基于聚合物的抗微生物组合物及其使用方法技术

提供了一种基于聚合物的抗微生物组合物，它是无毒的、水溶性的，并且减少来自表面的传染病的传播。该组合物包含阳离子聚合物、至少一种黏附促进剂、任选的在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒、和载体，其中组合物的组分彼此不共价结合。还提供了抗微生物组合物，其至少包含(i)基于聚乙烯亚胺的聚合物和载体，或(ii)在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒、黏附促进剂和载体。可以施加抗微生物组合物以对表面进行消毒并在表面上形成可去除的残留自消毒膜。

Polymer-based antimicrobial compositions and their use methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于聚合物的抗微生物组合物及其使用方法专利技术背景传染病每年在世界范围内造成的死亡人数超过任何其他单一因素。最大限度地减少由病原微生物引起的感染是许多领域的一个重要问题，特别是在医疗装置、药物、医院表面/器具、牙科修复和手术设备、健康护理产品和卫生应用、水净化系统、纺织品、食品包装和储存、工业或家用电器、航空等。特别是在医院中，在抗击感染方面付出了极大的努力和巨大的成本。通过触摸、进食、饮用或呼吸含有病原体的物质会产生感染。据估计，80％的人类感染是由于与受微生物污染的表面接触而发生的(Salwiczek等人，TrendsBiotechnol32：82-90(2014))。通常，这些感染与靶向病原体的抗微生物剂对抗。然而，特别成问题的是这些微生物能够快速且容易地发生基因突变而变得对这些试剂具有抗性，从而使得它们的消除变得困难。例如，金黄色葡萄球菌(S.aureus)通常在人皮肤和黏膜中定植而不会引起严重问题，但如果细菌进入体内，则会出现从轻微到危及生命的疾病，包括皮肤和伤口感染、感染性湿疹、脓肿感染、心脏瓣膜感染或心内膜炎、肺炎、以及血流感染或菌血症。一些金黄色葡萄球菌对甲氧西林和其他β-内酰胺抗生素具有抗性，即耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)，并且需要替代类型的抗生素来治疗它们。此外，形成孢子的艰难梭菌(C.difficile)是一种引起从腹泻到危及生命的结肠炎症的症状的肠道超级细菌，是医院中最常见的细菌感染。在过去几年中，越来越多的研究人员致力于研发新的抗微生物系统，旨在帮助减轻、对抗和/或消除代价高昂的使人衰弱的感染。由于聚合物的固有性质，这些研究的大部分集中在聚合物上：聚合物可以作为保持抗微生物剂的基底，并且它们的特性，例如它们的亲水性和/或分子量，可以对所得的抗微生物活性产生很大影响。因此，具有抗微生物特性的聚合物材料的使用引起了学术界和工业界的日益关注。已经通过使抗微生物剂浸渍、吸附或共价附着到各种表面以提供成膜层来制备已知的抗微生物聚合物涂层。例如：美国专利9127173公开了在基底上制备逐层的涂层，其中涂层包含赋予基底抗菌性能的季胺基团。与缓释表面相比，非浸析表面通常被认为是优选的，因为微生物暴露于高表面浓度的抗微生物剂。此外，浸析表面使得其难以通过环境保护局(EPA)的细胞毒性测试。作为一般规则，非浸析抗微生物涂层和制备方法对于大规模生产和商业化而言极其复杂且不实用。此外，该技术通常是表面特异性的。制备抗微生物涂层的替代方法包括使用与表面非共价连接的涂层。然而，类似于共价连接的涂层，这些方法通常需要复杂的多个合成步骤，并且需要调整以涂覆不同的基底，因此使得它们不适于商业用途。因此，尽管在该领域进行了积极的研究，仍然需要具有广谱抗微生物活性并且可以容易地适应不同环境(例如，家庭、医疗保健提供者、学校、农业)、表面(例如，木材、不锈钢、大理石、玻璃和纺织品)和应用(例如食品包装、水或空气过滤器、甚至保护水果和蔬菜)的复杂性的新型抗微生物材料。此外，这种抗微生物残留的自消毒膜或涂层理想地应提供非常高的杀灭率，活力可持续数周，无毒且易于除去。还希望有一种用于以商业规模制备这种表面涂层的通用且廉价的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及基于聚合物的抗微生物组合物，它是无毒的、水溶性的，并且显著地减少来自如玻璃、塑料、花岗岩和金属基底以及皮肤等表面的传染病传播。组合物中使用的聚合物能够起到两种作用：(i)能够通过杀灭现存的病菌对表面进行消毒(立刻杀灭)；(ii)提供可去除的残留自消毒膜，以防止未来的微生物生长(后续杀灭)。基于聚合物的组合物对细菌、病毒和包括艰难梭菌在内的孢子有效。另外，与大多数商业消毒剂不同，基于聚合物的组合物使无包膜病毒失活，无包膜病毒通常是普通感冒和胃肠型感冒的原因。因为抗微生物组合物不需要杀菌化学品或金属，所以与许多其它商业消毒剂不同，该组合物对人类、动物和环境是安全的。本专利技术提供一种基于聚合物的抗微生物组合物，它包含阳离子聚合物、至少一种黏附促进剂、载体和任选的在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒，其中所述组合物的组分彼此不共价结合。