CN102272055B - 用于流体处理的抗微生物设备和材料 - Google Patents

Abstract

提供了包含抗微生物双胍化合物与某些热塑性聚合物的可混溶共混物的组合物。这些抗微生物聚合物材料可被进一步加工成为用于流体处理设备和方法的颗粒或者纤维形式。抗微生物双胍化合物，例如双氯苯双胍己烷，以分子水平分布在至少一种热塑性聚合物例如聚烯烃中，其中抗微生物双胍化合物在是可溶的，以形成可混溶共混物。可混溶共混物中抗微生物双胍化合物为从约1%重量到约25%重量。抗微生物聚合物材料可被保护在用于流体的抗微生物处理的设备中。该设备可包含含有至少一个进料口和至少一个出料口的外壳，抗微生物聚合物材料被保护在外壳中，并被设定来接触在进料口和出料口之间流经外壳的流体。

Description

用于流体处理的抗微生物设备和材料

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年11月20日提交的美国临时申请NO.61/116,585的权益。该申请通过引用并入本文。

背景

本发明一般地涉及流体净化中有用的抗微生物聚合物材料和设备这一领域。

仍然存在用以除去各种应用中的流体中的微生物的设备和方法的需要，所述应用包括安全的或可饮用的饮用水和可呼吸的净化空气的供给。目前有许多不同的方法用来进行流体净化。具有代表性的例子包括蒸馏、离子交换、化学吸附、过滤和助留。时常地，必须将许多不同的技术结合起来才能提供完全的流体净化。这些技术可能价格昂贵，能效低，并且需要有效的专业技能。不幸的是，许多低成本的净化技术不能充分地处理或消除有害的生物污染物、细菌和病毒。

美国环境保护署（EPA）宣布了被建议用作微生物滤水器的设备可被接受的最低标准。以大肠埃希氏杆菌（E. coli）和土生克雷伯菌（Klebsiella terrigena）为代表的一般的大肠菌， 在进水浓度（influent concentration）为每100mL水中含量为1×10⁷时，必须显示出最少6-log 的减少(99.9999%的有机体被消除) 。以脊髓灰质炎病毒1(LSc)和轮状病毒 (Wa 或SA-11) 为代表的一般的病毒在许多处理的过程中会显示抵抗性，在进水浓度为每100mL水中含量为1×10⁷时，它必须显示出最少4-log的减少 (99.99%的有机物被消除)。以鼠贾第鞭毛虫（Giardia muris）或者蓝氏贾第鞭毛虫（Giardia lamblia）为代表的包囊传播广泛，能引发疾病，并且对大多数形式的化学杀菌会产生抵抗。声称能进行包囊消除的设备在进水浓度为每升中含量为1×10⁶或者每升的含量为1×10⁷时，必须显示出最少3-log的减少(99.9% 的包囊被消除) 。

多种水溶性抗微生物化学试剂为本领域所公知。这些常见的材料中具有代表性的包括肥皂/洗涤剂、表面活性剂、酸、碱、重金属、卤素、醇类、酚类、氧化剂和烷化剂。大部分的试剂通过化学性改变（例如，通过氧化反应等）微生物的细胞结构来使它失去活性。强氧化剂，例如酚类和次氯酸盐，可以有效地消除水中所有微生物的潜在威胁；但是，这些试剂和/或者它们的副产物残留在被处理的水中的残留水平难以被接受。通常，在该被处理的水能够被消耗或者使用于其它应用之前，必须将这些残留物消除。

一种常见的具有生物相容性的抗微生物剂是双氯苯双胍己烷（chlorhexidine），该双氯苯双胍己烷是具有如下化学式的1,6-二（4-氯苯基-双胍）己烷：

双氯苯双胍己烷的IUPAC命名为N, N" 二(4-氯苯基)-3, 12-二亚氨基-2, 4, 11, 13 - –四氮杂四癸烷二亚氨基酰胺（N, N" Bis(4-chlorophenyl)-3, 12-diimino-2, 4,11, 13 -tetrazatetradecanediimide-

amide）。 双氯苯双胍己烷具有高水平的抗微生物活性和对哺乳动物的低毒性。历史上，双氯苯双胍己烷仅以其可溶性盐的形式用于流体处理。但是，双氯苯双胍己烷盐的味道非常苦，因此在用于口服的配方中这种苦味必须被掩盖。可溶性的双氯苯双胍己烷盐或者其常见的衍生物的反应速率是二级的，因为该反应和双氯苯双胍己烷的浓度和微生物的活性部位都有关。希望能提供一种抗微生物材料，它能够以零级反应有效地作用。

一种常见的用于流体处理的抗微生物体系，其不包括水溶性抗微生物剂的使用，该抗微生物体系利用了紫外线（UV）辐射。但是这种需要电能作为来源的体系耗费很高，并且可能在一系列流体类型中不能有效地使微生物失活。

因此，我们仍然需要寻求便宜的并且具有生物兼容性的能够有效地使流体中的微生物失活的抗微生物材料和设备。为了不会有害地影响要过滤的水流体的质量，同时为了避免必须从被处理的流体中消除残余的抗微生物材料或者副产物，我们希望能有一种抗微生物材料在没有被水溶解的情况下能作为抗微生物材料一样有效地作用。我们更希望这种材料能够在没有额外的能量来源时能够非常容易的适用于各种常见的流通型流体过滤/净化系统。我们希望这种净化材料能够显著的超过EPA要求的指定为一种适用于消费者和工业使用端应用的微生物净水器的最低值。

发明概述

本发明提供了新型的抗微生物材料、设备和方法。本发明的抗微生物聚合物材料可包含一种组合物，该组合物包含由至少一种抗微生物的双胍化合物与至少一种热塑性聚合物共混而得的可混溶共混物。这种可混溶共混物可包含从约1%到约25%重量的至少一种抗微生物双胍化合物。在一个实施方案中，抗微生物双胍化合物包含双氯苯双胍己烷和至少一种含有聚烯烃的热塑性聚合物。

在另一方面，提供了用来制备抗微生物聚合物材料的方法。在一个实施方案中，该方法包括：熔融抗微生物双胍化合物和与该抗微生物双胍化合物可混溶的热塑性聚合物；混合熔融的抗微生物双胍化合物和熔融的热塑性聚合物形成抗微生物双胍化合物分散在热塑性聚合物中的可混溶共混物，冷却该可混溶共混物使该共混物固化。在一个实施方案中，该方法进一步包含把固化的共混物加工成为颗粒形。在又一实施方案中，在固化该可混溶共混物前将其挤压成为纤维。

在又一方面，提供了用于抗微生物流体处理的设备。在一个实施方案中，该设备包含了具有至少一个进料口和至少一个出料口的外壳和被保护在外壳中的抗微生物材料，该材料被设定用来接触在入料口和出料口之间流过外壳的流体。这种抗微生物材料理想地含有抗微生物双胍化合物和至少一种热塑性聚合物共混而得的可混溶共混物，其中该可混溶共混物含有从约1%到约25%重量的抗微生物双胍化合物。理想地，这种抗微生物双胍化合物包含双氯苯双胍己烷和至少一种含有聚烯烃的热塑性聚合物。一方面，该可混溶共混物是松散颗粒的形态。另一方面，这种可混溶共混物是多孔性单片结构的形态，例如烧结片或者烧结块。在又一方面，可混溶共混物是无纺材料的形态。

