[发明专利]作为抗菌涂料和表面活性添加剂的可UV固化的鏻小分子

说明书

具有抗菌耐药性和有生物膜形成能力的细菌在高频使用材料表面的附着和增殖已经成为日益受关注的问题，特别是在生物医学、医疗保健和食品包装行业中。已经合成了在磷处具有各种烷基、芳基和氟代烷基官能团的带有二苯甲酮锚的可UV固化鏻化合物，以探索所述鏻化合物作为塑料中的热稳定性抗菌添加剂或作为表面涂料的功效。在一个实施方案中已经合成了一种具有下式(I)的鏻化合物：其中R是被烷基、芳基、取代烷基、取代芳基、杂烷基或它们的任何组合取代的膦基。这些材料在经受磨蚀过程后仍保持对具有生物膜形成能力的细菌的灭杀能力，从而证明了其作为长效抗菌材料的潜力。

技术领域

本发明涉及可UV固化的鏻小分子，及其作为涂料和表面活性添加剂在制备长效抗菌塑料中的应用。

背景技术

具有抗菌耐药性和生物膜形成能力的细菌在高频使用材料表面的附着和增殖，已经成为日益受关注的问题，特别是在生物医学、医疗保健和食品包装行业中。^1–7据估计，医疗保健相关感染(healthcare-associated infections,HCAIs)的费用估计为每年近十亿美元。⁸尽管消毒剂已广泛使用，并且医疗保健⁹和食品加工厂的工人也实施了改进的卫生方案，⁵但是致病性生物膜形成微生物菌群的威胁仍然显著。更为严峻的是，由于抗生素和亚致死浓度的常用消毒剂的过度使用，耐药性菌株也变得日益流行。¹⁰这种持续发展的威胁需要采取预防性方法来对抗形成生物膜的细菌的增殖，并已激发了释放生物灭杀剂表面和系留型、固定化生物灭杀剂表面的开发，以应对这一挑战。^11–14释放杀生物剂表面，虽然在一些情况下作为短期抗菌溶液是有效的，但是需要细胞摄取来破坏蛋白质合成、细菌膜或代谢途径；而所有的这些作用模式均容易产生耐药性。¹⁵同时，这些表面因其较短的寿命，也阻止了非致死性抗菌药物浓度的释放，事实证明，这实际上增强了水平基因转移过程，使微生物菌群获得了抗菌耐药性。^10,16

经系留或固定化的阳离子生物灭杀剂已被证明在各种模拟环境中具有优异的抗菌功效。^17–20这种方法是有利的，因为它经由机械物理作用模式大大减少了最初的菌群附着，据推测，所述机械物理作用模式通过长链“聚合间隔物”效应或基于电荷的“磷脂海绵”效应发挥作用。^18,21,22虽然这些固定化的阳离子表面涂料具有优异的抗菌能力，但几乎没有涂料同时具有对磨蚀和其他应力(stressor)的显著耐久性，这也突显出了这些涂料的局限性。^23,24对抗菌涂料和材料的磨蚀测试是受限制的，^25,26并且当进行这些测试时，耐磨性标准也各不相同。没有这种显著耐久性能力，这些材料的长期抗菌功效变得不可靠，而细菌碎片使阳离子表面失活这一约束因素又会加剧这种情形。²⁷

Harney及其同事没有将阳离子分子接枝到基材上或从基材上接枝来获得抗菌表面，而是使用阳离子抗菌剂作为聚合基材中的添加剂进行了探索性研究。²⁸这种方法的优势在于，其在整个塑料基材中都负载了高密度的带电部分；因此，表面的潜在磨蚀可暴露出更多具有活性的、化学结合在表面附近的抗菌剂。尽管这是一个重要的初始步骤，但Harney等人所测试的基材范围仅限于亲水性聚氨酯树脂，并且据说仅通过抗菌剂的疏水性就促进了向聚合物-空气界面的迁移。²⁸Efrati及其同事报道了具有抗菌功效的挤出塑料，其中活性抗菌剂是精油和铵官能化粘土微粒的共混物。²⁹这些塑料展现出了对大肠杆菌(E.coli)的有效性，但并没有测试革兰氏阳性物种。受限于这些膜的抗菌剂释放机制，这些涂料可能不会保持显著的长效活性。