抗微生物组合物符合以下测试中的至少一种：(i)根据美国材料与测试协会(ASTM)国际方法E1153的杀菌喷雾测试，该测试满足EPA对病毒的log3减少和对细菌的log5减少的要求，(ii)根据ASTM国际方法E1052-96(2002)或ASTM国际方法E2315(2016)的悬浮测试，(iii)根据抗微生物活性的日本工业标准(JIS)Z2801(2006)测试或本文所述的此类测试的改进版本，由该组合物形成的膜(iii-a)在30分钟内杀灭至少95％的革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌的log5群体，(iii-b)在接触30分钟内杀灭至少95％的包膜病毒的log4群体，(iii-c)在接触30分钟内杀灭至少95％的无包膜病毒，和/或(iii-d)在接触24小时内杀灭至少94％的艰难梭菌的log4群体，(iv)由该组合物形成的膜具有根据国际标准化组织(ISO)10993-5体外细胞毒性测试的2或更小的值，(v)耐久性测试，其选自(v-a)根据EPA方案#01-1A残留自消毒活性测试，由该组合物形成的膜杀灭至少99.9％的革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌，或(v-b)根据如本文所述的方案#01-1A残留自消毒活性测试的改进版本，在膜形成后等待7天，由该组合物形成的膜杀灭至少95％的革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌，或包膜病毒和无包膜病毒。本专利技术还提供了杀灭表面上的微生物的方法，其包括向表面施用包含阳离子聚合物、至少一种黏附促进剂、载体和任选的在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒的抗微生物组合物。本专利技术还提供一种杀灭表面上的微生物的方法，其包括向表面施用包含高分子量聚二烯丙基二甲基铵盐和载体的抗微生物组合物。本专利技术还提供一种组合物，其包含基于聚乙烯亚胺的聚合物、任选的第二阳离子聚合物、任选的多元酸、和载体，其中第二阳离子聚合物选自聚二烯丙基二烷基铵盐、聚(丙烯酰胺-co-二烯丙基二烷基卤化铵)、壳聚糖、或其组合。还提供了一种抗微生物组合物，其包含至少一种在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒、至少一种黏附促进剂、和载体。这些组合物可以用于杀灭表面上的微生物的方法中。附图说明图1示出了在本专利技术的实施方案中通过LiTFSI进行的聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)的反离子交换。图2A示出了包含不带正电的5μm玻璃的过滤器的小孔径。图2B示出包含具有较大孔径的带正电荷的氧化铝以及与氧化铝偶联的阳离子聚合物的过滤器。具体实施方式本专利技术提供一种基于聚合物的抗微生物组合物，它包含阳离子聚合物、至少一种黏附促进剂、任选的在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒、和载体，其中组合物的组分彼此不共价结合。抗微生物组合物符合以下测试中的至少一种：(i)根据ASTME1153的杀菌喷雾测试，该测试满足EPA对病毒的log3减少和对细菌的log5减少的要求，(ii)根据ASTME1052-96(2002)或ASTME2315(2016)的悬浮测试，(iii)根据抗微生物活性的JISZ2801(2006)测试或本文所述的此类测试的改进版本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗微生物组合物，其包含：(a)阳离子聚合物，(b)至少一种黏附促进剂，(c)任选的在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒，和(d)载体，其中，所述组合物的组分彼此不共价结合，以及所述抗微生物组合物符合以下测试中的一种或多于一种：(i)根据美国材料与测试协会(ASTM)国际方法E1153的杀菌喷雾测试，该测试满足EPA对病毒的log3减少和对细菌的log5减少的要求，(ii)根据ASTM国际方法E1052‑96(2002)或ASTM国际方法E2315(2016)的悬浮测试，(iii)根据抗微生物活性的日本工业标准(JIS)Z 2801(2006)测试或此类测试的改进版本，由所述组合物形成的膜(iii‑a)在30分钟内杀灭至少95％的革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌的log5群体，(iii‑b)在接触30分钟内杀灭至少95％的包膜病毒的log4群体，(iii‑c)在接触30分钟内杀灭至少95％的无包膜病毒，和/或(iii‑d)在接触24小时内杀灭至少94％的艰难梭菌的log4群体，(iv)由所述组合物形成的膜具有根据国际标准化组织(ISO)10993‑5体外细胞毒性测试的2或更小的值，和(v)耐久性测试，其选自(v‑a)根据环境保护局(EPA)方案#01‑1A残留自消毒活性测试，由所述组合物形成的膜杀灭至少99.9％的革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌，或(v‑b)根据方案#01‑1A残留自消毒活性测试的改进版本，在膜形成后等待7天，由所述组合物形成的膜杀灭至少95％的革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌，或包膜病毒和无包膜病毒。