JP2019112372A - 微生物付着抑制剤 - Google Patents
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Abstract
Description
したがって、従来から物体表面における微生物の増殖を抑制する技術が盛んに検討されている。例えば、特許文献1には基材に抗菌剤を加えることで抗菌作用を付与する方法が提案されている。
本発明は前記従来の課題を鑑みてなされたものであって、物体表面への微生物の付着を抑制するものであって、多くの種類の微生物に対して優れた微生物付着抑制性能を有する微生物付着抑制剤を提供することを課題とする。
[1]下記一般式(1)で表される構成単位を有する重合体を含み、前記重合体の量が0.003質量%以上、1質量%以下である微生物付着抑制剤。
(一般式(1)において、R1は水素原子又はメチル基を表し、nは1〜4の整数を表す。)
(一般式(2)において、R2は水素原子又はメチル基を表し、L1は、−C6H4−、−C6H10−、−(C=O)−O−、−(C=O)−NH−、又は−O−(C=O)−から選ばれる2価の基を表し、L2は炭素数1〜22のアルキル基を表す。)
[4]前記一般式(1)で表される構成単位及び前記一般式(2)で表される構成単位の合計に対する前記一般式(1)で表される構成単位の含有量が20〜90モル%である、前記[2]又は[3]に記載の微生物付着抑制剤。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート又はメタクリレート」を意味し、他の類似用語についても同様である。
また、本明細書において、好ましい数値範囲(例えば、含有量や重量平均分子量の範囲)を段階的に記載した場合、各下限値及び上限値は、それぞれ独立して組み合わせることができる。例えば、「好ましくは10以上、より好ましくは20以上、そして、好ましくは100以下、より好ましくは90以下」という記載において、「好ましい下限値:10」と「より好ましい上限値:90」とを組み合わせて、「10以上90以下」とすることができる。また、例えば、「好ましくは10〜100、より好ましくは20〜90」という記載においても、同様に「10〜90」とすることができる。
本発明の微生物付着抑制剤は、下記一般式(1)で表される構成単位を有する重合体を含み、前記重合体の量が0.003質量%以上、1質量%以下である微生物付着抑制剤であり、多くの種類の微生物に対して優れた微生物付着抑制性能を発揮することが可能になる。
<一般式(1)で表される構成単位>
本発明において用いる重合体は、下記一般式(1)で表される構成単位(以下、「構成単位(1)」ともいう)を有するものである。
(一般式(1)において、R1は水素原子又はメチル基を表し、nは1〜4の整数を表す。)
また、前記一般式(1)において、nは1〜4の整数を表し、原料の入手容易性の観点から、nは1〜3が好ましく、1〜2がより好ましい。
(一般式(1a)において、R1は水素原子又はメチル基を表し、nは1〜4の整数を表す。)
前記一般式(2)において、L1は、−C6H4−〔フェニレン基〕、−C6H10−〔シクロヘキシレン基〕、−(C=O)−O−〔エステル結合〕、−(C=O)−NH−〔アミド結合〕、又は−O−(C=O)−〔オキシカルボニル結合〕から選ばれる2価の基を表し、原料の入手容易性の観点から、−C6H4−〔フェニレン基〕、−(C=O)−O−〔エステル結合〕、又は−(C=O)−NH−〔アミド結合〕が好ましい。
前記重合体中の構成単位(1)及び構成単位(2)の合計に対する構成単位(1)の含有量は、20モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましく、40モル%以上がより更に好ましく、50モル%以上がより更に好ましく、そして、90モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましく、75モル%以下がより好ましく、70モル%以下が更に好ましい。
本発明に用いる重合体は、本発明の効果を損なわない範囲において、構成単位(1)及び構成単位(2)以外のその他の構成単位を含んでいてもよいが、前記構成単位(1)及び構成単位(2)のみからなることが好ましい。
前記その他の構成単位は、例えば、前記一般式(1)及び(2)で表される構成単位の原料となる化合物以外の直鎖又は分岐鎖のアルキル(メタ)アクリレート、環状アルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有(メタ)アクリレート、スチレン系単量体、ビニルエーテル単量体、ビニルエステル単量体、親水性の水酸基含有(メタ)アクリレート、酸基含有単量体、窒素含有基含有単量体、アミノ基含有単量体、及びカチオン性基含有単量体から選ばれる重合性単量体に由来する構成単位が挙げられる。