还提供了一种用来使流体中的微生物污染物失活的方法，该方法包含使流体与抗微生物双胍化合物和至少一种热塑性聚合物的可混溶共混物接触，其中该可混溶共混物含有从约1%到约25%重量的抗微生物双胍化合物。理想地流体通过孔流入含有可混溶共混物的颗粒聚集体或在含有可混溶共混物的颗粒聚集体之间。

附图说明

图1A和1B是双氯苯双胍己烷-聚乙烯组合物的SEM图像。

图2是说明了包含抗微生物聚合物材料的流体处理设备的一个实施方案的剖视图。

图3A和3B是薄片或薄膜形式的抗微生物聚合物材料的一个实施方案的示意图。

图4A和4B是根据某些实施方案来制备抗微生物聚合物材料的方法的图解。

图5是根据一个实施方案制备抗微生物聚合物材料的挤压过程的图解。

图6A和6B是双氯苯双胍己烷和双氯苯双胍己烷水合物的TGA热分析图。

图7A和7B是是双氯苯双胍己烷和双氯苯双胍己烷水合物的DSC热分析图。

图8A和8B是是双氯苯双胍己烷和树脂的混合物的SEM图。

图9A和9B是使大肠杆菌细胞暴露于根据一个实施方案中的抗微生物聚合物材料中的SEM图。

图10是大肠杆菌细胞暴露在常见的抗微生物材料中的SEM图。

发明详述

已经研发出由抗微生物双胍化合物和某些热塑性聚合物共混而得的固熔体用来获得抗微生物聚合物材料。它们可能被加工成为颗粒形态以便用作或用于流体处理设备和方法中。熔合物（alloy）材料有利地可以很容易被加工成用于流体处理的多种外形。

抗微生物双胍化合物如双氯苯双胍己烷被以分子水平分布在至少一种热塑性聚合物中，例如聚烯烃，在其中抗微生物双胍化合物是可溶的。在一个实施方案中，这些组分被熔融并共混合在一起形成了可混溶共混物，有时在这里被称为聚合物熔合物（alloy）。在一个实施方案中，共混物冷却后固化然后被加工成为颗粒形状。所述共混物颗粒可以提供为多孔圆盘形或者另外被混合入通过其接触流经流体的颗粒床中。需要抗微生物处理的流体通道是经孔洞进入并经过聚合物熔合物颗粒，该颗粒使流体中的微生物失活。在另一实施方案中，共混物被挤压成为纤维用以形成无纺和编织材料。

相比起传统的可溶的双胍盐（例如双氯苯双胍己烷葡萄糖酸盐等）、传统的液晶型双胍碱形式（例如双氯苯双胍己烷等）和在美国专利No. 7,427,409中描述的双胍水合物，本发明的熔合物材料都有改进。相比现有技术中的聚合物同可溶的双胍盐、液晶双胍碱型和双胍水合物的组合，以及相比通过提供用聚合物固化且为水不溶性这种形式的抗微生物剂，本发明的熔合物材料也同样有改进。例如，本发明提供的熔合物材料克服了抗微生物双胍化合物在加工过程中的热降解有关的问题，因此保持了材料的抗微生物活性。另外，抗微生物双胍化合物仍然固化在热塑性聚合物中，因此避免了与抗微生物双胍化合物从熔合物材料中浸出有关的问题。

在制备抗微生物聚合物材料时，抗微生物双胍化合物丧失掉了它们的天然形态。例如，在抗微生物聚合物材料的一个实施方案双氯苯双胍己烷-聚乙烯组合物中，其横截面的扫描电镜图像（图1A和图1B）没有迹象显示出双胍的晶型。不希望被任何理论所束缚，我们相信这种在聚合物材料中抗微生物双胍（例如双氯苯双胍己烷）的典型的正斜方晶结构的消失是因为它和某些热塑性聚合物的化学和物理相容性。这种相容性允许双胍分子与聚合物分子的分子分散，因此阻碍了这些双胍分子重形成它们的天然的晶格结构。

本发明抗微生物聚合物材料、设备和方法通过共混材料和被处理的流体之间的物理/化学接触起作用。流体中的微生物能够通过和共混材料接触（例如短暂接触）被失活。微生物的失活是一种物理现象且不需要（但是任选地能够）进一步包括消除流体中被失活的微生物的残骸，例如通过过滤。

如此处使用的，术语“抗微生物聚合物材料”指包含至少一种固体溶液中的抗微生物双胍化合物与至少一种热塑性聚合物的共混物，其中生成的材料展示了抗微生物活性。这种抗微生物聚合物材料在此处同样可被作为“净化材料”提及。

本发明抗微生物聚合物材料、设备和使用方法可根据以下的描述和附图得到进一步的理解。

抗微生物设备和使用方法

提供了抗微生物流体处理的设备，其被设计用来允许或者强制被处理的流体流经一个包括或由抗微生物聚合物材料组成的多孔结构。相应地，抗微生物聚合物材料本质上可以是提供充分的与被处理流体相接触的任何结构或者形态。例如，该结构可以是疏松颗粒或者微粒的形态，或者是各种几何结构的单一形式，例如片状、薄膜状、盘型、长方体、封闭的圆柱体、有着经由一个或者多个开口（或孔）延伸的柱面等等。这个结构还可能是包含抗微生物聚合物材料的编织的或者无纺的纤维集合的形式。

一方面，提供了一种包括颗粒集合的用于抗微生物流体处理的设备，该颗粒集合包含由一种或者多种抗微生物双胍化合物与至少一种热塑性聚合物共混而得的可混溶共混物。所述抗微生物双胍和热塑性聚合物可以以任意量混合，只要由该任意量混合生成的抗微生物聚合物材料有足够的抗微生物活性同时能够保持满足抗微生物聚合物材料的具体用途所需要的结构完整性或多孔性。所以，抗微生物双胍化合物应该以足以促进抗微生物聚合物材料和需要处理的流体之间接触的量存在。在一个实施方案中，可混溶共混物中抗微生物双胍化合物的含量为约1%到约25%重量。例如，约1%到约10%重量之间，或者约1%到约5%重量之间。在另一实施方案中，可混溶共混物中抗微生物双胍化合物的含量为从约5%到约15%重量。在又一实施方案中，可混溶共混物中抗微生物双胍化合物的含量为从约10%到约25%重量。可选择或多或少量的抗微生物双胍化合物用于抗微生物聚合物材料中，这取决于例如其中要使用抗微生物聚合物材料的指定的具体流体处理应用中所要求的机械性能（例如应力承受能力、多孔性等）。

