通过壳聚糖与氨基反应性聚合物表面反应制备抗微生物制品的方法

专利名称：通过壳聚糖与氨基反应性聚合物表面反应制备抗微生物制品的方法
技术领域：
使聚合物制品抗微生物的方法，该方法包括使壳聚糖溶液与包含氨基反应性官能团的聚合物表面接触。
发明的技术背景本发明涉及使聚合物制品抗微生物的方法，该方法包括使壳聚糖溶液与聚合物表面接触，该聚合物在聚合时包含氨基反应性官能团。
如由市场上存在众多消除或最小化人类与细菌接触的材料所证明的那样，清楚地需要最小化或杀死环境中遇到的细菌的材料和/或方法。这样的材料用于食品制备或处理领域和用于个人卫生领域，如浴室。相似地，存在这种抗菌材料在医院和看护所中的用途，在这些场所中抵抗力下降的人们特别易受细菌的影响。
壳聚糖是聚-[1-4]-β-D-葡糖胺的常用名称。壳聚糖化学衍生自壳多糖，后者是聚-[1-4]-β-N-乙酰基-D-葡糖胺，它反过来衍生自真菌细胞壁、昆虫壳和特别是甲壳类动物。因此，它便宜地衍生自广泛可利用的材料。它作为商业制品从例如Biopolymer Engineering，Inc.(St.Paul，MN)；Biopolymer Technologies，Inc.(Westborough，MA)；和CarboMer，Inc.(Westborough，MA)获得。
可以将壳聚糖采用金属盐溶液处理使得金属离子与壳聚糖形成络合物。已知壳聚糖和壳聚糖-金属化合物提供作为杀菌剂和杀真菌剂的抗微生物活性(参见例如T.L.Vigo，″抗微生物聚合物和纤维回顾和展望(Antimicrobial Polymers and FibersRetrospective andProspective)，″见Bioactive Fibers and Polymers，J.V.Edwards和T.L.Vigo编，ACS Symposium Series 792，175-200页，美国化学会，2001)。也已知壳聚糖赋予抗病毒活性，尽管尚未理解机理(参见例如Chirkov，S.N.，Applied Biochemistry and Microbiology(PrikladnayaBiokhimiya i Mikrobiologiya的翻译)(2002)，38(1)，1-8)。另外，已知壳聚糖赋予抗气味性能，参见例如WO 1999061079(A1)。
日本公开05269181公开了用于接触透镜的抗微生物聚合物和用于接触透镜的容器的制备。参考文献讨论了壳聚糖与光学透明接触透镜材料的表面反应。例示了具有羟基官能度的甲基丙烯酸酯/碳酸酯共聚物。在一个实施例中，壳聚糖通过在碳二亚胺水溶液中接枝聚合到丙烯酸层上而连接到表面上，该丙烯酸层已首先接枝到接触透镜上。在另一个实施例中，壳聚糖在N-甲基-吡咯烷酮中的溶液与接触透镜接触，并且壳聚糖交联。
美国专利5,618,622公开了表面改性的纤维性过滤介质，该介质包括在其表面上具有阳离子或阴离子官能团、由具有相反电荷的聚电解质如壳聚糖涂覆的烃聚合物纤维。没有提及抗微生物性能。
日本专利申请JP01-0342435公开了抗微生物涂布剂，该涂布剂包括壳聚糖和合成树脂的乳液或含水分散液两者，该树脂选自包括不饱和羧酸作为单体组分的共聚物和采用金属离子部分或完全中和该共聚物获得的离聚物。以相对于100重量份上述合成树脂约15-70重量份的比例混合壳聚糖。表面因此是壳聚糖和合成聚合物的混合物。壳聚糖的脱乙酰程度是40-55％。它在水中的溶解度表明它的分子量低，也许在10,000以下。此参考文献也没有教导将壳聚糖的酸化溶液涂覆到膜或片表面上。
共同未决的美国专利申请2003/0091612中，将聚烯烃制品采用铬酸和硫酸的含水混合物处理，采用去离子水洗涤，在浓硝酸中浸泡，和在采用壳聚糖溶液处理之前再次采用去离子水洗涤。尽管由此方法制备了有效的抗微生物制品，但需要更简单、更经济的方法。
因此本发明的目的是提供抗微生物聚合物材料及其生产方法，该方法包括使壳聚糖溶液与包含氨基反应性官能团的聚合物表面接触。也提供包括这种材料的制品。
发明概述本发明公开了包括聚合物和壳聚糖涂料的抗微生物聚合物材料，该聚合物在聚合时包含氨基反应性官能团并且其中壳聚糖与该官能团反应，使得聚合物材料表面的壳聚糖浓度按面积为至少1000ppm。
也公开了包括该组合物的制品和制备该制品的方法，该方法包括如下的顺序步骤a)提供其表面包括聚合物的制品，该聚合物固有地包含氨基反应性官能团；
