CN103403047B - 共价连接的抗微生物聚合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含共价连接的抗微生物聚合物的底物，其用作抗微生物肽的合成模拟物(SMAMPs)并且优选通过开环易位聚合(ROMP)获得。本发明的抗微生物聚合物显示分子量大于100,000g mol‑1并且优选共价连接到底物表面，所述的底物例如植入物、医学装置、医学设备或(组织支持)生物材料等。共价结合可以应用光敏交联剂进行，但是也可以通过“接入”或“接出”进行。本发明还涉及本文定义的本发明抗微生物聚合物的用途，例如用于用本发明抗微生物聚合物层抗微生物涂布底物的表面。

Description

共价连接的抗微生物聚合物
本发明涉及包含共价连接的抗微生物聚合物的底物，其用作抗微生物肽的合成模拟物(SMAMPs)并且优选通过开环易位聚合(ROMP)获得。本发明的抗微生物聚合物显示分子量大于100,000g mol-1并且优选共价连接到底物表面，所述的底物例如植入物、医学装置、医学设备或(组织支持)生物材料等。共价结合可以应用光敏交联剂进行，但是也可以通过“接入”或“接出”进行。本发明还涉及本文定义的本发明抗微生物聚合物的用途，例如用于用本发明抗微生物聚合物层抗微生物涂布底物的表面。
在使用医学植入物中出现一个严重问题是细菌病原体感染，其导致在植入部位感染和炎症。这种炎症会抑制植入部位的愈合，或者在更严重情况下导致组织破坏，其会引起植入物损失。同样，导管和其它医学装置的细菌污染会导致威胁生命的感染，即使在健康患者中。
尽管有针对性的预防措施，但是由于细菌建群(colonization)植入物，感染时常发生。该过程通过在植入物表面形成细菌生物膜而恶化。成熟的生物膜由被细胞外基质包围的多种细菌共生集落组成，所述的细胞外基质为细菌提供保护，同时还提供单个细菌间的通讯通道。一旦形成，生物膜非常难以除去或者抗生素难以渗入；因此预防建群和/或(随后)形成生物膜是选择的方法。预防建群和/或(随后)形成生物膜的需求在很多临床应用和外科手术中是一个重要问题。为了在植入前预防建群和/或(随后)形成生物膜，它在软组织移植的情况，特别是牙周病学领域中非常重要，因为这会导致不希望的炎性响应和周围组织进行性破坏。
在本领域中，已经开发了很多抗微生物分子和聚合物，其可以为预防建群和/或(随后)形成生物膜提供良好的基础。最近几年，在开发这类抗微生物分子和聚合物中获得重要进展(参见E.-R.Kenawy等人,Biomacromolecules2007,8,1359-1384)。那些物质非特异地有效对抗很多病原体，包括细菌、病毒和真菌，但是对哺乳动物细胞也有毒性。因此，尽管在它们潜在应用中具有高效，但是在直接并且长期与真核细胞接触(例如在医学装置、植入物或伤口敷料中)的情况下不能应用那些聚合物。另一方面抗微生物肽合成模拟物(SMAMPs)是为仅杀死病原体特异性设计的分子。开发的SMAMPs模仿抗微生物肽(AMPs)的性质，所述的抗微生物肽是很多有机体产生的天然分子，作为它们固有免疫系统的部分。这些肽具有广谱的抗微生物活性，但是它们对哺乳动物细胞无害(参见A.Kim A.Brodgen,Nat.Rev.Microbiol.2005,3,238-250)。不像传统的抗生素药物，它们不是针对准确的细胞受体，但是主要作用于细菌细胞膜(参见A.Kim A.Brodgen,Nat.Rev.Microbiol.2005,3,238-250和L.Yang等人,J.Am.Chem.Soc.2007,129,12141-12147)。因此，当对传统抗生素发生抗性可能涉及对亚致死药物剂量暴露的受体部位的仅少数突变，那么对AMPs的抗性需要更复杂的变化，包括细胞膜化学的变化。因此，对AMPs的抗性建成比对常规抗生素更慢(参见M.Zasloff,Nature2002,415,389-395;G.G.Perron等人,Proc.R.Soc.B Biol.Sci.2006,273,251-256)。在过去数年内病原体对宿主细胞的选择性和低抗性潜力的组合性质激起AMPs和SMAMPs领域中热烈研究。由于它们相对易于合成，SMAMPs是材料和化学治疗应用的有前途的候选物；同时它们似乎具有在防范MRSA和其它多抗性有机体的传染病中发挥重要作用的潜力。例如，最近报道了“首先在人体中I期临床安全性研究”，其中SMAMP用作治疗由pan-葡萄球菌(staphylococcal)感染的治疗剂(参见例如http://www.polymedix.com)。
如Lienkamp和Tew的综述所讨论的(参见Lienkamp和Tew,Chem.Eur.J.2009,15,11784-11800)，SMAMP设计是由结构刚性的肽样分子对于逐渐不受限的分子结构进化，其中一些表现得比它们的天然原型更好。使用这些合成的SMAMPs可能开发新的应用，例如在材料领域，其中由医学塑料引起的细菌感染是我们医院中目前重要问题，如上面所讨论的。合成的聚合物可以易于并且大量获得，但是仍存在表面两性和正电荷，这是AMPs的重要特征。在本领域中，表面两性聚合物通常包含在相同重复单元上的疏水和亲水带电基团。尽管已经存在聚合SMAMPs的数篇最新报道，但是它们的整体活性和选择性离最佳仍很远。在本领域中，DeGrado和同事报道了基于聚(甲基甲基丙烯酸铵)盐的SMAMPs，用聚(丁基甲基丙烯酸酯)共聚和，从而变成两性；Klajnert等人制备了树枝状SMAMPs；Liu等人由连接肽四聚体的聚(马来酸)合成了SMAMPs；Makovitzki等人最近制备了基于脂肽的SMAMPs；并且Gellman和同事给出了具有良好活性(12.5μg/mL抗大肠杆菌(E.coli)和3.1μg/mL抗金黄色葡萄球菌(S.aureus))和细菌对哺乳动物细胞选择性达32的基于聚(酰胺)的聚合物(Kuroda等人,Polymer Prepr.2004,45,610;Klajnert等人,Int.J Pharm.2006,309,208;Liu等人,JMed.Chem.2006,49,3436;Makovitzki等人,Proc.Natl.Acad.Sei.USA2006,103,15997;Mowery等人J Am.Chem.Soc.2007,129,15474)。Tew和同事合成了基于芳基酰胺、尿素和聚(亚苯基亚乙炔基)的表面两性的抗微生物聚合物(参见Tew等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA2002,99,5110;Tang等人,Chem.Commun.2005,12,1537;Amt等人,J Am.Chem.Soc.2002,124,7664;和Amt等人,Langmuir2003,19,2404)。
此外，Gstrein等人(参见US2008/251460A1)显示了基于聚(降冰片烯)衍生物的杀生物聚合物，然而，其是阳离子和疏水重复单元的统计共聚物。即使表现出杀生物活性，但是不能考虑将这类统计聚(降冰片烯)衍生物选择用于细菌，因为它们在局部两性方面不可能精细调制。然而，获得高活性聚合物是重要的，所述的聚合物仅靶向细菌并且对哺乳动物细胞良好。缺乏选择性特别是由于这样的事实，Gstrein等人(参见US2008/251460A1)中的聚合物结构在重复单元水平上无法准确平衡，并且没有包含表面两性重复单元。但是，对细菌具有高选择性的抗微生物聚合物也在Lienkamp 等人中讨论(参见Lienkamp等人,J.Am.Chem.Soc.2008,130,9836;和Gabriel等人,Chem.Eur.J.,2009,15,433)，通常需要存在表面两性重复单元，其在Gstrein等人的静电共聚物中不是这种情况。统计共聚物的问题是它们包含疏水和亲水重复单元的趋向。然后这些疏水“团”能裂解哺乳动物细胞膜，从而引起细胞毒性。Gstrein等人还使用内-和外-降冰片烯衍生物的混合物。这些在它们的反应动力学中完全不同。因此，不可能精细调节它们反应产物的局部结构。
Tew和Coughlin以前描述了基于聚(降冰片烯)衍生物的SMAMPs。相比Gstrein等人，他们报道了具有表面两性重复单元的聚合物，取决于重复单元中确定的疏水和亲水部分的比例，其具有可调的抗微生物活性。它们最具选择性的聚合物具有对细菌的活性比对人红血细胞高百倍(Ilker等人,J Am.Chem.Soc.2004,126,15870)。他们最近还报道了具有吡啶季铵盐(quaternary pyridinium)基团的聚(降冰片烯)(对大肠杆菌的选择性达20)(Eren等人,Macromal.Chem.Phys.2008,209,516-524)。这些以前报道的基于聚(降冰片烯)的SMAMPs面临这样的事实，每个聚合物需要很大的合成努力以调节重复单元的两性。
值得注意的是，很多出版物还报道了AMPs和SMAMPs的抗微生物活性依赖于分子量。在本领域中，现有技术表明分子量范围从数百g mol-1至约50,000g mol-1，并且在任何情况下小于100,000g mol-1(同样参见Tew等人,US2010/317870A1)。Lienkamp和Tew(2009，同上)甚至争论先前给出的数据都涉及分子量约为3,000g mol-1的样品，尽管对于每种聚合物类型，其中(和上面)提及的大多数研究调查了具有不同分子量的两种或多种化合物。Lienkamp和Tew(2009，同上)还讨论了在已知范围内的分子量如何影响SMAMP性质。例如，Lienkamp和Tew(2009，同上)发现对于更高分子量的基于酯的聚合物(图4中系列2，Mn10,000g mol-1，图12b中的生物学数据)，当与它们的Mn3,000g mol-1类似物相比时，这些聚合物通常具有更低的抗大肠杆菌活性，除了10,000g mol-1胺-丙基均聚物。这种胺-丙基均聚物具有令人惊讶的抗大肠杆菌活性。更值得注意的是，试验的更高分子量聚合物都没有抗金黄色葡萄球菌活性(同样参见K.Lienkamp等人,J.Am.Chem.Soc.2008,130,9836-9843)。类似地，含有TFA抗衡离子的二胺均聚物表现出在抗金黄色葡萄球菌活性中随着分子量增加而有规律的降低，以及在所有分子量下没有抗大肠杆菌活性。除了其它观察之外，这一发现产生这样的假设，在更高的分子量下，这些特别的聚合物进入革兰阳性细菌的肽基-聚糖层。类似地，Lienkamp等人(Chem.Eur.J.2009,15,11715-11722)显示出3,000g mol-1的聚合物(其表现出没有抗大肠杆菌活性，但显示出非常好的抗金黄色葡萄球菌的抗微生物活性)随着分子量增加而释放出它们的抗微生物活性。有趣的是，对于所有分子量的这些聚合物，溶血活性HC50基本约相同。
因此，尽管所讨论的两性分子对于开发未来的抗微生物化合物是一类有希望的基础，但是似乎在生物活性对特定分子结构和分子量的依赖性方面还很难下结论。在很多情况下，特别是对于溶液中的抗微生物聚合物，通用规则似乎认为，当分子量高于某一阈值时，聚合物变得没有活性。然而，低于该阈值，似乎不可能预测哪种分子量和哪种特定两性结构会得到最佳活性和选择性，因为这强烈取决于所研究的特定聚合物的整体疏水性。
除了上面所讨论的，必需满足其它要求。抗微生物分子和聚合物通常在液体或半液体组合物中使用，例如抗微生物溶液、消毒剂、肥皂等，但是也可以用于制备抗微生物表面。在本领域中，在现有技术中可以看到不同的方法用于制备这类抗微生物表面。
根据一种方法，这类抗微生物分子和聚合物可以以涂层形式用于表面(参见例如US5,853,745)。这类涂层可以置于很多植入材料表面，并且还可以发挥很多功能，包括抗微生物活性。有利地，这类涂层可以用作简单的保护屏障，或者可以与含有和释放抗微生物剂或抗生素组合多功能地用作保护屏障。此外，它们可以起到降低或消除在植入装置表面上形成生物膜的功能。不幸的是，这些目前可获得的涂层还表现出很多严重缺陷。首先，例如US5,853,745中呈现的那些涂层用作保护膜，同时掺入抗微生物剂/抗生素化合物。这种体系依赖于从双涂层体系中浸出抗微生物剂/抗生素。这种体系通常导致爆发式释放型施用活性化合物，随后浓度进行性下降，伴随功效下降。然后这种非线性时间-剂量关系可能导致细菌暴露于亚致死剂量的抗生素，其可能导致进一步发展成抗性细菌菌株。