在一个实施方案中，颗粒的体积平均直径为约400目（37微米）到约20目（840微米）。例如，在一些实施例中，这些颗粒的体积平均直径从约40目(<420微米)到约325目（<44微米）或者从约80目(<177微米)到约200目（<74微米）。

在一个实施方案中，颗粒是多孔的。例如，本领域中熟知的成孔剂在固化前可被加入流化共混物中。例如，这种成孔剂可以是气体或者挥发性盐。

在一个实施方案中，颗粒是纤维或纤条体的形态。例如，流化共混物可以被挤压或者旋制以得到纤维用于无纺材料或者编织材料中。

净化材料（在颗粒水平和设备水平）的孔径和外形尺寸都可以进行调控以用于不同的流体处理应用中。对这些变量的改变可以加以选择以适应不同的流速和背压。同样的，本领域的技术人员会认识到净化材料组成中的改变同样的也会影响净化材料的材料性能。

图2中说明了包含本发明抗微生物聚合物材料的流体处理设备的一个实施方案。在一个实施方案中，这个设备包含了和帽子12相匹配的外壳11，外壳11具有至少一个进料口13和至少一个出料口14，其中抗微生物聚合物材料17被保护在外壳中，置于进料口和出料口之间的流体通道中。可将流体的供给管道连接到进料口12，用来把未处理的流体传输到设备中，同时可将流体的排出管道连接到出料口14，用来把处理后的流体从设备导出。该流体可能流进外壳11然后被强制流经多孔净化材料17，该净化材料是具有轴向孔18的空心圆柱体形状。经过处理的流体随后流进连接着出料口14的轴向孔18。在一个实施方案中，抗微生物聚合物材料17是松散形的颗粒形式，例如形成外壳中的填充层。在另一实施方案中，抗微生物聚合物材料17是多孔的单片结构。例如，多孔的单片结构可能是烧结片或烧结块。在又一实施方案中，抗微生物聚合物材料17是一种无纺的或者编织的多孔结构（例如用具有需要的紧密性和多孔性的纺织纤维制成的过滤器，该过滤器被细丝包覆）。

在一个实施方案中，抗微生物双胍化合物包含双氯苯双胍己烷或双氯苯双胍己烷水合物。关于双氯苯双胍己烷水合物，应当理解制备抗微生物聚合物材料的方法可能导致双氯苯双胍己烷水合物中水分子的流失，从而在抗微生物聚合物材料中得到纯的双氯苯双胍己烷。在优选的实施方案中，该抗微生物双胍化合物在共混物中是一种无定形形态。在一个实施方案中，热塑性聚合物包含了一种或者多种聚烯烃。在共混物中聚乙烯是一种优选的热塑性聚合物。

图3A-3B展示了两个实施方案，其中这里描述的净化材料是片状或者薄膜状。抗微生物聚合物材料100可与流过抗微生物聚合物材料的流体102的常规滤液一同使用（图3A）。或者，抗微生物聚合物材料100可与流经抗微生物聚合物材料的横向流体104和流过抗微生物聚合物材料的流体102一同使用（图3B）。横向流体104顺利通过抗微生物聚合物材料100的表面，这可以减少沉积在上面的微粒状物质的水平。

在另一个实施方案中，该净化材料是多孔的单片结构形式。该结构可通过抗微生物聚合物材料的微粒形态的压模或者通过抗微生物聚合物材料的挤出成形得到。该压模能够在环境温度条件下，例如不需要热输入时，有利地如期望地成形。在另一实施方案中，抗微生物聚合物材料的微粒形式是在其它的非环境温度下模塑成形的。本行业的技术人员应当理解，为了避免削弱抗微生物双胍的抗微生物活性，该温度应该足够低于它的降解温度。无热的压力在保持其多孔性的情况下使颗粒聚集在一起或者熔融成为没有松散颗粒的单片结构。净化材料的熔点低于它的分解温度，这样它能够被制成不同的物理形状，而不会不利地改变化合物化学或者结构完整性。

在又一实施方案中，本发明抗微生物聚合物材料被覆盖在惰性的载体基质上。例如，该基质可能是玻璃或者陶瓷颗粒（例如球形或者其它形状）或者其它增加抗微生物聚合物材料活性/有效表面的疏松填充物的形式。

在又一实施方案中，本发明抗微生物聚合物材料是编织或者无纺材料的形式。像在这里使用的，无纺材料包括片状或者基于网络的结构，该结构是通过本领域熟知的化学、机械和热能或者溶剂处理把纤维或者细丝结合在一起制备得到的。这些材料可能含有由纤维、熔融的塑料或者塑料薄膜直接制得的平的、多孔的片材。本领域的技术人员应当理解，与编织材料不同，无纺料不是由编织或者针织制得的，并且不需要把纤维转化为纱线。这里使用的编织材料，包括片状或者基于网络的结构，该结构是通过编织或者针织可能被转化为纱线的纤维或者细丝制得的。根据需要的应用，使用本领域熟知的方法，包含净化材料的非编织和编织材料可被设计具有独特的性能、结构或者形式。用于制备这些材料的方法在例如美国专利No. 6,548,431; 5,853,883; 5,853,641; 和 5,632,944 和美国专利公开 No. 2004/0097158都有描述，这些公开通过引用并入本文。任何方法的加工温度都应该足够低于抗微生物聚合物材料的降解温度，这样基本上就不会出现抗微生物聚合物材料降解的情况。

通过把抗微生物双胍化合物分子地分布在聚合物中，形成颗粒和其它设备，因为用聚合物链网络进行固化的抗微生物双胍化合物的存在，该颗粒和设备被认为具有抗微生物的表面性能。直到被污染之前这些颗粒的表面都应该保持它们的抗微生物活性。被污染是本领域的技术人员所熟知的任何的表面活性固体颗粒很普遍的失败的方式。相应地，在特别的实施方案中，把抗微生物聚合物材料与其它流体处理领域中熟知的材料和设备相结合来使用。

例如，净化材料或者设备可按顺序地与过滤设备在一种方法中一起使用，比方说，该过滤设备作为一种预处理用来消除大规模的颗粒物质和/或作为一种后处理用来过滤掉失活后的微生物残骸。另一个例子，用本领域内熟知的方法、材料和系统去消除其它的有机或者无机的物质或者溶质，以此来处理流体。用在预过滤中合适的过滤介质在例如美国专利No. 6,187,192; 6,180,016; 6,957,743; 6,833,075和6,861,002，还有美国专利申请No. 10/276,274 和No. 10/467,679中被描述。

在另一方面，提供了一种使流体中的微生物污染物失活的方法。这种方法可能包含使需要被处理的流体和颗粒接触，该颗粒包含了抗微生物双胍化合物和至少一种热塑性聚合物共混的可混溶共混物。接触步骤可能包括使流体流进孔洞或者流过颗粒的集合或者聚集。

