CN110981999B - 一种抗菌高分子及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗菌高分子，所述抗菌高分子的结构为：侧链带羟基、酯基、或羧基的聚合物被小分子接枝后得到的结构，所述小分子选自
Figure DDA0002100250260000011
或其盐酸盐中的一种或多种。本发明的抗菌高分子具有优异的抗细菌性能、抗真菌性能，并且耐水洗、抗菌成分不溶出，抗菌性能快速且长效，还具有良好的可加工性、良好的安全性能，是一种安全长效、本体非添加的抗菌高分子。该高分子还能够广泛应用于制备各类高分子抗菌制品，比如抗菌纤维、抗菌薄膜、抗菌泡沫、抗菌板材、抗菌喷剂或抗菌涂料。此外，本发明制备该抗菌高分子的工艺简单、温和，原材料廉价易得，适于工业化大生产。

Description

一种抗菌高分子及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种新型抗菌高分子及其制备方法。
背景技术
为了抑制细菌生长,减少细菌对人类的危害,各种新型的抗菌材料不断涌现出来,尤其在医疗卫生行业，抗菌材料的使用更为广泛。目前常用的抗菌剂有无机金属及其氧化物、有机金属、季铵盐、季鏻盐、壳聚糖及其衍生物等。但是这些抗菌剂都存在一些缺点或弱点，例如有的产生有毒的副产物，有的水溶性很好，有的在自然界中不易降解，有的环境污染较大，有的杀菌效率低、保护时间短、细菌抗药性，有的抗菌材料只能抗普通细菌而不能抗真菌等。
卤胺化合物类抗菌剂与其他抗菌剂相比，具有杀菌速度快、对人体无毒、可再生等优点，因而被国内外相关研究者关注。但现有的卤胺类抗菌剂由于其应用范围较少、合成价格较昂贵、反应条件苛刻不具有加工性等缺点而限制了其应用范围。
而双胍结构的化合物目前主要在糖尿病患者新药开发中得到重视，在抗菌材料方面目前应用较多的主要为聚六亚甲基双胍盐(PHMB)。基于双胍结构，该材料抗菌性能较好，但水溶性极强，且基本不具备进一步的加工可能性。
因此，将卤胺类化合物抗菌剂、双胍类化合物与高分子相结合，制备新型抗菌聚合物具有重要挑战与应用价值。
中国专利CN 105601778 A公开了一种含有季铵基团的环状卤胺类高分子抗菌剂及其制备方法和应用。其制备方法为：首先合成环状小分子卤胺类抗菌剂前驱体及高分子自聚物；其次使两种产物发生取代反应，制备得到高分子抗菌剂前驱体；最终经卤化得到含有季铵基团的环状卤胺类高分子抗菌剂成品。可以看出，该专利公布的方法制备工艺较繁琐，且其抗菌活性很难满足预期要求，产品的抗菌性能较弱。
中国专利CN103835025B公开了一种海藻酸钠与高分子型抗菌剂聚胍反应得到高分子络合物喷丝母液，再通过湿法纺丝工艺制备抗菌海藻纤维的技术。该技术通过藻酸盐与高分子聚胍阴阳离子络合的方式结合，不仅需添加大量的聚六亚甲基双胍盐，而且得到的高分子聚胍极易溶解于水。如果材料是水溶性的，很容易导致滤除而进入人体或环境，造成对人体伤害以及环境污染，潜在安全风险大。同时滤除性抗菌物质的抗菌活性不持久，因而也会导致成本增高。
此外，中国专利CN201810914553.6公开了一种抗菌组合物。该抗菌组合物主链是由至少一组含有至少一种胍盐抗菌官能团的重复单元所构成(其结构如下所示)，该抗菌组合物可以应用于多种产品，由此构成的抗菌聚合物具有广谱抗菌效果。
Figure GDA0002209958300000021
中国专利CN201410753630提供了一种具有抗菌性能的PET树脂，制备方法为将一定量的聚六亚甲基盐酸胍化学结合到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体中,制得了一种抗菌PET母料,并加入到PET基体中，所得。此外，美国专利US4891423公开了一种用于杀灭真菌和细菌的线性聚氧亚烷基二胺双胍盐，该专利发明的高分子能够降低与细胞之间的界面张力，彼此间表现出较强的吸附作用，从而达到杀菌目的。然而，该专利制得的高分子具有极强的水溶性，不具备高分子成型加工的可行性。美国专利US7771743也公开了一种含双胍盐的高分子抗菌材料，该材料主要是通过与洗必泰(双氯苯双胍己烷)或聚六亚甲基双胍盐上的仲N原子发生接枝反应所得，得到的抗菌材料主要用来制备乳液，进而用作医疗器械的涂层。
