JP2021505708A - 抗菌機能を有するポリマー - Google Patents

抗菌機能を有するポリマー Download PDF

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Abstract

【課題】抗菌機能を有するポリマーに関する技術を提供する。【解決手段】例えば、本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態は、繰返しイオネン単位を含み得るポリマーに関し得る。繰返しイオネン単位は、分解性骨格に沿って配置されたカチオンを含み得る。分解性骨格は、テレフタルアミド構造を含み得る。さらに、繰返しイオネン単位は、抗菌機能を有し得る。【選択図】図２

Description

対象の開示は、抗菌機能を有する１つまたは複数のポリマー、より詳細には、分解性骨格に沿って配置された、カチオンまたは疎水性官能基あるいはこの両方を含む、１つまたは複数のポリイオネンに関する。
抗生物質の発見および改良は、医療を改革した、２０世紀における最高の業績の１つであった。例えば、ペニシリン、シプロフロキサシン、およびドキシサイクリンのような抗生物質は、特定の原核生物の代謝を標的として破壊することにより微生物選択性を達成すると同時に、真核細胞に対して良性を維持して高い選択性をもたらすことができる。これらを適切に投与すれば、感染を根絶することができる。残念ながら、抗生物質のこの治療的特異性はまた、打消しを生じ、これは、過少量投与（不完全な死滅）により、わずかな遺伝的変異を許し、これによって、抗生物質の作用が軽減されて、耐性発現が生じるためである。結果的に、薬剤耐性微生物、例えば、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）（ＭＲＳＡ）、多剤耐性緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）およびバンコマイシン耐性腸球菌（Enterococci）（ＶＲＥ）に起因する院内感染は、さらに蔓延している。さらに複雑としているのは、アニリド、ビス−フェノール、ビグアニドおよび第四級アンモニウム化合物を含む、セルフケア製品、殺菌剤および病院洗浄剤等における抗菌剤の広汎な使用であり、この場合、主な懸念は、特に、病院において、臨床的に使用される抗生物質との交差耐性および共耐性の発現である。別の残念な特徴は、例えば、トリクロサンでは、皮膚におけるその累積的かつ持続的作用である。その上、バイオフィルムは、多数の院内感染および移植の失敗と関連しており、さらに、バイオフィルムの根絶は、今日まで未だ達成されていない課題である。抗生物質は、バイオフィルム中の細菌を被包する細胞外ポリマー物質を透過することができないため、薬剤耐性の発現を生じさせる、さらなる複雑性が存在する。
しかし、カチオン電荷を有するポリマーは、細菌膜相互作用の静電的破壊をもたらし得る。その上、カチオン性ポリマーは、膜結合と、統合または溶解の両方を可能とする、疎水性領域の付加により容易に両親媒性とすることができる。両親媒性のバランスは、抗菌特性においてだけでなく、溶血活性においても重要な作用を担うことが示されている。このような抗菌ポリマーの多くは、哺乳動物細胞に対する相対毒性、または病原体と関連する溶血により定義した場合、相対的に低い選択性を示す。
以下では、本発明の１つまたは複数の実施形態の基本的理解をもたらす概要を提示する。この概要は、鍵となる、または重要な要素を同定、あるいは特定の実施形態のいかなる範囲または特許請求の範囲のいかなる範囲をも描写することを意図しない。この唯一の目的は、後に提示する、より詳細な説明の前置きとして、概念を単純化した形態で提示することである。本明細書に記載する１つまたは複数の実施形態では、抗菌機能を有するポリイオネンに関する、方法または組成物あるいはこの両方を記載する。
実施形態では、ポリマーを提供する。ポリマーは、繰返しイオネン単位を含み得る。繰返しイオネン単位は、分解性骨格に沿って配置されたカチオンを含み得る。分解性骨格は、テレフタルアミド構造を含み得る。さらに、繰返しイオネン単位は、抗菌機能を有し得る。
実施形態では、方法を提供する。方法は、複数のアミンモノマーを、求電子試薬を用いて溶媒中に溶解することを含み得る。複数のアミンモノマーは、テレフタルアミド構造を含み得る分解性骨格を含み得る。方法はまた、複数のアミンモノマーと求電子試薬を重合して、繰返しイオネン単位を形成することを含み得る。繰返しイオネン単位は、分解性骨格に沿って配置されたカチオンを含み得る。また、繰返しイオネン単位は、抗菌機能を有し得る。
実施形態では、ポリイオネン組成物を提供する。ポリイオネン組成物は、繰返しイオネン単位を含み得る。繰返しイオネン単位は、テレフタルアミド構造を含み得る、分解性分子骨格を含み得る。繰返しイオネン単位はまた、分解性分子骨格と共有結合したカチオンを含み得る。さらに、繰返しイオネン単位は、抗菌機能を有し得る。
実施形態では、方法を提供する。方法は、複数の分解性アミンモノマーを、求電子試薬を用いて溶媒中に溶解することを含み得る。方法はまた、複数の分解性アミンモノマーと求電子試薬を重合して、沈殿物を形成することを含み得る。沈殿物は、分解性分子骨格に沿って配置されたカチオンを含み得る、繰返しイオネン単位を含み得る。分解性分子骨格は、テレフタルアミド構造を含み得る。また、繰返しイオネン単位は、抗菌機能を有し得る。
実施形態では、方法を提供する。方法は、病原体をポリマーと接触させることを含み得る。ポリマーは、分解性骨格に沿って配置されたカチオンを含み得る、繰返しイオネン単位を含み得る。分解性骨格は、テレフタルアミド構造を含み得る。また、繰返しイオネン単位は、抗菌機能を有し得る。
本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、非限定的なイオネン単位を例として示す図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数のイオネン単位により実施し得る、非限定的な溶解プロセスを例として示す図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数の繰返しイオネン単位を特徴づけ得る、非限定的な化学構造式を例として示す図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数の繰返しイオネン単位の重合を容易とし得る、非限定的な方法を例として示す流れ図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数の繰返しイオネン単位の重合を容易とし得る、非限定的な方法を例として示す別の流れ図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、複数のポリイオネン組成物を表し得る、非限定的なスキームを例として示す図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、複数のポリイオネン組成物を表し得る、非限定的なスキームを例として示す別の図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、複数のポリイオネン組成物を表し得る、非限定的なスキームを例として示す別の図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数のポリイオネン組成物の抗菌機能を表し得る、非限定的な表を例として示す図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数のポリイオネン組成物の溶血活性を表し得る、非限定的なグラフを例として示す図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数の繰返しイオネン単位に関する非限定的な方法を例として示す別の流れ図である。
以下の詳細な説明は、単に例示的であるだけでなく、実施形態、または実施形態の適用もしくは使用、あるいはこの両方を限定することを意図してもいない。その上、前述の背景技術または発明の概要の項において、あるいは発明を実施するための形態の項において提示する、いかなる情報の表現または意味によっても、拘束される意図も存在しない。
