CN103497275B - 一种抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物及其制备方法和应用，所述星形聚合物臂数、结构和分子量可控，采用“先核后臂”法，以溴代β-环糊精为引发剂，含碳碳双键的胍盐齐聚物为功能化单体，通过原子转移自由基聚合制得，可根据应用需要对聚合物的结构与分子量进行调控；提高了聚合物的分子量，达到扩链的效果，增加了抗菌有效功能团的密度，有效避免了因抗菌剂流失而造成的污染其它制品、抗菌效果不耐久的问题，消除了渗出的抗菌剂对人体健康造成的潜在危害；同时，本发明还具有其他胍盐聚合物抗菌材料不具备的显著的杀灭野生型腺、流感等病毒和病菌的能力。

Description

一种抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种胍盐星形聚合物及其制备方法和应用，尤其涉及一种抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物及其制备方法和应用，属于抗病毒、杀菌剂技术领域。

背景技术

目前环境污染和可持续发展已成为各国关注的主题，环境恶化和生态平衡的破坏，已成为人类社会面临的严重威胁之一。环境的污染和恶化，打破了我们周围的微生物和细菌的生态平衡，给各种病菌、细菌的繁衍生存创造了条件，有害病菌引起的各种传染病、疾病严重危害着人类健康、甚至导致死亡。这方面的报导时常见诸报刊，近期发生的H7N9禽流感及近年来发生的非典、口蹄疫等，更是在社会上造成了恶劣的影响。此外，最近的研究表明，室内的真菌等还是引起眼充血、慢性鼻炎、哮喘的元凶；同时，微生物还对建筑物等产生危害。由此可见，在环境治理方面，已不仅只是清除空气、水等物质中的有害物质，还包括抗菌、抗病毒、灭菌等工作。所以，研究开发具有抗菌、抗病毒、灭菌功能的“抗病毒抗菌材料”，并应用于生产各种抗菌、抗病毒制品，已成为高技术、新材料研究和开发的热点。

抗菌材料之所以具有抗菌效果是因为在材料内含有抗菌剂。早期的抗菌材料主要是由有机小分子或无机盐抗菌剂与基材简单物理共混，二者之间主要以弱的键合或物理吸附的形式连接，使小分子抗菌剂极易迁移到基材表面而流失，导致抗菌性能下降且对环境造成污染。与有机小分子抗菌剂相比，抗菌高分子具有高活性、长效、低毒安全等其独特的优点，尤其是聚电解质比普通消毒剂如甲醛、环氧乙烷、次氯酸溶液、碘、醇类安全。材料表面阳离子化（季铵盐化）后，它们对带负电荷的细菌产生强大的粘附力,从而抑制细菌生长。比如,侧链带有季铵盐的聚(甲基丙烯酸甲酯)显示抗革兰氏阴性菌的活性。棉涤混纺用高烷基氯化铵处理后，亦有明显的抗菌活性。聚酯(PET)薄膜和滤纸与用吡啶季铵盐官能团功能化后对大肠杆菌也呈良好抗菌活性。基于此类高分子抗菌合成材料，已经广泛用于商业生产中，如用于合成纤维、塑料材料和活性食品包装材料中。

胍基聚合物（包括单胍和双胍盐）是具有生物活性的聚合物之一，胍基衍生物是食品厂、药厂、医院等广泛使用的环境杀菌剂，并在化妆品、纺织品中也有应用，其具有高效广谱的抗菌性能，能够抑制、杀灭包括细菌、霉菌、病毒等在内的微生物，同时对人体安全无毒。

例如，日本专利JP05209197、JP05209196用聚六亚甲基双盐酸胍作为水处理用的净化剂，这种净化剂的特点是良好的水溶性和高度的环保安全性；美国专利US5356555、US5096607用聚氧乙烯双胺双胍用于隐形眼镜的清洗液或皮肤清洁洗涤用品等的杀菌，可见此类抗菌剂对人体的安全性能优良。