但是，这些材料大都只能抗普通细菌而不能抗真菌，并且，具有抗真菌性能的抗菌材料大多具有毒性，且基本为抗菌成分溶出型的小分子或水溶性极强的大分子，抗菌效果不持久，不具备高分子重要的加工特性。而且，这些材料需要在较长的时间后(12～48h) 才能发挥有效的抗菌性能，不能同时满足快速、长效抗菌的需求。
所以，制备一种具有优异的抗细菌性能、抗真菌性能、抗菌成分不溶出，且具有良好成型加工性能、良好安全性能的、快速且长效的本体高分子抗菌材料非常必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有可加工性、安全性好、抗菌性能快速且长效的本体高分子抗菌材料。
本发明提供了一种抗菌高分子，所述抗菌高分子的结构为：侧链带羟基、酯基、或羧基的聚合物被小分子接枝后得到的结构，所述小分子选自
Figure GDA0002209958300000031
或其盐酸盐中的一种或多种，其中，R1’、R7’各自独立地选自-NH2、-OH、或-COOH；R6选自无或苯环；B选自无或C1-6亚烷基；X表示卤素。
进一步地，所述抗菌高分子的结构如式I所示：
Figure GDA0002209958300000032
其中，R2、R3、R4各自独立地选自H或甲基；
m、n、s表示亚甲基的个数，m、n、s各自独立地选自0-5的整数；
R5选自-COOH或
Figure GDA0002209958300000033
其中，d选自0-5的整数；
R1、R7各自独立地选自NH或O；
R6选自无或苯环；B选自无或C1-6亚烷基；
X表示卤素；
a、b、c为聚合度，且(a+c)/(a+b+c)为0.5％～20％；
所述抗菌高分子的分子量为30000-400000；
优选地，R2、R3、R4各自独立地选自H或甲基；
R5选自-COOH或
Figure GDA0002209958300000041
其中，d选自0-3的整数；
R1、R7各自独立地选自NH或O；
R6选自无或苯环；B选自无或C2-6亚烷基；
m、n、s各自独立地选自0-3的整数。
进一步地，所述抗菌高分子的结构如式II所示：
Figure GDA0002209958300000042
其中，R2、R3、R4各自独立地选自H或甲基；R5选自-COOH或-COOCH3；R1、R7各自独立地选自NH或O；B选自无或C2-6亚烷基。
进一步地，所述抗菌高分子的结构如式III-1、III-2、III-3或III-4所示：
Figure GDA0002209958300000051
其中，X表示卤素，优选为氯。
进一步地，所述抗菌高分子是小分子与纤维素上的羟基反应得到的，所述小分子选自
Figure GDA0002209958300000052
或其盐酸盐中的一种或多种，其中：R1’、R7’各自独立地选自 -COOH；X、B、R6如上所述；
所述反应中，纤维素与小分子的质量比为(0.1～5)：1；所述反应温度为25～130℃；所述反应时间为6～48h；所述反应式在催化剂的作用下进行，所述催化剂选自对甲苯磺酸、钛酸异丙酯、硫酸、醇钠、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或多种；所述反应的溶剂为有机溶剂，选自二甲基亚砜、石油醚、丁酸丁酯、甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮中的一种或多种；
优选地，所述小分子选自
Figure GDA0002209958300000061
Figure GDA0002209958300000062
中的一种或多种，X为卤素；
所述聚合物与小分子的质量比为(0.3～3)：1；所述反应温度为25℃；所述反应时间为24h；所述催化剂为钛酸异丙酯、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或多种；所述有机溶剂为二甲基亚砜。
进一步地，所述抗菌高分子的结构如下所示：
Figure GDA0002209958300000063
其中，k为聚合度，且所述抗菌高分子的分子量为30000-400000。
