrane called the nuclear envelope or nuclear membrane. The presence of a true cell nucleus is the characteristic feature of eukaryotes, which is why protozoa are among the eukaryotes.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter können Protozoen aus Flüssigkeiten separiert werden. Nachfolgend sind Klassen und Ordnungen der Protozoen gemäß der zoologischen Systematik genannt: - 1. Klasse: Flagellata (Geißeltierchen, Geißler)With the aid of the composite filter according to the invention, protozoa can be separated from liquids. The following are classes and orders of protozoa according to the zoological classification: - 1st class: Flagellata (flagellum, whip-lizard)
- 1. Ordnung: Choanoflagellata- 1st order: Choanoflagellata
- 2. Ordnung: Trichonomonadida- 2nd order: Trichonomonadida
- 3. Ordnung: Diplomonadida - 4. Ordnung: Hypermastigida- 3rd order: Diplomonadida - 4th order: Hypermastigida
- 5. Ordnung: Kinetoplastida- 5th order: Kinetoplastida
- 6. Ordnung: Opalinida- 6th order: Opalinida
- 2. Klasse: Rhizopoda (Wurzelfüßler) - 1. Ordnung: Amoebina (Wechseltierchen)- 2nd class: Rhizopoda (root feeder) - 1st order: Amoebina (feeder)
- 2. Ordnung: Testacea (Thekamöben)- 2nd order: Testacea (Theca)
- 3. Ordnung: Foraminifera- 3rd order: foraminifera
- 4. Ordnung: Radiolaria (Strahlentierchen)- 4th order: Radiolaria (radiolarians)
- 5. Ordnung: Heliozoa (Sonnentierchen)- 5th order: Heliozoa (Sonnentierchen)
- 3. Klasse: Sporozoa (Sporentierchen)- 3rd class: Sporozoa (Sporiertierchen)
- 1. Ordnung: Gregarinida- 1st order: Gregarinida
- 2. Ordnung: Coccidia- 2nd order: coccidia
- 3. Ordnung: Piroplasmida- 3rd order: Piroplasmida
- 4. Klasse: Microspora- 4th grade: Microspora
- 5. Klasse: Myxozoa- 5th grade: Myxozoa
- 6. Klasse: Ciliata (Wimperntierchen)- 6th grade: Ciliata (crayfish)
- 1. Ordnung: Holotricha- 1st order: Holotricha
- 2. Ordnung: Petritricha- 2nd order: Petritricha
- 3. Ordnung: Spirotricha- 3rd order: Spirotricha
- 4. Ordnung: Chonotricha - 5. Ordnung: Suctoria- 4th order: Chonotricha - 5th order: Suctoria
Bevorzugt: Protozoen, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter aus Flüssigkeiten separiert werden können, sind beispielsweise, aber nicht erschöpfend Plasmodium falciparum, Plasmodium ovale, Plasmodium vivax und Plasmodium malaήae. Die erfindungsgemäßen Kompositfilter umfassend mindestens ein permeables, flüssigkeitsdurchlässiges Trägermaterial und mindestens ein Vlies aus elektrogesponnenen Fasern werden hergestellt, indem das mindestens eine Trägermaterial auf die Gegenelektrode 7 einer Elektrospinnapparatur (wie in Fig. 1 gezeigt) aufgebracht und darauf mit Hilfe des Elektrospinnverfahrens mindestens ein Vlies abgeschieden wird. Dabei muss das zu bespinnende Material die Gegenelektrode nicht zwangsläufig berühren. Alternativ kann das zu bespinnende Material auch in einem kontinuierlichen Prozess berührungslos über die Elektrodenoberfläche hinweggeführt werden.Preference is given to protozoa which can be separated from liquids with the aid of the composite filters according to the invention, for example, but not exhaustively, Plasmodium falciparum, Plasmodium ovale, Plasmodium vivax and Plasmodium malaήae. The composite filters according to the invention comprising at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one fleece made from electrospun fibers are produced by applying the at least one carrier material to the counterelectrode 7 of an electrospinning apparatus (as shown in FIG. 1) and depositing at least one nonwoven thereon by means of the electrospinning process becomes. The material to be spun does not necessarily have to touch the counterelectrode. Alternatively, the material to be spun can also be guided over the electrode surface without contact in a continuous process.
Das Polymer bzw. die Polymere, aus denen das mindestens eine Vlies hergestellt werden soll, werden vor dem Elektroverspinnen in mindestens einem Lösungsmittel gelöst. Unter „löslich" wird dabei verstanden, dass das Polymer bzw. die Polymere eine Löslichkeit von mindestens jeweils 1 Gew.-% in dem entsprechenden Lösungsmittel aufweisen.The polymer or polymers from which the at least one nonwoven fabric is to be produced are dissolved in at least one solvent prior to electrospinning. By "soluble" is meant that the polymer or polymers have a solubility of at least 1 wt .-% in the corresponding solvent.
Dem Fachmann ist bekannt, welche Polymere in welchem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch löslich im Sinne obiger Definition sind. Er kann dieses Wissen anwenden, ohne den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.The person skilled in the art knows which polymers are soluble in which solvent or solvent mixture as defined above. He can apply this knowledge without departing from the scope of the claims.
Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise, aber nicht erschöpfend:Suitable solvents are, for example, but not exhaustive:
- Wasser, aliphatische Alkohole, beispielweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, 2-Propanol, n- Butanol, iso-Butanol, tert.-Butanol, Cyclohexanol, bei Raumtemperatur flüssige Carbonsäuren, beispielsweise Ameisensäure, Essigsäure, TrifluoressigsäureWater, aliphatic alcohols, for example methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, isobutanol, tert-butanol, cyclohexanol, carboxylic acids which are liquid at room temperature, for example formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid
- Amine, beispielsweise Diethylamin, Diisopropylamin, Phenylethylamin, polar aprotische Lösungsmittel, beispielsweise Aceton, Acetylaceton, Acetonitril, Essigsäureethylester, Diethylenglykol, Formamid, Dimethylformamid (DMF),Amines, for example diethylamine, diisopropylamine, phenylethylamine, polar aprotic solvents, for example acetone, acetylacetone, acetonitrile, ethyl acetate, diethylene glycol, formamide, dimethylformamide (DMF),
Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon (NMP), Pyridin, Benzylalkohol, halogenierte Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Dichlormethan, Chloroform, - unpolare aliphatische Lösungsmittel, beispielsweise Alkane, ausgewählt aus Hexan, Heptan, Octan und Cycloalkane, ausgewählt aus Cyclopentan, Cyclohexan, Cycloheptan, unpolare aromatische Lösungsmittel, beispielsweise Benzol, Toluol.Dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone (NMP), pyridine, benzyl alcohol, halogenated hydrocarbons, for example dichloromethane, chloroform, nonpolar aliphatic solvents, for example alkanes, selected from hexane, heptane, octane and cycloalkanes selected from cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, nonpolar aromatic solvents, for example benzene, toluene.
Dabei ist Wasser als Lösungsmittel vor allem für die Herstellung von elektrogesponnenen Metall- oder Metalloxidfasern geeignet.In this case, water is suitable as a solvent, especially for the production of electrospun metal or metal oxide.
Vorteilhaft werden solche Lösungen versponnen, deren Polymeranteil 1 Gew.-% bis 25 Gew.-% beträgt.Advantageously, such solutions are spun, the polymer content is 1 wt .-% to 25 wt .-%.
Die erfindungsgemäß einzusetzende Polymerlösung kann auf alle dem Fachmann bekannten Arten elektroversponnen werden, beispielsweise durch Extrusion der Lösung unter geringem Druck durch eine mit einem Pol einer Spannungsquelle verbundene Kanüle auf einem in Abstand zu dem Kanülenausgang angeordnete Gegenelektrode. Auf dieser Gegenelektrode befindet sich das mindestens eine Trägermaterial.The polymer solution to be used according to the invention can be electrospun in all manners known to the person skilled in the art, for example by extrusion of the solution under low pressure through a cannula connected to one pole of a voltage source on a counter electrode arranged at a distance from the cannula outlet. On this counter electrode is the at least one carrier material.
Vorzugsweise wird der Abstand zwischen der Kanüle und der als Kollektor fungierenden Gegenelektrode sowie die Spannung zwischen den Elektroden derart eingestellt, dass sich zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld von vorzugsweise 0,5 bis 2 kV/cm. Es entsteht ein auf die Gegenelektrode gerichteter Materialstrom, der sich auf dem Weg zur Gegenelektrode verfestigt.Preferably, the distance between the cannula and the counterelectrode acting as collector and the voltage between the electrodes is set such that between the electrodes an electric field of preferably 0.5 to 2 kV / cm. The result is a flow of material directed at the counterelectrode, which solidifies on the way to the counterelectrode.
Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn der Durchmesser der Kanüle 50 μm bis 500 μm beträgt.Good results are obtained, in particular, when the diameter of the cannula is 50 μm to 500 μm.
Dem Fachmann ist bekannt, wie er den Faserdurchmesser einstellen kann. So wird beispielsweise der Faserdurchmesser um so größer, je viskoser, d.h. je konzentrierter die zu verspinnende Polymerlösung ist. Je höher die Flussrate der Spinnlösung pro Zeiteinheit ist, desto größer ist der Durchmesser der erhaltenen elektrogesponnenen Fasern. Des Weiteren hängt der Faserdurchmesser von der Oberflächenspannung und der Leitfähigkeit der Spinnlösung ab. Dies ist dem Fachmann bekannt, und er kann diese Kenntnisse anwenden, ohne den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen. Die Auftragsstärke der Fasern auf dem Trägermaterial (in g/m2) wird bevorzugt gering gehalten. Je konzentrierter die Spinnlösung ist, desto höher ist die Auftragsstärke pro Zeit. Wie bereits ausgeführt, kann die Auftragsstärke bei verschiedenen Faserdurchmessern gleich sein, und vom Faserdurchmesser hängt die Charakteristik der Poren im Vlies ab.The person skilled in the art knows how to adjust the fiber diameter. Thus, for example, the fiber diameter becomes greater, the more viscous, ie the more concentrated the polymer solution to be spun. The higher the flow rate of the spinning solution per unit time, the larger the diameter of the obtained electrospun fibers. Furthermore, the fiber diameter depends on the surface tension and the conductivity of the spinning solution. This is known to the person skilled in the art and he can apply this knowledge without departing from the scope of the patent claims. The application thickness of the fibers on the carrier material (in g / m 2 ) is preferably kept low. The more concentrated the spinning solution is, the higher the application strength per time. As already stated, the application thickness can be the same for different fiber diameters, and the fiber diameter depends on the characteristics of the pores in the nonwoven fabric.
Erfindungsgemäß können die Fasern glatt, rau, stacheldrahtförmig (sog. Barbed Nanowire-Fasern) oder strukturiert sein, zylindrisch, spindelartig oder onduliert, massiv oder hohl, und sie können optional Verdickungen aufweisen. Dem Fachmann ist bekannt, wie er solche Fasern herstellt, indem er beispielweise die Konzentration der Spinnlösung, die Auftragsstärke und die angelegte Spannung variiert. So führt beispielsweise das Verspinnen von relativ verdünnten wässrigen Polymerlösungen mit maximal etwa 5 Gew.-% Polymer bei relativ hohen Spannungen zu Barbed Nanowire- Fasern. Bi- und polymodale Faserdurchmesser werden erhalten, wenn mehrere Polymerlösungen in mindestens zwei verschiedenen, mit Kapillardüsen ausgestatteten Vorratsgefäßen gleichzeitig versponnen werden. Mit Hilfe dieser letztgenannten Verfahrensvariante lässt sich die Porosität der erhaltenen Vliese besonders vorteilhaft steuern, indem beispielsweise der Anteil feiner Fasern erhöht und der Anteil grober Fasern verringert wird.According to the invention, the fibers can be smooth, rough, barbed wire (so-called Barbed nanowire fibers) or structured, cylindrical, spindle-shaped or undulating, solid or hollow, and they can optionally have thickenings. It is known to those skilled in the art how to make such fibers by, for example, varying the concentration of the spinning solution, the application level and the applied voltage. For example, the spinning of relatively dilute aqueous polymer solutions with a maximum of about 5 weight percent polymer at relatively high voltages results in Barbed nanowire fibers. Bi- and polymodal fiber diameters are obtained when multiple polymer solutions are spun simultaneously in at least two different reservoir vessels equipped with capillary jets. With the aid of this last-mentioned process variant, the porosity of the webs obtained can be controlled particularly advantageously, for example by increasing the proportion of fine fibers and reducing the proportion of coarse fibers.