国内也有许多关于胍盐衍生物用于抗病毒制品的专利，例如CN102847195公开了一种医用抗病毒纱布或绷带，以多元胺与胍盐聚合物为有效成份，与专用树脂混合后高温链接一定时间通过打压造粒，成为抗病毒基体树脂，然后通过纺纱制备得到抗病毒纱布或绷带。类似的相关报道还有很多。

综上所述，我们可以看到含有胍结构的聚合物是一类有效的抗菌、抗病毒剂，具有优良的抗微生物性能和对人体的安全性。但是，目前为止，胍盐聚合物的分子量都比较小，作为抗菌剂加入到其他制品时，容易流失而造成污染其他制品，而且抗菌效果不持久。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷，提供一种抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物，本发明所述胍盐星形聚合物结构和分子量可控，可根据应用需要对聚合物的结构与分子量进行调控，有效避免了因抗菌剂流失而造成的污染其它制品、抗菌效果不耐久的问题；同时，本发明还具有其他胍盐聚合物抗菌材料不具备的显著的抗野生型腺、流感等病毒的能力。

此外，本发明进一步提供该抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的制备方法和应用。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物，它具有如下的结构式：

其中：R₁=聚六亚甲基胍盐酸盐或聚六亚甲基双胍盐酸盐的一种，分子量为600-2000；m=5-20，n=1-5，环糊精上R的数目（即环糊精上-OH的酰化度）为3-21。

上述抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物，其分子量为2000-50000。

一种制备上述抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的方法，其为：以溴代β-环糊精（Br-β-CD）为引发剂，含碳-碳不饱和双键的胍盐齐聚物为功能化单体，丙烯酰胺（AM）为共聚单体，过渡金属卤化物/络合配位体为催化体系，通过原子转移自由基聚合（ATRP），合成得到臂数、结构和分子量可控的以β-环糊精为核，以功能化胍盐齐聚物与丙烯酰胺的共聚物为臂的抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物。

上述制备抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的方法，包括如下步骤：

（1）采用甲基丙烯酸环氧丙酯（GMA）对胍盐齐聚物进行改性，制备含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体

称取胍盐齐聚物溶于去离子水中配成质量分数为20-40wt%的胍溶液；将该胍溶液与GMA以摩尔比1:1-1.2的比例混合，加入反应器中，在氮气保护下室温搅拌反应12-24小时，直到油相完全消失为止，制得含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体；

所述的胍盐齐聚物选自聚六亚甲基胍盐酸盐或聚六亚甲基双胍盐酸盐中的一种，分子量为600-2000；

（2）采用2-溴代异丁酰溴对β-CD进行端基修饰，合成星形多官能团引发剂

在冰水浴及搅拌下，将2-溴代异丁酰溴溶于无水1-甲基-2-吡咯烷酮中，配比为1:1-3(g/mL)，得2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液，在0-5℃下密封保存备用；

将β-CD加入到无水1-甲基-2-吡咯烷酮，配比为1:5-15(g/mL)中，在氮气保护下搅拌至完全溶解，此时加入三乙胺和极少量4-二甲氨基吡啶，加入量为0.01-0.05g，三乙胺与2-溴代异丁酰溴的摩尔比为0.8-1.5：1，在冰浴中冷却至0-5℃后向其中缓慢滴加预先配置好的2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液，2-溴代异丁酰溴与β-CD的摩尔比为3-21：1；

滴加完后在0-5℃下反应2小时，然后在室温下反应24-36小时；反应结束后加入200-1000mL去离子水，过滤，用二氯甲烷溶解滤饼后，加入冰的正己烷沉淀，滤饼在60℃下真空干燥72h，得到米黄色产物，即具有3-21个不同臂数的星形多官能团引发剂Br-β-CD；

所述反应体系中2-溴代异丁酰溴与β-CD的摩尔比为3-21：1，得到酰化度（即臂数）为3-21的Br-β-CD；三乙胺与2-溴代异丁酰溴的摩尔比为0.8-1.5：1。

（3）以步骤（2）制得的星形多官能团引发剂Br-β-CD为引发起始核心，过渡金属卤化物/络合配位体为催化体系，引发步骤（1）制得的含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体与丙烯酰胺单体进行原子转移自由基聚合（ATRP），合成胍盐星形聚合物

