CN106496430A - 具有生物相容性的抗微生物高分子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有生物相容性的抗微生物高分子，包含高分子骨架、抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链；抗微生物功能基支链与生物相容性功能基支链接枝在高分子骨架上；抗微生物功能基支链与生物相容性功能基支链的摩尔比为1000:1～1:1000；抗微生物功能基支链的接枝率为0.001％～99.999％；本发明制备的具有生物相容性的抗微生物高分子具有选择性抗微生物而对动物机体细胞和组织无毒、副作用的特点，而且其抗微生物广谱、高效、长效，对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、霉菌、病毒等均有抑制和杀灭作用，适合在消毒抗微生物等各个相关领域大规模应用。

Description

具有生物相容性的抗微生物高分子
技术领域
本发明属抗微生物高分子材料技术领域，涉及一种具有生物相容性的抗微生物高分子，确切地说是一种对人体无毒副作用，具有广谱、长效、高效抗微生物性能的抗微生物高分子。
背景技术
细菌感染随时随处可见，全球每年死于细菌感染的人数远远超过死于疾病或其他原因导致的死亡人数，随之而来的还有惊人的抗感染费用和抗微生物、抗感染材料市场。然而，目前市场上抗微生物消毒产品功能单一，防护面窄，无法应用于出血性伤口或创面的急性处理。随着经济复苏和新兴市场的繁荣，以及国家中等收入水平消费者对环境、医疗卫生、保健服务需求的增长，抗微生物、灭微生物消毒类产品市场将会持续增长。
由于人体细胞和细菌、真菌结构相似，一般能杀灭细菌的抗微生物产品对动物机体细胞也有杀灭作用，这使得传统的抗微生物、消毒产品，如小分子抗微生物消毒剂、重金属系抗微生物材料等，很难以跨越其技术瓶颈，即抗微生物、灭微生物效果与细胞相容性不能很好统一，其抗微生物的同时对动物正常机体组织、细胞也有强烈的毒副作用及刺激性，亦或抗微生物效果无法持久，或对环境污染严重。因此，在致病微生物和动物组织、细胞共同存在的环境条件下，如何选择性杀死致病微生物而不伤害动物正常机体细胞和组织是抗微生物领域亟待解决的难题。
传统的阳离子抗微生物消毒剂如小分子季铵盐，包括单链和双链季铵盐类消毒剂，同样存在抗微生物的同时对动物正常机体细胞和组织有一定的毒副作用，但相对前者而言，其毒性偏低，且对机体低刺激，无色无臭，因而曾经倍受瞩目。但因其仍然存在的毒副作用及其较小的抗微生物谱、短效及有限的杀灭微生物能力而导致其应用范围有限。目前报道的天然抗菌材料或高分子季铵盐抗菌材料，毒性更小，但其抗菌性能过于温和，在实际应用中因无法完全杀灭菌而易导致超级细菌的产生，甚至导致正常机体因无药可救的二次感染而死亡。如专利CN201110068952.3公开的壳寡糖季铵盐和CN201510761923.3絮凝剂羧甲基壳聚糖季铵盐都具有一定的抑菌作用，但不能杀灭细菌，因此，无法应用于需要严格杀灭微生物、又不能对生物机体有毒副作用的伤口消毒抗感染、医疗器械消毒和环境消毒。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有生物相容性的高效抗微生物高分子，通过在高分子骨架上引入生物相容性功能基支链和抗微生物功能基支链，使得该新型抗微生物高分子不仅具有高效、广谱、长效的抗微生物作用，而且具有良好的生物相容性，能选择性地杀死微生物而不伤害动物机体组织和细胞。本发明制得的抗微生物高分子化学性质稳定、无色无臭，对动物机体无刺激、对环境无污染，是一种安全、环保、应用广泛的抗微生物高分子。以该高分子为基础，根据应用需要，通过调节活性高分子骨架种类和分子量及调节功能基支链的种类和比例，可开发出一系列抗微生物消毒材料。该类抗微生物消毒材料同样具有无毒、高效抗微生物、消毒功能，并能促进组织细胞再生，加速伤口愈合；其活性阳离子支链还能加速血液凝固，辅助止血；基于该高分子开发的消毒材料制备简单，无需溶解于对人体、宠物和环境有毒性、腐蚀性或刺激性的化学溶剂，不涉及对人体有任何毒副作用的辅助添加剂，如强酸、强碱，氧化剂等，因此对动物机体无任何毒副作用；不含有重金属离子，对环境无污染，使用安全可靠。
本发明的具有生物相容性的抗微生物高分子，所述具有生物相容性的抗微生物高分子包含高分子骨架、抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链；所述抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链接枝在高分子骨架上；抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为1000:1～1:1000；抗微生物功能基支链的接枝率为0.001％～99.999％；所述具有生物相容性的抗微生物高分子对动物机体组织和细胞无毒副作用，且具有广谱抗微生物特性，对革兰氏阳性细菌，革兰氏阴性细菌，真菌，霉菌、病毒等均有杀灭作用。当抗微生物功能基支链与生物相容性功能基支链的摩尔比>1000:1或<1:1000时，前者因相容性功能基支链太少、后者因抗微生物功能基太少均影响了二者的协同效果而导致抗菌性能不佳。
如上所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，所述高分子骨架为天然高分子及其衍生物骨架、合成高分子及其衍生物骨架和/或半合成高分子骨架。
如上所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，所述天然高分子及其衍生物骨架中的天然高分子为天然多糖和/或天然蛋白质；或者进一步地，和/或以上物质的衍生物的一种或一种以上；
所述天然高分子及其衍生物骨架中的天然高分子及其衍生物具体为：瓜尔胶、黄原胶、淀粉、壳聚糖、纤维素、透明质酸、果胶、明胶、阿拉伯胶、干酪素、甲壳素、丝素蛋白、白蛋白、酪蛋白、透明质酸、糖原、脂多糖、黏蛋白、丝胶、结冷胶、葡聚糖、壳寡糖、菊糖、多聚果糖、葡苷聚糖、甘露寡糖、甘露聚糖、真菌多糖、半乳聚糖、葡糖胺葡聚糖、糖蛋白、糖脂类、蛋白多糖、纤维素、右旋糖酐、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸用层酸、肝素、硫酸乙酰肝素、琼脂或普鲁兰多糖中的一种或一种以上，或者进一步地，和/或以上物质的衍生物中的一种或一种以上；
所述合成高分子及其衍生物骨架中的合成高分子及其衍生物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯脂、聚乳酸、聚乙醇酸、聚醚醚酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚四氢呋喃、聚环氧丁烷、聚氨酯、聚马来酸酐、聚脲、聚羟乙基丙烯酸甲酯、聚丙二醇、聚己内酯或聚羟基脂肪酸酯及其衍生物中的一种或一种以上；
所述半合成高分子骨架为至少一种上述天然高分子或其衍生物与至少一种上述合成高分子或其衍生物通过化学反应得到的高分子骨架；
所述天然高分子或合成高分子衍生物骨架是指天然高分子或合成高分子中的原子或原子团被其他原子或者原子团所取代而生成的一系列化合物的骨架；所述其他原子或者原子团为卤素、氰基、烷硫基、磺酰基、巯基、磷酸酯、硝基、醛基、羟基、芳基、烷氧基、胺基、酰基、酰胺基、羧基、羰基、酰亚胺基、偶氮基、叠氮基、异氰基、异腈基、酯基、不饱和烃基或杂环基。
如上所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，所述抗微生物功能基支链为式I结构的季铵盐基支链、式Ⅱ结构的季鏻盐基支链或式Ⅲ结构的胍/阳离子胍基支链中的一种或一种以上，具体结构如下：