Hohlfasern lassen sich herstellen, indem in einem ersten Schritt eine massive Faser aus einem abbaubaren Polymer hergestellt wird. Anschließend wird diese Faser mit einem zweiten, nicht abbaubaren Material beschichtet. Dabei kann es sich beispielsweise um ein nicht abbaubares Polymer, ein Metall, ein Metallsalz oder ein keramisches Material handeln. Optional können auch mehrere Schichten aus gleichen oder unterschiedlichen nicht abbaubaren Materialien aufgebracht werden. Anschließend wird die erste, massive Faser entfernt, z.B. thermisch, mitttels Bestrahlung oder mit einem Lösungsmittel. Zurück bleibt eine Hohlfaser, deren Innenwandung aus dem zweiten, nicht abbaubaren Material und deren Außenwandung aus dem zuletzt aufgebrachten nicht abbaubaren Material besteht.Hollow fibers can be produced by first producing a massive fiber from a degradable polymer. Subsequently, this fiber is coated with a second, non-degradable material. This may be, for example, a non-degradable polymer, a metal, a metal salt or a ceramic material. Optionally, multiple layers of the same or different non-degradable materials can be applied. Subsequently, the first massive fiber is removed, e.g. thermally, by irradiation or with a solvent. What remains is a hollow fiber, the inner wall of the second, non-degradable material and the outer wall of the last applied non-degradable material.
In einer weiteren Ausführungsform besitzen die elektrogesponnenen Vliese - wie oben beschrieben - eine gewebeartige Struktur. Solche gewebeartigen Vliese werden durch eine besondere Spinntechnik hergestellt: Bei der Herstellung der ersten Lage des Vlieses hat die Gegenelektrode (d.h. die „Unterlage", auf der die Fasern abgeschieden werden) eine Orientierung x. Anschließend wird die Gegenelektrode in der Ebene um 90° gedreht und die zweite Lage gesponnen. Die erste und die zweite Lage des Vlieses liegen dann rechtwinklig zueinander. Dieses Drehen der Gegenelektrode lässt sich beliebig oft wiederholen, und der Drehwinkel kann optional auch von 90° abweichen, wobei die Schichten im letztgenannten Fall gegeneinander verschoben, aber nicht rechtwinklig zu liegen kommen.In another embodiment, the electrospun webs have a web-like structure as described above. Such fabric-like nonwovens are produced by a special spinning technique: In the production of the first layer of the nonwoven fabric, the counterelectrode (ie the "base" on which the fibers are deposited) has an orientation x. Subsequently, the counterelectrode becomes in-plane Turned 90 ° and spun the second layer. The first and the second layer of the web are then at right angles to each other. This rotation of the counter electrode can be repeated as often as desired, and the rotation angle can optionally also deviate from 90 °, wherein the layers are shifted in the latter case against each other, but not come to lie at right angles.
Vliese aus funktionalen Polymeren sind erhältlich, indem Polymere versponnen werden, die entsprechende funktionelle Gruppen enthalten, beispielsweise Aldehydgruppen. Bei entsprechender Wahl des funktionellen Polymers können entweder Oberflächenproteine der Mikroorganismen an das Vlies gebunden werden oder auch Antibiotikamoleküle.Nonwovens of functional polymers are obtainable by spinning polymers containing appropriate functional groups, for example aldehyde groups. With a suitable choice of the functional polymer, either surface proteins of the microorganisms can be bound to the nonwoven or also antibiotic molecules.
Des Weiteren können Polymervliese mit antibakteriell wirksamen Stoffen ausgerüstet werden. Hierzu gehören beispielsweise Partikel antibakteriell wirksamer Metalle und Metallverbindungen, wie Titandioxid, Zinkoxid und/oder Silber. Zudem können auch antibakteriell wirksame nichtmetallische Stoffe, z. B. quaternäre Stickstoffverbindungen und Partikel aus diesen Stoffen, in die Polymervliese eingebracht werden.Furthermore, polymer fleeces can be equipped with antibacterial substances. These include, for example, particles of antibacterial metals and metal compounds, such as titanium dioxide, zinc oxide and / or silver. In addition, antibacterial non-metallic substances such. As quaternary nitrogen compounds and particles of these substances are introduced into the polymer webs.
Wasserlösliche Fasern werden nach dem Elektrospinnprozess wie oben beschrieben chemisch miteinander verknüpft bzw. miteinander vernetzt.Water soluble fibers are chemically linked or crosslinked with each other after the electrospinning process as described above.
Es können alle oben genannten Polymere versponnen werden. Des Weiteren können alle oben genannte Trägermaterialien verwendet werden.All of the polymers mentioned above can be spun. Furthermore, all the above-mentioned carrier materials can be used.
Die Herstellung von Gradientenvliesen gemäß obiger Definition ist literaturbekannt.The production of gradient nonwovens according to the above definition is known from the literature.
