專(zhuān)利名稱(chēng)：制備固有殺微生物聚合物表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
，US-A4 532 269公開(kāi)一種甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸三丁基錫和甲基丙烯酸叔丁基氨基乙基酯的三元共聚物。該聚合物作為抗微生物漆用于各種船舶親水甲基丙烯酸叔丁氨乙基酯能促使該聚合物逐漸被沖蝕，從而釋放出高毒性甲基丙烯酸三丁基錫這種抗微生物劑。
在這些應(yīng)用場(chǎng)合，采用氨基甲基丙烯酸酯制備的共聚物不過(guò)是一種基質(zhì)或載體物質(zhì)而已，旨在使加入的殺微生物劑能夠在載體物質(zhì)中擴(kuò)散或遷移出來(lái)。遲早，一旦在其表面不再能達(dá)到“最小抑制濃度”(MIC)，此種類(lèi)型的聚合物便立刻喪失其效力。
歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)0 862 858和0 862 859公開(kāi)道，甲基丙烯酸叔丁基氨基乙基酯，一種帶有仲氨基官能團(tuán)的甲基丙烯酸酯，其均-和共聚物具備固有殺微生物性能。為避免微生物產(chǎn)生不希望的抗藥性現(xiàn)象，特別是鑒于從抗體研究得知細(xì)菌會(huì)逐漸產(chǎn)生抗藥性，將來(lái)開(kāi)發(fā)的體系必須繼續(xù)循著新組合物方向并具有改進(jìn)的效力。
因此，本發(fā)明的目的是研發(fā)一種具有抗微生物作用的新聚合物。該聚合物，任選地采取涂層形式，應(yīng)防止細(xì)菌在表面上的定居和蔓延。
令人驚奇的是現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，由被仲氨基基團(tuán)至少單官能化的脂族不飽和單體進(jìn)行聚合，生成一種具有長(zhǎng)效殺微生物表面的聚合物，它不受溶劑或物理應(yīng)力的侵蝕并且也不表現(xiàn)出遷移。這使得再使用其他殺微生物劑已成為多余。
本發(fā)明還提供一種制備抗微生物聚合物的方法，包括使經(jīng)仲氨基基團(tuán)至少單官能化的脂族不飽和單體聚合。
本發(fā)明方法使用的、經(jīng)仲氨基基團(tuán)至少單官能化的脂族不飽和單體可具有最多50個(gè)碳原子，優(yōu)選最多30個(gè)碳原子，尤其優(yōu)選最多22個(gè)碳原子的烴基基團(tuán)。該氨基基團(tuán)的取代基可以是脂族或乙烯基烴基基團(tuán)，例如甲基、乙基、丙基或丙烯酸類(lèi)基團(tuán)(acrylicradicals)等基團(tuán)，或者環(huán)狀烴基基團(tuán)，例如最多25個(gè)碳原子的取代或未取代的苯基或者環(huán)己基基團(tuán)。該氨基基團(tuán)也可取代上酮基或醛基基團(tuán)，例如丙烯?；蜓醮然鶊F(tuán)。
為達(dá)到足夠的聚合速率，本發(fā)明使用的單體的摩爾質(zhì)量應(yīng)小于900，優(yōu)選小于550g/mol。
本發(fā)明的一個(gè)特別的實(shí)施方案可以采用經(jīng)仲氨基基團(tuán)單官能化的并具有下列通式的脂族不飽和單體，R1NR2H其中R1是支化、非支化或環(huán)狀的，飽和或不飽和的烴基基團(tuán)，具有最多50個(gè)碳原子，其可被氧原子、氮原子或硫原子取代，以及R2是支化、非支化或環(huán)狀的，飽和或不飽和的烴基基團(tuán)，具有最多25個(gè)碳原子，其可被氧原子、氮原子或硫原子取代。
