CN107708757A - 用于不利地影响生物膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不利地影响生物膜的方法，所述方法包括将所述生物膜暴露于包含有效量的聚合物的组合物，所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。

Description

用于不利地影响生物膜的方法
技术领域
本发明总体地涉及生物膜。具体地，本发明涉及不利地影响生物膜的方法。
背景技术
生物膜是彼此粘附至生物或非生物表面或界面，并且与微生物分泌的胞外聚合物物质(extracellular polymeric substance)(EPS)的基质(在本领域中有时称为“黏液(slime)”)一起形成膜结构的建立的微生物聚集体(aggregation)或群落(community)。
与生物膜有关的人感染与严重危及生命的疾病高度相关。这是由于生物膜对常规抗微生物剂的抵抗(recalcitrance)，以及免疫系统在清除这些感染时的低效率。
与生物膜形成有关的常见微生物包括革兰氏阳性细菌，如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、凝固酶阴性葡萄球菌(Coagulase-negative Staphylococcus)和链球菌属(Streptococcus sp.)，革兰氏阴性细菌，如肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapneumoniae)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，以及真菌病原体，如念珠菌属(Candida sp.)。
生物膜相关的感染在数量上超过了浮游微生物所引起的那些。真菌白色念珠菌(Candida albicans)以及细菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)是导致医疗装置-相关感染的最常见原因。
根据疾病控制和预防中心(CDC)/国家健康安全网络(NHSN)报告，金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和白色念珠菌(Candida albicans)是导致医疗获得性感染(HAI)，如导管相关血流感染的最普遍的细菌和真菌病原体。
由念珠菌属(Candida species)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)所引起的血流感染通常与高整体死亡率有关。在为免疫受损患者所提供的医疗装置表面上由这些类型微生物所形成的生物膜的存在可以对所述患者造成高死亡风险因素。
在临床环境中，生物膜相关感染可以是单或多微生物的，并且可以发生在受试者的多个位点。据报道约20％-40％的念珠菌血症病例伴有菌血症，其中葡萄球菌属(Staphylococcus)是主要的伴随病原体，并且该趋势持续上升。
在多微生物生物膜中，所述微生物种可以彼此受益。在金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)之间已观察到了有益的相互作用，如相对于单一物种的生物膜，多微生物生长模式的更高的微生物负荷和提高的抗微生物耐受性。例如，当在具有白色念珠菌(C.albicans)的多微生物生物膜中生长时，金黄色葡萄球菌(S.aureus)对万古霉素和达托霉素的耐受性比单一培养时更强。
当在多微生物生物膜中一同生长时，另一个细菌菌种表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)已显示保护白色念珠菌(C.albicans)抵抗抗真菌药物氟康唑和两性霉素B的作用。多微生物生物膜中耐药性的提高已归因于真菌和细菌分泌的EPS的组分。据认为造成生物膜耐药性的主要原因在于通过抗微生物化合物的螯合(sequestration)的胞外基质中的碳水化合物，例如，1,3-β-葡聚糖。
其它胞外组分也参与了抗微生物耐受性。白色念珠菌(C.albicans)分泌的细胞表面粘蛋白Msb2的片段有助于通过直接结合，多微生物生物膜中金黄色葡萄球菌(S.aureus)对达托霉素的耐受。种间交互应答(cross-talk)机制还可以有助于对疗法耐受性的提高，如数量感应通路(quorum sensing pathway)，和影响白色念珠菌(C.albicans)形态发生和生物膜形成的细菌细胞壁组分。
已发现与单一微生物感染相比，作为白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)多微生物生物膜的生长会导致先天免疫应答的改变，以及促炎细胞因子和不能控制感染的嗜中性白细胞流入(influx)的提高。
出于与生物膜有关的显著不利的人体健康和相关成本方面的考虑，从社会经济学角度急需开发可以有效地且高效地处理生物膜的抗微生物剂。
发明内容
因此，本发明提供了不利地影响生物膜的方法，所述方法包括将所述生物膜暴露于包含有效量的在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物的组合物，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构(pendant)且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
出人意料地，有利地发现根据本发明使用的聚合物起到有效的抗微生物剂的作用并且对生物膜产生不利的影响。例如，已发现将生物膜暴露于聚合物将会杀死包埋在生物膜中和/或成为生物膜的一部分的微生物。已发现对于生物膜的处理，特别是在体外或体内环境中，根据本发明使用的聚合物比常规抗真菌和抗细菌药物的效力更好。此外，已有利地发现根据本发明的聚合物的使用在杀死包埋在多微生物生物膜(例如，包含白色念珠菌(Candida albicans)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的多微生物生物膜)中和/或成为多微生物生物膜的一部分的微生物方面是非常有效的。
为了方便起见，在本文中可以将根据本发明使用的聚合物称为抗微生物或抗生物膜剂。
在一个实施方式中，根据本发明使用的聚合物还在其主链结构内引入了烯属不饱和单体的第二聚合残基，所述第二聚合单体残基包含表现为侧垂于所述主链结构的共价键合的疏水性部分。
当根据本发明使用的聚合物包含第一和第二聚合残基两者时，因此可以在不利地影响已建立的生物膜的方法方面来描述本发明，所述方法包括将所述生物膜与包含有效量的在其主链结构内引入烯属不饱和单体的第一和第二聚合残基的聚合物的组合物接触，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团；所述第二聚合单体残基包含表现为侧垂于所述主链结构的共价键合的疏水性部分。
在一个实施方式中，根据本发明使用的聚合物是共聚物。所述共聚物可以是无规、交替、嵌段或统计共聚物。
根据本发明受不利影响的生物膜可以是单一微生物或多微生物生物膜。出人意料地发现根据本发明所述的方法对不利地影响多微生物生物膜是有效的。
在一个实施方式中，所述生物膜是多微生物生物膜。
在另一个实施方式中，所述生物膜是包含革兰氏阳性细菌和真菌病原体的多微生物生物膜。
在其它实施方式中，所述聚合物(根据本发明使用的)是所述生物膜暴露的仅有的抗微生物剂。换言之，在一个实施方式中，除了所述聚合物(根据本发明使用的)外，所述生物膜未暴露于其它抗微生物剂。
因此，在一个实施方式中，除了所述聚合物(根据本发明使用的)外，所述组合物不包含其它抗微生物剂。
根据本发明受不利影响的生物膜可以包含选自以下的一种或多种微生物：革兰氏阳性细菌，如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)、凝固酶阴性葡萄球菌(Coagulase-negative Staphylococcus)、链球菌属(Streptococcus sp.)和结核分支杆菌(mycobacterium tuberculosis)，革兰氏阴性细菌，如肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)和铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)，以及真菌病原体，如念珠菌属(Candida sp.)和白色念珠菌(Candidaalbicans)，或基本由其组成。
在一个实施方式中，根据本发明受不利影响的生物膜包括选自以下的一种或两种微生物：白色念珠菌(Candida albicans)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)，或基本由其组成。
根据本发明所述的方法对于不利地影响位于受试者上或中的生物膜可以是特别有效的。在那种情况下，本发明还提供了不利地影响位于受试者上或中的生物膜的方法，所述方法包括通过向所述受试者施用所述组合物将所述生物膜暴露于包含有效量的聚合物的组合物，其中所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
本发明还提供了适合于向其上或其中放置生物膜的受试者施用的组合物，所述组合物包含药理学可用的载体和有效量的在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
根据本发明所述的组合物通常将施用于患有与所述受试者中或上生物膜的存在有关的、表征的或引起的传染性疾病、病况或失调的受试者。
因此，当在与所述受试者中或上生物膜的存在有关的、表征的或引起的传染性疾病、病况或失调的治疗中使用时，本发明还提供了适合于向所述受试者施用的组合物，所述组合物包含药理学可用的载体和在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
本发明还提供了聚合物在制备用于不利地影响生物膜的药剂中的用途，所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
本发明还提供了聚合物在制备用于治疗与受试者中或上生物膜的存在有关的、表征的或引起的传染性疾病、病况或失调的药剂中的用途，所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
在一个实施方式中，所制造的药剂包含所述聚合物和药理学可用的载体。
在另一个实施方式中，所述聚合物用于制造用于杀死成为位于受试者上或中的生物膜的一部分的微生物的药剂。
有利地发现包含根据本发明的聚合物的组合物作为有效的和高效的锁定溶液(lock solution，封闭溶液)起作用。
因此，本发明还提供了对具有粘附其上的生物膜的医疗装置实施抗微生物锁定疗法(lock therapy，封闭疗法)的方法，所述方法包括将所述生物膜暴露于包含有效量的聚合物的组合物，所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
本发明还提供了在抗微生物锁定疗法中使用的抗微生物剂锁定溶液，所述组合物包含药理学可用的载体和在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
以下将更详细地描述本发明的其它方面和实施方式。
附图说明
参考以下非限制性附图，在本文中描述了本发明的实施方式，其中：
图1显示了根据本发明适合于以鸟苷酸化聚甲基丙烯酸酯PG3和PG4形式使用的聚合物的结构。从单体2-胍基乙基甲基丙烯酸酯(2-GEMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)合成所述聚合物；
图2显示真菌来源的胞外基质协助金黄色葡萄球菌(S.aureus)结合至多微生物生物膜。(A)混合的金黄色葡萄球菌(S.aureus)-白色念珠菌(C.albicans)生物膜的扫描电子显微镜图(SEM)。比例尺＝5μm。对于单一培养的生物膜的SEM，参见图6A。(B)在存在或不存在来源于白色念珠菌(C.albicans)生物膜的胞外基质的情况下生长的金黄色葡萄球菌(S.aureus)单一培养生物膜的SEM。(C)如实施例部分中所述，使用存活计数定量确定白色念珠菌(C.albicans)株DAY185野生型或bgl2ΔΔ突变株所形成的多微生物生物膜中金黄色葡萄球菌(S.aureus)的CFU。相对于生物膜中白色念珠菌(C.albicans)细胞的数目表示细菌细胞的数目。误差棒(error bar)表示一式三份地实施的3个独立生物学重复的标准偏差；
图3显示根据本发明所述的聚合物对杀死多微生物白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)生物膜是有效的。用不同抗微生物剂处理的金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)单一和多微生物生物膜的CLSM重构。CLSM重构显示了活细胞(SYTO-9，绿色)和死细胞(PI，红色)的3D染色图。将由在24小时的时间内建立的金黄色葡萄球菌(S.aureus)和/或白色念珠菌(C.albicans)所形成的生物膜暴露于在RPMI-1640中制备的抗微生物剂18小时，然后用BacLight Live/Dead存活力试剂盒(3.35μMSYTO-9和20μM碘化丙啶)染色。实验进行两次，并显示代表性图像；
图4显示根据本发明的聚合物在消除混合的真菌-细菌生物膜中优于目前的抗微生物-药物组合。在抗微生物暴露后，金黄色葡萄球菌(S.aureus)-白色念珠菌(C.albicans)多微生物生物膜中细胞的存活Log％存活是用于统计分析的存活细胞的百分比的对数形式。例如，-2的log％存活表示抗微生物处理后保持约1％(10-2)的原始群体。log％存活越低，则抗微生物剂的建立的生物膜-杀死效力越好。使用一式两份的3个生物学重复进行实验，显示平均值和标准偏差；
图5显示了胞外基质在白色念珠菌(C.albicans)生物膜对根据本发明的聚合物的敏感性中的作用。通过在存在或不存在PG3、PG4或氟康唑(作为对照)的情况下处理所建立的生物膜过夜来测试鸟苷酸化的聚甲基丙烯酸酯对由白色念珠菌(C.albicans)DAY185野生型和bgl2ΔΔ突变体所形成的单一微生物生物膜的效力。通过用暴露于药物的所建立的生物膜的CFU除以暴露于无药物生长培养基的生物膜的CFU来计算剩余的所建立的生物膜的百分比。使用一式三份的3个生物学重复进行实验，显示平均值和标准偏差；
图6显示了多微生物生物膜形成的评价，(A)白色念珠菌(C.albicans)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的单一生物膜的扫描电子显微镜图。比例尺＝5μm。(B)半定量CV测定显示金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)在RPMI-1640中协同形成单一和多微生物生物膜。误差棒表示标准偏差；和