Die erfindungsgemäßen Kompositfilter können zur Abtrennung von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten verwendet werden. Die Mikroorganismen sind dabei gemäß obiger Definition ausgewählt aus Bakterien, Viren, Pilzen, Protozoen, Algen und Viren, wobei es sich bei Algen und Viren um Einzeller oder mehrzellige Verbände handelt, deren größte Ausdehnung kleiner oder gleich 0,2 mm beträgt.The composite filters according to the invention can be used for the separation of microorganisms from liquids contaminated therewith. The microorganisms are selected according to the above definition from bacteria, viruses, fungi, protozoa, algae and viruses, where algae and viruses are unicellular or multicellular associations, the largest dimension is less than or equal to 0.2 mm.
Die Filtration kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden. Die oben beschriebene Regeneration der Filter kann auch während einer kontinuierlichen Filtration durchgeführt werden. Die Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter erfolgt zweckmäßig mit einer Druckdifferenz. Dabei kann es sich sowohl um eine Überdruckfiltration als auch um eine Vakuumfiltration handeln.The filtration can be operated continuously or discontinuously. The above-described regeneration of the filters can also be carried out during a continuous filtration. The separation of microorganisms from contaminated liquids with the aid of the composite filter according to the invention is expediently carried out with a pressure difference. This can be either an overpressure filtration or a vacuum filtration.
Bei den mit Mikroorganismen kontaminierten Flüssigkeiten kann es sich um industrielle oder private Abwässer und Brauchwässer (beispielweise aus Kläranlagen und Schwimmbädern), Mikroorganismen enthaltende Flüssigkeiten aus Mikrobiologie und Medizin wie beispielsweise Zellkulturmedien enthaltend diese Mikroorganismen, Blutplasma oder Blutserum handeln. Des Weiteren kann es sich bei diesen kontaminierten Flüssigkeiten um Kühlschmierstoffe handeln. Beispielsweise sind wassermischbare Kühlschmierstoffe häufig von Bakterien befallen. Oft werden deswegen Konservierungsstoffe zugesetzt, die jedoch zu Hautreizungen führen können. Die Reinigung von kontaminierten Kühlschmierstoffen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompositfilter bietet hier Abhilfe. Auch aus wässrigen Lösungen wassermischbarer organischer Lösungsmittel sowie aus Emulsionen lassen sich Mikroorganismen abtrennen. Voraussetzung hierfür ist, dass das elektrogesponnene Vlies des erfindungsgemäßen Kompositfilters aus einem ölstabilen Material besteht. Dem Fachmann ist bekannt, dass Metallfasern, Metalloxidfasern, Carbonfasern und Keramikfasern ölstabil sind. Ihm ist auch bekannt, welche Polymerfasern ölstabil sind. Hierzu zählen beispielsweise, aber nicht erschöpfend, Fasern aus Polyamid, Polyvinylchlorid und Polystyrol.The microorganisms contaminated liquids may be industrial or domestic effluents and service waters (for example from sewage treatment plants and swimming pools), microbiological fluids containing microorganisms and medicines such as cell culture media containing these microorganisms, blood plasma or blood serum. Furthermore, these contaminated fluids may be coolants. For example, water-miscible cooling lubricants are often attacked by bacteria. Often, therefore, preservatives are added, which, however, can cause skin irritation. The cleaning of contaminated cooling lubricants using the composite filter according to the invention offers a remedy here. It is also possible to separate off microorganisms from aqueous solutions of water-miscible organic solvents and from emulsions. The prerequisite for this is that the electrospun nonwoven fabric of the composite filter according to the invention consists of an oil-stable material. It is known to the person skilled in the art that metal fibers, metal oxide fibers, carbon fibers and ceramic fibers are oil-stable. He is also aware of which polymer fibers are oil stable. These include, for example but not exhaustively, fibers of polyamide, polyvinyl chloride and polystyrene.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Kompositfilter zur Abtrennung von Bakterien aus damit kontaminierten Flüssigkeiten verwendet.In a preferred embodiment, the composite filters according to the invention are used for the separation of bacteria from liquids contaminated therewith.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht die Verwendung eines Mittels zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten in einem Filter vor, wobei es sich bei dem Mittel um ein Kompositfilter umfassend mindestens ein permeables, flüssigkeitsdurchlässiges Trägermaterial und mindestens ein Vlies aus elektrogesponnenen Fasern handelt.A further embodiment of the invention provides for the use of a means for separating microorganisms from contaminated liquids in a filter, wherein the means is a composite filter comprising at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one nonwoven made of electrospun fibers.
Das Trägermaterial kann ein faserorientiertes Vlies, ein Wirrfaservlies, ein poröser Festkörper, ein Gewebe, ein Papierfilter, ein Kunststofffilter, ein Metallsieben oder ein Membranfilter sein. Die Fasern können wasserstabile Polymerfasern, Metallfasern, Metalloxidfasern, Carbonfasern oder Keramikfasern sein. Eine besonders vorteilhafte Anwendung sieht vor, dass der Filter ein Kühlschrankfilter oder ein Unterspülenfilter ist.The carrier material may be a fiber-oriented nonwoven, a random fiber web, a porous solid, a woven fabric, a paper filter, a plastic filter, a metal sieve or a membrane filter. The fibers may be water-stable polymer fibers, metal fibers, metal oxide fibers, carbon fibers or ceramic fibers. A particularly advantageous application provides that the filter is a refrigerator filter or a sub-rinse filter.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Spannungsquelle1 voltage source
2 Kapillardüse2 capillary nozzle
3 Spritze3 syringe
4 Spinnlösung4 spinning solution
5 Gegenelektrode5 counter electrode
6 Faserbildung6 fiber formation
7 Faservlies7 fiber fleece
AbbildungslegendenFigure legends
Fiq. 1Fiq. 1
Fig 1 zeigt eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Elektrospinnverfahrens geeigneten Vorrichtung.1 shows a schematic representation of a device suitable for carrying out the electrospinning process according to the invention.
