CN114524926A - 一种可生物降解的抗菌性阳离子聚酯及其制备方法和应用 - Google Patents

一种可生物降解的抗菌性阳离子聚酯及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可生物降解的抗菌性阳离子聚酯及其制备方法和应用，属于生物材料领域。本发明提供的抗菌性阳离子聚酯的制备方法，包括如下步骤：含C＝C双键的脂肪族共聚酯通过分子链上的C＝C双键的溴化和季铵化反应，得到季铵盐阳离子共聚酯，即为所述抗菌性阳离子聚酯。本发明的抗菌性阳离子聚酯具有生物相容性佳、生物可降解性佳、抗菌性能优异等优点。本发明的抗菌性阳离子聚酯可用于降解聚酯的表面抗菌改性，特别是3D打印的降解聚酯材料的表面改性。

Description

一种可生物降解的抗菌性阳离子聚酯及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生物材料领域，具体涉及的是一种可生物降解的抗菌性阳离子聚酯及其制备方法和应用。
背景技术
世界卫生组织统计的资料表明，因感染而死亡的人数占全部死亡人数的第二位，而在全球感染死亡人数中，发展中国家几乎占到了50％，其中细菌性感染尤为常见。因此，抗菌材料越来越受到学术研究人员和产业人员的关注。抗菌材料的主要类别是抗菌剂，抗菌剂是一种具有抗菌和杀菌特性的功能性材料。
目前普遍采用的是无机抗菌剂如银系抗菌和铜系抗菌材料，其具有耐温高、不易分解等优点。专利CN 102704031 A将含银的无机纳米抗菌粉体与聚酯混合后制成抗菌母粒。专利201310478246.5将纳米氧化亚铜颗粒与多元醇和多元酸进行酯化、缩聚，制得含纳米氧化亚铜颗粒的抗菌性的聚酯复合熔体。但是无机纳米粒子易迁移到材料的表面，使材料失去抗菌活性，存在抗菌稳定性差、持久性差的问题，易迁移到环境中污染环境。
有机抗菌材料，如有机阳离子化合物，两性离子，N-卤胺和胍，具有良好的抗菌活性。有机小分子抗菌剂化学性质不稳定，无法在高温条件下加工且易挥发。滥用抗生素使细菌对抗菌药物产生抗药性。
因此，开发新型抗菌材料有望解决上述问题。阳离子聚合物是一种重要的抗菌材料，但大多数合成类阳离子聚合物是不可生物降解的。虽然天然阳离子聚合物壳聚糖具有良好的生物降解性和生物相容性，但它仅在酸性条件下具有抗菌活性。因此，研究和开发具有抗菌功能的可生物降解阳离子聚合物具有重要的研究意义。
发明内容
本发明提供了一种可生物降解的抗菌性阳离子聚酯及其制备方法和应用，本发明的抗菌性阳离子聚酯具有生物相容性佳、生物可降解性佳、抗菌性能优异等优点。
本发明首先提供了一种抗菌性阳离子聚酯的制备方法，包括如下步骤：
含C＝C双键的脂肪族共聚酯通过分子链上的C＝C双键的溴化和季铵化反应，得到季铵盐阳离子共聚酯，即为所述抗菌性阳离子聚酯。
上述的制备方法具体包括如下步骤：
(1)所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯和液溴进行溴化反应，得到溴化聚酯；
(2)所述溴化聚酯和叔胺进行季铵化反应，得到所述季铵盐阳离子共聚酯。
具体的，所述叔胺为N,N-二甲基四烷基胺、N,N-二甲基六烷基胺、N,N-二甲基八烷基胺和N,N-二甲基十二烷基胺中的任一种。
所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯中的C＝C双键和液溴的摩尔比为1:1～1:10，具体可为1:2～1:6、1:3、1:6、1:10或1:1。
所述溴化聚酯中的溴和叔胺的摩尔比为1:1～1:10；具体可为1:8、1:5、1:1、1:10或1:2。
上述的制备方法中，所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯为下述任一种：
(1)含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐与C2-C12的脂肪族二元醇的共聚酯；
具体的，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和所述其它二元酸或者其酯、酰氯的摩尔数之和与所述C2-C12的脂肪族二元醇的摩尔数之比为1:1～1:3，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐的摩尔数占所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和所述其它二元酸或者其酯、酰氯的摩尔数之和的0～30％，具体可为5-30％；
