CN102061614A - 双模式吸附高效抗菌、抗病毒材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用双模式吸附原理的高效抗菌、抗病毒材料，其特征是在纺织物的表面通过化学方法键合了带有至少两种模式吸附性能的化学基团，一种是疏水性配体，可以是各种烷基或其异构体或衍生物，其特征是可以与细菌、病毒表面膜上蛋白的疏水区域结合；一种是带有正电荷的阳离子配体，可以是氨基或胍基或各种结构的伯胺、仲胺、叔胺、季胺基，其特征是能与细菌、病毒膜表面膜上蛋白带负电荷区域结合；也可以是同时具有以上两种功能某种配基。纺织物包括各种天然棉、麻、丝，也包括带有环氧基、烯键等活性功能基团的人工合成材料；该带有双功能配基的材料可有效截留和捕获细菌和病毒，专一、高效，适用于口罩、过滤器、擦拭物等。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用双模式吸附原理的高效抗菌、抗病毒材料，属于公共卫生及日常生活领域。
背景技术
细菌、病毒是引起传染病的主要原因。随着全球化、经济一体化的发展以及科学技术的迅猛发展，人类的生存环境和人类的行为都在发生着深刻的改变，对传染病的发生和流行产生了巨大影响，主要表现为，“新传染病不断出现，旧传染病死灰复燃”。一方面，一些已经控制得很好的传染病如结核病死灰复燃，重新对人类构成危胁。另一方面，新的病原体和传染病不断出现，并且有些已经对人类造成了巨大的伤害，如2003年暴发的急性重症呼吸综合征(Severe Acute Respiratory Syndrome，SARS)和2009年3至4月墨西哥爆发，其后迅速传播到全世界甲型H1N1疫情。
细菌是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行繁殖的原核生物，主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等部分构成，有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。绝大多数细菌的直径大小在0.5-5μm之间。细菌最外层都有细胞壁，革兰氏阳性菌细胞壁厚约20～80nm，有15-50层肽聚糖片层，每层厚1nm，含20-40％的磷壁酸，有的还具有少量蛋白质。革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm，仅2-3层肽聚糖，其他成分较为复杂，由外向内依次为脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。
病毒的基本化学组成是核酸和蛋白质，有些还含有脂类和糖类，是一种由蛋白外壳包裹遗传物质的简单生命形态，科学研究发现，许多病毒的蛋白质外壳上都含有血凝素、神经氨酸酶等糖蛋白刺突，例如麻疹病毒表面就有麻疹病毒血凝素，流腮病毒表面包膜蛋白含有血凝素、血溶素、生精氨酸酶小突起，各种流感病毒表面包膜上都有不同类型的血凝素和神经氨酸酶。病毒个体微小，大型病毒(如牛痘苗病毒)约200～300nm；中型病毒(如流感病毒)约100nm；小型病毒(如脊髓灰质炎病毒)仅20～30nm。
从以上可以看出，几乎所有细菌和病毒表面都含有蛋白质或多肽，蛋白质是一种结构复杂的生物大分子，结构上有不同的亲水区及疏水区，而且很多都带有负电性的化学基团，如磷壁酸、唾液酸等。因此，依靠疏水作用和电荷作用双重作用，可以很好的吸附细菌或病毒，对预防传染病具有良好的用途。
发明内容
针对目前抗菌、抗病毒材料多难从根本上解决传染性细菌、病毒的吸入和扩散问题，提出本发明。
本发明的目的在于制备一种能针对传染性细菌、病毒、高效吸附的纺织材料，能高效特异性结合、抑制引起传染性疾病的细菌、病毒。该材料可加工成抗菌、抗病毒口罩、过滤器、擦拭物、医用用品等，阻止传染性细菌、病毒的传播和扩散。该特异性纺织材料是在普通纤维类、蛋白类织物或者带有活性基团的人工高分子织物上通过化学方法键合了高密度的带有至少两种功能的配体。
本发明的具体步骤如下：
1)对以天然材料为基础的纺织物和具有活性基团的人工合成高分子织物进行预处理，如用水、醇等清洗，再用活化剂处理；
2)选择合适的反应条件、通过化学反应接入已经筛选好的有特异吸附功能的配体；
3)清洗并干燥，得能特异性结合的纺织物。
4)将键合上特异吸附性能配体的纺织物，按照所要加工产品的生产标准，加工成民用或医用产品。