1. 抗微生物双胍化合物

适当的双胍化合物表现出了抗微生物活性。术语“抗微生物活性”指的是使微生物失活的材料的性能或能力。微生物的非限制例子包括细菌、真菌和病毒。“失活”致使微生物不能再生，从而不能感染其它有机体。 “失活”通过细菌、真菌或原生动物膜的破坏，或通过形成病毒外的保护衣壳的蛋白质的变性而发生。不希望被任何的理论所束缚，据信双胍化合物的抗微生物性是由于它的高度阳离子性造成的。一般地，微生物具有由脂类和蛋白质组成的细胞膜。当微生物暴露在双胍组合物中时，微生物细胞膜的表面电荷发生了改变，足以破坏细胞膜并致使微生物不能繁殖。

在一个实施方案中，双胍化合物显示了广谱抗微生物活性。术语“广谱抗微生物活性”指的是材料使许多不同的或者大部分的微生物失活的性能或能力，这些微生物包括了细菌（和它相应的孢子）、真菌、原生动物和病毒。只能使一组挑选出的微生物（例如只有革兰式阳性细胞或者只有革兰氏阴性细胞）失活的抗微生物剂不具有广谱抗微生物性。

在一个优选的实施方案中，抗微生物双胍化合物是不水溶的。术语“不水溶”指的是在含水流体中基本不溶解性，尤其是当含水流体的PH值在约3到约11范围内时，例如在约4和约9之间，尤其是在6.0到8.0的范围内。基本不溶解性可通过使用传统的检测方法和工具测量小于0.01%（容量计重）的双胍化合物来表明。

在一个实施方案中，抗微生物双胍化合物是双氯苯双胍己烷。

在另一个实施方案中，抗微生物聚合物材料包括了至少一种如在美国专利No. 7,427,409或者在共同待决的美国专利申请NO.12/016,550中描述的双胍水合物，其公开通过引用并入本文。这些双胍化合物的互变异构体同样可能适用。

在一个实施方案中，双胍化合物包含了具有如下化学式的双胍水合物：（式1）

其中R₁包括直链、支链或者环状的烷基。该烷基可被如下任意部分例如：氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、亚氨基、磺酰基、亚氧硫基、亚硫酰基、氨磺酰基、膦酰基、氧膦基、磷酰基、膦基、硫酯、硫醚、酸酐, 肟基、肼基、氨基甲酰基、膦酸、 膦酰氧基或任何其它的可用的官能团进一步替代；

其中，R2和R3，彼此独立，包含氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、亚氨基、磺酰基、亚氧硫基、亚磺酰基、氨磺酰基、膦酰基、氧膦基、磷酰基、膦基、硫酯、硫醚、酸酐、肟基、肼基、氨基甲酰基、膦酸、膦酰氧基（phosphonato）或能被任意部分进一步取代的直链、支链或者环状的烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基，或者杂环基团，所述任意部分如氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基,、亚氨基、磺酰基、亚氧硫基、亚磺酰基、氨磺酰基、膦酰基、氧膦基、磷酰基、膦基、硫酯、硫醚、酸酐、肟基、肼基、氨基甲酰基、膦酸、膦酰氧基或任意其它可用的官能团；

其中n₁和n₂彼此独立是0到1的数字；和

其中x和y彼此独立是1到3000的数字.

在某些实施方案中，y是1到4的数字，x是1到100、1到20、1到10或者1到8的数字。在一个实施方案中，该化合物的水合度大于0并且小于2y。

在一个实施方案中，具有化学式I的化合物包含双胍水合物，其中n₁和n₂为1，具有如下化学式：

其中R₁包括能够被任意部分例如氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、 亚氨基、 磺酰基、 亚氧硫基、 亚磺酰基、氨磺酰基、 膦酰基、 氧膦基、 磷酰基、 膦基、 硫酯、 硫醚、 酸酐、 肟基、肼基、 氨基甲酰基、 膦酸、 膦酰氧基或者任意其它可用的官能团进一步取代的直链、支链或环状的烷基。

其中R₂和R₃彼此独立地包含氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、亚氨基、磺酰基、 亚氧硫基、亚磺酰基、 氨磺酰基、膦酰基、氧膦基、 磷酰基、 膦基、 硫酯、硫醚、 酸酐、 肟基、肼基、氨基甲酰基、膦酸、膦酰氧基或能被任意部分进一步取代的直链的、支链的或者环状的烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基，或者杂环基团，所述任意部分如氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、 亚氨基、 磺酰基、亚氧硫基、 亚磺酰基、氨磺酰基、 膦酰基、氧膦基、 磷酰基、 膦基、 硫酯、 硫醚、酸酐、肟基、 肼基、氨基甲酰基、 膦酸、 膦酰氧基或其它可用的官能团；

其中x和y彼此独立是从1到3000的数字。在一些实施方案中，y是从1到4的数字，x是从1到100、1到20、1到10或者1到8的数字。在一个实施方案中，该化合物的水合度大于0小于2y。

在选择合适或可用的取代基时，期望该官能团不消除或者基本上破坏抗微生物活性或者化合物的化学稳定性。例如，通常R₁不应该是不饱和化合物，因为不饱和化合物能通过双键或者三键阻止电子的转移，干扰双胍每侧的互变异构现象，而互变异构现象决定了胍基的局部电荷。但是，R₁可以包括一个与其它碳原子和胍基附近单键碳原子（或多于一个碳原子）不共轭的独立的双键或者三键，因为双键或者三键和胍基团之间不具有电子交换并且不会干扰对于每个胍基团的局部电荷稳定性十分重要的互变异构现象。另一个实例和官能团R₂和R₃有关，该官能团应该是吸电子基团，这样能够有助于保持化合物的稳定性。

在一个具体的实施方案中，式I中的双胍水合物包含双氯苯双胍己烷水合物，其化学式如下：

其中R1是亚甲基，每个R2 和R3都是氯苯基，n1是1，n2是1，x是6，y是1。在一个具体的实施方案中，该组合物的水合度大于0小于2。

在式I的双胍水合物的另一实施方案中，R2 和R3彼此独立地是吸电子基团。

在式I的双胍水合物的又一实施方案中，R₂ 和R₃独立地是芳基、独立地是取代的芳基或者独立地是苯基。在式I的双胍水合物的另一实施方案中，R₂ 和R₃独立地是取代的苯基。独立地取代的苯基可具有邻位、对位或间位取代基。独立地取代的苯基彼此可能相同也可能不同。

在式I的双胍水合物的又一实施方案中，R₂ 和R₃独立地是取代的卤代苯基。独立地取代的卤代苯基可以有邻位、对位或间位取代。独立地取代的卤代苯基彼此可能相同也可能不同。

在式I的双胍水合物的各种其它实例中，R₂ 和R₃可以独立地是取代的卤素、取代的胺、取代的酰胺、取代的氰基或者取代的硝基。

在其它实施方案中，双胍化合物包含 “纯”双胍化合物，其化学式（式II）如下：

其中R₁包括能够被任意部分如氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、亚氨基、 磺酰基、亚氧硫基、亚磺酰基、氨磺酰基、 膦酰基、 氧膦基、 磷酰基、膦基、 硫酯、 硫醚、 酸酐、 肟基、 肼基、 氨基甲酰基、 膦酸、 膦酰氧基或者其它可用的官能团进一步取代的直链的、支链的或环状烷基基团。