其中：竖着的波浪线为高分子骨架；
M为N(氮)或P(磷)；
Y、W或Z各自独立地选自：O、S、S-S、OC(O)、OC(O)O、C(O)O、NR9R10、CONR9、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基以及取代或未取代的杂环基；
X为Cl-、Br-、I-、ClO4 -、ClO3 -、NO3 -、SO3 2-、HSO3 -、OH-、R9COO-、CO3 2-、SO42-或CF3COO-；
d、e、m、n、l、f或g各自独立地选自0～1000的整数；
R1～R6各自独立地选自：H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基以及取代或未取代的杂环基；
R7～R8各自独立地选自：H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、C(＝NH)NR9R10、CONR9R10、CH2SR9或NR9R10；
R9～R10各自独立地选自：H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的杂环基；
所述R1～R6、R7～R8或R9～R10中的取代采用的取代基为卤素、氰基、烷硫基、磺酰基、巯基、磷酸酯、硝基、醛基、羟基、芳基、烷氧基、胺基、酰基、酰胺基、羧基、羰基、酰亚胺基、偶氮基、叠氮基、异氰基、异腈基、酯基、不饱和烃基或杂环基。
如上所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，所述生物相容性功能基支链为小分子亲水性基支链、合成高分子的低聚物及其衍生物支链、天然高分子的低聚物及其衍生物支链或半合成高分子的低聚物支链中的一种或一种以上。
如上所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，所述小分子亲水性基支链的结构为式Ⅳ或式Ⅴ结构中的一种或一种以上，具体结构如下：
其中：竖着的波浪线为高分子骨架；
T为H、CH3、OCH3、SO3H、Cl、Br、I、OH、NO2、NR9R10、CONR9R10或COOR9；
U、Q或L各自独立地选自：CH2、O、S、S-S、OC(O)、OC(O)O、C(O)O、NH或CONH；
h、i、j、r或s各自独立地选自0～1000的整数；
R9～R10各自独立地选自：H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的杂环基；
R11～R19各自独立地选自：H、OH、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的杂环基、OC(O)R9、COOR9或CONR9R10；
所述R9～R10或R11～R19中的取代采用的取代基为卤素、氰基、烷硫基、磺酰基、巯基、磷酸酯、硝基、醛基、羟基、芳基、烷氧基、胺基、酰基、酰胺基、羧基、羰基、酰亚胺基、偶氮基、叠氮基、异氰基、异腈基、酯基、不饱和烃基或杂环基；
所述合成高分子的低聚物及其衍生物支链中的合成高分子及其衍生物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯脂、聚乳酸、聚乙醇酸、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚四氢呋喃、聚环氧丁烷、聚氨酯、聚马来酸酐、聚脲、聚羟乙基丙烯酸甲酯、聚丙二醇、聚己内酯或聚羟基脂肪酸酯及其衍生物中的一种或一种以上；
所述天然高分子的低聚物及其衍生物支链中的天然高分子及其衍生物为淀粉、壳聚糖、纤维素、果胶、明胶、阿拉伯胶、干酪素、甲壳素、丝素蛋白、白蛋白、酪蛋白、透明质酸、糖原、脂多糖、黏蛋白、丝胶、结冷胶、葡聚糖、壳寡糖、菊糖、多聚果糖、葡苷聚糖、甘露寡糖、甘露聚糖、普鲁兰多糖、半乳聚糖、真菌多糖、葡糖胺葡聚糖、糖蛋白、糖脂类、蛋白多糖、右旋糖酐、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸用层酸、肝素、硫酸乙酰肝素、琼脂、瓜尔胶或黄原胶及其衍生物中的一种或一种以上；
所述半合成高分子的低聚物支链为至少一种合成高分子的低聚物或其衍生物与天然高分子的低聚物或其衍生物相互杂化形成的半合成高分子的低聚物支链。
本发明的原理为：
本发明的具有生物相容性的抗微生物高分子，和传统的具有抗菌功能基的抗菌高分子相比，在高分子骨架上引入了亲水性生物相容性功能基支链，因而具有和传统抗菌高分子不同的抗微生物特性。首先，引入的生物相容性功能基支链能和微生物细胞壁及细胞膜结构中的极性端基通过氢键发生作用，如肽聚糖、磷壁酸、磷脂双层分子，加速了微生物的细胞壁或细胞膜的变薄、穿孔过程，有利于抗微生物功能基支链的疏水链插入微生物生物膜内和磷脂双层分子的疏水端作用，从而加速微生物细胞壁和细胞膜的破坏，达到快速、高效杀死微生物的目的。
其次，尽管动物的机体细胞与细菌的结构相似，但还存在一定差异。动物细胞没有细胞壁，其稳定性和强度主要由细胞膜提供，细胞膜除了含有磷脂双层分子、蛋白质外，还含有约30％的胆固醇和少量的糖脂。动物细胞膜大量的胆固醇通过氢键和磷脂双层分子作用，夹在磷脂双层分子之间，能保持细胞膜的强度和流动性。本发明的抗微生物高分子引入的生物相容性功能基支链可以通过氢键和胆固醇、糖脂的极性端发生相互作用，在该高分子抗菌功能基的疏水链插入细胞膜和磷脂双层分子的疏水链作用前，能协助胆固醇、糖脂迅速流动和补位，对可能破坏的细胞膜部位进行加固和修复，从而起到降低抗微生物高分子对动物机体组织和细胞的伤害作用。而细菌和真菌的细胞膜不含胆固醇，其稳定性主要由细胞壁提供，细胞壁一旦遭到破坏，细胞膜因抗微生物高分子的抗微生物功能基支链的疏水链的插入，得不到及时的修补而很容易被杀死，因而微生物不会产生耐药性。正因为如此，本发明的抗微生物高分子在正常机体和致病微生物共存时能够对致病微生物进行选择性杀灭而不伤害动物正常机体组织和细胞。
有益效果
本发明所提供的生物相容性良好的抗微生物高分子，通过在高分子骨架上引入生物相容性功能基支链和强抗微生物功能基支链，使得该新型抗微生物高分子不仅具有高效、广谱、长效抗微生物等优异的抗微生物作用，而且具有良好的生物相容性，能在正常机体和致病微生物共存时选择性地杀死微生物的同时，对动物机体组织和细胞没有毒、副作用。另外，本发明制得的抗微生物高分子对机体无刺激、无色无臭、对环境无污染。
本发明所提供的生物相容性良好的抗微生物高分子，以该高分子为基础，根据应用需要，通过调节高分子骨架、活性功能基支链的种类和比例，可开发出一系列能选择性地杀死微生物、同时对动物机体组织和细胞没有毒、副作用的抗微生物消毒材料。由于该高分子化学性质稳定，基于该高分子开发的消毒材料制备简单，无需溶解于对人体、宠物和环境有毒性、腐蚀性或刺激性的化学溶剂，不涉及对人体有任何毒副作用的辅助添加剂，如强酸、强碱，氧化剂等，因此对机体无任何毒副作用；不含重金属离子，对环境无污染，使用安全可靠。
附图说明
图1为本发明实施例19采用浸泡法浸泡30分钟测定的抗微生物高分子生物相容性结果；
图2为本发明实施例19采用浸泡法浸泡60分钟测定的抗微生物高分子生物相容性结果；
图3为本发明实施例21具有生物相容性的抗微生物高分子体外抗病毒测试的实验结果。
图1为样品浸泡30分钟后的共聚焦显微镜的扫描图，其中A组为对照组，A-1中样品为空白对照；A-2中样品为生理盐水；A-3中样品为天然高分子骨架；B为样品组，B-1中样品为实施例1的抗微生物高分子；B-2中样品为实施例2制备的抗微生物高分子；B-3实施例6制备的抗微生物高分子；B-4实施例8制备的抗微生物高分子；B-5中样品为实施例9制备的抗微生物高分子；
