CN117836354A - 含有阳离子性聚合物的抗菌粒子 - Google Patents

含有阳离子性聚合物的抗菌粒子 Download PDF

Info

Publication number
CN117836354A
CN117836354A CN202280057151.3A CN202280057151A CN117836354A CN 117836354 A CN117836354 A CN 117836354A CN 202280057151 A CN202280057151 A CN 202280057151A CN 117836354 A CN117836354 A CN 117836354A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer particles
cationic
polymer
carbon
antimicrobial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280057151.3A
Other languages
English (en)
Inventor
长尾大辅
菅惠嗣
中山翔太
辻俊一
山田小百合
此枝优希
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kirin Holdings Co Ltd
Original Assignee
Kirin Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kirin Holdings Co Ltd filed Critical Kirin Holdings Co Ltd
Publication of CN117836354A publication Critical patent/CN117836354A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N33/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic nitrogen compounds
    • A01N33/02—Amines; Quaternary ammonium compounds
    • A01N33/12—Quaternary ammonium compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N61/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing substances of unknown or undetermined composition, e.g. substances characterised only by the mode of action
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P1/00—Disinfectants; Antimicrobial compounds or mixtures thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D125/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D125/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C09D125/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D201/00—Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子，其包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳‑碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳‑碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元，且满足以下的所有条件：(i)作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下；(ii)表面电荷密度(σ)为0.5unit/nm2以上；及(iii)作为与6‑(对甲苯胺基)‑2‑萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM‑1)、和发挥抗微生物性的聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系。

Description

含有阳离子性聚合物的抗菌粒子
技术领域
本申请主张日本专利申请特愿2021-138344的优先权，该基础申请的内容通过引用而并入于本申请说明书的一部分中。在本申请说明书与上述基础申请的说明书之间存在矛盾的情况下，本申请说明书的记载自然优先于基础申请的说明书的记载。
本发明属于抗菌粒子的领域，更详细而言，涉及含有阳离子性聚合物的抗微生物性粒子。
背景技术
由于近来卫生意识的提高，对各种制品要求抗微生物性，进而还要求廉价地实现抗微生物性。
非专利文献1及非专利文献2中公开了将作为接触型抗菌剂发挥功能的水溶性的阳离子性聚合物(具体而言，聚二烯丙基二甲基氯化铵)固定化于聚合物粒子(具体而言，聚甲基丙烯酸甲酯)以使其不溶出的技术。就这样的聚合物粒子而言，通过所固定的阳离子性聚合物吸附于菌表面，从而破坏菌的细胞膜，显示抗菌活性。另外，该聚合物粒子在作为能够分散于水中的抗菌剂原料使用的情况及作为抗菌涂料涂布于基质上的情况中的任意情况下，均显示抗菌活性。
但是，阳离子性聚合物由于通过静电相互作用显示抗菌活性，因此在包含电解质的溶液中，抗菌活性有时降低。从实用方面考虑时，抗菌剂在包含盐的状况下也显示抗菌活性是重要的。
另外，在实用上，抗菌剂能够高效地合成也是重要的。此处，作为抗菌剂，合成将预先合成的阳离子性聚合物混炼至粒子中等而固定化的抗菌剂聚合物粒子时，其合成步骤变多，因此合成效率变差。因此，在合成抗菌剂聚合物粒子时，期望合成效率良好的、尽可能减少合成方法的步骤数的技术。
此外，作为相关技术，专利文献1公开了用于向树脂赋予抗微生物性的添加剂。该添加剂包含至少一个末端带正电荷的线状聚合物，该线状聚合物为包含来源于阳离子性聚合引发剂及含有碳-碳双键的单体的结构单元的聚合物。
专利文献2公开了抗菌斥水斥油剂组合物的制造方法。该制造方法中，将下述物质混合，即：含氟聚合物水性分散体，其包含具有氟烷基的含氟聚合物、表面活性剂及水性介质，且包含前述含氟聚合物的粒子的Zeta电位为2mV以上、100mV以下；抗菌剂粒子，其是银、铜或锌负载于无机载体而得到的；和具有阴离子性官能团的水溶性聚合物。
专利文献3公开了一种活性阳离子性聚合物胶乳，其包含：a)含有以下聚合产物的胶乳聚合物，所述聚合产物为i)至少一种烯键式不饱和第1单体与ii)阳离子性或作为阳离子的前体的至少一种烯键式不饱和第2单体的聚合产物；b)至少部分地包封在胶乳聚合物内的至少一种活性成分；以及c)根据情况添加的、掺入胶乳聚合物中的至少一种空间体积大的成分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2019/208674号
专利文献2：日本特开2019-137811号公报
专利文献3：日本特表2011-524337号公报
非专利文献
非专利文献1：Sanches等人，J.Nanobiotechnol.,2015，13(1)，1-13
非专利文献2：Galvao等人，Int.J.Mol.Sci.，2018，19(10)，2965-2978
发明内容
本申请的发明人发现，在使用阳离子性聚合引发剂和阳离子性共聚单体及主单体进行聚合而得到的聚合物粒子之中，粒子表面的疏水性及粒子表面的电荷密度均为一定数值以上的聚合物粒子在以高浓度包含盐的通常的培养基等溶液中也显示出抗微生物性，并且与阴离子性化合物的亲和性和为了具有抗微生物性所需的粒子浓度(Cp)满足规定的关系。本发明基于上述见解而成。
因此，本发明提供在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子。
本发明包括以下的方案。