其中，步骤1)中天然材料是表面带有羟基等活性基团的棉、麻、丝等，人工合成高分子材料指表面带有环氧基、烯键、卤素、阴阳离子基团等活性功能基团的高分子材料。
步骤1)中的活化剂是指带有两个以上活性基团的化合物，如环氧氯丙烷、二溴丙醇、双缩水甘油醚等
步骤2)中的合适条件是指在不破坏纺织物结构的碱性条件下，使配体同纺织物结构上的羟基或活化基团反应，亲和配基能以共价键结合到纺织物上。
步骤2)中的织物上所接配体有疏水性基团、有亲水性的阳离子基团，或者是结构上同时具有疏水性基团和阳离子基团的化合物或者亲和配体。疏水性配体可以是链长不同的烷基或其异构体，也可以是苯基或其衍生物，其可以与细菌、病毒表面膜上蛋白的疏水区域结合；正电荷的阳离子配体，可以是氨基或胍基，也可以是具有不同空间臂结构的伯胺、仲胺、叔胺、季胺基，其能与细菌、病毒膜表面膜上蛋白带负电荷区域结合。
步骤3)中清洗指洗掉溶剂和未反应到织物上的化合物。
步骤4)中民用产品可以是口罩、手套、擦拭物等，医用产品可以是过滤器、医用工作服、床单等
步骤4)中加工成的口罩、过滤器、擦拭物和医用用品，可以单独用该材料加工成多层，也可以和其它普通材料配合使用。
该发明与现有报道技术相比，具有以下明显的优点：
(1)纺织物表面键合的高密度带有双模式吸附功能的特异性配体能针对性地作用于细菌、病毒表面蛋白，高效准确。
(2)配体通过化学反应结合到纺织物上，密度大，使做成的口罩或过滤器等内外表层深层都布满了配体基团，吸附量大，而不像其它技术那样只是表面涂抹。
(3)配体与纺织物共价键结合，普通条件下很难脱落，避免了涂抹等工艺的脱落问题。
(4)现有报道材料多以阻挡灰尘、细菌、病毒为主，并不能实际抗菌、抗病毒，该专利材料具有能结合传染性细菌和病毒的化学分子触手、固定细菌和病毒使其不能传播，并能抑制或使其活性丧失，起到阻挡+捕获+抑制灭活三位一体的作用。
综上所述，针对传染性疾病不断给人类构成重大生命威胁的严酷现状，目前除了药物治疗没有一种从根本上解决问题的防护材料。但本课题针对传染性细菌、病毒的分子结构特性，采用化学方法在纺织物上有针对性地键合了至少两种不同吸附原理的配体或同时具有至少两种以上不同吸附原理的配体，使其能从根本上做到捕获、抑制、灭活的效果，靶向明确、效率高、拦截率高，既能保证健康人避免吸入流感病毒，又避免了流感病人将病毒传播到空气中，可以做成民用防护产品如口罩、手套、擦拭物等，也可以做成医用产品如过滤器、医院用工作服、床单等，该方法国内未见有相同报道。
Claims (8)
1.一种高效抗菌、抗病毒材料的特征是采用化学方法在天然织物或人工合成纺织物上键合了能特异性结合细菌、病毒的至少两种不同吸附性能的分子配体，用该材料可以制备成民用和医用抗菌、抗病毒物品，其具体步骤如下：
a)对以天然材料为基础的纺织物和具有活性基团的人工合成高分子织物进行预处理，如用水、醇等清洗，再用活化剂处理；
b)选择合适的反应条件、通过化学反应接入已经筛选好的有特异吸附功能的配体；
c)清洗并干燥，得能特异性结合的纺织物。
d)将键合上特异吸附性能配体的纺织物，按照所要加工产品的生产标准，加工成民用或医用产品。
2.根据权利要求1所述的一种高效抗菌、抗病毒材料，其特征在于天然材料是表面带有羟基等活性基团的棉、麻、丝等，人工合成高分子材料指表面带有环氧基、烯键、卤素、阴阳离子基团等活性功能基团的高分子材料。
3.根据权利要求1所述的一种高效抗菌、抗病毒材料，其特征在于纺织物表面活化选用的活化剂为带有两个以上活性基团的化合物，如环氧氯丙烷、二溴丙醇、双缩水甘油醚等
4.根据权利要求1所述的一种高效抗菌、抗病毒材料，其特征在于织物上所接配体有疏水性基团、有亲水性的阳离子基团，或者是结构上同时具有疏水性基团和阳离子基团的化合物或者亲和配体。
5.根据权利要求1所述的一种高效抗菌、抗病毒材料，其特征在于疏水性配体可以是链长不同的烷基或其异构体，也可以是苯基或其衍生物，其可以与细菌、病毒表面膜上蛋白的疏水区域结合。
6.根据权利要求1所述的一种高效抗菌、抗病毒材料，其特征在于带有正电荷的阳离子配体，可以是氨基或胍基，也可以是具有不同空间臂结构的伯胺、仲胺、叔胺、季胺基，其能与细菌、病毒膜表面膜上蛋白带负电荷区域结合。
7.根据权利要求1所述的一种高效抗菌、抗病毒材料，其特征在于加工成的民用产品可以是口罩、手套、擦拭物等，医用产品可以是过滤器、医用工作服、床单等
8.根据权利要求1所述的一种高效抗菌、抗病毒材料，其特征在于该材料可单独加工成多层用，也可以和其它普通材料配合使用。
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