另一种策略可以是将抗微生物化合物(例如抗生素化合物万古霉素)连接到表面。在US2007/0107707中抗生素化合物万古霉素通过PEG连接到聚丙烯酸酯聚合物，而聚丙烯酸酯聚合物自身连接到材料表面。尽管防止浸出抗微生物化合物，但是这种方法是唯一有效抗特异性有机体并且可能导致在一些细菌中形成抗性。
具有抗微生物作用的其它体系是使用抗微生物肽或抗微生物类肽作用的那些，分别如美国专利US2009/0155335和US2010/0028719中所描述的。抗微生物肽体系导致产生表面，所述的表面显示出抵抗细菌粘附达28天。US2009/0155335中还描述了非肽体系，包括由羧基甜莱碱聚合物连接产生的两性离子表面。然而，该专利中描述的概念没有提供完全覆盖植入物表面，仅在非常短的时限内提供抗微生物作用。
这些问题的一个可选择的方案可以是如最初讨论的将抗微生物分子和聚合物结合到特定表面，以防止抗微生物涂层浸出。然而，这种结合通常伴随这些抗微生物分子和聚合物活性的显著丧失，并且很多这类抗微生物分子和聚合物仅被证明在溶液中有效。
在其它情况下，聚合物用作抗微生物涂层，尽管这些聚合物已经被证明在溶液中是有毒的，或者尽管这样一个事实，还没有研究溶液和表面活性之间关系。例如，US2010/136072(Klibanov和同事)显示了由聚(乙烯基吡啶聚合物)产生的疏水聚合涂层，其可以非共价应用于固体表面。然而，US2010/136072中的这些聚合物是杀生物的，不仅是杀病毒和杀细菌，即它们没有细胞选择性，因此还作用于哺乳动物细胞。
牢记所有这些困难，本发明的目的是提供更具适应性的抗微生物分子和聚合物，例如SMAMPs，当共价结合到表面(例如植入物)时，其表现出足够的抗微生物活性，而且能控制它们的抗微生物性质，以致它们仅靶向某些细菌。有利地，这类抗菌分子和聚合物易于应用于表面，例如植入物，并且没有浸出，但是为涂层的表面提供长期作用。同样，这类抗微生物分子和聚合物还满足工业要求，并且可以以成本效率方式生产。
潜在的问题是通过本文定义的式(I)、(I’)和(I”)的任意一式的新的本发明的抗微生物聚合物以及通过其共聚物和混合物(其可以共价连接到底物例如植入物、医学装置或医学设备等表面)以及通过这类表面或底物及其用途来解决的。这些本发明的抗微生物聚合物是抗微生物肽的合成模拟物(SMAMPs)并且显示分子量大于100,000g mol-1。有利地，显示出分子量大于100,000g mol-1的这类本发明的SMAMPs可以以有效方式共价连接到表面，而没有损失它们的抗微生物活性。此外，本发明的合成方法为靶分子量和合成的聚合物的多分散性提供更好的控制，特别是提供具有大于100,000g mol-1的定义的分子量和优选定义的线性结构的聚合物。控制靶分子量和多分散性是至关重要的，因为大于100,000gmol-1的分子量对于用UV-交联将本发明的抗微生物聚合物有效连接到表面上是必需的。这部分是由于UV-交联的统计特性，其中最小整体链长通常需要将本发明的抗微生物聚合物有效地结合到表面，如本文描述的，并且获得全表面覆盖。不同于先前对没有双键的聚合物的报道情况(参见例如Prucker等人,J.Am.Chem.Soc.1999,121,8766-8770)，其中最大表面膜厚度在UV暴露一定时间后达到平台，并且获得仅数nm的膜厚度，对于100,000g mol-1聚合物，可能通过与聚(降冰片烯)双键相互作用，延长暴露本发明的抗微生物聚合物可以提供达50nm的膜厚度。
对于聚苯乙烯，Prucker等人(J.Am.Chem.Soc.1999,121,8766)先前已表明，使用二苯酮方法来获得表面全覆盖，50000g/mol的分子量是必需的。对于本发明所用的聚降冰片烯聚合物，本发明人令人惊讶地发现分子量大于100.000g/mol，并且甚至更优选大于250000g/mol对获得共价连接到表面的膜特别有利。
除了光-交联反应外，本发明的抗微生物聚合物可以通过“接入”或通过“接出”技术连接到表面。这意味着本发明的抗微生物聚合物优选在共价连接到表面之前被聚合的和末端官能化的，如本文定义的(“接入”)，或通过引发剂原位聚合，所述的引发剂共价连接到表面，从而获得共价连接的抗微生物聚合物(“接出”)。本发明的抗微生物聚合物是由本发明人通过先进的聚合物设计和合成方法来设计的。特别是，例如，使用开环易位聚合(ROMP)平台，其提供同时合成低和高分子量SMAMPs。这些SMAMPs使用最少数量的基于降冰片烯的结构单元和/或在重复单元中和/或沿着聚合物骨架激活容易的和独立的疏水和亲水基团的变体。这提供了这些聚合物的精细调节和选择所需的性质(例如抗微生物活性和细胞选择性)。
特别地，潜在的问题是根据第一实施方案通过包含作为重复单元的式(I)结构的抗微生物聚合物来解决的：
其中部分R1和R2之一优选包含疏水基团，并且部分R1和R2的另一个包含亲水基，即R1表示亲水基团并且R2表示疏水基团，或者R1表示疏水基团并且R2表示亲水基团，
其中X是O、S、N-R、P-R或CR3R4，其中R3和R4优选彼此独立地选自氢或C1-C12烷基或烷氧基，并且
其中n是优选选自约150至约2500、优选约250至约2500、例如约250至约750、约500至约1000、约750至约1250、约1000至约1500、约1250至约1700、约1500至约2000、约1750至约2250或约2000至约2000或约250至约1500、约1000至约2500等的整数。
包含作为重复单元的式(I)结构的本发明的抗微生物聚合物优选包含大于100,000g mol-1的分子量，优选至少150,000g mol-1的分子量，至少200,000g mol-1的分子量，至少300,000g mol-1的分子量，或至少400,000gmol-1的分子量，更优选本发明的抗微生物聚合物包含范围为约100,000gmol-1至约1,000,000g mol-1的分子量，约150,000g mol-1至约1,000,000gmol-1的分子量，约200,000g mol-1至约1,000,000g mol-1的分子量，约300,000gmol-1至约1,000,000g mol-1的分子量，约400,000g mol-1至约1,000,000g mol-1的分子量，约150,000g mol-1至约900,000g mol-1的分子量，约200,000g mol-1至约800,000g mol-1的分子量，约300,000g mol-1至约700,000g mol-1的分子量，例如约100,000g mol-1、约150,000g mol-1、约200,000g mol-1、约300,000g mol-1、约400,000g mol-1、约500,000gmol-1、约600,000g mol-1、约700,000g mol-1、约800,000g mol-1、约900,000g mol-1、约1,000,000gmol-1或甚至更大，或者可以包含上面值的任何两个形成的范围。
在本发明中，优选在本发明的抗微生物聚合物中，本文所用的术语“疏水基团”或“疏水部分”优选是指具有一定性质的基团，以致(疏水)基团对水的亲和力很低(例如是非极性)。本发明所用的疏水基团或部分的非限制性实例可以包括含有1至30个或更多碳原子(C1-C30)的线性的、分支的、环状的、取代的、未取代的、饱和的、部分饱和的和/或未饱和的化合物(compounds)或者由含有1至30个或更多碳原子(C1-C30)的线性的、分支的、环状的、取代的、未取代的、饱和的、部分饱和的和/或未饱和的化合物组成，其优选选自(C1-C30)烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基，更优选选自线性的、分支的、环状的、取代的和未取代的、饱和的、部分饱和的和/或未饱和的(C1-C30)烷基、(C1-C30)链烯基、(C1-C30)炔基或(C1-C30)芳基、(C1-C30)杂烷基、(C1-C30)杂链烯基、(C1-C30)杂炔基、(C1-C30)杂芳基或(C1-C30)杂芳基烷基，或者选自线性的、分支的、环状的、取代的、未取代的、饱和的、部分饱和的和/或未饱和的(C1-C30)环烷基、(C1-C30)环烯基、(C1-C30)环炔基、(C1-C30)杂环烷基和(C1-C30)杂环烯基，优选含有1、2、3、4、1至3、1至4或甚至更多的环。在疏水基团的疏水特征没有被超过的范围内，本文定义的疏水基团还可以包括一些亲水基团或取代基。在进一步的变通实施方案中，本发明定义的疏水基团可以包括取代的硅原子和/或氟原子。疏水部分可以是线性的、分支的或环状的。
在本发明中，上面定义的C1-C30基团，例如任何上面定义的(C1-C30)烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基，可以优选包括或选自C1-C30、C1-C25、C1-C20、C1-C15、C1-C12、C1-C6、C6-C30、C12-C30、C13-C30、C15-C30、C20-C30或C25-C30烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29或C30烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基，或者烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基选自上面值的任何两个形成的任何范围。
根据一个示例性的方面，C1-C12烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基可以优选包括或选自C1-C12、C2-C12、C3-C12、C4-C12、C5-C12、C6-C12、C7-C12、C8-C12、C9-C12、C10-C12、C11-C12、C1-C11、C1-C10、C1-C9、C1-C8、C1-C7、C1-C6、C1-C5、C1-C4、C1-C3或C1-C2烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基，或者可以选自C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基，或者选自上面值的任何两个形成的任何范围。示例性的(C1-C6)烷基包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基等。当然，赋予本公开益处的其它(C1-C6)烷基对于本领域技术人员是显而易见的。示例性的(C1-C6)链烯基包括乙烯基、1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、1-戊烯、2-戊烯、2-甲基-3-丁烯、2-甲基-3-戊烯、3-甲基-2-戊烯、4-甲基-3-戊烯等。同样地，赋予本公开益处的其它(C1-C6)链烯基对于本领域技术人员是显而易见的。同样适用于上面定义的炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基。
根据一个特别的方面，式(I)的本发明的抗微生物聚合物的R1或R2的疏水基团可以选自上面定义的C1-C12或C1-C6烷基、链烯基、炔基、芳基杂烷基、杂链烯基、杂炔基、杂芳基、杂芳基烷基、环烷基、环烯基、环炔基、杂环烷基或杂环烯基，优选选自上面定义的线性或分支的取代的或未取代的C1-C12烷基，例如线性或分支的取代的或未取代的C1-C12烷基或C1-C6烷基。