重合体の重量平均分子量(Mw)は20,000〜90,000が好ましい。重合体の重量平均分子量が前記下限値以上であると、多くの種類の微生物に対する微生物付着抑制性能が向上し、前記上限値以下であると、重合体の取り扱い性が向上する。前記観点から、重合体の重量平均分子量は25,000以上が好ましく、30,000以上がより好ましく、35,000以上が更に好ましく、40,000以上がより更に好ましく、そして、80,000以下が好ましく、75,000以下がより好ましく、70,000以下が更に好ましく、65,000以下がより更に好ましく、60,000以下がより更に好ましい。
重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の重量平均分子量を指す。
本発明の微生物付着抑制剤中の重合体の量は、0.003質量%以上、1質量%以下である。前記重合体の量が前記下限値未満であると微生物の付着抑制効果を得ることができず、前記重合体の量が前記上限値を超えて使用しても添加量に見合った効果が得られにくくなる。前記観点から、微生物付着抑制剤中の重合体の量は、好ましくは0.004質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上であり、そして、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下、更に好ましくは0.05質量%以下である。
本発明に用いる前記重合体は、一般的な重合体の製造方法により製造することができる。例えば、溶媒に前記一般式(1)で表される構成単位の原料となる化合物、及び必要に応じて一般式(2)で表される構成単位の原料となる化合物等を溶解し、ラジカル重合開始剤の存在下、ラジカル重合で重合させることにより製造することができる。
溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、及びプロパノール等の低級アルコールが挙げられる。
また、重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−バレロニトリル)、過酸化ベンゾイル、及びn−プロピルパーオキシカーボネート等のアゾ系開始剤や、過酸化物系開始剤等の公知の開始剤を使用することができる。
重合温度については特に制限はないが、0℃〜80℃が好ましい。
本発明の微生物付着抑制剤は、必要に応じてコーティング材に使用できる湿潤剤、酸化防止剤、帯電防止剤、レべリング剤、充填剤、顔料や溶剤等を含有してもよい。
湿潤剤としては多価アルコールが好ましく、多価アルコールとしては、グリセリン、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ペンチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、キシリトール、マンニトール、及びエリスリトール等が挙げられる。
微生物付着抑制剤が湿潤剤を含有する場合、その含有量は0.01〜50質量%が好ましく、0.01〜30質量%がより好ましく、0.01〜20質量%が更に好ましく、1〜12質量%がより更に好ましい。湿潤剤の含有量が前記範囲内であると、微生物付着抑制性能がより向上する。
溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの低級アルコール、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、クロロホルムなどの有機溶媒、及びこれらの混合溶剤が挙げられる。これらの中で、水または低級アルコールが好ましく、水が特に好ましい。
また溶剤は、pHの調整、及び防腐等の目的で塩、界面活性剤、及び防腐剤等を含有してもよい。
本発明の微生物付着抑制剤が溶剤を含む場合、その含有量は50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がより更に好ましい。
本発明の微生物付着抑制剤の製造方法に特に制限はなく、前記重合体を水、イソプロパノール等の溶剤に混合して撹拌することにより製造することができる。具体的には、20〜90℃程度に加熱した精製水やイソプロパノール等の溶剤に対して、前記重合体を投入し、撹拌する方法により製造することができ、また、グリセリンや1,3−ブチレングリコール等の任意成分の溶液に対して前記重合体を投入し、20〜90℃程度で撹拌し、室温まで冷却した後、この溶液に対して精製水やイソプロパノール等を添加して撹拌することにより製造することもできる。
本発明の微生物付着抑制剤を適用する対象基材に特に制限はないが、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタラート、ポリメチルメタクリレート、ナイロン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルケトン、ポリイソブチレン、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂、ステンレス、純チタン、及びチタン合金等の金属材料、ジルコニア等のセラミック材料、ガラス等の無機材料、等が挙げられる。
本発明の微生物付着抑制剤の使用時の態様に特に制限はないが、液状、粘性液体、ジェル状、及び錠剤等の形態として用いることができる。