图2为样品浸泡60分钟后的共聚焦显微镜的扫描图，其中C组为对照组，C-1中样品为空白对照；C-2中样品为生理盐水；C-3中样品为天然高分子骨架；D为样品组，D-1中样品为实施例2的抗微生物高分子；D-2中样品为实施例8制备的抗微生物高分子；D-3中样品为实施例9制备的抗微生物高分子。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步，在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入DMF，甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂，其中，引发剂浓度为2wt％。混合体系在65℃条件下反应24小时，反应结束后，用乙醚沉淀并洗涤产品得到聚合物中间体。
第二步，第一步中的聚合物中间体在酸催化下与5-氯-1-戊烯反应得到的接枝聚合物。在乙腈溶剂中，该接枝聚合物与三级胺在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到具有生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以直链型聚羟乙基丙烯酸甲酯高分子为骨架，分子量约3.85万，只含有抗微生物功能基支链，抗微生物功能基支链接枝率为100％。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的R1＝CH3，R2＝R3＝C12H25，Y＝CH2，d＝3，e＝0，M＝N(氮)，
实施例2
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步，在圆底烧瓶中加入0.1mol甲基丙烯酸和与0.3mol五甘醇和400mL甲苯，在有机酸催化下回流，反应24小时，冷却至室温后，经萃取、减压浓缩后得到中间产物。
第二步，在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步的中间产物、DMF，甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂，其中，第一步的中间产物和甲基丙烯酸羟乙酯的物质的量的比为2:8，引发剂浓度为2wt％。混合体系在65℃条件下反应24小时，反应结束后，用乙醚沉淀并洗涤产品得到聚合物中间体。
第三步，第二步中的聚合物中间体在酸催化下与5-氯-1-戊烯反应得到的接枝聚合物。在乙腈溶剂中，该接枝聚合物与三级胺在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到具有生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以直链型聚羟乙基丙烯酸甲酯高分子为骨架，分子量约3.8万，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链摩尔比为2:8，抗微生物功能基支链接枝率为80％。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的R1＝CH3，R2＝R3＝C12H25，Y＝CH2，d＝3，e＝0，M＝N(氮)，生物相容性功能基支链为聚合度为5的聚环氧乙烷低聚物。
实施例3
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步，在圆底烧瓶中加入0.1mol甲基丙烯酸和与0.3mol五甘醇和400mL甲苯，在有机酸催化下回流，反应24小时，冷却至室温后，经萃取、减压浓缩后得到中间产物。
第二步，在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步的中间产物、DMF，甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂，其中，第一步的中间产物和甲基丙烯酸羟乙酯的物质的量的比为4:6，引发剂浓度为2wt％。混合体系在65℃条件下反应24小时，反应结束后，用乙醚沉淀并洗涤产品得到聚合物中间体。
第三步，第二步中的聚合物中间体在酸催化下与5-氯-1-戊烯反应得到的接枝聚合物。在乙腈溶剂中，该接枝聚合物与三级胺在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到具有生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以直链型聚羟乙基丙烯酸甲酯高分子为骨架，分子量约3.5万，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链摩尔比为6:4，抗微生物功能基支链接枝率为60％。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，R1＝CH3，R2＝R3＝C12H25，Y＝CH2，d＝3，e＝0，M＝N(氮)，生物相容性功能基支链为聚合度为5的聚环氧乙烷低聚物。
实施例4
第一步，在圆底烧瓶中加入0.1mol甲基丙烯酸和与0.3mol五甘醇和400mL甲苯，在有机酸催化下回流，反应24小时，冷却至室温后，经萃取、减压浓缩后得到中间产物。
第二步，在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步的中间产物、DMF，甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂，其中，第一步的中间产物和甲基丙烯酸羟乙酯的物质的量的比为6:4，引发剂浓度为2wt％。混合体系在65℃条件下反应24小时，反应结束后，用乙醚沉淀并洗涤产品得到聚合物中间体。
第三步，第二步中的聚合物中间体在酸催化下与5-氯-1-戊烯反应得到的接枝聚合物。在乙腈溶剂中，该接枝聚合物与三级胺在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到具有生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以直链型聚羟乙基丙烯酸甲酯高分子为骨架，分子量约3.0万，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链摩尔比为4:6，抗微生物功能基支链接枝率为40％。抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的R1＝CH3，R2＝R3＝C12H25，Y＝CH2，d＝3，e＝0，M＝N(氮)，生物相容性功能基支链为聚合度为5的聚环氧乙烷低聚物。
实施例5
第一步，在圆底烧瓶中加入0.1mol甲基丙烯酸和与0.3mol五甘醇和400mL甲苯，在有机酸催化下回流，反应24小时，冷却至室温后，经萃取、减压浓缩后得到中间产物。
第二步，在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步的中间产物、DMF，甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂，其中，第一步的中间产物和甲基丙烯酸羟乙酯的物质的量的比为8:2，引发剂浓度为2wt％。混合体系在65℃条件下反应24小时，反应结束后，用乙醚沉淀并洗涤产品得到聚合物中间体。