合適的共聚單體結(jié)構(gòu)單元，除了歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)0 862 858和0 862859所描述的仲氨基官能化丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯以外，還包括任何具有至少一個(gè)仲氨基官能團(tuán)的脂族不飽和單體，例如3-苯基甲氨基-2-丁烯酸乙酯、3-乙氨基-2-丁烯酸乙酯、3-甲氨基-2-丁烯酸乙酯、3-甲氨基-1-苯基-2-丙烯-1-酮、2-甲基-N-4-甲氨基-1-蒽醌基(anthrachinoyl)丙烯酰胺、N-9，10-二氫-4-(4-甲基苯基氨基)-9，10-二氧代-1-蒽醌基(anthrachinyl)-2-甲基-丙烯酰胺、2-羥基-3-(3-三乙氧基甲硅烷基丙氨基)-2-丙烯酸丙酯、1-(1-甲基乙氨基)-3-(2-(2-丙烯基)苯氧基)-2-丙醇氯化氫、3-苯基氨基-3-甲基-2-丁烯酸乙酯、1-(1-甲基乙氨基)-3-(2-(2-丙烯氧基)苯氧基)-2-丙醇氯化氫、2-丙烯酰氨基-2-甲氧基乙酸甲酯、2-乙酰氨基丙烯酸甲酯、N-叔丁基丙烯酰胺、2-羥基-N-2-丙烯基苯甲酰胺以及N-甲基-2-丙烯酰胺。
該新方法也可通過(guò)經(jīng)仲氨基基團(tuán)至少單官能化的單體在底物上的聚合來(lái)獲得。這將在底物上生成一種由抗微生物共聚物構(gòu)成的物理吸附涂層。
適合作底物的材料尤其是任何聚合物塑料，例如聚氨酯、聚酰胺、聚酯和聚醚、聚醚嵌段酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚有機(jī)硅氧烷、聚烯烴、聚砜、聚異戊二烯、聚氯丁二烯、聚四氟乙烯(PTFE)或?qū)?yīng)的共聚物或共混物，以及還包括天然或合成橡膠，可帶有或不帶射線(xiàn)敏感基團(tuán)。該新方法也可用在表面涂層的或其他用塑料涂布的金屬、玻璃或木材的物體表面上。以及在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案中，該抗微生物聚合物可通過(guò)經(jīng)仲氨基基團(tuán)至少單官能化的脂族不飽和單體在底物上接枝聚合來(lái)制備。在底物上的接枝能夠產(chǎn)生抗微生物聚合物與底物之間的共價(jià)鍵。可使用的底物可以是任何聚合材料，例如上面提到的塑料。
接枝聚合反應(yīng)之前，底物的表面可通過(guò)各種各樣方法予以活化。任何用于活化聚合物表面的標(biāo)準(zhǔn)方法均可在這里使用，例如底物可在接枝聚合之前，用紫外線(xiàn)、等離子體處理、電暈處理、火焰處理、臭氧化、放電或γ-射線(xiàn)等方法進(jìn)行活化。有用的是，該表面預(yù)先按已知方式用溶劑除掉油、脂或其他污染物。
底物可采用紫外線(xiàn)活化，其波長(zhǎng)范圍介于170～400nm，優(yōu)選170～250nm。合適的射線(xiàn)源的例子是Noblelight UV激發(fā)物(excimer)設(shè)備(HERAEUS公司的(Hanau，德國(guó)))。然而，汞蒸汽燈也適合用于底物的活化，只要它們發(fā)射出相當(dāng)比例上面提到范圍的射線(xiàn)。輻照時(shí)間一般介于0.1s～20min，優(yōu)選1s～10min。
標(biāo)準(zhǔn)聚合物以紫外輻射進(jìn)行的活化另外還可采用光敏劑。為此，將諸如二苯酮之類(lèi)的光敏劑施涂到底物表面，然后進(jìn)行輻照。同樣，汞蒸汽燈也可在這里使用，此時(shí)輻照時(shí)間介于0.1s～20min，優(yōu)選1s～10min。
按照本發(fā)明，活化也可通過(guò)等離子體處理，使用RF(射頻)或微波等離子體(Hexagon，Technics Plasma公司，85551，Kirchheim，德國(guó))在空氣、氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩羞M(jìn)行。輻照時(shí)間一般介于2s～30min，優(yōu)選5s～10min。在實(shí)驗(yàn)室裝置的情況下，供給的能量介于100～500W，優(yōu)選200～300W。
電暈裝置(SOFTAL，漢堡，德國(guó))也可用于活化。輻照時(shí)間，在這種情況下一般介于1～10min，優(yōu)選1～60s。
