CN101731218B - 抗微生物组合物,其制备方法及其利用 - Google Patents

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Abstract

一种高抗微生物组合物通过将乳酸低聚物与其金属盐结合而制备，所述高抗微生物组合物具有乳酸聚合物的特性，比如生物可降解性。

Description

抗微生物组合物,其制备方法及其利用
技术领域
本发明涉及抗微生物组合物、其制备方法及其利用。 
背景技术
为了满足近来在各种领域中对抗微生物性质的要求，已经提出了各种抗微生物剂(包括抗真菌剂和抗微生物剂)。 
在它们之中，产生于乳酸的自缩聚的聚乳酸易于水解并且具有生物可降解性和生物可吸收性，从而被用作医用材料，例如手术线。这些聚乳酸具有足以使其自身具有可成型性的高聚合度。然而，近来还进行了关于具有较低聚合度的那些聚乳酸，即乳酸低聚物的研究(参见，例如JP10-139867A)。 
在JP 10-139867A中，不仅关注了乳酸低聚物的抗微生物性质，还关注了其持续释放和洗涤效果。然而，对于抗微生物性质，它实际上并不总被认为是令人满意的。 
发明内容
发明目的 
本发明的目的是在保持聚合物的特性例如生物可降解性的同时，显著改善乳酸聚合物的抗微生物性质。 
发明概述 
本发明在其第一方面中涉及一种包含乳酸低聚物及其金属盐的抗微生物组合物。 
本发明在其第二方面中涉及一种用于制备微生物组合物的方法，所述方法包括将乳酸及其金属盐彼此混合，并且加热得到的混合物以将水排出到体系以外，从而允许发生脱水缩合(dehydrocondensation)，以形成低聚物。 
本发明在其第三方面中涉及一种用于给予制品抗微生物性质的方法，所述方法包括将上述抗微生物组合物混合、浸渍或涂敷到所述制品中或所述制品上。 
发明效果 
通过将乳酸低聚物及其金属盐彼此结合，不仅大大改善了抗微生物性质，此外即使当将得到的组合物混合到可成型聚合物或成膜聚合物中时，也可以在不损害它们的可成型性或质量的条件下，给予那些聚合物显著改善的抗微生物性质。 
具体实施方式
根据本发明的抗微生物组合物含有乳酸低聚物及其金属盐作为必要成分。 
作为组成乳酸低聚物的金属盐的金属，可以使用例如迄今已知在离子状态下显示出抗微生物作用的银、铜、锌、金、铂、锡、镍和铁中的任一种。但是铜、锌和铁是优选的，而铜是特别优选的。 
根据本发明的抗微生物组合物可以通过以下方法制备：将游离的乳酸和乳酸金属盐彼此混合，并且加热得到的混合物，从而允许脱水缩合反应发生。加热温度没有特别限制，只要其可以引起脱水缩合反应即可。其通常在100℃至200℃的范围内。为了将产生的水排出体系以外并且从而加速缩合反应，优选将体系保持在减压状态下。 
作为乳酸，可以使用D、L和DL形式中的任一种。 
得到的低聚物的聚合度可以通过调节乳酸金属盐相对于乳酸的比例来控制。在本发明中，相对于游离乳酸的重量，优选使用0.1至1.0重量％，更优选0.2至0.5重量％的乳酸金属盐。 
乳酸低聚物的金属盐通常每个低聚物分子含一个金属原子。 
低聚物的平均聚合度为约2至100，优选约5至50。通过上述方法制备的组合物通常是聚合度和聚合度分布均基本上相等的乳酸低聚物及其金属盐的混合物。 
根据本发明的抗微生物组合物还可以通过以下方法制备：使用游离乳 酸通过自缩聚反应预先制备乳酸低聚物以提供乳酸低聚物，然后将铜离子引入其羧基末端(的一部分)中。 
在本发明中，相对于1重量份的游离乳酸，优选使用0.1至1.0重量份、更优选0.2至0.5重量份的乳酸金属盐。尽管金属盐含量相当低，但是其存在引起抗微生物性质的大大改善。 
根据本发明的抗微生物组合物，即乳酸低聚物及其金属盐的混合物，是低熔点(通常100℃以下)固体产物，并且可以与可成型聚合物或成膜聚合物例如热固性弹性体、热塑性弹性体或热塑性树脂容易地混合。即使将所述混合物混合到这样的可成型或成膜聚合物中，它们也几乎不损害那些聚合物的可成型性和可成膜性或所得到的制品的质量。特别地，将所述混合物结合到作为热固性弹性体的硅氧烷橡胶中以提供成型的制品或膜是用途的优选实施方案中的一个。 
还可以将其溶液或分散体形式的根据本发明的抗微生物组合物浸渍到纤维制品如编织纱布、无纺织物或纺织织物中，随后挤压和干燥，以提供抗微生物纤维制品。 
要结合到上述可成型、成膜聚合物或纤维制品中的抗微生物组合物的量优选为约0.5至3重量％。这样制备的最终产品通常具有至少为2的抗微生物活性值(JIS Z 2801)，并且对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌均有效。 
根据本发明的抗微生物组合物可应用于迄今使用过抗微生物剂的各种用途。作为优选用途的实例，提及的是衣服、纺织品和无纺织物产品，比如一次性面罩、编织纱布、微粒呼吸器、气体面罩、微粒过滤器、各种纸过滤器以及各种形式的产品。 
下面通过实施例描述本发明。 
在实施例中使用的抗微生物活性测试如下： 
(1)测试方法1：吸收法(JIS L 1902) 
(定量测试) 
细菌种类：大肠杆菌 
测试件：约18mm2，对每个样品使用3个试样 
标准布6个试样 
活细菌计数测量法： 
平皿计数法(plate count method) 
测试操作： 
将0.2ml的测试菌液浸入到三个灭菌的标准布试样中，随后与20ml的洗出液一起搅拌，并且通过平皿计数法测量活细菌的数量。 
另一方面，将0.2m1的测试菌液浸入到三个灭菌的标准布试样中并且对每个样品使用三个试样，之后与20ml的洗出液一起进行培养(条件：37±1℃，18±1小时)，并且通过平皿计数法测量活细菌的数量。 
