用光敏剂获得官能化聚合物表面的方法、官能化聚合物材料及其用途技术

本发明专利技术描述从适当官能化(X)的聚合物或共聚物获得官能化聚合物表面(MPn

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用光敏剂获得官能化聚合物表面的方法、官能化聚合物材料及其用途
本专利技术的领域
[0001]本专利技术适用于聚合物官能化领域，基本上包括将光敏分子与聚合物表面键合的一种方法；所述每个聚合物表面均含有用于建立热力学稳定共价化学键的适当化学官能团；产物由一对光敏聚合物材料(MPn
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PSm)组成。在黑暗中或者优选地以适当波长的光照射时，这些官能化材料促进光动力作用，防止表面上微生物菌落的形成，同时消除介质中存在、与这些表面接触的微生物。
[0002]更具体而言，本专利技术适用于生命支持中所用聚合性质的生物医疗装置，比如气管导管、导管、探针、储存器、手套、气管造口管、静脉输液针、鼻氧管、气管抽吸管(带和不带阀门)、包装和仪器存放袋。专利技术基础
[0003]在医院环境中使用这些装置的免疫抑制患者通常接受涉及使用抗生素来控制感染的标准程序；在大多数病例中，这导致市场上抗生素的多重耐药性细菌的出现。
[0004]气管导管是用于辅助有呼吸问题、术后或创伤后患者机械通气的常规装置的例子；这种装置表面上容易出现微生物菌落，而这些菌落在大多数病例中导致机械呼吸相关性肺炎病症。Zeitoun,S.S.等人(2001)报告的数据显示，插管患者因微生物感染而面临的死亡风险比未插管患者高21倍，而微生物感染是这些插管患者死亡的主要原因之一。
[0005]血袋是在需要输血之前用于运输和保存献血者血液的装置的另一个例子。输血感染非常严重，因为会导致患者全身感染。
[0006]运输用于移植的器官时应使用不会产生微生物污染风险或影响器官完整性的包装；因此，确保用于运输和保存器官的医疗装置的无菌条件至关重要。
[0007]本专利技术描述将姜黄素基团和衍生物(PS1)、卟啉和衍生物(二氢卟吩和细菌二氢卟吩)(PS2和PS3)的光敏剂(PS)与含有适当官能团(X)的聚合物表面(MP1和MP2)结合以生成(MPn
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PSm)类型产物的方法；所述光敏剂的每种组分(适当的亲核基团)与所述含有适当官能团(X)的聚合物表面(MP1和MP2)建立稳定的共价化学键(醚、胺、硫醚)。
[0008]在生理温度下、在用适当波长的光照射后，本专利技术开发的产品(MPn
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PSm)在不同酸碱度的水溶液中是稳定的。
[0009]由以共价键合的光敏剂(PS)官能化的聚合物表面(MPn
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PSm)构成的产物可防止微生物在无光环境中发生这些感染，从而降低死亡风险。有适当波长的光时，这种产物通过光动力作用抑制微生物和生物膜的形成，从而减少由市场上抗生素的多重耐药性微生物感染引起的死亡。技术发展水平
[0010]以光动力疗法(PDT)将微生物灭活需具备三要素：光敏剂(PS)、适当波长的光源和氧。
[0011]光敏剂(PS)是化学实体，吸收特定波长的光，改变其化学和/或物理性质。光敏剂(PS)通过转变到激发态并因此转移能量来吸收光的能量。光敏剂(PS)发挥作用有不同的机
制：I型和II型。在I型机制中，光敏剂(PS)直接与分子反应，产生活性自由基(ROS)和自由基离子。在II型机制中，能量转移发生在分子氧上，产生能够将微生物灭活的单线态氧(Pucelik等人(2018)(Plos One,13(1):e0191777)。
[0012]但是，尚无研究指出由光动力作用(PDT)产生的活性氧类(ROS)的作用会导致微生物抗性。
[0013]Bezman等人(1978)(光化学和光生物学，28,325
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329,1978)指出，可通过酯型键将光敏剂(PS)孟加拉红(Rose Bengal)共价键合到聚苯乙烯与氯甲基苯乙烯的共聚物珠粒，通过光动力将大肠杆菌灭活。这种类似酯的共价键容易在生物介质中和光的作用下水解。另一方面，本专利技术中描述的制备方法和MPn
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PSm型产品涉及不同的光敏剂(PS)；所述光敏剂包含选定的官能团(NH2,OH,SH)，以与在生物介质中、在光照下稳定的不同聚合物(包括聚氯乙烯(PVC)和梅里菲尔德)形成不同的稳定共价键(胺、醚和硫醚)。
[0014]专利WO 1993/000815公开光杀菌组合物；所述光杀菌组合物包含仅通过静电相互作用连接的纺织纤维型聚合物(纤维素)和光敏剂(卟啉或酞菁)，用于表面杀菌。所用的光敏剂为非官能化的内消旋
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四吡啶卟啉或酞菁类型，仅通过静电键吸附到聚合物上。
[0015]文献EP1203052/US6420455B1公开一种聚合性组合物(其显示出表面抗微生物活性)以及使用这种组合物的物品。但是，没有提到有跟光敏剂【其中至少一种是呫吨(亦称“氧杂蒽”)】的共价键。光敏剂与聚合物材料的相互作用是纯物理性质的(物理混合)，具有一些静电相互作用，没有基本上为化学性质的相互作用。尽管在该文献中提到光敏剂在没有光刺激时的效果，但是在相互作用水平方面，有无光刺激的差异比较明显，因为在本专利技术中提出的表面官能化涉及促进生物表面特性，但保持基础聚合物材料的机械要求和其他官能。