此外，本发明的式(I)的抗微生物聚合物中所用的术语“亲水基团”或“亲水部分”优选是指具有一定性质的基团，以致基团对水的亲和力很高(例如高极性)。亲水基团或部分的非限制性实例包括羟基、甲氧基、羧酸及其离子和盐、酰胺、氨基、氰基、异氰基、腈、铵离子或盐、锍离子或盐、磷离子或盐、单-和二-烷基取代的氨基、聚乙二醇、糖基、糖、环氧基、丙烯酸盐、磺酰胺、硝基、胍盐(guanidinium)、二胍盐、胺化产物、丙烯酰胺、吡啶、哌啶、吡唑、吡咯、咪唑、氮呤(azirine)、氮丙啶、二氮丙啶、氮杂环丁烷、氮杂环丁二烯、二氮杂环丁烷、氮杂环戊烷(azolidine)、磷杂环戊烷(phosopholane)、磷杂环戊二烯(phosphole)、砷环戊烷(arsolane)、砷唑(arsole)、咪唑烷、吡唑烷、咪唑啉、吡唑啉、唑烷、异唑烷、唑、唑啉、异唑、异唑啉、噻唑烷、异噻唑烷、噻唑、噻唑啉、异噻唑、异噻唑啉、三唑、二噻唑、呋咱、二唑、噻二唑、四唑、哌嗪、二嗪、吗啉、嗪、噻嗪、三嗪、四嗪、两性离子或氨基酸，及其组合，或者选自OP(O)(OCH2CH2N+RRR)O-，其中每个R独立地选自H或本文定义的烷基。其它实例包括被醇、羧酸酯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯取代的聚(亚甲基)链。亲水部分还可以包括具有内氨基或取代的氨基例如内-NH、-NC(O)R或-NC(O)CH=CH2-基团的烷基链，其中R是H或本文定义的烷基。亲水部分还可以包括聚(己内酯)、聚(己内酯二醇)、聚(乙酸)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(2-乙烯基吡啶)、纤维素酯、纤维素羟基醚、聚(L-赖氨酸氢溴酸盐)、聚(衣康酸)、聚(马来酸)、聚(苯乙烯磺酸)、聚(苯胺)或聚(乙烯基膦酸)、聚(两性离子)或聚(氨基酸)。在基团的亲水特征没有被超过的范围内，亲水基团可以包括一些疏水基团或取代基。
根据一个特别的方面，式(I)的本发明的抗微生物聚合物的R1或R2的亲水基团可以包括例如选自铵离子、锍离子、磷离子以及单-和二-烷基取代的氨基的基团，优选上面定义的C1-C12烷基，包括选自铵离子、锍离子、磷离子以及单-和二-烷基取代的氨基的基团。
根据一个更特别的方面，式(I)的本发明的抗微生物聚合物的R1或R2的疏水基团可以选自基团其中p是优选选自1-10、1-9、1-8、1-7、1-6、1-5、1-4、1-3、1-2范围的整数，或者优选选自1-10、2-10、3-10、4-10、5-10、6-10、7-10、8-10或9-10范围的整数，或者优选选自1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的整数，或者优选选自上面数值中任何两个形成的任何范围的整数。
根据一个特别的方面，在上面定义的式(I)的抗微生物聚合物中，X是O，并且R1是上面定义的线性或分支的C1-C12烷基，例如上面定义的线性或分支的C1-C6烷基；并且R2是其中p是优选选自1-10、1-9、1-8、1-7、1-6、1-5、1-4、1-3、1-2范围的整数，或者优选选自1-10、2-10、3-10、4-10、5-10、6-10、7-10、8-10或9-10范围的整数，或者优选选自1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的整数，或者优选选自上面数值中任何两个形成的任何范围的整数。
根据一个可选择的特别的方面，在上面定义的式(I)的抗微生物聚合物中，X是上面定义的CR3R4，其中R3和R4彼此独立地选自氢或上面定义的C1-C12烷基或烷氧基，最优选氢；R1是线性或分支的C1-C12烷基(例如C1-C6烷基)；并且R2是其中p是优选选择1-10、1-9、1-8、1-7、1-6、1-5、1-4、1-3、1-2范围的整数，或者优选选自1-10、2-10、3-10、4-10、5-10、6-10、7-10、8-10或9-10范围的整数，或者优选选自1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的整数，或者优选选自上面数值中任何两个形成的任何范围的整数。
根据特别优选的方面，包含作为重复单元的上面定义的式(I)结构的抗微生物聚合物是包含作为重复单元的式(I’)结构和另外的式(I”)结构的抗微生物共聚物：
其中X’和X”各自优选彼此独立地如上面式(I)中X所定义的，并且是相同的或不同的，
其中R1’和R1”各自优选彼此独立地如上面式(I)中R1所定义的，并且是相同的或不同的，
其中R2’和R2”各自优选彼此独立地如上面式(I)中R2所定义的，并且是相同的或不同的，
其中式(I’)和(II”)中整数n’和n”各自可以如上面式(I)中n所定义的，并且可以是n’+n”=n。
同样地，包含作为重复单元的式(I’)结构和另外的式(I”)结构的本发明的抗微生物共聚物包含大于100,000g mol-1的分子量，优选至少150,000gmol-1的分子量，至少200,000g mol-1的分子量，至少300,000g mol-1的分子量或至少400,000g mol-1的分子量，更优选本发明的抗微生物聚合物包含范围为约100,000g mol-1至约1,000,000g mol-1的分子量，约150,000gmol-1至约1,000,000g mol-1的分子量，约200,000g mol-1至约1,000,000gmol-1的分子量，约300,000g mol-1至约1,000,000g mol-1的分子量，约400,000g mol-1至约1,000,000g mol-1的分子量，约150,000g mol-1至约900,000g mol-1的分子量，约200,000g mol-1至约800,000g mol-1的分子量，约300,000g mol-1至约700,000g mol-1的分子量，例如约100,000g mol-1、约150,000g mol-1、约200,000g mol-1、约300,000g mol-1、约400,000gmol-1、约500,000g mol-1、约600,000g mol-1、约700,000g mol-1、约800,000g mol-1、约900,000g mol-1、约1,000,000g mol-1或甚至更大的分子量，或者可以包含上面值的任何两个形成的范围。
式(I’)和式(I”)中的R1’和R1”各自优选是疏水基团，并且R2’和R2”各自是亲水基，如上面式(I)中R1或R2所定义的，并且优选是相同的或不同的。更优选的是R1’和R1”是相同的，并且R2’和R2”是不同的，或者R1’和R1”是不同的，并且R2’和R2”是相同的。甚至更优选，R1’和R1”是不同的，并且R2’和R2”是相同的。
然而，根据一个进一步特别的实例，(R1’和R2’)或(R1”和R2”)可以都是疏水基团或亲水基团，如上面式(I)中R1或R2所定义的，优选条件是(R1’和R2’)或(R1”和R2”)不都表示疏水基团或亲水基团。
此外，式(I’)和式(I”)中的X’和X”可以是相同的或不同的。更优选地，X’和X”是不同的。
根据一个非常特别的方面，式(I’)和式(I”)中的X’和X”各自优选彼此独立地是O、S或上面定义的CR3R4，其中R3和R4优选彼此独立地选自氢或上面定义的C1-C12烷基或烷氧基，例如C1-C6烷基或烷氧基；R1’和R1”各自优选是上面定义的疏水基团，并且R2’和R2”各自优选是上面定义的亲水基团，条件是R1’和R1”优选是不同的，R2’和R2”优选是相同的，或者X’和X”优选是不同的；并且n’和n”各自优选是整数，以致n’+n”=n。
在一个非常特别的方面，式(I’)和式(I”)中的R1’和R1”各自优选彼此独立地是上面定义的线性或分支的C1-C12烷基，例如C1-C6烷基；并且R2’和R2”各自优选彼此独立地是其中p是优选选自1-10、1-9、1-8、1-7、1-6、1-5、1-4、1-3、1-2范围的整数，或者优选选自1-10、2-10、3-10、4-10、5-10、6-10、7-10、8-10或9-10范围的整数，或者优选选自1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的整数，或者优选选自上面数值中任何两个形成的任何范围的整数。
在另一个非常特别的方面，式(I’)和式(I”)中的X’和X”各自是O。在一些其它非常特别的方面，X’和X”各自独立地是CR3R4，其中R3和R4优选如上面所定义的。在一些进一步特别的方面，式(I’)和式(I”)中的X’和X”之一是O，并且另一个是CR3R4，其中R3和R4优选如上面所定义的。
在本发明中，本发明的抗微生物聚合物，其是通过式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的重复单元所定义的，并且特别是它们的重复单元特别可以存在几何或立体异构体形式。本发明包括所有这些化合物，包括落在本发明范围内的外-和内-异构体、顺式-和反式-异构体、R-和S-对映体、非对映异构体、(D)-异构体、(L)-异构体、其外消旋混合物和其其它混合物。其它不对称碳原子可以存在于取代基中，例如烷基。所有这些异构体以及其混合物旨在包括在本发明中。
此外，优选本发明的抗微生物聚合物，其是通过式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的重复单元所定义的，并且特别是如果需要它们的重复单元可以进一步被任何数量的取代基或官能部分取代。例如，本发明的抗微生物聚合物可以被修饰成包含连接到聚合物骨架上的疏水基团和亲水基团，以致在结构重复单元中，疏水和/或亲水基团在邻近原子处连接到聚合物骨架上，例如通过酯连接。
给予本公开的益处，本领域技术人员还将认识到本文描述的合成方法利用多种保护基和单体以及本文定义的聚合物，因此其可以是修饰的，并且还可能以此类保护基提供。本文所用的术语“保护基”意指特别的官能部分(例如OH、SH或NH2)是暂时被封闭的，以致反应可以选择性地在多官能化合物的另外的反应位点进行。在优选的实施方案中，保护基以良好的产率选择性反应，得到保护的底物，其在设计的反应中是稳定的；保护基应当通过容易获得的、优选无毒试剂以良好的产率选择性地除去，所述的试剂不会攻击其它官能团；保护基形成容易分离的衍生物(更优选不产生新的立体中心)；并且保护基具有最小的额外官能度，以避免其它位点的反应。优选地，氧、硫、氮和碳保护基可以用于该目的。多种保护基的实例可以在Protective Groups in Organic Synthesis,第三版.Greene,T.W.和Wuts,P.G.编辑,lohn Wiley&Sons,New York:1999中查找。这些保护基可以包括例如叔丁氧基羰基(BOC)、苄氧羰基(Cbz)、对甲氧基苄基羰基(Moz或MeOZ)、9-芴基甲氧基羰基(FMOC)等。在它们用于本发明合成方法之前与保护基反应的胺可以包括例如叔丁基氨基甲酸酯(NHBoc)(参见Slugovc等人,Macromol.Rapid Commun.2004,25,1283)等。
通过式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的重复单元定义的本发明的抗微生物聚合物可以根据可能适合于技术人员的任何化学合成来制备。更优选地，本发明利用基于开环易位聚合(ROMP)平台的新的且独特的方法用于制备本发明的抗微生物聚合物，所述的平台(i)使用最少数量的结构单元，和(ii)在各自的重复单元上提供简单且独立的疏水和亲水残基的变通实施方案。在本方法中，亲水和疏水组分优选连接到可聚合的降冰片烯或氧杂降冰片烯或任何衍生物，并且可以独立地变化。
因此，通过式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的重复单元定义的本发明的抗微生物聚合物可以通过使用下面定义的本发明的开环易位聚合(ROMP)方法来获得。该方法优选包括第一步中的制备单体单元，和第二步中的聚合单体单元。