图7显示了野生型和bgl2突变体建立的生物膜中的基因表达。RT-PCR显示在编码白色念珠菌(C.albicans)表面-相关粘附素和生物膜形成的转录调节子的ALS3、ALS1、HWP1、EAP1和BCR1的表达水平中，WT和bgl2突变体生物膜之间无差异。
定义
为了有利于理解本发明，以下定义了一些术语与表达。在本文档中，随后还定义了其它术语与表达。
在本文中，使用冠词“一个”和“一种”表示一个或多于一个(即，至少一个)该冠词的语法上的对象。例如，提及“微生物”旨在表示一个微生物或多于一个微生物。
应理解本文所使用的术语“约”是指本领域技术人员将认为相当于在实现相同功能结果的背景中所列举的值的数值范围。
在整个说明书及其所附的权利要求中，除非上下文中另外要求，否则单词“包含”及其变化形式例如“包括”和“包括了”将理解为暗指包含所说明的整数或步骤或者整数或步骤的组，但不排除任何其它整数或步骤或者整数或步骤的组。
如本文所使用的，术语“生物膜”是指彼此粘附至生物或非生物表面或界面，并且与微生物分泌的胞外聚合物物质(EPS)的基质(在本领域中有时称为“黏液”)一起形成膜-样结构的建立的微生物聚集体或群落。为了避免任何疑问，术语“生物膜”不意欲仅表示处于浮游状态的微生物簇或微生物。本领域技术人员可以使用已知技术容易地检测已建立的生物膜的存在。
在本文中，对“含有”特定微生物的生物膜的提及旨在表示所述生物膜可以包含所述微生物、基本由所述微生物组成(即所讨论的微生物是生物膜的主要微生物物种或类型)或者由所述微生物组成(即所讨论的微生物是生物膜中仅有的微生物物种或类型)。
在本文中，对术语“微生物”或相关术语例如“微生物的”和“微生物有机体”的提及旨在表示作为包含在古细菌或真核生物界内的微小细胞存在的任何生物。因此，所述术语旨在涵盖具有微小尺寸的原核或真核细胞或生物，并且包括所有种类的细菌、古细菌和真细菌以及真核微生物，如酵母和真菌。
因此，“生物膜形成微生物”的表达是指能够形成生物膜，包括单一微生物和多微生物生物膜的任何微生物。
“不利地影响”生物膜或受“不利影响”的生物膜旨在表示生物膜的活力在某些方面受损。例如，如果成为所述生物膜的一部分的活微生物的数目减少，则生物膜将受不利影响。如果其生长受抑制、压制、延缓或阻止，则生物膜也可以受不利影响。
根据本发明的一个实施方式，“不利地影响”生物膜的表达旨在表示杀死成为所述生物膜的一部分的微生物。
“成为生物膜的一部分”的微生物可以位于所述生物膜的表面或包埋在所述生物膜内。
如本文所使用的“抗微生物剂”的表达旨在表示单独或与另一种试剂结合能够杀死或抑制一种或多种微生物种的生长的任何试剂。
在本文中，提及将生物膜“暴露”于根据本发明使用的聚合物的组合物旨在表示使所述生物膜与所述组合物或聚合物接触。可以通过任何适合的方法实现将所述生物膜暴露于所述组合物或聚合物，并且包括将所述组合物或聚合物应用于所述生物膜和将所述组合物或聚合物施用于包含所述生物膜的受试者。在该背景中，在整个说明书中术语“暴露”、“施用”和“接触”及其语法变化可以互换使用。
如本文所使用的，“有效量”的表达是指足以实现所期望的结果的物质(例如，包含根据本发明使用的聚合物的组合物)的量，就本发明来说，所述所期望的结果是不利地影响生物膜。根据多种因素，如所考虑的受试者或情况、生物膜的组成、暴露于组合物的生物膜的体积或尺寸、生物膜所处的环境以及将生物膜暴露于组合物的方式，实现所期望的结果所需的准确的量将是不同的。可以在一个或多个应用、施用或剂量中提供有效量，并且所述有效量不意欲限制于特定制剂、施用途径或应用方法。因此，指定确切的“有效量”是不实际的。考虑到具体情况，本领域技术人员可以通过常规实验容易地确定“有效量”。
在本文中，对“受试者”的提及应理解为涵盖人、灵长类(例如，猴)、家畜动物(例如，绵羊、猪、牛、马、驴和山羊)、实验室实验动物(例如，小鼠、兔、大鼠和豚鼠)、宠物(陪伴动物，companion animal)(例如，狗和猫)以及捕获的野生动物(例如，狮子、虎、斑马、袋鼠和鹿)。在本发明的背景中，术语“受试者”将一般地表示接受或已接受由生物膜所引起的病况的治疗的人或非人动物。
应理解术语“治疗的”、“治疗”、“治疗了”不必需表示治疗受试者直至从特定病况完全恢复。因此，治疗包括减轻现有病况的严重程度、改善特定病况的症状或者预防或另外地降低发展特定病况的风险。
如本文所使用的术语“施用”是指将药物、前体药物或其它试剂或治疗性治疗(例如，根据本发明使用的组合物或聚合物)提供给生理系统(例如，受试者或体内、体外、离体细胞、组织和器官)的行为。施用途径包括(但不限于)呼吸、气管内、鼻咽、静脉内、腹膜内、皮下、颅内、皮内、肌内、眼内、鞘内、大脑内、鼻内、输注、口服、直肠、通过IV滴贴片和植入物。还可以将根据本发明使用的组合物或聚合物直接施用或应用于生物膜。
如本文所使用的，“药物可用的(pharmaceutically acceptable)”或“药理学可用的(pharmacologically acceptable)”的表达是指当施用于受试者时，基本不产生不良反应，例如，毒性、过敏或类似反应的组合物。
“药物可用的”或者“药理学可用的”载体或组合物的表达旨在表示以它自身的能力适合于施用于受试者的物质。换言之，载体本身、根据本发明使用的聚合物、包含载体和所述组合物的任何其它成分组分的根据本发明的组合物向受试者的施用将不会导致不可接受的毒性，包括过敏反应和疾病状态。所述载体可以是液体、凝胶或固体基底。
仅作为指导，本领域技术人员可以认为“药物可用的”或“药理学可用的”是由联邦或州政府管理机构批准的或者在美国药典或其它一般承认的药典中所列的用于在动物，并且更具体地人中使用的实体(entity)。
通过这种描述，本领域技术人员将理解组合物对于施用于受试者的适合性以及是否认为给定物质是药理学可用的将在一定程度上取决于所选择的施用形式。因此，当评价给定组合物是否适合于施用于受试者或者是否是药理学可用的时，可能需要考虑施用形式。
药理学可用的液体载体的实例包括(但不限于)磷酸盐缓冲盐水溶液、水、乳液(例如，油包水或水包油乳液)、乙醇、多元醇(例如，甘油、丙二醇和液体聚乙二醇等)、植物油及其组合。
药理学可用的固体载体的实例包括(但不限于)金属、陶瓷、塑料、织物及其组合。
可以使用的其它适合的药理学可用的物质包括稳定剂和佐剂。
如本文所使用的，术语“医学装置”包括在受试者身体上、身体中或通过身体使用的任何材料或装置。这种用途可以(例如)处于对受试者特定疾病、病况或损伤的医学治疗的过程中。医学装置包括(但不限于)以下项目，如植入物、创伤护理装置和药物递送装置。医学植入物的实例包括导尿管、血管内导管、透析分流器、伤口排液管、皮肤缝合线、血管移植物、可植入测量装置、眼内装置、心脏瓣膜等。创伤护理装置的实例包括(但不限于)伤口敷料、生物移植物材料、胶带封闭物(tape closure)和敷料以及外科切割用的布帘(surgical incise drape)。药物递送装置的实例包括(但不限于)针、药物递送皮肤贴片、药物递送粘膜贴片和医学海绵。
根据本发明的组合物可以是或形成医疗装置的一部分。
具体实施方式
根据本发明所述的方法包括将生物膜暴露于本文所述的组合物。一旦暴露于所述组合物，则所述生物膜受到不利的影响。可以通过防止或抑制其生长，或者通过减少成为所述生物膜的一部分的活微生物的数目来不利地影响所述生物膜。
换言之，根据本发明使用的组合物对所述生物膜是细胞抑制的或细胞毒性的。
对所述生物膜是细胞抑制的组合物表示防止或抑制形成生物膜的微生物的生长或复制。
对所述生物膜是细胞毒性的组合物表示降低成为所述生物膜的一部分的活微生物的数目(例如，其中杀死成为所述生物膜的一部分的微生物)。
在一个实施方式中，本发明因此提供了杀死成为生物膜的一部分的微生物的方法，所述方法包括如本文所列出的特征。
根据本发明使用的组合物可以作为聚合物本身提供，或者可以将所述聚合物与适合的载体组合提供。所述载体可以是药理学可用的载体。所述载体可以是液体、凝胶或固体基底。当所述载体处于液体或凝胶的形式时，所述聚合物通常将溶解或分散在所述液体或凝胶中。当所述载体处于固体基底的形式时，所述聚合物可以吸附在所述基底内和/或在所述基底上形成涂层。所述固体基底可以是多孔的(即含有空穴或孔)。
根据本发明使用的组合物包含有效量的在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物。
“烯属不饱和单体的聚合残基”的表示旨在表示由于提供用于聚合物链的烯属不饱和单体的自由基聚合所形成的反应残基。正是所述单体的烯属不饱和基团积极地参与自由基聚合反应。本领域技术人员将理解该单体反应将提供所形成的聚合物链的主链结构内的碳-碳部分或残基(-C-C-)。因此，可以将根据本发明使用的聚合物称为加聚物(即，不是缩聚物)。
根据本发明使用的聚合物引入了包含共价键合部分的第一聚合单体残基，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。因此，所述部分将是共价键合的并且对于-C-C-部分处于侧垂形式(pendant formation)。所述阳离子官能团或其前体官能团通常将是从所述主链结构除去的至少一个原子(即所述聚合物链的碳基主链结构和所述侧垂的阳离子官能团或其前体官能团之间存在至少一个原子)。因此，所述共价键合部分可以是(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团，其是从所述主链结构除去的至少一个原子(或者至少两个或三个原子)。
根据本发明使用的聚合物可以简要地表示为包含结构(A)，其中表示聚合物骨架的剩余部分，C-C表示来源于烯属不饱和单体的第一聚合残基的碳-碳部分，并且“------”表示原子与侧垂形式的所述部分(CAT)的碳-碳(C-C)部分的共价连接。所述部分(CAT)通常将是从所述主链结构除去至少一个原子。所述聚合物通常将在其主链结构中引入多个第一聚合单体残基。
除烯属不饱和单体的第一聚合残基外，根据本发明的聚合物可以包含烯属不饱和单体的第二聚合残基。所述第二聚合单体残基包含表现为侧垂于所述聚合物主链结构的共价键合疏水性部分。所述疏水性部分通常也将是从所述主链结构除去至少一个原子。
当根据本发明使用的聚合物包含烯属不饱和单体的第一和第二聚合残基两者时，所述聚合物可以简要地表示为结构(B)，其中除以上所列的结构(A)的特征之外，结构(B)还包含来源于其上共价连接了处于侧垂形式的疏水性部分(BIC)的烯属不饱和单体的第二聚合残基的碳-碳部分(C-C)。所述聚合物(B)通常将在其主链结构内引入多个第一和第二聚合单体残基两者，并且照此它将是共聚物，例如，无规共聚物。
因此，根据本发明使用的聚合物表现为侧垂于所述主链结构的(i)共价键合部分，其包含阳离子官能团或其前体官能团(CAT)，和可选地(ii)共价键合疏水性部分(BIC)。
本领域技术人员将理解阳离子官能团具有正电荷。技术人员还将理解可以作为阳离子提供的官能团的范围。例如，阳离子官能团通常将包含氮和/或磷原子。
当处于阳离子官能团的形式时，所述官能团具有正电荷。因此，“其前体官能团”是通常以中性状态存在的官能团，并且可以(例如)通过加入或除去亲电试剂转化为阳离子。因此，“前体官能团”通常是中性的，但是通过(例如)pH依赖性质子化(例如，在生理学pH下)或季铵化可带电荷以形成阳离子，从而提供相应的阳离子官能团。
在一个实施方式中，所述阳离子官能团或其前体官能团选自胺、膦和鎓(例如，铵和磷鎓)官能团。
在其它实施方式中，所述阳离子官能团或其前体官能团选自伯胺、仲胺、叔胺、铵(即季胺)和磷鎓(即季膦)官能团。
在另一个实施方式中，所述阳离子官能团或其前体官能团选自胍基和脒基。
可以通过本领域技术人员所知的适合的疏水性部分提供侧垂和共价键合疏水性部分。例如，所述疏水性部分可以选自烷基，烯基，炔基，芳基，碳环基，杂环基，杂芳基，烷基烯基，烷基炔基，烷基芳基，烷基碳环基，烷基杂环基，烷基杂芳基，烷基烯基烷基，烷基炔基烷基，烷基芳基烷基，烷基酰基烷基，芳基烷基芳基，芳基烯基芳基，芳基炔基芳基，芳基碳环基，芳基杂环基和芳基杂芳基。
在其它实施方式中，所述共价键合疏水性部分选自C1-18烷基和C6-18芳基。
可以描述根据本发明的聚合物用途，从而烯属不饱和单体的第一聚合残基具有通式(I)所示的结构：
其中：
PA和PB是相同或不同的，表示聚合物骨架结构的剩余部分；
X选自H和可选地取代的C1-C6烷基；
A是能够激活烯属不饱和双键，从而使其经历自由基聚合的部分；
Sp是间隔部分；
n是0或1；和
CAT是包含阳离子官能团或其前体官能团的部分。
类似地，可以描述根据本发明使用的聚合物，从而烯属不饱和单体的第二聚合残基具有通式(II)所示的结构：
其中：
PA和PB是相同或不同的，表示聚合物骨架结构的剩余部分；
X选自H和可选地取代的C1-C6烷基；
A是能够激活烯属不饱和双键，从而使其经历自由基聚合的部分；
Sp是间隔部分；
n是0或1；和
BIC是疏水性部分。
本领域技术人员将理解提及具有如“通式(I)所示的”结构的烯属不饱和部分的第一聚合残基旨在突出通式(I*)所表示的特定残基：
其中X、A、Sp、CAT和n为如本文所定义的，并且——＊表示将在*处与聚合物骨架结构或链的剩余部分的原子连接的共价键。
PA和PB在通式(I)中存在以：(a)更清楚地表示聚合物骨架结构和(B)帮助显示共价结合(CAT)的侧垂形式。
通式(I)所示的烯属不饱和单体的第一聚合残基显示了所述部分(CAT)如何为从所述聚合物骨架结构除去至少一个原子(即通过至少A将CAT与主链结构分开)。
通常，根据本发明使用的聚合物将包含多个这类聚合残基。在那种情况下，每个聚合残基可以是相同或不同的。
类似的原则适用于具有如“通式(II)所示的”结构的烯属不饱和单体的第二聚合残基。
因此，在根据本发明使用的聚合物的背景中，“在其主链结构内引入”的表述旨在表示烯属不饱和单体的聚合残基(例如，提供通式(I)所示的-C-C-组分)与聚合物链的剩余部分(例如，通式(I)中的PA和PB)一起形成各自连接的一串原子，从而形成可以是直链或支链的聚合物链。换言之，所述烯属不饱和单体本身的聚合残基不是侧垂于所述聚合物主链结构。然而，将理解包含阳离子官能团或其前体官能团的部分将是侧垂于所述聚合物主链(如将为疏水性部分)。例如，在通式(I)的背景中，式(I)中的烯属不饱和单体(-C-C-)的第一聚合残基不是侧垂于所述聚合物主链结构。然而，式(I)的-A-[Sp]n-CAT组分是侧垂于所述聚合物主链结构。所述部分(CAT)还是从所述主链结构除去至少一个原子。
在本文所述的通式中，X选自H和可选地取代的C1-C6烷基。在一个实施方式中，X选自H和CH3。