第三步，第二步中的聚合物中间体在酸催化下与5-氯-1-戊烯反应得到的接枝聚合物。在乙腈溶剂中，该接枝聚合物与三级胺在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到具有生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以直链型聚羟乙基丙烯酸甲酯高分子为骨架，分子量约2.8万，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链摩尔比为2:8，抗微生物功能基支链接枝率为20％。抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的R1＝CH3，R2＝R3＝C12H25，Y＝CH2，d＝3，e＝0，M＝N(氮)，生物相容性功能基支链为聚合度为5的聚环氧乙烷低聚物。
实施例6
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步，在圆底烧瓶中加入0.1mol甲基丙烯酸和与0.3mol五甘醇和400mL甲苯，在有机酸催化下回流，反应24小时，冷却至室温后，经萃取、减压浓缩后得到中间产物。
第二步，在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步的中间产物、甲基丙烯酸羟乙酯、DMF和引发剂，引发剂浓度为2wt％。混合体系在65℃条件下反应24小时，反应结束后，用乙醚沉淀并洗涤产品、干燥得到具有生物相容性的高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以直链型聚羟乙基丙烯酸甲酯高分子为骨架，分子量约3.1万，只含有生物相容性功能基支链，抗微生物功能基支链接枝率为0％。其中，生物相容性功能基支链为聚合度为5的聚环氧乙烷低聚物。
实施例7
具有生物相容性的抗微生物高分子的性能测试：取实施例1-6制备的生物相容性的抗微生物高分子，分别将其溶解于100mL、pH＝7.2-7.4的Mueller-Hinton(MH)肉汤中配制成浓度约2800μg/mL的溶液，采用肉汤稀释法测定其对测试细菌绿脓杆菌(PA，ATCC15442标准菌株)、大肠杆菌(EC，ATCC35401标准菌株)、金黄葡萄球菌(SA，ATCC259231标准菌株)的最低抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)，测定结果如表1所示：
表1实施例1-6制备的生物相容性的抗微生物高分子的MIC和MBC值
“-”表示未检查出或无数据。
由表1中结果可知，当聚合物骨架上同时接枝了抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链时，随着抗微生物功能基支链的摩尔比例的增加，MIC和MBC值降低，且实施例1-5制备的生物相容性的抗微生物高分子的MIC/MBC值＝2-4，远小于32，表明其不会导致细菌的耐药性。当抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为8:2时，对三种细菌的MIC值和MBC值均很低，说明该类抗微生物高分子具有高效抗微生物、灭菌性能。
但当抗微生物高分子的骨架上只接枝了抗微生物功能基支链，即不含生物相容性功能基支链时，如实施例1的抗微生物高分子，其抗微生物性能显著降低，降低到和实施例5的抗微生物高分子(抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为2:8)相当。而当抗微生物高分子的高分子骨架上只接枝了生物相容性功能基支链而不含抗微生物功能基支链时，未发现该高分子有明显的抑菌和抗菌性能。
这说明此类抗微生物高分子，其抗微生物活性是两种活性功能基协调作用的结果。生物相容性基团的引入，不仅使本发明的抗微生物高分子具有良好的生物相容性，还能在一定程度上促进和加强其抗微生物活性。
实施例8
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步，在反应器中加入2克黄原胶和一定量的Na2CO3，对甲基苯磺酸，室温下搅拌30分钟，再加入等当量的烯丙基二甲基葵基氯化铵，在室温下继续搅拌5小时后升温至90℃下继续反应5小时，产物以异丙醇沉淀，经干燥即可得中间产物。
第二步，在反应器中加入2克第一步中的中间产物和0.8g甘氨酸甲酯和1.2克N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)，反应24小时后，加入少量0.1N NaOH溶液继续搅拌12小时，产物经沉淀、干燥后可得生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以天然高分子黄原胶为骨架(分子量200万以上)，抗微生物功能基支链接枝率为65％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为5:1。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的M＝N(氮)，R1＝R2＝CH3，R3＝C10H21，Y＝O，d＝2，e＝1，生物相容性功能基支链结构为式V表示的通式，其中L＝CONH，R17＝R18＝H，R19＝COOH，s＝0。
实施例9
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步，在反应器中加入2克黄原胶和一定量的Na2CO3，对甲基苯磺酸，室温下搅拌30分钟，再加入等当量的烯丙基二甲基葵基氯化铵，在室温下继续搅拌5小时后升温至90℃下继续反应5小时，产物以异丙醇沉淀，经干燥即可得中间产物。
第二步，在反应器中加入2克第一步中的中间产物和1.5当量甘氨酸，1.5当量的NaOH，在DME中回流12小时。反应结束后，产物经沉淀、干燥后可得生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以天然高分子黄原胶为骨架(分子量200万以上)，抗微生物功能基支链接枝率为65％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为3:1。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的M＝N(氮)，R1＝R2＝CH3，R3＝C10H21，Y＝O，d＝2，e＝1，生物相容性功能基支链结构为式V表示的通式，其中L＝CONH，R17＝R18＝H，R19＝COOH，s＝0。
实施例10
具有生物相容性的抗微生物高分子的性能测试：取实施例8-9制备的具有生物相容性的抗微生物高分子，分别将其溶解于100mL、pH＝7.2-7.4的Mueller-Hinton(MH)肉汤中配制成浓度约3800μg/mL的溶液，以黄原胶为对照品，采用肉汤稀释法测定其对PA、EC、SA的最低抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)。测定结果如表2所示：
表2实施例8-9制备的生物相容性的抗微生物高分子的MIC和MBC值
“-”表示未检查出或无数据。
由表2中结果可知，实施例8-9制备的生物相容性抗微生物高分子的MIC/MBC值＝2-4，远小于32，表明其不会导致细菌的耐药性。另外二者的MIC、MBC值与对照组相比较小，且数值差距较大，表明天然高分子黄原胶接枝抗微生物功能基支链后其抗微生物活性大大提高；实施例7制备的抗微生物高分子的MIC、MBC值与实施例6制备的抗微生物高分子相比较小，表明抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链与高分子骨架的接枝方式会影响整个抗微生物高分子的抗微生物性能。
实施例11