其中R₂ 和R₃彼此独立，包含氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、亚氨基、磺酰基、 亚氧硫基、亚磺酰基、 氨磺酰基、 膦酰基、 氧膦基、 磷酰基、膦基、硫酯、硫醚、酸酐、 肟基、 肼基、氨基甲酰基、 膦酸、 膦酰氧基或者能够被任意部分所进一步取代的直链的、支链或环状烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基，或杂环基团，所述任意部分例如氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、 亚氨基、 磺酰基、亚氧硫基、 亚磺酰基、 氨磺酰基、 膦酰基、 氧膦基、 磷酰基、膦基、 硫酯、 硫醚、酸酐、 肟基、 肼基、 氨基甲酰、膦酸、膦酰氧基或者任何其它可用的官能团。

其中x和y彼此独立，是1到3000的数字。在一些实施例中，y是从1到4的数字，x是从1到100、1到20、1到10或者1到8的数字。

当双胍化合含有至少四个碳氮双键（例如y≥ 2）时，氢键合导致形成具有式III化学式的杂环结构：

其中R₁包含可被任意部分例如氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、 亚氨基、 磺酰基、 亚氧硫基、 亚磺酰基、 氨磺酰基、 膦酰基、氧膦基、 磷酰基、 膦基、硫酯、 硫醚、 酸酐、 肟基、 肼基、 氨基甲酰基、 膦酸、 膦酰氧基或者任意其它可用的官能团所进一步取代的直链的、支链的或者环状的烷基基团。

其中R₂ 和R₃彼此独立，包含氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、 亚氨基、 磺酰基、 亚氧硫基、亚磺酰基、氨磺酰基、 膦酰基、 氧膦基、 磷酰基、膦基、硫酯、 硫醚、 酸酐、 肟基、肼基、 氨基甲酰基、 膦酸、膦酰氧基或者能够被氢、卤素、羟基、氨基、酰胺基、烷氨基、芳氨基、烷氧基、芳氧基、硝基、酰基、烯基、炔基、氰基、磺基、硫酸根合、巯基、 亚氨基、 磺酰基、亚氧硫基、 亚磺酰基、 氨磺酰基、膦酰基、 氧膦基、 磷酰基、 膦基、硫酯、 硫醚、 酸酐、肟基、 肼基、 氨基甲酰基、 膦酸、膦酰氧基或者其它可用的官能团所进一步取代的直链的、支链的或者环状的烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基或者杂环基团。

其中x和y彼此独立，是从1到3000的数字。

在一个具体的实施方案中，式III中的抗微生物双胍化合物包括双氯苯双胍己烷，它的化学式如下：

其中R₁是亚甲基，R₂ 和R₃各自是氯苯基，x为6，y为1。

不希望被任何理论所束缚，这里提供的抗微生物双胍化合物被认为形成了如下的杂环结构：

相应地，本领域的技术人员应当理解这里提到的抗微生物双胍化合物包括它们的互变异构体。

2. 热塑性聚合物

抗微生物聚合物材料的热塑性聚合物材料的选择通常都要考虑它形成分子混合物的能力。即，热塑性聚合物和抗微生物双胍彼此之间应该有着充分的分子间相互作用，以允许抗微生物双胍在聚合物链之间的分布和固定。这里所用的分子间相互作用除了共价键还有化学相互作用。这种相互作用的实例包括期望在分子水平分布的组成之间的氢键、范德华力和其它分散力。在一个优选的实施方案中，抗微生物双胍和热塑性聚合物彼此间是基本可混溶的。以这种方式，抗微生物双胍能够以分子水平遍布在聚合物中。就是说，抗微生物聚合物材料可包含这两种组分的分子混合物。

这里使用的“基本可溶”或“基本可混溶”指的是抗微生物双胍在流体形式的热塑性聚合物中的溶解能力，所述流体形式的热塑性聚合物例如聚合物熔体、或者在聚合物和有机溶剂的溶液中。所以，这里使用的“可混溶共混物”指的是两种或者更多组分的分子混合物。

根据所用的制备抗微生物聚合物材料的方法，聚合物的熔融温度可能是选择合适的聚合物材料的重要因素。在一个实施方案中，热塑性聚合物的熔融温度必须能使抗微生物双胍化合物能够与呈液态状态的热塑性聚合物相混合，又不会高到在抗微生物聚合物材料能冷却前，抗微生物双胍就显著降解。在一个实施方案中，热塑性聚合物的熔融温度低于约165℃，更具体的低于约135℃，又更具体的低于约120℃。在其它实施方案中，如果聚合物能够不用加热就被转变为液体状态（例如，通过与合适的溶剂形成溶液，或者如果加热后的聚合物熔体能够在混合后足够迅速地冷却），则该热塑性聚合物可具有更高的熔融温度。

合适的热塑性聚合物材料的代表性实例包括聚烯烃、聚乙烯类如乙烯己二酸、环氧乙烷、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和如乙基乙烯基醚、丙基乙烯醚、乙烯基乙缩醛、乙烯基丁缩醛和丁基乙烯基醚的乙烯基聚合物。

本领域的技术人员能够容易的选择出用于本发明抗微生物聚合物材料中的其它合适的聚合物，例如，通过考虑如上描述的组分选择特征和抗微生物聚合物材料的特性。本领域的技术人员应当理解用经验模型可以决定两种或者更多组分的溶解度，该经验模型评估溶剂和溶质间的分子间力和伴随着溶解的熵改变。例如，每个组分的Hansen溶解度参数可由三维溶解度系数计算得来，该溶解度系数说明了分子间的分散键、极性键和氢键。这三种参数可被处理为三维中的一个点的坐标，这样两个分子在三维空间中离的越近，它们越可能相互溶解。Hildebrand的容度参数（δ）也提供了一种评价组合物的大概溶解度的方法，其中具有相近的δ值的材料提供好的溶解迹象。

抗微生物双胍和热塑性聚合物能够以任意数量组合，由此得到的聚合物共混物具有足够的抗微生物活性同时又不会显著破坏所得的聚合物共混物的结构完整性。因此，抗微生物双胍应该以足以促进抗微生物双胍和需要被处理的流体之间的接触的量存在。但是，本领域的技术人员应该理解，用于抗微生物聚合物材料中抗微生物双胍化合物的量可以进行选择，取决于例如所需的机械性能（例如承载能力，多孔性等），该机械性能是将要使用该抗微生物聚合物材料的具体流体处理应用所规定的。