ここで、図面を参照して１つまたは複数の実施形態を説明するが、同様の参照番号は、全体を通して同様の要素を指すために使用する。以下の記載では、説明目的のために、特定の多数の詳細を示して、１つまたは複数の実施形態のさらに徹底的な理解をもたらす。しかし、種々の場合において、１つまたは複数の実施形態が、このような特定の詳細なくしても実行され得ることは、明らかである。
抗生物質の発見および改良は、医療を改革した、２０世紀における最高の業績の１つであった。例えば、ペニシリン、シプロフロキサシン、およびドキシサイクリンのような抗生物質は、特定の原核生物の代謝を標的として破壊することにより微生物選択性を達成すると同時に、真核細胞に対して良性を維持して高い選択性をもたらすことができる。これらを適切に投与すれば、感染を根絶することができる。残念ながら、抗生物質のこの治療的特異性はまた、打消しを生じ、これは、過少量投与（不完全な死滅）により、わずかな遺伝的変異を許し、これによって、抗生物質の作用が軽減されて、耐性発現が生じるためである。結果的に、薬剤耐性微生物、例えば、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）（ＭＲＳＡ）、多剤耐性緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）およびバンコマイシン耐性腸球菌（Enterococci）（ＶＲＥ）に起因する院内感染は、さらに蔓延している。さらに複雑としているのは、アニリド、ビス−フェノール、ビグアニドおよび第四級アンモニウム化合物を含む、セルフケア製品、殺菌剤および病院洗浄剤等における抗菌剤の広汎な使用であり、この場合、主な懸念は、特に、病院において、臨床的に使用される抗生物質との交差耐性および共耐性の発現である。別の残念な特徴は、例えば、トリクロサンでは、皮膚におけるその累積的かつ持続的作用である。その上、バイオフィルムは、多数の院内感染および移植の失敗と関連しており、さらに、バイオフィルムの根絶は、今日まで未だ達成されていない課題である。抗生物質は、バイオフィルム中の細菌を被包する細胞外ポリマー物質を透過することができないため、薬剤耐性の発現を生じさせる、さらなる複雑性が存在する。
しかし、カチオン電荷を有するポリマーは、細菌膜相互作用の静電的破壊をもたらし得る。その上、カチオン性ポリマーは、膜結合と、統合または溶解の両方を可能とする、疎水性領域の付加により容易に両親媒性とすることができる。両親媒性のバランスは、抗菌特性においてだけでなく、溶血活性においても重要な作用を担うことが示されている。このような抗菌ポリマーの多くは、哺乳動物細胞に対する相対毒性、または病原体と関連する溶血により定義した場合、相対的に低い選択性を示す。
本明細書において使用する場合、用語「イオネン」は、ポリマー単位、コポリマー単位、またはモノマー単位あるいはこれらの組合せを指すことがあり、これらは、分子骨格に沿って配置されるか、または分子骨格中に位置するか、あるいはこの両方である、窒素カチオンまたはリンカチオンあるいはこの両方を含み、これにより正電荷を与え得る。窒素カチオンの例としては、第四級アンモニウムカチオン、プロトン化第二級アミンカチオン、プロトン化第三級アミンカチオン、またはイミダゾリウムカチオン、あるいはこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。リンカチオンの例としては、第四級ホスホニウムカチオン、プロトン化第二級ホスフィンカチオン、およびプロトン化第三級ホスフィンカチオンを含むが、これらに限定されない。本明細書において使用する場合、用語「分子骨格」は、分子の一次構造を形成する、共有結合した原子の中央鎖を指し得る。本明細書に記載の種々の実施形態では、側鎖は、１つまたは複数の官能基を分子骨格に結合させることにより形成し得る。本明細書において使用する場合、用語「ポリイオネン」は、複数のイオネンを含み得るポリマーを指し得る。例えば、ポリイオネンは、繰返しイオネン単位を含み得る。
図１は、本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、非限定的なイオネン単位１００の例となる図を示す。イオネン単位１００は、分子骨格１０２、１つもしくは複数のカチオン１０４、または１つもしくは複数の疎水性官能基１０６、あるいはこれらの組合せを含み得る。種々の実施形態では、本明細書に記載の、イオネンまたはポリイオネンあるいはこの両方は、イオネン単位１００を含み得る。例えば、本明細書に記載のポリイオネンは、ともに結合した複数のイオネンを含むことがあり、結合したイオネンは、イオネン単位１００により例示する組成物を有し得る。
分子骨格１０２は、共有結合した複数の原子（図１および２において円として示す）を含み得る。原子は、望ましい任意の構造で結合し、鎖構造、または環構造、あるいはこれらの組合せを含み得るが、これらに限定されない。分子骨格１０２は、１つまたは複数の化学構造を含み、アルキル構造、アリール構造、アルカン構造、アルデヒド構造、エステル構造、カルボキシ構造、カルボニル構造、アミン構造、アミド構造、ホスファイド構造、ホスフィン構造、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得るが、これらに限定されない。当業者は、分子骨格を構成し得る原子の数が、イオネン単位１００の所望の機能に応じて変化し得ることを認識するであろう。例えば、図１においては１９個の原子を示すが、数十、数百、または数千、あるいはこれらの組合せの個数の原子を含み得る分子骨格１０２もまた、想定される。
１つまたは複数のカチオン１０４は、分子骨格１０２中に位置する。上記のように、１つまたは複数のカチオン１０４は、窒素カチオンまたはリンカチオンあるいはこの両方を含み得る。カチオン１０４は、分子骨格１０２に沿って配置され、分子骨格１０２中の他の原子と共有結合し得る。種々の実施形態では、１つまたは複数のカチオン１０４は、少なくとも一部分の分子骨格１０２を含み得る。当業者は、イオネン単位１００を構成し得るカチオン１０４の数が、イオネン単位１００の所望の機能に応じて変化し得ることを認識するであろう。例えば、図１においては２つのカチオン１０４を示すが、数十、数百、または数千、あるいはこれらの組合せの個数のカチオン１０４を含み得るイオネン単位１００がまた、想定される。さらに、図１では、等間隔に並んだ複数のカチオン１０４を示すが、カチオン１０４が等間隔に並んでいない他の立体配置もまた、想定される。また、１つまたは複数のカチオン１０４は、分子骨格１０２のそれぞれの末端、または分子骨格１０２の２つ以上の末端間にある分子骨格１０２の中間部、あるいはこの両方に位置し得る。１つまたは複数のカチオン１０４は、イオネン単位１００の１つまたは複数の位置に正電荷を与え得る。
１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、分子骨格１０２に結合して、側鎖を形成し得る。１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、カチオン１０４との結合を介して分子骨格１０２に結合し得る。加えて、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、分子骨格１０２の電気的に中性の原子に結合し得る。イオネン単位１００は、分子骨格１０２の１つもしくは複数の末端、分子骨格１０２のすべての末端、または分子骨格１０２の中間部（例えば、２つの末端間の部分）、あるいはこれらの組合せに結合する、１つまたは複数の疎水性官能基１０６を含み得る。
図１では、疎水性官能基１０６としてビフェニル基を示すが、疎水性の他の官能基もまた、想定される。疎水性官能基１０６の例としては、アルキル構造、アリール構造、アルカン構造、アルデヒド構造、エステル構造、カルボキシ構造、カルボニル構造、カーボネート構造、アルコール構造、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得るが、これらに限定されない。種々の実施形態では、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、同一の構造を含み得る。他の実施形態では、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、第１の構造を含むことがあり、１つまたは複数の他の疎水性官能基１０６は、別の構造を含み得る。