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步：先在在圆底烧瓶中加入0.55mL 2-[2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基]乙酸和30mL干燥的二氯甲烷，在0℃条件下，将1.048克N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)的10mL干燥二氯甲烷溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL二氯甲烷溶液及0.0426克4-二甲氨基吡啶(DMAP)，继续搅拌反应18小时。反应结束后，过滤除去生成的二环己基脲(DHU)，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.753克单体，产率为82％。
第二步：在圆底烧瓶中加入0.486克溴乙酸和30mL干燥的二氯甲烷，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL干燥二氯甲烷溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL二氯甲烷溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应12小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.707克单体，产率为91％。
第三步：在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步制得的3.93克单体和第二步制得的3.33克单体，再加入30mL的二氯甲烷和2uL的催化剂，室温下氮气氛围中反应24小时。反应结束后，反应混合物经洗涤、干燥后，减压浓缩除去溶剂，得6.97克聚合物中间体，产率96％。
第四步：将该聚合物中间体与三级胺在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到同时含抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的抗微生物高分子，产率为96％。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以全合成聚四氢呋喃高分子为骨架，分子量约19300Da，抗微生物功能基支链接枝率为50％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为5:5。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的R1＝R2＝CH3，R3＝C18H37，Y＝OC(O)，d＝0，e＝1,M＝N(氮),生物相容性功能基支链为结构为式IV表示的结构中的一种，具体为式IV中的R11＝R12＝R13＝R14＝R15＝R16＝H，h＝r＝2，j＝i＝1，U＝OC(O)，Q＝O，T＝OCH3。
实施例12
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步：先在在圆底烧瓶中加入0.55mL 2-[2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基]乙酸和30mL干燥的二氯甲烷，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL干燥二氯甲烷溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL二氯甲烷溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应18小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.753克单体，产率为82％。
第二步：在圆底烧瓶中加入0.585克溴乙酸和30mL干燥的二氯甲烷，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL干燥二氯甲烷溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL二氯甲烷溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应15小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩.除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.764克单体，产率为87％。
第三步：在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步制备的3.93克单体和第二步制备的3.76克单体，再加入30mL的二氯甲烷和20uL的催化剂，室温下氮气氛围中反应26小时。反应结束后，反应混合物经洗涤、干燥后，减压浓缩除去溶剂，得7.15克聚合物中间体，产率为93％。
第四步：该聚合物中间体与三级胺在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到同时含抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的抗微生物高分子，产率为98％。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以全合成聚四氢呋喃为高分子为骨架，分子量约2500Da，抗微生物功能基支链接枝率为50％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为5:5。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的R1＝R2＝CH3，R3＝C8H17，Y＝OC(O)，d＝2，e＝1,M＝N(氮),生物相容性功能基支链为结构为式IV表示的结构中的一种，具体为式IV中的R11＝R12＝R13＝R14＝R15＝R16＝H，h＝r＝2，j＝i＝1，U＝OC(O)，Q＝O，T＝OCH3。
实施例13
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
在装有60mL的反应器中加入2克果胶、0.4克实施例12制备的具有生物相容性的抗微生物高分子和0.15克的对甲苯磺酸，加热至60℃下，反应24小时。反应结束后，冷却至室温。反应产物以乙醇沉淀并洗涤后经干燥可得2.14克具有生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以天然高分子果胶(分子量3万-7万)为骨架、实例12合成的抗微生物高分子为长支链接枝合成含有抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的双高分子骨架的抗微生物高分子，抗微生物高分子长链接枝率为5％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为5:5。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的R1＝R2＝CH3，R3＝C18H37，Y＝OC(O)，d＝0，e＝1,M＝N(氮),生物相容性功能基支链为结构为式IV表示的结构中的一种，具体为式IV中的R11＝R12＝R13＝R14＝R15＝R16＝H，h＝r＝2，j＝i＝1，U＝OC(O)，Q＝O，T＝OCH3。
实施例14