Die Vorrichtung umfasst eine Spritze 3, an deren Spitze sich eine Kapillardüse 2 befindet. Diese Kapillardüse 2 ist mit einem Pol einer Spannungsquelle 1 verbunden. Die Spritze 3 nimmt die zu verspinnenden Polymerlösungen 4 auf. Gegenüber dem Ausgang der Kapillardüse 2 ist in einem Abstand von etwa 20 cm eine mit dem anderen Pol der Spannungsquelle 1 verbundene Gegenelektrode 5 angeordnet, die als Kollektor für die gebildeten Fasern fungiert.The device comprises a syringe 3, at the tip of which is a capillary nozzle 2. This capillary nozzle 2 is connected to a pole of a voltage source 1. The syringe 3 receives the polymer solutions 4 to be spun. Opposite the outlet of the capillary nozzle 2, a counterelectrode 5 connected to the other pole of the voltage source 1 is arranged at a distance of about 20 cm, which acts as a collector for the fibers formed.
Während der Betriebs der Vorrichtung wird an den Elektroden 2 und 5 eine Spannung zwischen 15 kV und 150 kV eingestellt und die Polymerlösung 4 unter einem geringenDuring operation of the device, a voltage of between 15 kV and 150 kV is set at the electrodes 2 and 5, and the polymer solution 4 is exposed to a small amount
Druck durch die Kapillardüse 2 der Spritze 3 ausgetragen. Auf Grund der durch das starke elektrische Feld von 0,5 bis 2 kV/cm erfolgenden elektrostatischen Aufladung der Polymere in der Lösung entsteht ein auf diePressure through the capillary 2 of the syringe 3 discharged. Due to the electrostatic charge of the polymers in the solution due to the strong electric field of 0.5 to 2 kV / cm, an on the
Gegenelektrode 5 gerichteter Materialstrom, der sich auf dem Wege zur Gegenelektrode 5 unter Faserbildung 6 verfestigt, infolge dessen sich auf der Gegenelekrode 5 Fasern 7 mit Durchmessern im Mikro- und Nanometerbereich abscheiden.Counter electrode 5 directed material flow, which solidifies on the way to the counter electrode 5 with fiber formation 6, as a result of which on the Gegenelekrode 5 fibers 7 with diameters in the micro and nanometer range.
Fig. 2 Versponnen wurde Polyamid 6 aus Lösungen in Ameisensäure. Erzeugt wurden mit Schichten variabler Dicke ausgerüstete, kommerzielle Papierfilter Das Filterpapier mit einem Durchmesser von 28 mm wurde auf die Kollektorelektrode der Apparatur gelegt und für verschiedene Zeiten besponnen.Fig. 2 Polyamide 6 was spun from solutions in formic acid. Commercial paper filters equipped with layers of variable thickness were prepared. The filter paper with a diameter of 28 mm was placed on the collector electrode of the apparatus and spun at different times.
Verwendet wurden Lösungen mit einer Konzentration zwischen 10 und 19 Gew.-%. Zur Herstellung der Polyamid-6 Filtervliese wurde ein steriles Stück Papier auf der Kollektorelektrode platziert und besponnen. Zum Ablösen des Vlieses wurde ein zugeschnittenes Stück des besponnenen Papiers in steriles, entmineralisiertes Wasser gelegt. Nach Trennung vom Papier wurde das Vlies entnommen, unter sterilen Bedingungen getrocknet und in einer sterilen Einwegpetrischale gelagert.Solutions were used with a concentration between 10 and 19 wt .-%. To make the polyamide-6 filter fleece, a sterile piece of paper was placed on the collector electrode and spun. To remove the web, a cut piece of the spun paper was placed in sterile, demineralized water. After separation from the paper, the web was removed, dried under sterile conditions and stored in a sterile disposable petri dish.
Die Bestimmung der Filtereffizienz wurde wie in Ausführungsbeispiel 1 beschrieben mit einer Suspension von M. luteυs durchgeführt.The determination of the filter efficiency was carried out as described in Example 1 with a suspension of M. luteus.
Fig. 2 zeigt die Auftragung der Lebendzellzahl gegen die Spinnzeit. Für die Filtration wurden erfindungsgemäße Kompositfilter verwendet.Fig. 2 shows the plot of the Lebendzellzahl against the spinning time. For the filtration composite filter according to the invention were used.
Fig. 3Fig. 3
Leitungswasser wurde, wie in Ausführungsbeispiel 2a) beschrieben, durch ein Rundfilter gepresst, welches mit Polyamid 6-Fasem belegt war. Anschließend wurde das Filter unter dem Rasterelektronenmikroskop untersucht.Tap water was, as described in Example 2a), pressed through a round filter, which was coated with polyamide 6-Fasem. Subsequently, the filter was examined under the scanning electron microscope.
Fig. 3 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Filters: Links ist der auf dem Filter zurückgebliebene Belag zusehen, die rechte Abbildung zeigt eine Stelle, an der der Belag abgeplatzt war.Fig. 3 shows a scanning electron micrograph of the filter: On the left is the left on the filter pad, the right figure shows a point at which the pad was chipped.
Der weiße Balken am unteren Bildrand entspricht einer Länge von 2,00 μm (links) bzw. 3,75 μm (rechts). Fig. 4The white bar at the bottom of the picture corresponds to a length of 2.00 μm (left) or 3.75 μm (right). Fig. 4
Leitungswasser wurde, wie in Ausführungsbeispiel 2a) beschrieben, durch ein Rundfilter gepresst, welches mit Polyamid 6-Fasern belegt war. Anschließend wurde das Filter unter dem Rasterelektronenmikroskop untersucht.Tap water was, as described in embodiment 2a), pressed through a round filter, which was coated with nylon-6 fibers. Subsequently, the filter was examined under the scanning electron microscope.
Fig. 4 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Filters: Links ist der Übergang zwischen dem sich unter dem Ran der Filterapparatur befindenden Fasern und dem Belag zu sehen. Auf dem rechten Bild sind Fasern abgebildet, die sich unter dem Rand der Filterapparatur befanden.4 shows a scanning electron micrograph of the filter: On the left is the transition between the fibers located beneath the filter apparatus and the coating. The right image shows fibers that were under the edge of the filter apparatus.