在反应器中加入溶剂，使单体在溶剂中的浓度为1:5-20(g/mL)，在搅拌并通入氮气条件下加入步骤（2）制得的星形多官能团引发剂Br-β-CD、步骤（1）制得的含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体、丙烯酰胺单体、络合配位体；

反应物混合均匀后，将反应器抽真空、再充氮气，反复三次后在通入氮气下迅速加入过渡金属卤化物并密封；

将温度升至60-130℃，磁力搅拌恒温反应8-36小时；

反应结束后将反应液冷却至室温，并通过中性氧化铝柱除去催化剂，后将反应液置于去离子水中透析1天（透析袋截留分子量1000Da），每2小时换一次水，冷冻干燥，得抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物。

所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、去离子水之一或其中二者的组合；过渡金属卤化物为CuCl或CuBr；络合配位体为2，2’-联吡啶、N，N，N’，N’’，N’’-五甲基二乙烯三胺、三（N，N-二甲氨基乙基）胺、六甲基三亚乙基四胺之一或其中二者的组合；

所述含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体、丙烯酰胺单体与星形多官能团引发剂的端官能团的摩尔比为（1-40）：（4-200）：1；过渡金属卤化物与星形多官能团引发剂的端官能团的摩尔比为（0.5-1.5）：1；过渡金属卤化物与络合配位体的摩尔比为1：（1-3）。

一种上述抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的应用，该应用将所述的胍盐星形聚合物作为抗菌、抗病毒添加剂，将其以一定比例（0.05-1.0％wt）与水处理剂、洗涤剂、消毒剂、纸浆、合成纤维或天然纤维、粘结剂等共混，从而制备具有高效广谱抗病毒抗菌性能，同时对人体健康安全无害的水处理剂、洗涤剂、消毒剂、纸张、纺织品、粘结剂等产品。

本发明采用“先核后臂”法，以溴代β-环糊精（Br-β-CD）为引发剂，胍盐齐聚物为功能化单体，通过原子转移自由基聚合（ATRP），合成得到臂数、结构和分子量可控的以β-CD为核的星形聚合物，与现有胍基衍生物相比，其结构和分子量可控，可根据应用需要对聚合物的结构与分子量进行调控；提高了聚合物的分子量，达到扩链的效果，增加了抗菌有效功能团的密度，有效避免了因抗菌剂流失而造成的污染其它制品、抗菌效果不耐久的问题，更是从消除了渗出的抗菌剂对人体健康造成的潜在危害；同时，本发明还具有其他胍盐聚合物抗菌材料不具备的显著的杀灭野生型腺、流感等病毒和病菌的能力。

因此，本发明制备的抗病毒抗菌胍盐星形聚合物，具有高效广谱的杀菌、抗菌防霉性能，同时对人体健康安全无害，可应用于水处理剂、洗涤剂、消毒剂、纸浆、织物纤维、粘结剂等制品的杀菌抗菌改性。当制品中胍盐星形聚合物的含量超过0.05-0.1wt%时，材料对常见的有害微生物具有优异的抑制杀灭作用，对野生型腺病毒和流感病毒等的灭活率高于99%和75%，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、肺炎双球菌、白色念珠菌等的抑菌率大于99％。

本发明采用胍盐、双胍盐齐聚物作为抗菌、抗病毒功能团，从分子结构上分析，胍基是主要的抗微生物基团，胍盐星形聚合物具有较高的有效基团密度，利用功能团的正电性吸引住有效微生物带有负电性的细胞膜，在非常短的时间内令其失去活性，然后使细胞膜逐渐破裂，细胞质流出致死，因而对人体十分安全。该胍盐星形聚合物对包括无包膜病毒（以野生型腺病毒为代表）、有包膜病毒（流感病毒为代表）、革兰氏阴性菌（以大肠杆菌为代表）、革兰氏阳性菌（以金黄色葡萄球菌为代表）、霉菌等有害微生物的杀灭和抑制作用显著。因此，使用胍盐星形聚合物，对于提高制品抗微生物性能、拓宽其应用领域是很有意义的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