本文所述的通式中二价基团“-A-”是能够激活烯属不饱和双键的部分，从而它将经历自由基聚合。本领域技术人员将理解在通式(I)和(II)的背景中，烯属不饱和部分的聚合残基是通式(III)所表示的单体的聚合残基，并且照此在式(I)和(II)中不再保持需要激活以进行聚合的烯属不饱和双键。因此，在式(I)-(III)的背景中使用单词“能够”以表明A基团的特定性质，而不是烯属不饱和双键本身必须存在的要求(尽管当然存在于式(III)中)。
本领域技术人员将理解烯属不饱和双键通常需要激活，从而它们是足够反应性的以参与自由基聚合。这种激活通常是通过将激活基团共价偶联至适当附近内的双键以促进充分的激活来实现的。
本领域技术人员还将理解能够激活烯属不饱和双键，从而使其将经历自由基聚合的部分A的范围。通常，A将选自含有芳香族或杂原子的部分。例如，A可以选自羰基或含有羰基的官能团，如酯、酸酐、酰胺或亚酰胺、醚官能团或芳香族官能团，如亚苯基基团。
在一个实施方式中，A是二价部分，其选自羰基、醚、酯、酰胺、酸酐、亚酰胺和可选地取代的亚芳基。
在其它实施方式中，当n＝0时，A是二价部分，其选自羰基(*-C(O)-)、醚(*-O-)、酯(*-O-C(O)-)、酰胺(*-(Rz)N-C(O)-)、酸酐(*-C(O)-O-C(O)-)、亚酰胺(*-C(O)-(Rz)N-C(O)-)和可选地取代的亚芳基(*-Ar-)，其中Rz是H或C1-C6烷基、Ar是亚芳基并且*表示与Sp或CAT、BIC和M偶联的点。
当n＝0时，A可以与CAT一起形成能够激活烯属不饱和双键，从而使其将经历自由基聚合的部分。例如，当n＝0时，A可以是羰基部分并且CAT可以包含-(Rz)N-基团(其中Rz是H或C1-C6烷基)，从而使得-A-CAT一起形成酰胺官能团。
因此，A可以定义为当n＝0时单独或与CAT、BIC或M组合能够激活烯属不饱和双键，从而使其将经历自由基聚合的部分。
在一个实施方式中，当n＝1时，A可以是二价部分，其选自羰基、醚、酯、酰胺、酸酐、亚酰胺和可选地取代的亚芳基。
在其它实施方式中，当n＝1时，A可以是二价部分，其选自羰基(*-C(O)-)、醚(*-O-)、酯(*-O-C(O)-)、酰胺(*-(Rz)N-C(O)-)、酸酐(*-C(O)-O-C(O)-)、亚酰胺(*-C(O)-(Rz)N-C(O)-)和可选地取代的亚芳基(*-Ar-)，其中Rz是H或C1-C6烷基、Ar是亚芳基并且*表示与Sp偶联的点。
本文定义的通式中二价基团“-[Sp]n-”是间隔部分。为了避免任何疑问，当“n”为0时，意欲在所述式中不存在间隔部分Sp，并且照此所述部分A直接偶联至部分CAT、BIC或M。此外，当“n”为1时，意欲在通式中存在间隔部分，并且照此所述间隔部分使部分A与CAT、BIC或M桥连。当存在时，间隔部分Sp可以用于增加CAT、BIC或M与所述主链聚合物结构的距离。
对于间隔部分Sp的性质无具体限制。适合的间隔部分Sp的实例包括可选地取代的二价形式的基团，其选自烷基、烯基、炔基、芳基、酰基、碳环基、杂环基、杂芳基、烷基烯基、烷基炔基、烷基芳基、烷基酰基、烷基碳环基、烷基杂环基、烷基杂芳基、烷基氧烷基、烯基氧烷基、炔基氧烷基、芳氧基烷基、烷基氧酰基烷基、烷基硫烷基、烯基硫烷基、炔基硫烷基、芳基硫烷基、烷基烯烷基、烷基炔基烷基、烷基芳基烷基、烷基酰基烷基、芳基烷基芳基、芳基烯基芳基、芳基炔基芳基、芳基酰基芳基、芳基酰基、芳基碳环基、芳基杂环基、芳基杂芳基、烯基氧芳基、炔基氧芳基、芳基氧芳基、烷基硫芳基、烯基硫芳基、炔基硫芳基、芳基硫芳基和聚氧亚烷基。
在本文定义可以从中选择部分或官能团的基团的列表中，每个烷基、烯基、炔基、芳基、碳环基、杂芳基和杂环基部分可以是可选地取代的。为了避免任何疑问，在给定基团包含两种或更多种这些部分(例如，烷基芳基)的情况下，这些部分中的每一个可以被一个、两个、三个或更多个如本文所定义的可选的取代基可选地取代。
本文所使用的术语“聚氧亚烷基”旨在表示由氧亚烷基单元构成的低聚物或聚合物。所述聚氧亚烷基可以是支链或直链的。
当表征聚氧亚烷基时，有时可以方便地表示构成聚氧亚烷基的氧亚烷基单元的数目。根据本发明使用的聚氧亚烷基通常将包含2至约50，或2至约25个氧亚烷基单元，或者2至约15个氧亚烷基单元。
在聚氧亚烷基的背景中，本文所使用的术语“氧亚烷基”旨在表示二价-O(CRXRY)i-基团，其中RX和RY各自独立地选自氢和可选地取代的烷基，以及i是从1到10的整数。通常，RX和RY各自独立地选自氢和可选地取代的C1-6烷基，并且i是选自2、3和4的整数。当i>1时，每个(CRXRY)可以是相同或不同的。例如，当所述氧亚烷基单元是氧亚乙基单元时，RX和RY两者都是氢并且i＝2(即-O(CH2)2-)，并且当氧亚烷基单元是氧亚丙基单元时，i＝2并且第一“i”的RX和RY两者都是氢，并且第二“i”的RX和RY可以分别为氢和甲基(即-OCH2CH(CH3)-)。
聚氧亚烷基内的每个氧亚烷基或单元可以是相同或不同的。换言之，所述聚氧亚烷基可以是均聚物或共聚物(包括无规或嵌段共聚物)。所述氧亚烷基单元可以来源于环氧烷，如环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷。
适合的间隔部分Sp的其它实例包括可选地取代的：C1-18烷基、C6-18芳基、C1-18烷基-C(O)-、C6-18芳基-C(O)-和-(-O(CRXRY)i-)r-，其中RX、RY、i如本文所定义并且r是2-15范围内的整数。
当n＝1时，Sp可以与BIC一起形成疏水性部分。例如，当n＝1时，Sp和BIC可以是烷基，从而使得-Sp-BIC一起形成疏水性部分。
如本文所定义的，-CAT包含阳离子官能团或其前体官能团。
在一个实施方式中，-CAT包含一个或多个原子，其选自氮、磷及其组合。
在其它实施方式中，-CAT包含官能团，其选自胺、膦、鎓及其组合。
在另一个实施方式中，-CAT包含官能团，其选自伯胺、仲胺、叔胺、铵、磷鎓及其组合。
在其它实施方式中，-CAT选自胍基和脒基。
可以通过本领域技术人员所知的任何适合的疏水性部分提供侧垂-BIC基团。例如，-BIC可以选自烷基，烯基，炔基，芳基，碳环基，杂环基，杂芳基，烷基烯基，烷基炔基，烷基芳基，烷基碳环基，烷基杂环基，烷基杂芳基，烷基烯基烷基，烷基炔基烷基，烷基芳基烷基，烷基酰基烷基，芳基烷基芳基，芳基烯基芳基，芳基炔基芳基，芳基碳环基，芳基杂环基和芳基杂芳基。
在一个实施方式中，-BIC选自C1-18烷基和C6-18芳基。
根据本发明使用的聚合物可以是均聚物或共聚物。就均聚物来说，本领域技术人员将理解仅一种类型的烯属不饱和单体将用于制备所述聚合物。
就共聚物来说，本领域技术人员将理解两种或更多种不同的烯属不饱和单体将用于制备所述聚合物。
就均聚物来说，因此将理解通式(I)和(II)中的PA和PB将是相同的。
用于制备根据本发明使用的聚合物的烯属不饱和单体包括通式(III)并且可以由其表示：
其中：
X选自H和可选地取代的C1-C6烷基；
A是能够激活烯属不饱和双键，从而使其经历自由基聚合的部分；
Sp是间隔部分；
n是0或1；和
M是如本文所定义的CAT或BIC。
在一个实施方式中，式(III)中的M是CAT。
在另一个实施方式中，式(III)中的M是BIC。
当式(III)中的M是CAT时，烯属不饱和单体将提供式(I)所示的第一聚合残基。类似地，当式(III)中的M是BIC时，烯属不饱和单体将提供通式(II)所示的第二聚合残基。
根据本发明使用的聚合物通常将包含多个通式(I)所示的第一聚合残基。当存在时，所述聚合物还将通常包含多个通式(II)所示的第二聚合残基。在通式(I)和(II)的背景中，第一和第二烯属不饱和单体的这些多个聚合残基通常将形成PA和PB所表示的聚合物骨架结构的一部分或全部。
通常通过自由基聚合法形成成为根据本发明使用的聚合物的聚合物骨架结构的一部分的烯属不饱和单体的聚合残基。在本领域中很好地记录了决定烯属不饱和单体的自由基可(共)聚合性的因素。例如，参见：Greenlee,R.Z.,Polymer Handbook，第3版(Brandup,J和Immergut.E.H.主编)Wiley:New York,1989,p II/53。
如以下将更详细描述的，可以通过将具有与式(III)相同结构的单体聚合来制备处于均聚物形式的根据本发明使用的聚合物，其中M是CAT。可以通过将具有与式(III)(其中M是CAT)不同结构的单体聚合，或者通过将式(III)(其中M是具有一个或多个其它适合的可共聚烯属不饱和单体的CAT)所示的单体聚合来制备处于共聚物形式的根据本发明使用的聚合物。适合的可共聚烯属不饱和单体的实例将包括由通式(III)(当M是BIC时)所示的那些以及由通式(IV)所表示的其它烯属不饱和单体：
其中U和W独立地选自-CO2H、-CO2R1、-COR1、-CSR1、-CSOR1、-COSR1、-CONH2、-CONHR1、-CONR1 2、氢、卤素和可选地取代的C1-C4烷基，或者U和W一起形成本身可以是可选地取代的内酯、酸酐或亚酰胺环，其中所述可选的取代基独立地选自羟基、-CO2H、-CO2R1、-COR1、-CSR1、-CSOR1、-COSR1、-CN、-CONH2、-CONHR1、-CONR1 2、-OR1、-SR1、-O2CR1、-SCOR1和-OCSR1；
V选自氢、R1、-CO2H、-CO2R1、-COR1、-CSR1、-CSOR1、-COSR1、-CONH2、-CONHR1、-CONR1 2、-OR1、-SR1、-O2CR1、-SCOR1和-OCSR1；
其中所述的或每个R1独立地选自可选地取代的烷基、可选地取代的烯基、可选地取代的炔基、可选地取代的芳基、可选地取代的杂芳基、可选地取代的碳环基、可选地取代的杂环基、可选地取代的芳基烷基、可选地取代的杂芳烷基、可选地取代的烷基芳基、可选地取代的烷基杂芳基和可选地取代的聚合物链。
式(IV)中的所述的或每个R1还可以独立地选自可选地取代的C1-C22烷基、可选地取代的C2-C22烯基、可选地取代的C2-C22炔基、可选地取代的C6-C18芳基、可选地取代的C3-C18杂芳基、可选地取代的C3-C18碳环基、可选地取代的C2-C18杂环基、可选地取代的C7-C24芳基烷基、可选地取代的C4-C18杂芳烷基、可选地取代的C7-C24烷基芳基、可选地取代的C4-C18烷基杂芳基和可选地取代的聚合物链。
在一个实施方式中，R1(式(IV)中)可以独立地选自可选地取代的C1-C6烷基。
式(IV)中R1的可选的取代基的实例包括选自环氧烷基(alkyleneoxidyl)(环氧基)、羟基、烷氧基、酰基、酰氧基、甲酰基、烷基羰基、羧基、磺酸、烷氧基-或芳氧基-羰基、异氰酰基、氰基、甲硅烷基、卤代、氨基，包括其盐和衍生物的那些。聚合物链的实例包括选自聚环氧烷、聚亚芳基醚和聚亚烷基醚的那些。
式(IV)的单体的实例包括马来酸酐、N-烷基马来酰亚胺、N-芳基马来酰亚胺、二烷基延胡索酸酯和可环化聚合的单体、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和甲基丙烯腈、这些单体的混合物和这些单体与其它单体的混合物。
式(IV)的单体的其它实例包括：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯(全部异构体)、甲基丙烯酸丁酯(全部异构体)、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯腈、α-甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙脂(全部异构体)、丙烯酸丁酯(全部异构体)、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸异冰片基脂、丙烯酸、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯基酯、丙烯腈、苯乙烯、官能化的甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和苯乙烯，其选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙基酯(全部异构体)、甲基丙烯酸羟丁基酯(全部异构体)、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸N,N-二乙氨基乙基酯，甲基丙烯酸三乙二醇酯、衣康酸酐、衣康酸、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸2-羟乙基酯、丙烯酸羟丙基酯(全部异构体)、丙烯酸羟丁基酯(全部异构体)、丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、丙烯酸N,N-二乙氨基乙基酯、丙烯酸三乙二醇酯、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基甲基丙烯酰胺，N-正-丁基甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-羟乙基甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-正-丁基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、乙烯基苯甲酸(全部异构体)、二乙基氨基苯乙烯(全部异构体)、α-甲乙烯苯甲酸(全部异构体)、二乙基氨基α-甲基苯乙烯(全部异构体)、对-乙烯基苯磺酸、对-乙烯基苯磺酸钠盐、三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、三丁氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、二甲氧基甲基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、二乙氧基甲基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、二丁氧基甲基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、二异丙氧基甲基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、二甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、二乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、二丁氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、二异丙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯、三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、三乙氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、三丁氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、二甲氧基甲基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、二乙氧基甲基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、二丁氧基甲基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、二异丙氧基甲基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、二甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、二乙氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、二丁氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、二异丙氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、乙烯基丁酸酯、乙烯基苯甲酸酯、氯乙烯、乙烯基氟、乙烯基溴、马来酸酐、N-苯基马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基咔唑、丁二烯、乙烯和氯丁二烯。这个列表不是穷举的。