(2)含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐与C2-C12的脂肪族二元醇、其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和其它C2-C12的脂肪族二元醇的共聚酯；其中所述C2-C12的脂肪族二元醇与所述其它C2-C12的脂肪族二元醇不能选择同一种C2-C12的脂肪族二元醇；
具体的，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和所述其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐的摩尔数之和与所述C2-C12的脂肪族二元醇和所述其它C2-C12的脂肪族二元醇的摩尔数之和的比为1:1～1:3，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐的摩尔数占所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和所述其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐的摩尔数之和的0～30％，具体可为5-30％；所述C2-C12的脂肪族二元醇的摩尔数占所述C2-C12的脂肪族二元醇和所述其它C2-C12的脂肪族二元醇的摩尔数之和的0～30％，具体可为5-30％。
所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯的数均分子量为500～500,000，分子量分布为1～5。
上述的制备方法中，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐选自富马酸、马来酸、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、富马酰氯、马来酰氯、衣康酸酐和马来酸酐中的任意一种；优选富马酸、富马酰氯、富马酸二甲酯、马来酸和马来酸酐中的任意一种。
所述C2-C12的脂肪族二元醇选自乙二醇、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,2-己二醇、1,8-辛二醇、1,2-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二二醇、1,4-环己烷二甲醇中的任意一种；优选乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇和1,4-环己烷二甲醇中的任意一种。
所述其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐选自草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十二碳二酸、草酸二甲酯、丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、辛二酸二甲酯、癸二酸二甲酯、十二碳二酸二甲酯、丁二酸二酰氯、己二酸二酰氯、己二酰氯和丁二酸酐中的任一种；优选癸二酸、草酸、草酸二甲酯、己二酰氯、丁二酸、丁二酸二甲酯、丁二酸二酰氯、丁二酸酐、己二酸和己二酸二甲酯中的任意一种。
所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯可参照CN103059282A、CN103059310A和CN102558521所公开的合成方法进行制备，但并不局限于此。
具体的，所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯的制备方法，包括如下步骤：将原料在常压或加压、温度为110～200℃条件下，反应1～15h；然后在真空度为1Pa～3×104Pa、温度为150～250℃的条件下缩聚反应1～8h，制得所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯。
具体的，所述加压的压力为0.05～0.5MPa。
所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯的制备方法全程在惰性气氛中进行；具体的，所述惰性气氛为氮气气氛或者氩气气氛。
所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯的另一个制备方法：包括如下步骤：原料在惰性气氛下，0℃反应12h，制得所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯。