一、含碳碳双键官能团的功能化胍盐齐聚物的制备实施例

实施例1功能化聚六亚甲基胍盐酸盐的制备

称取分子量为600的聚六亚甲基胍盐酸盐40g溶于60g去离子水中配成质量分数为40%的胍溶液；通氮气，将9.5gGMA缓慢滴加入该胍溶液中，在氮气保护下室温搅拌反应24小时，直到油相完全消失，即制得。

实施例2功能化聚六亚甲基胍盐酸盐的制备

称取分子量为1000的聚六亚甲基胍盐酸盐30g溶于70g去离子水中配成质量分数为30%的胍溶液；通氮气，将4.5gGMA缓慢滴加入该胍溶液中，在氮气保护下室温搅拌反应20小时，直到油相完全消失，即制得。

实施例3功能化聚六亚甲基胍盐酸盐的制备

称取分子量为1200的聚六亚甲基胍盐酸盐30g溶于70g去离子水中配成质量分数为30%的胍溶液；通氮气，将4.0gGMA缓慢滴加入该胍溶液中，在氮气保护下室温搅拌反应18小时，直到油相完全消失，即制得。

实施例4功能化聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备

称取分子量为1600的聚六亚甲基双胍盐酸盐25g溶于75g去离子水中配成质量分数为25%的胍溶液；通氮气，将2.5gGMA缓慢滴加入该胍溶液中，在氮气保护下室温搅拌反应16小时，直到油相完全消失，即制得。

实施例5功能化聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备

称取分子量为2000的聚六亚甲基双胍盐酸盐20g溶于80g去离子水中配成质量分数为20%的胍溶液；通氮气，将1.7gGMA缓慢滴加入该胍溶液中，在氮气保护下室温搅拌反应12小时，直到油相完全消失，即制得。

二、具有不同臂数的星形多官能团引发剂Br-β-CD的制备实施例

实施例63臂星形多官能团引发剂3Br-β-CD的制备

在冰水浴及搅拌下，2-溴代异丁酰溴2.1g溶于6mL无水1-甲基-2-吡咯烷酮中，在5℃下密封保存备用；将3.4gβ-CD加入到17mL1-甲基-2-吡咯烷酮中，在氮气保护下搅拌至完全溶解，此时加入三乙胺0.73g和4-二甲氨基吡啶0.01g，在冰浴中冷却至5℃后向其中缓慢滴加预先配置好的2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液；滴加完后在5℃下反应2小时，然后在室温下反应24小时；反应结束后加入200mL去离子水，过滤；用10mL二氯甲烷溶解滤饼，100mL冰的正己烷沉淀，反复进行3次，滤饼在60℃下真空干燥72h，得到米黄色产物，即得3臂星形多官能团引发剂3Br-β-CD，反应得率为93.3%。

实施例78臂星形多官能团引发剂8Br-β-CD的制备

在冰水浴及搅拌下，2-溴代异丁酰溴5.6g溶于10mL无水1-甲基-2-吡咯烷酮中，在4℃下密封保存备用；将3.4gβ-CD加入到35mL1-甲基-2-吡咯烷酮中，在氮气保护下搅拌至完全溶解，此时加入三乙胺2.67g和4-二甲氨基吡啶0.02g，在冰浴中冷却至4℃后向其中缓慢滴加预先配置好的2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液；滴加完后在4℃下反应2小时，然后在室温下反应28小时；反应结束后加入500mL去离子水，过滤；用20mL二氯甲烷溶解滤饼，200mL冰的正己烷沉淀，反复进行3次，滤饼在60℃下真空干燥72h，得到米黄色产物，即得8臂星形多官能团引发剂8Br-β-CD，反应得率为89.2%。