一种制备上述抗菌高分子的方法，所述方法包括以下步骤：以聚合物与小分子为原料，使小分子与聚合物的侧链反应，提纯得到所述抗菌高分子；
其中，所述聚合物的结构为
Figure GDA0002209958300000064
其中：R3选自H或甲基；R5选自-COOH 或
Figure GDA0002209958300000065
d选自0-5的整数；s表示亚甲基的个数，s选自0-5的整数；e为聚合度；所述聚合物的分子量为30000-300000；
所述小分子选自
Figure GDA0002209958300000071
或其盐酸盐中的一种或多种，其中： R1’、R7’各自独立地选自-NH2或-OH；X、B、R6如上所述；
所述反应中，所述聚合物与小分子的质量比为(0.1～5)1；所述反应温度为25～130℃；所述反应时间为6～48h；所述反应式在催化剂的作用下进行，所述催化剂选自对甲苯磺酸、钛酸异丙酯、硫酸、醇钠、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或多种；所述反应的溶剂为有机溶剂，选自石油醚、甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸丁酯、丙酮中的一种或多种；
所述提纯步骤为：将反应后的体系浓缩，加入沉淀剂，过滤，取固体，干燥；其中，所述沉淀剂选自石油醚、丙酮、乙醚、异丙醇、乙醇中一种或多种；
优选地，所述聚合物选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯，优选为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯；
所述小分子选自
Figure GDA0002209958300000072
Figure GDA0002209958300000073
中的一种或多种，其中X为卤素；
所述反应中，所述聚合物与小分子的质量比为(0.3～3)：1；所述反应温度为25～130℃；所述反应时间为6～24h；所述催化剂为钛酸异丙酯、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或多种；所述有机溶剂为石油醚或甲苯。
另一种制备上述抗菌高分子的方法，所述方法包括以下步骤：使原料单体与小分子，在引发剂的作用下，进行聚合反应，提纯得到所述抗菌高分子，
其中，所述原料单体的结构为
Figure GDA0002209958300000081
所述小分子的结构选自
Figure GDA0002209958300000082
或其盐酸盐中的一种或多种，其中：s、R3、R5、R1、R7、X、R6、B如上式I中所述；
所述原料单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯，优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯；
所述小分子选自
Figure GDA0002209958300000083
或其盐酸盐中的一种或多种，其中X为卤素，B选自无或C2-6亚烷基；
所述反应中，引发剂为AIBN；所述小分子、原料单体、引发剂的摩尔比为1：(1-4)：(0.001-0.02)；所述反应温度为25～130℃；所述反应时间为6～48h；所述反应的溶剂为有机溶剂，选自异丙醇、石油醚、甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮中的一种或多种；
所述提纯步骤为：将反应后的体系浓缩，加入沉淀剂，过滤，取固体，干燥；其中，所述沉淀剂选自石油醚、丙酮、乙醚、异丙醇、乙醇中一种或多种；
优选地，所述反应中，所述小分子、原料单体、引发剂的摩尔比为1：2.52：0.003；所述反应温度为80℃；所述反应时间为12h；所述反应的溶剂为异丙醇。
上述抗菌高分子在制备抗菌材料上的用途。
进一步地，所述抗菌材料选自抗菌粉末、抗菌纤维、抗菌薄膜、抗菌泡沫、抗菌板材、抗菌喷剂、口罩、手术缝合线或抗菌涂料，其中抗菌纤维优选为抗菌毛条、抗菌无纺布或抗菌纱布。
