CN105979781A

CN105979781A - 抗菌基底及其使用方法

Info

Publication number: CN105979781A
Application number: CN201480074442.9A
Authority: CN
Inventors: 罗杰·A·纳赛尔; 雪莉·杨; 马里恩·L·柴尔特罗; 马克·阿曼
Original assignee: X Micro Organism Co Ltd
Current assignee: X Micro Organism Co Ltd
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-09-28
Also published as: US20180139959A1; US20170000115A1; EP3086647A1; EP3086647A4; WO2015100227A1; CA2934693A1

Abstract

提供了一种抗菌基底，该抗菌基底包括共价地键合有抗菌聚合物的基底，其中，该抗菌聚合物包括烯化氧骨架，该烯化氧骨架附接了一个或多个烷基和/或烯化氧一级和/或二级支链，该烷基或烯化氧一级和/或二级支链中的至少一个用季铵基团或氟化基团官能化，或者该烷基和/或烯化氧一级和/或二级支链中的至少两个用季铵基团和氟化基团官能化。该抗菌基底可以用于例如保护物体免受微生物感染、微生物移植或微生物转染的方法，该方法包括向物体提供抗菌基底。

Description

抗菌基底及其使用方法

技术领域

本公开内容在某种程度上涉及抗菌基底及其使用方法。

背景技术

已知病原微生物(诸如，细菌、病毒、真菌、酵母和藻类)会引起严重疾病和死亡。可以在许多地方和物体中发现微生物，诸如，医院、手套、围裙、盾牌、植入物、厨房灶台、计算机键盘、电话、工厂、动物、食品加工设备、药物、空气、水和农用设备。与这些微生物接触的人、动物、鸟和物体处于被这些微生物感染或污染的危险。因此，有必要杀死上述微生物或使其失去活性，或者防止上述表面被微生物侵袭。

已提议用抗菌剂修饰材料的表面，使得使与这些表面接触的微生物失去活性或杀死这些微生物。例如，已提议通过非共价键合(诸如涂覆或涂刷)将抗菌剂附接至各种材料。可以在美国专利申请公开号2013/0110237 A1和2010/0136072 A1中找到表面被抗菌剂非共价修饰的物品的实例，其中，这些表面已经涂覆有抗菌剂。然而，这些非共价修饰表面具有某些限制；例如，抗菌涂层倾向于随着时间被冲掉，从而缩短涂覆表面的使用寿命。另外，抗菌剂可能污染与其接触的产品。此外，通过浸入溶液来杀死微生物的机制而起作用的涂层对空气传播的微生物无效。

共价键合的表面是有利的，这是因为它们更持久且污染更小，并且还可以适用于空气传播的微生物。也提议了这样的表面。例如，WO 2002/085542 A1公开了由两亲化合物构成的表面，该两亲化合物为诸如季铵化的聚(正烷基乙烯基吡啶)或聚(正烷基乙撑亚胺)聚合物，这些聚合物共价地键合至玻璃表面，据称是用于防止微生物的积聚，其中，这种积聚对人类或动物健康具有有害影响。WO 2008/000429 A1公开了据称是展现抗菌效力的物品，该物品含有载体、附接至该载体的间隔物(例如聚合物)，以及直接或间接地附接至该间隔物的一个或多个季铵基团，所述物品据称是用于瓶、隐形眼镜、纺织品、涂层、丸、珠和膜的制造。

尽管有上述提议，但是大部分提议都是涉及将主要为疏水的聚合物附接至表面，但是对于共价地键合至展现出可调整亲水和亲氟化学成分的抗菌剂的表面仍然存在未满足的需求。

发明内容

本公开内容满足了前述需求中的一种或多种。相应地，本公开内容提供了一种抗菌基底，该抗菌基底包括共价地键合有抗菌聚合物的基底，其中，所述抗菌聚合物包括烯化氧(环氧烷，alkylene oxide)骨架，该烯化氧骨架附接了一个或多个烷基一级支链和/或烯化氧一级支链，其中，该烷基一级支链或烯化氧一级支链中的至少一个用季铵基团或氟化基团官能化，或者该烷基一级支链和/或烯化氧一级支链中的至少两个用季铵基团和氟化基团官能化，其中，该烷基一级支链和/或烯化氧一级支链中的至少一个可选地包含用季铵基团或氟化基团官能化的一个或多个烷基二级支链和/或烯化氧二级支链，或者该烷基二级支链和/或烯化氧二级支链中的至少两个用季铵基团和氟化基团官能化，并且其中，所述聚合物与阴离子缔合，以当存在季铵基团时维持电中性。

还提供了使用如本文所述的抗菌基底的方法。本发明的方法包括用于保护物体免受微生物感染、微生物移植或微生物转染的方法，该方法包括向物体提供抗菌基底。

因为抗菌聚合物共价地键合至基底，所以聚合物不会随着时间被冲掉，从而提高抗菌基底的使用寿命，并且减少与表面相关的物体的污染。此外，共价键合的抗菌聚合物有效地杀死空气传播的微生物或使其失去活性。

另外，由于存在具有不同化学特性的两个主基：亲水骨架(烯化氧)和疏水和/或亲氟官能团(铵基和/或氟化基团)，所以可以调整涂覆有杀微生物聚合物的表面的整体性能以及该表面与其周围的化学物和表面之间的相互作用。例如，烯化氧基中较短的烯基和/或较高的烯化氧基重复数和/或铵基中较短的烷基和/或较短的氟化基团导致杀微生物聚合物较亲水的特性。这种特性在抗菌基底和周围的亲水实体之间产生较强的相互作用。相反地，烯化氧基中较长的烯基和/或较低的烯化氧基重复数和/或铵基中较长的烷基和/或较长的氟化基团均导致杀微生物聚合物较疏水的特性。这种特性在抗菌基底和周围的亲水实体之间产生较弱的相互作用。

附图说明

图1示出了制备根据本公开内容的实施方式的抗菌基底的方法。

具体实施方式

本公开内容提供了抗菌基底，该抗菌基底包括共价地键合有抗菌聚合物的基底，其中，所述抗菌聚合物包括烯化氧骨架，该烯化氧骨架附接了一个或多个烷基一级支链和/或烯化氧一级支链，其中，该烷基一级支链或烯化氧一级支链中的至少一个(至少一种)用季铵基团或氟化基团官能化，或者该烷基一级支链和/或烯化氧一级支链中的至少两个(至少两种)用季铵基团和氟化基团官能化，其中，该烷基一级支链和/或烯化氧一级支链中的至少一个可选地包含用季铵基团或氟化基团官能化的一个或多个烷基二级支链和/或烯化氧二级支链，或者该烷基二级支链和/或烯化氧二级支链中的至少两个用季铵基团和氟化基团官能化，并且其中，所述聚合物与阴离子缔合，从而当存在季铵基团时维持电中性。

如本文所用的，术语“抗菌”是指杀微生物的，即，具有杀死、驱除微生物和/或使其失去活性的能力，如本文所述。

阴离子为任何适合的带负电荷的部分，其用于中和季铵基团的电荷，如本文所述。阴离子可以为例如卤离子(卤化物，halide)(例如，Cl^-、F^-、Br^-、I^-)、含氧阴离子(例如，CO₃ ^2-、HCO₃ ^2-、OH^-、NO^3-、PO₄ ^3-或SO₄ ^2-)或有机阴离子(例如，CH₃COO^-、HCOO^-、C₂O₄ ^2-或CN^-)。

烯化氧骨架、烷基一级支链或烯化氧一级支链以及烷基二级支链或烯化氧二级支链可以具有任何适合数目的碳，诸如C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、C₇、C₈、C₉、C₁₀、C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₁₄、C₁₅、C₁₆、C₁₇、C₁₈、C₁₉或C₂₀。烯化氧骨架或烷基一级或二级支链或烯化氧一级或二级支链中的碳数目由期望的可溶性能和/或最终用途确定。例如，通常可以理解，烯化氧骨架、一级支链和/或二级支链中的烯基部分越大，并且一级支链和/或二级支链的烷基越长，则聚合物就越不溶于水或低级醇。相反地，烯化氧骨架、一级支链和/或二级支链中的烯基部分越短，并且一级支链和/或二级支链中的烷基越短，则聚合物就越溶于水或低级醇。