实施例812臂星形多官能团引发剂12Br-β-CD的制备

在冰水浴及搅拌下，2-溴代异丁酰溴8.28g溶于20mL无水1-甲基-2-吡咯烷酮中，在3℃下密封保存备用；将3.4gβ-CD加入到35mL1-甲基-2-吡咯烷酮中，在氮气保护下搅拌至完全溶解，此时加入三乙胺4.0g和4-二甲氨基吡啶0.04g，在冰浴中冷却至3℃后向其中缓慢滴加预先配置好的2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液；滴加完后在3℃下反应2小时，然后在室温下反应30小时；反应结束后加入600mL去离子水，过滤；用25mL二氯甲烷溶解滤饼，250mL冰的正己烷沉淀，反复进行3次，滤饼在60℃下真空干燥72h，得到米黄色产物，即得12臂星形多官能团引发剂12Br-β-CD，反应得率为86.7%。

实施例918臂星形多官能团引发剂18Br-β-CD的制备

在冰水浴及搅拌下，2-溴代异丁酰溴10.4g溶于30mL无水1-甲基-2-吡咯烷酮中，在2℃下密封保存备用；将2.84gβ-CD加入到37mL1-甲基-2-吡咯烷酮中，在氮气保护下搅拌至完全溶解，此时加入三乙胺5.9g和4-二甲氨基吡啶0.04g，在冰浴中冷却至2℃后向其中缓慢滴加预先配置好的2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液；滴加完后在2℃下反应2小时，然后在室温下反应32小时；反应结束后加入800mL去离子水，过滤；用30mL二氯甲烷溶解滤饼，300mL冰的正己烷沉淀，反复进行3次，滤饼在60℃下真空干燥72h，得到米黄色产物，即得18臂星形多官能团引发剂18Br-β-CD，反应得率为60.1%。

实施例1021臂星形多官能团引发剂21Br-β-CD的制备

在冰水浴及搅拌下，2-溴代异丁酰溴12.1g溶于36.3mL无水1-甲基-2-吡咯烷酮中，在0℃下密封保存备用；将2.84gβ-CD加入到42.6mL1-甲基-2-吡咯烷酮中，在氮气保护下搅拌至完全溶解，此时加入三乙胺8.0g和4-二甲氨基吡啶0.05g，在冰浴中冷却至0℃后向其中缓慢滴加预先配置好的2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液；滴加完后在0℃下反应2小时，然后在室温下反应36小时；反应结束后加入1000mL去离子水，过滤；用40mL二氯甲烷溶解滤饼，400mL冰的正己烷沉淀，反复进行3次，滤饼在60℃下真空干燥72h，得到米黄色产物，即得21臂星形多官能团引发剂21Br-β-CD，反应得率为48.2%。

三、具有不同臂数的胍盐星形聚合物的制备实施例

实施例113臂胍盐星形聚合物的制备

在反应器中加入150mL二甲亚砜，在搅拌并通入氮气下加入如实施例6制得的3Br-β-CD0.158g、如实施例5制得的功能化聚六亚甲基双胍盐酸盐24.0g、AM4.26g、2，2’-联吡啶0.21g；反应物混合均匀后，将反应器抽真空、再充氮气，反复三次后在通入氮气下迅速加入CuBr0.065g并密封；将温度升至60℃，磁力搅拌恒温反应36小时；反应结束后将反应液冷却至室温，并通过中性氧化铝柱除去催化剂，后将反应液置于去离子水中透析1天（透析袋截留分子量1000Da），每2小时换一次水，冷冻干燥，得本发明所述胍盐星形聚合物，反应得率为58.1%，产物具有高效的抗病毒性能，50ppm的该溶液对野生型腺病毒的灭活率就高达92%；同时还具有高效的抗菌性能，其最低抑菌浓度为3.0ppm。