合成例1:グリセロール−1−メタクリロイルオキシエチルウレタンの合成
4口フラスコに、(R,S)−1,2−イソプロピリデングリセロール(和光純薬工業株式会社製)330g及びピリジン(和光純薬工業株式会社製)50mlを加え、滴下ロート及びカルシウム管を装着した。この溶液に対して、室温、遮光下で2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート368g(昭和電工株式会社製)をゆっくりと滴下した。その後、50℃に設定したオイルバス中で7時間反応させた。
反応終了後、ピリジン及び過剰の(R,S)−1,2−イソプロピリデングリセロールを減圧留去することにより、収量621g、収率91%で、白色固体の(R,S)−1,2−イソプロピリデングリセロール−3−メタクリロイルオキシエチルウレタンを得た。
合成例2−1:本発明における重合体(GMUホモポリマー)の合成
GMU20.0gをエタノール(キシダ化学株式会社製)140gに溶解して、4つ口フラスコに入れ、30分間窒素を吹き込んだ後、60℃で2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(和光純薬工業株式会社製)0.12gを加えて8時間重合反応させた。重合液を3Lのジエチルエーテル中にかき混ぜながら滴下し、析出した沈殿を濾過し、48時間室温で真空乾燥を行うことによりポリマー(以下「P−1」ともいう)15.1gを得た。
得られたポリマー(P−1)について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により重量平均分子量を測定した。測定条件はメタノールを溶離液とし、ポリエチレングリコールを標準物質とし、屈折率により測定した。結果を表2に示す。
GMUと、ステアリルメタクリレート(日油株式会社製、以下「SMA」ともいう)、又はブチルメタクリレート(日油株式会社製、以下「BMA」ともいう)とを表1の組成にしたがって仕込み、合成例2−1と同様の方法で溶液重合を行った。得られたポリマー(P−2)〜(P−4)について、重量平均分子量を合成例2−1で得られた重合体と同様に測定した。結果を表1に示す。
表2に記載の配合にしたがって各ポリマーをイオン交換水に分散させることにより、実施例1〜5及び比較例1の微生物付着抑制剤を調製した。各微生物付着抑制剤について以下の菌付着抑制評価を行った。結果を表1に示す。
(手順1)微生物として、黄色ブドウ球菌(NBRC 13276)、緑濃菌(NBRC 13275)、及び大腸菌(NBRC 3972)をそれぞれ培地に植菌し、37℃で一晩培養した。
(手順2)培養した菌液を遠心分離し、滅菌済みのリン酸緩衝液で洗浄した。
(手順3)菌液の波長660nmにおける濁度が1.0となるようにリン酸緩衝液で希釈した。
(手順4)滅菌済みの24ウェルマイクロプレートに滅菌水(コントロール)、フィルター滅菌した実施例1〜5及び比較例1の組成物の水分散液を1mLずつ添加し、滅菌したプラスチック板(セルデスクLF1、住友ベークライト株式会社製、直径13.5mm×厚さ0.1mm)を入れ、1分間静置した。
(手順6)プラスチック板の入った24ウェルマイクロプレートに手順3で調製した菌をそれぞれ0.5mLずつ加え、5時間培養し、プラスチック板に各種菌を付着させた。
(手順7)各種菌液を取り除き、プラスチック板を1mLのリン酸緩衝液で3回洗浄した。
(手順9)手順8で得られた液の波長595nmにおける濁度を分光光度計(型式:SP−300、OPTIMA Inc.製)を用いて測定し、微生物付着抑制率を以下の式より算出した。
Ac:コントロール(精製水)で処理したプラスチック板から得られた濁度
As:実施例及び比較例で処理したプラスチック板から得られた濁度
A評価:微生物付着抑制率が50%以上の場合
B評価:微生物付着抑制率が30%以上、50%未満である場合
C評価:微生物付着抑制率が30%未満である場合
Claims (4)
- 下記一般式(1)で表される構成単位を有する重合体を含み、前記重合体の量が0.003質量%以上、1質量%以下である微生物付着抑制剤。
(一般式(1)において、R1は水素原子又はメチル基を表し、nは1〜4の整数を表す。) - 前記重合体が、下記一般式(2)で表される構成単位を有する共重合体である、請求項1に記載の微生物付着抑制剤。
(一般式(2)において、R2は水素原子又はメチル基を表し、L1は、−C6H4−、−C6H10−、−(C=O)−O−、−(C=O)−NH−、又は−O−(C=O)−から選ばれる2価の基を表し、L2は炭素数1〜22のアルキル基を表す。) - 前記重合体の重量平均分子量が20,000〜90,000である、請求項1又は2に記載の微生物付着抑制剤。
- 前記一般式(1)で表される構成単位及び前記一般式(2)で表される構成単位の合計に対する前記一般式(1)で表される構成単位の含有量が20〜90モル%である、請求項2又は3に記載の微生物付着抑制剤。
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