本领域技术人员将理解由通式(III)所表示的烯属不饱和单体可以属于由通式(IV)所表示的烯属不饱和单体的范围。为了清楚起见，当描述根据本发明使用的聚合物是从由通式(III)和(IV)所表示的单体制备的时(即当所形成的聚合物是共聚物时)，选自由通式(IV)所表示的那些的单体的范围当然旨在排除已属于通式(III)的范围的那些。
在由通式(I)和(II)所表示的背景中，PA和PB各自表示可以是相同或不同的聚合物链，其中每个可以独立地包含第一和/或第二聚合单体残基、一个或多个其它聚合单体残基及其组合。例如，PA和PB可以各自表示可以是相同或不同的聚合物链，其中每个可以独立地包含选自通式(III)、通式(IV)及其组合的烯属不饱和单体的聚合残基。
在一个实施方式中，烯属不饱和单体的第一聚合残基具有本文所述的通式(I)所示的结构，其中A是酯，Sp是C1-6烷基并且CAT选自胍基和脒基。
在其它实施方式中，根据本发明使用的聚合物还在其主链结构内引入了烯属不饱和单体的第二聚合残基，其中所述第二聚合残基具有本文定义的通式(II)所示的结构，其中A是酯，n是0，BIC是C1-6烷基。
在其它实施方式中，所述烯属不饱和单体的第一聚合残基具有通式(V)所示的结构：
，其中PA、PB和X是如本文所定义的。
在另一个实施方式中，烯属不饱和单体的第二聚合残基具有通式(VI)所示的结构：
，其中PA、PB和X是如本文所定义的。
对于根据本发明使用的聚合物的分子量无具体限制。所述聚合物的数均分子量(Mn)通常将在约2,000至约250,000的范围内，例如，约3,000至约100,000。使用凝胶渗透色谱法(GPC)确定所述聚合物的Mn。
在一个实施方式中，根据本发明所使用的聚合物的分散度小于1.5，或小于1.4，或小于1.3，或小于1.2。
如本文所使用的，根据方程(1)确定所述聚合物的分散度
其中Mw是重均分子量，并且Mn是如本文所定义的。
可以通过以下方法制备根据本发明使用的聚合物，所述方法包括通过具有通式(III)所示结构的烯属不饱和单体可选地与由通式(IV)所示的烯属不饱和单体组合的自由基聚合进行聚合。当使用由通式(IV)所表示的烯属不饱和单体时，它当然将具有不属于由通式(III)所表示的单体的范围的结构。根据本发明，必须通过至少由通式(III)所表示的单体(其中M是CAT)的聚合来制备所述聚合物。换言之，所形成的聚合物必须在其主链结构内引入烯属不饱和单体的第一聚合残基。
在一个实施方式中，所述第一聚合单体残基是甲基丙烯酸2-胍基乙基酯残基。
在其它实施方式中，所述第二聚合单体残基是甲基丙烯酸甲酯残基。
在其它实施方式中，根据本发明使用的聚合物是甲基丙烯酸2-胍基乙基酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
根据本发明使用的聚合物可以在其主链结构内引入相对于所存在的烯属不饱和单体的聚合残基的总量，约1mol％至100mol％的第一聚合残基(或者通式(I))。在一个实施方式中，所述第一聚合残基(或通式(I))的量在相对于所存在的烯属不饱和单体的聚合残基的总量，约10mol％至约90mol％，或约20mol％至约80mol％，或约30mol％至约70mol％，或约40mol％至约70mol％，或约50mol％到约70mol％的范围内。
当存在时，烯属不饱和单体的第二聚合残基(或者通式(II))通常将以相对于所存在的烯属不饱和单体的聚合残基的总量，约10mol％至约90mol％，或约20mol％至约80mol％，或约30mol％至约70mol％，或约40mol％至约70mol％，或约50mol％到约70mol％的范围内的量引入所述聚合物骨架结构内。
类似地，当存在时，来源于由通式(IV)所表示的烯属不饱和单体的聚合残基通常将以相对于所存在的烯属不饱和单体的聚合残基的总量，约5mol％至约60mol％，或约5mol％至约50mol％，或约5mol％至约40mol％，或约5mol％至约30mol％的范围内的量引入所述聚合物骨架结构内。
通过自由基聚合的烯属不饱和单体的聚合来制备根据本发明使用的聚合物可能需要从自由基源起始。可以通过任何适合的产生自由基的方式，如通过适合的化合物(热引发剂，如过氧化物、过氧化酯或偶氮化合物)的热诱导均裂，从单体(例如，苯乙烯)的自发产生，氧化还原引发体系，光化学引发体系或高能射线，如电子束、X射线或γ射线来提供引发自由基的源。
可以通过常规自由基聚合或者通过所谓的活性自由基聚合来进行形成根据本发明使用的聚合物的单体的自由基聚合。通常，在本领域中认为活性聚合反应是一种链聚合形式，其中基本上没有不可逆链终止。活性聚合反应的重要特征在于当提供单体和支持聚合的反应条件时，聚合物链将继续生长。
当通过活性聚合反应技术发生单体的自由基聚合时，通常必须使用所谓的活性聚合反应试剂。“活性聚合反应试剂”是指可以参与和控制或调节烯属不饱和单体的活性聚合反应，从而形成活性聚合物链(即根据活性聚合反应技术已形成的聚合物链)的化合物。
自由基活性聚合反应技术的实例包括引发-转移-终止剂聚合(iniferterpolymerisation)、稳定自由基介导的聚合(SFRP)、原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合。
在一个实施方式中，通过引发-转移-终止剂聚合(iniferter polymerisation)制备根据本发明使用的聚合物。
在其它实施方式中，通过SFRP制备根据本发明使用的聚合物。
在另一个实施方式中，通过ATRP制备根据本发明使用的聚合物。
在其它实施方式中，通过RAFT聚合制备根据本发明使用的聚合物。
用于进行烯属不饱和单体的自由基聚合的技术、设备和试剂通常是本领域技术人员熟知的，并且可以有利地应用于适合根据本发明的使用的聚合物的制备中。
可以有利地制备根据本发明使用的聚合物，从而它充分溶解或易于分散在载体液体中，以提供包含足够量的聚合物以不利地影响所述生物膜的组合物。例如，处于液体形式的组合物可以包含最高达1000mg/L的聚合物。在一个实施方式中，处于液体形式的组合物包含约10mg/L至约500mg/L的聚合物，或约50mg/L至约300mg/L的聚合物。
出人意料地并且有利地发现根据本发明使用的聚合物起到不利地影响生物膜的有效抗微生物剂的作用。因此，还可以将所述聚合物称为抗生物膜剂。从实践角度，根据本发明使用的所述聚合物或包含所述聚合物的组合物通过抑制或防止生物膜生长和/或通过降低成为所述生物膜的一部分的活微生物的数目来不利地影响所述生物膜。还可以通过杀死成为所述生物膜的一部分的微生物来不利地影响所述生物膜。
因此，本发明提供了不利地影响生物膜的方法，其包括抑制或防止所述生物膜的生长，降低形成所述生物膜的活微生物的数目和/或杀死成为所述生物膜的一部分的微生物。
在一个实施方式中，杀死成为所述生物膜的一部分的微生物的至少10％，或至少20％，或至少30％，或至少40％，或至少50％，或至少60％，或至少70％，或至少80％，或至少90％。
根据本发明所述的方法特别适合于不利地影响位于受试者上或中的生物膜。为此，本发明还提供了适合于施用于受试者的组合物，以及所述聚合物在制造不利地影响生物膜的药剂中的用途。
根据本发明，通过暴露于本文所述的聚合物或包含所述聚合物的组合物来不利地影响所述生物膜。可以通过本领域技术人员所知的任何合适的方法来实现所述生物膜对所述组合物或聚合物的暴露，包括涂覆、浸渍、喷涂或另外地将生物膜或生物膜所粘附的表面与所述聚合物或聚合物组合物接触。这种暴露可以作为向包含所述生物膜的受试者施用所述组合物或聚合物的结果发生。
对根据本发明可以受不利影响的生物膜的性质或位置无具体限制。例如，所述生物膜可以位于受试者中或上。所述生物膜还可以位于非生命物体，如医疗装置的表面上。
在施用于受试者的背景中，可以将根据本发明的组合物应用于所述受试者的身体表面。该表面可以是受试者内部或外部。例如，所述生物膜可以建立在人组织表面(即生物表面)，如角膜或玻璃体液。所述组合物向所述受试者的施用当然将旨在使所述受试者中或上的生物膜暴露于根据本发明使用的所述聚合物。可以通过本领域技术人员认为适合的任何途径实现施用。施用途径的实例包括本文中定义的那些。可以一次或多于一次，包括2、3、4、5或更多次，或实现所需结果所需的多次并且以任何适当的间隔实施所述组合物向受试者的施用。
对形成生物膜的微生物的类型无具体限制。例如，所述生物膜可以包含选自以下的一种或多种微生物：革兰氏阳性细菌，如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、凝固酶阴性葡萄球菌(Coagulase-negativeStaphylococcus)、链球菌属(Streptococcus sp.)、和结核分支杆菌(mycobacteriumtuberculosis)，革兰氏阴性细菌，如肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，以及真菌病原体，如念珠菌属(Candida sp.)。和白色念珠菌(Candida albicans)；或基本由其组成。
在一个实施方式中，所述生物膜可以包含一种或多种革兰氏阳性细菌，如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、凝固酶阴性葡萄球菌(Coagulase-negative Staphylococcus)、链球菌属(Streptococcussp.)、和结核分支杆菌(mycobacterium tuberculosis)；或基本由其组成。
在另一个实施方式中，所述生物膜可以包括选自白色念珠菌(Candida albicans)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的一种或两种微生物；或基本由其组成。
所述生物膜可以是单一微生物或多微生物生物膜。出人意料地发现根据本发明所述的方法对不利地影响多微生物生物膜是特别有效的。
在多微生物生物膜中，混合的微生物物种以有时彼此受益的共生关系存在。例如，在金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)之间已观察到了有益的相互作用，如相对于单一物种生物膜，更高的微生物负荷和多微生物生长模式的增加的抗微生物耐受性。另外，当形成多微生物生物膜时白色念珠菌(C.albicans)，金黄色葡萄球菌(S.aureus)对万古霉素和达托霉素的耐受性比单一培养时更强。当在多微生物生物膜中一起生长时，另一个细菌菌种表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)已显示保护白色念珠菌(C.albicans)抵抗抗真菌药物氟康唑和两性霉素B的作用。多微生物生物膜中耐药性的提高已归因于真菌和细菌分泌的胞外生物膜基质的组分。
一般地，多种目前的抗微生物剂对生物膜，并且具体地对多微生物生物膜显示出不良的效力。本文所述和举例说明的聚合物对单一微生物和对多微生物生物膜两者有利地显示出有效的抗微生物性质。与浮游生长相比，这些聚合物对生物膜的效力仅轻微降低，借此表明常规生物膜-耐受机制不适用。值得注意地，可以使用所述聚合物作为唯一抗微生物剂，可以得出所述聚合物所显示出的抗微生物性质。
不希望受理论限制，据信所述聚合物有效的抗微生物性质至少部分来源于聚合物的分子结构模拟天然存在的抗微生物肽(AMP)的分子结构。由于其广谱抗微生物活性、对人细胞的低毒性以及对目前已知的耐受机制的低敏感性，AMP已被鉴别为发展新型抗生素的有前景的指导。然而，由于所需的蛋白质通常是药物代谢动力学不稳定的并且大规模生产较昂贵，因此它们的实际应用在一定程度上受到限制。根据本发明使用的聚合物有利地提供了一些AMP所需的性质，但是与AMP不同，它们是稳定的、生产更廉价的，并且可以更易于化学修饰以用于调节的应用。
根据本发明使用的聚合物有利地显示出较低的人细胞毒性。
尽管提供了用于不利地影响生物膜的根据本发明所述的方法和组合物，但是它们对受试者的施用通常将用于传染性疾病以及与受试者中或上的生物膜的存在有关的、表征的或引起的病况、疾病和失调的治疗、预防和发展控制(ongoing management)。例如，与受试者中或上建立的生物膜的存在有关的微生物相关感染包括与医学装置的使用有关的感染性，所述医学装置包括(但不限于)静脉导管和导尿管、心脏瓣膜和支架、假肢设备、管、植入物(例如，乳房植入物和眼内透镜)，以及义齿性口炎、生物膜相关角膜炎和传染性内眼炎。
尽管本文描述和举例说明的聚合物可以作为唯一的抗微生物剂用于不利地影响生物膜，但是当需要时，所述聚合物可以与一种或多种其它抗微生物剂组合使用以不利地影响生物膜。
在一个实施方式中，本发明还包括将生物膜暴露于包含有效量的聚合物和一种或多种其它抗微生物剂的组合物。在那种情况下，所述暴露可以是同时或不同时的(即所述暴露可以是同时或顺序的)。
当使用一种或多种其它抗微生物剂时，那些试剂可以与包含所述聚合物的组合物共配制，或者在单独的组合物中配制。当在不同组合物中提供一种或多种其它微生物剂时，它们可以以如本文所述的相同或不同的途径或方式施用于受试者或暴露于生物膜。
适合的其它抗微生物剂的实例包括(但不限于)抗真菌药(如氮杂茂(azole)、棘球白素、多烯、氟胞嘧啶)和抗生素，如青霉素(青霉素G)、青霉素酶-耐受的β-内酰胺(苯唑西林和甲氧西林)、氟喹诺酮(环丙沙星)、利福霉素(利福平)、糖肽(万古霉素)和脂肽(达托霉素)。