根据制备本发明的抗微生物聚合物的本发明方法的(任选的)第一步，可以制备式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的本发明的抗微生物聚合物的单体单元。更准确地，本发明方法的(任选的)第一步可以通过利用针对表面两性单体的容易且模块化的合成途径经过三个子步骤进行。在第一子步骤中，根据文献(参见Mantovani等人,J.Am.Chem.Soc.2005,127,2966)，优选将呋喃和马来酸酐混合，并且进行Diels-Alder反应，唯一地得到外-加合物。该巧妙的子步骤提供了含有可聚合的氧杂降冰片烯基和环酸酐(其提供两倍和不对称功能)的第一反应产物。在第二子步骤中，然后可以将通过第一子步骤获得的酸酐用醇R-OH开环，以引入所需的疏水部分R，其中残基R可以被定义为如式(I)、(I’)和(I”)中任意一式中部分R1、R2、R1’、R2’、R1”和R2”任何一个所示的。该子步骤优选产生“半-单体”(单酯)，或者如果开环使用不同的醇R-OH，甚至产生一系列具有相同或不同疏水性的半-单体(单酯)。该子步骤特别适合于采用所需的产生的聚合物的疏水性。第二子步骤中获得的所有化合物可以结晶和纯化。在第三并且优选最后的子步骤中，可以将上面定义的特定的亲水基团连接到开环的半单体。该子步骤特别适合于采用所需的产生的聚合物的亲水性。如果在第三子步骤中使用胺作为特定的亲水基团，那么当结合到保护基时，可以提供例如上面定义的胺，因为由于它们的连接特性，ROMP通常不能容忍未保护的胺的存在。半-单体(单酯)可以例如通过DCC偶联与保护的Boc-保护的2-氨基乙醇反应，得到掩蔽的两性单体或如果不同的醇R-OH用于开环，甚至得到一系列的掩蔽的两性单体。将最后的子步骤中获得的化合物可以例如通过柱色谱、沉淀或重结晶纯化，得到纯的产物。
可选择的是，可以将第二和第三子步骤互换，以提供重要的关键中间体，其可以更有效地反应成式(I)、(I’)和(I”)中任意一式定义的单体。根据该备选方法，第二子步骤(即开环)可以与Boc保护的氨基醇进行。优选地，开环可以与Boc-保护的2-氨基醇进行，类似于流程图-2中所示。同样，该备选的第二子步骤产生具有Boc-保护的氨基部分的“半-单体”(单酯)，优选代表上面定义的亲水部分。该备选的第二子步骤的产物可以在备选的第三子步骤中与其它醇R-OH进一步反应，以在备选的第三子步骤中引人所需的疏水部分R，其中残基R可以定义为如式(I)、(I’)和(I”)中任意一式中R1、R2、R1’、R2’、R1”和R2”基团任何一个所示的。备选的第二和第三子步骤中获得的所有化合物可以如上面所示的结晶和纯化。
根据本发明的一个特别方面，根据文献(Mantovani等人,J Am.Chem.Soc.2005,127,2966)，用于制备本发明的抗微生物聚合物的本发明方法的任选步骤1，式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的本发明的抗微生物聚合物的单体单元可以如下面流程图-1中描述的那样进行，通过例如在甲苯中混合呋喃和马来酸酐，其进行Diels-Alder反应，唯一地得到外-加合物。该子步骤1优选提供流程图1中列举的化合物1，如下面所示，其含有可聚合的氧杂降冰片烯基团和环酐，其提供两倍和不对称官能。然后，优选将酸酐1在子步骤2中与上面定义的醇R-OH反应，优选包含作为有机部分的甲基(a)、乙基(b)、丙基(c)、丁基(d)、异戊基(e)或己基(f)。该子步骤2能引入所需的疏水部分R，产生一系列具有不同疏水性的半-单体2，特别是2a-f。所有化合物是可结晶的，并且可以容易纯化。在进一步的子步骤3中，优选连接特定的阳离子基团。因为由于它们的连接特性，ROMP通常不会容忍未保护的胺的存在，例如所需的亲水基团(NH3+)可以以其保护的叔丁基氨基甲酸酯(NHBoc)形式引入(Slugovc等人,Macromol.Rapid Commun.2004,25,1283)。半-单体2a-f可以与Boc-保护的2-氨基乙醇通过DCC偶联反应，得到一系列掩蔽的两性单体3a-f(参见流程图-1)。该最后的子步骤可以通过柱色谱纯化，得到纯的产物。
流程图-1：单体合成。在第二子步骤中引入表面两性单体的疏水组分(R=甲基、乙基、丙基、丁基、异戊基或己基)，并且在最后的子步骤中连接保护的亲水部分。
根据一个特别的方面，二胺单体可以根据上面所示的方案合成，通过在子步骤2中进行开环异位进行，将子步骤3的中间体与上面定义的亲水组分反应，更优选与胺组分反应，以其保护的叔丁基氨基甲酸酯(NHBoc)形式引入例如所需的亲水基团(NH3+)。下面流程图2中说明了具体变通实施方案：
流程图-2：二胺单体合成。
这种二胺单体还可以用于制备上面定义的共聚合物。
根据制备本发明的抗微生物聚合物的本发明方法的第二步，式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的单体亚基可以进行聚合反应。本发明方法的步骤a获得的(优选通过上面讨论的第一步的子步骤1、2和3)单体的聚合可以用Grubbs催化剂进行，优选第三代Grubbs催化剂(二氯-二(3-溴吡啶基)-N,N’-二三甲基苯咪唑啉基-Ru=CHPh(G3))或修饰的Grubbs催化剂G3’(用吡啶作为配体的第三代Grubbs催化剂(G3’)替代用2-溴吡啶配体的传统G3，参见下列结构式)
在本文中，此类Grubbs催化剂(G3)以及修饰的第三代Grubbs催化剂(G3’)可以根据Grubbs和同事概述的方法制备(参见Love,J.A.;Morgan,J.P.;Trnka,T.M.;Grubbs,R.H.Angew.Chem.,Int.Ed.2002,41,4035)。这些催化剂优选完全溶于本文所用的溶剂。Grubbs催化剂G3或更优选修饰的Grubbs催化剂G3’优选在非极性溶剂(例如二氯甲烷或THF)中(完全)溶解。然后优选将混合物进行至少一、二或甚至三次冻融循环。当混合单体和催化剂时启动聚合，并且进行直至特定的聚合反应终止。反应优选进行约3至约60分钟，更优选约3至约40分钟，甚至更优选约20至约40分钟，例如约30分钟的时间。还优选避免聚合物的胶凝。温度通常在约15℃至约30℃的范围内，优选约20℃至约25℃的范围内，例如约室温。
特别的聚合反应终止通常是用终止剂进行的。“活性”聚合物(即在反应终止前链末端含有钌类别的本发明的抗微生物聚合物)优选被“封端”或用终止剂猝灭，并且聚合被定量终止。这类终止剂可以选自适合于技术人员终止聚合反应的任何终止剂，例如选自乙基乙烯基醚或2-丁烯-1,4-二醇衍生的终止化合物，选自五氟苯基酯或五氟苯基醚，例如终止化合物1(O1-[(Z)-4-[4-氧代-4-(2,3,4,5,6-五氟苯氧基)丁酰基]氧基丁-2-烯基]O4-(2,3,4,5,6-五氟苯基)丁二酸酯)：
或终止化合物2(3-[(Z)-4-[3-氧代-3-(2,3,4,5,6-五氟苯氧基)丙氧基]丁-2-烯氧基]丙酸(2,3,4,5,6-五氟苯基)酯)：
这类终止剂1和2还可以用于末端官能化活性聚合物(即在反应终止前聚合反应过程中的本发明的抗微生物聚合物)，以这种方式使得末端官能化的聚合物与任何其它化合物反应和/或使得末端官能化的聚合物结合到表面(“接入”)等。使用终止剂1和2来终止聚合通常可以如下面流程图3中所示进行：
流程图-3：聚合终止和本发明活性聚合物与终止剂1(五氟烯丙基酯)和2(五氟烯丙基醚)的末端官能化；
聚合终止优选产生本发明的抗微生物聚合物的前体，更精确地是它们的保护形式的封端的或末端官能化的本发明的抗微生物聚合物，分子量为1,000至1,000,000g mol-1，优选分子量为3,000至1,000,000g mol-1，更优选分子量超过100,000g mol-1。任何这些封端的或末端官能化的聚合物(保护的或脱保护的)也涵盖在本发明中(作为前体)，优选当使用本文定义的接枝形式共价结合到本文定义的表面或底物上时。然后通过聚合物类似的脱保护可以得到本发明的表面两性的SMAMPs：为了这个目的，保护基(例如Boc保护基)通常优选用酸例如用三氟乙酸或HCl除去。如果聚合物是在溶液中，反应的成功和保护基的除去可以通过NMR控制。取决于烷基残基，产生的粗聚合物是水溶性的或可分散的。
根据本发明的一个特别方面，制备本发明的抗微生物聚合物的本发明方法的第二步可以如下面流程图4中所示的进行。特别可以用吡啶作为配体的第三代Grubbs催化剂(G3’)替代用2-溴吡啶配体的传统G3。在代表性试验中，可以将单体和各自量的催化剂G3或G3’、优选G3’，溶于二氯甲烷中，并且进行三次冻融循环。优选地，式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的单体(单个单体或其混合物)的量可以为约250至约750g mol-1，更优选约400至约600g mol-1，例如约500g mol-1。催化剂的量优选可以为约0.5mg至2mg，例如1mg。然后可以将单体一次性加入到剧烈搅拌的催化剂溶液中，优选在室温和氩气下。约20至约40分钟后，例如约30分钟的时间后，聚合物链反应优选通过用过量的终止剂(例如乙基乙烯基醚(1mL))封端活性聚合物来终止。然后可以将溶液搅拌过夜。蒸发溶剂并且干燥后，可以取一等份各聚合物进行GPC和NMR分析。聚合产生前体聚合物4a-f(封端的和保护的)。分子量可以通过GPC分析测定，使用聚苯乙烯标准品校准。流程图4显示了聚合物合成的特别方法。
流程图-4：聚合物合成。ROMP聚合是在使用酸(例如三氟乙酸)的聚合物类似的水解之后，产生表面两性聚合物。同样地，该示例性的合成得到分子量1,000至1,000,000gmol-1的本发明的抗微生物聚合物的前体。然后，通过脱保护，随后共价连接到本文定义的表面或底物上可以得到本发明的抗微生物聚合物。
此外，将本文定义的本发明的抗微生物聚合物共价连接到表面。在本文中，当同样共价结合到表面时，本发明的抗微生物聚合物优选仍是保护的，即本发明的抗微生物聚合物有效带有保护基，更优选本文定义的保护基。因此，即使脱保护也可以在溶液中进行，本发明的方法优选提供表面，其已经用保护的本发明的抗微生物聚合物进行抗菌微生物涂层。然后，脱保护可以在涂层后通过聚合物类似的脱保护进行，即保护基(例如Boc保护基)通常在是结合到表面后用酸(例如三氟乙酸(TFA)或HCl)完全除去，得到本文定义的作为共价结合表面两性SMAMPs的本发明的抗微生物聚合物。然而，为了本发明的目的，除非另外说明，否则本文定义的本发明的抗微生物聚合物通常可以包括本文定义的任何聚合物，包括带有保护基(本发明的抗微生物聚合物前体)或脱保护，以及任选用本文定义的终止剂封端的本发明的抗微生物聚合物。
如上面所定义的，本文定义的本发明的抗微生物聚合物可以共价连接到表面。这类表面可以是任何适合的表面，优选无机表面，例如包括或包含金属或合金的表面，例如铁、金、银、铜、铝、镍、铬、钛、钼、镁、锆等，或陶瓷制品、氧化钛或氧化锆等，或有机表面，例如氧化的聚(苯乙烯)或聚(乙烯)。这些表面可以进一步是底物的表面，例如任何植入物、牙植入物、假体、关节、骨、牙齿的表面，例如人工关节、人工骨、人工牙、嵌体等的表面，以及任何所用的或即将用于植入这类底物的任何材料，例如螺丝、锚钩、任何固定器或固定材料等，以及任何所用的或即将用于植入这类底物的任何材料。这些底物可以进一步选自任何医疗或手术装置或工具，包括植入环钻或钻孔机、解剖刀、镊子、剪刀、螺丝、用于植入的固定器和/或固定材料、托架、夹子、钳子(clamp)、针、垫片、管子、水管(water tubes)、管道、给水管(water pipes)、瓶和瓶嵌体、医疗设备的嵌体等，还有例如手术台、治疗椅、导管、支架、任何创伤敷料(的表面)，包括石膏、gazes、绷带，还有临床或医疗目的的床单、覆盖医疗设备的单子等。此外，表面或底物可以选自任何其它设备，例如绷带或书皮、键盘、计算机键盘、计算机、便携机、显示屏、显示屏罩、灯、工具和设备的柄等。表面或底物还可以包括适合于组织支持的任何生物材料，例如用于创伤敷料或用于固体体组织的容量防腐的细胞或组织载体系统。表面或底物还可以包括用于储存细胞、组织、器官等的任何底物或表面，还包括用于储存食物的任何底物或表面，例如冰箱、冷却器、储存盒等。
对于本发明的目的，可以对本文定义的这类表面或底物(表面)进行预处理，使其结合其它化合物，例如本发明的抗微生物聚合物或共价结合这些聚合物所需的化合物。更优选可以对上面定义的表面进行预处理，使其结合活性化合物，例如活性硅烷化合物或光敏的硅烷化合物。这类预处理可以在结合活性化合物之前进行，并且优选修饰表面，以包含例如氧化物或氢氧化物基团等，从而通过与表面上的氧化物或氢氧化物基团反应，使其结合活性化合物。因此，在结合产生例如氢氧化物或氧化物基团之前可以例如用强碱(例如氢氧化钠、氢氧化铵、氧等离子体(oxygen plasma))或用UV-臭氧等处理表面。在金属的情况下，可以将金属进行氧化电位，以在金属表面产生氧化物或氢氧化物位点。在有机材料的情况下，可以对有机材料进行同样的预处理，以包含例如氧化物或氢氧化物基团等。或者，有机材料已经包含例如氧化物或氢氧化物基团等。当结合到表面时，优选在表面(例如它的氧化物或氢氧化物基团)和活性化合物(例如活性硅烷化合物或光敏硅烷化合物)之间形成共价键。