b)使制品与包括壳聚糖的溶液接触；c)任选地使步骤b)的制品与包含金属盐的溶液接触；和d)干燥步骤b)或c)中生产的制品。
附图简述附图由以下7个图组成

图1是显示壳聚糖处理的、马来酸酐接枝的低密度聚乙烯珠对大肠杆菌ATCC 25922的抗微生物效果图。
图2是采用和不采用银掺杂的壳聚糖处理的、马来酸酐接枝的低密度聚乙烯珠对大肠杆菌0157:H7的抗微生物效果图。
图3是采用和不采用银掺杂的壳聚糖处理的、马来酸酐接枝的高密度聚乙烯珠对大肠杆菌0157:H7的抗微生物效果图。
图4是显示壳聚糖处理的、马来酸酐接枝的低密度聚乙烯膜对大肠杆菌ATCC 25922的抗微生物效果图。
图5是显示Surlyn热塑性树脂和Nucrel乙烯酸共聚物的壳聚糖处理的膜对大肠杆菌ATCC 25922的抗微生物效果图。
图6是显示壳聚糖处理的Nafion117膜对大肠杆菌ATCC 25922的抗微生物效果图。
图7是显示壳聚糖处理的磺化聚酯纱线对大肠杆菌ATCC 25922的抗微生物效果图。
发明详述在此使用的″氨基反应性基团″表示容易与NH2基团进行化学反应的化学官能团。例子包括带正电的物质如金属离子、酸酐、羧酸、异氰酸酯、环氧化物、酰氯和烯酮。
在此使用的词语″在聚合时包含氨基反应性官能团的聚合物″表示均聚物和共聚物(包括接枝共聚物)，它们在(共)聚合时，提供以足够数量包含氨基反应性官能团的表面使得壳聚糖试剂的氨基与底物表面反应以形成表面浓度为至少1000ppm壳聚糖的稳定涂料，而不需要对底物表面进行另外的化学或物理改性或打底(例如采用苛性剂、酸或等离子体蚀刻处理)。壳聚糖的这种表面浓度对于适当的抗微生物效力是所需的。
包括所述均聚物和/或(共)聚合物的聚合物共混物可用于本发明，只要该共混物满足如下要求壳聚糖试剂的氨基与底物表面反应以形成表面浓度为至少1000ppm壳聚糖的稳定涂料。
适于本发明的一种聚合物类型包括接枝共聚物，例如但不限于在美国专利4,026,967中描述的那些，其中接枝单体包括热稳定的不饱和羧酸酐和二酸酐，并且主链聚合物优选是乙烯聚合物和衍生自乙烯和C3-C8α-烯烃的共聚物，包括至少一种烯烃与其它单体的共聚物。用于本发明的合适接枝单体的例子包括甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、马来酸二乙酯、马来酸单乙酯、马来酸二正丁酯、马来酸酐、马来酸、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、5-降冰片烯-2，3-酸酐和桥亚甲基四氢化邻苯二甲酸酐(3，6-桥亚甲基-1，2，3，6-四氢邻苯二甲酸酐)。富马酸、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯是特别优选的接枝单体。合适的主链聚合物的例子是聚丙烯；聚乙烯，如高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、金属茂催化的聚乙烯、甚低密度聚乙烯(VLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高性能聚乙烯(HPPE)；乙烯和丙烯的共聚物；衍生自乙烯或丙烯和至少一种选自如下单体的共聚物丙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸和一氧化碳；和烯烃与二烯烃的共聚物，如乙烯、或丙烯、或乙烯和其它烯烃与如下物质的共聚物至少六个碳原子的线性脂族非共轭二烯烃(如1，4-己二烯)和其它共轭或非共轭的二烯烃，如降冰片二烯、二环戊二烯、亚乙基降冰片烯、丁二烯等。其它合适的主链聚合物是乙烯和四氟乙烯的共聚物，如购自E.I.du Pont de Nemours & Co.，Inc.(Wilmington，Delaware)的TefzelETFE含氟聚合物树脂。适用于本发明的市售接枝共聚物的一个例子是Bynel4033，购自E.I.duPont de Nemours & Co.，Inc.(Wilmington，Delaware)的马来酸酐接枝的HDPE。
适用于本发明的另一种类型聚合物是烯烃与丙烯酸和/或甲基丙烯酸的共聚物。乙烯是优选的烯烃。市售材料的例子是购自E.I.du Pontde Nemours & Co.，Inc.(Wilmington，Delaware)的Nucrel乙烯酸共聚物树脂。