在一些方面，烯化氧骨架包括氧化(C₃)丙烯(环氧丙烷)骨架，氧化(C₂)乙烯(环氧乙烷)骨架，或者包括氧化丙烯单元和氧化乙烯单元两者。一级支链和/或二级支链包括至少一个氧化乙烯单元或至少一个氧化丙烯单元。

在某些方面，烯化氧骨架为下述分子式的氧化丙烯(环氧丙烷)：

其中，p为1至60。例如，p为下述范围：1至50、1至40、1至30、1至20、2至20、2至15、2至12、2至10、2至8、3至10、3至8、4至10、4至8、5至10、5至8、6至10或6至8；或者，p为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58或60。烷基一级支链和/或烯化氧一级支链附接至上文所示的三个开放位点中的一个或多个。

烯化氧骨架可以附接至任何适合数目的烷基一级或二级支链和/或烯化氧一级或二级支链。烷基支链的长度和一级或二级支链的数目由期望的可溶性能和/或最终用途确定。在某些方面，烯化氧骨架包括至少2个(例如至少3个、至少4个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个或至少8个)个一级或二级支链。骨架可以具有任何数目的适合支链的上限，例如可达100个(例如，可达80个、可达60个、可达40个、可达20个或可达10个)烷基一级或二级支链和/或烯化氧一级或二级支链。关于烷基一级或二级支链和/或烯化氧一级或二级支链的数目的这些下限和上限可以以任何组合使用(例如，2-100、3-80和4-10等)。在某些方面，骨架具有2个至20个一级支链。烯化氧骨架连接至4至8个一级支链(例如氧化乙烯一级支链)。取决于支链的数目和放置，可以将聚合物描述为星状聚合物、梳状聚合物、刷状聚合物、棕榈树状聚合物、H状聚合物或哑铃状聚合物。

在一些实施方式中，一级或二级支链可以基于聚乙二醇(PEG)。例如，可以将支链PEG(例如包括2至100个PEG支链的烯化氧骨架)用作根据实施方式的抗菌聚合物。在一些实施方式中，聚合物包括3至10个(例如，3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个)PEG支链。

被官能化的一级支链或二级支链具有下述分子式

-(CH₂)_n-X,-(CH₂CH₂O)_n-X，或-(CH₂CH₂CH₂O)_n-X，

其中

当Y为如本文所述的季铵基团时，X为–(CH₂)_m-Y，或者

当Y为如本文所述的氟化基团时，X为–(CH₂)_m-NHC(O)-Y

m为0至10，并且

n为1至2500。

m的值决定烯基连接基团的长度(例如，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10)。如果不需要连接基团，则m为0。在某些实施方式中，m为1或2。

n的值在某种程度上决定了抗菌聚合物的分子量。聚合物的分子量如本文所述，并且n为提供期望分子量的数目。典型地，n为1至2500(例如，1至2000、2至1000、2至800、2至600、3至500、3至400、4至400、4至300等)。

可以通过任何适合的方法提供或制备本公开内容的抗菌聚合物。例如，本文中描述了合成方法，并且聚合物起始材料可以通过本领域已知的方法制备或者是市场上可买到的(例如，Sigma-Aldrich(密苏里州圣路易斯)、Dow Chemical(密歇根州米德兰)、JenKemTechnology(德克萨斯州艾伦))。典型的聚合方法包括开环聚合、悬浮聚合、自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合或茂金属催化，并且可以包括引发剂和/或催化剂。适合催化剂的实例包括酸性催化剂、碱性金属基催化剂(例如，NaOH、KOH、Na₂CO₃)、金属氧化物催化剂、Mg基催化剂、Ca基催化剂、Al基催化剂以及它们的组合。

抗菌聚合物可以为任何适合的平均分子量，并且通常随起始材料的比率和合成方法变化。典型地，根据期望的可溶性能和/或最终用途来调整分子量。例如，数目、重量或体积平均分子量可以为至少约200g/mol(例如，至少约300g/mol、至少约500g/mol、至少约800g/mol、至少约1000g/mol、至少约1500g/mol、至少约2000g/mol)和/或可达约100000g/mol(例如，可达约90000g/mol、可达约80000g/mol、可达约70000g/mol、可达约60000g/mol、可达约50000g/mol、可达约40000g/mol、可达约30000g/mol、可达约20000g/mol或可达约10000g/mol)。可以以任何组合使用关于数目、重量或体积平均分子量的这些下限和上限来描述聚合物分子量范围(例如，约200至约100000g/mol、约300g/mol至约50000g/mol以及约1000至约20000g/mol等)。

可以使用已知的方法在数量上(定量地)对抗菌聚合物进行表征。例如，可以使用凝胶渗透色谱法(也称为尺寸排阻色谱法和凝胶过滤色谱法)、核磁共振光谱法(NMR)、基质附助激光解吸/电离质谱法(MALDI)、光散射法(例如低角度和多角度)、小角中子散射(SANS)、沉降速度法、端基分析法、渗透压力测定法、冰点测定法/沸点测定法和粘度测定法对分子量进行确定。

在一些方面，烷基一级支链和/或烯化氧一级支链中的至少一个用季铵基团(诸如上述取代基Y)官能化，所述季铵基团可以具有分子式–N⁺R¹R²R³。取代基R¹、R²和R³独立地选自烷基、烯基、环烷基和芳基。在一些实施方式中，基于期望的性能和/或最终用途来选择R¹、R²和R³。例如，通常可以理解，R¹、R²和/或R³中碳的数目越大，最终的聚合物涂覆表面就越疏水。相反地，R¹、R²和/或R³中碳的数目越小，最终的聚合物涂覆表面就越亲水。在一些实施方式中，R¹、R²和R³独立地为烷基，诸如C_1-20烷基(例如，C_1-18烷基、C_1-16烷基、C_1-14烷基、C_1-12烷基或C_1-10烷基)。在具体实例中，R¹和R²每个均为低级烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基或戊基)，并且R³为选自己基、辛基、癸基、十二基、十四基、十六基和十八基的烷基。在一些实施方式中，R¹和R²为甲基，并且R³为癸基、十二基或十八基。

在一些方面，烷基一级支链和/或烯化氧一级支链中的至少一个用氟化基团(诸如上述取代基Y)官能化。氟化基团可以为例如氟烷基、氟烯基、氟环烷基或氟芳基、全氟化基团诸如全氟烷基、全氟烯基、全氟环烷基或全氟芳基。在实施方式中，氟化基团为全氟烷基，诸如C_1-18全氟烷基(例如，C_1-16全氟烷基、C_1-14全氟烷基、C_1-12全氟烷基或C_1-10全氟烷基)。在一些实施方式中，氟烷基为九氟丁基及其同分异构体(异构体)、七氟丙基及其同分异构体以及五氟乙基。

在某些其他方面，抗菌聚合物包括至少两个一级支链。一级支链中的一个用季铵基团官能化，而另一个一级支链用氟化基团官能化。这种类型的混合聚合物可以具有任何数目的季铵基团或氟化基团(例如，季铵基团或氟化基团每种至少1个、每种至少2个、每种至少3个、每种至少4个、每种至少5个、每种至少10个、每种至少15个、每种至少20个等)。聚合物可以包括相等或不等数目的季铵基团和氟化基团(例如，3个氟化基团和1个季铵基团；或4个氟化基团和4个季铵基团)。季铵基团和氟化基团如本文所述。