利用放電、電子束或γ-射線(xiàn)(例如來(lái)自鈷60源)，還有臭氧化等的活化允許采取短輻照時(shí)間，一般介于0.1～60s。
底物表面也可通過(guò)火焰處理達(dá)到活化。合適的裝置，特別是具有屏蔽(barrier)火焰鋒的那些，很容易制造或者例如從ARCOTEC公司(71297 Mnsheim，德國(guó))購(gòu)買(mǎi)。它們可利用烴類(lèi)或氫氣作為燃燒氣體來(lái)操作。在任何情況下，都必須避免因過(guò)熱而損壞底物，而這很容易通過(guò)讓背朝火焰處理一側(cè)的底物那一面與冷卻的金屬表面保持緊密接觸而得以保證。因此，火焰處理活化方法局限于比較薄、片狀底物的情況。輻照時(shí)間一般介于0.1s～1min，優(yōu)選0.5～2s。這里的火焰一律是不發(fā)光的，底物表面與火焰鋒外側(cè)之間的距離介于0.2～5cm，優(yōu)選0.5～2cm。
經(jīng)如此活化的底物表面按已知方法進(jìn)行涂布，例如浸涂、噴涂或刷涂上經(jīng)仲氨基基團(tuán)至少單官能化的脂族不飽和單體，任選地，以溶液形式施涂。已證明有用的溶劑是水和水/乙醇混合物，然而其他溶劑也可使用，只要它們能夠充分地溶解這些單體并能很好地潤(rùn)濕底物表面。其他溶劑的例子是乙醇、甲醇、丁酮、二乙基醚、二氧雜環(huán)己烷、己烷、庚烷、苯、甲苯、氯仿、二氯甲烷、四氫呋喃以及乙腈。單體含量介于1～10wt％，例如約5wt％的溶液已在實(shí)踐中證明是成功的，通常在一道涂布以后便能提供覆蓋底物表面、厚度可大于0.1μm的附著涂層。
有用的是，施涂到活化表面上的單體的接枝聚合可借助電磁射線(xiàn)的可見(jiàn)光范圍的短波段或者紫外光范圍的長(zhǎng)波段的輻照來(lái)引發(fā)。例如，波長(zhǎng)介于250～500nm，優(yōu)選290～320nm由紫外激發(fā)物發(fā)出的射線(xiàn)是非常合適的。汞蒸汽燈在這里也適合，只要它們具有相當(dāng)比例的輻射位于上述范圍。輻照時(shí)間一般介于10s～30min，優(yōu)選2～15min。
該接枝聚合也可通過(guò)歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)0 872 512所描述的方法實(shí)施，該方法是基于通過(guò)溶脹結(jié)合的單體分子和引發(fā)劑分子的接枝聚合反應(yīng)。
除了經(jīng)仲氨基基團(tuán)官能化的單體之外，本發(fā)明方法還可使用其他脂族不飽和單體。于是，所用單體混合物可包含經(jīng)仲氨基基團(tuán)至少單官能化的脂族不飽和單體和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯例如丙烯酸、甲基丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、氯乙烯、乙烯基醚、丙烯酰胺、丙烯腈、烯烴(乙烯、丙烯、丁烯和異丁烯)、烯丙基化合物、乙烯基酮、乙烯基乙酸、醋酸乙烯酯或乙烯基酯。
即便不接枝到底物表面，按本發(fā)明方法由經(jīng)仲氨基基團(tuán)至少單官能化的脂族不飽和單體制備的抗微生物聚合物仍顯示殺微生物或抗微生物行為。
倘若本發(fā)明方法直接在底物表面上使用而不進(jìn)行交聯(lián)，則可采用傳統(tǒng)自由基引發(fā)劑。可用引發(fā)劑的例子是偶氮腈、烷基過(guò)氧化物、氫過(guò)氧化物、?；^(guò)氧化物、過(guò)氧化酮、過(guò)氧酯、過(guò)氧碳酸鹽(酯)、過(guò)二硫酸鹽、過(guò)硫酸鹽以及任何常用光引發(fā)劑，例如乙酰苯、α-羥基酮、二甲基縮酮以及二苯酮。該聚合反應(yīng)也可采用熱引發(fā)或者，如上所指出的，借助電磁射線(xiàn)，例如紫外光或γ-射線(xiàn)引發(fā)。