所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯的制备方法还包括加入催化剂的步骤。
所述催化剂选自浓硫酸、对甲苯磺酸、氯化亚锡、醋酸锌、三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑、二氧化锗、氯化锗、氯化锌、钛酸四丁酯、四氯化锡、碳酸钾、碳酸钠、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳原子总数为4-40的烷基钛、碳原子总数为4-40的烷氧基钛、碳原子总数为4-40的烷基锡、碳原子总数为4-40的烷氧基锡、碳原子总数为4-40的烷基锗、碳原子总数为4-40的烷氧基锗、碳原子总数为4-40的烷基锌、碳原子总数为4-40的烷氧基锌或乳酸亚铁中的至少一种。
所述催化剂优选对甲苯磺酸、氯化亚锡、三氧化二锑、氯化锌、钛酸四丁酯、碳酸钾、碳酸氢钾、二氧化锗、醋酸锌、醋酸锰和辛酸亚锡中的至少一种，更优选对甲苯磺酸、氯化亚锡、三氧化二锑、氯化锌、钛酸四丁酯、碳酸钾、醋酸锌、碳酸钾和辛酸亚锡中的至少一种。
在制备所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯时，为防止C＝C双键发生交联，可进一步加入本领域已知的自由基反应抑制剂；所述自由基反应抑制剂选自苯基-β-萘胺、对亚硝基-二甲苯胺、苯胺、苯酚、氢醌、四氯氢醌、甲基氢醌、甲苯氢醌、氢醌单甲醚、一叔丁基氢醌、二叔丁基氢醌、三叔丁基氢醌、丁基甲苯氢醌、苯醌、四氯苯醌、甲基苯醌、甲苯苯醌、苯醌单甲醚、一叔丁基苯醌、二叔丁基苯醌、三叔丁基苯醌、丁基甲苯苯醌、环烷酸铜溶液、硫代二苯胺、次甲基兰、二苯基苦基肼基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、硝基苯、二硝基苯、二硝基氯苯、一氧化氮、醋酸乙烯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、铁盐(如氯化铁)、亚铁盐(如氯化亚铁)、铜盐(如氯化铜)、硫代氨基甲酸酯和对-亚硝基-二甲苯胺中的一种或几种的混合物。
上述的制备方法中，所述溴化反应在有机溶剂中进行，反应温度为0～150℃。
所述有机溶剂的质量为含C＝C双键的脂肪族共聚酯质量的3-25倍。
具体的，所述溴化反应的温度为25～150℃；具体可为25℃、50℃、80℃、100℃或150℃；时间为1～36小时；具体可为1～24小时；更具体可为1小时、24小时或36小时。
上述的制备方法中，所述季铵化反应在有机溶剂中进行，反应温度为0～150℃；反应时间为1～8天。
所述有机溶剂的质量为溴化聚酯质量的3-20倍。
具体的，所述季铵化反应的温度为25～100℃；更具体可为25℃、60℃或80℃；时间为1～5天；更具体可为3天、5天或8天。
上述的制备方法中，所述季铵化反应可加入催化剂促进反应的进行；具体的，所述催化剂可以为碘化钾。
所述催化剂与所述溴化聚酯中的溴的摩尔数之比为0～10:100；具体可为2:100、5:100或10:100。
上述的制备方法中，所述溴化反应在惰性气氛中进行；具体的，所述惰性气氛为氮气气氛或者氩气气氛。
上述的制备方法中，所述溴化反应后还包括产物用甲醇沉淀和洗涤以及干燥的步骤；具体的，所述干燥为在40～80℃的真空干燥箱中干燥2～24h。
上述的制备方法中，所述季铵化反应后还包括产物用无水乙醚沉淀和洗涤以及干燥的步骤；具体的，所述干燥为在40～80℃的真空干燥箱中干燥2～24h。
上述的制备方法中，所述溴化反应和所述季铵化反应的有机溶剂选自二甲基亚砜、甲醇、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、四氯乙烷、四氢呋喃、二氯甲烷和四氯化碳中的一种或几种。
上述的制备方法制备得到的抗菌性阳离子聚酯也属于本发明的保护范围。
所述抗菌性阳离子聚酯中，阳离子的摩尔百分比为0～30％，具体可为10～30％。
上述抗菌性阳离子聚酯在抗菌中的应用也属于本发明的保护范围。
上述抗菌性阳离子聚酯在制备抗菌材料中的应用也属于本发明的保护范围。
具体的，所述菌为大肠杆菌和/或金黄色葡萄球菌。