实施例128臂胍盐星形聚合物的制备

在反应器中加入240mLN，N-二甲基甲酰胺和60mL去离子水，在搅拌并通入氮气下加入如实施例7制得的8Br-β-CD0.233g、如实施例4制得的功能化聚六亚甲基双胍盐酸盐25.6g、AM6.82g、2，2’-联吡啶0.30g；反应物混合均匀后，将反应器抽真空、再充氮气，反复三次后在通入氮气下迅速加入CuBr0.137g并密封；将温度升至90℃，磁力搅拌恒温反应32小时；反应结束后将反应液冷却至室温，并通过中性氧化铝柱除去催化剂，后将反应液置于去离子水中透析1天（透析袋截留分子量1000Da），每2小时换一次水，冷冻干燥，得本发明所述胍盐星形聚合物，反应得率为69.2%，产物具有高效的抗病毒性能，50ppm的该溶液对野生型腺病毒的灭活率就高达97%；同时还具有高效的抗菌性能，其最低抑菌浓度为1.5ppm。

实施例1312臂胍盐星形聚合物的制备

在反应器中加入200mL甲醇和40mL去离子水，在搅拌并通入氮气下加入如实施例8制得的12Br-β-CD0.3g、如实施例3制得的功能化聚六亚甲基胍盐酸盐14.4g、AM5.11g、N，N，N’，N’’，N’’-五甲基二乙烯三胺0.37g；反应物混合均匀后，将反应器抽真空、再充氮气，反复三次后在通入氮气下迅速加入CuCl0.15g并密封；将温度升至100℃，磁力搅拌恒温反应28小时；反应结束后将反应液冷却至室温，并通过中性氧化铝柱除去催化剂，后将反应液置于去离子水中透析1天（透析袋截留分子量1000Da），每2小时换一次水，冷冻干燥，得本发明所述胍盐星形聚合物，反应得率为60.9%，产物具有高效的抗病毒性能，50ppm的该溶液对野生型腺病毒的灭活率就高达100%；同时还具有高效的抗菌性能，其最低抑菌浓度为0.8ppm。

实施例1418臂胍盐星形聚合物的制备

在反应器中加入130mL乙醇和40mL去离子水，在搅拌并通入氮气下加入如实施例9制得的18Br-β-CD0.38g、如实施例2制得的功能化聚六亚甲基胍盐酸盐7.2g、AM2.56g、三（N，N-二甲氨基乙基）胺0.50g；反应物混合均匀后，将反应器抽真空、再充氮气，反复三次后在通入氮气下迅速加入CuCl0.14g并密封；将温度升至120℃，磁力搅拌恒温反应24小时；反应结束后将反应液冷却至室温，并通过中性氧化铝柱除去催化剂，后将反应液置于去离子水中透析1天（透析袋截留分子量1000Da），每2小时换一次水，冷冻干燥，得本发明所述胍盐星形聚合物，反应得率为54.2%，产物具有高效的抗病毒性能，50ppm的该溶液对野生型腺病毒的灭活率就高达100%；同时还具有高效的抗菌性能，其最低抑菌浓度为0.8ppm。

实施例1521臂胍盐星形聚合物的制备

在反应器中加入30mL异丙醇和7mL去离子水，在搅拌并通入氮气下加入如实施例10制得的21Br-β-CD0.43g、如实施例1制得的功能化聚六亚甲基胍盐酸盐1.26g、AM0.60g、六甲基三亚乙基四胺0.24g；反应物混合均匀后，将反应器抽真空、再充氮气，反复三次后在通入氮气下迅速加入CuCl0.10g并密封；将温度升至130℃，磁力搅拌恒温反应18小时；反应结束后将反应液冷却至室温，并通过中性氧化铝柱除去催化剂，后将反应液置于去离子水中透析1天（透析袋截留分子量1000Da），每2小时换一次水，冷冻干燥，得本发明所述胍盐星形聚合物，反应得率为49.8%，产物具有高效的抗病毒性能，50ppm的该溶液对野生型腺病毒的灭活率就高达100%；同时还具有高效的抗菌性能，其最低抑菌浓度为0.8ppm。