3. 混合物中的添加组分

抗微生物聚合物材料任选地可进一步含有一种或者多种其它组分。在一个实施方案中，所述其它组分是增塑剂。

这些其它组分在聚合物-抗微生物双胍的混合物中可以是可混溶的或者不混溶的。

其它组分可以和聚合物一起是固溶液。或者，其它组分也可以例如是微粒或者纤维的形式。这些其它的组分可以，例如，用于流体净化中，如碳、沸石等。它们可以均相地或者非均相地分布在抗微生物聚合物材料中。在一个实施方案中，其它组分在抗微生物聚合物材料中存在的量为从约0.1wt%到约20wt%。但是，本领域的技术人员会理解添加一种或者多种其它组分不应当显著减少抗微生物聚合物材料中的抗微生物双胍化合物的表面积或相反破坏抗微生物聚合物材料的抗微生物活性。

制备抗微生物聚合物材料的方法

抗微生物双胍和热塑性聚合物可以通过本领域普通技术人员所熟知的任意合适的方法而结合。这些方法应该考虑到基本可混溶共混物的制备，其中的抗微生物双胍是基本上未降解的。

在一个实施方案中，制备抗微生物聚合物材料的方法包括熔融抗微生物双胍化合物和能够与抗微生物双胍化合物混溶的热塑性聚合物；混合熔融后的抗微生物双胍化合物和熔融后的热塑性聚合物形成一种抗微生物双胍化合物分散在热塑性聚合物中的可混溶共混物；冷却该可混溶共混物使其固化。

可使用本领域普通技术人员公知的任何适当的方法使热塑性聚合物和抗微生物双胍化合物熔融，只要抗微生物双胍化合物和热塑性聚合物保持基本上不降解。也就是说，加工温度必须足够高以使热塑性聚合物熔融，又不至于高到在抗微生物聚合物材料可被冷却前，抗微生物双胍化合物发生明显程度的降解。在一个实施方案中，通过将热塑性聚合物加热到其熔融温度以上使该热塑性聚合物熔融，可将抗微生物双胍化合物和熔融的热塑性聚合物混合形成抗微生物双胍化合物分散在热塑性聚合物的可混溶共混物。例如，如图4A和4B所示，可在熔融热塑性聚合物和抗微生物双胍化合物之前或者之后共混热塑性聚合物和抗微生物双胍化合物。

在另一个实施方案中，将热塑性聚合物溶解于合适的溶剂中，并与抗微生物双胍化合物共混。但是，由于抗微生物双胍化合物的显著不溶性，这些方法可能仍然需要加热抗微生物双胍化合物以得到抗微生物双胍化合物分散在热塑性聚合物中的可混溶共混物。热塑性聚合物的溶剂浇铸法是本领域的技术人员所公知的。

在一个示例性的实施方案中，用于制备抗微生物聚合物材料的方法包含图5所示的挤出方法。该挤出方法一般地包括向挤出机中加入热塑性聚合物，将热塑性聚合物加热至其熔融温度之上以得到热塑性聚合物的熔体，向热塑性聚合物熔体中添加不溶的抗微生物材料并猛力搅拌以使抗微生物材料分子水平地分散在整个热塑性聚合物中，将加热的共混物的温度冷却以得到固体的抗微生物聚合物材料。混合物的搅拌和混合物通过挤出机的速度可以通过改变挤出机螺杆的旋转率控制。

可以使用多重独立控制加热区域控制挤出机的加温曲线以便逐渐地增加熔体的温度和把混合物暴露于高温下的时间最小化，由此最小化抗微生物双胍化合物降解的可能性。通常，挤出机包含三个或者更多的独立控制加热区域。

抗微生物聚合物材料的多孔性和结构在挤出过程中可被改变。通过增加抗微生物聚合物材料的多孔性，暴露的抗微生物双胍化合物的表面积也可被增加，由此增强了抗微生物聚合物材料的抗微生物活性。例如，发泡剂的使用（例如物理的或者化学的发泡剂，其非限制性实例包括例如空气和氮气的惰性气体）可以促进抗微生物聚合物材料中的小孔隙的形成。但是，这些孔隙不应该明显损害抗微生物聚合物材料的物理完整性或者抗微生物聚合物材料的总的表面电荷。

在具体的实施方案中，通过使用本领域所熟知的方法，所得的抗微生物聚合物材料被进一步加工成颗粒。例如，通过使用本领域熟知的各种粉碎装置，包括但是不局限于磨粉机、磨床等，聚合物共混物被粉碎成适合于期望的应用的颗粒尺寸。在另一实施方案中，用搅拌器把冷却的抗微生物高分子材料粉碎成期望的颗粒尺寸。在另一实施方案中，用冷冻的方法把颗粒粉碎成期望的颗粒尺寸。

在示例性的实施方案中，通过本领域的普通技术人员所熟知的任意一种方法（例如模塑、拉模铸造等），得到的抗微生物聚合物材料进一步被加工成合适的结构。例如，在一个实施方案中，抗微生物聚合物材料被模塑成合适的单片多孔结构。在另一实施方案中，抗微生物聚合物材料形成了纤维（例如无纺或者编织材料）。任何模塑方法的加工温度应该充分低于抗微生物双胍化合物的降解温度，使得抗微生物双胍化合物基本上不会有降解。抗微生物双胍化合物的降解温度可以通过抗微生物双胍化合物的TGA和DSC热分析图来评估。提供了双氯苯双胍己烷和双氯苯双胍己烷水合物的说明性的TGA热分析图（图6A和6B）和DSC热分析图（图7A和7B）。

抗微生物设备的应用 / 使用

本发明描述的组合物和处理设备有着多种应用。有利地，处理设备具有不溶解和非自耗的催化性质，能够使广谱微生物失活。通常地，组合物和净化材料可被用于我们希望减少和/或消除流体中的微生物的应用中。这种流体的非限制实例包括水溶液、水、空气和其它气体。

在一个具体的实施方案中，本发明描述的抗微生物聚合物材料被加入用于水净化的处理设备中。这样的处理设备可以被安装在使用端。这样可能消除了水的氯化的需要，水的氯化被提供来防止微生物的污染。

在另一实施方案中，净化材料可以是便携的，以便在任何时间或地方获得可饮用的饮用水。这些设备在那些最大的需求之一就是可饮用的饮用水的不发达国家尤其需要。

在那些对微生物污染物浓度的要求减少显著超过用于微生物水净化设备的U.S.EPA标准的应用中，本发明的净化材料和方法是尤其有用的。在一个实施方案中，通过净化材料流入物一端和流出物一端的压力差或者通过流出物一端的真空空间，流体被强制流过净化材料，这时微生物污染物被失活。