适用于本发明的其它聚合物是离聚物。在此使用的术语″离聚物″表示无机盐基团连接到聚合物链的聚合物(聚合物科学和技术百科全书(Encyclopedia of Polymer Science and Technology)，第2版，H.F.Mark和J.I.Kroschwitz编，8卷，393-396页)。以下显示两种典型的离聚物结构 其中m与n的比例通常大约为10-100；即典型地仅约1-9％重复单元包含离子基团。离子M典型地是金属离子如锂、钠、锂或锌，但可以是其它阳离子，例如铵。典型地，首先制备酸式聚合物并随后采用包含所需金属离子的碱中和到所需的程度。部分中和的聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)和部分中和的聚(乙烯-共-丙烯酸)是离聚物的例子，如是磺化聚苯乙烯。已经商业化的离聚物的一些例子是购自E.I.du Pont deNemours & Co.，Inc.(Wilmington，Delaware)的Surlyn热塑性树脂；Nafion全氟化磺酸膜，也来自DuPont；由日本Asahi Glass Company开发的Flemion全氟羧酸酯离聚物；和来自Exxon的磺化乙烯-丙烯三元共聚物。已经采用低水平磺化共聚单体聚合以增强纺织品染色性的聚酯和聚酰胺(参见例如美国专利5,559,205；5,607,765；和3,389,549)和磺化芳族聚酰胺(参见例如美国专利3,567,632和4,595,708)如用于反渗透膜和其它选择性分离膜的那些也是用于本发明的合适底物。
用于本发明的合适聚合物共混物的例子包括但不限于增韧等级的半结晶热塑性塑料，如增韧聚酯和聚酰胺，其中增韧剂是聚合时包含氨基反应性基团的聚合物。
本发明涉及抗微生物聚合物材料和包括该材料的制品。由本发明的方法制备的制品显示抗微生物功能性，其中当制品被普通使用时微生物生长降低。在此使用的术语″抗微生物的″表示杀菌、杀真菌和抗病毒的，如本领域通常已知的那样。″降低抗微生物生长″或″细菌生长降低″表示满足在24小时内杀死99.9％的细菌，如由下述的摇瓶测试测量并通常用于测量抗微生物功能性，该功能性表明细菌生长中3-log降低的最小要求。
本发明的制品具有在其上反应的至少一层壳聚糖层。壳聚糖是聚-[1-4]-β-D-葡糖胺的常用名称。壳聚糖化学衍生自壳多糖，后者是聚-[1-4]-β-N-乙酰基-D-葡糖胺，它反过来衍生自真菌细胞壁、昆虫壳和特别是甲壳类动物。
作为本发明的任选的第一步骤，对于制品包括的特定聚合物使用本领域已知的任何方法或清洁剂清洁制品的外表面。例如，可以将聚烯烃制品的表面采用C1-C6醇、二烷基甲酰胺和乙酰胺或采用能够萃取增塑剂的其它极性溶剂清洁。然后如需要可以将清洁制品的表面由本领域通常已知的方法，例如由真空、环境空气干燥、烘箱干燥和空气强制干燥而干燥。
在任选的表面清洁步骤之后，采用壳聚糖处理制品。这包括采用壳聚糖处理溶液浸泡或润湿制品。典型地，此处理溶液是含水乙酸溶液，优选约0.5％-约5％含水乙酸。在优选的实施方案中，制备包含0.1％-3％壳聚糖和0.5％-1.0％乙酸的水溶液。在更优选的实施方案中，制备包含2％壳聚糖和0.75％乙酸的水溶液。在另一个优选的实施方案中，制备2％壳聚糖和1.5％含水乙酸溶液。处理时间典型地是5-30分钟。处理温度不是关键的并典型地为从室温到90℃。
在采用壳聚糖处理之后，可以将制品优选采用去离子水洗涤。任选地，然后可以通过本领域已知的方法干燥制品。这样的方法包括环境空气干燥、烘箱干燥和空气强制干燥。可以提供惰性气氛，如氮气代替空气。在优选的实施方案中，可以将制品在约40-90℃下烘箱干燥约12-24小时。
由本发明方法制备的制品显示抗微生物性能并且还希望抑制气味显现。该抗微生物性能可以任选地进一步通过采用金属盐处理而增强。用于本发明的金属盐包括例如硫酸锌、硫酸铜、硝酸银或其它水溶性锌、铜和银盐或这些物质的混合物。金属盐典型地由如下方式施加浸渍、喷淋或填充盐在水中的稀(0.1％-5％)溶液到制品上。
包括本发明聚合物材料的制品的形式可以为或包括薄膜、膜、层压材料、编织织物、织造织物、非织造织物、纤维、长丝、纱线、粒料、涂料或泡沫。制品可以由本领域已知的任何方法，例如但不限于注塑、挤出、吹塑、热成形、溶液流延、薄膜吹制、编织、织造或纺丝的方法制备。