具有生物相容性的抗微生物高分子的性能测试：取实施例11-13制备的具有生物相容性的抗微生物高分子，分别将其溶解于100mL、pH＝7.2-7.4的Mueller-Hinton(MH)肉汤中配制成浓度约3100μg/mL的溶液，以果胶(橘子中提取)为对照品，采用肉汤稀释法测定其对PA、EC、SA、白色念珠菌(CA，ATCC1023标准菌株)及黑曲霉菌(AN,ATCC16404标准菌株)的最低抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)。测定结果如表3所示：
表3实施例11-13制备的生物相容性的抗微生物高分子的MIC和MBC值
“-”表示未检查出或无数据。
表3的抗微生物测试结果表明，实施例11-13制备的生物相容性的抗微生物高分子不仅具有广谱的抗菌杀菌能力，而且对真菌也具有高效杀灭能力。同样，其MIC/MBC值＝2-4，远小于32，表明上述抗微生物高分子不会导致微生物的耐药性。另外，实施例12制备的生物相容性的抗微生物高分子与对照组相比，其MIC、MBC值比较小，且和实施例13的抗微生物高分子的MIC、MBC值差距较大，表明实施13制备果胶接枝的生物相容性的抗微生物高分子具有较强的抗微生物性且其抗微生物性来源于其支链高分子；但和实施例11及实施例12制备的生物相容性的抗微生物高分子相比，其MIC、MBC值更高，可能是实施例13制备接枝果胶后的生物相容性的抗微生物高分子有效抗微生物功能基支链比例下降。
实施例15
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步：先在在圆底烧瓶中加入0.55mL 2-[2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基]乙酸和30mL干燥的四氯化碳(CCl4)，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL干燥CCl4溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL CCl4溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应18小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.753克单体，产率为82％。
第二步：在圆底烧瓶中加入0.585克溴乙酸和30mL干燥的CCl4，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL CCl4溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL CCl4溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应15小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩，除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.764克单体，产率为87％。
第三步：在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步制备的0.15mol单体和第二步制备的0.15mol单体，再加入30mL的CCl4和60uL的催化剂，室温下氮气氛围中反应26小时。反应结束后，反应混合物经洗涤、干燥后，减压浓缩除去溶剂得聚合物中间体，产率为93％。
第四步：该聚合物中间体与三丁基膦在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到同时含抗菌支链和生物相容性功能基支链的抗微生物高分子，产率为97％。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以全合成聚四氢呋喃为高分子为骨架，分子量约2800Da，抗微生物功能基支链接枝率为49.9％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为5:5。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的R1＝R2＝R3＝C4H9，Y＝CH2，d＝3，e＝0，M＝P(磷),生物相容性功能基支链为结构为式IV表示的结构中的一种，具体为式IV中的R11＝R12＝R13＝R14＝R15＝R16＝H，h＝r＝2，j＝i＝1，U＝OC(O)，Q＝O，T＝OCH3。
实施例16
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步：先在在圆底烧瓶中加入0.55mL 2-[2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基]乙酸和30mL干燥的二氯甲烷，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL干燥二氯甲烷溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL二氯甲烷溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应18小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.753克单体，产率为82％。
第二步：在圆底烧瓶中加入0.585克溴乙酸和30mL干燥的二氯甲烷，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL干燥二氯甲烷溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL二氯甲烷溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应15小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩.除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.764克单体，产率为87％。
第三步：在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步制备的单体0.31mol和第二步制备的0.69mol单体，再加入30mL的二氯甲烷和20uL的催化剂，室温下氮气氛围中反应26小时。反应结束后，反应混合物经洗涤、干燥后，减压浓缩除去溶剂，得7.15克聚合物中间体，产率为93％。
第四步：该聚合物中间体与二甲基胍在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到同时含抗菌支链和生物相容性功能基支链的抗微生物高分子，产率为95％。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以全合成聚四氢呋喃为高分子为骨架，分子量约2700Da，抗微生物功能基支链接枝率为69.8％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为7:3。其中，抗微生物功能基支链的结构为式Ⅲ表示的结构中的一种，具体为式Ⅲ中的R6＝R7＝CH3，R8＝H,Z＝CH2，f＝3，g＝0；生物相容性功能基支链为结构为式IV表示的结构中的一种，具体为式IV中的R11＝R12＝R13＝R14＝R15＝R16＝H，h＝r＝2，j＝i＝1，U＝OC(O)，Q＝O，T＝OCH3。
实施例17