如本文所用的，除非另有规定，否则术语“烷基”指具有指示数目的碳原子(例如，C₁-C₂₀、C₁-C₁₈、C₁-C₁₆、C₁-C₁₄、C₁-C₁₂、C₁-C₁₀、C₁-C₈、C₁-C₆、C₁-C₄等)的饱和直链或饱和支链非环烃。代表性的饱和直链烷基包括：甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十二基、正十四基、正十六基和正十八基；而代表性的饱和支链烷基包括异丙基、仲丁基、异丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2,3-二甲基丁基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、2,3-二甲基己基、2,4-二甲基己基、2,5-二甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,2-二甲基己基、3,3-二甲基戊基、3,3-二甲基己基、4,4-二甲基己基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、2-乙基己基、3-乙基己基、4-乙基己基、2-甲基-2-乙基戊基、2-甲基-3-乙基戊基、2-甲基-4-乙基戊基、2-甲基-2-乙基己基、2-甲基-3-乙基己基、2-甲基-4-乙基己基、2,2-二乙基戊基、3,3-二乙基己基、2,2-二乙基己基、3,3-二乙基己基等。烷基可以为未取代的或取代的。

如本文所用的，除非另有规定，否则术语“烯基”是指具有指示数目的碳原子(例如，C₂-C₂₀、C₂-C₁₈、C₂-C₁₆、C₂-C₁₄、C₂-C₁₂、C₂-C₁₀等)并包括至少一个碳-碳双键的直链非环烃或支链非环烃。代表性的直链烯基和支链烯基包括乙烯基、烯丙基、1-丁烯基、2-丁烯基、异丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、2--甲基-2-丁烯基、2,3-二甲基-2-丁烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、1-庚烯基、2-庚烯基、3-庚烯基、1-辛烯基、2-辛烯基、3-辛烯基等。烯基的任何不饱和基(双键)可以不与另一不饱和基共轭或与另一不饱和基共轭。烯基可以为未取代的或取代的。

如本文所用的术语“环烷基”是指包含例如3至7个碳原子或5至6个碳原子的环烷基部分。这样的部分的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。

术语“芳基”是指本领域通常理解的未取代或取代的芳香碳环部分，并且包括单环和多环芳香烃，例如，苯基、联苯、萘基、蒽基、芘基等。芳基部分通常包含例如6至30个碳原子、6至18个碳原子、6至14个碳原子或6至10个碳原子。可以理解，术语芳基包括平面的、并包括4n+2π个电子的碳环部分，根据休克尔规则，其中n＝1、2或3。

如本文所用的，除非另有规定，否则术语“取代的”是指由一个或多个取代基(例如1、2、3、4、5、6个等)取代的基团，所述取代基诸如为烷基、烯基、炔基、环烷基、芳酰基、卤素、卤代烷基(包括三氟甲基)、卤代烷氧基(包括三氟甲氧基)、羟基、烷氧基、环烷氧基、杂环氧基、含氧代(氧基)(＝O)、酰基、芳基、芳烷基、烷基芳基、杂芳基、杂芳烷基、烷基杂芳基、杂环、芳氧基、烷酰氧基、氨基、烷氨基、芳氨基、芳烷氨基、环烷基氨基、杂环氨基、烷酰基氨基、芳酰氨基、芳烷酰氨基、取代的烷酰基氨基、取代的芳氨基、取代的芳烷酰氨基、硫醇(巯基)、烷硫基、芳硫基、芳基烷硫代基、环烷硫代基、杂环硫基、烷硫羰基、芳硫羰基、芳基烷基硫羰基、烷磺酰基、芳基磺酰基、芳烷磺酰基、磺酰氨基(例如-SO₂NH₂)、取代的磺酰氨基、硝基、氰基、羧基、脲基、氨甲酰基(例如-CONH₂)、取代的氨甲酰基(例如，-CONH-烷基、-CONH-芳基、-CONH-芳烷基，或者在氮上存在两个选自烷基或芳烷基的取代基的实例)、烷氧羰基、芳基、取代的芳基、取代或未取代的杂环烷基以及取代或未取代的杂芳基。

在一些实施方式中，抗菌基底选自

其中：

X为O、S或NH；

M^-为阴离子；并且

n为2至2500。

在一些方面，X为O。在其他方面，X为NH。阴离子M^-为任何适合的带负电荷的部分，其用于中和季铵基团的电荷，如本文所述。阴离子可以为例如卤离子(例如，Cl^-、F^-、Br^-、I^-)、含氧阴离子(例如，CO₃ ^2-、HCO₃ ^2-、OH^-、NO^3-、PO₄ ^3-或SO₄ ^2-)或有机阴离子(例如，CH₃COO^-、HCOO^-、C₂O₄ ^2-或CN^-)。取代基n如本文所述，并至少部分地决定了聚合物的分子量。

在一些实施方式中，抗菌聚合物具有选自下述的聚阳离子：聚阳离子N,N-十八基甲基-PEG；聚阳离子N,N-十二基甲基-PEG；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG；以及聚阳离子N,N-己基甲基-PEG。

抗菌聚合物的其他实例包括：聚阳离子N,N-十八基甲基-PEG(440，大约2-臂)；聚阳离子N,N-十二基甲基-PEG(440，大约2-臂)；聚阳离子N,N-十八基甲基-PEG(2k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-十二基甲基-PEG(2k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-十八基甲基-PEG(3k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-十二基甲基-PEG(3k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(10k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(10k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(20k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(20k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(40k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(40k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(10k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(10k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(20k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(20k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(40k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(40k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(10k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(10k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(20k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(20k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(40k，大约7-臂)；以及聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(40k，大约3-臂)。

本公开内容还提供了使用如本文所述的抗菌基底的方法。适用于使用本文所述聚合物的环境包括但不限于：住宅、办公室、医院、洁净室、研究实验室、兽医环境、工厂、建筑工地、公共设施、宿舍、学校、机场、体育场、公园、游乐场、空用交通工具、陆用交通工具和水用交通工具，以及农业环境。

特别地，本公开内容提供了一种用于保护物体免受微生物感染、微生物移植或微生物转染的方法，该方法包括向物体提供如本文所述的抗菌基底。抗菌基底可以铺满整个物体或者占据物体的仅一部分。在存在抗菌基底的情况下，认为驱除了降落在抗菌基底上的微生物或使其失去活性。

可以通过任何适合的方法向物体提供抗菌基底，诸如物理粘附或化学粘附或者将抗菌基底引入物体的生产过程中。向物体提供抗菌基底的实例包括例如：旋转、涂覆、层压、胶合、粘合、粘接、按压、热压、粘附、静电粘附、粘固、钉合、装订、缝合、喷雾、雾溅、滚压、刷涂、干燥、喷雾干燥、浸渍、浸涂、融化、加热、烧结、焊接、挤压、注射模塑、热成型、圧缩模塑、吹塑、压实、气相沉积、刮涂、凹面涂覆、热熔涂覆、丝印涂覆、狭缝涂覆、旋转涂覆和平版印刷。

保护物体免受微生物感染、微生物移植或微生物转染的方法可以包括例如驱除、消灭、杀死微生物和/或使其失去活性。在相同条件下(例如，温度、相对湿度、亮度级等)，相比于不存在抗菌聚合物的相同基底和/或物体上微生物的量，由于在抗菌基底中存在抗菌聚合物，所以基底和/或物体上微生物的量减少。微生物的量减少的水平可为任何水平，包括100％(例如，99％、98％、97％、96％、95％、94％、93％、92％、91％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％或10％)减少。

如本文所用的“微生物”(即，微生物)可以是单细胞或多细胞生物体，并且包括诸如原核生物(例如，细菌和古生菌)、真核细胞(例如，原生动物、真菌、藻类、微生植物和动物)和病毒的生物体。例如，细菌可以为革兰氏阴性的或革兰氏阳性的。在具体实施方式中，微生物选自：金黄色酿脓葡萄球菌、链球菌、大肠杆菌(E.col)、绿脓杆菌、分支杆菌、腺病毒、鼻病毒、天花病毒、流感病毒、疱疹病毒、人体免疫缺陷病毒(HIV)、狂犬病、基孔肯雅病、严重急性呼吸系统综合症(SARS)、小儿麻痹症、疟疾、登革热、肺结核、脑膜炎、伤寒症、黄热病、埃博拉病毒、志贺氏杆菌、李斯特菌、耶尔森氏鼠疫杆菌、西尼罗河病毒、原生动物、肠道沙门氏菌、白色念珠菌、须毛癣菌、脊髓灰质炎病毒、产气肠杆菌、伤寒沙门氏菌、肺炎克雷伯菌、巴西曲霉和抗甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。