实验结果表明，本发明制备了多种本体抗菌化合物，并与聚合物反应得到了新型的本体抗菌高分子。本发明的抗菌高分子具有优异的抗细菌性能、抗真菌性能，并且耐水洗、抗菌成分不溶出，抗菌性能快速且长效，还具有良好的可加工性、良好的安全性能，是一种安全长效、本体非添加的抗菌高分子。该高分子还能够广泛应用于制备各类高分子抗菌制品，比如抗菌纤维、抗菌薄膜、抗菌泡沫、抗菌板材、抗菌喷剂或抗菌涂料。此外，本发明制备该抗菌高分子的工艺简单、温和，原材料易得，适于工业化大生产。
本发明中，Ca-b中的下标表示含有a-b个碳原子，比如“C1-6亚烷基”表示所有含有1-6 个碳原子的亚烷基。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1：本发明制备得到制备的氯胺类小分子1的核磁图谱。
图2：本发明实施例1制备的抗菌高分子1的红外图谱，其中，上方曲线(1)为原料聚甲基丙烯酸甲酯的，下方曲线(2)为酯交换反应后本发明抗菌高分子1的。
图3：本发明实施例1制备的抗菌高分子1的抗细菌性能测试结果，其中，左列为抗菌高分子1的，右列为空白对照组的。
图4：本发明实施例1制备的抗菌高分子1的抗真菌性能测试结果，其中，左列为抗菌高分子1的，右列为空白对照组的。
图5：本发明实施例1制备的抗菌高分子1的加工成型结构，依次为：粉体、透明薄膜、多孔泡沫、纤维、静电纺丝薄膜、板材、喷剂。
图6：本发明实施例1制备的抗菌高分子1的水溶性测试。
图7：本发明实施例1制备的抗菌高分子1的L929细胞毒性测试。
图8：本发明实施例1制备的抗菌高分子1的接触抗菌测试。
图9：本发明实施例1制备的抗菌高分子1的公斤级放大生产实验过程及产物。
具体实施方式
本发明所用原料均为已知产品，通过购买市售产品所得。
小分子的制备：
1、氯胺类小分子1的制备
先将四甲基哌啶醇溶于甲醇中，然后将其快速加入到搅拌的次氯酸钠溶液中，控制四甲基哌啶醇与活性卤素次氯酸钠溶液的摩尔比为1：1，于25℃下均匀反应，反应结束后，降温，过滤，适量蒸馏水清洗、过滤抽干，干燥，得到下式所述氯胺类小分子1。
Figure GDA0002209958300000091
对所得氯胺类小分子1进行核磁分析，结果如图1所示，可以看出，本发明成功制备了该氯胺类小分子1。
2、氯胺类小分子6的制备
按照以下的合成路线，合成本发明的小分子7：
Figure GDA0002209958300000101
将60mL石油醚加入到250mL烧瓶中，加入9.59g氯胺，加入搅拌子搅拌，再加入8.61g丙烯酸甲酯，搅拌五分钟，加入0.11g间苯二酚和0.43g钛酸异丙酯，加冷凝管冷凝回流，在85℃反应6h。
后处理：向反应后的体系里加入蒸馏水，溶液分层，用分液漏斗过滤掉下层褐色浑浊液体，保留上层浅黄色透明溶液，再往保留的液体里加入蒸馏水，溶液分层，同样过滤掉下层，保留上层液体，重复三次，之后用漏斗抽滤掉溶液中的褐色浮渣，最后在65℃下旋蒸，除去溶剂，真空干燥，得到产物。
3、双胍类小分子的制备
按照以下的合成路线，合成本发明的双胍类小分子2：
Figure GDA0002209958300000102
在装有磁力搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中加入2.74g对氨基苯甲酸，60mL 蒸馏水及5.4g的浓盐酸，充分搅拌，使对氨基苯甲酸完全溶解后，再分批加人计量的二氰二氨5.68g，80℃恒温反应4h，得浅黄色透明液体，经浓缩后加人丙酮使之沉淀，过滤，得白色结晶粉末，后用丙酮/水混合液重结晶，真空干燥，即得双胍类小分子2。
按照上述相同的方法，将原料2-1依次替换为3-1、4-1、5-1、6-1，合成本发明的双胍类小分子3、4、5、6，合成路线如下：
Figure GDA0002209958300000111
实施例1、本发明抗菌高分子1的制备
按照以下的合成路线，合成本发明的抗菌高分子1：
Figure GDA0002209958300000112
其中，X表示卤素，在本实施例中为氯。
将100mL石油醚加入到250mL烧瓶中，加入9.59g上述制备的氯胺类小分子1，加入搅拌子搅拌，再加入30g分子量为30000～300000的聚甲基丙烯酸甲酯，搅拌五分钟，加入0.86g钛酸异丙酯，在80℃反应6h。