包含根据本发明使用的聚合物的组合物的配制当然将取决于所使用的应用和/或施用技术。例如，可以将组合物配制成液体、鼻喷雾、眼药水、糖浆、混悬剂、乳膏剂、粉剂、片剂、胶囊、糊剂、洗剂或凝胶的形式。
包含所述聚合物的组合物还可以包含一种或多种载体、稀释剂或赋形剂。
在一个实施方式中，这些载体、稀释剂或赋形剂是药理学可用的。这些适合的载体、稀释剂或赋形剂的实例包括盐溶液、脱盐水或蒸馏水、矿物油，如液体石蜡、软石蜡或角鲨烷、基于植物的油，如玉米油、橄榄油、芝麻油、棉籽油、花生油、红花油或椰子油、硅酮油，如聚硅氧烷、醇，如乙醇或异丙醇、聚合物，如多元醇，如聚乙二醇、聚丙二醇、天然聚合物，如海藻酸盐、淀粉和右旋糖酐葡聚糖、明胶或甘油、脂肪酸酯，如棕榈酸异丙酯或油酸乙酯、琼脂、阿拉伯树胶、石油冻(petroleum jelly)、纤维素和烷基纤维素衍生物以及固体基质，如由金属、塑料、陶瓷或它们的组合制成的那些。
在根据本发明所述的方法或组合物中使用的聚合物的量将是实现所期望的结果的有效量，就本发明来说，所期望的结果是不利地影响生物膜。根据多种因素，如所考虑的受试者或情况、生物膜的组成、暴露于组合物的生物膜的体积或尺寸、生物膜所处的环境以及将生物膜暴露于组合物的方式，实现所期望的结果所需的准确的量当然将是不同的。
当包含所述聚合物的组合物以固体形式，例如，片剂或胶囊形式提供时，可以以约0.01％(w/w)至约60％(w/w)，或约0.01％(w/w)至约40％(w/w)，或约0.5％(w/w)至约20％(w/w)，或约1％(w/w)至约15％(w/w)，或约1％(w/w)至约10％(w/w)的范围内的浓度提供所述聚合物。
当包含所述聚合物的组合物以液体形式提供时，所述聚合物可以以最高至1000mg/mL的范围内的量提供。例如，约10mg/mL至约1000mg/mL，或约10mg/mL至约500mg/mL，或约10mg/mL至约300mg/mL，或约50mg/mL至约300mg/mL。
本领域技术人员使用常规实验方法可以容易地确定要使用的最适浓度。
当将根据本发明使用的组合物配制成用于施用于受试者，如治疗与生物膜有关的传染病或病况时，所述组合物通常将以治疗有效的量施用于所述受试者。本领域技术人员可以确定实现这种情况的适合的剂量的量和剂量施用方案，并且所述适合的剂量的量和剂量施用方案可以取决于受试者要治疗和诊断的具体条件、病况的严重程度以及一般的年龄、健康状况和体重。可以根据经验确定或者从(例如)动物中的研究以及先前在人中的研究外推具体的剂量。所述聚合物本身的适合的剂量可以在每剂量约0.1ng/kg体重至1g/kg体重的范围内。所述剂量可以在每剂量1μg至1g/kg体重的范围内，如在每剂量1mg至1g/kg体重的范围内。在一个实施方式中，所述剂量可以在每剂量1mg至500mg/kg体重的范围内。在另一个实施方式中，所述剂量可以在每剂量1mg至250mg/kg体重的范围内。在另一个实施方式中，所述剂量可以在每剂量1mg至100mg/kg体重的范围内，如最高至每剂量50mg/kg体重。
可以以单一剂量或一系列剂量施用根据本发明的组合物。
包含根据本发明的聚合物的组合物已显示出作为有效的抗微生物锁定溶液起作用。当弃去所述装置不是优选选择时，在临床情况下感染导管及其它植入装置的抢修(salvage)是重要的。这可以通过所谓的“抗微生物锁定疗法(antimicrobial locktherapy)”(ALT)实现，其需要用抗微生物剂处理所述装置以杀死形成粘附在所述装置上的生物膜的微生物。
在血流感染相关装置中，已建议乙醇ALT作为一线选择(first line option)。然而，这仅当感染由相对低毒力的微生物(如凝固酶阴性葡萄球菌(CoNS))引起时，或者当批准所述装置保留时由其它微生物引起时推荐。美国传染病学会临床指南就金黄色葡萄球菌(S.aureus)或白色念珠菌(C.albicans)生物膜-相关感染来说，建议弃去感染装置，如中心静脉导管(CVC)。通常，装置抢修的需要大于风险，这是因为在静脉接入受限的患者中，装置的重新插入可能是困难的并且存在与装置更换有关的发病率和死亡率的高风险。因此，针对生物膜的抗微生物锁定溶液是挽救导管的有价值选择。已在ALT中使用了高浓度的抗真菌剂，如两性霉素B或卡泊芬净，并且其表现出对单一念珠菌(Candida)生物膜的活力，但是这些对还包含细菌的多微生物生物膜将是无效的。已作为由白色念珠菌(C.albicans)或金黄色葡萄球菌(S.aureus)单独引起的导管相关血流感染(CRBSI)的锁定溶液体外研究了乙醇。体外研究显示乙醇作为锁定溶液对白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)多微生物生物膜是有效的。尽管乙醇具有一些优势，但目前仍关心其安全性。已对于患者健康报道了副作用，包括全身性毒性、头疼、头晕(light-headedness)、眩晕、心律不齐、疲劳、恶心和局部静脉刺激。此外，乙醇的使用可以导致装置损坏、管腔内阻塞并且有时会导致血栓形成。
包含根据本发明的聚合物的组合物可以有利地克服与使用常规锁定溶液有关的一个或多个问题。
因此，本发明还提供了对具有粘附其上的生物膜的医疗装置实施抗微生物锁定疗法(lock therapy)的方法，所述方法包括将所述生物膜暴露于包含有效量的聚合物的组合物，所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
本发明还提供了在抗微生物剂锁定疗法中使用的抗微生物锁定溶液，所述组合物包含药理学可用的载体和在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
根据本发明的抗微生物锁定溶液通常将用于对具有粘附其上的生物膜的医学装置实施抗微生物锁定疗法。所述生物膜对所述抗微生物锁定溶液的暴露有利地不利地影响了生物膜(如本文所述的)。
如本文中所使用的，单独使用或在复合词中使用的术语“烷基”表示直链、支链或环状烷基，优选地，C1-20烷基，例如，C1-10或者C1-6。直链和支链烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基-丙基、己基、4-甲基戊基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、1,2,2-三甲基丙基、1,1,2-三甲基丙基、庚基、5-甲基己基、1-甲基己基、2,2-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、4,4-二甲基戊基、1,2-二甲基戊基、1,3-二甲基戊基、1,4-二甲基戊基、1,2,3-三甲基丁基、1,1,2-三甲基丁基、1,1,3-三甲基丁基、辛基、6-甲基庚基、1-甲基庚基、1,1,3,3-四甲基丁基、壬基、1-、2-、3-、4-、5-、6-或7-甲基辛基、1-、2-、3-、4-或5-乙基庚基、1-、2-或3-丙基己基、癸基、1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-或8-甲基壬基、1-、2-、3-、4-、5-或6-乙基辛基、1-、2-、3-或4-丙基庚基、十一基、1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-或9-甲基癸基、1-、2-、3-、4-、5-、6-或7-乙基壬基、1-、2-、3-、4-或5-丙基辛基、1-、2-或3-丁基庚基、1-戊基己基、十二基、1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-、9-或10-甲基十一基、1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-或8-乙基癸基、1-、2-、3-、4-、5-或6-丙基壬基、1-、2-、3-或4-丁基辛基、1-、2-戊基庚基等。环状烷基的实例包括单或多环烷基，如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基等。在将烷基通常称作“丙基”、“丁基”等的情况下，应理解在适当情况下，这可以表示任何直链、支链和环状异构体。烷基可以被如本文所定义的一种或多种可选的取代基可选地取代。
如本文中所使用的，术语“烯基”表示由包含至少一个碳-碳双键的直链、支链或环状烃残基形成的基团，其包括如先前所定义的烯键式单-、二-或多不饱和烷基或环烷基基团，优选地C2-20烯基(例如，C2-10或C2-6)。烯基的实例包括乙烯基、烯丙基、1-甲基乙烯基、丁烯基、异丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、1-戊烯基、环戊烯基、1-甲基-环戊烯基、1-己烯基、3-己烯基、环己烯基、1-庚烯基、3-庚烯基、1-辛烯基、环辛烯基、1-壬烯基、2-壬烯基、3-壬烯基、1-癸烯基、3-癸烯基、1,3-丁二烯基、1,4-戊二烯基、1,3-环戊二烯基、1,3-己二烯基、1,4-己二烯基、1,3-环己二烯基、1,4-环己二烯基、1,3-环庚二烯基、1,3,5-环庚三烯基和1,3,5,7-环辛四烯基。烯基可以被如本文所定义的一种或多种可选的取代基可选地取代。
如本文中所使用的，术语“炔基”表示由包含至少一个碳-碳三键的直链、支链或环烃残基形成的基团，其包括如先前所定义的烯键式单-、二-或多不饱和烷基或环烷基。除非指定了碳原子数，否则该术语优选地表示C2-20炔基(例如，C2-10或C2-6)。实例包括乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基，和丁炔基异构体，和戊炔基异构体。炔基可以被如本文所定义的一种或多种款选的取代基可选地取代。
术语“卤素”(“卤代”)表示氟、氯、溴或碘(氟代、氯代、溴代或碘代)。
术语“芳基”(或“碳芳基”)表示芳烃环系(例如，C6-24或C6-18)的单核、多核、共轭和稠合的残基的任一种。芳基的实例包括苯基、二联苯基、三联苯基、四联苯基、萘基、四氢萘基、蒽基、二氢蒽基、苯并蒽基、二苯并蒽基、菲基、芴基、芘基、茚基、薁基、屈基。优选的芳基包括苯基和萘基。芳基可以被或可以不被如本文所定义的一种或多种可选的取代基可选地取代。术语“亚芳基”旨在表示二价形式的芳基。
术语“碳环基”包括非芳族单环、多环、稠合或共轭烃残基的任一种，优选地C3-20(例如，C3-10或C3-8)。环可以是饱和的，例如，环烷基，或者可以具有一个或多个双键(环烯基)和/或一个或多个三键(环炔基)。特别优选的碳环基部分为5-6元或9-10元环体系。适合的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、环戊烯基、环己烯基、环辛烯基、环戊二烯基、环己二烯基、环辛四烯基、茚满基、十氢化萘基和茚基。碳环基可以被如本文所定义的一种或多种可选的取代基可选地取代。术语“亚碳环基”旨在表示二价形式的碳环基。
如本文所使用的术语“杂原子”或“杂”以其最广泛的含义表示除了碳原子(其可以是环状有机基团的成员)之外的任何原子。杂原子的具体实例包括氮、氧、硫、磷、硼、硅、硒和碲，更具体地氮、氧和硫。
当单独使用或在复合词中使用时，术语“杂环基”包括单环、多环、稠合或共轭烃残基的任一种，优选地C3-20(例如，C3-10或C3-8)，其中一个或多个碳原子被杂原子取代，从而提供非芳族残基。适合的杂原子包括O、N、S、P和Se，具体地O、N和S。在取代两个或更多个碳原子的情况下，其可以被两个或更多个相同的杂原子或者被不同的杂原子取代。杂环基可以是饱和或部分不饱和的，即具有一个或多个双键。特别优选的杂环基是5-6和9-10元杂环基。杂环基适合的实例可以包括吖啶基、氧杂环丙烷基、硫杂环丙烷基、吖丁啶基、氧杂环丁烷基、硫杂环丁烷基、2H-吡咯基、吡咯烷基、吡咯啉基、哌啶基、哌嗪基、吗啉基、二氢吲哚基、咪唑烷基、咪唑啉基、吡唑基、硫代吗啉基、二恶烷基、四氢呋喃基、四羟吡喃基、四氢吡咯基、四氢苯硫基、吡唑啉基、二氧戊环基、噻唑烷基、异恶唑烷基、二氢吡喃基、恶嗪基、噻嗪基、硫代吗琳基、氧硫杂环己烷基、二噻烷基、三恶烷基、噻二嗪基、二噻嗪基、三噻烷基、氮杂卓基、氧杂环丁烷基、硫杂卓基、茚基、茚满基、3H-吲哚基、异吲哚啉基、4H-醌醇吖嗪基、色烯基、色烷基、异色烷基、吡喃基和二氢吡喃基。杂环基可以被如本文所定义的一种或多种可选的取代基可选地取代。术语“亚杂环基”旨在表示二价形式的杂环基。
术语“杂芳基”包括单环、多环、稠合或共轭烃残基中的任一种，其中一个或多个碳原子被杂原子取代，从而提供芳族残基。优选的杂芳基具有3-20个环原子，例如，3-10个环原子。特别优选的杂芳基是5-6和9-10元双环系统。适合的杂原子包括O、N、S、P和Se，具体地O、N和S。在取代两个或更多个碳原子的情况下，其可以被两个或更多个相同的杂原子或者被不同的杂原子取代。杂芳基适合的实例可以包括吡啶基、吡咯基、噻吩基、咪唑基、呋喃基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、吲哚基、异吲哚基、吡唑基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚嗪基、喹啉基、异喹啉基、酞嗪基、1,5-萘啶基、喹喔啉基、喹唑啉基、喹啉基、恶唑基、噻唑基、异噻唑基、异恶唑基、三唑基、恶二唑基、恶三唑基、三嗪基和呋咱基。杂芳基可以被如本文所定义的一种或多种可选的取代基可选地取代。术语“亚杂芳基”旨在表示二价形式的杂芳基。
术语“酰基”单独或在复合词中表示包含部分C＝O(并且不是羧酸、酯或酰胺)的基团。优选的酰基包括C(O)-Re，其中Re是氢或烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、碳环基或杂环基残基。酰基的实例包括甲酰基、直链或支链烷酰基(例如，C1-20)，如乙酰基、丙酰基、丁酰基、2-甲基丙酰基、戊酰基、2,2-二甲基丙酰基、己酰基、庚酰基、辛酰基、壬酰基、癸酰基、十一酰基、十二酰基、十三酰基、十四酰基、十五酰基、十六酰基、十七酰基、十八酰基、十九酰基和二十酰基；环烷基羰基，如环丙基羰基、环丁基羰基、环戊基羰基和环己基羰基；芳酰基，如苯甲酰基、甲苯酰基和萘酰基；芳基烷酰基，如苯基烷酰基(例如，苯基乙酰基、苯基丙酰基、苯基丁酰基、苯基异丁酰基、苯基戊酰基和苯基己酰基)和萘基烷酰基(例如，萘基乙酰基、萘基丙酰基和萘基丁酰基)；芳基烯酰基，如苯基烯酰基(例如，苯基丙烯酰基、苯基丁烯酰基、苯基甲基丙烯酰基、苯基戊烯酰基和苯基己烯酰基，以及萘基烯酰基(例如，萘基丙烯酰基、萘基丁烯酰基和萘基戊烯酰基)；芳氧基烷酰基，如苯氧基乙酰基和苯氧基丙酰基；芳基氨基硫羰基，如苯基氨基硫羰基；芳基乙醛酰基，如苯基乙醛酰基和萘基乙醛酰基；芳基磺酰基，如苯基磺酰基和萘基磺酰基；杂环羰基；杂环烷酰基，如噻吩基乙酰基、噻吩基丙酰基、噻吩基丁酰基、噻吩基戊酰基、噻吩基己酰基、噻唑基乙酰基、噻二唑基乙酰基和四唑基乙酰基；杂环烯酰基，如杂环丙烯酰基、杂环丁烯酰基、杂环戊烯酰基和杂环己烯酰基；和杂环乙醛酰基，如噻唑基乙醛酰基和噻吩基乙醛酰基。Re残基可以如本文中所述被可选地取代。