四、本发明实施例所制得的胍盐星形聚合物应用效果实施例

实施例16

在本实施例中，采用实例12中制备的胍盐星形聚合物，分别将0.012g、0.024g、0.06g、0.084g和0.12g浓度为10wt%的胍盐星形聚合物溶液加入到240g浓度为0.5％造纸浆料（胍盐星形聚合物的添加量分别为1、2、5、7和10mg聚合物/1g绝干亚硫酸盐漂白纤维）中浸渍1h，然后通过常规抄纸工艺制备具有抗病毒抗菌防霉功能的各类纸张制品。采用摇瓶法来测试此类纸制品对大肠杆菌的抑菌率，具体操作过程如下：分别取0.1g碎纸片样品于锥形瓶中，再往锥形瓶中加入5mL预先配好的约10000CFU/mL的大肠杆菌悬液，然后将锥形瓶放入摇床中，于37℃下以200rpm的速度震荡混合1h，取1.0mL菌液用无菌蒸馏水稀释10倍，接着取0.1mL该稀释菌液于琼脂板上。将该琼脂板放入生化培养箱37℃培养24h。最后进行平板计数。细胞生长抑制率可由以下公式计算：

其中，A为空白纸样处理的琼脂板上的细菌数，B为抗菌纸样处理的琼脂板上的细菌数。表1是不同胍盐星形聚合物添加量的抗菌纸对大肠杆菌细胞生长抑制率：

表1不同胍盐星形聚合物添加量的抗菌纸对大肠杆菌细胞生长抑制率

实施例17

在本实施例中，实例12中制备的8臂胍盐星形聚合物的抗病毒活性由人类胚胎肾脏（HEK293）和狗肾上腺皮质（MDCK）细胞上的噬斑实验来评价。胍盐星形聚合物的水溶液浓度分别为100、75、50、25和12.5μg/mL。具体操作过程如下：3mLRPMI-10%FBS/孔细胞（75万个细胞）种入6孔板。第二天除去6孔板内细胞培养液上清液，并加入2mL含有野生型腺病毒或流感病毒（A/PR8/8/34）的培养液混合物后放入含5%CO₂的培养箱中37°C培养2h。培养后，除去6孔板内细胞培养液上清液，并加入RPMI-10%FBS溶液（含0.5%琼脂），当板上覆盖的琼脂凝固后，将该琼脂板放入培养箱中培养72h后，加入0.03%中性红溶液进行染色以观察噬斑。只有活细胞可以吸收此染色剂，死细胞则不能，从这一点来说，如果细胞未被染成红色，聚合物就是有毒的。每个实验平行进行三次。病毒灭活率（%）可由以下公式计算：

其中，A和B分别为空白样品和星形聚合物样品处理的琼脂板上检测到的噬菌斑的数量。表2和表3分别是不同浓度的胍盐星形聚合物溶液对野生型腺病毒和流感病毒（A/PR8/8/34）的灭活率：

表2不同浓度的胍盐星形聚合物溶液对野生型腺病毒的灭活率

表3不同浓度的胍盐星形聚合物溶液对流感病毒（A/PR8/8/34）的灭活率

Claims (8)

1.一种抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物，其特征在于，它具有如下的结构式：

其中：R₁=聚六亚甲基胍盐酸盐或聚六亚甲基双胍盐酸盐的一种，分子量为600-2000；m=5-20，n=1-5，环糊精上R的数目（即环糊精上-OH的酰化度）为3-21。

2.根据权利要求1所述的抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物，其特征在于，分子量为2000-50000。

3.一种制备如权利要求1或2所述的抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的方法，其特征在于，以溴代β-环糊精为引发剂，含碳碳双键的胍盐齐聚物为功能化单体，丙烯酰胺为共聚单体，过渡金属卤化物/络合配位体为催化体系，通过原子转移自由基聚合，合成得到臂数、结构和分子量可控的以溴代β-环糊精为核，以功能化胍盐齐聚物与丙烯酰胺的共聚物为臂的抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物。

4.根据权利要求3所述的制备抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的方法，其特征在于，制备按如下步骤进行：

（1）采用甲基丙烯酸环氧丙酯（GMA）对胍盐齐聚物进行改性，制备含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体；

称取胍盐齐聚物溶于去离子水中配成质量分数为20-40wt%的胍溶液；将该胍溶液与GMA以摩尔比1:1-1.2的比例混合，加入反应器中，在氮气保护下室温搅拌反应12-24小时，直到油相完全消失为止，制得含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体；