后处理：取上述反应完后的体系，用二氯甲烷溶解后，再用石油醚沉淀，重复三次，过滤，得到的固体，真空干燥后，即得氯胺类抗菌高分子1。产率为50％。
取所得的氯胺类抗菌高分子1，进行红外分析，以原料聚甲基丙烯酸甲酯为对照，结果如图2所示。可以看出，本发明成功制备了上述氯胺类抗菌高分子1，并且，氯胺类小分子在聚甲酯丙烯酸甲酯上的接枝率为0.5％～20％。
取所得的氯胺类抗菌高分子1，加工成型后，所得材料的照片如图5所示。
取所得的氯胺类抗菌高分子1，进行公斤级放大生产，生产过程及产物如图9所示。
实施例2、本发明抗菌高分子2的制备
按照以下的合成路线，合成本发明的抗菌高分子2:
Figure GDA0002209958300000121
将100mL甲苯加入到250mL烧瓶中，加入9.59g上述制备的氯胺类小分子1，加入搅拌子搅拌，再加入30g分子量为30000～300000的聚丙烯酸，搅拌五分钟，加入催化剂6.21gDCC和0.11g DMAP，加冷凝管分水器，在100℃下，反应24h。
后处理：取上述反应完后的体系，浓缩后，再用石油醚沉淀，过滤，得到的固体，真空干燥后，即得氯胺类抗菌高分子2。产率为40％。
实施例3、本发明抗菌高分子3的制备
按照以下的合成路线，合成本发明的本体抗菌高分子3：
Figure GDA0002209958300000122
将100mL异丙醇加入到250mL烧瓶中，加入9.59g上述制备的氯胺类小分子1和8.45g丙烯酸甲酯，加入搅拌子搅拌，再加入0.02g的偶氮二异丁腈(AIBN)，搅拌五分钟，在80℃下，反应12h。
后处理：取上述反应完后的体系，浓缩后，再用石油醚沉淀，过滤，得到的固体，真空干燥后，即得氯胺类抗菌高分子3。产率为40％。
实施例4、本发明抗菌高分子4的制备
按照以下的合成路线，合成本发明的抗菌高分子4：
Figure GDA0002209958300000131
将100mL石油醚加入到250mL烧瓶中，加入9.59g上述制备的氯胺类小分子1和双胍类小分子4(其中氯胺类小分子1和双胍类小分子5的摩尔比为1：1)，加入搅拌子搅拌，再加入30g分子量为30000～300000的聚甲基丙烯酸甲酯，搅拌五分钟，加入0.86 g钛酸异丙酯，在80℃反应6h。
后处理：取上述反应完后的体系，用二氯甲烷溶解后，再用石油醚沉淀，重复三次，过滤，得到的固体，真空干燥后，即得抗菌高分子4。
实施例5、本发明抗菌高分子5的制备
按照以下的合成路线，合成本发明的抗菌高分子5：
Figure GDA0002209958300000132
在安装了回流冷凝装置和干燥管的250mL的烧瓶中，加入3.5g纤维素、1.2g上述制得的双胍类小分子2和120mL的二甲基亚砜，搅拌溶解后加入0.18g二甲氨基吡啶和0.65gN,N-二环己基碳酰亚胺，在25℃下电磁搅拌反应24h。
反应结束后，反应液中加入过量的蒸馏水，有沉淀产生，过滤除去二环己基脲，将粗产物用丙酮/石油醚(溶解/沉淀)法纯化，得到白色粉末状固体，即双胍类抗菌高分子5(含双胍抗菌基团的纤维素)，产率约为40％。
以下通过实验例证明本发明的有益效果。
实验例1、水溶性溶性测试
1、实验方法
取5mg本发明实施例1制备的抗菌高分子1，溶解于1mL的水中，溶解后的情况如图6所示。
2、实验结果
从结果可以看出，本发明制备的抗菌高分子材料不溶于水。所以，其在使用过程中不会随水溶液浸入进入人体或环境，不会造成对人体伤害以及环境污染，具有很好的安全性。而且，由于其不溶于水，耐用性更强，可以重复使用，节约了成本。
此外，本发明制备的抗菌高分子材料可加工性强，能够方便的加工成为粉体、透明薄膜、多孔泡沫、纤维、静电纺丝薄膜、口罩、手术缝合线、抗菌板材、抗菌喷剂等材料(图5)，极大地拓宽了抗菌材料的应用领域。
实验例2、抗细菌性能测试
1、实验方法
1.1抗细菌性能检测
1.1.1步骤一：细菌悬浊液的培养
取100μL大肠杆菌ATCC8739和金黄色葡萄球菌ATCC6538母液加入方法到900μL 液体培养基中，将新鲜的细菌母液放置在37℃恒温培养箱中培养9-12h得到饱和细菌悬浊液，CFU＝108-109/mL。