Der weiße Balken am unteren Bildrand entspricht einer Länge von 15,00 μm (links) bzw. 2,00 μm (rechts).The white bar at the bottom of the picture corresponds to a length of 15.00 μm (left) or 2.00 μm (right).
Fig. 5 30 ml E.co//-Suspension wurden mit Unterdruck durch das Filter gezogen und der Filterkuchen anschließend mit Wasser wieder abgespült. Detailliert ist dies in Ausführungsbeispiel 2b) beschrieben.Fig. 5 30 ml of E. coli suspension were drawn through the filter under reduced pressure and the filter cake was then rinsed off again with water. This is described in detail in embodiment 2b).
Das linke Bild von Fig. 3 zeigt eine Übersicht nach dem Abspülen, das rechte eine Detailaufnahme. Reste des Filterkuchens sind zu erkennen; die Fasern scheinen unbeschädigt.The left image of Fig. 3 shows an overview after rinsing, the right a detail. Remains of the filter cake can be seen; the fibers seem undamaged.
Der weiße Balken am unteren Bildrand entspricht einer Länge von 6,00 μm (links) bzw. 2,00 μm (rechts).The white bar at the bottom of the picture corresponds to a length of 6.00 μm (left) or 2.00 μm (right).
Ausführungsbeispieleembodiments
Ausführungsbeispiel 1 : Herstellung von Bakterienfiltern durch ElektrospinnenExemplary Embodiment 1 Production of Bacterial Filters by Electrospinning
Als Grundlage der zur Untersuchung der Filtereffizienz eingesetzten Bakteriensuspensionen wurde Micrococcus (M.) luteus in einem Gemisch von 5,0 g Fleischextrakt und 3,0 g Pepton auf 1000 mL Wasser bei pH = 7 kultiviert. Die Bakterien wurden sedimentiert, gewaschen und in 50 mmol/L Phosphat-Puffer mit pH = 7 resuspendiert. Zum Herstellen der Fasern wurde eine Apparatur verwendet wie beschrieben in M. Bognitzki et al. Adv. Mater. 12, 637 (2000).Micrococcus (M.) luteus was cultured at pH = 7 in a mixture of 5.0 g of meat extract and 3.0 g of peptone as the basis of the bacterial suspensions used to examine the filter efficiency. The bacteria were sedimented, washed and resuspended in 50 mM phosphate buffer pH = 7. To prepare the fibers, an apparatus was used as described in M. Bognitzki et al. Adv. Mater. 12, 637 (2000).
Versponnen wurde Polyamid 6 aus Lösungen in Ameisensäure. Erzeugt wurden mit Schichten variabler Dicke ausgerüstete, kommerzielle Papierfilter sowie nicht durch ein Trägermaterial unterstützte Filtervliese. Bei den Papierfiltern handelte es sich um Cellulosefilter mit Poren. Variiert wurde dabei die Auflage bestehend aus dem elektrogesponnenen Vlies, aber nicht das Papierfilter. Zur Herstellung der modifizierten Papierfilter wurden die Filterpapiere bei vor der Verwendung bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und bei 130 0C für drei Stunden im Sterilisator keimfrei gemacht. Die Elektrospinnapparatur wurde vor Beginn des Spinnprozesses mit 70 vol% Ethanol in Wasser gereinigt und weitestgehend keimfrei gemacht. Das Filterpapier mit einem Durchmesser von 28 mm wurde auf die Kollektorelektrode der Apparatur gelegt und für verschiedene Zeiten besponnen.Polyamide 6 was spun from solutions in formic acid. Produced were commercial paper filters finished with layers of variable thickness and non-carrier supported filter webs. The paper filters were cellulosic filters with pores. The edition consisting of the electrospun fleece, but not the paper filter, was varied. To prepare the modified paper filters, the filter papers were dried to constant weight before use and sterilized at 130 ° C. for three hours in a sterilizer. The electrospinning apparatus was cleaned with 70 vol% ethanol in water before the beginning of the spinning process and made germ-free as far as possible. The filter paper with a diameter of 28 mm was placed on the collector electrode of the apparatus and spun for different times.
Verwendet wurden Lösungen mit einer Konzentration zwischen 10 und 19 gew.%.Solutions were used with a concentration between 10 and 19 wt.%.
Der Abstand der Elektroden betrug hierbei 20,0 cm und die Spannung 25 kV. Die Flussrate betrug 0,2 mL/h. Anschließend wurde das beschichtete Papierfilter mit einem Skalpell von der Elektrode gelöst und bis zur weiteren Verwendung in einer sterilen Einwegpetrischale aufbewahrt.The distance between the electrodes was 20.0 cm and the voltage 25 kV. The flow rate was 0.2 mL / h. The coated paper filter was then removed from the electrode with a scalpel and stored in a sterile disposable petri dish until further use.
Zur Herstellung der Polyamid 6 Filtervliese wurde ein steriles Stück Papier auf der Kollektorelektrode platziert und besponnen. Zum Ablösen des Vlieses wurde ein zugeschnittenes Stück des besponnenen Papiers in steriles, entmineralisiertes Wasser gelegt. Nach Trennung vom Papier wurde das Vlies entnommen, unter sterilen Bedingungen getrocknet und in einer sterilen Einwegpetrischale gelagert.To make the polyamide 6 filter fleece, a sterile piece of paper was placed on the collector electrode and spun. To remove the web, a cut piece of the spun paper was placed in sterile, demineralized water. After separation from the paper, the web was removed, dried under sterile conditions and stored in a sterile disposable petri dish.