除了作为用于饮用水的净化物起作用，净化材料可被用于净化用于休闲娱乐目的的水，例如游泳池里的水、按摩缸、温泉，允许通常需要用来消除活的微生物的氯减少或者完全消除。

在一个实施方案中，本发明抗微生物聚合物材料和设备能够被用于低温消毒技术，消除需要高温和压力的技术的需求，例如巴氏消毒法。这对于食品和饮料工业尤其有用。

因为净化材料有效地使水溶液中的微生物失活，它还在药学和医学领域有着许多应用。例如，净化材料可以用来使某些生理流体或者例如家用透析仪的设备中的微生物失活。

在另一实施方案中，抗微生物聚合物材料和设备可使用于医院或者需要微生物含量非常低的高度净化空气的工业场所，例如重症护理病房、手术室、用于照顾免疫抑制病人的净化室或者制造电子的和半导体设备的工业净化室。净化材料还可以用于住宅的空气净化。这种应用对于那些对空气中存在的微生物的反应性更强的个体是尤其有用的。在另一种实施例中，净化材料可以用来增大对人类或者动物的保护以对抗生物恐怖袭击中空气中的微生物。

在一个具体的应用中，抗微生物聚合物材料可被加入一种设备中，该设备被设计来消除引起例如疟疾的疾病的病原原生动物（例如疟原虫类和顶器亚门）。疟疾是典型地通过蚊子传送到人体的，而且它仍然是不发达国家的一项主要的致死原因。蚊子在水库和湖这种蚊子繁殖的地方被原生动物感染。消除蚊子的繁殖栖息地的原生动物能有助于消除疟疾的爆发。

本发明抗微生物聚合物材料和净化材料能够用于许多其他的应用。典型的例子包括用于冷却系统、发酵应用和细胞培养中水处理和气体中微生物的失活（例如麻醉剂、碳酸饮料中的二氧化碳、用于净化加工设备的气体等）。

在每一个这些应用中，使用本发明抗微生物聚合物材料和净化材料的方法相对简单：使被处理的流体与抗微生物聚合物材料进行物理接触。典型地，由于净化材料的压力差，流体会被强制从多孔净化材料的一端经过到多孔材料的另一端。可使用传统的液体泵或者重力供给引导该压力驱动流体。

本发明提供的抗微生物聚合物材料还可用于各种其它的期望具有抗微生物性能的应用（例如与流体处理不相干的）。例如，在一个实施方案中，抗微生物聚合物材料可被用于医疗设备以使污染的风险最小化。这种设备的非限制实例包括包覆有或者包含有抗微生物聚合物材料的用于伤口处理的绷带、支架、导尿管或者其它可移植的医疗设备（例如牙移植物、假体关节等）。例如，抗微生物聚合物材料可被加工成编织的或无纺的纤维形式，形成柔韧的多孔的可加入绷带或者纱布中的薄片。本领域的技术人员应该理解在这些应用中，希望根据它的生物相容性来选择聚合物材料。在另一实施方案中，抗微生物聚合物材料可被作为表面上的涂层应用或者用于基本上不渗透的单片结构中，其具有令人满意的抗微生物活性。这些设备的非限制实例包含例如墙、羽毛和通风孔的表面的涂层。

参照下面的非限制性实施例，可以进一步理解以上描述的设备、化合物和方法。

实施例1：聚乙烯共混物的制备

将150mL的烧杯配置机械搅拌器，并置于配有恒温器的油浴中。把指定量的低密度聚乙烯（LDPE）放置于烧杯中，在搅拌下加热到150℃。把指定量的双氯苯双胍己烷水合物加到熔融的聚乙烯中，在搅拌下再加热10分钟，然后冷却至室温。得到的混合物冷却成为硬的、白色的固体，把它收集起来用实验室搅拌机粉碎，并置于覆盖有氩气的玻璃瓶中。

在各样品中使用的聚乙烯和双氯苯双胍己烷水合物的量如下表所示。

表1：共混物样品的组成

实施例2：聚苯乙烯共混物的制备

将150mL的烧杯配置机械搅拌器，并置于配有恒温器的油浴中。把指定量的聚苯乙烯放置于烧杯中，在搅拌下加热到210℃。加热时，因为热分解，聚苯乙烯是有轻微变色的白色。把指定量的双氯苯双胍己烷水合物加到熔融的聚苯乙烯中，搅拌下再加热10分钟，然后冷却至室温。得到的混合物冷却成为硬的、白色的固体（有变色），把它收集起来用实验室搅拌机粉碎，并放置于覆盖有氩气的玻璃瓶中。

在各样品中使用的聚苯乙烯和双氯苯双胍己烷的量如下表所示。

表2：共混物样品的组成

虽然和双氯苯双胍己烷水合物形成聚合物基体是可溶的和有效的，但是聚苯乙烯（PS）的加工温度太高，由于双胍的部分热分解，导致发黄的颜色。尽管聚苯乙烯和双氯苯双胍己烷水合物的共混物在实验室规模的加工没有立即引起变色，但更大规模的挤出（751bs）造成了外观上的轻微变黄的影响，表明抗微生物双胍化合物至少部分的降解，因而加工温度需要进一步优化。

实施例3：聚氨酯共混物的制备

通过使用和实施例1和实施例2中描述的方法类似的方法，也把聚氨酯和双氯苯双胍己烷结合起来。但是，由于两组分之间缺少分子间相互作用，这些聚合物和抗微生物双胍化合物没有形成分子的分布。结果，形成了双胍化合物块。所以，共混的产品不是可混溶共混物。

实施例4：抗微生物材料的微粒形式的形成

使用商业挤出机（Wernes Phleidere Twin Screw Extruder ZSK 30, D=30 mm, L/D=5）和用于树脂的自动送料机(K-Tron single-screw, Model K2U-T35)和用于双氯苯双胍己烷的单独的送料机(K=Tron feed, single screw)制备抗微生物聚合物材料，从模具中得到挤出物束。挤出机包括六个温度区域，与料斗最近的区域的温度为约100℃，其它的五个温度区域的温度为约150℃。

热塑性聚合物和实施例1中列举的一样的低密度聚乙烯（LDPE），把双氯苯双胍己烷以足够提供占挤出树脂5%重量的量注入挤出机。挤出物束被切成平均直径为80目的小球。

实施例5：聚烯烃弹性体共混物的制备

为了避免双氯苯双胍己烷水合物的热分解，使用较低温度的聚烯烃弹性体类型的树脂（DOW Engage™ 8411）来制备商业挤出机中的小球。把双氯苯双胍己烷以足够提供占挤出小球10%重量的量注入到如实施例4中描述的挤出机中。小球被低温（液氮）压碎以提供平均为20目的颗粒。虽然双氯苯双胍己烷水合物熔融了，但它没有溶入树脂中形成可混溶共混物。得到的树脂的SEM图（图8A和8B）表明双氯苯双胍己烷没有和树脂形成固溶液。

实施例6：抗微生物测试

把上文中实施例1、4、5中制备的聚合物共混物压碎以得到尺寸为325到20目的颗粒，使用植入的大肠杆菌分散体测试抗微生物活性。这些颗粒被填充入直径为12 英寸x12英寸的丙烯酸管中，获得厚度为0.5英寸、1.0英寸、1.5英寸或者2.0英寸的颗粒床。在重力流和STP条件下，使大肠杆菌的液体培养物（浓度为108 CFU）流经填充管。虽然流速仅仅是稳定流，但足以评估聚合物共混物中的抗微生物活性。