(1)聚合物粒子，其为包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元的聚合物粒子，且满足以下的所有条件：
(i)作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下；
(ii)表面电荷密度(σ)为0.5unit/nm2以上；及
(iii)作为与6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)、和发挥抗微生物性的聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系。
(2)如前述(1)所述的聚合物粒子，其中，在前述(i)中，作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为20以下。
(3)如前述(1)或(2)中任一项所述的聚合物粒子，其中，前述阳离子性聚合引发剂为2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷三氟甲磺酸盐(ADIP)、或2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷氯化物(ADIP-Cl)。
(4)如前述(1)～(3)中任一项所述的聚合物粒子，其中，前述阳离子性共聚单体为乙烯基苄基三甲基氯化铵(VBTMA)、及/或甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。
(5)如前述(1)～(4)中任一项所述的聚合物粒子，其通过基于前述阳离子性聚合引发剂、前述主单体及前述阳离子性共聚单体的聚合反应而得到，该聚合反应中的前述阳离子性共聚单体的使用量相对于前述主单体和前述阳离子性共聚单体的合计量而言为1.0摩尔％以上且为7.0摩尔％以下。
(6)如前述(5)所述的聚合物粒子，其中，上述聚合反应中的前述阳离子性聚合引发剂的使用量相对于前述主单体和前述阳离子性共聚单体的合计量而言为0.3摩尔％以上且为1.0摩尔％以下。
(7)抗微生物用组合物，其包含前述(1)～(6)中任一项所述的聚合物粒子而成。
(8)如前述(7)所述的抗微生物用组合物，其用于预防食物中毒。
(9)如前述(7)或(8)所述的抗微生物用组合物，其为乳液的形态。
(10)抗微生物用涂料，其包含前述(7)～(9)所述的抗微生物用组合物而成。
(11)如前述(7)～(9)所述的抗微生物用组合物或前述(10)所述的抗微生物用涂料，其用于以作为与6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)和聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系的浓度使用前述(1)～(6)中任一项所述的聚合物粒子。
(12)从候选聚合物粒子中选择在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子的方法，所述候选聚合物粒子包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元，所述方法包括：
工序(a)调查候选聚合物粒子是否满足以下的条件：
(i)作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下；
(ii)表面电荷密度(σ)为0.5unit/nm2以上；及
(iii)作为与6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)和发挥抗微生物性的聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系，以及
工序(b)在候选聚合物粒子满足前述所有条件(i)～(iii)的情况下，确定该候选聚合物粒子为在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子。
(13)如前述(12)所述的方法，其中，在前述(i)中，作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为20以下。
(14)如前述(12)或(13)中任一项所述的方法，其中，前述阳离子性聚合引发剂为2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷三氟甲磺酸盐(ADIP)、或2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷氯化物(ADIP-Cl)。
(15)如前述(12)～(14)中任一项所述的方法，其中，前述阳离子性共聚单体为乙烯基苄基三甲基氯化铵(VBTMA)、及/或甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。
(16)聚合物粒子，其为包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元的聚合物粒子，前述聚合物粒子的作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下。
(17)如(16)所述的聚合物粒子，其中，前述主单体具有5以上及10以下的碳原子数。
(18)如(16)或(17)所述的聚合物粒子，其中，前述主单体为选自由苯乙烯、丙烯酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯组成的组中的1种或2种以上。
(19)如(16)～(18)中任一项所述的聚合物粒子，其中，前述阳离子性共聚单体具有季铵基，并且具有8以上及14以下的碳原子数。
(20)(16)～(19)中任一项所述的聚合物粒子在制备用于预防食物中毒的组合物中的用途。
根据本发明，提供在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子。另外，根据本发明，还提供合成效率优异的聚合物粒子的选择方法。进一步，根据本发明，还能够确定该聚合物粒子的优选的使用浓度。
附图说明
[图1]图1为示出阳离子性聚合物粒子的MIC(mg/mL)(不显示抗菌性的粒子为可试验的最高浓度)与该聚合物粒子悬浮液的Zeta电位(mV)的关系的图表。黑圆点表示具有抗菌性的粒子，白方块表示没有抗菌性的粒子。
[图2]图2是针对阳离子性聚合物粒子与TNS的结合平衡常数(K)(μM-1)，在纵轴上以半对数描绘作为聚合物粒子浓度的粒子浓度Cp(mg/mL)的结果。黑圆点表示具有抗菌性的聚合物粒子及聚合物粒子浓度，白方块表示没有抗菌性的聚合物粒子及聚合物粒子浓度。成为MIC的试验浓度用星号标示。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。需要说明的是，以下所示的实施方式是为了基于示例的说明而记载的，本发明的构成不限于以下所示的实施方式中记载的各构成。
本实施方式中的“抗微生物性”是指抑制微生物的产生、生长及/或增殖的性质。此处，所谓微生物，是指在生物的分类学上被归类为“微生物”的生物，其概念包括例如金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性细菌、大肠杆菌等革兰氏阴性细菌、真菌、酵母、病毒类等。本发明的实施方式中的抗微生物性优选抑制金黄色葡萄球菌等革兰式阳性细菌、大肠杆菌等革兰氏阴性细菌及/或猫杯状病毒等病毒的产生、生长及/或增殖。
本实施方式的聚合物粒子为包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元的聚合物粒子，且满足以下的所有条件：
(i)作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下；
(ii)表面电荷密度(σ)为0.5unit/nm2以上；及
(iii)作为与6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)和聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系。