由于许多制品受益于微生物生长的降低并且在本发明中包括很多种聚合物，因此本发明的优选制品提供多种用途。以下是制品的例子，其中希望降低在特定制品被普通使用的最终用途中在制品之中或之上微生物的生长。
本发明的制品包括用于食品、个人护理(健康和卫生)物品和化妆品的包装。″包装″表示整个包装物或包装物的组件。包装组件的例子包括但不限于包装薄膜、衬里、吸收垫包装、收缩袋、热缩塑料包、托盘、托盘/容器组合体、帽、粘合剂、罩和涂布器。本发明的这种吸收垫、收缩袋、热缩塑料包和托盘特别用于包装肉类、家禽和鱼类。
包装物可以为适用于特定应用的任何形式，如罐子、箱子、瓶子、广口瓶、袋子、化妆品包装物或封端管。包装可以由本领域已知的任何方法，如由挤出、共挤出、热成形、注塑、层压或吹塑形成。
包装的一些具体例子包括但不限于瓶子、尖端、涂布器和用于处方和非处方胶囊和丸剂的帽；溶液、乳膏、洗剂、粉剂、香波、调理剂、除臭剂、止汗剂和眼睛、耳朵、鼻、喉、阴道、尿道、直肠、皮肤和头发接触用悬浮液；唇产品包装；和帽。
涂布器的例子包括唇膏、皲裂膏和光泽膏；眼睛化妆品用包装物和涂布器，如睫毛油、眼线膏、眼影膏、扑粉、痱子粉、胭脂、粉底和乳膏；和泵送分配器及其组件。这些涂布器用于将物质涂布到各种物体表面上，并且细菌生长的降低得益于这种涂布。
本发明中包括的其它形式的包装组件包括饮用瓶颈、可替代帽、不可替代帽和分配系统；食品和饮料输送系统；奶瓶奶嘴和帽；和橡皮奶头。在希望施涂液体、溶液或悬浮液的情况下，包装物可以采用分配离散液滴或小滴喷淋的形式形成。本发明也发现在作为吸入器形成的药物应用中的用途。
得益于抗微生物功能性并且其中在用户的特定最终用途中降低微生物生长的食品处理和加工领域中，包装以外的最终用途应用的例子是食品处理和加工设备的组件用涂料，如临时或永久食品制作表面；输送带组合体及它们的组件；混合、研磨、粉碎、辊压、造粒和挤出用设备及其组件；换热器和它们的组件；引流管和它们的组件；运输水的设备，例如但不限于桶、罐、管道和管材；及食品切割和切片用机器及其组件。在这种设备组件的表面是金属的情况下，可以将聚合时包含氨基反应性基团的聚合物的涂料首先施涂到金属表面。或者，可以将这种聚合物的膜采用壳聚糖处理并随后热密封到设备表面。在一个实施方案中，设备组件是混合和/或输送用螺杆，它是单螺杆或双螺杆挤出机，如但不限于用于食品加工的挤出机中的组件；并且聚合物涂料包括离聚物。
本发明的制品也可用于或用作衣服，如游泳衣、内衣、鞋组件(例如织造或非织造鞋衬里或内插件)、保护性运动垫、儿童衣服或医疗衣服(如睡衣、面罩、手套、拖鞋、毛线鞋或头发套)。这种衣服特别得益于对气味显现的抑制。
本发明的制品也可用于或用作医疗材料、器具或植入物，如绷带、粘合剂、纱布条、纱布垫、医疗或外科被单、弹簧夹具、导管、缝合线、IV管材、IV袋、支架、导向线、假肢、矫形销、牙齿材料、起搏器、心瓣膜、人造心脏、膝和髋关节植入物、骨水泥、血管植入物、导尿管造口术孔、矫形固定物、起搏器导线、除纤颤器导线、耳道分路、化妆品植入物、ENT(耳、鼻、喉)植入物、肘钉、可植入泵、疝气贴片、板、螺钉、血袋、外部血泵、流体给药系统、心肺机、透析设备、人造皮肤、心室辅助装置、助听器和牙齿植入物。
在卫生领域中，本发明的制品包括个人卫生衣服如尿布、失禁垫、女裤衬里、卫生巾、运动垫、棉塞和它们的涂布器；和健康护理材料如抗微生物擦、婴儿擦、个人清洁擦、化妆擦、尿布、含药擦或垫(例如包含抗生素、治疗痤疮的药物、治疗痔疮的药物、抗痒药物、抗炎药物或防腐剂的含药擦或垫)。
本发明的制品也包括希望用于口腔接触的物品，如奶瓶奶嘴、橡皮奶头、正牙装置或用于其的弹性带、假牙材料、杯子、饮用玻璃杯、牙刷或出牙期玩具。
通过包括本发明聚合物材料受益的另外儿童定向制品包括奶瓶、婴儿书籍、塑料剪、玩具、尿布桶和装清洁擦的容器。
本发明的家用制品包括电话和便携式电话；纤维填充物、床上用品、床亚麻用品、窗处理物、地毯、地板组件、泡沫垫料如垫和小块地毯背衬、室内装饰组件(包括泡沫垫)、非织造干燥片、含洗衣软化剂的片、汽车擦、家用清洁擦、配对(counter)擦、淋浴帘、浴帘衬里、毛巾、浴衣、防尘套、拖把、台布、器壁和配对表面。
本发明也用于降低或防止在包含具有氨基反应性基团的聚合物，例如磺化芳族聚酰胺的选择性分离膜(例如全蒸发、透析、反渗透、超滤和微孔过滤膜)及空气和水过滤器表面上生物膜的生长。