本发明的抗微生物聚合物共价结合到本文定义的表面可以通过技术人员已知的任何适合的方法进行。这些方法优选包括“光致交联法”、“接出”和“接入”技术。
在本文中，术语“光致交联法”通常表示本发明的抗微生物聚合物通过光敏化合物交联到本文定义的(预处理的)表面上。对于该目的，(预处理的)表面优选进一步官能化。
术语“接入”通常表示本发明的抗微生物聚合物(优选用终止剂、例如终止剂1或2官能化，优选根据上面定义的方法制备)共价连接到上面定义的(预处理的)表面上。同样，对于该目的，(预处理的)表面优选进一步官能化。
与其相反，术语“接出”通常表示本发明的抗微生物聚合物优选由本文定义的单体引发剂开始聚合，共价连接到本文定义的(预处理的)表面上。对于该目的，(预处理的)表面优选进一步官能化。
根据第一备选方案，本发明的抗微生物聚合物优选通过光敏化合物(“光致交联法”)结合到本文定义的表面或底物上。
根据光致交联法的一个方面，(预处理的)表面可以优选进一步用光敏硅烷化合物官能化。在本文中，适合的光敏硅烷化合物(其可以共价结合到(预处理的)表面)可以包括但不限于例如任何硅烷化合物，其含有至少一个光敏基团，例如含有一、二或三-硅烷部分的硅烷化合物，优选含有至少一个三(C1-C3)烷氧基甲硅烷基和至少一个本文定义的光敏基团的硅烷化合物。适合的三(C1-C3)烷氧基甲硅烷基包括例如三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基和三丙氧基甲硅烷基及其组合。更优选地，光敏硅烷化合物可以包括例如三乙氧基硅烷二苯酮、(4-苯甲酰基苯甲酰基)氨基(C1-C3)烷基三(C1-C3)烷氧基硅烷、(4-苯甲酰基苯甲酰基)氨基丙基三甲氧基硅烷、(4-苯甲酰基苯甲酰基)氨基乙基三甲氧基硅烷和4-(3’-氯二甲基甲硅烷基)丙基氧基二苯酮。这些光敏硅烷化合物可以是需要的，因为它们能结合(预处理的)表面，然后光活化后结合本发明的抗微生物聚合物。因此，其它化合物(例如本发明的抗微生物聚合物)与表面的结合过程可以简单化，因为仅需要使用一种化合物。光敏硅烷化合物与(预处理的)表面的结合优选通过硅烷部分发生的，并且本发明的抗微生物聚合物的进一步结合优选通过光敏硅烷化合物的至少一个光敏部分发生。
根据光致交联法的另一个方面，(预处理的)表面可以优选进一步用活性硅烷化合物官能化，所述的活性硅烷化合物不包含光敏部分。在本文中，活性硅烷化合物优选在第一步中共价结合到本文定义的(预处理的)表面。然后，光敏交联剂优选通过硅烷的活性部分(例如-COOH部分)结合到硅烷。在最后一步中，本发明的抗微生物聚合物优选通过光交联反应中的光敏交联剂的光敏部分共价结合，例如通过UV活化。
在本文中，活性硅烷化合物(其不包含光活性部分并且其在第一步中可以共价结合到本文定义的(预处理的)表面)优选选自含有至少一个或至少两个三(C1-C3)烷氧基甲硅烷基的硅烷化合物。这些硅烷化合物可以为底物提供更多的水解稳定的键，至少因为每个三(C1-C3)烷氧基甲硅烷基可以与表面产生一个键(Si-O-金属)。适合的含有三(C1-C3)烷氧基甲硅烷基的硅烷化合物的实例包括但不限于双(三甲氧基甲硅烷基)己烷、双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷和双(三甲氧基甲硅烷基乙基)苯，优选1,4-双(三甲氧基甲硅烷基乙基)苯。此外，可以使用这些活性硅烷化合物的混合物，优选三(C1-C3)烷氧基甲硅烷化合物的混合物。硅烷化合物还可以包括[γ]-甲基丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷，其单独或与其它硅烷组合，例如[γ]-甲基丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷和1,4-双(三甲氧基甲硅烷基乙基)苯。硅烷化合物还可以具有疏水性，例如选自3-(3-甲氧基-4-甲基丙烯酰基氧基苯基)丙基三甲氧基硅烷。此外，活性硅烷化合物可以选自例如二甲基氯硅烷、甲基二氯硅烷或三氯硅烷。在后一种情况下(也对于所有氯硅烷)，硅烷化反应优选在排除水分下在干燥的甲苯以及碱(三乙胺)的存在下进行。
此外，光敏交联剂(其可以在第二步中结合到(优选已经共价结合的)活性硅烷化合物)可以选自技术人员已知的光敏感的任何适合的光敏交联剂。此外，这类光敏交联剂优选具有至少一个潜在的光敏基团，当暴露于适合的能量源例如UV-照射(UV-活化)、可见光、微波等时其变成有化学活性。本文所用的短语“光敏基团”是指一种化学基团，在正常储存条件下其足够稳定地保持未活化状态(即基态)，但当遭受适当的能量源时其经历由未活化状态变成活化状态。光敏基团对特别应用的外刺激有反应，经历活性类别的产生，从而共价结合至例如相同或不同分子提供的邻近的化学结构。因此，选择对适合的能量源(例如UV-照射、可见光/照射、微波等)响应的光敏基团。在本发明中适合的光敏基团包括例如叠氮化物、重氮化物、二氮呤(diazirines)、酮和醌。当用适当的能量源“活化”时，光敏基团产生活性类别，例如自由基，包括例如氮宾、卡宾和激发态的酮。
根据光致交联法的一个特别的方面，光敏交联剂上的每个光敏基团可以从硅烷化合物、硅烷化合物的水解反应产物、硅烷化合物水解反应产物形成的聚合反应产物或其组合和/或共价结合的上面定义的本发明的抗微生物聚合物的烷基中获取例如氢原子。通过共价结合到硅烷化合物和本发明的抗微生物聚合物，光敏交联剂促进粘着和/或增强结合强度。
优选光敏交联剂是芳基酮，例如苯乙酮、二苯酮、蒽酮和蒽酮样杂环(即蒽酮的杂环类似物，例如在10-位具有N、O或S的那些)，或它们取代的(例如环取代的)衍生物。芳基酮的实例包括蒽酮的杂环衍生物，包括吖啶酮、呫吨酮和噻吨酮以及它们的环取代的衍生物。其它适合的光敏交联剂包括醌，例如蒽醌。这类芳基酮的官能团可以经历多次活化/失活/复活循环。例如，二苯酮能光化激活，最初形成激发的单态，其经历系间窜越成三重态。激发的三重态可以通过获取氢原子(例如来自聚合的涂布层)插入碳-氢键，从而产生自由基对。自由基对随后瓦解导致新的碳-碳键形成。如果存在适合的单体类别，自由基对或自由基还可以用于激发链式聚合。如果没有获得用于键合的反应键(例如碳/氢)，紫外光诱导激发二苯酮基团是可逆的，并且当除去能量源时，分子返回至基态能量水平。
或者，光敏交联剂可以选自例如芳基叠氮化物(C6R5N3)，例如苯基叠氮化物和4-氟-3-硝基苯基叠氮化物；酰基叠氮化物(-CO-N3)，例如苯甲酰基叠氮化物和对甲基苯甲酰基叠氮化物；叠氮基甲酸酯(-O-CO-N3)，例如叠氮基甲酸乙酯和叠氮基甲酸苯酯；磺酰基叠氮化物(-SO2-N3)，例如苯磺酰基叠氮化物；和磷酰基叠氮化物(RO)2PON3，例如二苯基磷酰基叠氮化物和二乙基磷酰基叠氮化物；或者重氮化合物组成的另一类光敏基团并且包括重氮烷(-CHN2)，例如重氮甲烷和二苯基重氮甲烷；重氮酮(-CO-CHN2)，例如重氮苯乙酮和1-三氟甲基-1-重氮基-2-戊酮；重氮基乙酸酯(-O-CO-CHN2)，例如重氮基乙酸叔丁酯和重氮基乙酸苯酯；和β-酮-α-重氮基乙酸酯(-CO-CN2-CO-O-)，例如α-重氮基乙酰乙酸叔丁酯等。R优选可以是氢或上面定义的烷基。
其它光敏基团包括二氮呤(-CHN2)，例如3-三氟甲基-3-苯基二氮呤；和烯酮(CH-C-O)，例如乙烯酮和二苯基烯酮。
优选地，本发明的抗微生物聚合物与光敏交联剂的光敏基团的光交联，或本发明的抗微生物聚合物与光敏硅烷化合物的光敏基团的光交联通常通过涉及光敏交联剂或光敏硅烷化合物的一个或多个光敏部分的光活化发生，所述的光敏交联剂共价结合到本文定义的活性硅烷，其进一步共价结合到本文定义的(预处理的)表面，所述的光敏硅烷化合物共价结合到本文定义的(预处理的)表面。此类光活化通常涉及添加上面定义的适合的能量源，例如UV-照射、可见光、微波等，优选足以使得光敏部分与本发明的抗微生物聚合物共价结合。优选地，本发明的抗微生物聚合物通过UV-照射(UV-介导的交联)结合。更优选地，样品位置的整个光强度通常为约50至150mW cm-2，优选约75至125mW cm-2，更优选约90至110mW cm-2，例如约100mW cm-2。对于UV-活化，可以使用技术人员已知的任何适合的能量源，例如高压汞UV灯，例如高压汞UV灯(例如500W，优选Oriel)或StrataLinker2400(75W，Stratagene)。UV-照射可以为约2-300分钟。
根据“光致交联法”的一个特别优选的方面，本文定义的表面优选根据下列步骤用本文定义的抗微生物聚合物涂层：
a)预处理本文定义的底物表面，以包含氧化物或氢氧化物基团；
b)通过将本文定义的活性硅烷化合物共价结合到根据步骤a)获得的预处理的表面来官能化预处理的表面；
c)将本文定义的光敏交联剂进一步共价结合到根据步骤b)获得的共价结合的硅烷化合物；
d)在根据步骤c)获得的表面上用根据本发明表面制备的(保护的)本发明的抗微生物聚合物涂层表面；
e)用UV光照射光敏交联剂，从而将(保护的)本发明的抗微生物聚合物共价结合到光敏交联剂的光敏基团，从而将本发明的抗微生物聚合物共价结合到表面。
f)任选通过本文定义的脱保护，例如用本文定义的酸进行照射后处理通过步骤e)获得的共价结合的本发明的抗微生物聚合物，和/或进行洗涤步骤。
这些步骤可以如本文通常定义的进行。
根据“光致交联法”的一个特别优选的方面，本文定义的表面优选根据下面流程图5用本文定义的(保护的)抗微生物聚合物涂层：
流程图-5：显示了用于根据光致交联法将本文描述的本发明的抗微生物聚合物连接到表面上的官能化步骤。所示的光敏硅烷活性化合物仅是举例说明而非限制。
根据“光致交联法”的另一个特别优选的方面，本文定义的表面优选根据下列步骤用本文定义的抗微生物聚合物涂层：
a)预处理本文定义的底物表面，以包含氧化物或氢氧化物基团；
b)通过将本文定义的光敏硅烷化合物共价结合到根据步骤a)获得的预处理的表面来官能化预处理的表面；
c)在根据步骤b)获得的表面上用根据本发明制备的(保护的)本发明的抗微生物聚合物涂层表面；
d)用UV光照射光敏交联剂，从而将(保护的)本发明的抗微生物聚合物共价结合到光敏硅烷化合物的光敏基团，从而将本发明的抗微生物聚合物共价结合到表面。
e)任选通过本文定义的脱保护，例如用本文定义的酸进行照射后处理通过步骤d)获得的共价结合的本发明的抗微生物聚合物，和/或进行洗涤步骤。
这些步骤可以如本文通常定义的进行。
根据第二备选方案，本发明的抗微生物聚合物优选通过“接入”结合到本文定义的表面或底物上。为了这个目的，(预处理的)表面优选用上面定义的不含光敏部分的活性硅烷化合物官能化，例如具有伯胺的氯二甲基硅烷，或二氯甲基硅烷或三氯甲基硅烷，优选也具有伯胺等。此外，本文定义的本发明的抗微生物聚合物优选用终止剂末端官能化，优选用本文定义的终止剂，更优选用终止剂1或2。为了这个目的，上面定义的活性聚合物的聚合可以通过例如上面定义的终止剂1或2终止。更优选地，上面定义的活性聚合物的聚合可以通过上面定义的终止剂2终止。然后可以将该反应产物(即本发明定义的末端官能化的(保护的)抗微生物聚合物)与优选用上面定义的活性硅烷化合物官能化的(预处理的)表面反应，更优选使用DMF和DMAP。该反应无需任何光活化。
根据“接入”的一个特别优选的方面，本文定义的表面优选根据下列步骤用本文定义的抗微生物聚合物涂层：
a)预处理本文定义的底物表面，以包含氧化物或氢氧化物基团；
b)通过将本文定义的活性硅烷化合物共价结合到根据步骤a)获得的预处理的表面来官能化预处理的表面；
c)将本发明制备的本发明的末端官能化的(保护的)抗微生物聚合物结合到根据步骤b)获得的官能化的表面的活性硅烷化合物上，从而将本发明的末端官能化的(保护的)抗微生物聚合物结合到表面；
d)任选通过本文定义的脱保护，例如用本文定义的酸进行“接入”后处理步骤c)获得的共价结合的本发明的抗微生物聚合物，和/或进行洗涤步骤。
这些步骤可以如本文通常定义的进行。