评价方法： 
(i)测试生存的标准 
生长值[F]＞1.5 
F＝Mb-Ma 
Ma：在标准布上进行接种物的接种之后即刻，三个试样的存活细菌的数量的常用对数的平均值 
Mb：在标准布上进行接种18小时之后，三个试样的存活细菌的数量的常用对数的平均值 
(ii)活性值： 
制菌活性值S＝Mb-Mc 
杀菌活性值L＝Ma-Mc 
Mc：对抗菌除臭剂处理样品或对微生物控制处理样品进行接种18小时之后，三个试样的存活细菌的数量的常用对数的平均值 
(2)测试方法2：膜附着方法(JIS Z 2801) 
实施例1 
将500g的DL-乳酸和1g的乳酸铜放置在1000ml四口烧瓶中。将配置有温度计、减压孔、氮气入口孔和减压密封件的搅棒与烧瓶连接，并且在145℃进行加热3小时以移除包含于DL-乳酸中的水。然后，通过加热和减压在145℃、150mmHg、3小时，150℃、15mmHg、3小时和最终185℃，15mmHg，1.5小时的条件下进行脱水缩合反应，以提供乳酸低聚 物及其铜盐的混合物。测量分子量并且发现其大约分布于500至3000的范围内。发现乳酸低聚物及其铜盐具有约20的平均聚合度。 
比较例1： 
除了不使用乳酸铜以外，以与实施例1中相同的方法制备乳酸低聚物。制菌测试： 
将法定纱布(official gauze)(290×290mm)浸入到在实施例1中制备的乳酸低聚物及其铜盐的混合物的溶液(溶剂：乙腈)和在比较例1中制备的乳酸低聚物的溶液(溶剂：乙腈)中的每一个中，然后干燥以移除溶剂，从而提供粘附低聚物的量为0.5重量％的样品。 
随后，对实施例1和比较例1中的样品进行抗微生物活性的测试。 
结果显示于表1中。 
表1 
  样品   细菌计数[个/ml]
 标准布，接种即刻的活细菌计数[A]   1.2×105
 标准布，培养之后的活细菌计数[B]   2.3×108
 在比较性低聚物中的活细菌计数[C]   2.1×104
 在实施例1的低聚物混合物中的活细菌  计数[C]   ＜20
(假定细菌计数为20，将在细菌计数＜1的情况下的活细菌的数量表示为＜20并且计算抗微生物活性值。) 
之后，根据JIS评价方法并且使用以下公式计算制菌值和杀菌活性值： 
制菌活性值：S＝logB-logC 
杀菌活性值：L＝logA-logC 
结果显示于表2中。 
表2 
 样品   制菌活性值S   杀菌活性值L
 比较例1的低聚物   4.0   0.76
 实施例1的低聚物混合物   7.1   3.8
实施例2 
将在实施例1中制备的乳酸低聚物及其铜盐的混合物以0.1重量％、0.5重量％、1重量％、2重量％和3重量％的量加入液体硅氧烷橡胶中，之后成型和热固化，以提供厚度为0.1mm的170×200mm片材。可成型性与片材质量基本上与单独的液体硅氧烷橡胶的情况中相同。 
根据JIS Z 2801使用大肠杆菌对片材进行抗微生物性质测试。结果显示于表3中。 
表3大肠杆菌 
Figure G2009102233310D00061
(假设活细菌计数为10，将在菌落数＜1的情况下的活细菌的数量表示为＜10并且计算抗微生物活性值。) 
通过使用相同的样品和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)(NBRC12732，革兰氏阳性细菌)，根据JIS Z 2801进行抗微生物性质测试。 
结果显示于表4中。 
表4 
Figure G2009102233310D00071
从在实施例和比较例中得到的上述结果看到，与单独使用乳酸低聚物相比，通过将乳酸低聚物金属盐混合到乳酸低聚物中大大改善了抗微生物性质，并且即使在将根据本发明的组合物混合到例如硅橡胶中的情况下，也在不损害可成型性和质量的情况下得到了优异的抗微生物性质。 
实施例3 
通过制纸技术将直径极细的玻璃纤维整体成型为圆褶形状(round pleatshape)，从而提供圆筒形的微粒过滤器(表示为“α环过滤器”)。 
以与实施例1中相同的方法制备乳酸-乳酸铜低聚物，并且制备其在乙醇中具有调节的浓度的溶液。 
将α环过滤器浸入乙醇溶液中然后干燥，从而乳酸-乳酸铜低聚物粘附于α环过滤器上。 
低聚物以0.5％、1.5％，和3.2％的量(基于α环过滤器的重量的量)使用。 
然后，根据JIS L 1902进行抗微生物性质的测试。 
结果显示于表5中。生长值：F＝1.5 
表5 
Figure G2009102233310D00081
(假设活细菌的数量为20，将在菌落数＜1的情况下的活细菌的数量表示为＜20并且计算抗微生物活性值。) 
实施例4 
提供一次性过滤前片呼吸器(disposable filtering face piece respirator)，其具有与用于与佩戴者的脸接触的板状触脸毡件(plate-like face-contactingfelt piece)连接的碗状无纺布过滤器。 
以与实施例1中相同的方法制备乳酸-乳酸铜低聚物，并且使用此低聚物制备其在乙醇中的溶液(2mg/ml)。 
用喷雾器将此乙醇溶液涂覆于上述面罩上数次。以此方法将低聚物以0.04％、0.06％，和0.13％(基于面罩重量)的量涂覆。 
然后，根据JIS L 1902进行抗微生物性质的测试。 
细菌计数测量的结果显示于表6中。 
表6 
Figure G2009102233310D00082
制菌活性值S＝log[B]-log[C] 
杀菌活性值L＝log{A}-log[C] 
表7 
  样品   制菌活性值S   杀菌活性值L
  0.04％   3.2   -0.51
  0.06％   2.1   -1.6
  0.13％   6.2   2.5