本发明也用于提供船组件上的防垢表面，例如但不限于船壳及其组件和船发动机及其组件。如果船组件的表面不包括聚合时具有氨基反应性基团的聚合物，例如如果船组件具有金属表面，则可以将聚合时包含氨基反应性基团的聚合物的涂料首先施涂到船组件的表面。或者，可以将这种聚合物的膜采用壳聚糖处理并随后热密封到船组件的表面。
用于流体如水运输和/或贮存的设备也可得益于本发明的抗微生物聚合物材料。示例性的设备包括但不限于管道和罐。管道或罐的内表面、外表面或两个表面可包括本发明的防垢表面。如果表面不包括聚合时具有氨基反应性基团的聚合物，例如如果表面具有金属表面，则可以将聚合时包含氨基反应性基团的聚合物的涂料首先施涂到表面。或者，可以将这种聚合物的膜采用壳聚糖处理并随后热密封到表面。
为向所列出的产物赋予抗微生物功能性，可以在其制造之前或之后或在产物制造期间的任何时间将产物采用壳聚糖试剂根据本发明的方法处理。例如，在制备抗微生物浴帘中，可以将具有包括有效量氨基反应性聚合物的表面的材料根据本发明方法处理，随后从处理的材料形成浴帘。或者，壳聚糖处理可以在将材料制成浴帘之后进行。据信材料的抗微生物性能不显著变化。
实施例进一步在如下实施例中定义本发明，其中所有的份数和百分比按重量计并且度是摄氏度。应当理解，尽管这些实施例显示了本发明的优选实施方案，但其仅通过举例说明给出。从以上讨论和这些实施例，本领域技术人员可确定本发明的必要特征，并且在不背离本发明的精神和范围条件下可进行变化和改变以使本发明适于各种使用和条件。
材料和方法用于此研究的壳聚糖是以注册商标ChitoClear从挪威的PrimexCorporation购得的材料。该材料以购买时的原样使用。
壳聚糖样品的N-脱乙酰程度由质子和碳13NMR光谱确定为大于85％。样品的分子量为从大约70,000到大约350,000。
使用如下过程由用于材料抗微生物测试的摇瓶测试法测试处理的制品的抗微生物性能1.在于消毒烧瓶中的15-25ml胰酶解大豆酪蛋白肉汤(TSB)中接种来自细菌或酵母琼脂平板培养的单一的分离菌落。采用或不采用摇动(选择具体菌株的适当放气)在25-37℃下孵育(对于具体的微生物使用最优的生长温度)16-24h。对于丝状真菌，在琼脂平板上制备形成孢子培养物。
2.在pH 6.0至7.0下稀释过夜的细菌或酵母培养物入消毒磷酸盐缓冲液(参见以下)以获得大约105个菌落形成单位每ml(cfu/ml)。需要的磷酸盐缓冲液的总体积是50ml×测试烧瓶数目(包括对照物)。对于丝状真菌，在105个孢子/ml下制备孢子悬浮液。通过轻微再悬浮来自琼脂平板培养物的孢子制备孢子悬浮液，该培养物采用无菌盐水或磷酸盐缓冲液淹没。为获得初始接种物计数，将双份10-4和10-3的最终稀释物(在磷酸盐缓冲液中制备)放到胰酶解大豆酪蛋白胨琼脂(TSA)板上。在25-37℃下孵育板过夜。
3.将50ml接种的磷酸盐缓冲液转移入包含0.5g待测试材料的每个无菌测试烧瓶中。同样，制备没有测试材料的接种磷酸盐缓冲液和未接种磷酸盐缓冲液的对照烧瓶。
4.将所有的烧瓶放置在腕作用摇动器上并采用剧烈摇动在室温下孵育。周期性地将所有的烧瓶取样并将适当的稀释物放置在TSA板上。在25-37℃下孵育16-48h和将菌落计数。
5.以每ml菌落形成单位(cfu/ml)的数目报告菌落计数。
6.Δt数值可以计算如下Δt＝C-B，其中Δt是对于接触时间t的活性常数，C是在X小时孵育之后在未处理的对照材料烧瓶中微生物的平均log10密度，并且B是在X小时孵育之后处理的材料在烧瓶中微生物的平均log10密度。Δt典型地在4、6或24小时下计算并可以表达为Δtx。
原料磷酸盐缓冲液磷酸二氢钾22.4g磷酸氢钾56.0g去离子水使体积达到1000ml采用NaOH或HCl调节磷酸盐缓冲液的pH到pH 6.0-7.0，过滤，消毒，并在4℃下贮存直到使用。工作磷酸盐缓冲液通过将1ml原料磷酸盐缓冲液在800ml无菌去离子水中稀释而制备。
实施例1壳聚糖和壳聚糖-银处理的马来酸酐接枝的聚乙烯珠粒的制备和抗微生物评价将由马来酸酐接枝的低密度聚乙烯珠粒(50g，金属茂催化的VLDPE，2 MI，0.5％马来酸酐接枝)与2％壳聚糖(Primex ChitoClearTM 1111，m.wt.350,000)溶液在0.75％含水乙酸(200ml)中在80℃下加热30分钟，冷却，过滤，并采用去离子水洗涤。然后将它在80℃下干燥16h。(样品1B)。