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.28 US 62/368,008;2017.04.21 US 62/488,4211.一种抗微生物组合物，其包含：(a)阳离子聚合物，(b)至少一种黏附促进剂，(c)任选的在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒，和(d)载体，其中，所述组合物的组分彼此不共价结合，以及所述抗微生物组合物符合以下测试中的一种或多于一种：(i)根据美国材料与测试协会(ASTM)国际方法E1153的杀菌喷雾测试，该测试满足EPA对病毒的log3减少和对细菌的log5减少的要求，(ii)根据ASTM国际方法E1052-96(2002)或ASTM国际方法E2315(2016)的悬浮测试，(iii)根据抗微生物活性的日本工业标准(JIS)Z2801(2006)测试或此类测试的改进版本，由所述组合物形成的膜(iii-a)在30分钟内杀灭至少95％的革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌的log5群体，(iii-b)在接触30分钟内杀灭至少95％的包膜病毒的log4群体，(iii-c)在接触30分钟内杀灭至少95％的无包膜病毒，和/或(iii-d)在接触24小时内杀灭至少94％的艰难梭菌的log4群体，(iv)由所述组合物形成的膜具有根据国际标准化组织(ISO)10993-5体外细胞毒性测试的2或更小的值，和(v)耐久性测试，其选自(v-a)根据环境保护局(EPA)方案#01-1A残留自消毒活性测试，由所述组合物形成的膜杀灭至少99.9％的革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌，或(v-b)根据方案#01-1A残留自消毒活性测试的改进版本，在膜形成后等待7天，由所述组合物形成的膜杀灭至少95％的革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌，或包膜病毒和无包膜病毒。2.根据权利要求1所述的抗微生物组合物，其中所述阳离子聚合物是聚二烯丙基二烷基铵盐、丙烯酰氧基烷基三烷基铵盐、乙烯基苯基烷基三烷基铵盐、丙烯酰氨基烷基三烷基铵盐、聚(丙烯酰胺-co-二烯丙基二烷基铵盐)、基于聚乙烯亚胺的聚合物、任选地与阴离子聚合物组合使用的壳聚糖、或其组合。3.根据权利要求2所述的抗微生物组合物，其中聚二烯丙基二烷基铵盐是聚二烯丙基二甲基卤化铵，并且卤离子是氯离子、氟离子、含氯阴离子、含氟阴离子、或其组合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的抗微生物组合物，其中所述阳离子聚合物是非化学改性的线性聚乙烯亚胺(PEI)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的抗微生物组合物，其中所述至少一种黏附促进剂选自钛酸酯、羧化的支化或线性PEI、硅烷化合物、阳离子嵌段共聚物、以及包含酰基、羧酸基团、或羧酸衍生物中的至少一种的聚合物、及其组合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的抗微生物组合物，其中所述在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒选自石墨烯、g-C3N4、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属硒化物、染料敏化剂、共轭聚合物、贵金属、或其混合物。7.根据权利要求1至6中任一项所述的抗微生物组合物，其中所述在可见光下具有光催化活性的有机颗粒和/或无机颗粒是在紫外(UV)光下水解的W-掺杂和N-掺杂的TiO2颗粒。8.根据权利要求1至7中任一项所述的抗微生物组合物，其中所述抗微生物组合物不包含杀病菌的小分子化合物。9.根据权利要求1至7中任一项所述的抗微生物组合物，其中所述抗微生物组合物还包含至少一种杀病菌的小分子化合物。10.根据权利要求1至9中任一项所述的抗微生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里恩·L·基亚泰洛，马克·阿曼，
申请(专利权)人：艾克森实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US