Claims (8)

1.一种抗微生物组合物，所述抗微生物组合物包含乳酸低聚物和乳酸低聚物金属盐的混合物。
2.根据权利要求1中所述的抗微生物组合物，其中所述乳酸低聚物的平均聚合度和所述乳酸聚合物的金属盐的平均聚合度分别在2至100的范围内。
3.根据权利要求1中所述的抗微生物组合物，其中所述金属盐是铜盐、锌盐或铁盐。
4.根据权利要求1中所述的抗微生物组合物，其中，基于1重量份的所述乳酸低聚物，存在0.1至1.0重量份的所述乳酸低聚物的金属盐。
5.一种用于制备权利要求1-4中任一项所述的抗微生物组合物的方法，所述方法包括将乳酸及其金属盐彼此混合，并且加热得到的混合物以将水移出到体系以外，从而允许发生脱水缩合，以形成低聚物。
6.一种用于给予制品抗微生物性质的方法，所述方法包括将在权利要求1中所述的抗微生物组合物混合、浸渍或涂敷到所述制品中或所述制品上。
7.根据权利要求6中所述的方法，其中所述制品是纤维过滤器。
8.根据权利要求1中所述的抗微生物组合物，其中乳酸低聚物的金属盐中每个低聚物分子含一个金属原子。
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