Die Effizienz der Filtermedien wurde bestimmt, indem 40 mL einer Suspension von M. luteus, mit einer Lebendzellzahl im Bereich von einer Million Zellen pro Milliliter Suspension, durch das Filter gegeben wurden. Nach der Filterung wurde die Zahl lebender M. luteus im Filtrat und analog in der ursprünglichen Suspension durch die KBE-Methode (Kolonien bildende Einheiten) bestimmt. Hierzu wurde dem Filtrat 0,1 mL entnommen und eine Verdünnungsreihe unter Verwendung von 50 mmol/L Phosphat-Puffer mit pH=7 angefertigt. Anschließend wurden 0,1 mL der verschiedenen Verdünnungen sowie des Filtrates auf Agarplatten aufgebracht und diese bei 37 0C für 72 h inkubiert. Aus der Zahl der wachsenden Kolonien wurde die in der Probe vorhandene Zahl von noch lebenden Bakterien errechnet. Dies ist in Fig. 2 gezeigt.The efficiency of the filter media was determined by passing through the filter 40 mL of a suspension of M. luteus, with a viable cell count in the range of one million cells per milliliter of suspension. After filtering, the number of live M. luteus in the filtrate and analogously in the original suspension was determined by the KBE method (colony-forming units). For this purpose, the filtrate 0.1 mL was removed and a dilution series using 50 mmol / L phosphate buffer prepared at pH = 7. Subsequently, 0.1 ml of the various dilutions and of the filtrate were applied to agar plates and this incubated at 37 0 C for 72 h. From the number of growing colonies, the number of living bacteria present in the sample was calculated. This is shown in FIG. 2.
Ausführungsbeispiel 2: FilterstandzeitEmbodiment 2: Filter life
a) Test der Standzeit der Filtera) test the service life of the filters
Die „Standzeit" ist die Lebensdauer der Filter.The "life" is the life of the filter.
Rund 10 L Leitungswasser wurden innerhalb von zehn Stunden unter Zuhilfenahme des Leitungsdruckes durch ein Rundfilter gepresst, welches mit Polyamid 6 Fasern belegt war. Die aktive Filterfläche betrug hierbei ca. 3,1 cm2 Die Menge an Polyamid 6 auf dem Filterpapier betrug 0,12 mg/cm2. Anschließend wurde das Filter unter dem Rasterelektronenmikroskop untersucht.Approximately 10 L of tap water were pressed within ten hours with the aid of the line pressure through a round filter, which was covered with polyamide 6 fibers. The active filter area here was about 3.1 cm 2. The amount of nylon-6 on the filter paper was 0.12 mg / cm 2 . Subsequently, the filter was examined under the scanning electron microscope.
Es zeigte sich, dass das Filter komplett mit Schmutz belegt war, der aus dem Wasser ausgefiltert worden war. An einer Stelle, an der die Schmutzschicht abgeplatzt war, war eindeutig zu erkennen, dass sich die darunter befindlichen Fasern in einem guten Zustand befanden. Die Filter sind in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt.It turned out that the filter was completely covered with dirt, which had been filtered out of the water. At a point where the dirt layer had chipped off, it was clear that the underlying fibers were in good condition. The filters are shown in FIGS. 3 and 4.
b) Entfernung des Filterkuchensb) Removal of the filter cake
Es wurden 30 mL E. coli Suspension einer ungefähren Konzentration von 4*109 Bakterien pro mL mit Unterdruck durch das Filter gezogen. Anschließend wurde der Filterkuchen mit destilliertem Wasser aus einer Spritzflasche wieder abgespült, wobei der Wasserstrahl direkt auf das Filter gerichtet wurde. Der Filterkuchen ließ sich bis auf eine leichte Verfärbung entfernen. Anschließend wurde das Filter mittels Rasterelektronenmikroskopie untersucht.30 mL of E. coli suspension at an approximate concentration of 4 * 10 9 bacteria per mL were drawn through the filter with negative pressure. The filter cake was then rinsed with distilled water from a squeeze bottle, directing the stream of water directly at the filter. The filter cake could be removed except for a slight discoloration. Subsequently, the filter was examined by scanning electron microscopy.
Hierbei zeigte sich, dass sich der Filterkuchen zwar nicht vollständig abgelöst hatte, die Fasern jedoch auch keine offensichtlichen Beschädigungen aufwiesen.It turned out that the filter cake did not completely peel off, but that the fibers had no obvious damage either.
Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen sind in Fig. 5 gezeigt. Ausführungsbeispiel 3:The scanning electron micrographs are shown in FIG. 5. Embodiment 3
Vergleich eines mit PA 6 belegten Filterpapiers mit einer reinen PA 6-MembranComparison of a filter paper coated with PA 6 with a pure PA 6 membrane
Ein mit PA 6 belegtes Filterpapier sowie eine PA 6-Membran ohne unterstützendes Gewebe wurden einem Vergleich hinsichtlich der Filterwirkung und der Durchlaufzeit des zu filtrierenden Mediums unterzogen. Hiezu wurden jeweils 30 ml_ einer Bakteriensuspension in steriler Pufferlösung mit einer Bakterienkonzentration von ca. 1*108 mit durch Unterdruck durch das zu prüfende Filter gezogen.A filter paper coated with PA 6 and a PA 6 membrane without supporting tissue were compared with regard to the filter effect and the throughput time of the medium to be filtered. For this purpose, in each case 30 ml of a bacterial suspension in sterile buffer solution having a bacterial concentration of about 1 × 10 8 were drawn through the filter to be tested by negative pressure.
Anschließend wurde die genaue Konzentration der Bakterien in der ursprünglichen Suspension, sowie im Filtrat bestimmt. Dies erfolgte durch anfertigen einer Verdünnungsreihe, Ausbringen einer definierten Menge auf einer Agarplatte und anschließendem Inkubieren. Hierbei zeigten sich einzelne Bakterien als Kolonien (KBE - Methode). Die Effizienz des Filters errechnet sich hierbei nach folgender Gleichung:Subsequently, the exact concentration of the bacteria in the original suspension as well as in the filtrate was determined. This was done by preparing a dilution series, applying a defined amount to an agar plate and then incubating. In this case, single bacteria showed up as colonies (CFU method). The efficiency of the filter is calculated according to the following equation:
C1 - C2 C 1 - C 2
V =V =
C1 C 1
Hierbei ist η die Effizienz des Filters. C1 und C2 bezeichnen die Konzentration der Bakterien vor und nach der Filtration.Here, η is the efficiency of the filter. C 1 and C 2 indicate the concentration of bacteria before and after filtration.