[0016]文献RU 2663061提出基于聚合物、赋予杀菌性能的一种抗微生物剂；所述抗微生物剂的分子包含有一对自由电子的至少一个氮原子，因此杀生物剂通过不稳定的静电键与金属络合物配位；除了其他化学基团(比如酞菁)之外，所述金属络合物可能包含镁卟啉作为中心原子。唯一的相似之处在于卟啉类光敏剂的应用，但是其结构和光动力特性不同于本专利技术中所述的那些。此外，所述专利技术关于所用聚合物的目的不是使用共价键合将生物医疗装置表面官能化。
[0017]本专利技术的新颖性基于聚氯乙烯、卤甲基聚苯乙烯或其共聚物的聚合物表面的官能化；所述聚氯乙烯、卤甲基聚苯乙烯或其共聚物含有离去基团(溴(Br)、氯(Cl)、碘(I)或氟(F))，特别是聚氯乙烯(MP1)或梅里菲尔德(MP2)含有氯(Cl)离去基团，与光敏剂键合。这些化合物含有适当的官能团(羟基(OH)、氮基(N
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)或巯基(SH))；通过在生物介质中和在光照下形成稳定的共价键，形成MPn
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PSm类产物；以适当波长的光照射时，所述产物可用作具有抗微生物作用的生物医疗装置。
[0018]另外需要强调的是，通过本专利技术的方法获得的材料可显著降低住院和插管患者感染和患肺炎的风险。因此，用光敏剂(PS)共价官能化的聚合物材料能够促进医院环境改善，为公众健康带来巨大益处。专利技术简述
[0019]本专利技术描述一种制备由含有适当官能团的聚合物或共聚物构成的聚合物产品的方法。根据本专利技术开发的聚合物产品(MPn
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PSm)在无光环境中抑制微生物的生长，在暴露于
适当波长的光时表现出抗微生物活性。通过不可逆共价键合光敏剂(PSm)形成的聚合物材料(MPn
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PSm)尤其适用于医疗装置、气管导管、器官保存和运输包装、血液储存和运输袋、食品储存和运输包装等的微生物灭活。附图简述
[0020]为了完整呈现本专利技术标的，附图如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种获得官能化聚合物表面的方法，包括以下步骤：a)将光敏剂PS(PS1、PS2或PS3)和碱溶解于选自二甲基甲酰胺(DMF)、二甲氧基乙烷(DME)、四氢呋喃(THF)、二甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、乙酸乙酯或二甲基亚砜(DMSO)的有机溶剂中；b)在0℃至40℃之间的温度下，将聚合物或共聚物材料(MP1或MP2)浸入步骤(a)中获得的溶液；c)聚合物材料(MP1或MP2)的离去基团(X)跟光敏剂分子(PS)中存在的亲核基团(Y)之间的亲核取代反应在选定的有机溶剂中发生，持续0.5至48小时；d)干燥表面官能化聚合物(MPn
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PSm)，优选在室温、真空下。2.根据权利要求1所述的获得官能化聚合物表面的方法，其中步骤(a)中的碱选自三乙胺、1,8
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二氮杂双环[5.4.0]十一碳
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烯(DBU)、1,5
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二氮杂双环[4.3.0]壬
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烯(DBN)、吡啶，或者优选自CaCO3、CeCO3、NaOH、KOH、Ba(OH)2、Al(OH)3、Mg(OH)2、Be(OH)2和Ca(OH)2。3.根据权利要求1所述的获得官能化聚合物表面的方法，其中步骤(a)中的有机溶剂优选为二甲基亚砜(DMSO)。4.根据权利要求1所述的获得官能化聚合物表面的方法，其特征在于步骤(b)优选在无氧条件下进行。5.根据权利要求1所述的获得官能化聚合物表面的方法，进一步包括在步骤(c)之后，再用有机溶剂(优选二甲基亚砜(DMSO))将材料洗涤1至10次。6.根据权利要求1所述的获得官能化聚合物表面的方法，进一步包括在步骤(c)之后，再用低沸点有机溶剂(优选乙醇)洗涤。7.根据权利要求1所述的获得官能化聚合物表面的方法，其特征在于步骤(d)优选在无氧无光环境中进行。8.通过权利要求1至7所述的方法获得、由至少一个聚合物表面(MP1)构成的官能化聚合物材料，其特征在于所述表面的卤素离去基团通过醚型(O)、硫醚型(S)或胺型(NH)的稳定化学键(D)与光敏剂分子(PS1、PS2或PS3)结合。9.通过权利要求1至7所述的方法获得、由至少一个聚合物表面(MP2)构成的官能化聚合物材料，其特征在于所述表面的卤素离去基团通过醚型(O)、硫醚型(S)或胺型(NH)的稳定共价化学键(D)与光敏剂分子(PS1、PS2或PS3)结合。10.权利要求8所述的官能化聚合物材料，其中某组合是MP1
‑
PS1。11.权利要求8所述的官能化聚合物材料，其中某组合是MP1
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PS2，具有六种变体(II、III、IV、V、VI和VII)。12.根据权利要求8所述的官能化聚合物材料，其特征在于MP1
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PS3组合有两种变体(VII和IX)。13.权利要求9所述的官能化聚合物材料，其中某组合是MP2
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PS1。14.权利要求9所述的官能化聚合物材料，其中某组合是MP...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：科英布拉大学，
类型：发明
国别省市：