改性聚合物底物的應(yīng)用本發(fā)明還提供按本發(fā)明制備的抗微生物聚合物用于生產(chǎn)抗微生物活性產(chǎn)品的應(yīng)用，以及如此生產(chǎn)的產(chǎn)品本身。該產(chǎn)品可包含按本發(fā)明改性的聚合物底物，或者由它組成。此種類(lèi)型產(chǎn)品優(yōu)選基于采用按照本發(fā)明制備的聚合物進(jìn)行表面改性的下列材料聚酰胺、聚氨酯、聚醚嵌段酰胺、聚酯酰胺或-酰亞胺、PVC、聚烯烴、硅氧烷、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸酯或聚對(duì)苯二甲酸酯。
此種類(lèi)型抗微生物活性產(chǎn)品的例子尤其是食品和飲料加工用的機(jī)器零件、空調(diào)系統(tǒng)零部件、屋頂材料、浴室和廁所用物品、廚房用品、衛(wèi)生設(shè)備零部件、動(dòng)物(寵物)籠子或窩、兒童娛樂(lè)產(chǎn)品、水系統(tǒng)零部件、食品或飲料包裝、設(shè)備的操作工單元(觸摸控制板)以及隱形鏡片。
本發(fā)明還提供一種表面已采用本發(fā)明抗微生物聚合物進(jìn)行改性的聚合物底物在生產(chǎn)衛(wèi)生產(chǎn)品或醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域物品方面的應(yīng)用。上面涉及優(yōu)選材料所說(shuō)的一切相應(yīng)地在這里都適用。此種類(lèi)型衛(wèi)生產(chǎn)品的例子是牙刷、馬桶座圈、梳子和包裝材料。術(shù)語(yǔ)“衛(wèi)生用品”也包括與眾多人接觸的物品，例如電話(huà)手機(jī)、樓梯扶手、門(mén)柄、窗戶(hù)插銷(xiāo)和公共交通工具中的抓握帶或柄。醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域物品的例子是擔(dān)架、軟導(dǎo)管、保護(hù)的或背襯的薄膜以及外科儀器。
按本發(fā)明方法制備的聚合物、共聚物或接枝聚合物可用于任何對(duì)表面釋放特性特別關(guān)注或者要求其表面盡可能無(wú)菌的場(chǎng)合，即，能殺微生物。按本發(fā)明方法制備的殺微生物聚合物或接枝聚合物的應(yīng)用例子尤其是下列領(lǐng)域的表面涂層、保護(hù)漆以及其他涂層海洋船體、碼頭、浮標(biāo)、鉆井平臺(tái)、壓艙水柜建筑屋頂、地下室、墻壁、門(mén)面、溫室、防曬、花園籬笆、木材保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生公共便利設(shè)施、廁所、沐浴簾、廁所物品、游泳池、桑拿浴、接合部、密封混合物日用必需品機(jī)器、廚房、廚房用品、海綿墊、兒童娛樂(lè)產(chǎn)品、食品和飲料包裝、乳品加工、飲用水系統(tǒng)、化妝品機(jī)器零件空調(diào)系統(tǒng)、離子交換器、工藝水、太陽(yáng)能裝置、熱交換器、生物反應(yīng)器、膜醫(yī)療技術(shù)隱形鏡片、尿布、膜、植入物消費(fèi)者制品汽車(chē)座椅、衣服(襪子、運(yùn)動(dòng)服)、醫(yī)院設(shè)備、門(mén)柄、電話(huà)機(jī)手機(jī)、公共便利設(shè)施(廁所)、動(dòng)物籠子、現(xiàn)金收入記錄機(jī)(收銀機(jī))、滿(mǎn)鋪地毯、壁紙。
給出下面實(shí)施例的目的在于更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，而無(wú)意對(duì)權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明范圍設(shè)定限制。
實(shí)施例1聚酰胺-12薄膜在來(lái)自Heraeus公司的激發(fā)物源的172nm射線(xiàn)和1mbar壓力下暴露2min。如此活化的薄膜放入到保護(hù)氣體下的輻射器中并固定。隨后，在保護(hù)氣體的逆流條件下在該薄膜上涂布20mL由3g 2-丙烯酰氨基-2-甲氧基乙酸甲酯(Aldrich公司)和97g甲醇組成的混合物。輻照室密封好并放在距離發(fā)出308nm波長(zhǎng)的Heraeus公司的激發(fā)物10cm的地方。開(kāi)始輻照并持續(xù)15min。隨后，取出薄膜并用30mL甲醇清洗，再在50℃、真空下干燥12h。該薄膜進(jìn)而用水在30℃下萃取5次，每次6h，繼而在50℃干燥12h。