将样品1B(2g)浸入2％硝酸银水溶液(10ml)并轻微摇动30min。然后将珠粒过滤并采用去离子水洗涤三次且在氮气下在40℃干燥(样品1C)。与未处理的聚合物珠粒(样品1A)和作为正对照物的壳聚糖处理的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)织物相比，评价这些珠粒(1B和1C)抗大肠杆菌ATCC 25922(其中ATTC表示美国模型培养物保藏所)和大肠杆菌O157:H7的抗茵性能。将此织物按顺序采用3％含水氢氧化钠在93℃下处理30min，采用乙酸中和，采用含水盐酸酸化(pH1.0)，采用水洗涤，和最终采用壳聚糖溶液处理(壳聚糖Primex ChitoClearTM 588，m.wt约70,000，在1％含水乙酸溶液中为2％)，随后在77℃下干燥织物8h。
也将样品1A、1B和1C采用蒸汽在121℃下高压灭菌20分钟以将它们消毒。然后评价消毒珠粒的抗茵效力。结果见图1和2。未处理的珠粒是无效的，壳聚糖处理的样品是非常轻微有效的，而银加壳聚糖处理的最有效。抗茵效力在消毒之后保持。
实施例2抗微生物马来酸酐接枝的高密度聚乙烯珠粒的制备和抗微生物评价将采用马来酸酐接枝的高密度聚乙烯珠粒(50g，Bynel4033)与2％壳聚糖(Primex ChitoClearTM 1111，m.wt.350,000)溶液在0.75％含水乙酸(200ml)中在80℃下加热30分钟，冷却，过滤，并采用去离子水洗涤。然后将它在80℃下干燥16h。(样品2A)。
将样品2A(10g)浸入2％硝酸银水溶液(50ml)并轻微摇动30min。然后将珠粒过滤并采用去离子水洗涤三次和在氮气下在40℃下干燥(样品2B)。评价样品2A、2B和未处理珠粒(2C)的抗大肠杆菌0157:H7的抗菌性能。也评价通过在125℃下高压灭菌消毒的2A、2B和2C的珠粒的抗微生物活性。结果见图3。银/壳聚糖处理最有效，并且银/壳聚糖处理的珠粒的抗微生物活性在消毒之后保持。
实施例3壳聚糖处理的马来酸酐接枝聚乙烯膜的制备和抗微生物评价将在一侧上采用马来酸酐以1wt％的水平接枝的聚乙烯膜在2％壳聚糖(Primex ChitoClearTM 588，m.wt.70,000)在1.5％含水乙酸中的溶液中浸泡30min，空气干燥，然后在60℃在氮气下固化16h。在摇瓶测试中评价三个膜样品A、B和C抗大肠杆菌ATCC 25922的抗微生物效力。结果见图4。
实施例4Nucrel/壳聚糖和Surlyn/壳聚糖膜的制备和抗菌评价将两个膜样品(A、B)，如下物质的每一个Nucrel0403乙烯-甲基丙烯酸共聚物(典型的甲基丙烯酸含量4.0％)，Nucrel0903乙烯-甲基丙烯酸共聚物(典型的甲基丙烯酸含量9.0％)，Surlyn1601包装树脂(钠离聚物，由ASTM D1238在条件190℃/2.16kg下测定的典型熔体流动指数为1.3dg/min)，和Surlyn1702包装树脂(锌离聚物，由ASTM D1238在条件190℃/2.16kg下测定的典型熔体流动指数为14.0dg/min)称重，在1M盐酸水溶液中浸泡30min，采用水洗涤，和然后在2％壳聚糖溶液(Primex ChitoClearTM 656在0.5％含水乙酸中)中浸泡过夜。除去膜，允许过量壳聚糖滴下，并最终将膜在60℃在氮气气氛下干燥48h，并再称重，如表1所示。认为几个零或重量的负增量源自试验的不确定性和/或初始水合样品被壳聚糖处理脱水。
表1
如上所述测试壳聚糖处理的B膜以及作为对照物的相应的未处理膜的抗大肠杆菌ATCC 25922的抗微生物性能。结果见图5。
实施例5Nafion-壳聚糖膜的制备和抗菌评价将Nafion117全氟磺酸聚合物膜片(约183微米厚，重10.91g)在2％壳聚糖溶液(ChitoClear，Primex TM 588，m.wt.约70,000，在1.5％含水乙酸中)中浸泡5min，空气干燥，随后在氮气下在80℃下干燥。干燥膜的重量是10.91g。没有净重量增量最可能是由于初始高度水合的Nafion117膜被壳聚糖处理脱水。如上所述评价此物质抗大肠杆菌ATCC 25922的抗菌活性，如未处理Nafion117膜的对照膜那样。结果见图6。壳聚糖处理的Nafion117膜提供在2小时之后大肠杆菌ATCC 25922的2.6log降低，在4小时之后的3.2log降低，在6小时之后的4.0log降低，和在8小时之后的5.6log降低。相反，未处理的Nafion117膜不显示抗微生物活性。