図２は、本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、イオネン単位１００により容易とされ得る、非限定的な溶解プロセス１０８の例となる図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。溶解プロセス１０８は、複数の段階を含むことがあり、これは、イオネン単位１００により病原体細胞に対して実施され得る攻撃機構を集合的に含み得る。病原体細胞の例としては、グラム陽性菌細胞、グラム陰性菌細胞、真菌細胞、または酵母細胞、あるいはこれらの組合せが含まれ得るが、これらに限定されない。
標的病原体細胞は、リン脂質二重層１１０を有する膜を含み得る。種々の実施形態では、膜は、細胞外基質であり得る。リン脂質二重層１１０は、ともに共有結合した複数の膜分子１１２を含むことがあり、膜分子１１２は、親水性頭部１１４および１つまたは複数の疎水性尾部１１６を含み得る。さらに、複数の膜分子１１２のうちの１つまたは複数は、負電荷を帯び得る（図２において「−」記号で示す）。
１１８では、イオネン単位１００の正電荷を帯びたカチオン１０４と負電荷を帯びた１つまたは複数の膜分子１１２との間に静電的相互作用が発生し得る。例えば、１つまたは複数の膜分子１１２の負電荷は、イオネン単位１００を膜（例えば、リン脂質二重層１１０）に誘引し得る。また、静電的相互作用により、膜（例えば、リン脂質二重層１１０）の統合性が静電的に破壊され得る。イオネン単位１００が膜（例えば、リン脂質二重層１１０）に誘引されると、疎水性膜への統合が１２０で発生し得る。例えば、１２０では、イオネン単位１００の１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、リン脂質二重層１１０への統合を開始し得る。イオネン単位１００の正電荷を帯びた部分が誘引され、負電荷を帯びた１つまたは複数の膜分子１１２（例えば、１つまたは複数の親水性頭部１１４）を静電的に破壊すると同時に、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、親水性頭部１１４間に入り込んで、複数の疎水性尾部１１６で作られた疎水性領域に進入し得る。
１１８または１２０あるいはこの両方で発生する機構の結果として、膜（例えば、リン脂質二重層１１０）の不安定化が、１２２で発生し得る。例えば、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、負電荷を帯びた１つまたは複数の膜分子１１２を隣接する膜分子１１２から切断するように作用することがあり、正電荷を帯びたイオネン単位１００は、切断された膜セグメント（例えば、リン脂質二重層１１０の層を構成する、負電荷を帯びた１つもしくは複数の膜分子１１２、または１つもしくは複数の中性の膜分子１１２、あるいはこの両方を含み得る）を、膜の隣接するセグメント（例えば、リン脂質二重層１１０の隣接するセグメント）から離すように移動し得る。膜（例えば、リン脂質二重層１１０）の切断されたセグメントが引き離されるため、これらは１２４で、他の膜分子１１２から完全に離れ、これにより膜（例えば、リン脂質二重層１１０）においてギャップを形成し得る。形成されたギャップは、対象の病原体細胞の溶解に寄与し得る。種々の実施形態では、複数のイオネン単位１００により、溶解プロセス１０８が細胞上で同時に実施され得る。その上、溶解プロセス１０８に関与するイオネン単位１００により、攻撃機構の同一の段階を同時に実施させる必要はない。
図３は、本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による繰返しイオネン単位１００の構造を特徴づけ得る、非限定的な化学構造式２００の例となる図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。種々の実施形態では、化学構造式２００により特徴づけられる繰返しイオネン単位１００は、ともに共有結合して、ポリマー（例えば、ポリイオネン組成物）を形成し得る。
図３に示すように、化学構造式２００により特徴づけられる繰返しイオネン単位１００は、分解性分子骨格１０２を含み得る。さらに、分解性分子骨格１０２は、１つまたは複数のテレフタルアミド構造を含み得る。種々の実施形態では、化学構造式２００により特徴づけられる繰返しイオネン単位１００は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に由来することがあり、この場合、１つまたは複数のテレフタルアミド構造は、ＰＥＴに由来し得る。しかし、化学構造式２００の１つまたは複数の実施形態は、ＰＥＴ以外の１つまたは複数の分子に由来するテレフタルアミド構造を含み得る。
図３における「Ｘ」は、１つまたは複数のカチオン１０４を表し得る。例えば、「Ｘ」は、それらに限定されないが、１つもしくは複数の窒素カチオン、または１つもしくは複数のリンカチオン、あるいはこれらの組合せを含み得る群から選択される、１つまたは複数のカチオン１０４を表し得る。例えば、「Ｘ」は、それらに限定されないが、１つもしくは複数のプロトン化第二級アミンカチオン、１つもしくは複数のプロトン化第三級アミンカチオン、１つもしくは複数の第四級アンモニウムカチオン、または１つもしくは複数のイミダゾリウムカチオン、あるいはこれらの組合せを含み得る群から選択される、１つまたは複数の窒素カチオンを表し得る。別の場合では、「Ｘ」は、それらに限定されないが、１つもしくは複数のプロトン化第二級ホスフィンカチオン、１つもしくは複数のプロトン化第三級ホスフィンカチオン、または１つもしくは複数の第四級ホスホニウムカチオン、あるいはこれらの組合せを含み得る群から選択される、１つまたは複数のリンカチオンを表し得る。
１つまたは複数のカチオン１０４（例えば、化学構造式２００において「Ｘ」で表す）は、１つまたは複数の連結基と共有結合して、少なくとも一部分の分解性分子骨格１０２を形成し得る。１つまたは複数の連結基は、１つまたは複数のカチオン１０４を１つまたは複数のテレフタルアミド構造に結合させて、これにより分子骨格１０２を含み得る。図３における「Ｙ」は、１つまたは複数の連結基を表し得る。１つまたは複数の連結基は、本明細書に記載の分子骨格１０２の種々の特徴に応じて任意の構造を含み得る。例えば、１つまたは複数の連結基は、それらに限定されないが、鎖構造、または環構造、あるいはこれらの組合せを含む、望ましい任意の構造を有し得る。１つまたは複数の連結基は、それらに限定されないが、アルキル構造、アリール構造、アルカン構造、アルデヒド構造、エステル構造、カルボキシ構造、カルボニル構造、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含む、１つまたは複数の化学構造を含み得る。例えば、「Ｙ」は、２個以上１５個以下の炭素原子を有するアルキル鎖を含み得る、１つまたは複数の連結基を表し得る。
図３に示すように、種々の実施形態では、化学構造式２００により特徴づけられる繰返しイオネン単位１００は、分子骨格１０２に沿った複数の位置にカチオン１０４（例えば、「Ｘ」で表す）を含み得る。例えば、カチオン１０４は、分子骨格１０２のいずれかの末端に位置し得る（例えば、図３に示す）。しかし、化学構造式２００の１つまたは複数の実施形態では、分子骨格１０２は、カチオン１０４を、図３に示す２つ未満またはこれよりも多く含み得る。