术语“亚砜”单独或在复合词中是指基团-S(O)Rf，其中Rf选自氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、碳环基和芳烷基。优选的Rf的实例包括C1-20烷基、苯基和苯甲基。
术语“磺酰基”单独或在复合词中是指基团S(O)2-Rf，其中Rf选自氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、碳环基和芳烷基。优选的Rf的实例包括C1-20烷基、苯基和苯甲基。
术语“磺酰胺”单独或在复合词中是指基团S(O)NRfRf，其中每个Rf独立地选自氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、碳环基和芳烷基。优选的Rf的实例包括C1-20烷基、苯基和苯甲基。在一个实施方式中，至少一个Rf为氢。在另一个实施方式中，两个Rf均为氢。
术语“氨基”在本文中以如本领域所理解的最广泛的含义使用，并且包括式NRaRb的基团，其中Ra和Rb可以是独立地选自氢、烷基、烯基、炔基、芳基、碳环基、杂芳基、杂环基、芳基烷基和酰基中任一种。Ra和Rb还可以与它们连接的氮一起形成单环或多环体系，例如，3-10元环，具体地5-6和9-10元体系。“氨基”的实例包括NH2、NH烷基(例如，C1-20烷基)、NH芳基(例如，NH苯基)、NH芳烷基(例如，NH苯甲基)、NH酰基(例如，NHC(O)C1-20烷基、NHC(O)苯基)、N烷基烷基(其中每个烷基，例如，C1-20可以是相同或不同的)以及可选地包含一个或多个相同或不同的杂原子(例如，O、N和S)的5或6元环。
术语“酰胺基”在本文中以如本领域所理解的最广泛的含义使用，并且包括具有式C(O)NRaRb的基团，其中Ra和Rb如上文所定义的。酰胺基的实例包括C(O)NH2、C(O)NH烷基(例如，C1-20烷基)、C(O)NH芳基(例如，C(O)NH苯基)、C(O)NH芳烷基(例如，C(O)NH苯甲基)、C(O)NH酰基(例如，C(O)NHC(O)C1-20烷基、C(O)NHC(O)苯基)、C(O)N烷基烷基(其中每个烷基，例如C1-20，可以是相同或不同的)以及可选地包含一个或多个相同或不同的杂原子(例如，O、N和S)的5或6元环。
术语“羧基酯”在本文中以如本领域所理解的最广泛的含义使用，并且包括式CO2Rg的基团，其中Rg可以选自包括以下各项的基团：烷基、烯基、炔基、芳基、碳环基、杂芳基、杂环基、芳基烷基和酰基。羧基酯的实例包括CO2C1-20烷基、CO2芳基(例如，CO2苯基)、CO2芳烷基(例如，CO2苯甲基)。
如本文所使用的，术语“芳氧基”是指通过氧桥连接的“芳基”。芳氧基取代基的实例包括苯氧基、联苯氧基、萘氧基等。
如本文中所使用的，术语“酰氧基”是指其中“酰基”进而通过氧原子连接的“酰基”。“酰氧基”的实例包括己基羰氧基(庚酰氧基)、环戊基羰氧基、苯甲酰氧基、4-氯苯甲酰氧基、癸基羰氧基(十一碳酰氧基)、丙基羰氧基(丁酰氧基)、辛基羰氧基(壬酰氧基)、联苯基羰氧基(例如，4-苯基苯甲酰氧基)、萘基羰氧基(例如，1-萘甲酰氧基)等。
如本文所使用的，术语“烷氧羰基”是指通过羰基连接的“烷氧基”。“烷氧羰基”的实例包括丁基甲酸酯、仲丁基甲酸酯、己基甲酸酯、辛基甲酸酯、癸基甲酸酯、环戊基甲酸酯等。
如本文所使用的，术语“芳烷基”是指由被芳族环取代的直链或支链烷烃形成的基团。芳烷基的实例包括苯甲基(苄基)，苯乙基和苯丙基。
如本文所使用的，术语“烷芳基”是指由被直链或支链烷烃取代的芳基形成的基团。烷芳基的实例包括甲基苯基和异丙基苯基。
在本说明书中，“可选地取代的”是指基团可以被或可以不被一个、两个、三个或更多个有机和无机基团取代或与其稠合(从而形成稠合多环基团)，所述有机和无机基团包括选自以下的那些：烷基、烯基、炔基、碳环基、芳基、杂环基、杂芳基、酰基、芳烷基、烷芳基、烷杂环基、烷杂芳基、烷碳环基、卤代、卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基、卤代芳基、卤代碳环基、卤代杂环基、卤代杂芳基、卤代酰基、卤代芳烷基、羟基、羟基烷基、羟基烯基、羟基炔基、羟基碳环基、羟基芳基、羟基杂环基、羟基杂芳基、羟基酰基、羟基芳烷基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烷氧基炔基、烷氧基碳环基、烷氧基芳基、烷氧基杂环基、烷氧基杂芳基、烷氧基酰基、烷氧基芳烷基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、碳环氧基、芳烷氧基、杂芳氧基、杂环氧基、酰氧基、卤代烷氧基、卤代烯氧基、卤代炔氧基、卤代芳氧基、卤代碳环氧基、卤代芳烷氧基、卤代杂芳氧基、卤代杂环氧基、卤代酰氧基、硝基、硝基烷基、硝基烯基、硝基炔基、硝基芳基、硝基杂环基、硝基杂芳基、硝基碳环基、硝基酰基、硝基芳烷基、氨基(NH2)、烷基氨基、二烷基氨基、烯基氨基、炔基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、芳烷基氨基、二芳烷基氨基、酰基氨基、二酰基氨基、杂环氨基、杂芳基氨基、羧基、羧基酯、酰胺基、烷基砜基氧基、芳基亚砜基氧基、烷基亚砜基、芳基亚砜基、硫基、烷基硫基、烯基硫基、炔基硫基、芳基硫基、芳烷基硫基、碳环基硫基、杂环基硫基、杂芳基硫基、酰基硫基、亚砜、磺酰基、磺酰胺、氨基烷基、氨基烯基、氨基炔基、氨基碳环基、氨基芳基、氨基杂环基、氨基杂芳基、氨基酰基、氨基芳烷基、硫基烷基、硫基烯基、硫基炔基、硫基碳环基、硫基芳基、硫基杂环基、硫基杂芳基、硫基酰基、硫基芳烷基、羧基烷基、羧基烯基、羧基炔基、羧基碳环基、羧基芳基、羧基杂环基、羧基杂芳基、羧基酰基、羧基芳烷基、羧基酯烷基、羧基酯烯基、羧基酯炔基、羧基酯碳环基、羧基酯芳基、羧基酯杂环基、羧基酯杂芳基、羧基酯酰基、羧基酯芳烷基、酰胺基烷基、酰胺基烯基、酰胺基炔基、酰胺基碳环基、酰胺基芳基、酰胺基杂环基、酰胺基杂芳基、酰胺基酰基、酰胺基芳烷基、甲酰基烷基、甲酰基烯基、甲酰基炔基、甲酰基碳环基、甲酰基芳基、甲酰基杂环基、甲酰基杂芳基、甲酰基酰基，甲酰基芳烷基、酰基烷基、酰基烯基、酰基炔基、酰基碳环基、酰基芳基、酰基杂环基、酰基杂芳基、酰基酰基、酰基芳烷基、亚砜基烷基、亚砜基烯基、亚砜基炔基、亚砜基碳环基、亚砜基芳基、亚砜基杂环基、亚砜基杂芳基、亚砜基酰基、亚砜基芳烷基、磺酰基烷基、磺酰基烯基、磺酰基炔基、磺酰基碳环基、磺酰基芳基、磺酰基杂环基、磺酰基杂芳基、磺酰基酰基、磺酰基芳烷基、磺酰胺基烷基、磺酰胺烯基、磺酰胺炔基、磺酰胺碳环基、磺酰胺芳基、磺酰胺杂环基、磺酰胺基杂芳基、磺酰胺基酰基、磺酰胺基芳烷基、硝基烷基、硝基烯基、硝基炔基、硝基碳环基、硝基芳基、硝基杂环基、硝基杂芳基、硝基酰基、硝基芳烷基、氰基、硫酸酯、磷酸酯、三芳基甲基、三芳基氨基、恶二唑基和咔唑基。可选的取代还可以是指链或环中的-CH2-基团被选自-O-、-S-、-NRa-、-C(O)-(即羰基)、-C(O)O-(即酯)和-C(O)NRa-(即酰胺)的基团取代，其中Ra是如本文所定义的。
优选的可选取代基包括烷基(例如，C1-6烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、环丙基、环丁基、环戊基或环己基)、羟烷基(例如，羟甲基、羟乙基、羟丙基)、烷氧基烷基(例如，甲氧基甲基、甲氧基乙基、甲氧基丙基、乙氧基甲基、乙氧基乙基、乙氧基丙基等)、烷氧基(例如，C1-6烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、环丙氧基、环丁氧基)、卤代、三氟甲基、三氯甲基、三溴甲基、羟基、苯基(其本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、苄基(其中苄基本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、苯氧基(其中苯基本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、苄氧基(其中苄基本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、氨基、烷基氨基(例如，C1-6烷基，如甲基氨基、乙基氨基、丙基氨基等)、二烷基氨基(例如，C1-6烷基，如二甲基氨基、二乙基氨基、二丙基氨基)、酰氨基(例如，NHC(O)CH3)、苯基氨基(其中苯基本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、硝基、甲酰基、-C(O)-烷基(例如，C1-6烷基，如乙酰基)、O-C(O)-烷基(例如，C1-6烷基，如乙酰氧基)、苯甲酰基(其中苯基本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、用C＝O、CO2H、CO2烷基取代CH2(例如，C1-6烷基，如甲酯、乙酯、丙酯、丁酯)、CO2苯基(其中苯基本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、CONH2、CONH苯基(其中苯基本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、CONH苄基(其中苄基本身还可以被(例如)C1-6烷基、卤代、羟基、羟基C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤代C1-6烷基、氰基、硝基OC(O)C1-6烷基和氨基取代)、CONH烷基(例如，C1-6烷基，如甲酯、乙酯、丙酯、丁基酰胺)、CONH二烷基(例如，C1-6烷基)、氨基烷基(例如，HN C1-6烷基-、C1-6烷基HN-C1-6烷基-和(C1-6烷基)2N-C1-6烷基-)、硫烷基(例如，HS C1-6烷基-)、羧基烷基(例如，HO2CC1-6烷基-)、羧酸酯烷基(例如，C1-6烷基O2CC1-6烷基-)、酰氨基烷基(例如，H2N(O)CC1-6烷基-、H(C1-6烷基)N(O)CC1-6烷基-)、甲酰基烷基(例如，OHCC1-6烷基-)、酰烷基(例如，C1-6烷基(O)CC1-6烷基-)、硝基烷基(例如，O2NC1-6烷基-)、亚砜烷基(例如，R(O)SC1-6烷基，如C1-6烷基(O)SC1-6烷基-)、磺酰基烷基(例如，R(O)2SC1-6烷基-，如C1-6烷基(O)2SC1-6烷基-)、磺酰氨基烷基(例如，2HRN(O)SC1-6烷基、H(C1-6烷基)N(O)SC1-6烷基-)、三芳基甲基、三芳基氨基、恶二唑和咔唑。
现在参考以下非限制性实施例对本发明进行描述。
实施例
材料和方法
菌株和生长条件
将野生型白色念珠菌(C.albicans)DAY185(ura3Δ::λimm434/ura3-Δ::λimm434,ARG4:URA3:arg4::hisG/arg4::hisG his1::hisG::pHIS1/his1::hisG)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)ATCC 25923用作白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)多微生物生物膜的模式微生物。两个菌株均是熟知的单一微生物生物膜-产生菌。白色念珠菌(C.albicans)bgl2纯合突变株得自Aaron Mitchell博士的实验室构建的细胞壁突变体文库。BGL2基因编码了1,3-β-葡萄糖基转移酶(Bgl2p)。白色念珠菌(C.albicans)中Bgl2p的缺少导致生物膜基质中1,3-β-葡聚糖水平的缺陷。将菌株在-80℃保存在15％(v/v)的甘油中，并在营养琼脂板(NA,Oxoid，用于金黄色葡萄球菌(S.aureus))或YPD板(2％蛋白胨、1％酵母提取物、2％葡萄糖、80mg/L尿嘧啶核苷，用于白色念珠菌(C.albicans))上划线以作为工作储备(working stock)。将所述工作储备在4℃(金黄色葡萄球菌(S.aureus))或室温(白色念珠菌(C.albicans))保存，并每两周更换。
抗微生物剂
在这些实施例中使用了4种一线抗生素(first-line antibiotics)和3种抗真菌剂；抗葡萄球菌试剂包括苯唑西林(β-内酰胺)、万古霉素(糖肽)、环丙沙星(氟喹诺酮)、利福平(利福霉素)和抗念珠菌试剂包括氟康唑(氮杂茂环(azole))、两性霉素B(多烯)和卡泊芬净(棘球白素)。除卡泊芬净之外，所有试剂购自澳大利亚悉尼的Sigma-Aldrich。卡泊芬净得自Merck&Co.,Inc.。如Polymer Chemistry 2014,5,5813-5822中所述，在蒸馏H2O中制备标记为PG3(50％MMA和50％2-GEMA含量)和PG4(32％MMA和68％2-GEMA)的两种鸟苷酸化聚甲基丙烯酸酯的储液。
生物膜测定和定量
出于定量目的，在96孔微孔板中建立细菌、真菌和多微生物生物膜培养物，并在硅盘上建立所述培养物以用于显微镜观察。简要地，将细菌和真菌的过夜培养物分别在营养肉汤(NB)和YPD肉汤中生长并在生长培养基RPMI-1640中稀释至1×106CFU/mL的细胞密度。将100微升稀释的细菌和/或真菌混悬液移液至96-孔平底组织培养处理的聚苯乙烯(TCPS)微孔板中的每个孔中并在37℃，在轻微搅拌(75rpm)下培养24h。孵育后，将所述混悬液吸出并用每孔110μL的PBS/孔清洗微孔2次以除去非贴壁细胞。为了定量评价生物膜的生物量，将含有生物膜的微孔板在60℃的烘箱中热固定1h，然后用1％(W/V)的结晶紫(CV)染色10min。然后，弃去孔中CV溶液，并清洗所述微孔板4次以除去过度染色。将200微升95％的乙醇加5％的乙酸加入到每个孔中，并将所述微孔板在室温下孵育15min。从每个孔中将100微升所述溶液转移至新的微孔板中。通过用Tecan Infinite M200酶标仪在600nm读取光密度来确定所形成的生物膜的量。作为另外一种选择，在用PBS漂洗微孔以除去非贴壁细胞后，将100μL PBS加入到每个孔中，并用无菌移液器的枪头破碎所述生物膜。然后，在超声浴(42kHz)中将含有生物膜的微孔板超声处理10min。然后，再次使微孔底部破碎，并将微孔中的组分转移至Eppendorf管中并以最大速度涡旋30s，4次。然后，将混悬液顺序稀释(serialdilute)并在胰蛋白酶大豆琼脂(TSA)+两性霉素B(2.5mg/L)板(以选择金黄色葡萄球菌(S.aureus))或YPD+万古霉素(2mg/L)板(以选择白色念珠菌(C.albicans))上铺板以确定生物膜中每个物种的细胞数目。
生物膜的显微镜观察