In beiden Fällen wurden die Bakterien praktisch quantitativ aus der Pufferlösung entfernt. Allerdings war die Zeit, die die 30 mL brauchten, um das Filter zu passieren bei der Membran ohne Trägermaterial mit 19 min deutlich länger. Beim mit PA 6 belegten Filterpapier betrug die Zeit dagegen nur 3,5 min. Dies ist in Tab. 1 dargestellt.In both cases, the bacteria were virtually quantitatively removed from the buffer solution. However, the time taken for the 30 mL to pass through the filter was significantly longer at 19 minutes for the membrane without support material. On the other hand, with the filter paper coated with PA 6, the time was only 3.5 min. This is shown in Tab. 1.
Tabelle 1 : Vergleichsdaten der beiden getesteten Filter. Probe PA 6 pro cm2 Durchlaufzeit EffizienzTable 1: Comparative data of the two filters tested. Sample PA 6 per cm 2 flow time efficiency
Reine PA 6-Membran 0,68 mg 19 min 1Pure PA 6 membrane 0.68 mg 19 min 1
Filterpapier mit PA 6 0,068 mg 3,5 min 1Filter paper with PA 6 0.068 mg 3.5 min 1
Die Membran aus reinem PA 6 benötigt also bei gleicher Filtrationsleistung eine deutlich längere Zeit, um 30 mL Bakteriensuspension zu filtrieren, als das PA 6 belegte Filterpapier. Hierbei ist noch anzumerken, dass die PA 6 Membran mit einem Flächengewicht von 0,68 mg pro cm2 aufgrund der extremen Instabilität praktisch schon nicht mehr richtig zu handhaben war. Dickere und somit steifere Membranen würden die Filtrationszeit jedoch noch drastisch erhöhen. The membrane of pure PA 6 thus requires a significantly longer time to filter 30 mL of bacterial suspension than the PA 6 occupied filter paper with the same filtration performance. It should also be noted that the PA 6 membrane with a basis weight of 0.68 mg per cm 2 was practically no longer to handle due to the extreme instability. Thicker and therefore stiffer membranes would increase the filtration time even more drastically.

Claims

Patnetansprüche Patnetansprüche
1. Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Kompositfilter umfassend mindestens ein permeables, flüssigkeitsdurchlässiges Trägermaterial und mindestens ein Vlies aus elektrogesponnenen Fasern handelt.1. A means for separating microorganisms from contaminated liquids, characterized in that it is composite filter comprising at least one permeable, liquid-permeable carrier material and at least one web of electrospun fibers.
2. Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als2. A means for separating microorganisms from contaminated liquids according to claim 1, characterized in that as
Trägermaterial einzusetzenden Filter ausgewählt sind aus faserorientierten Vliesen, Wirrfaservliesen, porösen Festkörpern, Geweben, Papierfiltern, Kunststofffiltern, Metallsieben und Membranfiltern.Carrier material to be used filters are selected from fiber-oriented nonwovens, random fiber webs, porous solids, tissues, paper filters, plastic filters, metal screens and membrane filters.
3. Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern ausgewählt sind aus wasserstabilen Polymerfasern, Metallfasern, Metalloxidfasern, Carbonfasern, Keramikfasern.3. A means for separating microorganisms from contaminated liquids according to claim 1 or 2, characterized in that the fibers are selected from water-stable polymer fibers, metal fibers, metal oxide fibers, carbon fibers, ceramic fibers.
4. Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsstärke der Fasern auf dem mindestens einen Trägermaterial 0,1 g/m2 bis 10,0 g/m2 beträgt.4. means for separating microorganisms from contaminated liquids according to one of claims 1 to 3, characterized in that the application strength of the fibers on the at least one carrier material is 0.1 g / m 2 to 10.0 g / m 2 .
5. Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Trägermaterial Papier und das mindestens eine Vlies aus elektrogesponnenen Fasern besteht.5. A means for separating microorganisms from contaminated liquids according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one carrier paper and the at least one web consists of electrospun fibers.
6. Mittel zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies aus elektrogesponnenen Polymerfasem besteht. 6. A means for separating microorganisms from contaminated liquids according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nonwoven consists of electrospun polymer fibers.
7. Verfahren zur Herstellung von Kompositfiltern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Trägermaterial auf die Gegenelektrode einer Elektrospinnapparatur aufgebracht und darauf mit Hilfe des Elektrospinnverfahrens das mindestens eine Vlies abgeschieden wird.7. A process for the production of composite filters according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one carrier material is applied to the counter electrode of an electrospinning apparatus and the at least one nonwoven is deposited thereon by means of the electrospinning process.
8. Verwendung von Kompositfiltern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Abtrennung von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten, wobei die Mikroorganismen ausgewählt sind aus Archaeen, Bakterien, Viren, Pilzen, Protozoen, Algen und Viren, wobei es sich bei Algen und Viren um Einzeller oder mehrzellige Verbände handelt, deren größte Ausdehnung kleiner oder gleich 0,2 mm beträgt.8. Use of composite filters according to any one of claims 1 to 6 for the separation of microorganisms from contaminated liquids, wherein the microorganisms are selected from archaea, bacteria, viruses, fungi, protozoa, algae and viruses, wherein algae and viruses are protozoa or multicellular associations whose maximum dimension is less than or equal to 0.2 mm.
9. Verwendung von Kompositfiltern gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Mikroorganismen um Bakterien handelt.9. Use of composite filters according to claim 8, characterized in that the microorganisms are bacteria.
10. Verwendung eines Mittels zur Separation von Mikroorganismen aus damit kontaminierten Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Verwendung in einem Filter.Use of an agent for separating microorganisms from contaminated liquids according to any one of claims 1 to 6 for use in a filter.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein Kühlschrankfilter oder ein Unterspülenfilter ist. 11. Use according to claim 10, characterized in that the filter is a refrigerator filter or a Unterspülenfilter.
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