さらに、図３に示す「Ｒ」は、本明細書に記載の種々の実施形態による、１つまたは複数の疎水性官能基１０６を表し得る。例えば、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、１つもしくは複数のアルキル基、または１つもしくは複数のアリール基、あるいはこの両方を含み得る。例えば、疎水性官能基１０６は、ハロゲン化ジアルキルに由来し得る。１つまたは複数の疎水性官能基１０６（例えば、図３において「Ｒ」で表す）は、カチオン１０４（例えば、図３において「Ｘ」で表す）または分子骨格１０２あるいはこの両方のうち１つまたは複数と共有結合することがあり、これは、１つもしくは複数のカチオン１０４（例えば、図３において「Ｘ」で表す）、１つもしくは複数の連結基（例えば、図３において「Ｙ」で表す）、または１つもしくは複数のテレフタルアミド構造、あるいはこれらの組合せを含み得る。加えて、図３に示す「ｎ」は、２以上１，０００以下の整数を表し得る。
図４は、化学構造式２００により特徴づけられ得る、１つまたは複数の繰返しイオネン単位１００の生成を容易とし得る、非限定的な方法３００の例となる流れ図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。
方法３００は、３０２において、複数のアミンモノマーを、１つまたは複数の求電子試薬を用いて溶媒中に溶解することを含み得る。複数のアミンモノマーは、分解性骨格を含み得る。さらに、分解性骨格は、１つまたは複数のテレフタルアミド構造を含み得る。加えて、複数のアミンモノマーは、それらに限定されないが、アルキルアミン基、複素環式アミン基、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得る群から選択される構造をさらに含み得る。その上、１つまたは複数の実施形態では、複数の分解性アミンモノマーは、分解性テトラアミンモノマーであり得る。
１つまたは複数の求電子試薬は、例えば、１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、ハロゲン化ジアルキル）を含み得る。例えば、１つまたは複数の求電子試薬は、塩化物または臭化物あるいはこの両方を有する１つまたは複数のハロゲン化ジアルキルを含み得る。求電子試薬の例としては、ｐ−キシリレンジクロリド、４，４’−ビス（クロロメチル）ビフェニル、１，４−ビス（ブロモメチル）ベンゼン、４，４’−ビス（ブロモメチル）ビフェニル、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得るが、これらに限定されない。溶媒は、有機溶媒であり得る。溶媒の例としては、ジメチルホルムアミド（「ＤＭＦ」）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（「ＤＢＵ」）、１−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）−フェニル）−３−シクロヘキシル−２−チオ尿素（「ＴＵ」）、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得るが、これらに限定されない。
方法３００は、３０４において、複数のアミンモノマーと１つまたは複数の求電子試薬を重合して、繰返しイオネン単位（例えば、イオネン単位１００）を形成することを含み得る。繰返しイオネン単位（例えば、イオネン単位１００）は、分解性骨格（例えば、分子骨格１０２）に沿って配置されたカチオン１０４（例えば、窒素カチオンまたはリンカチオンあるいはこの両方）を含み得る。さらに、繰返しイオネン単位１００は、抗菌機能を有し得る。
３０４における重合の間に、分解性骨格に位置する、窒素原子またはリン原子あるいはこの両方を、アルキル化または四級化あるいはこの両方に供することがあり、このため、３０４における重合では、ポリマー形成反応（例えば、繰返しイオネン単位１００の形成）および帯電（例えば、窒素カチオンまたはリンカチオンあるいはこの両方を含む、カチオン１０４の形成）を同時に、触媒を必要とせずに誘導し得る。さらに、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、アルキル化または四級化あるいはこの両方のプロセスの結果として、１つもしくは複数の求電子試薬に由来し得るか、または１つもしくは複数のカチオン１０４に結合し得るか、あるいはこの両方であり得る。
３０４において形成された繰返しイオネン単位は、イオネン単位１００の１つまたは複数の実施形態を含むことがあり、化学構造式２００の１つまたは複数の実施形態により特徴づけられ得る。例えば、３０４において形成された繰返しイオネン単位１００は、１つもしくは複数のカチオン１０４（例えば、化学構造式２００において「Ｘ」で表す）、１つもしくは複数の連結基（例えば、化学構造式２００において「Ｙ」で表す）、テレフタルアミド構造（例えば、図３に示す）、または１つもしくは複数の疎水性官能基１０６（例えば、化学構造式２００において「Ｒ」で表す）あるいはこれらの組合せを含み得る、分解性分子骨格１０２を含み得る。１つまたは複数のカチオン１０４は、窒素カチオン（例えば、第四級アンモニウムカチオン、またはイミダゾリウムカチオン、あるいはこれらの組合せ）またはリンカチオン（例えば、第四級ホスホニウムカチオン）あるいはこれらの組合せであり得る。カチオン１０４は、テレフタルアミド構造に、１つまたは複数の連結基（例えば、アルキル基またはアリール基あるいはこの両方）を介して結合し得る。さらに、１つまたは複数のカチオン１０４は、１つまたは複数の疎水性官能基１０６に結合し得る。加えて、３０４において形成された繰返しイオネン単位１００は、２回以上１，０００回以下の回数、繰り返し得る。
図５は、方法３００の１つまたは複数の実施形態に従って実行されることがあり、化学構造式２００により特徴づけられ得る繰返しイオネン単位１００を生成し得る、非限定的な方法４００の例となる別の流れ図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。
方法４００は、４０２において、複数の分解性アミンモノマーを、１つまたは複数の求電子試薬を用いて溶媒中に溶解することを含み得る。方法３００に関して上記のように、複数の分解性アミンモノマーは、それらに限定されないが、アルキルアミン基、複素環式アミン基、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得る群から選択される構造をさらに含み得る。その上、１つまたは複数の実施形態では、複数の分解性アミンモノマーは、分解性テトラアミンモノマーであり得る。
１つまたは複数の求電子試薬は、例えば、１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、ハロゲン化ジアルキル）を含み得る。例えば、１つまたは複数の求電子試薬は、塩化物または臭化物あるいはこの両方を有する１つまたは複数のハロゲン化ジアルキルを含み得る。求電子試薬の例としては、ｐ−キシリレンジクロリド、４，４’−ビス（クロロメチル）ビフェニル、１，４−ビス（ブロモメチル）ベンゼン、４，４’−ビス（ブロモメチル）ビフェニル、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得るが、これらに限定されない。
溶媒は、有機溶媒であり得る。溶媒の例としては、ＤＭＦ、ＤＢＵ、ＴＵ、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得るが、これらに限定されない。例えば、ＤＭＦは、反応物を昇温で溶解可能であるため、溶媒として使用し得る。１つまたは複数の実施形態では、等モル量の複数の分解性アミンモノマーおよび１つまたは複数の求電子試薬を溶媒中に溶解し得る。
１つまたは複数の実施形態では、複数の分解性アミンモノマーは、ＰＥＴのアミノリシスにより調製し得る。例えば、ＰＥＴは、１つまたは複数のアミノリシス試薬により解重合させ得る。１つまたは複数のアミノリシス試薬は、ジアミンであり得る。ジアミンの第１のアミノ基は、第一級アミノ基および第二級アミノ基を含み得るが、これらに限定されない。また、ジアミンの第２のアミノ基は、第一級アミノ基、第二級アミノ基、第三級アミノ基、またはイミダゾール基、あるいはこれらの組合せを含み得るが、これらに限定されない。例えば、１つまたは複数の実施形態では、第二級アミノ基は、第三級アミノ基またはイミダゾール基あるいはこの両方である。
以下に提示するスキーム１では、ＰＥＴのアミノリシスにより調製され得る、３つの例となる非限定的な分解性アミンモノマーを実証する。