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步：先在在圆底烧瓶中加入0.55mL 2-[2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基]乙酸和30mL干燥的二氯甲烷，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL干燥二氯甲烷溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL二氯甲烷溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应18小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.753克单体，产率为82％。
第二步：在圆底烧瓶中加入0.585克溴乙酸和30mL干燥的二氯甲烷，在0℃条件下，将1.048克DCC的10mL干燥二氯甲烷溶液缓慢加入到上述溶液中，室温搅拌反应1小时。然后加入0.357克四氢呋喃甲醇的10mL二氯甲烷溶液及0.0426克DMAP，继续搅拌反应15小时。反应结束后，过滤除去生成的DHU，滤液经洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压浓缩.除去溶剂，残余物经硅胶柱层析得到0.764克单体，产率为87％。
第三步：在装有机械搅拌的圆底烧瓶中分别加入第一步制备的0.12mol单体和第二步制备的0.9mol单体，再加入30mL的二氯甲烷和20uL的催化剂，室温下氮气氛围中反应26小时。反应结束后，反应混合物经洗涤、干燥后，减压浓缩除去溶剂，得7.15克聚合物中间体，产率为93％。
第四步：在乙腈溶剂中，该接枝聚合物与二丁基胺在回流24小时后，经萃取、浓缩和减压干燥，得到胺基功能化聚合物，该聚合物再与1,3-丙烷磺内酯在乙腈溶剂中回流反应12小时，经萃取、浓缩和减压干燥，得到具有生物相容性的抗微生物高分子，产率为94％。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以全合成聚四氢呋喃为高分子为骨架，分子量约3200Da，抗微生物功能基支链接枝率为87.5％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为8:2。其中，抗微生物功能基支链的结构为式Ⅱ表示的结构中的一种，具体为式Ⅱ中的R4＝R5＝C4H9，W＝CH2，n＝3，m＝3，l＝0，M＝N(氮)，生物相容性功能基支链为结构为式IV表示的结构中的一种，具体为式IV中的R11＝R12＝R13＝R14＝R15＝R16＝H，h＝r＝2，j＝i＝1，U＝OC(O)，Q＝O，T＝OCH3。
实施例18
具有生物相容性的抗微生物高分子的性能测试：取实施例15-17制备的具有生物相容性的抗微生物高分子，分别将其溶解于100mL、pH＝7.2-7.4的Mueller-Hinton(MH)肉汤中配制成浓度为3400μg/mL的溶液，采用肉汤稀释法测定其对PA、EC、SA、CA及AN的最低抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)，测定结果如表4所示：
表4实施例15-17制备的生物相容性的抗微生物高分子的MIC和MBC值
表4的结果表明，同时具有抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的实施例15-17高分子，尽管其抗微生物功能基不同(分别为季鏻盐、胍盐和季铵內盐)，但同样具有高效、广谱的抗微生物活性，且不会导致微生物的耐药性。
实施例19
具有生物相容性的抗微生物高分子的生物相容性性能测试：为了确定抗微生物高分子的生物相容性，室温下分别取实施例1、实施例2、实施例6及实施例8-9制备的具有生物相容性的抗微生物高分子，在生理盐水中配制成含抗微生物高分子1.0wt％的溶液，采用浸泡法浸泡单层人膀胱上皮细胞，浸泡时间分别为30分钟，同时再在室温下分别取实施例2、实施例8及实施例9制备的具有生物相容性的抗微生物高分子在上述同样条件下浸泡60分钟，设置空白对照组、生理盐水对照组和做骨架的天然高分子果胶对照组。浸泡30分钟的测试结果如图1所示，对照组的细胞生长及细胞形态都正常。而样品组中B-1的细胞经实例1中抗微生物高分子溶液浸泡30分钟后数量少，而且除了少数细胞形态正常外，大部分细胞形态发生了改变。而B-2～B-5的细胞经所对应的抗微生物高分子浸泡相同时间后，细胞数量和形态与对照组的无差异，这说明同时具有抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的抗微生物高分子生物相容性良好，当没有引入生物相容性功能基时，实例1中的抗微生物高分子和传统的抗菌材料一样，对细胞具有一定的毒性。浸泡60分钟的测试结果如图2所示，图2的结果进一步说明了生物相容性功能基的存在提高了本发明中的抗微生物高分子的生物相容性。
实施例20
具有生物相容性的抗微生物高分子的防霉性能测试：应用本发明的实例14中的抗微生物高分子对潮湿表面进行防霉实验。实验选取家庭卫生间墙面、厨房操作台、灶台、卫生间台面的易长霉表面。操作如下：取本发明的实例14中的抗微生物高分子和去离子水配成0.3％的消毒液，然后(1)用高温水蒸煮过的棉质干燥纱布，蘸取消毒液拭擦上述物体表面；(2)用此消毒液直接喷涂物体表面；所有经处理过的表面自然干燥。经对照检查，3个月以内，所有处理过的物体表面均保持洁净无霉状态，而对照部位均有不同程度的霉斑，说明本发明的具有生物相容性的抗微生物高分子具有独特的长效除菌防霉功能，可适用于易感染的公共环境、物品及处于易感染环境的人群进行抗感染、防感染的防护。
实施例21
具有生物相容性的抗微生物高分子的抗病毒性能测试：应用本发明的实例10中的抗微生物高分子通过考察其对包疹病毒的病毒灭活率来评价本发明中的抗微生物高分子的抗病毒性能。实验用人肾上腺上皮细胞为测试细胞，实施例10的抗微生物高分子0.3wt％～1.2wt％去离子水溶液为测试样品溶液。结果如图3所示：随着高分子浓度的升高，本发明中的高分子对包疹病毒的灭活性增强，且在浓度为0.6wt％时，灭活率已达到95.8％，说明本发明的抗微生物高分子有很强的抗病毒能力。
实施例22
一种具有生物相容性的抗微生物高分子的制备方法：
第一步，在反应器中加入2克羧甲基壳聚糖和一定量的Na2CO3，对甲基苯磺酸，室温下搅拌30分钟，再加入等当量的烯丙基二甲基葵基氯化铵，在室温下继续搅拌5小时后升温至90℃下继续反应5小时，产物以异丙醇沉淀，经干燥即可得中间产物。
第二步，在反应器中加入2克第一步中的中间产物和0.8g甘氨酸甲酯和1.2克N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)，反应24小时后，加入少量0.1N NaOH溶液继续搅拌12小时，产物经沉淀、干燥后可得生物相容性的抗微生物高分子。
经本发明制得的具有生物相容性的抗微生物高分子以壳聚糖衍生物为骨架，抗微生物功能基支链接枝率为73％，抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链的摩尔比为5:1。其中，抗微生物功能基支链的结构为式I结构中的一种，具体为，式I结构中的M＝N(氮)，R1＝R2＝CH3，R3＝C10H21，Y＝O，d＝2，e＝1，生物相容性功能基支链结构为式V表示的通式，其中L＝CONH，R17＝R18＝H，R19＝COOH，s＝0。

Claims (7)