实施例6抗微生物碘化聚酯纱线的制备和抗菌评价将由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)制备的纱线按顺序通过包含水的托盘和包含2％壳聚糖溶液(Primex ChitoClearTM 588，m.wt.约70,000，在1.5％含水乙酸中)的托盘，该聚(对苯二甲酸乙二醇酯)与5-磺基-间苯二甲酸的乙醇酸酯的锂盐在基于总的二元酸大约1.75mol％的水平下共聚。将过量溶液汽提出，并将纱线采用加热到200℃的辊干燥。将卷绕的纱线随后在80℃下干燥几天。取两个样品(复制品)并进行抗微生物活性评价。两者显示抗大肠杆菌ATCC 25922的抗微生物活性，如图7所示。
权利要求
1.一种聚合物材料，包括a)聚合时包含氨基反应性官能团的聚合物，和b)壳聚糖涂料，其中壳聚糖与所述官能团反应，其中所述聚合物材料的表面的壳聚糖浓度按面积为至少1000ppm。
2.权利要求1的聚合物材料，其中氨基反应性官能团是金属离子、铵离子、酸酐、羧酸、磺酸、异氰酸酯、环氧化物、酰氯、烯酮及其组合。
3.权利要求1的聚合物材料，其中聚合物是均聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物或聚合物共混物，它们的至少一种单体或共聚单体包含至少一个选自如下的官能团金属离子、铵离子、酸酐、羧酸或碳酸酯、磺酸或磺酸酯、异氰酸酯、环氧化物、酰氯和烯酮。
4.权利要求1的聚合物材料，其中聚合物是包括接枝单体和主链聚合物的接枝共聚物，所述接枝单体是热稳定的不饱和羧酸酐或二酸酐，所述主链聚合物是乙烯均聚物、丙烯均聚物、衍生自乙烯和一种或多种C3-C8α-烯烃的共聚物或衍生自丙烯和一种或多种C4-C8α-烯烃的共聚物。
5.权利要求4的聚合物材料，其中接枝单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、马来酸二乙酯、马来酸单乙酯、马来酸二正丁酯、马来酸酐、马来酸、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、5-降冰片烯-2，3-酸酐和桥亚甲基四氢化邻苯二甲酸酐(3，6-桥亚甲基-1，2，3，6-四氢邻苯二甲酸酐)。
6.权利要求4的聚合物材料，其中主链聚合物选自a)聚丙烯；b)选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、金属茂催化的聚乙烯、甚低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、和高性能聚乙烯的聚乙烯；c)乙烯和丙烯的共聚物；d)衍生自乙烯或丙烯和至少一种选自如下的单体的共聚物丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸和一氧化碳；e)烯烃与二烯烃的共聚物，其中烯烃选自乙烯、丙烯和乙烯与其它烯烃；和f)乙烯和四氟乙烯的共聚物。
7.权利要求6的聚合物材料，其中二烯烃选自至少六个碳原子的线性脂族非共轭二烯、降冰片二烯、二环戊二烯、亚乙基降冰片烯和丁二烯。
8.权利要求1的聚合物材料，其中聚合物材料包括离聚物。
9.权利要求8的聚合物材料，其中离聚物是如下物质的离聚物乙烯/丙烯酸共聚物或乙烯/甲基丙烯酸共聚物；全氟化磺酸酯或羧酸酯聚合物；磺化聚苯乙烯；磺化乙烯-丙烯三元共聚物；磺化聚酯；或磺化聚酰胺。
10.权利要求1的聚合物材料，其中聚合物是乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物。
11.权利要求1的聚合物材料，进一步包括一种或多种选自金属盐、含羧基聚合物及其组合的化合物。
12.权利要求11的聚合物材料，其中金属盐选自水溶性锌盐、水溶性铜盐、水溶性银盐及其混合物。
13.一种包括权利要求1的聚合物材料的制品。
14.权利要求13的制品，其形式为薄膜、膜、层压材料、编织织物、织造织物、非织造织物、纤维、长丝、纱线、粒料、涂料或泡沫。
15.权利要求13的制品，它是吹制、溶液流延、层压、注塑、挤出、吹塑、热成形、编织、织造或纺丝的。
16.权利要求13的制品，其中制品是包装物、包装组件、食品或饮料分配系统、奶瓶、婴儿书籍、塑料剪、玩具、尿布桶、清洁擦的容器、奶瓶奶嘴、橡皮奶头、正牙装置或其组件、假牙材料、杯子、饮用玻璃杯、牙刷、出牙期玩具、棉塞、棉塞涂布器、个人清洁擦、婴儿擦、化妆擦、个人卫生衣服、食品处理和加工设备、衣物、家用制品、绷带、粘合剂、纱布条、纱布垫、医疗或外科被单、医疗器具或植入物、分离膜、空气或水过滤器、船组件、或流体运输或贮存设备。