1.1.2步骤二：共培养抗菌
以本发明实施例1制备的抗菌高分子1为实验对象，首先，将900μL不同浓度的抗菌高分子(0.01-20mg/mL)紫外杀菌15min，与100μL不同细菌浓度的菌液(将原菌液稀释倍数103-107，CFU＝10-106/mL)共培养一晚上(12h)。将共培养后的菌液取出100μL 进行涂平板。再培养24h观察结果，用900μL不添加抗菌高分子的灭菌PBS缓冲液作为空白对照组，操作步骤与实验组完全一致，所有样品做三个平行样，结果分析取平均值。
1.2抗菌性能评价
本抗菌实验抗菌评价标准是检测抑菌率＞99.9％时材料的最低浓度(MIC),材料的最低抑菌浓度计算公式如下：
Figure GDA0002209958300000141
其中，N对照组是对照组平板的菌落数，N实验组是实验组平板的菌落数。
2、实验结果
结果如表1和图3所示，表1为不同稀释倍数下样品的MIC。
表1本发明抗菌高分子的抗细菌效果
Figure GDA0002209958300000142
Figure GDA0002209958300000151
从表1和图3可以看出，本发明制备的本体抗菌高分子对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有明显的抑制效果，当细菌原液稀释104倍，抗菌高分子(洗之前)的浓度在～1mg/mL时，抑菌效果就>99％，明显优于空白对照组的抑菌效果。
所以，本发明制得的抗菌高分子对多种细菌具有优异的抑制效果。
实验例3、抗真菌性能测试
1、实验方法
1.1抗真菌性能检测
1.1.1步骤一：细菌悬浊液的培养
取100μL酵母真菌ATCC9763母液加入方法到900μL液体培养基中，将新鲜的真菌母液放置在37℃恒温培养箱中培养9-12h得到真菌悬浊液。
1.1.2步骤二：共培养抗菌
将活化好的真菌母液稀释100和10000倍(使用PBS/液体培养基)，取100μL稀释的细菌液和900微升的无菌PBS/液体培养基加入到含有抗菌高分子材料(3-7mg/mL)的离心管中,将离心管密封好，37℃振荡培养12h，涂平板观察结果，不加抗菌材料作为对照组。
1.2抗菌性能评价
本抗菌实验抗菌评价标准为抑菌率，抑菌率的计算公式如下：
Figure GDA0002209958300000152
其中，N对照组是对照组平板的菌落数，N实验组是实验组平板的菌落数。
2、实验结果
结果如表2和图4所示，表2为不同稀释倍数下样品的抑菌率。
表2本发明抗菌高分子的抗真菌效果
Figure GDA0002209958300000161
从表2和图4可以看出，本发明制备的本体抗菌高分子对酵母菌具有明显的抑制效果，当细菌原液稀释103～105倍，抗菌高分子的浓度在3～7mg/mL时，抑菌率高达100％，显著优于空白对照组。说明本发明制备的抗菌高分子能够有效抑制真菌，对真菌具有优异的抑菌效果。
实验例4、接触抗菌性能检测
1、实验方法
1.1将实施例2中步骤一所得大肠杆菌ATCC8739和金黄色葡萄球菌ATCC6538的细菌悬浊液稀释103倍数待用。
1.2以本发明实施例1制备的抗菌高分子1加工成的多孔泡沫为实验对象，取一小块泡沫置于洁净一次性培养皿中，用移液枪吸取20μL稀释后的菌液滴于泡沫表面，菌液被迅速吸入泡沫中。
1.3待菌液接触至预定时间(30s、2min、5min、10min、30min)，用灭菌后的镊子夹取置于无菌含有1mL缓冲液的一次性试管中。另取20μL稀释后的菌液加入一次性试管中作为对照组。完成上述操作后再摇振2min，后从洗脱液中取100μL洗脱液滴在培养皿，并涂抹均匀后置于37℃恒温恒湿培养箱24h，最后观察结果并拍照。
2、实验结果
结果如图8所示。可以看出本发明的抗菌高分子的在与细菌短时间(30s～30min)接触后，就能够有效杀灭细菌。说明本发明抗菌高分子的抗菌速度很快，接触30s后就将细菌基本完全杀灭。
实验例5、耐水洗性能检测
1、实验方法
称取200mg实施例1制备的抗菌高分子1的样品粉末与40mL蒸馏水加入烧杯，在摇床中震荡，温度设置为常温20℃，震荡速度设置为200r/min，每次两分钟，每次震荡完后抽滤，得到样品粉末并重新加入同样体积新鲜的蒸馏水，一共进行五次，洗涤完成后将样品放入烘箱在60℃下干燥2h，随后进行共培养抗菌实验。