本实施方式的聚合物粒子通过满足上述的条件(i)～(iii)，从而在盐存在下也发挥优异的抗微生物作用(抗菌作用)。根据本发明的另一实施方式，提供从包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元的候选聚合物粒子中，选择在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子的方法，该方法包括：工序(a)调查候选聚合物粒子是否满足上述的条件(i)～(iii)；以及工序(b)在候选聚合物粒子满足上述所有条件(i)～(iii)的情况下，确定该候选聚合物粒子为在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子。
本实施方式中的聚合物粒子的疏水性以聚合物粒子的表面疏水性表示。就该表面疏水性的测定而言，通常，使用放置在疏水环境时其荧光强度发生变化的荧光色素来进行测定的方法是简便的。作为能够用于测定表面疏水性的荧光色素，例如，可举出6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)或苯胺基萘磺酸(ANS)等，这些荧光色素在疏水环境下显示出荧光波长的偏移及/或荧光强度的增大。作为表面疏水性的具体指标，可举出相对介电常数(εr)，通过与相对介电常数已知的物质在溶剂中的荧光特性进行比较，从而能够折算该聚合物粒子表面的相对介电常数(εr)。更具体而言，本实施方式中的相对介电常数(εr)可利用实施例2中记载的聚合物粒子表面的疏水性评价方法来测定。从抗菌性的方面考虑，本实施方式的聚合物粒子的相对介电常数(εr)为24以下，优选为20以下，更优选为16以上且20以下。
包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元、且作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下的聚合物粒子迄今为止尚未为人所知。因此，这样的聚合物粒子成为本发明的一个实施方式。根据该实施方式，提供在表面疏水性方面具有特征的新型聚合物粒子。
本实施方式中的聚合物粒子的表面电荷密度(σ)是由聚合物粒子表面上出现的阳离子性官能团产生的电荷除以聚合物粒子表面积而得到的值。折算该电荷的方法有已知的电泳法或利用具有电荷的化合物的静电相互作用的滴定法。特别是本实施方式中，优选通过使用作为阴离子性荧光色素的6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)来算出聚合物粒子表面的表面电荷密度。更具体而言，本实施方式中的聚合物粒子的表面电荷密度(σ)可利用实施例3中记载的、使用了TNS吸附特性的聚合物粒子的表面电荷密度的计算方法来测定。
作为本实施方式中的抗微生物性(抗菌性)试验，例如可以使用已知的最低抑菌浓度(MIC)测定。MIC表示通过以适当倍数稀释受检抗菌剂来调查受试菌的生长时的、受试菌不生长的最低浓度(ppm)。
本实施方式中的发挥抗微生物性的聚合物粒子浓度(Cp)只要是通过本技术领域中已知的抗微生物性(抗菌性)试验观察到该聚合物粒子发挥抗微生物性的浓度即可，可优选设为上述MIC。更具体而言，本实施方式中的MIC可利用实施例中记载的抗菌试验(MIC法)来测定。
就本实施方式中的作为与TNS的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)而言，可以由荧光强度算出聚合物粒子的添加浓度依赖性的TNS吸附量，并根据其吸附行为使用Langmuir吸附等温式来计算，更具体而言，可利用实施例3中记载的方法计算。
作为本实施方式中的阳离子性聚合引发剂，只要是不依赖于pH地显示出稳定的阳离子性的物质即可，可以使用任意物质，可优选选择2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷三氟甲磺酸盐(简称“ADIP”：CAS RN.2088831-30-3)、及将其抗衡阴离子更换为其他离子而得到的化合物(例如更换为氯离子而得到的ADIP-Cl)中的1种以上而使用。
作为本实施方式中的阳离子性共聚单体，可以使用具有能够与主单体共聚的乙烯基键合基团(碳-碳双键)、且在水中阳离子化的单体(例如，具有伯～叔胺基的单体)或者具有不依赖于环境地稳定显示阳离子性的季铵基或鏻基的单体。从聚合物粒子的化学稳定性的方面考虑，阳离子性共聚单体优选为具有季铵基的单体，更优选为具有季铵基、并且具有8以上及14以下的碳原子数的单体，进一步优选为选自由乙烯基苄基三甲基氯化铵(VBTMA)及甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)组成的组中的1种或2种。
作为本实施方式中的主单体，只要为具有碳-碳双键的化合物(不包括阳离子性共聚单体)即可，可以使用任意化合物。另外，本领域技术人员能够从自由基聚合反应的效率、经济性、安全性等观点考虑从上述化合物中适当选择。
根据本发明的优选实施方式，作为本实施方式中使用的主单体，可优选举出乙烯基系化合物单体，例如，可举出丙烯酰胺类、甲基丙烯酰胺类、丙烯酸类、丙烯酸类的酯类、甲基丙烯酸类、甲基丙烯酸类的酯类、乙酸乙烯酯单体、具有5以上的碳原子数的单体、具有6以上的碳原子数的单体、或具有芳香族骨架的单体(例如苯乙烯类等)等。本实施方式中，从使聚合物粒子具有适度的相对介电常数(εr)的观点考虑，主单体其自身优选具有5以上的碳原子数，更优选具有5以上及10以下的碳原子数。更具体而言，主单体进一步优选为选自由苯乙烯、丙烯酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯组成的组中的1种或2种以上。
需要说明的是，根据本发明的优选实施方式，聚合物粒子优选还具有粘合性，从向聚合物粒子赋予粘合性的观点考虑，主单体优选为选自由丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸4-羟基丁酯及丙烯酸乙酯组成的组中的1种或2种以上。
本实施方式的聚合物粒子可通过乳液聚合或细乳液聚合等通常的聚合物粒子合成法来制造。作为这样的合成方法，可优选举出通过阳离子性聚合引发剂、前述主单体和前述阳离子性共聚单体进行自由基乳液聚合反应。这样的合成方法与将预先合成的阳离子性聚合物混炼至聚合物粒子等中而固定化的合成方法相比，其合成步骤变少，合成效率良好。
聚合物粒子的尺寸可通过聚合反应中的搅拌效率、反应温度、表面活性剂的使用量、聚合引发剂的使用量等来调节。本实施方式的聚合物粒子的平均粒径例如为5nm以上且1000nm以下，优选为10nm以上且200nm以下，更优选为20nm以上且180nm以下，更进一步优选为100nm以上且170nm以下。需要说明的是，本实施方式的聚合物粒子的平均粒径可通过扫描电子显微镜或动态光散射法(DLS)测定装置等测定。作为基于扫描电子显微镜的测定，可举出下述方法：使用扫描电子显微镜(扫描电子显微镜(S-4800)，日立株式会社制)，将数滴反应溶液滴在贴附有火棉胶膜的网(200目，日进EM株式会社制)上，在大气中充分干燥后进行观察，对于每一个试样，算出200个粒子的平均值，由此得到聚合物粒子的平均粒径。作为利用动态光散射法(DLS)测定装置的测定，可举出使用粒径·Zeta电位·分子量测定装置(Zetasizer Nano ZSP，Malvern Panalytical Ltd制；或ELSZ-2，大塚电子株式会社制)测定聚合物粒子的平均粒径的方法。
聚合物粒子的制造条件可以以得到的聚合物粒子满足上述的条件(i)～(iii)的方式进行适当调整。例如，由于聚合物粒子的作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)主要取决于主单体的种类，因此可通过主单体的种类及/或其使用量来调整。例如，在满足本实施方式的相对介电常数(εr)的条件的基础上，作为主单体，优选具有5以上的碳原子数，更优选具有5以上10以下的碳原子数，进一步优选为选自由苯乙烯、丙烯酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯组成的组中的1种或2种以上。其次，聚合物粒子的表面电荷密度(σ)主要取决于粒子的大小及/或阳离子的引入率，因此可通过阳离子性聚合引发剂及/或阳离子性共聚单体的使用量相对于主单体的使用量而言的比率来调整。此时，若使阳离子基团增加，则总阳离子量(即表面电荷)增加，但由于粒子尺寸变小，因此每单位重量的表面积也增加，所以表面电荷密度有时降低。考虑到这一点，在制造本实施方式的聚合物粒子时，最好在确认表面电荷密度(σ)的同时确定阳离子性聚合引发剂、阳离子性共聚单体及主单体的使用量。最后，可知本实施方式的聚合物粒子与TNS的结合平衡常数(K)的值越大，则越在低浓度下显示抗菌活性。考虑到这一点，在制造本实施方式的聚合物粒子时，可以在确认与TNS的结合平衡常数(K)的同时确定阳离子性聚合引发剂、阳离子性共聚单体及主单体的使用量。