17.权利要求16的制品，其中所述包装物是瓶子、箱子、广口瓶、罐子、袋子、封端管、化妆品包装物或吸入器。
18.权利要求17的制品，其中所述包装物包含化妆品、个人卫生材料、健康护理材料或其组合。
19.权利要求18的制品，其中所述化妆品、所述个人卫生材料或所述健康护理材料是唇膏、皲裂膏、眼影膏、眼线膏、睫毛油、扑粉、痱子粉、胭脂、粉底、香波、调理剂、除臭剂、止汗剂、洗剂、乳膏、粉剂、液体、溶液、悬浮液、胶囊或丸剂。
20.权利要求16的制品，其中所述包装组件的形式为衬里、罩、粘合剂、可替代或一次性容器帽、膜、热缩塑料包、收缩袋、托盘、托盘/容器组合体、包装用吸收垫、涂布器、饮用瓶颈、食品分配系统或饮料分配系统。
21.用于肉类、家禽或鱼类的包装，包括权利要求20的热缩塑料包、收缩袋、托盘、包装用吸收垫及其组合。
22.权利要求16的制品，其中所述涂布器是泵送分配器或其组件、睫毛油棒、含药垫或擦、化妆刷、滴管、尖端、唇膏涂布器、眼线膏涂布器或眼影膏涂布器。
23.权利要求22的制品，其中所述含药垫或擦包括抗生素、治疗痤疮的药物、治疗痔疮的药物、抗痒药物、抗炎药物或防腐剂。
24.权利要求16的制品，其中所述包装物包含食品或饮料。
25.权利要求16的制品，其中所述个人卫生衣服是尿布、失禁服、女裤衬里、卫生巾或棉塞。
26.权利要求16的制品，其中所述食品处理和加工设备选自输送带组合体及其组件；临时和永久食品制备表面；混合、研磨、粉碎、辊压、造粒和挤出用设备及其组件；换热器和它们的组件；引流管和它们的组件；桶、罐、管道和管材；和食品切割和切片用机器及其组件。
27.权利要求26的制品，其中所述挤出用设备包括混合和/或输送用螺杆并且其中聚合物涂料包括离聚物。
28.权利要求16的制品，其中所述衣物的形式为游泳衣、运动衣、活力衣服、保护性运动垫、内衣、鞋组件、儿童衣服或医疗衣服。
29.权利要求28的制品，其中所述鞋组件是织造或非织造衬里或内插件。
30.权利要求28的制品，其中所述医疗衣服是睡衣、面罩、手套、拖鞋、毛线鞋或头发套。
31.权利要求16的制品，其中所述家用制品选自纤维填充物、床上用品、床亚麻用品、窗处理物、地毯和地板组件、室内装饰组件、片材、汽车擦、非织造干燥片、含洗衣软化剂的片、家用清洁擦、配对擦、毛巾、浴衣、防尘套、拖把、台布、淋浴帘、电话和便携式电话、和器壁、配对及地板表面。
32.权利要求16的制品，其中所述医疗器具或植入物选自弹簧夹具、导管、缝合线、IV管材、IV袋、支架、导向线、假肢、矫形销、牙齿材料、起搏器、心瓣膜、人造心脏、膝和髋关节植入物、骨水泥、血管植入物、绷带、粘合剂、纱布条、纱布垫、导尿管造口术孔、矫形固定物、起搏器导线、除纤颤器导线、耳道分路、化妆品植入物、ENT植入物、肘钉、可植入泵、疝气贴片、板、螺钉、血袋、外部血泵、流体给药系统、心肺机、透析设备、人造皮肤、心室辅助装置、助听器和牙齿植入物。
33.权利要求16的制品，其中所述分离膜是反渗透、透析、全蒸发、超滤或微孔过滤膜。
34.权利要求16的制品，其中所述船组件选自船壳、船壳组件、船发动机和船发动机组件。
35.权利要求16的制品，其中流体运输或贮存设备是管道或罐。
36.一种制备抗微生物制品的方法，该方法包括如下的顺序步骤a)提供其表面包括聚合物的制品，所述聚合物在聚合时包含氨基反应性官能团；b)使制品与包括壳聚糖的溶液接触；c)任选地使步骤b)的制品与包含金属盐的溶液接触；和d)干燥步骤b)或c)中生产的制品。
37.根据权利要求36的方法，其中步骤b)的包括壳聚糖的溶液也包括0.5体积％-5体积％的含水乙酸。
38.根据权利要求36的方法，其中步骤b)的包括壳聚糖的溶液包括0.5体积％-1.0体积％的含水乙酸和0.1体积％-3体积％的壳聚糖。
39.根据权利要求36的方法，其中步骤d)的金属盐选自水溶性锌盐、水溶性铜盐、水溶性银盐及其混合物。
全文摘要
本发明涉及制备抗微生物制品的方法，该方法包括使壳聚糖溶液与包含氨基反应性官能团的聚合物表面接触。
文档编号C09D5/14GK1863851SQ200480023635
公开日2006年11月15日 申请日期2004年8月18日 优先权日2003年8月18日
发明者S·萨贝桑 申请人:纳幕尔杜邦公司