所述胍盐齐聚物选自聚六亚甲基胍盐酸盐或聚六亚甲基双胍盐酸盐中的一种，分子量为600-2000；

（2）采用2-溴代异丁酰溴对β-CD进行端基修饰，合成星形多官能团引发剂；

在冰水浴及搅拌下，将2-溴代异丁酰溴溶于无水1-甲基-2-吡咯烷酮中，其配比为1:1-3g/mL，得2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液，在0-5℃下密封保存备用；

将β-CD加入到无水1-甲基-2-吡咯烷酮1:5-15g/mL中，在氮气保护下搅拌至完全溶解，此时加入三乙胺和极少量4-二甲氨基吡啶,加入量为0.01-0.05g，三乙胺与2-溴代异丁酰溴的摩尔比为0.8-1.5：1，在冰浴中冷却至0-5℃后向其中缓慢滴加预先配置好的2-溴代异丁酰溴的无水1-甲基-2-吡咯烷酮溶液，2-溴代异丁酰溴与β-CD的摩尔比为3-21：1；

滴加完后在0-5℃下反应2小时，然后在室温下反应24-36小时；反应结束后加入200-1000mL去离子水，过滤，用二氯甲烷溶解滤饼后，加入冰的正己烷沉淀，滤饼在60℃下真空干燥72h，得到米黄色产物，即具有3-21个不同臂数的星形多官能团引发剂Br-β-CD；

（3）以步骤（2）制得的星形多官能团引发剂Br-β-CD为引发起始核心，过渡金属卤化物/络合配位体为催化体系，引发步骤（1）制得的含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体与丙烯酰胺单体进行原子转移自由基聚合（ATRP），合成具有3-21个支链的胍盐星形聚合物

在反应器中加入溶剂，使单体在溶剂中的浓度为1:5-20(g/mL)，在搅拌并通入氮气下加入步骤（2）制得的星形多官能团引发剂Br-β-CD、步骤（1）制得的含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体、丙烯酰胺单体、络合配位体；

反应物混合均匀后，将反应器抽真空、再充氮气，反复三次后在通入氮气下迅速加入过渡金属卤化物并密封；

将温度升至60-130℃，磁力搅拌恒温反应8-36小时；

反应结束后将反应液冷却至室温，并通过中性氧化铝柱除去催化剂，后将反应液置于去离子水中透析1天，透析袋截留分子量1000Da，每2小时换一次水，冷冻干燥，得抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物。

5.根据权利要求4所述的制备抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的方法，其特征在于，所述步骤（2）反应体系中2-溴代异丁酰溴与β-CD的摩尔比为3-21：1，得到酰化度（即臂数）为3-21的Br-β-CD；三乙胺与2-溴代异丁酰溴的摩尔比为0.8-1.5：1。

6.根据权利要求5所述的制备抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的方法，其特征在于，所述步骤（3）中溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、去离子水之一或其中二者的组合；过渡金属卤化物为CuCl或CuBr；络合配位体为2，2’-联吡啶、N，N，N’，N’’，N’’-五甲基二乙烯三胺、三（N，N-二甲氨基乙基）胺、六甲基三亚乙基四胺之一或其中二者的组合。

7.根据权利要求6所述的制备抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的方法，其特征在于，所述步骤（3）中含碳碳双键的胍盐齐聚物功能化单体、丙烯酰胺单体与星形多官能团引发剂的端官能团的摩尔比为1-40：4-200：1；过渡金属卤化物与星形多官能团引发剂的端官能团的摩尔比为0.5-1.5：1；过渡金属卤化物与络合配位体的摩尔比为1：1-3。

8.一种如权利要求1或2所述的抗菌、抗病毒胍盐星形聚合物的应用，其特征在于，将所述的胍盐星形聚合物作为抗菌、抗病毒添加剂，以0.05-1.0％wt的配比与水处理剂、洗涤剂、消毒剂、纸浆、合成纤维或天然纤维、粘结剂共混，从而制备水处理剂、洗涤剂、消毒剂、纸张、纺织品、粘结剂产品。