并不被任何特别的理论束缚，认为本文描述的抗菌聚合物通过使微生物灭活化、驱除微生物或者使微生物灭活化和驱除微生物二者的组合而起作用。例如，可以将包括一个或多个季铵基团的抗菌聚合物(例如“聚阳离子”聚合物)涂覆到表面上。微生物可以与抗菌基底接触，然后被杀死(例如细胞膜可以破裂)，这是由于阳离子的物理结构。认为官能团-N⁺R¹R²R³中较长的疏水烷基取代基R¹、R²和/或R³会穿透与该官能团接触的微生物的膜。烷基取代基穿透微生物的膜可能导致膜的破裂并杀死微生物。已将这种现象与“泡沫破裂刮管器”模型进行比较。杀死或破裂导致微生物的失活。

在另一实例中，认为抗菌聚合物的氟化基团部分向基底提供无活性的、惰性的特性，从而阻止微生物以及它们的营养物附着于表面。高度氟化的表面的惰性特性在文献以及商用产品(例如，TEFLON^TM、植入物中的氟化塑料和手术介入中的移植材料)中是熟知的。微生物可以扩散至基底或者接近基底，但会被氟化基团的物理结构驱除。如果微生物粘附于基底，则由于缺乏营养物，微生物的生命被缩短。

包括具有至少一个季铵基团和至少一个氟化基团的聚合物的抗菌基底可以通过两种机理的组合起作用。

被修饰的基底可以为任何适合的材料，包括生物相容材料。可以以任何适合的形式使用基底，或者基底可以源自任何适合的形式，诸如，例如，粉末、细末、聚集体、非晶形固体、薄板、纤维、管、织物等。在某些方面，基底在其表面具有活性官能基，或者基底的表面可以被修饰，以提供能够形成与抗菌聚合物的共价键的活性官能基。官能基可以为例如氨基、铵基、羟基、巯基、砜(例如-RSO₂R')、亚磺酸(例如-RSO(OH))、磺酸(例如-RSO₂(OH))、硫氰酸盐、硫酮、硫醛(例如，-C(S)H或–RC(S)H)、羧基、卤代羧基(例如-OC(O)X)、卤素、酰亚胺基、酸酐基、烯基、炔基、苯基、苄基、羰基、甲酰基、卤代甲酰基(例如-RC(O)X)、碳酸基(碳酸酯基，carbonato)、酯、烷氧基、苯氧基、过氧氢、过氧基、醚、环氧丙基、缩水甘油基、半缩醛(例如，-OCH(R)OH或-CH(OR)OH))、半缩酮(例如，-OCRR'OH或–CR(OR')OH)、乙缩醛(例如，-OCHR(OR')或-CH(OR)(OR'))、缩酮(例如，-OCRR'(OR”)或-CR(OR')(OR”))、原酸酯、原碳酸酯、酰胺基(例如，-C(O)NRR'或–NRC(O)R')、亚氨基、酰亚胺基、叠氮基、偶氮基、氰基、硝酸基、次氮基、亚硝酸、硝基、亚硝基、吡啶基、氧膦基、膦酸、磷酸盐、磷酸酯、磷酸二酯、硼酸、硼酸酯、二烃基硼酸(borinic acid)、二烃基硼酸酯(borinic ester)或者它们的组合。在前述实例中，R、R'和R”为如本文所述的H、烷基或环烷基，并且X为卤素。

如果在基底的表面上不存在适合的官能基，则通常可以通过化学转变提供适合的官能基。通常，化学转变可以是水解作用、氧化(例如，使用柯林斯试剂、戴斯-马丁氧化剂、琼斯试剂和高锰酸钾)、还原(例如，使用硼氢化钠或氢化铝锂)、烷基化、去质子化、亲电加成(例如，卤化、氢卤化、水合作用)、氢化作用、酯化、消去反应(例如脱水)、亲核取代、自由基取代或重排反应。如有需要，可以使用多于一次的化学转变，以提供适合的官能基，用于共价地键合抗菌聚合物。可替换地，具有期望官能基的单体可以移植至基底。

在一些实施方式中，化学转变为水解作用。通常，在存在强酸(例如，强无机酸，诸如，盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、氢碘酸、氢溴酸、氯酸和高氯酸)或强碱(例如，I族和II族氢氧化物，诸如，氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯、氢氧化镁、氢氧化钙和氢氧化钡；氢氧化铵；以及碳酸钠)的情况下，使用水进行水解作用。例如，包括卤化酰基的基底可以经受水解作用以形成羧酸。

在一些实施方式中，化学转变为置换反应。例如，包括卤代烷基的基底可以与如本文所述的强碱反应，以形成羟基。

在其他方面，化学转变为烃化、氢化作用或还原。例如，包括羟基或卤代烷基(例如碘烷基或溴烷基)部分的基底可以与氨反应，以形成氨基。还可以使用硫脲通过S-烷基化使包括卤代烷基部分的基底转换为巯基。可以使包括腈的基底氢化，以形成氨基。可以还原包括酰胺基的基底(例如在存在氢化铝锂的情况下)，以形成氨基。可以还原包括甲酰基或酮基的基底，以形成氨基或羟基。

在一些实施方式中，活性官能基为羟基、巯基或氨基。在一些方面，在基底的表面上存在羟基、巯基或氨基，而在其他方面，通过化学转变在表面上形成羟基、巯基或氨基。在实例中，包括烯基的基底可以经受酸催化的水化反应，以形成带自由羟基的二级醇。

为了形成共价键，抗菌聚合物包括或者被修饰为包括将与基底的表面上的官能基反应的至少一个官能基。在一些实施方式中，用于共价键合基底的官能基是除了上文所述的季铵基团或氟化基团以外的官能基。聚合物上的官能基可以是与关于基底的表面描述的部分相同的类型。就基底来说，官能基可以存在于聚合物上，或者通过本文所述的用于修饰基底的化学转变在聚合物上形成。

可以使用适合的温度(例如，室温、回流)、反应时间、溶剂、催化剂和浓度通过任何适合的方法来形成抗菌基底。在一些方面，将使用过量的抗菌聚合物，以确保将有效量的聚合物粘附至基底。

本公开内容的抗菌聚合物可以以任何适合的浓度粘附至基底。典型地，浓度为有效提供期望结果(例如提供抗菌效果)的量。聚合物的浓度的实例包括相对于1体积份的载体，至少0.001重量份的聚合物(例如，至少0.002重量份的聚合物、至少0.005重量份的聚合物、至少0.01重量份的聚合物、至少0.015重量份的聚合物、至少0.02重量份的聚合物、至少0.025重量份的聚合物、至少0.03重量份的聚合物、至少0.04重量份的聚合物、至少0.05重量份的聚合物、至少0.06重量份的聚合物、至少0.08重量份的聚合物、至少0.1重量份的聚合物、至少0.2重量份的聚合物、至少0.3重量份的聚合物、至少0.4重量份的聚合物、至少0.5重量份的聚合物、至少0.6重量份的聚合物、至少0.8重量份的聚合物，以及至少1重量份的聚合物)。聚合物的最大量没有特别限制，但典型地相对于1体积份的载体为约10重量份或以下的聚合物(例如，约9重量份或以下的聚合物、约8重量份或以下的聚合物、约7重量份或以下的聚合物、约6重量份或以下的聚合物、约5重量份或以下的聚合物、约4重量份或以下的聚合物、约3重量份或以下的聚合物、约2重量份或以下的聚合物、约1重量份或以下的聚合物，或约0.5重量份或以下的聚合物)。