出于显微镜观察的目的，在硅盘上建立细菌、真菌和多微生物生物膜培养。在转移至含有在RPMI-1640中的1mL金黄色葡萄球菌(S.aureus)和/或白色念珠菌(C.albicans)混悬液(每种生物～106CFU/mL)的24孔微孔板中的孔中之前，用成年牛血清预涂覆无菌硅盘过夜，然后在37℃孵育过夜。然后，用0.9％的盐水漂洗所述硅盘三次以除去浮游微生物。对于扫描电子显微术(SEM)，用戊二醛(2.5％，v/v)和1％四氧化锇在室温下固定生物膜，并用逐渐提高浓度的乙醇和六甲基二硅氮烷(HMDS)脱水。在Balzers SCD005溅射涂覆仪中用金涂覆样品，并在Hitachi S570扫描电子显微镜下观察。对于共聚焦激光扫描显微术(CLSM)，在抗微生物暴露后，用BacLight Live/Dead活力试剂盒(L7007,Invitrogen)在37℃，在黑暗中对生物膜染色30min。用0.9％的盐水清洗2次后，立即检查生物膜的结构。为了使与同时双波长激发有关的假象(artifact)最少，首先在488nm，然后在561nm，顺序地、逐帧扫描所有样品。在所有成像实验中使用63×油物镜。
浮游细胞的抗微生物敏感性测试
根据CLSI指南M07-A9(对于金黄色葡萄球菌(S.aureus))和M27-A3(对于白色念珠菌(C.albicans))，使用肉汤微稀释法确定抗细菌剂和抗真菌剂的最小抑菌浓度(MIC)，但对于抗细菌MIC测试用RPMI-1640替换Muller-Hinton肉汤。将100微升在RPMI-1640中制备的药物的两倍连续稀释加入到96-孔微孔板的孔中。在RPMI-1640中将指数生长培养物稀释至～1×103CFU/mL(对于白色念珠菌(C.albicans))和～1×106CFU/mL(对于金黄色葡萄球菌(S.aureus))的密度并将100μL加入至每个孔中。对于金黄色葡萄球菌(S.aureus)，在35℃孵育微孔板18h，对于白色念珠菌(C.albicans)，孵育48h。借助于反光读数镜(mirrorreader)，目视检查细菌或真菌生长。将抗细菌MIC定义为导致完全生长抑制的最低浓度。抗真菌的MIC读取为对于两性霉素B或聚合物，防止可辩别的生长的最低浓度，或者读取为对于氟康唑和卡泊芬净，抑制至少50％的真菌生长的最低浓度，对应于在CLSI M27-A3方案中得分0或2。
生物膜细胞的抗微生物敏感性测试
如上所述，在96-孔微孔板中建立金黄色葡萄球菌(S.aureus)或白色念珠菌(C.albicans)的单一生物膜。孵育过夜后，吸出细胞悬液并用每孔100μL的PBS漂洗所述孔两次以除去非贴壁细胞。将200微升抗微生物剂加入每个孔中，并且对于金黄色葡萄球菌(S.aureus)，处理持续18h，对于白色念珠菌(C.albicans)，持续48h。处理后，移除混悬液，并用PBS清洗微孔两次。将200微升2,3-双(2-甲氧基-4-硝基-5-磺苯基)-5-[(苯基氨基)羰基]-2H-四唑氢氧化物(XTT，0.5mg/L)溶液加入到每个孔中，并将微孔板在37℃在黑暗中孵育2h。将100微升XTT溶液转移到新的微孔板中并在OD492读数。作为另外一种选择，基于暴露于抗微生物剂后活菌计数的减少确定抗微生物剂针对生物膜的效力。计算相对于无抗微生物剂的培养物(无药物生物膜的细胞密度)的细胞存活(抗微生物剂处理后的细胞密度)的比值(×100)。
抗微生物剂组合对多微生物浮游培养物和生物膜的影响
为了确定常规抗微生物剂组合对多微生物生物膜的效力，将100μL体积的单独的RPMI-1640或含有一种抗葡萄球菌试剂和一种抗念珠菌试剂(总计十二种组合)的RPMI-1640加入到建立的多微生物生物膜中(表1)。基于对肌内、静脉内或口服制剂的最高血清可达到浓度选择抗微生物剂的浓度(参见表1)。为了避免卡泊芬净对白色念珠菌(C.albicans)杀死和抑制的反常作用(paradoxical effect)，替代12mg/L的最高血清可达到浓度，将4mg/L的浓度用于该药物以保证其抗真菌效力。在将所建立的多微生物生物膜与抗微生物剂溶液或单独的RPMI-1640在35℃孵育24h后，从孔中吸出所述溶液并用PBS清洗所述生物膜3次。如上所述，通过活菌计数法进行生物膜存活细胞的定量。将抗微生物剂处理的和无抗微生物剂的孔中细胞计数之间的差异用于计算抗微生物剂组合对多微生物生物膜的效力。平行地，制备金黄色葡萄球菌(S.aureus)(1×106CFU/mL)和白色念珠菌(C.albicans)(1×106CFU/mL)的浮游多微生物培养并用相同组的抗微生物剂组合处理。对这些微生物选择1×106CFU/mL的密度以提供浮游培养和生物膜之间的适当比较，从而用相同量的抗微生物剂攻击每个物种的相同接种物。
表1：本研究中使用的抗微生物剂组合和它们的浓度*
*：对于抗生素，最高血清可达到浓度如临床微生物学手册，第10版中所述，对于氟康唑，如Brammer等人，1990，59中所述，对于两性霉素B，如临床传染性疾病：实践方法，389页中所述。替代12mg/L的最高血清可达到浓度，将4mg/L的浓度用于卡泊芬净以避免其反常影响。
生物膜基质分离
根据PLoS pathogens 2012,8:e1002848中报道的方法，从念珠菌(Candida)或多微生物生物膜分离胞外基质。通过将培养物在37℃，在6-孔TCPS微孔板中生长48h建立生物膜。小心地从每个孔中移除上清液，并用无菌蒸馏水清洗所述生物膜一次。将1ml蒸馏水加入到每个孔中，并使用细胞刮刀除去所述生物膜。将该步骤重复三次。然后，将含有移去的生物膜的混悬液转移至50ml Falcon管中，用Branson超声波仪超声处理10min(工作循环常数(duty cycle constant)，输出20％)。在以6000rpm离心15min，离心5次前，将混悬液全速涡旋2min(4×30s)。除去含有胞外基质的上清液，并在-20℃储存。检查TSA板上的再生长以确保生物膜材料无活细胞。
为了确定白色念珠菌(C.albicans)和多微生物生物膜基质是否螯合鸟苷酸化的聚甲基丙烯酸酯聚合物，在对于浮游细胞抗微生物剂敏感性测试加入白色念珠菌(C.albicans)/金黄色葡萄球菌(S.aureus)接种物之前，将分离的基质材料与聚合物和生长培养基在96-孔板中孵育2h。将结果与同时进行的标准敏感性测试相比较。将氟康唑用作显示通过白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质降低的抗微生物剂活性的阳性对照。白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质材料还用作RPMI-1640的补充以评价白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质对金黄色葡萄球菌(S.aureus)生物膜生长的影响。
平行地，将通过野生型DAY185和bgl2ΔΔ突变株过夜预形成的白色念珠菌(C.albicans)生物膜暴露于处于亚生物膜MIC(32mg/L)的PG3或PG4或者无聚合物生长培养基24h。白色念珠菌(C.albicans)DAY185和bgl2ΔΔ突变株在生物膜结构方面是不同的，其中bgl2ΔΔ突变株在胞外基质中与较少的β-1,3葡聚糖形成生物膜。进行活性计数。聚合物对生物膜的效力计算为聚合物处理的生物膜的CFU除以暴露于无聚合物生长培养基的生物膜的CFU。聚合物对野生型和突变体生物膜的效力的差异反映出通过生物膜基质材料有可能螯合聚合物。
基因表达分析
将白色念珠菌(C.albicans)生物膜在6-孔微孔板中在RPMI-1640中生长24h，并收集生物膜细胞。使用热-苯酚法提取RNA，并通过使用DNA酶I(Ambion)处理总RNA除去污染的基因组DNA。使用800ng念珠菌总RNA并以200ng哺乳动物总RNA作为对照中的内标(spike incontrol)，使用Superscript III(Invitrogen)进行反转录。在Roche Light Cycler LC480实时PCR系统上使用Fast-Start universal Sybr Green Master(Roche)进行定量PCR，并通过绝对定量分析。首先用对照中的哺乳动物GAPDH内标(spike)，然后用白色念珠菌(C.albicans)SCR1基因对照使转录本表达水平归一化。使用4至8个独立的生物重复，每个重复进行两次技术重复。表S1中列出了本研究中使用的所有qPCR引物的序列。
表S1.用于定量PCR的引物
聚合物作为导管锁定溶液的效力的测试
在导管抗微生物剂锁定(lock，封闭)后实施再生长测定以检验根据本发明使用的聚合物的效力，并以乙醇作为针对多微生物生物膜的导管锁定溶液(CLS)。将在96孔微孔板中预先形成的24-小时生物膜暴露于抗微生物剂18h，包括浓度范围10％至80％的乙醇和64-1024mg/L的称为PG3和PG4的本发明的聚合物。用盐水清洗生物膜3次以除去残余的抗微生物剂。然后，将200微升体积的TSB加入每个孔中，并将微孔板在35℃孵育另外48h。使用微孔板震荡器(速度2)(Titreteck,Flow laboratories,德国)以有利于保持在生物膜中的任何活细胞的增殖和释放。48h后，将微孔板的每个孔中150μL内容物转移至U型底微孔板并目视检查浊度。将对应于清洁孔的抗微生物剂的最低浓度定义为作为CLS成功使用的最小生物膜清除浓度(MBEC)。
统计分析
为了分析白色念珠菌(C.albicans)和/或金黄色葡萄球菌(S.aureus)形成的生物膜的细胞数目差异，将数据转化为log10的形式并使用0.05的显著性水平(p值)，通过Minitab 16for Windows进行单因素方差分析测试(one-way ANOVA test)。
结果
在多微生物生物膜发展过程中白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质的作用
先前已报道了多微生物生物膜中金黄色葡萄球菌(S.aureus)与白色念珠菌(C.albicans)的结合。已知生长条件和菌株背景主要影响生物膜实验，包括多微生物白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)生物膜形成。因此，评价在本文所列的实验条件下形成的多微生物生物膜以确保白色念珠菌(C.albicans)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的稳健结合。在用成年牛血清涂覆的生物医学硅酮上形成的生物膜的高分辨率SEM图像显示在这些条件下，单独的金黄色葡萄球菌(S.aureus)仅能够形成稀少的生物膜，但是当与白色念珠菌(C.albicans)同时孵育时，两个物种生长成致密的多微生物生物膜(图2A和2B和图S1A)。半定量CV-基生物膜测量显示多微生物生物膜的生物量高于单一生物膜的总和(图S1B)。当在多微生物生物膜中生长时，相对于单一生物膜，金黄色葡萄球菌(S.aureus)的细胞数目提高约2倍，而白色念珠菌(C.albicans)细胞的数目仍保持相同(表S1)。这些多微生物生物膜的特征与先前数据一致，表明在本文所列的实验条件下稳健的多微生物生物膜生长。注意到金黄色葡萄球菌(S.aureus)的存在使得多微生物生物膜对剪切力(清洗)的耐受性更强，并且与单一白色念珠菌(C.albicans)生物膜相比，使得生物膜更牢靠地贴附于微孔板或硅酮盘。这表明白色念珠菌(C.albicans)不但帮助金黄色葡萄球菌(S.aureus)结合至生物膜，而且金黄色葡萄球菌(S.aureus)的参与提供了具有结构优势的多微生物生物膜，如对物理作用力耐受性的提高。
多微生物生物膜中金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)之间的相互作用取决于白色念珠菌(C.albicans)形成菌丝(hyphae)的能力，并且该相互作用需要菌丝表面蛋白Als3。在多微生物生物膜中，金黄色葡萄球菌(S.aureus)的存在不局限于白色念珠菌(C.albicans)菌丝细胞；在生物膜支架的细胞内空间中一些金黄色葡萄球菌(S.aureus)块是明显的(图2A)。据提议白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质可以用作金黄色葡萄球菌(S.aureus)整合到多微生物生物膜中的另一个粘附因子。与该提议一致，在存在从白色念珠菌(C.albicans)生物膜分离的基质材料的情况下生长的单一金黄色葡萄球菌(S.aureus)生物膜达到了与不存在白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质的情况相比显著更高的CFU计数(1.5倍)(表2)。扫描电子显微镜观察支持该结论，其显示在存在白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质的情况下，金黄色葡萄球菌(S.aureus)可以形成比不存在基质的情况下显著更明显的生物膜(图2B)。似乎所述基质可以贴附至血清涂覆的硅酮盘表面，并用作细菌的“胶水(glue)”。然后，将白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质突变体用于测试真菌生物膜基质参与金黄色葡萄球菌(S.aureus)整合到生物膜中。已报道了显示出低β-1,3葡聚糖生物膜基质水平的白色念珠菌(C.albicans)细胞壁重塑突变体。在编码参与β-1,3葡聚糖重塑的葡糖基-转移酶的基因BGL2中，一种这种突变体被失活(bgl2ΔΔ)。重要地，据报道bgl2ΔΔ突变体形成富含菌丝的生物膜，并且ALS3、其它菌丝特异性细胞壁蛋白和生物膜调节子BCR1的生物膜表达水平在野生型和bgl2ΔΔ生物膜之间未发生改变(图7)。为了直接比较野生型和突变体白色念珠菌(C.albicans)生物膜结合金黄色葡萄球菌(S.aureus)细胞的能力，将值表示为每个白色念珠菌(C.albicans)细胞的金黄色葡萄球菌(S.aureus)CFU。如图2C所示，与野生型白色念珠菌(C.albicans)DAY185相比，由白色念珠菌(C.albicans)bgl2ΔΔ株形成的多微生物生物膜支架吸引较少金黄色葡萄球菌(S.aureus)细胞(图2C)。该结果支持以下想法：真菌分泌的胞外生物膜基质有助于混合生物膜中金黄色葡萄球菌(S.aureus)的结合。
表2：在存在/不存在白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质的情况下生长的金黄色葡萄球菌(S.aureus)生物膜的细胞计数
根据本发明的聚合物作为优于当前的抗微生物药物和药物组合的有效抗生物膜剂