本发明的抗菌性阳离子聚酯的制备方法是先通过酯化和缩聚的方法合成主链含C＝C双键的脂肪族共聚酯。然后通过脂肪族共聚酯分子链上的C＝C双键的溴化和季铵化反应合成季铵盐阳离子共聚酯。本发明的方法通过控制投料比可以非常容易且精确地控制C＝C双键的含量以及侧链上季铵盐阳离子的含量；引入的季铵盐不仅可以赋予生物降解聚酯优异的抗菌活性，还可以提高其亲水性，加快其生物降解速率。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明的抗菌性阳离子聚酯不仅具有抗菌活性，还具有良好的生物相容性和生物可降解性。
(2)本发明的抗菌性阳离子聚酯的抗菌功能基团键合在大分子链上，因此其抗菌活性持久、不会溢出导致抗菌活性损失和环境污染。
(3)本发明的制备工艺简便，易于操作，反应条件温和并且高效，所得产物阳离子含量可控；该抗菌性阳离子聚酯可用于制备生物降解、生物相容的材料抗菌涂层，具有很高的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的聚(富马酸丁二酯-丁二酸丁二酯)的1H-NMR谱图及其归属。
图2为本发明实施例1制备得到的溴化聚酯的1H-NMR谱图及其归属。
图3为本发明实施例1制备得到的抗菌性阳离子聚酯1的1H-NMR谱图及其归属。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例的实验方法如下：
1、本发明所提供的聚合物的结构均通过400M核磁共振仪(Bruker DMX-400)测定得到，分别以氘代四氯乙烷和氘代二甲亚砜为溶剂，四甲基硅烷为内标，测定的温度为室温。
2、本发明实施例中抗菌活性的测试采用抑菌圈方法测试，使用大肠杆菌(革兰氏阴性菌)和金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)作为模型细菌来评价膜(溶液涂法制得的聚合物薄膜)的抗菌性能和杀菌效果。
(1)聚合物薄膜的制备：通过在乙醇中超声处理方形盖玻片(1×1cm2)10分钟，再在丙酮中超声处理10分钟进行清洁，并在烘箱中干燥。将抗菌性阳离子聚酯溶解在CHCl3(50mg/mL)中，并将200μL抗菌性阳离子聚酯溶液旋涂在清洁好的方形盖玻片上，其中转速为300rpm，时间为60s，然后将其在50℃下真空干燥箱中干燥。
(2)聚合物薄膜的抗菌性能表征方法：大肠杆菌(MG1655)和金黄色葡萄球菌(SA49521)由中国军事医学科学院提供。在微生物实验之前，将所有膜和对照盖玻片用紫外线灭菌30分钟。所有实验均以106cfu/mL菌落形成单位的初始细菌浓度进行。将灭菌的膜分别置于LB固体培养基上，该培养基分别接种大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，然后在37℃下孵育24小时。以实施例1制备得到的聚(富马酸丁二酯-丁二酸丁二酯)薄膜作为对照，使用数字照相机监测和记录抑制区域的存在。
3、生物降解性能测试实验：样品为溶液涂法制得的聚合物薄膜，尺寸为10×10×0.1mm，质量为10±0.2mg。测试时，将聚合物薄膜放入含有适量生物酶(Cepacia假胞单菌生物酶，购自SIGMA-ALDRICH公司)的磷酸缓冲溶液中(pH＝6.86)，并控制溶液中生物酶的浓度为10unit/mL，酶的活性单位和聚合物质量的比值为5unit/mg聚合物，然后将装有上述缓冲溶液的锥形瓶放入45℃的恒温水槽中恒温，每隔24小时将聚合物薄膜取出，用二次水反复冲洗后，于45℃的真空烘箱中真空干燥4小时，称重，通过下式计算其失重率：
Figure BDA0002792687730000061
式(1)中W0为起始样品的重量，Wt为降解后干燥过的样品的重量。为了使整个降解过程中酶的生物活性保持一致，每隔24小时更换一次缓冲溶液和生物酶，且整个水解过程均在有氧条件下进行。为保证实验数据的有效性和可信性，以上所得数据均为三次重复实验的平均值。
实施例1制备抗菌性阳离子聚酯1
1)制备聚(富马酸丁二酯-丁二酸丁二酯)
常温、常压下，将摩尔比为0.2:0.8:2.5:0.01:0.005的富马酸、丁二酸、1,4-丁二醇、氯化锌和氢醌加入到高纯氮置换过的四口瓶中；将体系温度控制在160℃，通氮气搅拌反应至出水量到理论出水量的95％；然后在氮气氛围保护下加入催化剂钛酸四丁酯0.1g/100g聚(富马酸丁二酯-丁二酸丁二酯)，快速搅拌使之分散均匀；之后将体系压力缓慢降至5Pa，于220℃下缩聚反应3小时得到聚(富马酸丁二酯-丁二酸丁二酯)，其数均分子量为88,600g/mol，分子量分布为2.51；其核磁氢谱如图1所示。该聚酯生物降解5天的失重率为10％。该聚酯对大肠杆菌的和金黄色葡萄球菌的抑菌圈的直径均为0。
2)制备抗菌性阳离子聚酯1