根据本发明的优选实施方式，就用于制造本实施方式的聚合物粒子的聚合反应中的前述阳离子性共聚单体的使用量而言，相对于前述主单体和前述阳离子性共聚单体的合计量，设为1.0摩尔％以上及7.0摩尔％以下、更优选2.0摩尔％以上及4.5摩尔％以下、进一步优选2.4摩尔％以上及3.3摩尔％以下。
根据本发明的优选实施方式，就用于制造本实施方式的聚合物粒子的聚合反应中的前述阳离子性聚合引发剂的使用量而言，相对于前述主单体和前述阳离子性共聚单体的合计量，设为0.3摩尔％以上及1.0摩尔％以下、更优选0.45摩尔％以上及0.8摩尔％以下、进一步优选约0.65摩尔％。
如上所述，本实施方式的聚合物粒子在盐存在下也发挥优异的抗微生物作用。因此，根据本发明的另一方式，提供本实施方式的抗微生物用聚合物粒子及/或包含聚合物粒子而成的抗微生物用组合物。该抗微生物用组合物除了包含本实施方式的聚合物粒子以外，还可以包含来源于聚合反应的反应混合物的成分或适当的载体等。本实施方式的抗微生物用组合物优选为乳液的形态，这样的形态的抗微生物用组合物可通过采用乳液聚合反应作为聚合反应而容易地制造。此外，从实用方面考虑，本实施方式的抗微生物用组合物优选用于预防食物中毒。
根据本发明的另一方式，提供包含上述抗微生物用组合物而成的抗微生物用涂料。该抗微生物用涂料除了包含本实施方式的聚合物粒子以外，还可以包含树脂或溶剂等其他成分。
本实施方式的抗微生物用涂料中的、上述聚合物粒子相对于上述聚合物粒子及上述聚合物粒子以外的成分的总量而言的含有率可以优选为1质量％以上、5质量％以上、10质量％以上、20质量％以上、30质量％以上、40质量％以上、或45质量％以上，或者，可以为100质量％以下、90质量％以下、80质量％以下、70质量％以下、60质量％以下、或55质量％以下。
作为能够用于本实施方式的抗微生物用涂料的树脂，只要能够形成与作为基材的玻璃、塑料、木材或金属密合的涂膜即可，可以使用以往已知的所有树脂，例如，可举出丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、硅树脂或氟树脂等。本实施方式中，尤其可优选使用聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂。
作为本实施方式的抗微生物用涂料中可使用的溶剂，只要能够将所配合的树脂分散或溶解即可，可以使用以往已知的所有溶剂，例如，可举出水、油、稀释剂(thinner)或醇等。其中，水溶剂对环境的危害少，对人也安全，因此是近年来特别优选的溶剂。本实施方式中，通过聚合物粒子表面的阳离子性基团，从而使得聚合物粒子在水中的稳定性提高，因此可合适地使用水溶剂。
另外，本实施方式的抗微生物用涂料中，根据其用途，可以按照已知的配方配合颜料或各种添加剂，例如增塑剂、分散剂、防沉降剂、乳化剂、增稠剂、消泡剂、防结皮剂、干燥剂、防流挂剂或消光剂等。
在使用本实施方式的抗微生物用组合物及本实施方式的抗微生物用涂料时，优选按照以作为与TNS的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)和聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系的浓度应用本实施方式的聚合物粒子的方式进行调整。
实施例
以下，通过示出实施例来进一步详细地说明本发明。需要说明的是，以下所示的实施例是为了基于示例的说明而记载的，本发明不受这些实施例任何限定。
阳离子性聚合引发剂
作为聚合物的合成所需的阳离子性聚合引发剂之一的2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷三氟甲磺酸盐(ADIP)按照日本特开2017-51113号公报中记载的方法来合成。或者，使用通过离子交换树脂将ADIP的抗衡阴离子更换为氯离子而得到的聚合引发剂ADIP-Cl(Yamazaki,Takashi,et al.“Controlled soap-freeemulsion polymerization stability using a novel cationic azo radicalinitiator with chloride or triflate counter anion.”Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects 609(2021):125614)。
平均粒径及粒径分散度
只要没有特别记载，则生成的聚合物粒子的平均粒径及粒径分散度通过扫描电子显微镜(扫描电子显微镜(S-4800)，日立株式会社制)测定。将数滴反应溶液滴在贴附有火棉胶膜的网(200目，日进EM株式会社制)上，在大气中充分干燥后进行观察。就粒径分布而言，利用卡尺(Mitutoyo制)对由扫描电子显微镜(S-4800)观察到的扫描型透射电子显微镜图像(STEM图像)进行测定而求出。对每一个试样进行200个粒径测定。
Zeta电位
对于生成的聚合物粒子的Zeta电位测定，使用激光Zeta电位仪(ELSZ-2，大塚电子株式会社制)。
生成聚合物收率(％)
本实施例中的生成聚合物收率(％)利用重量测定法算出。具体的计算方法如下所述。针对合成完成后采集的样品悬浮液，一边用超纯水和乙醇使其流动一边转移至100mL的茄型烧瓶中。接着，在液氮中一边使茄型烧瓶旋转一边使样品冷冻。使用冷冻干燥机(FD-5N型，东京理化器械株式会社制)进行约16小时的冷冻干燥，将样品悬浮液中的水、乙醇、单体等挥发成分完全除去。然后，根据残留固态重量减去聚合引发剂重量而得的值，求出生成聚合物收率。
聚合物粒子聚合中使用的装置
聚合物粒子聚合中使用的装置如下所述。反应器使用内径7.5cm、高度15cm的玻璃制的圆筒型搅拌槽。另外，为了使体系内保持均匀，在反应器内壁安装4片0.7cm宽的不锈钢制挡板并搅拌。搅拌翼使用翼径5cm、倾斜角45度的4片倾斜叶。搅拌翼设置成叶片的中心距离反应器底部为1cm的高度。另外，为了防止阻碍聚合反应的氧的混入，在氮气氛下进行各操作，氮流通用的流入口设置于反应器上部。在反应溶剂的氮气鼓泡及氮气氛下的反应时，为了防止单体及溶剂的蒸发，设置回流冷凝器进行实验操作。
抗菌试验
关于抗菌试验，使用MIC法。将表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis，NBRC12993)接种于NRBC No.702培养基(10g/L的多聚蛋白胨、2g/L的酵母提取物、1g/L的MgSO4·7H2O，pH7.0)2mL中，于35℃进行24小时振荡培养。向96孔平底板中，以OD600的值成为0.01(GeneQuant1300，GE healthcare·Japan株式会社制)的方式加入前培养菌液和NRBCNo.702培养基200μL。将各聚合物悬浮液样品重复稀释2倍后添加于其中。用铝箔(aluminumseal)进行封口，于35℃进行24小时振荡培养。
由于聚合物悬浮液的添加，培养液变得混浊，难以通过浊度来确认有无增殖，因此培养后对培养液进行吹打，使菌液均匀地分散后，稀释1000倍，在琼脂培养基NBRC No.802(10g/L的多聚蛋白胨、2g/L的酵母提取物、1g/L的MgSO4·7H2O、15g/L琼脂，pH7.0)中滴落(spot)5μL，轻轻风干至不滴液的程度。于35℃进行20小时培养后，通过与在同一板内滴落的菌数已知的菌液的菌落形成状况进行比较来判定有无抗菌，将各聚合物悬浮液的受试菌不生长的最低浓度(ppm)作为MIC。
实施例1：阳离子性聚合物粒子的合成
使规定浓度的阳离子性共聚单体溶解于为了去除反应溶液中的溶解氧而实施了30分钟氮气鼓泡的220mL去离子水中，由此制备了反应溶剂。将其投入反应器中，用设定为规定温度的恒温槽将反应器温度保持恒定。接着，对反应器内进行氮气置换，投入作为主单体的苯乙烯后，搅拌20分钟。然后，将阳离子性聚合引发剂水溶液30mL投入反应器中，由此引发聚合。在氮气氛下，于70℃的聚合温度，以360rpm的搅拌速度进行9小时聚合。苯乙烯浓度设为300mM，阳离子性共聚单体的种类和浓度如表1所示，引发剂浓度设为2mM。