2、实验结果
结果如表1所示，对抗菌高分子五次水洗之后，当细菌原液稀释104倍，抗菌高分子浓度在～2.5mg/mL时，其同样保持了显著的抑菌效果(>99％，金葡球菌；>90％，大肠杆菌)。
说明本发明制备的抗菌高分子抗菌成分不溶出，具有优异的耐水洗性能，且抗菌性能长效，在经过五次水洗后，仍然能够保持优良的抗菌性能。
实验例6、细胞毒性测试
1、实验方法
称取20mg实施例1制备的抗菌高分子1(采用在121℃下，蒸汽灭菌30min)的样品粉末与20mL液体培养基共同加入到一无菌离心管中，在37℃摇床下震荡12h，制备材料的浸提液。将原浸提液加入到已经每孔接种10000个L929细胞的96孔板中，在细胞培养箱中37℃培养24h后，取出，吸去样品，每孔加入CCK-8溶液100μL，37℃孵育2h，然后各孔孵育液转移到新的96孔中，于酶标仪中450nm读取OD值，以直接接种细胞的对照孔为100％增殖，计算样品细胞增殖率。
2、实验结果
结果如图7所示，抗菌高分子1以及空白对照的细胞增值率接近，由此可判定所制得的抗菌高分子，其细胞相容性好，不存在有毒物质的滤出。
综上，本发明提供了多种新型的本体抗菌高分子。本发明的抗菌高分子具有优异的抗细菌性能、抗真菌性能，并且耐水洗、抗菌成分不溶出，抗菌性能快速且长效，还具有良好的可加工性、良好的安全性能，是一种安全长效、本体非添加的抗菌高分子。该高分子还能够广泛应用于制备各类高分子抗菌制品，比如抗菌纤维、抗菌薄膜、抗菌泡沫、抗菌板材、抗菌喷剂或抗菌涂料。此外，本发明制备该抗菌高分子的工艺简单、温和，原材料易得，适于工业化大生产。

Claims (5)

1.一种抗菌性能长效的抗菌高分子，其特征在于：所述抗菌高分子的结构如式III-1所示：
Figure FDA0003706234720000011
其中，X为氯；
b、c为聚合度，且c/(b+c)为0.5％～20％；
所述抗菌高分子的分子量为30000-400000；
所述抗菌高分子的制备方法包括以下步骤：以聚合物与小分子为原料，使小分子与聚合物的侧链反应，提纯得到所述抗菌高分子；
所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯；所述小分子为
Figure FDA0003706234720000012
所述反应中，所述聚合物与小分子的质量比为3：1；所述反应温度为25～130℃；所述反应时间为6～24h；所述反应式在催化剂的作用下进行的，所述催化剂为钛酸异丙酯；所述反应的溶剂为石油醚；
所述提纯步骤为：将反应后的体系浓缩，加入沉淀剂，过滤，取固体，干燥；其中，所述沉淀剂为石油醚。
2.一种制备权利要求1所述抗菌高分子的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：以聚合物与小分子为原料，使小分子与聚合物的侧链反应，提纯得到所述抗菌高分子；所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯；所述小分子为
Figure FDA0003706234720000013
所述反应中，所述聚合物与小分子的质量比为3：1；所述反应温度为25～130℃；所述反应时间为6～24h；所述反应式在催化剂的作用下进行的，所述催化剂为钛酸异丙酯；所述反应的溶剂为石油醚；
所述提纯步骤为：将反应后的体系浓缩，加入沉淀剂，过滤，取固体，干燥；其中，所述沉淀剂为石油醚。
3.权利要求1所述抗菌高分子在制备抗菌性能长效的抗菌材料上的用途。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述抗菌材料选自抗菌粉末、抗菌纤维、抗菌薄膜、抗菌泡沫、抗菌板材、抗菌喷剂、口罩、手术缝合线或抗菌涂料。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于：所述抗菌纤维为抗菌毛条、抗菌无纺布或抗菌纱布。
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