取5g步骤1)得到的聚(富马酸丁二酯-丁二酸丁二酯)(含有双键0.005814mol)，置于250ml三口烧瓶中，加入溶剂四氯乙烷50mL，在氮气保护下，置于油浴中，在50℃下充分搅拌直至完全溶解；然后加入液溴1.39g(0.01744mol)，在50℃下反应24小时；将反应产物在过量无水甲醇中沉淀并过滤，将沉淀物用无水甲醇洗涤至白色。将固体产物在40℃的真空烘箱中干燥24小时，得到溴化聚酯。其核磁氢谱如图2所示。
将溴化聚酯(1g，1.08mmol溴含量)和KI 0.003g(0.02mmol)溶解在DMF(6mL)中。然后将N,N-二甲基十二烷基胺1.84g(8.64mmol)加入到上述混合溶液中，80℃下磁力搅拌5天。将反应产物在过量的无水乙醚中沉淀并过滤，然后将沉淀物溶解在少量的二氯甲烷中并在无水乙醚中沉淀以除去残留的叔胺，重复操作3次。将固体产物在40℃的真空烘箱中干燥24小时，得到抗菌性阳离子聚酯1。其核磁氢谱如图3所示。生物降解5天的失重率为20％。所制得的薄膜对大肠杆菌的抑菌圈的直径为11mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈的直径为13mm。
实施例2、制备抗菌性阳离子聚酯2
液溴的用量为双键摩尔数的3倍，溴化温度为25℃，溴化时间为36h，季铵化的催化剂KI的摩尔数与溴化聚酯中的溴的摩尔数的比为10:100，采用N,N-二甲基四烷基胺(5.40mmol)对溴化聚酯进行季铵化，其它同实施例1。所得产物抗菌性阳离子聚酯2薄膜的生物降解5天的失重率为30％。所制得的薄膜对大肠杆菌的抑菌圈的直径为11mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈的直径为16mm。
实施例3、制备抗菌性阳离子聚酯3
1)制备聚(马来酸癸二酯-丁二酸癸二酯)
常温、常压下将摩尔比为0.3:0.7:2.0:0.02:0.009的马来酸酐、丁二酸、1,10-癸二醇、氯化锌和氢醌加入到高纯氮置换过的四口瓶中；将体系温度控制在200℃，通氮气搅拌反应至出水量到理论出水量的95％；然后在氮气氛围保护下加入催化剂钛酸四丁酯0.05g/100g聚(马来酸癸二酯-丁二酸癸二酯)，快速搅拌使之分散均匀；之后将体系压力缓慢降至100Pa，于230℃下缩聚反应4小时得到聚(马来酸癸二酯-丁二酸癸二酯)，其数均分子量为500,000g/mol，分子量分布为3。
2)制备抗菌性阳离子聚酯3
取4.49g步骤1)得到的聚(马来酸癸二酯-丁二酸癸二酯)(含有双键0.005859mol)，置于250mL三口烧瓶中，加入二甲基亚砜100mL，在氮气保护下，置于油浴中，在50℃下充分搅拌直至完全溶解；加入溶剂液溴5.63g(0.03516mol)，在150℃反应1小时；将反应产物在过量无水甲醇中沉淀并过滤，将沉淀物用无水甲醇洗涤至白色。将固体产物在60℃的真空烘箱中干燥2小时，得到溴化聚酯。
将1.00g溴化聚酯(1.08mmol溴)溶解在DMF(6mL)中，然后加入N,N-二甲基八烷基胺0.17g(1.08mmol)，80℃下反应5天。将反应产物在过量的无水乙醚中沉淀并过滤，然后将沉淀物溶解在少量的二氯甲烷中并在无水乙醚中沉淀以除去残留的叔胺，重复操作3次。将固体产物在80℃的真空烘箱中干燥2小时，得到抗菌性阳离子聚酯3。
该抗菌性阳离子聚酯3制得的薄膜生物降解5天的失重率为40％。所制得的薄膜对大肠杆菌的抑菌圈的直径为9mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈的直径为16mm。
实施例4、制备抗菌性阳离子聚酯4
1)制备聚(富马酸己二醇酯-己二酸己二醇酯)无规共聚物
常温、常压下将摩尔比为0.10:0.90:1.00的富马酰氯、己二酰氯和1,6-己二醇加入到高纯氮置换过的四口瓶中；将体系温度控制在0℃，通氮气搅拌反应12h得到聚(富马酸己二醇酯-己二酸己二醇酯)无规共聚物，其数均分子量为20,000g/mol，分子量分布为2.02，最终聚(富马酸己二醇酯-己二酸己二醇酯)无规共聚物中的富马酸己二醇酯单元的含量为10％(mol:mol)。
2)制备抗菌性阳离子聚酯4
取步骤1)得到的聚(富马酸己二醇酯-己二酸己二醇酯)无规共聚物13.18g(含有双键0.005859mol)，置于500ml三口烧瓶中，加入氯仿100mL，在氮气保护下，置于油浴中，在50℃下充分搅拌直至完全溶解；加入液溴9.37g(0.05859mol,10倍)，在80℃下反应24小时；将反应产物在过量无水甲醇中沉淀并过滤，将沉淀物用无水甲醇洗涤至白色。将固体产物在80℃的真空烘箱中干燥12小时，得到溴化聚酯。