与许多已发表的研究一致，当作为单一微生物生物膜生长时，金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)两者对大部分一线抗微生物剂具有高度的耐受性，仅两性霉素B和卡泊芬净保留它们对白色念珠菌(C.albicans)生物膜的活性(表3)。实施例中使用的两种鸟苷酸化的聚合物PG3和PG4对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)生物膜显示出有效的活性(表3)。生物膜MIC80对于金黄色葡萄球菌(S.aureus)是128mg/L，对于白色念珠菌(C.albicans)是64mg/L，分别比它们的浮游MIC 16倍和4倍更高(表3)。通过CLSM和活细胞的BacLight Live/Dead染色确认了鸟苷酸化的聚合物对单一生物膜的效力，其显示这些聚合物优于当前的抗真菌和抗细菌药物(图3)。
表3：作为单一物种培养物以不同模式生长的金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)的抗微生物剂敏感性
为了进一步评价鸟苷酸化的聚合物作为抗生物膜剂的可能，评价了它们对多微生物生物膜的效力，并且将它们的活性与常规抗细菌和抗真菌药物的组合相比较。首先，我们测试了分别以浮游模式或生物膜生长的白色念珠菌(C.albicans)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)多微生物培养物对12种抗细菌剂/抗真菌剂组合的敏感性。以最高血清可达到浓度使用抗微生物剂(参见表1)。浮游白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)多微生物培养物对所有12种抗生素/抗真菌剂组合敏感(图4A)，从而杀死至少99.9％的金黄色葡萄球菌(S.aureus)和90％的白色念珠菌(C.albicans)(图4A)。然而，当攻击白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)多微生物生物膜时，除环丙沙星/卡泊芬净之外，12种组合中无一显示出双重抗微生物效力(图4B)。环丙沙星和卡泊芬净的组合是最好的执行剂(performer)，将金黄色葡萄球菌(S.aureus)细胞计数降低99.6％，将白色念珠菌(C.albicans)降低66.6％(图4B)。相对于常规抗微生物剂组合，浓度128mg/L的PG3和PG4显示出高得多的潜在抗生物膜效力(图3和图4B)。PG3杀死生物膜中存在的99.98％的金黄色葡萄球菌(S.aureus)和90％的白色念珠菌(C.albicans)细胞；PG4杀死94％的金黄色葡萄球菌(S.aureus)和87％的白色念珠菌(C.albicans)细胞。我们先前显示在该浓度下，所述聚合物对体外人细胞显示出低毒性。
生物膜基质材料螯合根据本发明的聚合物，但是对敏感性的影响较小
生物膜(细菌、真菌和多微生物)的抗微生物剂耐受性提高的主要原因在于胞外基质材料。根据本发明使用的鸟苷酸化的聚合物的生物膜MIC仅稍微高于浮游MIC，但是我们可重复地观察到这种差异，表明生物膜的生长模式赋予了对这些化合物的一定耐受性。为了测试胞外生物膜基质是否介导这种作用，我们测试了鸟苷酸化的聚合物对在存在白色念珠菌(C.albicans)生物膜基质或多微生物生物膜基质的情况下生长的浮游金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)细胞的抗微生物剂敏感性。在该条件下，阳性对照试剂氟康唑显示其对白色念珠菌(C.albicans)的MIC提高16倍。PG3和PG4对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)的最小抑菌浓度还分别提高了4倍和2倍(表4)。MIC中的这些提高较小，但它们是高度可重复的。MIC水平的提高表明胞外生物膜材料抑制这些聚合物的活性，或生物膜基质促进浮游细胞对基底(substratum)的粘附以及“耐受性更强的”单层的形成。为了进一步澄清，我们使用了白色念珠菌(C.albicans)bgl2ΔΔ突变株，其显示出在生物膜胞外基质中较低水平的β-1,3葡聚糖并且对氟康唑的敏感性更强。为了实施该测定，我们使用PG3和PG4的亚生物膜MIC(32mg/L)来检测野生型生物膜和bgl2ΔΔ突变体生物膜之间的任何差异。如图5所示，生物膜胞外基质中较低的β-1,3葡聚糖导致PG4对白色念珠菌(C.albicans)生物膜的效力显著提高，而对PG3无影响(图5)。
表4：在存在或不存在生物膜基质的情况下，金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)的抗微生物剂敏感性(MIC)
作为抗微生物锁定溶液的根据本发明的聚合物
当弃去导管不是优选选择时，在临床情况下感染导管的抢修(salvage)是重要的。这可以通过所谓的“抗微生物锁定疗法”(antimicrobial lock therapy)或ALT实现，其需要用抗微生物剂处理所述导管以杀死感染生物。已报道了乙醇作为对白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)多微生物生物膜的有效锁定溶液，但是其在ALT中的应用受其副作用阻碍。我们在本发明中显示本发明的一种应用是导管锁定溶液。在96孔微孔板中形成多微生物生物膜，然后对生物膜应用乙醇或鸟苷酸化的聚甲基丙烯酸酯并过夜暴露。如表5所示，128mg/mL的PG3或256mg/L的PG4在多微生物生物膜感染的生物材料的抢修中是有效的，其有效地消除了白色念珠菌(C.albicans)-金黄色葡萄球菌(S.aureus)生物膜。这种作用与暴露于20％乙醇过夜相当(表5)。处于最小生物膜清除浓度(MBEC)的PG3和PG4显示出非常低的人细胞毒性并且可以作为乙醇的替代品用作导管锁定溶液。
表5.聚合物作为导管锁定溶液对于24h单一/多微生物生物膜的MBEC
根据本发明的聚合物作为慢性伤口敷料
可以根据标准药物规程配制聚合物以提供聚合物对创伤稳定/有效的剂量施用。通常，它们可以分散在适当的基质内以提供聚合物对创伤随时间的缓释。仅举几个例子，典型的基质可以包括海藻酸盐、壳聚糖、淀粉、右旋糖酐、葡聚糖、明胶。
在本说明书中，对任何在先出版物(或者来源于该出版物的信息)，或对任何已知事物的参考不是也不应认为是对在先出版物(或者来源于该出版物的信息)或已知事物构成本说明书所涉及的领域中一般常识的一部分的承认或许可或任何形式的建议。
序列表
<110> 联邦科学和工业研究组织和莫纳什大学
<120> 生物膜
<130> 35246973
<150> AU 2015900721
<151> 2015-03-02
<160> 18
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 21
<212> DNA
<213> 智人（homo sapien）
<400> 1
ctttgtcaag ctcatttcct g 21
<210> 2
<211> 18
<212> DNA
<213> 智人（homo sapien）
<400> 2
gccatgaggt ccaccacc 18
<210> 3
<211> 25
<212> DNA
<213> 白色念珠菌（C. albicans）
<400> 3
tttagcataa ccactggagg gaagc 25
<210> 4
<211> 25
<212> DNA
<213> 白色念珠菌（C. albicans）
<400> 4
gagttgcaac actagatacc gcact 25
<210> 5
<211> 20
<212> DNA
<213> 白色念珠菌（C. albicans）
<400> 5
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<211> 20
<212> DNA
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<211> 24
<212> DNA
<213> 白色念珠菌（C. albicans）
<400> 11
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<211> 21
<212> DNA
<213> 白色念珠菌（C. albicans）
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<210> 13
<211> 25
<212> DNA
<213> 白色念珠菌（C. albicans）
<400> 13
aatcctcctc aacctgatca gcctg 25
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<213> 白色念珠菌（C. albicans）
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<210> 15
<211> 23
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<213> 白色念珠菌（C. albicans）
<400> 15
tgccccaggt actgaaacca ctc 23
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<211> 23
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agtgcctggg ataacgggtt gag 23
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<211> 25
<212> DNA
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<400> 17
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<210> 18
<211> 24
<212> DNA
<213> 白色念珠菌（C. albicans）
<400> 18
agtggtggct gtccatgttg ttgt 24

Claims (18)

1.一种不利地影响生物膜的方法，所述方法包括将所述生物膜暴露于包含有效量的聚合物的组合物，所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物在其主链结构中进一步引入烯属不饱和单体的第二聚合残基，所述第二聚合单体残基包含表现为侧垂于所述主链结构的共价键合疏水性部分。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述阳离子官能团或其前体官能团包含氮原子或磷原子。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述阳离子官能团或其前体官能团选自伯胺、仲胺、叔胺、季胺和季膦。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述阳离子官能团或其前体官能团选自胍基和脒基。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述共价键合疏水性部分选自烷基部分或芳基部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物膜包含选自以下各项的一种或多种微生物：金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、凝固酶阴性葡萄球菌(Coagulase-negativeStaphylococcus)、链球菌属(Streptococcus sp.)、结核分支杆菌(mycobacteriumtuberculosis)、肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)、念珠菌属(Candida sp.)、和白色念珠菌(Candida albicans)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物膜是多微生物生物膜。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物是鸟苷酸化的聚甲基丙烯酸酯。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物是甲基丙烯酸2-胍基乙基酯和甲基丙烯酸甲酯的无规共聚物。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物膜包含选自白色念珠菌和金黄色葡萄球菌的一种或两种微生物。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由于所述生物膜暴露于所述组合物，形成所述生物膜的一部分的微生物被杀死。
13.一种不利地影响位于受试者上或受试者中的生物膜的方法，所述方法包括通过向所述受试者施用包含有效量的聚合物的组合物，将所述生物膜暴露于所述组合物，其中所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
14.一种适合于向生物膜位于其上或其中的受试者施用的组合物，所述组合物包含药理学可用的载体和有效量的在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
15.一种当用于治疗与受试者中或受试者上生物膜的存在有关的、由受试者中或受试者上生物膜的存在表征的或引起的传染性疾病、病况或失调时适合于向所述受试者施用的组合物，所述组合物包含药理学可用的载体和在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物，所述第一聚合物残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
16.聚合物在制造用于治疗与受试者中或受试者上生物膜的存在有关的、由受试者中或受试者上生物膜的存在表征的或引起的传染性疾病、病况或失调的药物中的用途，所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
17.一种对具有粘附在其上的生物膜的医疗装置实施抗微生物锁定疗法的方法，所述方法包括将所述生物膜暴露于包含有效量的聚合物的组合物，所述聚合物在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
18.一种用于抗微生物锁定疗法的抗微生物锁定溶液，所述组合物包含药理学可用的载体和在其主链结构中引入烯属不饱和单体的第一聚合残基的聚合物，所述第一聚合单体残基包含共价键合部分，所述共价键合部分(i)表现为侧垂于所述主链结构且(ii)包含阳离子官能团或其前体官能团。
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