然后，薄膜的反面按相同程序處理，于是最終獲得兩面涂有接枝聚合物的聚酰胺薄膜。
然后，薄膜的反面按相同程序處理，于是最終獲得兩面涂有接枝聚合物的聚酰胺薄膜。
然后，薄膜的反面按相同程序處理，于是最終獲得兩面涂有接枝聚合物的聚酰胺薄膜。
然后，薄膜的反面按相同程序處理，于是最終獲得兩面涂有接枝聚合物的聚酰胺薄膜。
然后，薄膜的反面按相同程序處理，于是最終獲得兩面涂有接枝聚合物的聚酰胺薄膜。
除了上面針對(duì)綠膿桿菌和金黃色葡萄球菌的細(xì)胞所描述的殺微生物作用之外，所有這些樣品全都顯示出針對(duì)肺炎克雷伯氏菌(肺炎桿菌)、埃希氏大腸桿菌、米根霉、熱帶假絲酵母以及Tetrahymenapyriformis等細(xì)胞的殺微生物作用。
權(quán)利要求
1.一種制備抗微生物聚合物的方法，其特征在于，使經(jīng)仲氨基基團(tuán)至少單官能化的脂族不飽和單體進(jìn)行聚合。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，采用經(jīng)仲氨基基團(tuán)官能化的并具有下列通式的脂族不飽和單體，R1NR2H其中R1是支化、非支化或環(huán)狀的，飽和或不飽和的烴基基團(tuán)，具有最多50個(gè)碳原子，其可被氧原子、氮原子或硫原子取代，以及R2是支化、非支化或環(huán)狀的，飽和或不飽和的烴基基團(tuán)，具有最多25個(gè)碳原子，其可被氧原子、氮原子或硫原子取代。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，聚合反應(yīng)是在其他脂族不飽和單體參與下進(jìn)行的。
4.權(quán)利要求1～3之一的方法，其特征在于，聚合反應(yīng)是在底物上進(jìn)行的。
5.權(quán)利要求1～4之一的方法，其特征在于，聚合反應(yīng)是作為底物的接枝聚合實(shí)施的。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于，底物在接枝聚合之前利用紫外輻射、等離子體處理、電暈處理、火焰處理、臭氧化、放電或γ-射線(xiàn)進(jìn)行活化。
7.權(quán)利要求5的方法，其特征在于，底物在接枝聚合之前通過(guò)紫外輻照用光敏劑進(jìn)行活化。
8.按權(quán)利要求1～7之一制備的抗微生物聚合物在生產(chǎn)帶由該聚合物構(gòu)成的抗微生物涂層的產(chǎn)品中的應(yīng)用。
9.按權(quán)利要求1～7之一制備的抗微生物聚合物在生產(chǎn)帶由該聚合物構(gòu)成的抗微生物涂層的醫(yī)療技術(shù)用品中的應(yīng)用。
10.按權(quán)利要求1～7之一制備的抗微生物聚合物在生產(chǎn)帶由該聚合物構(gòu)成的抗微生物涂層的衛(wèi)生用品中的應(yīng)用。
11.按權(quán)利要求1～7之一制備的抗微生物聚合物在生產(chǎn)表面涂層、保護(hù)漆或其他涂層中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)抗微生物聚合物的方法,包括聚合一種以仲氨基基團(tuán)進(jìn)行了至少單官能化的脂族不飽和單體。按本發(fā)明生產(chǎn)的抗微生物聚合物可用作抗微生物涂層,尤其在衛(wèi)生制品上或者在醫(yī)療領(lǐng)域,還可用于噴漆或保護(hù)漆中。
文檔編號(hào)A61L15/46GK1361796SQ00810325
公開(kāi)日2002年7月31日 申請(qǐng)日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月12日
發(fā)明者P·奧特斯巴赫, B·科斯曼 申請(qǐng)人:克雷維斯技術(shù)及創(chuàng)新股份有限公司