将溴化聚酯2.60g(含溴1.08mmol)和KI 0.003g(0.02mmol)溶解在DMF(10mL)中，然后加入N,N-二甲基八烷基胺1.7g(10.8mmol)，25℃反应8天。将反应产物在过量的无水乙醚中沉淀并过滤，然后将沉淀物溶解在少量的二氯甲烷中并在无水乙醚中沉淀以除去残留的叔胺，重复操作3次。将固体产物在60℃的真空烘箱中干燥8小时，得到抗菌性阳离子聚酯4。
所得抗菌性阳离子聚酯4制得的薄膜生物降解5天的失重率为60％。所制得的薄膜对大肠杆菌的抑菌圈的直径为6mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈的直径为11mm。
实施例5、制备抗菌性阳离子聚酯5
1)制备聚(马来酸癸二醇酯-癸二酸癸二醇酯)无规共聚物
常温、常压下将摩尔比为0.2:0.8:1.05的马来酸酐、癸二酸和1,10-癸二醇加入到高纯氮置换过的四口瓶中；将体系温度控制在120℃，通氮气搅拌反应至出水量到理论出水量的90％；然后在氮气氛围保护下加入催化剂钛酸四丁酯0.3g/100g聚(马来酸癸二醇酯-癸二酸癸二醇酯)无规共聚物，快速搅拌使之分散均匀；之后将体系压力缓慢降至10Pa，于180℃下缩聚反应8小时得到聚(马来酸癸二醇酯-癸二酸癸二醇酯)无规共聚物，其数均分子量为30,000g/mol，分子量分布为2.52；最终聚(马来酸癸二醇酯-癸二酸癸二醇酯)无规共聚物中的马来酸癸二醇酯单元的含量为70％(mol:mol)。
2)制备抗菌性阳离子聚酯5
取步骤1)得到的聚(马来酸癸二醇酯-癸二酸癸二醇酯)无规共聚物2.34g(含有双键0.005859mol)，置于250ml三口烧瓶中，加入40mLDMF，在氮气保护下，置于油浴中，在50℃下充分搅拌直至完全溶解；然后加入液溴0.93g(0.005859mol，1倍)，在100℃下反应24小时；将反应产物在过量无水甲醇中沉淀并过滤，将沉淀物用无水甲醇洗涤至白色。将固体产物在40℃的真空烘箱中干燥24小时，得到溴化聚酯。
将溴化聚酯0.60g(含溴1.08mmol)和0.0009g KI(0.054mmol)溶解在DMF(6mL)中。然后加入0.28g N,N-二甲基六烷基胺(2.16mmol)，60℃反应3天。将反应产物在过量的无水乙醚中沉淀并过滤，然后将沉淀物溶解在少量的二氯甲烷中并在无水乙醚中沉淀以除去残留的叔胺，重复操作3次。将固体产物在45℃的真空烘箱中干燥12小时，得到抗菌性阳离子聚酯5。
所得抗菌性阳离子聚酯5制得的薄膜生物降解5天的失重率为60％。所制得的薄膜对大肠杆菌的抑菌圈的直径为8mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈的直径为13mm。

Claims (10)

1.一种抗菌性阳离子聚酯的制备方法，包括如下步骤：
含C＝C双键的脂肪族共聚酯通过分子链上的C＝C双键的溴化和季铵化反应，得到季铵盐阳离子共聚酯，即为所述抗菌性阳离子聚酯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
(1)所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯和液溴进行溴化反应，得到溴化聚酯；
(2)所述溴化聚酯和叔胺进行季铵化反应，得到所述季铵盐阳离子共聚酯。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述叔胺为N,N-二甲基四烷基胺、N,N-二甲基六烷基胺、N,N-二甲基八烷基胺和N,N-二甲基十二烷基胺中的任一种；
所述溴化聚酯中的溴和叔胺的摩尔比为1:1～1:10；
所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯中的C＝C双键和液溴的摩尔比为1:1～1:10。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯为下述任一种：
(1)含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐与C2-C12的脂肪族二元醇的共聚酯；
具体的，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和所述其它二元酸或者其酯、酰氯的摩尔数之和与所述C2-C12的脂肪族二元醇的摩尔数之比为1:1～1:3，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐的摩尔数占所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和所述其它二元酸或者其酯、酰氯的摩尔数之和的0～30％；
(2)含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐与C2-C12的脂肪族二元醇、其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和其它C2-C12的脂肪族二元醇的共聚酯；其中所述C2-C12的脂肪族二元醇与所述其它C2-C12的脂肪族二元醇不能选择同一种C2-C12的脂肪族二元醇；
具体的，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和所述其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐的摩尔数之和与所述C2-C12的脂肪族二元醇和所述其它C2-C12的脂肪族二元醇的摩尔数之和的比为1:1～1:3，所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐的摩尔数占所述含有双键的脂肪族二元酸或者其酯、酰氯、酸酐和所述其它二元酸或者其酯、酰氯、酸酐的摩尔数之和的0～30％；所述C2-C12的脂肪族二元醇的摩尔数占所述C2-C12的脂肪族二元醇和所述其它C2-C12的脂肪族二元醇的摩尔数之和的0～30％；
具体的，所述含C＝C双键的脂肪族共聚酯的数均分子量为500～500,000，分子量分布为1～5。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述溴化反应在有机溶剂中进行，反应温度为0～150℃；
所述季铵化反应在有机溶剂中进行，反应温度为0～150℃；反应时间为1～8天。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述季铵化反应在催化剂存在的条件下进行；所述催化剂为碘化钾；
具体的，所述催化剂与所述溴化聚酯中的溴的摩尔数之比为0～10:100。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述溴化反应后还包括产物用甲醇沉淀和洗涤以及干燥的步骤；具体的，所述干燥为在40～80℃的真空干燥箱中干燥2～24h；
所述季铵化反应后还包括产物用无水乙醚沉淀和洗涤以及干燥的步骤；具体的，所述干燥为在40～80℃的真空干燥箱中干燥2～24h；
具体的，所述溴化反应和所述季铵化反应的有机溶剂选自二甲基亚砜、甲醇、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、四氯乙烷、四氢呋喃、二氯甲烷和四氯化碳中的一种或几种。
8.权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的抗菌性阳离子聚酯。
9.根据权利要求8所述的抗菌性阳离子聚酯，其特征在于：阳离子的摩尔百分比为0～30％，但不为0。
10.权利要求8或9所述的抗菌性阳离子聚酯在抗菌和/或在制备抗菌材料中的应用；
具体的，所述菌为大肠杆菌和/或金黄色葡萄球菌。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103059310A (zh) * 2011-10-21 2013-04-24 中国科学院化学研究所 一种含有双键的可生物降解聚酯多嵌段共聚物及其制备方法
CN111471168A (zh) * 2020-05-29 2020-07-31 陕西科技大学 一种季铵盐抗菌可生物降解材料及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103059310A (zh) * 2011-10-21 2013-04-24 中国科学院化学研究所 一种含有双键的可生物降解聚酯多嵌段共聚物及其制备方法
CN111471168A (zh) * 2020-05-29 2020-07-31 陕西科技大学 一种季铵盐抗菌可生物降解材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
严佳: "离子功能化聚酯的合成及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅰ辑)》, no. 2, pages 14 - 15 *

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