将生成的各种聚合物粒子(乳液)的粒径、Zeta电位、及MIC的结果示于表1。需要说明的是，表1中的粒径是指平均粒径。
[表1]
表1：聚合物粒子的粒径、Zeta电位、及MIC
通过对上述样品的MIC进行比较，可知以下这样的现象。根据No.7与No.23的比较，通过使用ADIP作为引发剂，抗菌性显著地变高。由于No.12中也观察到抗菌性，因此可知引发剂可以使用ADIP-Cl。另外，由于No.9和No.17这两者中显示抗菌性，因此也可知阳离子性共聚单体VBTMA和MAPTAC均能够用作抗菌性聚合物粒子。以上的结果表明，通过使用ADIP或ADIP-Cl作为引发剂，并使用种类不拘的阳离子性共聚单体，从而能够合成抗微生物性聚合物粒子(乳液)。
实施例2：聚合物粒子表面的疏水性评价
使TNS溶解于乙醇中，制备成100μM。将测定溶液、悬浮液1mL放入石英皿中，添加TNS，测定荧光。在1,4-二氧杂环己烷混合溶剂的荧光测定中，向1mL混合溶剂中添加10μL的TNS。在聚合物粒子悬浮液的荧光测定中，向制备成固态成分浓度为0.1mg/mL的聚合物粒子悬浮液1mL中逐次添加10μL的TNS溶液，每次测定荧光光谱(激发波长340nm)。TNS在相对介电常数高的水这样的极性溶剂环境中不具有荧光，因此，认为在聚合物粒子悬浮液中获得的荧光光谱是来源于分布在聚合物粒子的疏水表面上的TNS的荧光光谱。
将实施例1中合成的一部分聚合物粒子的相对介电常数(εr)的测定结果示于表2。根据水/1,4-二氧杂环己烷混合溶剂中的TNS的极大荧光波长(λem)与已知相对介电常数(F.E.Critchfield,J.A.Gibson,J.L.Hall,J.Am.Chem.Soc,75,1991-1992(1953))的关系(表3)，算出聚合物粒子表面的相对介电常数。为了计算聚合物粒子表面的相对介电常数而采用的荧光光谱设定为：在制备成固态成分浓度为0.1mg/mL的聚合物粒子悬浮液1mL中逐次添加10μL的100μM TNS溶液时，荧光波长438nm处的荧光强度的上升率限于5％以内时的荧光光谱。此时，可以认为处于充分量的TNS接近聚合物粒子表面的状态。
[表2]
表2:聚合物粒子表面的相对介电常数(εr)
样品 No.7 No.8 NO.23
λem(nm) 437 437 438
εr 19.4 19.5 19.9
[表3]
表3:水/1，4-二氧杂环己烷混合溶剂中的
TNS的极大荧光波长(λem)与已知相对介电常数的关系
二氧杂环己烷(v/v％) λem(nm) εr
60 448 27.2
70 441 19.1
80 435 11.9
90 431 6.07
100 418 2.21
结果，此次使用的聚合物粒子的表面特性以相对介电常数(εr)计与乙醇等低级醇为同等程度。已知低级醇会破坏菌的细胞膜结构，表明：作为此次聚合物粒子的特性，作用于菌等微生物的膜而破坏其结构，从而产生膜损伤，这是本发明实施方式中聚合物粒子的抗微生物功能的机理的一个原因。
实施例3：利用了TNS吸附特性的聚合物粒子的表面电荷密度的计算与抗菌性能的 关系
作为膜损伤(其已表明是抗微生物活性的机理)的前序阶段，聚合物粒子吸附在膜表面上。细菌等微生物的细胞膜带负电，阳离子性聚合物粒子容易吸附。另外，由实施例2可知，阴离子性荧光色素TNS吸附于聚合物粒子表面上。利用该特征，由荧光强度算出添加浓度依赖性的TNS吸附量，并根据其吸附行为使用Langmuir吸附等温式，算出各聚合物粒子的饱和吸附浓度Cmax和结合平衡常数(K)(μM-1)。
具体而言，向0.1mg/mL的聚合物粒子中添加TNS，算出340nm激发波长下的438nm的荧光强度(I438)。吸附于聚合物粒子上的TNS的浓度(Cads)由式1表示。式1中的CTNS和I438，1μM分别表示投入的TNS的浓度、和假定CTNS为1μM时全部TNS吸附于0.1mg/mL的聚合物粒子时的荧光强度。Ceq表示溶液中的TNS的平衡浓度。
[数学式1]
[数学式2]
CTNS＝Cads+Ceq (式2),
接着，根据式3所示的Langmuir吸附等温式，算出TNS向每单位重量聚合物粒子的饱和吸附量qmax(μmol/g)。
[数学式3]
由于聚合物粒子浓度为0.1mg/mL时，q和qmax替换为Cads和Cmax，因此式3被改写成式4。
[数学式4]
进一步，使用所得的结合平衡常数(K)和qmax的值，根据式5算出聚合物粒子表面的电荷密度σ。式5中的NA为阿伏伽德罗常数，ρ为聚合物粒子的密度(主要为PS，因此为1.05g/cm3)，Dv为表1所示的粒径。
[数学式5]
对于实施例1中合成的聚合物粒子，进行使用了TNS的吸附试验，算出与聚合物粒子表面的电物性相关的参数。将结果示于表4。
[表4]
表4:与合成的聚，物粒子的粒子表面的电物性有关的参数
根据该结果，将实施例1中所示的No.7与No.23比较时，与No.23相比，No.7的表面电荷密度更高，No.7以更低的浓度发挥抗菌性。另外，关于与具有抗菌性的No.7相比即使同样地使用ADIP作为引发剂、抗菌性能也非常弱的No.1，表面电荷密度与No.23同等程度地低。根据这些结果表明，为了呈现抗菌性，需要一定的表面电荷密度，该值0.5(unit/nm2)为阈值。微生物的脂质膜中包含阴离子性脂质等，若没有一定的阳离子电荷密度，则无法与聚合物粒子生成强的键，因此如本结果所示，未高密度地呈现一定的阳离子性基团的聚合物粒子不具有抗菌性，这是可充分理解的结果。
另一方面，对Zeta电位(其通常被视为表面电荷密度的指标)与MIC的相关性进行确认，结果如图1所示，完全没有相关性。
由以上的结果也表明，本发明中的电荷密度的计算法是查明抗微生物性粒子的性能所必需的测定法。
实施例4：阴离子性色素的结合平衡常数(K)与抗菌性的关系
虽然已表明表面电荷密度为表征抗微生物性粒子的参数，但难以预测其抗微生物性的强度。因此，对与实施例3中得到的各参数和MIC相关的指标进行了探索，结果表明，结合平衡常数(K)与发挥抗菌性的聚合物粒子浓度存在一定的相关关系(图2)。图2中，针对表面电荷密度为0.5unit/nm2以上的聚合物颗粒，将基于MIC试验发挥抗菌效果的试验区用黑圆点表示，将浓度浅、不发挥抗菌性的试验区用白方块表示，针对作为各聚合物粒子的物性参数的结合平衡常数(K)，在纵轴上以半对数描绘粒子浓度Cp(mg/mL)。需要说明的是，作为MIC的试验浓度以星号标示。
根据该结果，以图2所示的直线Log Cp＝-0.19K+3.0为界，在图表的上侧，发挥抗菌性，在下侧，没有抗菌性。即显示，对于在该半对数图表中满足Log Cp≥-0.19K+3.0的聚合物粒子及聚合物粒子浓度而言，发挥抗菌性。对于满足将该式转换而得的Cp≥3.0×0.65K的聚合物粒子及聚合物粒子浓度而言，发挥抗菌性。由该式可知，结合平衡常数(K)的值越大，则越以低浓度呈现抗菌活性。
实施例1～4的总结
将实施例1～4的结果汇总后可知，具有阳离子性表面的抗微生物性聚合物粒子满足以下的3个参数。
(i)表面疏水性ε≤24
(ii)表面电荷密度≥0.5unit/nm2
(iii)与TNS的结合平衡常数(K)(μM-1)和聚合物粒子浓度Cp(mg/mL)的关系：Cp≥3.0×0.65K
实施例5：阳离子性聚合物粒子的合成
实施30分钟氩气鼓泡，准备了去除了溶解氧的去离子水。向30mL小瓶(商品名：SV-30，日电理化硝子株式会社制)中，将作为主单体的、苯乙烯(以下，记为St)及甲基丙烯酸甲酯(以下，记为MMA)以最终浓度合计成为300mM的方式进行分注，将作为阳离子性共聚单体的VBTMAC以最终浓度成为10mM的方式进行分注(参见表5)。向其中，以合计成为29mL的方式添加进行了脱气的去离子水，以最终浓度成为2mM的方式滴加1mL的溶解于去离子水中的ADIP水溶液。一边将该混合物在70℃热水浴中用磁力搅拌器持续搅拌，一边进行22小时反应。用3.5kDa截留量的透析膜对得到的合成液进行48小时透析，作为样品。
将作为合成的聚合物粒子(乳液)的MM351及MM352的平均粒径示于表5。此处，实施例5的平均粒径使用粒径·Zeta电位·分子量测定装置(Zetasizer Nano ZSP，MalvernPanalytical Ltd.制)进行测定。进一步，与实施例2及3同样地操作，利用阴离子性荧光色素，测定作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)、表面电荷密度(σ)。所有样品的εr均显示20以下，σ显示0.5以上。进一步，求出作为与TNS的亲和性指标的结合平衡常数(K)，结果MM351为2.8(μM-1)，MM352为0.8(μM-1)，就3.0×0.65K的值而言，MM351为0.91，MM352为2.1。实施对表皮葡萄球菌的抗菌试验，结果MM351在1.6mg/mL的聚合物粒子浓度下显示抗菌性，在0.4mg/mL的聚合物粒子浓度下不显示抗菌性，因此表明在满足Cp≥3.0×0.65K的聚合物粒子浓度下显示抗菌性。同样地，MM352在3.4mg/mL的聚合物粒子浓度下显示抗菌性，在0.43mg/mL的聚合物粒子浓度下不显示抗菌性，因此表明，在满足Cp≥3.0×0.65K的聚合物粒子浓度下显示抗菌性。