1.具有生物相容性的抗微生物高分子，其特征是：所述具有生物相容性的抗微生物高分子包含高分子骨架、抗微生物功能基支链和生物相容性功能基支链；所述抗微生物功能基支链与生物相容性功能基支链接枝在高分子骨架上；抗微生物功能基支链与生物相容性功能基支链的摩尔比为1000:1～1:1000；抗微生物功能基支链的接枝率为0.001％～99.999％。
2.根据权利要求1所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，其特征在于，所述高分子骨架为天然高分子及其衍生物骨架、合成高分子及其衍生物骨架和/或半合成高分子骨架。
3.根据权利要求2所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，其特征在于，所述天然高分子及其衍生物骨架中的天然高分子为天然多糖和/或天然蛋白质；或者进一步地，和/或以上物质的衍生物的一种或一种以上；
所述天然高分子及其衍生物骨架中的天然高分子及其衍生物具体为：瓜尔胶、黄原胶、淀粉、壳聚糖、纤维素、透明质酸、果胶、明胶、阿拉伯胶、干酪素、甲壳素、丝素蛋白、白蛋白、酪蛋白、透明质酸、糖原、脂多糖、黏蛋白、丝胶、结冷胶、葡聚糖、壳寡糖、菊糖、多聚果糖、葡苷聚糖、甘露寡糖、甘露聚糖、真菌多糖、半乳聚糖、葡糖胺葡聚糖、糖蛋白、糖脂类、蛋白多糖、纤维素、右旋糖酐、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸用层酸、肝素、硫酸乙酰肝素、琼脂或普鲁兰多糖中的一种或一种以上，或者进一步地，和/或以上物质的衍生物中的一种或一种以上；
所述合成高分子及其衍生物骨架中的合成高分子及其衍生物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯脂、聚乳酸、聚乙醇酸、聚醚醚酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚四氢呋喃、聚环氧丁烷、聚氨酯、聚马来酸酐、聚脲、聚羟乙基丙烯酸甲酯、聚丙二醇、聚己内酯或聚羟基脂肪酸酯中的一种或一种以上，或者进一步地，和/或以上物质的衍生物中的一种或一种以上；
所述半合成高分子骨架为至少一种上述天然高分子或其衍生物与至少一种上述合成高分子或其衍生物通过化学反应得到的高分子骨架；
所述天然高分子或合成高分子衍生物骨架是指天然高分子或合成高分子中的原子或原子团被其他原子或者原子团所取代而生成的一系列化合物的骨架；所述其他原子或者原子团为卤素、氰基、烷硫基、磺酰基、巯基、磷酸酯、硝基、醛基、羟基、芳基、烷氧基、胺基、酰基、酰胺基、羧基、羰基、酰亚胺基、偶氮基、叠氮基、异氰基、异腈基、酯基、不饱和烃基或杂环基。
4.根据权利要求1所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，其特征在于，所述抗微生物功能基支链为式I结构的季铵盐基支链、式Ⅱ结构的季鏻盐基支链或式Ⅲ结构的胍/阳离子胍基支链中的一种或一种以上，具体结构如下：
其中：竖着的波浪线为高分子骨架；
M为N或P；
Y、W或Z各自独立地选自：O、S、S-S、OC(O)、OC(O)O、C(O)O、NR9R10、CONR9、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基以及取代或未取代的杂环基；
X为Cl-、Br-、I-、ClO4 -、ClO3 -、NO3 -、SO3 2-、HSO3 -、OH-、R9COO-、CO3 2-、SO4 2-或CF3COO-；
d、e、m、n、l、f或g各自独立地选自0～1000的整数；
R1～R6各自独立地选自：H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基以及取代或未取代的杂环基；
R7～R8各自独立地选自：H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、C(＝NH)NR9R10、CONR9R10、CH2SR9或NR9R10；
R9～R10各自独立地选自：H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的杂环基；
所述R1～R6、R7～R8或R9～R10中的取代采用的取代基为卤素、氰基、烷硫基、磺酰基、巯基、磷酸酯、硝基、醛基、羟基、芳基、烷氧基、胺基、酰基、酰胺基、羧基、羰基、酰亚胺基、偶氮基、叠氮基、异氰基、异腈基、酯基、不饱和烃基或杂环基。
5.根据权利要求1所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，其特征在于，所述生物相容性功能基支链为小分子亲水性基支链、合成高分子的低聚物及其衍生物支链、天然高分子的低聚物及其衍生物支链或半合成高分子的低聚物支链中的一种或一种以上。
6.根据权利要求5所述的具有生物相容性的抗微生物高分子，其特征在于，所述小分子亲水性基支链的结构为式Ⅳ或式Ⅴ结构中的一种或一种以上，具体结构如下：
其中：竖着的波浪线为高分子骨架；
T为H、CH3、OCH3、SO3H、Cl、Br、I、OH、NO2、NR9R10、CONR9R10或COOR9；
U、Q或L各自独立地选自：CH2、O、S、S-S、OC(O)、OC(O)O、C(O)O、NH或CONH；
h、i、j、r或s各自独立地选自0～1000的整数；
R11～R19各自独立地选自：H、OH、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的杂环基、OC(O)R9、COOR9或CONR9R10；
所述R9～R10各自独立地选自：H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的环烃基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的杂环基；
所述R9～R10或R11～R19中的取代采用的取代基为卤素、氰基、烷硫基、磺酰基、巯基、磷酸酯、硝基、醛基、羟基、芳基、烷氧基、胺基、酰基、酰胺基、羧基、羰基、酰亚胺基、偶氮基、叠氮基、异氰基、异腈基、酯基、不饱和烃基或杂环基；
所述合成高分子的低聚物及其衍生物支链中的合成高分子及其衍生物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯脂、聚乳酸、聚乙醇酸、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚四氢呋喃、聚环氧丁烷、聚氨酯、聚马来酸酐、聚脲、聚羟乙基丙烯酸甲酯、聚丙二醇、聚己内酯或聚羟基脂肪酸酯中的一种或一种以上，或者进一步地，和/或以上合成高分子的衍生物中的一种或一种以上；
所述天然高分子的低聚物及其衍生物支链中的天然高分子及其衍生物为淀粉、壳聚糖、纤维素、果胶、明胶、阿拉伯胶、干酪素、甲壳素、丝素蛋白、白蛋白、酪蛋白、透明质酸、糖原、脂多糖、黏蛋白、丝胶、结冷胶、葡聚糖、壳寡糖、菊糖、多聚果糖、葡苷聚糖、甘露寡糖、甘露聚糖、普鲁兰多糖、半乳聚糖、真菌多糖、葡糖胺葡聚糖、糖蛋白、糖脂类、蛋白多糖、右旋糖酐、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸用层酸、肝素、硫酸乙酰肝素、琼脂、瓜尔胶或黄原胶中的一种或一种以上，或者进一步地，和/或以上天然高分子的衍生物中的一种或一种以上；
所述半合成高分子的低聚物支链为至少一种合成高分子的低聚物或其衍生物与天然高分子的低聚物或其衍生物相互杂化形成的半合成高分子的低聚物支链。
7.如权利1-6任一所述的具有生物相容性的抗微生物高分子的应用，其特征是：所述具有生物相容性的抗微生物高分子在抗微生物、杀灭微生物和消毒方面的应用。
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