如有必要，在基底和抗菌聚合物之间可以存在连接基团。在一些实施方式中，连接基团为双官能连接基团。双官能连接基团在本领域中是已知的(例如密苏里州圣路易斯Sigma-Aldrich)。双官能连接基团包括能在基底表面上的官能基与聚合物上除了季铵基团或氟化基团以外的至少一个官能基之间形成化学键的任何部分。连接基团可以具有任何适合的电荷、长度和/或刚度。在一些实施方式中，双官能连接基团源自在与基底和/或抗菌聚合物反应之前包括一个或多个氨基、羟基、巯基、卤基、羧基、芳基、异芳基或杂环基的化合物。适合的异芳基的实例包括

在一些实施方式中，这些基团处于双官能连接基团的终端。连接基团的实例包括例如溴丁酰氯、炔烃-PEG5-酸、氨基-PEG4-炔烃、2-(叔丁氧羰基-氨基)乙硫醇、4-(叔丁氧羰基-氨基)-1-丁醇、4-(叔丁氧羰基-氨基)丁基溴、4-溴丁酸、6-溴-1-己醇、N-(3-溴丙基)苯邻二甲酰亚胺、叔丁基4-羟基丁酸、N-(2-羟乙基)三氟乙酰胺、N-(6-羟己基)三氟乙酰胺、4-巯基-1-丁醇、6-巯基-1-己醇、苯甲酰甲基4-(溴甲基)乙酸苯酯和二甘醇单烯丙基醚。

提供了一种调节本文所述的抗菌基底的疏水性、亲水性和/或亲氟性的方法。该方法包括：选择适合的聚合物组分，包括骨架和支链中的烯化氧基和烷基，以及烯化氧基和烷基的重复单元数目和支链的密度；以及选择一个或多个季铵基团和/或一个或多个氟化基团，以提供疏水、亲水和/或亲氟的聚合物涂覆基底。

还提供了一种调节本文所述的抗菌基底的疏水性、亲水性亲氟性和/或杀微生物性能的方法，该方法包括选择使聚合物附接至基底的适合浓度和方法。

在实施方式中，基底包括天然聚合物、合成聚合物、纤维、木材、金属、陶瓷、瓷器、石头、大理石、水泥、橡胶、玻璃、二氧化硅、沙或者它们的组合。在一些方面，基底包括棉、羊毛、尼龙、聚酯、金属、陶瓷、瓷器、石头、大理石、水泥、橡胶或玻璃。

适用于本公开内容中的金属基底包括例如：不锈钢、镍、钛、钽、铝、铜、金、银、铂、锌、镍钛诺(Nitinol)、因科镍合金(Inconel)、铱、钨、硅、镁、锡、合金、含前述中任意种的涂层、镀锌钢、热镀锌钢、电镀锌钢、退火热镀锌钢以及它们的组合。

适用于本公开内容中的玻璃基底包括例如：钠钙玻璃、锶玻璃、硼硅酸盐玻璃、钡玻璃、含镧的微晶玻璃以及它们的组合。

适用于本公开内容中的二氧化硅基底包括例如：石英、熔融石英、结晶二氧化硅、煅制二氧化硅、硅胶和硅土气溶胶。

适用于本公开内容中的沙基底包括例如：由二氧化硅组成的沙(例如石英)、碳酸钙(例如霰石)以及它们的混合物。沙可以包括其他组分，诸如：矿物(例如，磁铁矿、绿泥石、海绿石、石膏、橄榄石、石榴石)、金属(例如铁)、贝壳、珊瑚、石灰石和岩石。

适用于本公开内容的木材基底包括例如：硬木和软木，以及由木制作的材料、木片或纤维(例如，胶合板、定向刨花板、单板层积材、复合材料、胶合材、刨花板、硬纸板、中密度纤维板)。木材的类型包括：桤木、桦木、榆木、枫木、柳木、胡桃木、樱桃木、橡木、山核桃木、白杨木、松木、枞木以及它们的组合。

适用于本公开内容中的纤维基底包括例如：天然纤维(例如，源自动物、植物或矿物)和合成纤维(例如，源自纤维素、矿物或聚合物)。适合的天然纤维包括：棉、大麻、黄麻、亚麻、苎麻、剑麻、甘蔗渣、木纤维、蚕丝、蜘蛛丝、筋、肠线、羊毛、海藻纤维、羊毛、马海毛、安哥拉山羊毛和石棉。适合的合成纤维包括：人造丝、莫代尔、以及莱赛尔纤维、金属纤维(例如，铜、金、银、镍、铝、铁)、碳纤维、碳化硅纤维、竹纤维、海丝纤维、尼龙、聚酯、聚氯乙烯纤维(例如维尼昂)、聚烯烃纤维(例如，聚乙烯、聚丙烯)、丙烯酸聚酯纤维、芳族聚酰胺(例如，TWARON^TM、KEVLAR^TM或NOMEX^TM)和氨纶。

适用于本公开内容中的天然聚合物基底包括例如：多糖(例如，棉、纤维素)、虫胶、琥珀、羊毛、丝、天然橡胶和生物聚合物(例如，蛋白质、细胞外基质组分、胶原)。

适用于本公开内容中的合成聚合物基底包括例如：聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、聚丙烯腈、乙缩醛、聚苯醚、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯亚胺、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚原酸酯、聚酐、聚砜、聚醚砜、聚已酸内酯、聚羟基丁酸酯戊酸、聚内酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和共聚物以及它们的组合。

适用于本公开内容中的典型橡胶基底包括例如：硅树脂、氟硅橡胶、丁腈橡胶、硅酮橡胶、聚异戊二烯、硫固化橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯-丙烯腈橡胶等。

适用于本公开内容中的陶瓷基底包括例如：氮化硼、氮化硅、氧化铝、二氧化硅、它们的组合等。

适用于本公开内容中的石头基底包括例如：花岗岩、石英、石英岩、石灰石、白云岩、砂岩、大理石、皂石和蛇纹石。

抗菌基底典型地为大型结构或物体的组成部分。例如，基底可以为下述的部分：医疗装置、诊断设备、植入物、手套、口罩、窗帘、床垫、被单、毯子、纱布、服装、纸巾、手术单、管子、外科器械、安全用具、织物、服饰物件、地板、把手、墙壁、水槽、淋浴器或浴缸，或厕所。抗菌基底还可以为下述的部分：家具、壁开关、玩具、运动设备、游乐场设备、购物手推车、工作台面、器具、栏杆、门、空气过滤器、空气加工设备、水过滤器、水加工设备、管道、电话、手机、遥控器、计算机、鼠标、键盘、触摸屏、皮革、化妆品、化妆品制作设备、化妆品储存设备、个人护理用品、个人护理用品制作设备、个人护理储存设备、动物护理用品、动物护理用品制作设备、动物护理储存设备、兽医设备、粉末、乳膏、凝胶、药膏、眼部护理用品、眼部护理用品制作设备、眼部护理储存设备、隐形眼镜、隐形眼镜盒、眼镜、首饰、首饰制作设备或首饰储存设备。抗菌基底还可以为下述的部分：器具、盘子、杯子、容器、物品陈列容器、食品陈列容器、食品包装、食品加工设备、食品处理设备、食品运输设备、食品储存设备或食品贩卖设备。抗菌基底还可以为下述的部分：动物房、农用设备、动物食品处理设备、动物食品储存空间、动物加工设备、动物食品储存设备或动物食品容器。抗菌基底还可以为下述的部分：空用交通工具、陆用交通工具、水用交通工具、水储存空间、水加工设备、水储存设备、水储存容器或水过滤器。

“医疗装置”包括任何下述设备：该设备具有在其使用或运行过程中接触组织、血或其他体液的表面，在哺乳动物(例如人类)上发现该表面或者该表面随后在哺乳动物内使用。医疗装置包括例如：用于外科手术的体外装置，诸如，接触血液的血液氧合器、血液泵、储血袋、采血管；包括过滤介质、透析膜的血滤器；用于输送血液的管子等，血液随后返回至患者或哺乳动物。医疗装置还包括：植入哺乳动物(例如人)的内假体，诸如，植入血管或心脏的血管移植物、支架、起搏器导线、外科假体导管、心脏瓣膜等。医疗装置还包括用于临时血管内用途的装置，诸如，导管、导线、羊膜穿刺针和活检针、套管、引流管、分流器、传感器、换能器、探针等，其被放入血管、心脏、器官或组织中以用于监测或修复或治疗的目的。医疗装置还包括假体，诸如，人工关节，诸如，臀部或膝盖以及人工心脏。另外，医疗装置包括阴茎假体、避孕套、棉塞、卫生棉、接目镜、悬带材料、缝线、外科手术中使用的止血钳、抗菌材料、外科补片、皮肤药贴和伤口敷料/绷带。

“诊断设备”包括用于诊断或监测医疗状况的任何装置或工具。实例包括：超声波、MRI机、PET扫描仪、CT扫描仪、呼吸机、心肺机、ECMO机、透析机、血压监测仪、耳镜、检眼镜、听诊器、血压计、血压袖带、心电图仪、体温计、除纤颤器、窥器、乙状结肠镜和肛门窥器。

“外科器械”包括用于进行外科手术或操作的任何工具或设备。实例包括：解剖刀、柳叶刀、套管针、止血钳、抓紧器、镊子、夹具、牵开器、撑开器、定位器、气管刀、扩张器、吻合器、冲洗针、注射针、钻、窥镜、内窥镜、探针、标尺和卡尺。

“安全用具”包括用于保护人、动物或物体的装置。“安全用具”的实例包括：口罩、护面罩、面屏、护目镜、眼镜、手套、鞋套、护足、护腿、带、罩衫、围裙、外套、背心、雨具、帽、头盔、枕颏带、发网、浴帽、听力保护装置(耳塞、耳罩、听力护带)、呼吸器、防毒面具、供气头罩、颈圈、皮带和急救药箱。

“织物”包括任何类型的适合织物，诸如，寝具、窗帘、毛巾、桌布、保护床单布和洗碗布。

“服饰物件”包括衣服、鞋类的物件或某人会在穿在其本人身上的其他物件。实例包括制服、外套、衬衫、裤子、高筒靴、短毛毛刷、长袍、围裙、短袜、鞋或靴衬里、鞋垫、手套、帽、鞋、靴和凉鞋。

抗菌基底可以是建筑结构或可以在建筑结构中找到的物件的一部分，上述物件诸如：地板、墙壁、器具(例如，冰箱、烤箱、烤炉、洗碗机、洗衣机、干衣机、暖炉、热水器、空调、加热器)、水槽、淋浴器或浴缸、厕所、家具(例如，床垫、躺椅、沙发、椅、桌、搁架、罩、床、梳妆台)、工作台面、栏杆、空气过滤器、空气处理设备、水处理设备、水过滤器、管道或门。

抗菌基底还可以是玩具或运动设备，包括健身设备、游乐场设备或游泳池。

抗菌基底可以是器具(厨房用具)(例如，刀、叉、调羹、长柄勺、抹刀、打蛋器等)、盘子(例如，食品储存容器、上菜部件等)、食品包装(例如，袋、盒、锡箔、保鲜膜)或与食品接触的其他物件(例如，砧板、食品陈列容器、食品加工设备、食品处理设备、食品运输设备、食品储存设备、食品贩卖设备、动物食品处理设备、动物食品加工设备、动物食品储存设备、动物食品储存空间、动物食品容器)。抗菌基底可以是食品加工设备的一部分，诸如，食品加工罐、搅拌器、传送带、刀、研磨机、包装机、贴标签机等。

抗菌基底可以是电子装置的部分，诸如：电话、手机、遥控器、计算机、鼠标、键盘和触摸屏。

抗菌基底还可以是下述的部分：化妆品(例如，眼影、眼线、打底剂、粉底、口红、唇膏、腮红)、化妆品制作设备、化妆品储存设备、化妆品包装设备、个人护理用品(例如，乳膏、凝胶、药膏、润唇膏、沐浴皂、洁面皂、乳液、古龙香水、香水、止汗剂、体香剂、化妆纸、棉签、化妆棉、漱口水、牙膏、指甲油、洗发露、护发素、头发定型剂、爽身粉、剃须膏、隐形眼镜、隐形眼镜盒、眼镜)、个人护理用品制作设备、个人护理储存设备、个人护理包装设备、首饰(例如，项链、戒指、耳环、手链、手表)、首饰制作设备或首饰储存设备。

“动物护理用品”和“兽医设备”可以是容纳动物(诸如，房屋、寄宿处或兽医院)的环境中使用的任何产品。当然，兽医设备可以在医院环境以外的位置使用。动物是通常被视为宠物、非宠物、寄宿在兽医处或由兽医治疗的任何动物以及野生动物。实例包括：狗、猫、爬行动物、鸟、兔、雪貂、豚鼠、仓鼠、鼠、老鼠、鱼、龟、马、山羊、牛和猪。适合的动物护理用品包括本文所述的个人护理用品、玩具、床、板条箱、狗屋、运载器、碗、盘子、皮带、颈圈、猫砂箱和修饰用品(例如，修剪工具、剪刀、刷子、梳子、解結器和祛褪毛工具)。适合的兽医设备包括本文所述的医疗装置和外科器械中的任何一种以及其他设备，诸如，桌子、浴缸、担架、水槽、天平、笼子、运载器和皮带。

“动物房”可以是任何适合的房屋，诸如，畜栏、畜舍、窝、随行窝、茅屋、畜棚、牲口棚、围栏、巢箱、饲料槽、拴牛栏、笼子、运载器或床。

“农耕设备”是在农业环境中使用的任何装置，农业环境包括农场或大牧场，特别地为收容动物、加工动物或者收容动物并加工动物的农场或大牧场。如本文所述可以收容或加工的动物牲畜包括例如：马、牛、野牛和诸如家禽的小动物(例如，鸡、鹌鹑、火鸡、鹅、鸭、家鸽、野鸽、野鸡、天鹅、鸵鸟、珍珠鸡、印第安孔雀、鸸鹋)、猪、绵羊、山羊、羊驼、美洲驼、鹿、驴、兔和鱼。农用设备的实例包括例如：四轮车、拖车、手推车、畜棚、牲口棚、栅栏、洒水器、铲、铲土机、笼头、绳索、限制设备、饲料槽、给水器、槽、水过滤器、水处理设备、储罐、喷水池、桶、提桶、干草架、秤、家禽地板、蛋处理设备、畜棚帘幕、拖拉机、播种机、种植机、犁、旋转器、耕作机、撒布机、喷淋器、拌和机、分类机、打包机、收割机、摘棉机、打谷机、割草机、反铲装载机、挤压斜槽、液压斜槽、转头斜槽、总闸门、群体沐浴装置(crowding tub)、栅栏式沐浴装置(corral tub)、小径、产犊栏、宰牛台(calf table)和挤奶机。

抗菌基底可以是交通工具的部分，交通工具诸如空用交通工具、陆用交通工具或水用交通工具。适合的交通工具包括：汽车、大篷货车、卡车、客车、救护车、休闲车、野营车、摩托车、轻便摩托车、自行车、轮椅、火车、有轨电车、舰船、轮船、划艇、潜水艇、无人潜水器(UUV)、个人水运工具、飞机、喷气式飞机、直升飞机、无人驾驶汽车(UAV)和热气球。

下述实施例进一步示出了本公开内容，但是当然不应视为以任何形式限制本公开内容的范围。

实施例

实施例1

该实施例示出了制备根据本公开内容的实施例的抗菌基底的方法。允许在室温下在含5mL(43.1mmol)的4-溴丁酰氯的100mL氯仿溶液中将25cm²的棉布搅拌5小时。在将所得的酰化布在其回流温度下在其中有过量的脱水端氨基PEG(0.733g，0.0733mmol，0.586mmoleq NH₂)(图1)和0.8104g，10eq.，5.86mmol的碳酸钾的100ml无水乙醇溶液中搅拌过夜之前，用氯仿清洗所得的酰化布，以移除未反应的丁酰氯。在再次将产生的布浸入含1.216mL，10eq.，5.86mmol的1-溴代癸烷和5.86mmol的碳酸钾的100mL脱水乙醇中之前，用乙醇冲洗产生的布，以移除未反应的试剂。使混合物回流过夜。

第二天，再次用乙醇冲洗布，并将布再次浸入含4.159g，50eq.，29.3mmol碘甲烷以及14.65mL的叔丁基甲醚2M溶液的100mL脱水乙醇中，在60℃下将产生的混合物搅拌过夜。所得的布用乙醇、己烷冲洗，然后用水冲洗，以便移除所有未反应的化学物。所得的产物为用聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(10k，大约7-臂)官能化的棉。

实施例2

为了测试本公开内容的抗菌基底的抗菌效果，可以使用以下方法。

大肠杆菌(E.Coli)接种体的制备

向15ml细胞培养管中添加溶菌肉汤(LB)(1mL)。将七(7)μl的ONE SHOT^TM TOP10大肠杆菌细胞的40％丙三醇原种(纽约州格兰德艾兰Life Technologies)(取自-20℃的冷藏库)接种入1ml的LB培养基。在37℃下利用持续摇晃(大约250rpm)将接种物培养3小时。然后以2500rpm的速度将接种物离心4分钟。分离LB培养基，并且将大肠杆菌细胞清洗两次，每次用1ml的无菌磷酸盐缓冲盐水(PBS)1X(pH 7.4)清洗，然后使大肠杆菌细胞在1mL的该缓冲液中重新悬浮。利用光密度测定，估计最终浓度为10⁷-10⁸细胞/ml。

制备LB琼脂培养基(1L)：

将800ml的dH₂O(去离子MILLI-Q^TM水)添加入配备了磁搅拌器的1L法式瓶中，其中溶解了10g胰蛋白胨(BD 211705，酪蛋白的胰酶消化物)、5g酵母提取物(BD 212750，提取自自溶酵母细胞)、5g NaCl(密苏里圣路易斯Sigma Aldrich)。检查pH，并且如有必要，用浓缩NaOH(1-5M)将pH调节至7.0。添加dH₂O，以提供1000ml的最终体积。添加琼脂粉(15g)(最终浓度＝1.5％)(BD 214530，DIFCO^TM颗粒状琼脂)。搅拌混合物，以使琼脂在溶液中完全溶解(或者至少悬浮)。在15psi和121-124℃下通过高压灭菌法对混合物进行15-25分钟的灭菌。使产生的混合物在水浴中冷却至45℃。

将大肠杆菌接种体施加至经处理的和未经处理的棉：

用塑料吸管管嘴使PBS中约100μL的大肠杆菌溶液遍布每个载玻片。允许溶液在空气中干燥5分钟。通过将45℃的热溶液倾倒在(i)25cm²的未经处理的棉布的顶部，以及(ii)实施例1中制备的25cm²的经处理的棉布的顶部。允许棉试样在生物安全柜中干燥30分钟，然后在37℃下培养过夜。

第二天，相对于未经处理的棉布(对照)，实施例1的经处理的棉布上没有细菌生长。

本文援引的所有参考文献，包括出版物、专利申请书和专利，以单独并具体指明通过引用合并每个参考文献并给出其全部内容的程度通过引用合并至本文。

在描述本公开内容的上下文中(尤其是在所附权利要求的上下文中)，术语“一个”、“一种”、“该(the)”和“至少一个(至少一种)”以及相似指示物的使用被视为覆盖单数和复数，除非本文另有指示或上下文明显相矛盾。其后跟随一列一个或多个项目的术语“至少一个”(例如，“A和B中的至少一个”)的使用被视为表示选自所列项目(A或B)中的一个项目或者所列项目(A和B)中的两个或多个的任何组合，除非本文另有指示或上下文明显相矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被视为开放式术语(即，表示“包括但不限于”)，除非另有注释。本文中值的范围的列举仅旨在作为单独指落在该范围中的每个独立值的速记方法，除非本文另有指示，并且每个独立值以单独在本文中列举的方式被并入到本说明书中。可以以任何适合的顺序执行本文所述的所有方法，除非本文另有指示或上下文以其他方式明显相矛盾。本文提供的任何和所有实施例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本公开内容，并且不限制本公开内容的范围，除非另有要求。本说明书中的语言不应视为指示实践本公开内容所必须的任何非要求的要素。

本文描述了本公开内容的一些实施方式，包括发明人已知的用于实施本公开内容的最佳模式。在阅读了前面的描述后，那些实施方式的变型对于本领域技术人员来说可以变得明显。发明人期望技术人员适当采用这样的变型，并且发明人希望以本文具体所述以外的方式来实践本公开内容。相应地，本公开内容包括适用法律允许的所附权利要求列举的主题的所有修改和等同物。此外，本公开内容包含上述要素所有可能的变型的任何组合，除非本文另有指示或上下文以其他方式明显相矛盾。

Claims

1.一种包括共价键合有抗菌聚合物的基底的抗菌基底，

其中，所述抗菌聚合物包括烯化氧骨架，所述烯化氧骨架附接有一个或多个烷基和/或烯化氧一级支链，

其中，所述烷基或烯化氧一级支链中的至少一个用季铵基团或氟化基团官能化，或者所述烷基和/或烯化氧一级支链中的至少两个用季铵基团和氟化基团官能化，

其中，所述烷基和/或烯化氧一级支链中的至少一个可选地包含用季铵基团或氟化基团官能化的一个或多个烷基和/或烯化氧二级支链，或者所述烷基和/或烯化氧二级支链中的至少两个用季铵基团和氟化基团官能化，并且

其中，所述聚合物与阴离子缔合，以当存在季铵基团时维持电中性。

2.根据权利要求1所述的抗菌基底，其中，所述抗菌聚合物的所述烯化氧骨架包括氧化丙烯骨架、氧化乙烯骨架、或包括氧化丙烯和氧化乙烯单元的骨架。

3.根据权利要求1或2所述的抗菌基底，其中，所述烯化氧一级支链包括至少一个氧化乙烯单元或至少一个氧化丙烯单元。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的抗菌基底，其中，所述季铵基团或氟化基团位于所述烷基或烯化氧一级支链中的至少一个的末端。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的抗菌基底，其中，所述烯化氧骨架附接于至少2至20个烷基和/或烯化氧一级支链。

6.根据权利要求5所述的抗菌基底，其中，所述烯化氧骨架附接于4至8个烷基和/或烯化氧一级支链。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的抗菌基底，其中，所述氧化丙烯骨架具有下述分子式：

其中，p为1至60。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的抗菌基底，其中，经官能化的所述烷基和/或烯化氧一级支链、或者所述烷基和/或烯化氧二级支链具有下述分子式

-(CH₂)_n-X，-(CH₂CH₂O)_n-X，或-(CH₂CH₂CH₂O)_n-X，

其中：

当Y为季铵基团时，X为–(CH₂)_m-Y，或者

当Y为氟化基团时，X为–(CH₂)_m-NHC(O)-Y

m为0至10，并且

n为1至2500。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的抗菌基底，其中，所述烷基或烯化氧一级支链中的至少一个用季铵基团官能化。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的抗菌基底，其中，所述季铵基团具有分子式–N⁺R¹R²R³，其中，R¹、R²和R³独立地选自烷基、烯基、环烷基和芳基。