根据以上的结果表明，在以苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯为主单体的聚合物粒子中，也通过满足以下的3个参数而具有抗微生物性。
(i)表面疏水性ε≤24
(ii)表面电荷密度≥0.5unit/nm2
(iii)与TNS的结合平衡常数(K)(μM-1)和聚合物粒子浓度Cp(mg/mL)的关系：Cp≥3.0×0.65K
[表5]
表5:聚合物粒子的平均粒径及粒子表面的电物性
实施例6：阳离子性聚合物粒子的安全性及抗菌光谱
针对实施例5中制作的MM351，进行使用微生物的致突变试验。具体而言，使用Salmonella typhimuriumTA98、TA100、TA1535、TA1537这4株及Escherichia coli WP2uvrA这1株的共计5株(均从独立行政法人制品评价技术基盘机构生物技术中心NBRC获得)，按照劳动省第77号公告，基于预培养法实施回复突变试验。回复突变试验的结果是MM351呈阴性。
关于MM351及MM352，使用人培养皮肤模型(商品名：LabCyte EPI-MODEL24，JapanTissue Engineering Co.,Ltd.制)的皮肤刺激性试验的结果是均为非刺激性。由此也表明，关于MM351及MM352，在具有高抗菌性的同时，安全性也高。此外，关于MM351，基于MIC法的抗菌试验的结果是MIC为1.3mg/mL，由此表明，对于金黄色葡萄球菌及大肠杆菌也显示抗菌性。
实施例7：涂布了阳离子性聚合物粒子的玻璃的抗菌性评价
对于实施例5中制作的MM351，以0.1mL的量铺展在5cm×5cm的玻璃板的内侧的4.5cm×4.5cm的区域，将于110℃干燥1小时后于室温保存的样品供于抗菌试验。就使用的抗菌试验而言，仅对于实施例7，不是利用MIC法而是JISZ2801(抗菌加工制品-抗菌性试验方法·抗菌效果)，按照JIS标准，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌实施抗菌试验。需要说明的是，JISZ2801的抗菌试验方法依次进行试验菌的前培养、试验片的制备、试验菌液的制备、试验菌液的接种、接种了试验菌液的试验片的培养、接种的试验菌的清洗、基于琼脂平板培养法的活菌数的测定这样的试验操作，然后，根据测得的集落数，利用式：N＝C×D×V(式中，N表示活菌数(每1个试验片)，C表示集落数(采用的2块平皿的集落数平均值)，D表示稀释倍数(分注于采用的平皿中的稀释液的稀释倍数)，V表示用于清洗的SCDLP培养基的液量(ml))，求出活菌数(个/cm2)。抗菌活性值是从未加工玻璃的培养24小时后的活菌数的常用对数值中减去涂布有MM351的玻璃的培养24小时后的活菌数的常用对数值而得的值，JIS标准中，抗菌活性值大于2时，判定为有抗菌活性。
将基于JISZ2801的抗菌试验的结果示于表6及7。根据表6及7的结果表明，就将MM351涂布于玻璃板的内侧并风干而得的样品而言，对于金黄色葡萄球菌及大肠杆菌中的任意菌均发挥高的抗菌活性。对于革兰式阳性、阴性中的任意菌均具有抗菌活性，因此表明MM351的聚合物粒子在涂布于玻璃的状态下也具有抗微生物性。
[表6]
表6:涂布有MM351的玻璃的对金黄色色葡萄球菌的抗菌活性值
[表7]
表7:涂布有MM351的玻璃的对大肠杆菌的抗菌活性值
实施例8：涂布有阳离子性聚合物粒子的玻璃的抗病毒性评价
对于实施例5中制作的MM351，以0.1mL的量铺展在5cm×5cm的玻璃板(厚度3mm)的内侧的4.5cm×4.5cm的区域，将于110℃干燥1小时后于室温保存的样品供于抗病毒试验。就抗病毒试验而言，基于作为ISO标准的ISO21702(塑料及其他非多孔质表面的抗病毒活性的测定)，使用猫杯状病毒(F-9)VR-782株(从ATCC(American Type Culture Collection：美国菌种保藏中心)获得)，实施抗病毒试验，算出抗病毒活性值。抗病毒试验的实施及抗病毒活性值的计算的详细方法如下所述。
在5cm见方的试验片(涂布有MM351的玻璃和未涂布玻璃)上滴加0.4mL的病毒液，用4cm见方的聚乙烯膜进行覆盖。将该试验片于25℃静置24小时。静置后，将试验片上的病毒清洗并回收后，利用空斑测定法来测定病毒感染滴度。作为宿主细胞，使用CRFK细胞CCL-94(从ATCC获得)。需要说明的是，通过进行宿主细胞确认试验确认了，所涂布的MM351对宿主细胞没有毒性，并且不影响宿主细胞对病毒的敏感性。利用下式6，算出抗病毒活性值。
[数学式6]
R＝Ut-At (式6)
需要说明的是，式6的各记号表示以下含义。
R：抗病毒活性值
Ut：未涂布玻璃的静置24小时后的病毒感染滴度(PFU/cm2)的常用对数的平均数
At：涂布有MM351玻璃的静置24小时后的病毒感染滴度(PFU/cm2)的常用对数的平均数
ISO标准中，抗病毒活性值大于2时，判定为有抗病毒活性。
将以上的抗病毒试验的结果示于表8。由表8可知，在使用了涂布有MM351的玻璃的试验中，抗病毒活性值显示2.6，因此涂布有MM351的玻璃显示抗病毒性，显示具有抗微生物性。特别是猫杯状病毒在实验上多被用作诺如病毒的替代病毒，因此可以说MM351能够适合用于食物中毒等病毒感染风险高的场所，可以说能够以预防食物中毒为目的而使用MM351。
[表8]
表8:法涂布有MM351的玻璃对猫杯状病毒的抗病毒活性值
实施例9：阳离子性丙烯酸聚合物粒子的合成和评价
向30mL小瓶(商品名：SV-30，日电理化硝子株式会社制)中，以最终浓度成为300mM的方式分注作为主单体的丙烯酸正丁酯，以最终浓度成为10mM的方式分注作为阳离子性共聚单体的VBTMAC，以合计成为29mL的方式添加用氩气进行了脱气的离子交换水。向其中，以最终浓度成为2mM的方式滴加1mL的溶解于离子交换水中的ADIP-Cl水溶液，一边在70℃热水浴中用磁力搅拌器持续搅拌，一边进行22小时反应。进一步，与实施例2及3同样地操作，利用阴离子性荧光色素，求出作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)、表面电荷密度(σ)、及作为与TNS的亲和性的指标的结合平衡常数(K)。
将作为合成的聚合物粒子(乳液)的MM361的平均粒径、相对介电常数(εr)、表面电荷密度(σ)示于表9。需要说明的是，实施例9的平均粒径使用粒径·Zeta电位·分子量测定装置(商品名：Zetasizer Nano ZSP，Malvern Panalytical Ltd制)进行测定。结果，εr显示24以下，σ显示0.5以上，3.0×0.65K的值成为2.5。实施对表皮葡萄球菌的抗菌试验，结果在2.52mg/mL的聚合物粒子浓度下显示抗菌性，在0.31mg/mL的聚合物粒子浓度下不显示抗菌性，因此表明在满足Cp≥3.0×0.65K的聚合物粒子浓度下显示抗菌性。
由以上的结果表明，在以丙烯酸正丁酯为主单体的聚合物粒子乳液中，也通过满足以下的3个参数而具有抗微生物性。
(i)表面疏水性ε≤24
(ii)表面电荷密度≥0.5unit/nm2
(iii)与TNS的结合平衡常数(K)(μM-1)和聚合物粒子浓度Cp(mg/mL)的关系：Cp≥3.0×0.65K
此处，对于将作为主单体的丙烯酸正丁酯聚合而得的聚丙烯酸正丁酯而言，例如，数均分子量为1万以上时，其玻璃化转变温度成为室温以下。即显示，将数均分子量为1万以上时玻璃化转变温度呈室温以下的聚合物中的单体用作本发明中的聚合物粒子的主单体时，抗微生物性优异。
[表9]
表9:聚合物粒子的平均粒径及粒子表面的电物性
比较例1：阳离子性聚合物粒子MM388的合成和评价