複数の分解性アミンモノマーの調製（例えば、スキーム１による）は、触媒または溶媒あるいはこの両方を必要とせずに実施し得る。さらに、ＰＥＴのアミノリシスは、過剰量のアミノリシス試薬（例えば、４倍の過剰量のアミノリシス試薬）を用いて実施し得る。その上、アミノリシスにより、ＰＥＴを昇温で解重合させ得る。冷却時、標的分解性アミンモノマーは、過剰量の試薬およびアルコール副産物（例えば、エチレングリコール）により結晶化され得る。次いで、分解性アミンモノマーは、濾過し、すすいで（例えば、酢酸エチルを用いて）、さらなる精製は必要とせずに使用し得る。
スキーム１では、３つの例となる、ＰＥＴに由来する分解性アミンモノマーを表すが、ＰＥＴに由来し得る他の分解性アミンモノマーもまた、想定される。例えば、ＰＥＴは、スキーム１に表す３つ以外のアミノリシス試薬を用いて解重合させ得る。例えば、水素原子を与えてテレフタルアミド構造への結合を容易とし得る、第一級アミノ基または第二級アミノ基あるいはこの両方、および後にカチオン１０４となり得る、第２のアミノ基またはイミダゾール基あるいはこの両方を有する任意のアミノリシス試薬を、ＰＥＴを用いて重合させ、分解性アミンモノマーを調製して、４０２において使用し得る。さらに、本明細書に記載の、ＰＥＴに由来する調製した分解性アミンモノマーは、方法３００において利用し得る、複数のアミンモノマーを含み得る。
加えて、１つまたは複数の実施形態では、本明細書に記載の方法（例えば、方法３００または方法４００あるいはこの両方）とともに利用される複数の分解性アミンモノマーは、ＰＥＴ以外の分子に由来し得る。過剰量の他の開始分子が、重合されるか、または解重合されるか、あるいはこの両方によって、複数のアミンモノマー（例えば、分解性骨格を有し得るか、テレフタルアミド構造を含み得るか、またはテトラアミンであり得るか、あるいはこれらの組合せであり得る）を調製することがあり、これを本明細書に記載の方法（例えば、方法３００または方法４００あるいはこの両方）とともに利用し得ることを、当業者は容易に認識し得る。
方法４００は、４０４において、任意選択で、複数の分解性アミンモノマー、１つまたは複数の求電子試薬、および溶媒を、摂氏１５度（℃）以上１５０℃以下の温度で、８時間以上７２時間以下（例えば、１２時間以上２４時間以下）の間、撹拌することを含み得る。
方法４００は、４０６において、複数の分解性アミンモノマーと求電子試薬を重合して、沈殿物（例えば、ポリイオネン組成物）を形成することを含み得る。沈殿物（例えば、ポリイオネン組成物）は、分解性分子骨格１０２に沿って配置されたカチオン１０４を含み得る、繰返しイオネン単位１００（例えば、化学構造式２００により特徴づけられる）を含み得る。分子骨格１０２は、テレフタルアミド構造（例えば、化学構造式２００に示す）を含み得る。さらに、４０６において形成された繰返しイオネン単位１００は、抗菌機能を有し得る。１つまたは複数の実施形態では、４０６における重合は、窒素ガス充填下で実施し得る。加えて、４０６における重合では、１つまたは複数の求電子試薬を用いた、アルキル化または四級化あるいはこの両方によりカチオンを生成し得る。種々の実施形態では、沈殿物を構成するテレフタルアミド構造は、解重合して複数の分解性アミンモノマーを調製したＰＥＴに由来し得る。
４０６における重合の間に、分解性アミンモノマーに位置する、窒素原子またはリン原子あるいはこの両方を、アルキル化または四級化あるいはこの両方に供することがあり、このため、４０６における重合では、ポリマー形成反応（例えば、繰返しイオネン単位１００の形成）および帯電（例えば、窒素カチオンまたはリンカチオンあるいはこの両方を含む、カチオン１０４の形成）を同時に、触媒を必要とせずに誘導し得る。さらに、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、アルキル化または四級化あるいはこの両方のプロセスの結果として、１つもしくは複数の求電子試薬に由来し得るか、または１つもしくは複数のカチオン１０４に結合し得るか、あるいはこの両方であり得る。
例えば、４０６において形成された繰返しイオネン単位は、イオネン単位１００の１つまたは複数の実施形態を含むことがあり、化学構造式２００の１つまたは複数の実施形態により特徴づけられ得る。例えば、４０６において形成された繰返しイオネン単位１００は、１つもしくは複数のカチオン１０４（例えば、化学構造式２００において「Ｘ」で表す）、１つもしくは複数の連結基（例えば、化学構造式２００において「Ｙ」で表す）、テレフタルアミド構造（例えば、図３に示す）、または１つもしくは複数の疎水性官能基１０６（例えば、化学構造式２００において「Ｒ」で表す）、あるいはこれらの組合せを含み得る、分解性分子骨格１０２を含み得る。１つまたは複数のカチオン１０４は、窒素カチオン（例えば、第四級アンモニウムカチオン、またはイミダゾリウムカチオン、あるいはこれらの組合せ）またはリンカチオン（例えば、第四級ホスホニウムカチオン）あるいはこれらの組合せであり得る。カチオン１０４は、１つまたは複数の連結基（例えば、アルキル基またはアリール基あるいはこの両方）を介してテレフタルアミド構造に結合し得る。さらに、１つまたは複数のカチオン１０４は、１つまたは複数の疎水性官能基１０６に結合し得る。加えて、４０６において形成された繰返しイオネン単位１００は、２回以上１，０００回以下の回数、繰り返し得る。
本明細書に記載の方法（例えば、方法３００または方法４００あるいはこの両方）により生成された繰返しイオネン単位１００の抗菌活性は、分子量に非依存性であり得る。したがって、方法（例えば、方法３００または方法４００あるいはこの両方）は、拡散律速機構（例えば、ポリマー沈殿）により到達した分子量を中程度の分子量（例えば、１モルあたり１０，０００グラム（ｇ／ｍｏｌ）未満の分子量）まで消失させ得る重合条件を標的とすることができ、これは、水性媒体における繰返しイオネン単位１００の溶解性を助け得る。
図６は、本明細書に記載の１つまたは複数の方法（例えば、方法３００または方法４００あるいはこの両方）による、１つまたは複数の繰返しイオネン単位１００（例えば、化学構造式２００により特徴づけられる）の重合を表し得る、非限定的なスキーム５００の例となる図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。例えば、スキーム５００は、第１のポリイオネン組成物５０２（例えば、化学構造式２００により特徴づけられ得るか、あるいは方法３００もしくは方法４００またはこの両方により生成されるか、さもなければこの両方による、繰返しイオネン単位１００）を形成し得る、第１の重合を表し得る。スキーム５００はまた、第２のポリイオネン組成物５０４（例えば、化学構造式２００により特徴づけられ得るか、あるいは方法３００もしくは方法４００またはこの両方により生成されるか、さもなければこの両方による、繰返しイオネン単位１００）を形成し得る、第２の重合を表し得る。スキーム５００では、「ｎ」は、２以上１，０００以下の整数を表し得る。加えて、第１の重合および第２の重合において利用する第１のモノマー反応物５０１は、本明細書に記載の種々の実施形態（例えば、スキーム１）による、ＰＥＴに由来し得るテレフタルアミド構造を含む分解性テトラアミンモノマーであり得る。１つまたは複数の他の実施形態では、アミンモノマー反応物５０１は、ＰＥＴ以外の分子に由来し得る。
第１の重合では、第１のモノマー反応物５０１（例えば、ＰＥＴのアミノリシスに由来する）をｐ−キシリレンジクロリドと重合させることにより第１のポリイオネン組成物５０２を形成し得る。第１の重合では、第１のモノマー反応物５０１の分解性骨格（例えば、分子骨格１０２）に沿って配置された第１のモノマー反応物５０１の第三級アミノ基の四級化によって、第１のポリイオネン組成物５０２の構造を形成すると同時に、第１のポリイオネン組成物５０２を（例えば、複数の第四級アンモニウムカチオンを生成することにより）正に帯電させ得る。
第２の重合では、第１のモノマー反応物５０１（例えば、ＰＥＴのアミノリシスに由来する）を４，４’−ビス（クロロメチル）−１，１’−ビフェニルと重合させることにより第２のポリイオネン組成物５０４を形成し得る。第２の重合では、第１のモノマー反応物５０１の分解性骨格（例えば、分子骨格１０２）に沿って配置された第１のモノマー反応物５０１の第三級アミノ基の四級化によって、第２のポリイオネン組成物５０４の構造を形成すると同時に、第２のポリイオネン組成物５０４を（例えば、複数の第四級アンモニウムカチオンを生成することにより）正に帯電させ得る。
図７は、本明細書に記載の１つまたは複数の方法（例えば、方法３００または方法４００あるいはこの両方）による、１つまたは複数の繰返しイオネン単位１００（例えば、化学構造式２００により特徴づけられる）の重合を表し得る、非限定的なスキーム６００の例となる別の図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。例えば、スキーム６００は、第３のポリイオネン組成物６０２（例えば、化学構造式２００により特徴づけられ得るか、あるいは方法３００もしくは方法４００またはこの両方により生成されるか、さもなければこの両方による、繰返しイオネン単位１００）を形成し得る、第３の重合を表し得る。スキーム６００はまた、第４のポリイオネン組成物６０４（例えば、化学構造式２００により特徴づけられ得るか、あるいは方法３００もしくは方法４００またはこの両方により生成されるか、さもなければこの両方による、繰返しイオネン単位１００）を形成し得る、第４の重合を表し得る。スキーム６００では、「ｎ」は、２以上１，０００以下の整数を表し得る。加えて、第３の重合および第４の重合において利用し得る第２のモノマー反応物６０１は、本明細書に記載の種々の実施形態（例えば、スキーム１）による、ＰＥＴに由来し得るテレフタルアミド構造を含む分解性テトラアミンモノマーであり得る。
第３の重合では、第２のモノマー反応物６０１（例えば、ＰＥＴのアミノリシスに由来する）をｐ−キシリレンジクロリドと重合させることにより第３のポリイオネン組成物６０２を形成し得る。第３の重合では、第２のモノマー反応物６０１の分解性骨格（例えば、分子骨格１０２）に沿って配置された第２のモノマー反応物６０１の第三級アミノ基の四級化によって、第３のポリイオネン組成物６０２の構造を形成すると同時に、第３のポリイオネン組成物６０２を（例えば、複数の第４級アンモニウムカチオンを生成することにより）正に帯電させ得る。
第４の重合では、第２のモノマー反応物６０１（例えば、ＰＥＴのアミノリシスに由来する）を４，４’−ビス（クロロメチル）−１，１’−ビフェニルと重合させることにより第４のポリイオネン組成物６０４を形成し得る。第４の重合では、第２のモノマー反応物６０１の分解性骨格（例えば、分子骨格１０２）に沿って配置された第２のモノマー反応物６０１の第三級アミノ基の四級化によって、第４のポリイオネン組成物６０４の構造を形成すると同時に、第４のポリイオネン組成物６０４を（例えば、複数の第四級アンモニウムカチオンを生成することにより）正に帯電させ得る。
図８は、本明細書に記載の１つまたは複数の方法（例えば、方法３００または方法４００あるいはこの両方）による、１つまたは複数の繰返しイオネン単位１００（例えば、化学構造式２００により特徴づけられる）の重合を表し得る、非限定的なスキーム７００の例となる別の図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。例えば、スキーム７００は、第５のポリイオネン組成物７０２（例えば、化学構造式２００により特徴づけられ得るか、あるいは方法３００もしくは方法４００またはこの両方により生成されるか、さもなければこの両方による、繰返しイオネン単位１００）を形成し得る、第５の重合を表し得る。スキーム７００はまた、第６のポリイオネン組成物７０４（例えば、化学構造式２００により特徴づけられ得るか、あるいは方法３００もしくは方法４００またはこの両方により生成されるか、さもなければこの両方による、繰返しイオネン単位１００）を形成し得る、第６の重合を表し得る。スキーム７００では、「ｎ」は、２以上１，０００以下の整数を表し得る。加えて、第３の重合および第４の重合において利用し得る第３のモノマー反応物７０１は、本明細書に記載の種々の実施形態（例えば、スキーム１）による、ＰＥＴに由来し得るテレフタルアミド構造を含む分解性テトラアミンモノマーであり得る。
第５の重合では、第３のモノマー反応物７０１（例えば、ＰＥＴのアミノリシスに由来する）をｐ−キシリレンジクロリドと重合させることにより第５のポリイオネン組成物７０２を形成し得る。第５の重合では、第３のモノマー反応物７０１の分解性骨格（例えば、分子骨格１０２）に沿って配置された第３のモノマー反応物７０１のイミダゾール環のアルキル化によって、第５のポリイオネン組成物７０２の構造を形成すると同時に、第５のポリイオネン組成物７０２を（例えば、複数のイミダゾリウムカチオンを生成することにより）正に帯電させ得る。
第６の重合では、第３のモノマー反応物７０１（例えば、ＰＥＴのアミノリシスに由来する）を４，４’−ビス（クロロメチル）−１，１’−ビフェニルと重合させることにより第６のポリイオネン組成物７０４を形成し得る。第６の重合では、第３のモノマー反応物７０１の分解性骨格（例えば、分子骨格１０２）に沿って配置された第３のモノマー反応物７０１のイミダゾール環のアルキル化によって、第６のポリイオネン組成物７０４の構造を形成すると同時に、第６のポリイオネン組成物７０４を（例えば、複数のイミダゾリウムカチオンを生成することにより）正に帯電させ得る。
図９は、本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数のポリイオネン組成物の抗菌効果を表し得る、非限定的な表８００の例となる図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。本明細書に記載のポリイオネン（例えば、化学構造式２００により特徴づけられ得るか、あるいは方法３００もしくは方法４００またはこの両方により生成されるか、さもなければこの両方による、繰返しイオネン単位１００、例えば、スキーム５００、スキーム６００、またはスキーム７００、あるいはこれらの組合せにおいて表す、繰返しイオネン単位１００）の抗菌作用を実証するために、複数のポリイオネン組成物を広範な病原体に対して評価した。
表８００の第１の列８０２は、評価対象のポリイオネン組成物を表し得る。表８００の第２の列８０４では、対象のポリイオネン組成物の、黄色ブドウ球菌（「ＳＡ」）に関する最小阻止濃度（ＭＩＣ）を１ミリリットルあたりのマイクログラム（μｇ／ｍＬ）で示す。表８００の第３の列８０６では、対象のポリイオネン組成物の、大腸菌（Escherichia coli、「ＥＣ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表８００の第４の列８０８では、対象のポリイオネン組成物の、緑膿菌（「ＰＡ」）に関するＭＩＣを、μｇ／ｍＬで示す。表８００の第５の列８１０では、対象のポリイオネン組成物の、カンジダ・アルビカンス（Candida albicans、「ＣＡ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表８００の第６の列８１２では、対象のポリイオネン組成物の、ラットの赤血球に関する溶血活性（「ＨＣ５０」）をμｇ／ｍＬで示す。
表８００に示すように、第１のポリイオネン組成物５０２および第２のポリイオネン組成物５０４は、抗菌活性が強く、前者は、より強力であり得る（例えば、ＭＩＣが低い）。第２のポリイオネン組成物５０４は、第１のポリイオネン組成物５０２よりも相対的に疎水性であることがあり、このためこれは、ポリイオネン組成物の評価に使用する培養培地中で、１つまたは複数のタンパク質と相互作用し得る。第１のポリイオネン組成物５０２と第２のポリイオネン組成物５０４の両方は、有効濃度のラットの赤血球に無視できるほどの溶血を生じ、ラットの赤血球の５０％が溶解するポリマー濃度（ＨＣ５０）は、２０００μｇ／ｍＬを超え得る。第１のポリイオネン組成物５０２および第２のポリイオネン組成物５０４と比較して、第５のポリイオネン組成物７０２および第６のポリイオネン組成物７０４にイミダゾリウムを使用すると、類似の抗菌力（例えば、類似のＭＩＣ範囲）がもたらされ得る。しかし、第５のポリイオネン組成物７０２および第６のポリイオネン組成物７０４は、哺乳動物細胞に対する高い毒性を生じ得る（例えば、低いＨＣ５０値により反映される）。
図１０は、本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態による、種々のポリイオネン組成物の種々の濃度における溶血活性を表し得る、非限定的なグラフ９００を例示する。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。例えば、図１０は、百万分の８（ｐｐｍ）〜２，０００ｐｐｍの範囲にわたる濃度の、第１のポリイオネン組成物５０２、第２のポリイオネン組成物５０４、第５のポリイオネン組成物７０２、または第６のポリイオネン組成物７０４、あるいはこれらの組合せの溶血活性を示す。グラフ９００に表す溶血活性は、ラットの赤血球に関し得る。
図１１は、病原体の死滅、病原体増殖の予防、または病原体による汚染の予防、あるいはこれらの組合せの、非限定的な方法１０００の例となる別の流れ図を示す。本明細書に記載の他の実施形態において利用する類似の要素を繰返し記載することは、簡潔さのために省略する。病原体の例としては、グラム陰性菌、グラム陽性菌、真菌、酵母、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含むが、これらに限定されない。
方法１０００は、１００２において、病原体をポリマーと接触させることを含み得る。ポリマーは、繰返しイオネン単位１００（例えば、化学構造式２００により特徴づけられる）を含み得る。繰返しイオネン単位１００は、１つまたは複数のテレフタルアミド構造（例えば、ＰＥＴのアミノリシスに由来する）を含み得る分解性骨格（例えば、分子骨格１０２）に沿って配置されたカチオン１０４（例えば、窒素カチオンまたはリンカチオンあるいはこの両方）を含み得る。繰返しイオネン単位１００は、抗菌機能を有し得る。
方法１０００は、１００４において、ポリマー（例えば、化学構造式２００により特徴づけられる繰返しイオネン単位１００）と病原体を接触させるときに、病原体の膜を（例えば、溶解プロセス１０８を介して）静電的に破壊することを含み得る。加えて、ポリマー（例えば、化学構造式２００により特徴づけられる繰返しイオネン単位１００）と病原体の接触は、疎水性膜への統合により（例えば、溶解プロセス１０８を介して）膜を破壊し得る。
１００２において病原体に接触するポリマーを構成する繰返しイオネン単位は、イオネン単位１００の１つまたは複数の実施形態を含むことがあり、化学構造式２００の１つまたは複数の実施形態により特徴づけられ得る。例えば、繰返しイオネン単位１００は、１つもしくは複数のカチオン１０４（例えば、化学構造式２００において「Ｘ」で表す）、１つもしくは複数の連結基（例えば、化学構造式２００において「Ｙ」で表す）、テレフタルアミド構造（例えば、図３に示す）、または１つもしくは複数の疎水性官能基１０６（例えば、化学構造式２００において「Ｒ」で表す）、あるいはこれらの組合せを含み得る、分解性分子骨格１０２を含み得る。１つまたは複数のカチオン１０４は、窒素カチオン（例えば、第四級アンモニウムカチオン、またはイミダゾリウムカチオン、あるいはこれらの組合せ）、またはリンカチオン（例えば、第四級ホスホニウムカチオン）、あるいはこれらの組合せであり得る。カチオン１０４は、テレフタルアミド構造に、１つまたは複数の連結基（例えば、アルキル基またはアリール基あるいはこの両方）を介して結合し得る。さらに、カチオン１０４のうちの１つまたは複数は、疎水性官能基１０６のうちの１つまたは複数に結合し得る。加えて、繰返しイオネン単位１００は、２回以上１，０００回以下の回数、繰り返し得る。したがって、１００２において病原体に接触する繰返しイオネン単位１００は、本明細書に記載の種々の実施形態のあらゆる特徴を含み得る。
本明細書に記載の、種々の構造（例えば、図１〜３に関して記載する）、組成物（例えば、図６〜１０に関して記載する）、または方法（例えば、図４〜５および１１に関して記載する）、あるいはこれらの組合せは、多様な適用に組み込まれ得る。例えば、この適用は、種々の項目、例えば、それらに限定されないが、食品包装、医療機器、床面、家具表面、創傷治癒のための用具（例えば、包帯またはガーゼあるいはこの両方）、建物表面、植物（例えば、農業作物）、地面、耕作機械、ベッド、シーツ、衣類、毛布、靴、扉、扉の枠、壁、天井、マットレス、照明器具、小平面、スイッチ、洗面台、手すり、リモコン、化粧台、コンピュータ装置、カート、台車、大型のかご、大型の容器、もしくはこれらの組合せ、またはその他の、洗浄、消毒、殺菌、あるいは他の処理、さもなければこれらの組合せを含み得る。別の例では、この適用は、医薬、薬学的塩、衛生用品（例えば、石鹸またはシャンプーあるいはこの両方）、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得る。さらなる例では、この適用は、食用作物の処理を容易とし得る、農業用のスプレーまたは水溶液あるいはこの両方を含み得る。
加えて、用語「または」は、排他的な「または」ではなく包括的な「または」を意味することを意図する。すなわち、他に明示しない限り、または文脈から明らかでない限り、「ＸがＡまたはＢを利用する」は、いずれかの自然な包括的置換を意味することを意図する。すなわち、ＸがＡを利用するか、ＸがＢを利用するか、またはＸがＡとＢの両方を利用する場合、「ＸがＡまたはＢを利用する」は、前述の場合のいずれかに従って満たされる。その上、対象の明細書および添付の図面において使用する項目「ａ」および「ａｎ」は、他に明示しない限り、または文脈から明らかでない限り、「１つまたは複数の」を意味して、単数形を対象とすると一般的に解釈されるべきである。本明細書において使用する場合、用語「例」または「例となるもの」あるいはこの両方を利用して、例、場合、または例示としての作用を意味する。誤解を避けるために、本明細書に開示する対象は、このような例により限定されない。加えて、「例」または「例となるもの」あるいはこの両方として本明細書に記載のいかなる態様またはデザインも、他の態様またはデザインを超える好ましいもの、または有利なものとして必ずしも解釈されず、当業者に公知の、例となる等価な構造および技術を排除することをも意味しない。
上記に記載しているものは、系、組成物、および方法の単なる例を含む。言うまでもなく、試薬、生成物、溶媒、または本開示を説明する目的のための項目、あるいはこれらの組合せの考え得るすべての組合せを記載することは不可能であるが、当業者は、本開示の多くのさらなる組合せおよび置換が可能であることを認識し得る。その上、用語「含む」、「有する」、「保有する」およびその他を、詳細な説明、特許請求の範囲、添付物および図面において使用する限り、このような用語は、「含む」が特許請求の範囲において転換語として利用されるときに解釈される場合の用語「含む」と同様に、包括的であることを意図する。種々の実施形態の記載は、例示目的のために提示しているが、開示する実施形態に対して、徹底的であること、または限定することを意図しない。多くの変更形態および変形形態は、記載する実施形態の範囲から逸脱することなく、当業者に明らかとなろう。本明細書において使用する用語は、実施形態の原理、実用化、または市場に見出される技術を超える技術的向上を最適に説明するため、あるいは当業者の他者が、本明細書に開示の実施形態を理解することを可能とするために選択した。
１００ イオネン単位
１０２ 分子骨格
１０４ カチオン
１０６ 疎水性官能基
１０８ 溶解プロセス
１１０ リン脂質二重層
１１２ 膜分子
１１４ 親水性頭部
１１６ 疎水性尾部
１１８ 静電的相互作用
１２０ 疎水性膜への統合
１２２ 膜の不安定化
１２４ ギャップの形成
２００ 化学構造式
３００ 繰返しイオネン単位の生成方法
３０２ アミンモノマーの求電子試薬による溶解
３０４ アミンモノマーと求電子試薬の重合による繰返しイオネン単位の形成
４００ 化学構造式２００により特徴づけられる繰返しイオネン単位の生成方法
４０２ 分解性アミンモノマーの求電子試薬による溶解
４０４ 分解性アミンモノマー、求電子試薬および溶媒の撹拌
４０６ 分解性アミンモノマーと求電子試薬の重合による沈殿物の形成
５００ 繰返しイオネン単位の第１および第２の重合スキーム
５０１ 第１のモノマー反応物
５０２ 第１のポリイオネン組成物
５０４ 第２のポリイオネン組成物
６００ 繰返しイオネン単位の第３および第４の重合スキーム
６０１ 第２のモノマー反応物
６０２ 第３のポリイオネン組成物
６０４ 第４のポリイオネン組成物
７００ 繰返しイオネン単位の第５および第６の重合スキーム
７０１ 第３のモノマー反応物
７０２ 第５のポリイオネン組成物
７０４ 第６のポリイオネン組成物
８００ ポリイオネン組成物の抗菌効果を示す表
８０２ 評価対象のポリイオネン組成物
８０４ 黄色ブドウ球菌（ＳＡ）に関するポリイオネン組成物の最小阻止濃度（ＭＩＣ）
８０６ 大腸菌（ＥＣ）に関するポリイオネン組成物の最小阻止濃度（ＭＩＣ）
８０８ 緑膿菌（ＰＡ）に関するポリイオネン組成物の最小阻止濃度（ＭＩＣ）
８１０ カンジダ・アルビカンス（ＣＡ）に関するポリイオネン組成物の最小阻止濃度（ＭＩＣ）
８１２ ラットの赤血球に関するポリイオネン組成物の溶血活性（「ＨＣ５０」）
９００ ポリイオネン組成物の溶血活性を表すグラフ
１０００ 病原体の死滅、病原体増殖の予防、または病原体による汚染の予防、あるいはこれらの組合せの方法
１００２ 病原体とポリマーの接触
１００４ 病原体膜の静電的破壊

Claims (25)

  1. テレフタルアミド構造を含む分解性骨格に沿って配置されたカチオンを含む繰返しイオネン単位
    を含むポリマーであって、前記繰返しイオネン単位が抗菌機能を有する、ポリマー。
  2. 前記カチオンが、窒素カチオンおよびリンカチオンからなる群から選択される、請求項１に記載のポリマー。
  3. 前記カチオンが、プロトン化第二級アミンカチオン、プロトン化第三級アミンカチオン、第四級アンモニウムカチオン、およびイミダゾリウムカチオンからなる第２の群から選択される窒素カチオンである、請求項２に記載のポリマー。
  4. 前記カチオンが、疎水性官能基と共有結合する、請求項２に記載のポリマー。
  5. 前記繰返しイオネン単位が、構造式１：
    により特徴づけられる構造を有し、
    式中、Ｘは、前記カチオンを表し、Ｒは、前記疎水性官能基を表し、ｎは、２以上１，０００以下の整数を表し、Ｙは、アルキル基およびアリール基からなる第２の群から選択される官能基を表す、請求項４に記載のポリマー。
  6. 前記カチオンが、プロトン化第二級アミンカチオン、プロトン化第三級アミンカチオン、第四級アンモニウムカチオン、およびイミダゾリウムカチオンからなる第３の群から選択される窒素カチオンである、請求項５に記載のポリマー。
  7. 前記カチオンが、前記第四級アンモニウムカチオンである、請求項６に記載のポリマー。
  8. 前記カチオンが、前記イミダゾリウムカチオンである、請求項６に記載のポリマー。
  9. 前記テレフタルアミド構造が、ポリエチレンテレフタレートに由来する、請求項６に記載のポリマー。
  10. 前記繰返しイオネン単位が、
    からなる群から選択される構造式により特徴づけられる構造を有し、
    式中、ｎは、２以上１，０００以下の整数である、請求項１に記載のポリマー。
  11. テレフタルアミド構造を含む分解性骨格を含む複数のアミンモノマー、および、求電子試薬を、溶媒中に溶解すること、および、
    前記複数のアミンモノマーと前記求電子試薬とを重合して、繰返しイオネン単位を形成することであって、前記繰返しイオネン単位は、前記分解性骨格に沿って配置されたカチオンを含む、繰返しイオネン単位を形成すること
    を含む方法であって、前記繰返しイオネン単位が抗菌機能を有する、方法。
  12. 前記重合が、前記複数のアミンモノマーをともに共有結合させ、前記重合が、アルキル化および四級化からなる群から選択される、前記カチオンを生成するプロセスを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記複数のアミンモノマー、前記求電子試薬、および前記溶媒を、摂氏１５度（℃）以上１５０℃以下の温度で、１２時間以上２４時間以下の所定の時間、撹拌すること
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記複数のアミンモノマーが、テトラアミンモノマーであり、前記カチオンが、プロトン化第二級アミンカチオン、プロトン化第三級アミンカチオン、第四級アンモニウムカチオン、およびイミダゾリウムカチオンからなる第２の群から選択される窒素カチオンである、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記繰返しイオネン単位が、構造式：
    により特徴づけられる構造を有し、
    式中、Ｘは、前記窒素カチオンを表し、Ｒは、疎水性官能基を表し、ｎは、２以上１，０００以下の整数を表し、Ｙは、アルキル基およびアリール基からなる第３の群から選択される官能基を表す、請求項１４に記載の方法。
  16. 繰返しイオネン単位を含むポリイオネン組成物であって、
    前記繰返しイオネン単位は、テレフタルアミド構造を含む分解性分子骨格、および、
    前記分解性分子骨格と共有結合したカチオンを含み、
    前記繰返しイオネン単位が抗菌機能を有する、ポリイオネン組成物。
  17. 前記カチオンが、プロトン化第二級アミンカチオン、プロトン化第三級アミンカチオン、第四級アンモニウムカチオン、およびイミダゾリウムカチオンからなる群から選択される、請求項１６に記載のポリイオネン組成物。
  18. 前記カチオンと共有結合した疎水性官能基をさらに含む、請求項１７に記載のポリイオネン組成物。
  19. 前記繰返しイオネン単位が、構造式：
    により特徴づけられる構造を有し、
    式中、Ｘは、前記カチオンを表し、Ｒは、前記疎水性官能基を表し、ｎは、２以上１，０００以下の整数を表し、Ｙは、アルキル基およびアリール基からなる第２の群から選択される官能基を表す、請求項１８に記載のポリイオネン組成物。
  20. 複数の分解性アミンモノマーを、求電子試薬を用いて溶媒中に溶解すること、および、
    前記複数の分解性アミンモノマーと前記求電子試薬を重合して、テレフタルアミド構造を含む分解性分子骨格に沿って配置されたカチオンを含む繰返しイオネン単位を含む沈殿物を形成すること
    を含む方法であって、前記繰返しイオネン単位が抗菌機能を有する、方法。
  21. 前記複数の分解性アミンモノマーを、ポリエチレンテレフタレートのアミノリシスにより調製すること
    をさらに含む方法であって、前記テレフタルアミド構造が、前記ポリエチレンテレフタレートに由来する、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記複数の分解性アミンモノマー、前記求電子試薬、および前記溶媒を、摂氏１５度（℃）以上１５０℃以下の温度で、１２時間以上２４時間以下の所定の時間、撹拌すること
    をさらに含む方法であって、前記重合が、アルキル化および四級化からなる群から選択されるプロセスにより前記カチオンを形成する、請求項２１に記載の方法。
  23. 病原体を死滅させる方法であって、
    テレフタルアミド構造を含む分解性骨格に沿って配置されたカチオンを含む繰返しイオネン単位を含むポリマーと前記病原体を接触させることを含み、
    前記繰返しイオネン単位が抗菌機能を有し、
    前記病原体を前記ポリマーと前記接触させることにより、前記病原体の膜を静電的に破壊する、病原体を死滅させる方法。
  24. 前記病原体が、グラム陰性微生物、グラム陽性微生物、真菌、および酵母からなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
  25. 前記繰返しイオネン単位が、構造式１：
    により特徴づけられる構造を有し、
    式中、Ｘは、窒素カチオンおよびリンカチオンからなる第２の群から選択される前記カチオンを表し、Ｙは、第２のアルキル基および第２のアリール基からなる第３の群から選択される官能基を表し、Ｒは、疎水性官能基を表し、ｎは、２以上１，０００以下の整数を表す、請求項２４に記載の方法。
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