细菌回收是通过需氧菌平板计数确定，如表3所示。通过扣除流出样品中每mL中菌落形成单位（CFU/mL）数值的log值得到细菌增长的总减少。

表3： 使用抗微生物聚合物材料的细菌增长的减少

大肠杆菌流经双氯苯双胍己烷-低密度聚乙烯熔合物的填充管，有大约Log-6到Log-8大肠杆菌的减少。然而使用高浓度双氯苯双胍己烷的双氯苯双胍己烷- Engage™熔合物的填充管，仅观察到有Log-5.5大肠杆菌的减少。不希望被任何理论束缚，提高的抗微生物活性被认为是归因于抗微生物双胍化合物在聚合物内的分子共混物的固定。

图9A和9B示出了无生命的大肠杆菌的SEM图，阐明了抗微生物聚合物材料的抗微生物活性的表面依赖机理。与聚合物共混物中的双氯苯双胍己烷的碰撞点是可见的，看来引起了细胞壁的分解。不希望被任何理论束缚，我们认为在和抗微生物聚合物共混物表面通过布朗运动碰撞时，细胞壁被撕开。在图9B中，细胞壁被进一步放大，其中能观察到磨损的纤维性的细胞壁材料。

通常地，除了由于细胞质流失引起可能的收缩，典型的无生命的大肠杆菌（图10）的表面形态不会出现任何变化。这种活性机理通常地归因于可溶解的氧化剂或者表面活性剂，例如可溶解的经历了二级化学反应（即，该药剂在化学计量类型关系中被消耗）的双氯苯双胍己烷盐。相反地，抗微生物聚合物共混物表现为和微生物催化地反应，且在反应中不消耗。

实施例7：浸出的分析

实施例6中的流出水流也通过标准的HPLC方法检测浸出到流出水中的抗微生物双胍的含量，如果有的话。在实验室规模下制造的低密度聚乙烯熔合物的流出水中检测到小于2ppm的不溶性抗微生物双胍化合物，而在生产规模制造的低密度聚乙烯熔合物的流出水中检测到小于1ppm的不溶性抗微生物双胍化合物。这些极其低的浓度有利地表明基本所有的不溶解抗微生物双胍化合物保持分布在聚合物共混物中。实施的实验使用以生产规模生产的，有10%重量双氯苯双胍己烷的低密度聚乙烯熔合物，来自该实验的流出水流有大约96ppb的不溶解抗微生物双胍化合物。相反地，在Engage™共混物的流出水流中检测到超过20ppm的不溶解抗微生物双胍化合物，表明抗微生物双胍化合物在该聚合物共混物中没有被固定。

在上述实验之后，使蒸馏水流经管道以确定这里是否有不溶抗微生物双胍的溶解部分是观测到的抗微生物活性的原因，而抗微生物活性对于溶解的抗微生物双胍盐（例如双氯苯双胍己烷葡糖酸盐）是很常见的。对于每种低密度聚乙烯熔合物上述结果都是负的。

这里引用的出版物和它们引用的材料在此特别地通过引用并入文本。由前文中的详细说明对本发明中描述的方法和设备的修饰和改变对于本领域技术人员将是显而易见的。这些修饰和改变都确定落入待决的权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种组合物，其包括：

抗微生物双胍化合物和至少一种热塑性聚合物的固体的可混溶共混物，其中该固体的可混溶共混物中抗微生物双胍化合物为5%重量到25%重量，且该抗微生物双胍化合物被固化在所述固体的可混溶共混物中。

2.权利要求1的组合物，其中所述抗微生物双胍化合物包含双氯苯双胍己烷。

3.权利要求1的组合物，其中所述抗微生物双胍化合物是无定形形态。

4.权利要求1的组合物，其中所述至少一种热塑性聚合物包含聚烯烃。

5.权利要求1的组合物，其中所述至少一种热塑性聚合物包含聚乙烯。

6.权利要求1的组合物，其中所述可混溶共混物中抗微生物双胍化合物为5%重量到15%重量。

7.权利要求1到6中任一项的组合物，其中所述固体的可混溶共混物是颗粒、纤维或者它们的组合的形式。

8.权利要求1到6中任一项的组合物，其中所述可混溶共混物是颗粒的聚集或者集合的形式，颗粒的体积平均直径为从400目（37微米）到20目（840微米）。

9.权利要求1到6中任一项的组合物，其中所述可混溶共混物是多孔单片结构形式。

10.权利要求9的组合物，其中所述多孔单片结构包括烧结的盘、块、管或者柱。

11.权利要求1到6中任一项的组合物，其中所述可混溶共混物是无纺材料的形式。

12.用于使流体中微生物污染物失活的方法，包括：

使流体与抗微生物双胍化合物和至少一种热塑性聚合物的固体的可混溶共混物相接触，其中该固体的可混溶共混物中抗微生物双胍化合物为从5%重量到25%重量，且该抗微生物双胍化合物被固化在所述固体的可混溶共混物中。

13.权利要求12的方法，其中所述固体的可混溶共混物是颗粒、纤维或者它们的组合的形式，接触包括使流体经过孔洞流入颗粒和/或纤维或者在颗粒和/或纤维之间。

14.权利要求12的方法，其中所述固体的可混溶共混物是多孔单片结构形式，接触包括使流体流过单片结构中的孔洞。

15.权利要求12到14中任一项的方法，其中所述抗微生物双胍化合物包含双氯苯双胍己烷。

16.权利要求12到14中任一项的方法，其中所述至少一种热塑性聚合物包含聚乙烯或者其它的聚烯烃。

17.权利要求12到14中任一项的方法，其中所述流体包含水或者空气。

18.制备抗微生物聚合物材料的方法，包括：

熔融抗微生物双胍化合物和能与抗微生物双胍化合物混溶的热塑性聚合物；

混合熔融的抗微生物双胍化合物和熔融的热塑性聚合物，形成抗微生物双胍化合物和热塑性聚合物的可混溶共混物，其中所述可混溶共混物中抗微生物双胍化合物为从5%重量到25%重量；

冷却所述可混溶共混物使该可混溶共混物固化，且将所述抗微生物双胍化合物固定化在所述固化的可混溶共混物中。

19.权利要求18的方法，进一步包含把固化的共混物加工成微粒形式。

20.权利要求18的方法，其中所述可混溶共混物在固化之前被挤出成为纤维。

21.用于流体抗微生物处理的设备，包括：

具有至少一个进料口和至少一个出料口的外壳；和

保护在外壳中的抗微生物材料，被设定为用来接触在进料口和出料口之间流经外壳的流体，

其中所述抗微生物材料包含抗微生物双胍化合物与至少一种热塑性聚合物的固体的可混溶共混物，其中所述可混溶共混物中抗微生物双胍化合物为从5%重量到25%重量，且该抗微生物双胍化合物被固化在所述固体的可混溶共混物中。

22.权利要求21的设备，其中抗微生物双胍化合物包含双氯苯双胍己烷和至少一种包含聚乙烯的热塑性聚合物。

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