向30mL小瓶(商品名：SV-30，日电理化硝子株式会社制)中，作为主单体，以最终浓度成为100mM的方式分注St及以最终浓度成为200mM的方式分注MMA，作为阳离子性共聚单体，以最终浓度成为30mM的方式分注(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTMA)。向其中，以合计成为29mL的方式添加用氩气进行了脱气的离子交换水后，以最终浓度成为2mM的方式滴加1mL的溶解于离子交换水中的ADIP水溶液，一边在70℃的热水浴中用磁力搅拌器持续搅拌，一边进行22小时反应。进一步与实施例2及3同样地操作，利用阴离子性荧光色素求出作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)。
所合成的聚合物粒子MM388(乳液)的相对介电常数(εr)显示25.2。实施对表皮葡萄球菌的抗菌试验，结果表明，即使在4mg/mL的聚合物粒子浓度下也不显示抗菌性，抗菌性极低、或者基本没有抗菌性。关于该粒子，由于亲水性高至相对介电常数(εr)大于24的程度，因此认为没有抗微生物性。

Claims (21)

1.聚合物粒子，其为包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元的聚合物粒子，且满足以下的所有条件：
(i)作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下；
(ii)表面电荷密度(σ)为0.5unit/nm2以上；及
(iii)作为与6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)、和发挥抗微生物性的聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系。
2.如权利要求1所述的聚合物粒子，其中，所述(i)中，作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为20以下。
3.如权利要求1或2所述的聚合物粒子，其中，所述阳离子性聚合引发剂为2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷三氟甲磺酸盐(ADIP)、或2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷氯化物(ADIP-Cl)。
4.如权利要求1或2所述的聚合物粒子，其中，所述阳离子性共聚单体为乙烯基苄基三甲基氯化铵(VBTMA)、及/或甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。
5.如权利要求1或2所述的聚合物粒子，其通过基于所述阳离子性聚合引发剂、所述主单体及所述阳离子性共聚单体的聚合反应而得到，该聚合反应中的所述阳离子性共聚单体的使用量相对于所述主单体和所述阳离子性共聚单体的合计量而言为1.0摩尔％以上且为7.0摩尔％以下。
6.如权利要求5所述的聚合物粒子，其中，所述聚合反应中的所述阳离子性聚合引发剂的使用量相对于所述主单体和所述阳离子性共聚单体的合计量而言为0.3摩尔％以上且为1.0摩尔％以下。
7.抗微生物用组合物，其包含权利要求1或2所述的聚合物粒子而成。
8.如权利要求7所述的抗微生物用组合物，其用于预防食物中毒。
9.如权利要求7所述的抗微生物用组合物，其为乳液的形态。
10.抗微生物用涂料，其包含权利要求7所述的抗微生物用组合物而成。
11.抗微生物组合物，其用于以作为与6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)和聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系的浓度使用权利要求1所述的聚合物粒子。
12.抗微生物用组合物，其用于以作为与6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)和聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系的浓度使用权利要求1所述的聚合物粒子。
13.从候选聚合物粒子中选择在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子的方法，所述候选聚合物粒子包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元，所述方法包括：
工序(a)调查候选聚合物粒子是否满足以下的条件：
(i)作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下；
(ii)表面电荷密度(σ)为0.5unit/nm2以上；及
(iii)作为与6-(对甲苯胺基)-2-萘磺酸钠盐(TNS)的亲和性的指标的结合平衡常数(K)(μM-1)和发挥抗微生物性的聚合物粒子浓度(Cp)(mg/mL)满足式：Cp≥3.0×0.65K的关系，以及
工序(b)在候选聚合物粒子满足上述所有条件(i)～(iii)的情况下，确定该候选聚合物粒子为在盐存在下也发挥抗微生物性的聚合物粒子。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在所述(i)中，作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为20以下。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，所述阳离子性聚合引发剂为2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷三氟甲磺酸盐(ADIP)、或2,2’-偶氮双(2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-鎓-2-基))丙烷氯化物(ADIP-Cl)。
16.如权利要求13或14所述的方法，其中，所述阳离子性共聚单体为乙烯基苄基三甲基氯化铵(VBTMA)、及/或甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。
17.聚合物粒子，其为包含来源于阳离子性聚合引发剂、含有碳-碳双键的主单体(不包括阳离子性共聚单体)、及含有碳-碳双键的阳离子性共聚单体的结构单元的聚合物粒子，所述聚合物粒子的作为表面疏水性的指标的相对介电常数(εr)为24以下。
18.如权利要求17所述的聚合物粒子，其中，所述主单体具有5以上及10以下的碳原子数。
19.如权利要求17或18所述的聚合物粒子，其中，所述主单体为选自由苯乙烯、丙烯酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯组成的组中的1种或2种以上。
20.如权利要求17或18所述的聚合物粒子，其中，所述阳离子性共聚单体具有季铵基，并且具有8以上14以下的碳原子数。
21.权利要求17或18所述的聚合物粒子在制备用于预防食物中毒的组合物中的用途。
CN202280057151.3A 2021-08-26 2022-08-24 含有阳离子性聚合物的抗菌粒子 Pending CN117836354A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-138344 2021-08-26
JP2021138344 2021-08-26
PCT/JP2022/031788 WO2023027090A1 (ja) 2021-08-26 2022-08-24 カチオン性ポリマーを含有する抗菌粒子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117836354A true CN117836354A (zh) 2024-04-05

Family

ID=85322837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280057151.3A Pending CN117836354A (zh) 2021-08-26 2022-08-24 含有阳离子性聚合物的抗菌粒子

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2023027090A1 (zh)
CN (1) CN117836354A (zh)
WO (1) WO2023027090A1 (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4388244B2 (ja) * 2001-08-16 2009-12-24 独立行政法人海洋研究開発機構 抗菌性高分子物質および抗菌性高分子ゲル