根据“接入”的一个进一步优选的方面，本文定义的表面优选根据下面流程图-6用本文定义的抗微生物聚合物涂层：
流程图-6：显示了根据本发明将本文描述的本发明的抗微生物聚合物接枝到表面上的官能化步骤。所示的活性硅烷化合物和本发明的抗微生物聚合物的官能残基仅是举例说明而非限制。
根据第三备选方案，本发明的抗微生物聚合物优选通过“接出”结合到本文定义的表面或底物上。为了这个目的，本文定义的(预处理的)表面优选用含有链烯基或降冰片烯基的硅烷官能化。这类含有链烯基或降冰片烯基的硅烷可以选自例如上面定义的活性硅烷化合物，其不包含光敏部分，其可以在第一步共价结合到本文定义的(预处理的)表面，并且其还包含链烯基或降冰片烯基部分。这类含有链烯基的硅烷化合物优选选自含有链烯基或降冰片烯基且具有至少一个或至少两个三(C1-C3)烷氧基甲硅烷基的硅烷化合物。这类含有链烯基或降冰片烯基的硅烷化合物可以为底物提供更加水解稳定的键，至少因为每个三(C1-C3)烷氧基甲硅烷基可以与表面产生键(Si-O-金属)。实例可以包括例如7-辛烯基三甲氧基硅烷、降冰片烯基-硅烷、氧杂降冰片烯基-硅烷等。硅烷化反应优选在除去水分下在干燥的甲苯中并且在碱(例如三乙胺)的存在下进行。这些含有链烯基或降冰片烯基的硅烷还可以与非活性硅烷(例如正丙基三甲氧基硅烷)混合，并且用于官能化(预处理的)表面，以稀释(和减少)表面上的引发位点的数量。当含有链烯基的硅烷结合到(预处理的)表面，然后将该官能化的表面(优选含有链烯基或降冰片烯基的硅烷)暴露于易位反应引发剂(第二代Grubbs催化剂，亚苄基[1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-2-亚咪唑烷基]二氯(三环己基膦)钌)。然后，当加入式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的单体时，聚合优选由产生的共价结合的钌类别开始。聚合反应的反应条件优选如上面式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的单体的聚合定义的。
根据“接出”的一个特别优选的方面，本文定义的表面优选根据下列步骤用本文定义的抗微生物聚合物涂层：
a)预处理本文定义的底物表面，以包含氧化物或氢氧化物基团；
b)通过将本文定义的含有链烯基或降冰片烯基的活性硅烷化合物共价结合到根据步骤a)获得的预处理的表面来官能化预处理的表面；
c)将第二代Grubbs催化剂与共价结合的硅烷的降冰片烯基或链烯基反应，从而产生表面结合的钌物质；
d)加入本文定义的式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的单体，并且通过根据步骤c)获得的表面结合的钌类别引发单体的原位聚合，从而提供共价结合到表面上的原位聚合的(保护的)本发明的抗微生物聚合物；
e)通过加入本文定义的终止剂来终止步骤d)的聚合反应，优选乙基乙烯基醚、终止剂1或终止剂2；
f)任选通过本文定义的脱保护，例如用本文定义的酸进行“接出”后处理通过步骤e)获得的共价结合的(保护的)本发明的抗微生物聚合物，和/或进行洗涤步骤。
这些步骤可以如本文通常定义的进行。
优选地，催化剂溶于本文定义的非极性溶剂中，优选二氯甲烷，例如约5mM。同样优选在控制的气氛(优选N2或氩气)下将组分应用于表面。化合物优选温育约10分钟，并且洗涤。优选地，本文定义的式(I)、(I’)和(I”)中任意一式的单体溶于本文定义的非极性溶剂中，优选二氯甲烷、甲苯、四氯乙烷等，或(其它)离子液体。同样优选在控制的气氛(优选N2或氩气)下将组分应用于表面。本文定义的式(I)、(I’)和(I”)中任意一式定义的单体的单体浓度优选约0.005至约0.01mM，更优选约0.01至约0.1mM，例如约0.05mM。化合物优选温育约10分钟，并且优选用本文定义的终止剂猝灭，例如乙基乙烯基醚。
根据“接出”的一个进一步优选的方面，本文定义的表面优选根据下列流程图-7用本文定义的抗微生物聚合物涂层：
流程图-7：显示了根据本发明通过原位聚合从表面接出本文描述的本发明的抗微生物聚合物的官能化步骤。所示的活性硅烷化合物仅是举例说明而非限制。
本文定义的本发明(保护的或脱保护的)抗微生物聚合物可以表现出分子量为约1,000至约1,000,000g mol-1，优选分子量为约3,000至约1,000,000g mol-1，更优选分子量为大于100,000g mol-1，优选使用本文定义的接出共价结合到本文定义的表面或底物上。
将上面定义的不同化合物应用于本文定义的表面上，例如光敏硅烷化合物、活性硅烷化合物、光敏交联剂和/或本文定义的本发明的抗微生物单体或聚合物应用于本文定义的表面上，可以使用适合于技术人员的任何技术，将液体或半液体化合物应用于表面上，例如通过浸渍、喷雾、旋转涂层或浸渍涂层、倾倒等技术，优选通过旋转涂层或浸渍涂层。
在本文中，“旋转涂层”通常是用于将均匀薄膜应用于底物的扁平或其它表面的方法，其中通常在表面上放置过量的溶液，然后将其高速旋转，以便通过离心力铺散过量液体。适合于本发明目的的机器优选包括旋转涂层机或旋转器。通常，在旋转涂层过程中可以定义四个不同阶段：1)在底物的表面沉积涂层液，例如通过使用喷嘴，倾倒涂层溶液，或通过将其喷雾到表面上。相比所需的量，通常使用基本上过量的涂层溶液。2)将底物加速至最终所需的旋转速度。3)以恒定速度旋转底物，其中液体粘力控制液体变薄行为。4)任选以恒定速度旋转底物，其中溶剂蒸发控制涂层变薄行为。在连续操作中，步骤是直接在彼此后进行的。
此外，“浸渍涂层”通常是用于将均匀薄膜应用于底物的扁平或圆柱形/圆形表面的方法，并且通常分为五个阶段：1)浸渍：将底物优选浸入涂层材料的溶液中，没有或以恒定速度。2)启动：底物优选保留在溶液内一会，并且开始拿起。3)沉积：当它拿起后，薄层优选沉积在底物上。取出是通过以优选的恒定速度旋转来进行的。速度决定涂层的厚度。4)排水：过量的液体通常从表面排出。5)任选蒸发：溶剂可以从液体中蒸发，形成薄层。在连续操作中，步骤是直接在彼此后进行的。
优选地，上面定义的表面，优选预处理的并且用活性硅烷(和光敏交联剂)官能化的表面或者预处理的并且用光敏硅烷官能化的表面，可以优选通过旋转涂层或浸渍涂层(优选通过旋转涂层)用上面定义的其它化合物涂层，例如本文定义的(保护的)本发明的抗微生物聚合物或任何其它化合物。
如上面所定义的，本文定义的本发明的抗微生物聚合物可以共价结合到表面，以获得抗微生物涂布的表面。这类表面涂层可以包括约2nm至约1μm的厚度。抗微生物表面涂层的厚度可以取决于用于应用的不同方法。优选地，当使用本文定义的光致交联法时，包含保护的或已经脱保护的本发明的抗微生物聚合物的抗微生物表面涂层的厚度可以为约50nm至约500nm，更优选在洗涤和/或脱保护后为约4至40μm。或者，当使用本文定义的接入法时，包含保护的或已经脱保护的本发明的抗微生物聚合物的抗微生物表面涂层的厚度可以为约5nm至约20nm，其中抗微生物表面涂层的厚度通常取决于共价结合的聚合物的长度。最后，当使用本文定义的接出法时，抗微生物表面涂层的厚度可以为约5nm至约1μm，其中抗微生物表面涂层的厚度通常取决于反应时间以及获得的共价结合的聚合物的长度。
如上面所定义的，本文定义的本发明抗微生物聚合物可以共价结合到上面定义的表面或底物上，以获得抗微生物涂层的表面。因此，作为进一步的实施方案，本发明还提供了包含共价结合到(底物)表面上的本发明(保护的或脱保护的)抗微生物聚合物的上面定义的表面或底物。
根据进一步优选的实施方案，本发明还提供了本文定义的本发明的抗微生物聚合物通过将(保护的或脱保护的)本发明的抗微生物聚合物优选通过光活化共价结合到本文定义的表面或底物而用于抗微生物涂层本文定义的表面或底物的用途。
根据最后优选的实施方案，本发明还提供了本文定义的本发明(保护的或脱保护的)抗微生物聚合物(优选共价结合到本文定义的表面，优选结合到本文定义的底物的表面)用于抑制细菌生长，从而优选对人细胞表现出低毒性的用途。在本文中，共价结合的本发明(保护的或脱保护的)抗微生物聚合物优选显示出细菌性病原体在表面上的生长显著降低至少约7%，优选至少约70%，更优选至少约80%，甚至更优选至少约90%，同样甚至更优选至少约95、96、97、98、99或99.99%，优选是金黄色葡萄球菌和粪肠球菌。例如，共价结合的本发明的抗微生物聚合物(R=丙基)优选降低金黄色葡萄球菌生长约99.99%，并且降低粪肠球菌生长约97%。共价结合的本发明的抗微生物聚合物还优选对于哺乳动物细胞是良性的，例如聚合物(R=丙基)不损害牙龈成纤维细胞的增殖。
附图：
下面所示的附图仅是举例说明，并且以进一步的方式描述本发明。这些附图不应当理解为限制本发明。
图1：显示了在硅片上的原子力显微镜测量结果，如本文所描述的，其被本发明的抗微生物聚合物(R=丙基)共价涂层。如通过椭圆率(ellipsometric)分析测量的，发现本发明的抗微生物聚合物的涂层厚度为20nm。原子力显微镜显示粗糙或粗糙度为约8.4nm。在显微照片中还显示了沿着所示的行进行的行扫描。
图2：显示了当共价结合到硅片时本发明的抗微生物聚合物(R=丙基)的抗微生物活性的测量结果。可见，本发明的抗微生物聚合物共价结合到修饰的硅片导致粪肠球菌培养的病原体在对数尺度中显著降低至少两个等级(本发明的抗微生物聚合物标示为KL0HH80(R=丙基))。
图3：显示了共价结合本发明的抗微生物聚合物(R=丙基)的硅片的活/死染色。未涂层的硅片视为对照。将处理的修饰的硅片和未处理的硅片(对照)进行活/死染色。可见，相比用SYTO9(右柱，下列)染色的活细胞，处理的修饰的硅片显示出更高数量的膜受损细胞(=红色死细胞)，其来自用碘化丙啶染色的粪肠球菌(活细胞)(右柱，上列)。
实施例：
下面所示的实施例仅是举例说明，并且以进一步的方式描述本发明。这些实施例不应当理解为限制本发明。
1-通则：
所有化学品是以试剂级从Aldrich、Fluka或Acros获得的，并且按收到的原样使用。HPLC级溶剂购自Aldrich或Acros，并且按收到的原样使用。THF(HPLC级，FisherScientific)是在氮气下用钠/二苯酮蒸馏的。二氯甲烷(HPLC级，Fisher Scientific)是在氮气下用CaH2蒸馏的。
凝胶渗透色谱法(DMF/0.01M LiCl，用聚苯乙烯标准品校准)是在PSS GRAM柱(PSS,Mainz,德国)上测量的。NMR谱是在Bruker250MHz谱仪(Bruker,Madison,WI,USA)上记录的。
2-第三代Grubbs催化剂的变体的合成
第三代Grubbs催化剂的变体(原始的第三代Grubbs催化剂=二氯-二(3-溴吡啶基)-N,N’-二三甲基苯咪唑啉基-Ru=CHPh；G3)是类似于Grubbs和同事先前描述的那样特别合成的(参见J.A.Love,J.P.Morgan,T.M.Trnka,R.H.Grubbs,Angewandte ChemieInternational Edition2002,41,4035-4037)。对于该第三代Grubbs催化剂的变体，用吡啶代替2-溴吡啶，产生具有两个吡啶配体的相应的催化剂。
3-终止剂
a)乙基乙烯基醚
乙基乙烯基醚是以试剂级从Aldrich、Fluka或Acros获得的。
b)终止剂1的合成
化合物A是如文献(参见上面)中描述的合成的。将化合物A(2.0g，6.95mmol)、五氟苯酚(3.2g，17.4mmol)和DMAP(0.21g，1.74mmol)在N2下溶于50mL干燥的DCM中。然后，将产生的溶液冷却至0℃，并且向混合物中分批加入EDC(3.33g，17.4mmol)。然后，将反应混合物温至室温，并且再搅拌12小时。然后将混合物用10%KHSO4溶液、饱和的NaHCO3溶液和盐水洗涤。将产生的DCM溶液用无水Na2SO4干燥，过滤，并且蒸发溶剂。将产生的残留物经中性氧化铝填料过滤纯化，DCM用作洗脱液，得到2.59g白色固体(产率=60%)。
1H-NMR(300MHz,CDCl3):5.77(m,2H,=CH),4.75(d,J=5.6Hz,4H,=CH-CH2),3.05(t,J=6.2Hz,4H,OOC-CH2-CH2),2.95(t,J=6.2Hz,4H,OOC-CH2-CH2-COO-C6F5)。13C-NMR(75MHz,CDCl3):171.1(C=O-O烯丙基);168.4(C=O-O-C6F5);142.9,141.7,139.5,137.8&136.1(m,F5C6);127.9(C=C),60.5(CH2-C=C),28.7&28.3(CH2-CH2)。MS-FAB:620.0(M),621.0(M+1),622(M+2)。
c)终止剂2的合成
将10.0g顺式-2-丁烯-1,4-二醇(114mmol，1.0当量)和36.4g(284mmol，2.5当量)丙烯酸叔丁酯与200mL THF混合。加入催化量的水和氢氧化钠。将反应在室温下搅拌3天，之后蒸发溶剂。将产物(Michael加成的单加合物)和丙烯酸叔丁酯溶于100mL DMSO中，加入催化量的水和氢氧化钠。两天后，加入500mL水。将混合物用二氯甲烷萃取三次。合并有机层，用10%KHSO4(3×)和10%NaHCO3(3×)洗涤，并且经MgSO4干燥。过滤后，蒸发除去溶剂和过量的丙烯酸酯(旋转蒸发仪，然后高真空)。将粗产物B(产率95%)用于下面的反应步骤。
1H-NMR(300MHz,CDCl3):5.79(m,2H,=CH),4.04(d,J=4.7Hz,4H,=CH-CH2),3.64(t,J=6.4Hz,4H,O-CH2-CH2),2.48(t,J=6.4Hz,4H,O-CH2-CH2),1.44(s,18H,叔丁基)。
(1)
(2)
将5.00g(14.5mmol)的B溶于15mL三氟乙酸和15mL二氯甲烷的混合物中。在室温下搅拌过夜后，在旋转蒸发仪中除去溶剂。加入50mL二氯甲烷，并且蒸发三次(共沸除去过量的酸)。将根据NMR定量转化获得的粗产物C在高真空中干燥。将固体在己烷/乙酸乙酯中重结晶。
1H-NMR(300MHz,CDCl3):8.04(br s,2H,COOH),5.73(m,2H,=CH),4.08(d,J=6.1Hz,4H,=CH-CH2),3.71(t,J=6.1Hz,4H,O-CH2-CH2),2.63(t,J=6.1Hz,4H,O-CH2-CH2)。
(3)
将2.69g(11.6mmol，1当量)的C在氮气下溶于50mL无水二氯甲烷中。加入催化量的4-二甲基氨基吡啶和6.40g(34.8mmol，3当量)五氟苯酚。将反应混合物冷却至0℃，并且加入6.68g(34.8mmol，3当量)的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺。将反应搅拌过夜。然后将其用10%KHSO4(2×)、水(1×)和10%NaHCO3(2×)洗涤，并且经MgSO4干燥。过滤后，蒸发溶剂，并且将产物真空干燥。
1H-NMR(300MHz,CDCl3):5.77(m,2H,=CH),4.14(d,J=5.4Hz,4H,=CH-CH2),3.84(t,J=6.2Hz,4H,O-CH2-CH2),2.95(t,J=6.2Hz,4H,O-CH2-CH2)。13C-NMR(75MHz,CDCl3):167.5(C=O-O);143.2,141.2,139.8,139.8&136.3(m,F5C6);128.2(C=C),67.0(O-CH2-C=C),64.5(CH2-CH2-O);34.5(CH2-COO-C6F5)。MS-FAB:562(M-2),563(M-1),564(M),565(M+1),566(M+2)。
4-单体的制备：
单体2是由外-7-氧杂二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酸获得的。
将酸酐1(5g，30.0mmol)，溶于CH2Cl2中。加入1.1当量的N-(叔丁氧基羰基)乙醇胺(5.32g，33mmol)和10mol%4-二甲基氨基吡啶(DMAP)。搅拌过夜后，浓缩溶液。向沉淀物DMAP盐中加入醚，并且过滤溶液。重复该步骤，直至没有更多的DMAP盐沉淀，并且获得纯的两性离子。分离产率为60-70%。
1H-NMR(300MHz,CDCl3):d=1.41(s,9H,H9),2.83(m,2H,H3&H3’),3.37(m,2H,H6),4.18(m,2H,H5),5.24&5.32(s,2H,H2&H2’),6.46(m,2H,H1&H1’),7.5-8.2(br s,1H,OH)。HR-MS(FAB)：计算值299.31g/mol，实测值272.1g/mol(M-叔丁基)。
二胺单体3是在一锅法合成中由外-7-氧杂二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酸酐1(参见上面)获得的，无需分离中间体2。将1(5g，30.0mmol)溶于CH2Cl2中。加入1.1当量的N-(叔丁氧基羰基)乙醇胺(5.32g，33mmol)和10mol%4-二甲基氨基吡啶(DMAP)。在室温下搅拌过夜后，将溶液冷却至0℃。加入1.1当量的N-(叔丁氧基羰基)乙醇胺(5.32g，33mmol)和1.0当量(6.19g，30mmol)DCC(N,N’-二环己基碳二亚胺)，并且将混合物搅拌过夜。经短的氧化铝柱(5cm中性Al2O3/二氯甲烷)过滤沉淀物，并且得到澄清溶液。真空蒸发除去溶剂，并且将粗产物进行色谱(15cm硅胶，己烷:乙酸乙酯梯度，9:1至1:1)。蒸发溶剂得到纯的单体。分离产率为70至80%。
1H-NMR(300MHz,CDCl3):d=1.41(s,18H,H9),2.81(s,2H,H3),3.36(m,4H,H6),4.17(m,4H,H5),5.25(s,2H,H2),6.44(s,2H,H1)。13C-NMR(75MHz,CDCl3):d=28.39(C9),39.44(C6),47.03(C3),64.79(C5),80.55(C2),136.66(C1),HR-MS(FAB):计算值470.52g/mol，实测值471.23g/mol。
5-均聚反应：
高分子量ROMP聚合物是用本文描述的单体合成的(基于单独使用单体的聚合物，所述的单体R=乙基、丙基、丁基，所有单体含有2-氨基乙基作为亲水组分，或基于单独使用单体的作为混合聚合物的聚合物，所述的单体(一个)R=丙基或丁基，优选含有一个2-氨基乙基，以及含有2个2-氨基乙基(二胺)的单体，即两个亲水组分替代一个亲水组分和一个疏水组分)。相比现有技术中所示的低分子量低聚体的制备(参见上面)，试剂添加顺序是反向的，并且含有吡啶作为配体的第三代Grubbs催化剂(G3’)用于替代传统的含有2-溴吡啶配体的G3(参见上面第三代Grubbs催化剂的变体的制备)。在典型的试验中，将500mg单体和各自量的G3’(详见表1)分别溶于4和1mL二氯甲烷中，并且经历三次冻融循环。在室温和氩气下将单体一次性加入到剧烈搅拌的催化剂溶液中。30分钟后，聚合物链用过量的乙基乙烯基醚(1mL)封端。将溶液搅拌过夜。蒸发溶剂并且干燥后，各取一等份聚合物进行GPC和NMR分析。产物为褐色固体。
R=乙基：1H-NMR(300MHz,CDCl3):1.24(s,3H,CH2-CH3),1.42(s,9H,H9),3.09(brm,2H,H3&H3’),3.34(br m,2H,H6),4.16(br m,4H,CH2-CH3和H5),4.72(br m,1H,H2&H2’反式),5.10(br m,1H,H2&H2’顺式),5.30(br s,1H,NH),5.58(br m,1H,H1&H1’顺式),5.88(br m,1H,H1&H1’反式)。
R=丙基：1H-NMR(300MHz,CDCl3):0.92(m,3H,CH2-CH3),1.43(s,9H,H9),1.62(m,2H,β-CH2),3.12(br m,2H,H3&H3’),3.34(br m,2H,H6),4.10(m,4H,α-CH2和H5),4.69(brm,1H,H2&H2’反式),5.12(br m,1H,H2顺式&H2’),5.31(br m,1H,H1&H1’顺式),5.59(br s,1H,NH),5.88(br m,1H,H1&H1’反式)。
R=丁基：1H-NMR(300MHz,CDCl3):0.87(m,3H,CH2-CH3),1.29(m,2H,γ-CH2),1.43(s,9H,H9),1.59(m,2H,β-CH2),3.11(br m,2H,H3&H3’),3.37(br m,2H,H6),4.10(m,4H,α-CH2和H5),4.73(br m,1H,H2&H2’反式),5.11(br m,1H,H2&H2’顺式),5.35(br s,1H,NH),5.59(brm,1H,H1&H1’顺式),5.88(br m,1H,H1&H1’反式)。
丙基-二胺和丁基-二胺共聚物的信号符合各自均聚物的叠加。
二胺均聚物：1H-NMR(300MHz,CDCl3):1.42(s,9H,H9),3.15(br m,2H,H3),3.36(br m,2H,H6),4.16(br m,2H,H5),4.72(m,1H,H2反式),5.10(br s,1H,H2顺式),5.42(brs,1H,NH),5.60(br m,1H,H1顺式)和5.89(br m,1H,H1反式)。
表1：聚合物合成的试验参数
6-交联剂合成(=BP-硅烷)
三乙氧基硅烷二苯酮交联剂是如先前报道的那样合成(参见M.Gianneli,R.F.Roskamp,U.Jonas,B.Loppinet,G.Fytas,W.Knoll,Soft Matter2008,4,1443-1447)。简而言之，将4-烯丙基氧基二苯酮在室温和氮气下溶于10倍过量的三乙氧基硅烷中。加入10mol%活化的Pt-C。将溶液在室温下搅拌直至薄层色谱法显示4-烯丙基氧基二苯酮已经耗完(通常2天)。过滤除去催化剂。蒸发除去过量的三乙氧基硅烷。将粗产物溶于乙醇中，得到50mM溶液，并且无需进一步纯化而使用。光谱数据与M.Gianneli等人描述的那些(2008年，同上)一致。
7-“光致交联”法的表面制备和结合
固定本发明的抗微生物聚合物的表面是如下制备的：
1.将干净的硅片(12cm直径)用甲苯冲洗，并且在N2下干燥。将2mLBP-硅烷经0.45μm注射器式滤器过滤，并且滴加至硅片中心。然后将其以500-1000rpm旋转涂层60秒。将硅片立即放置在100℃的加热板上，并且烘烤30分钟。然后将其再用甲苯、异丙醇和乙醇冲洗，并且在氮气下干燥。
2.将50mg本发明的抗微生物聚合物用0.5mL二氯甲烷润湿，并且膨胀15分钟。然后，加入4.5mL甲苯，得到10mg mL-1溶液。将1.5mL聚合物溶液经0.45μm注射器式滤器过滤，并且滴加至硅烷化的硅片中心。然后将其以500-1000rpm旋转涂层60秒，得到30-60nm厚的聚合物薄膜。
3.将本发明的抗微生物聚合物涂层的硅片用Strata-linker装置(Stratagene)在250nm波长下共价交联30分钟。然后将涂层的硅片用甲苯(2×)和二氯甲烷(2×)冲洗，除去过量的聚合物，并且在N2下干燥。
4.将聚合物涂层的硅片浸入4M HCl的二烷溶液中过夜。将其用异丙醇和乙醇(2×)冲洗，除去反应副产物，并且进一步表征。
8-“接入”表面的表面制备和结合
为了用本发明的抗微生物聚合物通过接入涂层表面，将表面预处理，使其包含氧化物或氢氧化物基团；然后，通过将活性硅烷化合物共价结合到预处理的表面上将表面官能化。然后，将本文制备的本发明的末端官能化的(保护的)抗微生物聚合物结合到官能化的表面的活性硅烷化合物，从而将本发明的末端官能化的抗微生物聚合物共价结合到表面。随后，共价结合的本发明的抗微生物聚合物的“接入”后处理是通过用TFA脱保护本发明聚合物进行的，并且洗涤涂层的聚合物进行洗涤步骤。
9-“接出”表面的表面制备和结合
为了用本发明的抗微生物聚合物通过接出涂层表面，将链烯基官能化的硅片在氩气下浸入5mM第二代Grubbs催化剂的二氯甲烷溶液中10分钟。然后将其彻底冲洗。随后将硅片浸入0.05mM丙基单体的二氯甲烷溶液中。10分钟后，加入1mL乙基乙烯基醚，以猝灭聚合反应。然后将硅片用二氯甲烷Soxlett萃取过夜，并且用HCl脱保护，得到活性抗微生物聚合物。
10-当共价结合到硅片上时，测定本发明的抗微生物聚合物的抗微生物活性
试验方案
如本文所描述的，将本发明的抗微生物聚合物(R=丙基，M=500.000gmol-1)共价结合到硅片上。通过椭圆率分析测定，发现本发明的抗微生物聚合物层的厚度为20nm。原子力显微镜显示粗糙或粗糙度为约8.4nm(参见附图1)。
随后，将粪肠球菌的细菌培养物制备过夜。由该培养物开始，制备在PBS中含有106CFU/mL的粪肠球菌的细菌悬浮液。为了测量修饰的硅片的抗微生物活性，将最初附着的试验材料在细菌溶液中温育2小时。
在这之前，将材料用未涂层侧植入24孔板的硅中。在本文中，未涂层的材料用作阴性对照，并且将氯己定涂层的材料用作阳性对照。在温育前，将材料用70%异丙醇消毒，吸走过量的异丙醇，并且在37℃的干燥室中干燥。通过CFU(Müller-Hinton-Agar)和活/死-染色测定存活的初始附着的微生物的数量。为了排除活性组分从抗微生物涂层的表面扩散，将相同批次的材料样品放在具有Müller-Hinton-Agar的板上。平行地，将阳性对照放在相同的具有Müller-Hinton-Agar的板上。活/死-染色是用“LIVE/DEAD BacLightTM BacterialViability Kit”(Molecular Probes,Inc.Oregon,USA)根据商家说明书进行的。分析和图片数字化是用落射荧光显微镜(Zeiss,Oberkochen,德国)进行的。附着的细菌(CFU)数量以cm2计算。
结果
结果显示将本发明的抗微生物聚合物共价结合到修饰的硅片上导致粪肠球菌培养的病原体在对数尺度中显著降低至少两个等级(参见图2)。标准差受到粪肠球菌产生的絮凝作用的影响。通过超声处理除去絮凝，其导致CFUs数量轻微变化。
将处理的修饰的硅片进行活/死染色。活/死染色显示当相比用systo9染色的活细胞(参见图3，下行)，用碘化丙啶染色的粪肠球菌的非活细胞数量更高(参见附图3，上行)。
11-椭圆率测量法测定厚度/nm
如Prucker等人(J.Am.Chem.Soc.1999,121,8766)先前所描述的聚苯乙烯，当使用二苯酮方法时为了获得表面全覆盖，50000g/mol的分子量是必需的。对于本发明所用的聚降冰片烯聚合物，本发明人令人惊讶地发现高于100,000g/mol的分子量并且甚至更优选高于250000g/mol的分子量对于获得共价连接到表面上的薄膜特别有利。本发明人在下面对照试验中通过椭圆率测量法显示了这一点：将硅片等离子体清洗，并且如实施例7步骤1-3中描述的用BP-硅烷使其硅烷化。使用KL004、KL009、KL010和KL011的聚合物溶液。在UV照射后将产生的聚合物覆盖的硅片用二氯甲烷洗涤。下面显示了椭圆率测量法的结果。该数据显示特别是500000g/mol分子量的SMAMP在表面形成共价结合的薄膜。原因是使用UV-活化类别交联的统计学特性。对于成功形成的共价键，在二苯酮连接分子上形成的基团类别必须足够靠近聚合物链的聚合物片段。对于低分子量的聚合物，在硅烷化的硅片上形成足够数量的共价键的可能性是很低的。因此，仅高于100,000g/mol并且甚至更优选高于250000g/mol的高分子量聚合物可以用于形成这类涂层。
样品 椭圆率测量法的厚度/nm
二苯酮硅烷 2.2
SMAMP3000g/mol(KL004) 2.3
SMAMP50000g/mol(KL008) 2.2
SMAMP100000g/mol(KL009) 2.3
SMAMP250000g/mol(KL010) 2.3
SMAMP500000g/mol(KL011) 20.4

Claims (15)

1.含有共价结合到底物表面的抗微生物聚合物的底物，该抗微生物聚合物包含分子量大于100,000g mol-1，并且包含作为重复单元的式(I)结构：
其中部分R1和R2之一包含疏水基团，并且部分R1和R2的另一个包含亲水基团，
其中X是O，并且
n是选自250至2500的整数，
并且
其中疏水基团选自线性、分支的、环状的、饱和的、部分饱和的和/或未饱和的C1-C12烷基，
并且
其中亲水基团选自铵离子、单-和二-烷基取代的氨基或者含有选自铵离子的基团的C1-C12烷基。
2.权利要求1的底物，其中R1或R2的亲水基团选自其中p是选自1-10的整数。
3.权利要求1或2的底物，其中X是O，R1是上面定义的线性或分支的C1-C12烷基，并且R2是其中p是选自1-10的整数。
4.权利要求1或2的底物，其中X是O，R1是上面定义的线性或分支的C1-C6烷基，并且R2是其中p是选自1-10的整数。
5.权利要求1或2的底物，其中式(I)的聚合物是包含作为重复单元的式(I’)结构和另外的式(I”)结构的共聚物：
其中，式(I’)和(I”)中的X’和X”各自是O；R1’和R1”各自是疏水基团，并且R2’和R2”各自是亲水基团，条件是R1’和R1”是不同的，R2’和R2”是相同的；并且n’和n”各自是选自250至2500的整数，其中n’+n”＝n，
并且
其中疏水基团选自线性、分支的、环状的、取代的和未取代的、饱和的、部分饱和的和/或未饱和的C1-C12烷基，
并且
其中亲水基团选自铵离子、单-和二-烷基取代的氨基或者含有选自铵离子的基团的C1-C12烷基。
6.权利要求1或2的底物，其中抗微生物聚合物与表面的共价结合是通过光活化进行的，或者通过“接出”或“接入”技术进行。
7.权利要求6的底物，其中光活化是应用光敏交联剂进行的。
8.权利要求1或2的底物，其中抗微生物聚合物通过旋转涂层或浸渍涂层应用于底物表面。
9.权利要求1或2的底物，其中底物表面选自包括或包含金属、合金、陶瓷、氧化钛或氧化锆的无机表面。
10.权利要求9的底物，其中金属选自铁、金、银、铜、铝、镍、铬、钛、钼、镁或锆。
11.权利要求1或2的底物，其中底物选自任何植入物、所用的或将用于植入这类底物的材料、医疗或手术装置或工具、任何创伤敷料、临床或医疗目的的床单、覆盖医疗设备的单子、绷带或书皮、键盘、计算机、便携机、显示屏、显示屏罩、灯、工具和设备的柄、适合于组织支持的生物材料、用于储存细胞、组织、器官的表面或底物、用于储存食物的表面或底物或者冰箱、冷却器或储存盒的表面。
12.权利要求11的底物，其中植入物选自牙植入物、假体、关节、骨、牙齿、人工关节、人工骨、人工牙或嵌体；其中所用的或将用于植入这类底物的材料选自螺丝、锚钩、固定器或固定材料；其中医疗或手术装置或工具选自植入环钻或钻孔机、解剖刀、镊子、剪刀、螺丝、用于植入的固定器和/或固定材料、托架、夹子、钳子、针、垫片、管子、水管、管道、给水管、瓶、瓶嵌体、医疗设备的嵌体、手术台(表面)、治疗椅、导管或支架；其中创伤敷料选自石膏、纱布或绷带；其中适合于组织支持的生物材料选自细胞或组织载体系统或适合于固体体组织的容量防腐的生物材料。
13.权利要求1或2的底物，其中底物是计算机键盘。
14.权利要求1至8中任意一项定义的抗微生物聚合物在抗微生物涂层表面或底物中的用途，其中抗微生物聚合物共价结合到表面或底物上。
15.权利要求14的用途，其中表面是权利要求9或10所定义的，并且底物是权利要求11-13中任意一项所定义的。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271403B1 (ko) 2011-11-28 2013-06-05 오스템임플란트 주식회사 치과용 임플란트의 친수성 표면 유지를 위한 임플란트 보관방법
EP2636693A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-11 Universitätsklinikum Freiburg Synthesis and micro-/nanostructuring of surface-attached crosslinked antimicrobial and/or antibiofouling polymer networks
WO2015100227A1 (en) * 2013-12-23 2015-07-02 Xmicrobial, Llc Antimicrobial substrates and methods of use thereof
CN110312507B (zh) * 2016-10-17 2021-11-23 奥索邦德公司 具有低聚或聚合抗微生物剂的表面
WO2018091467A2 (en) * 2016-11-15 2018-05-24 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg A simultaneously antimicrobial and protein-repellent polyzwitterion
TWI614228B (zh) * 2016-11-29 2018-02-11 財團法人金屬工業研究發展中心 陶瓷表面改質方法
US11795315B2 (en) 2018-05-23 2023-10-24 The University Of British Columbia Group 5 metal complexes for producing amine-functionalized polyolefins
US20200294827A1 (en) * 2019-03-15 2020-09-17 Intel Corporation Needle dispenser for dispensing and collecting an underfill encapsulant
CN110511624B (zh) * 2019-08-26 2021-03-23 浙江工业大学 一种具有杀菌和细菌释放作用涂层的制备方法及其产品
CN113694255B (zh) * 2021-09-02 2022-07-22 南昌大学附属口腔医院(江西省口腔医院) 一种医用植入物表面有机-无机抗菌复合涂层及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5756145A (en) 1995-11-08 1998-05-26 Baylor College Of Medicine Durable, Resilient and effective antimicrobial coating for medical devices and method of coating therefor
US20050008676A1 (en) * 2002-12-19 2005-01-13 Yongxing Qiu Medical devices having antimicrobial coatings thereon
JP2008510850A (ja) * 2004-08-18 2008-04-10 ポリメディックス、インク． 両親媒性ポリノルボルネン誘導体及びその使用方法
AT502765B1 (de) * 2005-10-17 2008-05-15 Ke Kelit Kunststoffwerk Gesmbh Biozide polymere
DE102005055046A1 (de) 2005-11-16 2007-05-24 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Übersprecher für eine Abgasanlage
CN101627092A (zh) * 2006-11-08 2010-01-13 麻省理工学院 使病毒和细菌失活的聚合涂料
US20090155335A1 (en) 2007-12-05 2009-06-18 Semprus Biosciences Corp. Non-leaching non-fouling antimicrobial coatings
EP2309850A4 (en) 2008-07-31 2013-06-05 Univ Northwestern SURFACE-IMMOBILIZED ANTIMICROBIAL PEPTOIDES
JP2012529557A (ja) * 2009-06-08 2012-11-22 ユニバーシティ オブ マサチューセッツ 抗菌ポリマー

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