11.根据权利要求10所述的抗菌基底，其中，R¹、R²和R³独立地为烷基。

12.根据权利要求11所述的抗菌基底，其中，R¹、R²和R³独立地为C_1-20烷基。

13.根据权利要求12所述的抗菌基底，其中，R¹、R²和R³独立地为C_1-18烷基。

14.根据权利要求12或13所述的抗菌基底，其中，R¹和R²为甲基，并且R³为选自己基、辛基、癸基、十二基、十四基、十六基和十八基的烷基。

15.根据权利要求1-8中任一项所述的抗菌基底，其中，所述烷基或烯化氧一级支链中的至少一个用氟化基团官能化。

16.根据权利要求15所述的抗菌基底，其中，所述氟化基团为氟烷基、氟烯基、氟环烷基、或氟芳基。

17.根据权利要求16所述的抗菌基底，其中，所述氟烷基为全氟烷基。

18.根据权利要求17所述的抗菌基底，其中，所述全氟烷基为C_1-18全氟烷基。

19.根据权利要求18所述的抗菌基底，其中，所述氟烷基为九氟丁基及其同分异构体、七氟丙基及其同分异构体、和五氟乙基。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的抗菌基底，其中，所述烷基和/或烯化氧一级支链中的至少两个用季铵基团和氟化基团官能化。

21.根据权利要求1-20中任一项所述的抗菌基底，其中，所述基底在其表面上具有活性官能基，或者所述基底的所述表面能够被修饰以提供能够形成共价键的活性官能基。

22.根据权利要求21所述的抗菌基底，其中，所述活性官能基为氨基、铵基、羟基、巯基、砜、亚磺酸、磺酸、硫氰酸酯、硫酮、硫醛、羧基、卤代羧基、卤素、酰亚胺基、酸酐基、烯基、炔基、苯基、苄基、羰基、甲酰基、卤代甲酰基、碳酸基、酯、烷氧基、苯氧基、氢过氧基、过氧基、醚、缩水甘油基、环氧基、半缩醛、半缩酮、乙缩醛、缩酮、原酸酯、原碳酸酯、酰胺基、亚氨基、酰亚胺基、叠氮基、偶氮基、氰基、硝酸基、次氮基、亚硝酸、硝基、亚硝基、吡啶基、氧膦基、膦酸、磷酸盐、磷酸酯、磷酸二酯、硼酸、硼酸酯、二烃基硼酸、二烃基硼酸酯、或者它们的组合。

23.根据权利要求22所述的抗菌基底，其中，所述活性官能基为羟基、巯基或氨基。

24.根据权利要求1-23中任一项所述的抗菌基底，其中，通过经由化学转变修饰所述基底而在所述表面上形成所述羟基、巯基或氨基。

25.根据权利要求24所述的抗菌基底，其中，所述化学转变为与酸或碱的水解反应。

26.根据权利要求21-25中任一项所述的抗菌基底，其中，所述基底为天然聚合物、合成聚合物、纤维、木材、金属、陶瓷、瓷器、石头、大理石、水泥、橡胶、玻璃、二氧化硅、或沙。

27.根据权利要求1-26中任一项所述的抗菌基底，所述抗菌基底为

其中：

X为O、S或NH；

M^-为阴离子；并且

每个n独立地为2至2500。

28.根据权利要求1-26中任一项所述的抗菌基底，其中，所述抗菌聚合物具有选自下述的聚阳离子：聚阳离子N,N-十八基甲基-PEG；聚阳离子N,N-十二基甲基-PEG；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG；以及聚阳离子N,N-己基甲基-PEG。

29.根据权利要求1-26或28中任一项所述的抗菌基底，其中，所述抗菌聚合物具有选自下述的聚阳离子：聚阳离子N,N-十八基甲基-PEG(440，大约2-臂)；聚阳离子N,N-十二基甲基-PEG(440，大约2-臂)；聚阳离子N,N-十八基甲基-PEG(2k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-十二基甲基-PEG(2k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-十八基甲基-PEG(3k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-十二基甲基-PEG(3k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(10k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(10k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(20k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(20k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(40k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-癸基甲基-PEG(40k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(10k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(10k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(20k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(20k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(40k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-辛基甲基-PEG(40k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(10k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(10k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(20k，大约7-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(20k，大约3-臂)；聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(40k，大约7-臂)；以及聚阳离子N,N-己基甲基-PEG(40k，大约3-臂)。

30.根据权利要求1-29中任一项所述的抗菌基底，所述抗菌基底为下述的至少部分：医疗装置、诊断设备、植入物、手套、口罩、窗帘、床垫、被单、毯子、纱布、服装、纸巾、手术单、管子、外科器械、安全用具、织物、服饰物件、地板、把手、墙壁、水槽、淋浴器或浴缸、或厕所。

31.根据权利要求1-29中任一项所述的抗菌基底，其中，所述表面为下述的部分：家具、壁开关、玩具、运动设备、游乐场设备、购物手推车、工作台面、器具、栏杆、门、空气过滤器、空气处理设备、水过滤器、水处理设备、管道、电话、手机、遥控器、计算机、鼠标、键盘、触摸屏、皮革、化妆品、化妆品制作设备、化妆品储存设备、个人护理用品、个人护理用品制作设备、个人护理储存设备、动物护理用品、动物护理用品制作设备、动物护理储存设备、兽医设备、粉末、乳膏、凝胶、药膏、眼部护理用品、眼部护理用品制作设备、眼部护理储存设备、隐形眼镜、隐形眼镜盒、眼镜、首饰、首饰制作设备、或首饰储存设备。

32.根据权利要求1-29中任一项所述的抗菌基底，其中，所述表面为下述的部分：器具、盘子、杯子、容器、物品陈列容器、食品陈列容器、食品包装、食品加工设备、食品处理设备、食品运输设备、食品储存设备、或食品贩卖设备。

33.根据权利要求1-29中任一项所述的抗菌基底，其中，所述表面为下述的部分：动物房、农用设备、动物食品处理设备、动物食品储存空间、动物食品加工设备、动物食品储存设备、或动物食品容器。

34.根据权利要求1-29中任一项所述的抗菌基底，其中，所述表面为下述的部分：空用交通工具、陆用交通工具、水用交通工具、水储存空间、水储存设备、水储存容器、水处理设备、或水过滤器。

35.一种用于保护物体不受微生物感染、微生物移植或微生物转染的方法，包括向所述物体提供根据权利要求1-33中任一项所述的抗菌基底。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述感染是由选自原核生物、真核生物和病毒的微生物造成的。

37.根据权利要求35或权利要求36所述的方法，其中，所述感染是选自下述的微生物：金黄色酿脓葡萄球菌、链球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、分支杆菌、腺病毒、鼻病毒、天花病毒、流感病毒、疱疹病毒、人体免疫缺陷病毒(HIV)、狂犬病、基孔肯雅病、严重急性呼吸系统综合症(SARS)、小儿麻痹症、疟疾、登革热、肺结核、脑膜炎、伤寒症、黄热病、埃博拉病毒、志贺氏杆菌、李斯特菌、耶尔森氏鼠疫杆菌、西尼罗河病毒、原生动物、肠道沙门氏菌、白色念珠菌、须毛癣菌、脊髓灰质炎病毒、产气肠杆菌、伤寒沙门氏菌、肺炎克雷伯菌、巴西曲霉和抗甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。

38.一种调节根据权利要求1-34中任一项所述的抗菌基底的疏水性、亲水性和/或亲氟性的方法，包括：选择适合的聚合物组分，包括所述骨架和支链中的烯化氧基和烷基，以及所述烯化氧基和烷基的重复单元数目和支链的密度；以及选择一个或多个季铵基团和/或一个或多个氟化基团，以提供疏水、亲水和/或亲氟的聚合物涂覆基底。

39.一种调节根据权利要求1-34中任一项所述的抗菌基底的疏水性、亲水性、亲氟性和/或杀微生物性能的方法，包括选择使所述聚合物附着至所述基底的适合浓度和方法。