US20080233062A1 (en) 2006-08-24 2008-09-25 Venkataram Krishnan Cationic latex as a carrier for active ingredients and methods for making and using the same
JP6666673B2 (ja) 2015-09-07 2020-03-18 キリンホールディングス株式会社 細胞内送達ベヒクル
JP6852419B2 (ja) * 2017-01-30 2021-03-31 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 ポリマー型抗菌・防カビ剤、およびその利用
JP2019137811A (ja) 2018-02-14 2019-08-22 Ａｇｃ株式会社 抗菌撥水撥油剤組成物、その製造方法、及び物品
EP3785541A4 (en) * 2018-04-26 2022-03-16 Kirin Holdings Kabushiki Kaisha ANTIMICROBIAL RESIN AND COATING MATERIAL
JP7356875B2 (ja) * 2019-11-20 2023-10-05 キリンホールディングス株式会社 カチオン性重合開始剤
JP7354883B2 (ja) 2020-03-09 2023-10-03 マツダ株式会社 車両用侵入検知装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023027090A1 (zh) 2023-03-02
WO2023027090A1 (ja) 2023-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Qiu et al. Synthesis and antibacterial activity of copper-immobilized membrane comprising grafted poly (4-vinylpyridine) chains
Musyanovych et al. Effect of hydrophilic comonomer and surfactant type on the colloidal stability and size distribution of carboxyl-and amino-functionalized polystyrene particles prepared by miniemulsion polymerization
Zgheib et al. Cerium oxide encapsulation by emulsion polymerization using hydrophilic macroRAFT agents
Luppi et al. Antimicrobial polylysine decorated nano-structures prepared through polymerization induced self-assembly (PISA)
US20100210725A1 (en) Copolymer-grafted polyolefin substrate having antimicrobial properties and method for grafting
KR20140063734A (ko) 가요성 기판 상에서 불투명한 필름 및 코팅 적용을 위한 수계 중합체 에멀젼
Du et al. Preparation of highly cross-linked raspberry-like nano/microspheres and surface tailoring for controlled immunostimulating peptide adsorption
Mozia et al. Influence of Ag/titanate nanotubes on physicochemical, antifouling and antimicrobial properties of mixed‐matrix polyethersulfone ultrafiltration membranes
Hakam et al. Removal of methylene blue dye in aqueous solution by sorption on a bacterial-g-poly-(acrylic acid) polymer network hydrogel
Ulker et al. An antibacterial composite system based on multi-responsive microgels hosting monodisperse gold nanoparticles
Chen et al. Design of polyurethane acrylic antimicrobial films via one-step UV curing
Liu et al. Preparation of surface self-concentration and contact-killing antibacterial coating through UV curing
KR940004532B1 (ko) 비닐수지 미소입자 및 그를 함유하는 수성에멀션
Lu et al. Antibacterial thyme oil-loaded zwitterionic emulsion hydrogels
Tang et al. Water-based synthesis of cationic hydrogel particles: effect of the reaction parameters and in vitro cytotoxicity study
CN117836354A (zh) 含有阳离子性聚合物的抗菌粒子
Novoskoltseva et al. Polyelectrolytes and polycomplexes for stabilizing sandy grounds
Zhang et al. Facile fabrication of antibacterial core–shell nanoparticles based on PHMG oligomers and PAA networks via template polymerization
Makino et al. Interaction between charged soft microcapsules and red blood cells: effects of PEGylation of microcapsule membranes upon their surface properties
CN102690481A (zh) 一种纳米溴化银聚合物复合抗菌剂及其制备方法
Wang et al. High immobilization of antibacterial moieties onto monodisperse microspheres by dispersion polymerization using bicationic viologen surfmer
Li et al. Synthesis and water absorbency of polyampholytic hydrogels with antibacterial activity
CN111465595A (zh) 具有一种或多种类表面活性剂性质的可聚合化合物
CZ308039B6 (cs) Stabilní vodná antimikrobiální disperze, použití této disperze, kosmetická emulze a nátěrová hmota obsahující tuto disperzi
CN109535354B (zh) 一种具有杀菌作用的纳米簇及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination