JP7457433B2 - 抗菌機能を有するモノマー組成物 - Google Patents
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Description
対象の開示は、抗菌機能を有する１つまたは複数のモノマーに関し、より詳細には、１つまたは複数の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つまたは複数のモノマーに関する。
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。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が可能となる、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、モノマーを提供する。モノマーは、単一イオネン単位を含み得る。単一イオネン単位は、分子骨格に沿って配置されたカチオンを含み得る。また、疎水性官能基は、この分子骨格と共有結合することができ、単一イオネン単位は、抗菌機能を有し得る。
別の実施形態では、モノマーを提供する。モノマーは、単一イオネン単位を含み得る。単一イオネン単位は、テレフタルアミド構造を含み得る、分解性分子骨格に沿って配置されたカチオンを含み得る。さらに、単一イオネン単位は、抗菌機能を有し得る。
別の実施形態では、方法を提供する。方法は、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を含み得る。求電子試薬は、ハロゲン化アルキルであり得る。方法はまた、アミンモノマーおよび求電子試薬からモノマーを形成することを含み得る。モノマーは、単一イオネン単位を含み得る。単一イオネン単位は、分子骨格に沿って配置されたカチオンを含むことがあり、単一イオネン単位は、抗菌機能を有し得る。
別の実施形態では、方法を提供する。方法は、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を含み得る。アミンモノマーは、テレフタルアミド構造を含み得る、分解性分子骨格を含み得る。方法はまた、アミンモノマーおよび求電子試薬からモノマーを形成することを含み得る。モノマーは、単一イオネン単位を含み得る。単一イオネン単位は、分解性分子骨格に沿って配置されたカチオンを含むことがあり、抗菌機能を有し得る。
別の実施形態では、方法を提供する。方法は、病原体をモノマーと接触させることを含み得る。モノマーは、分子骨格に沿って配置されたカチオンを含み得る、単一イオネン単位を含み得る。また、疎水性官能基は、この分子骨格と共有結合し得る。さらに、単一イオネン単位は、抗菌機能を有し得る。加えて、この接触させることは、病原体の膜を静電的に破壊し得る。
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記載し、この場合、類似の数字を参照して、全体を通して類似の要素を指す。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。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が可能となる、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、この場合、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、アルケニル構造、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中の他の原子と共有結合する、分子骨格１０２に沿って配置され得る。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、アルケニル構造、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、１つまたは複数の負電荷を帯びた膜分子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、１つまたは複数の負電荷を帯びた膜分子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でき、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、１つもしくは複数の負電荷を帯びた膜分子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を細胞上で同時に実施し得る。その上、溶解プロセス１０８に関与するイオネン単位１００は、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、１つまたは複数のイオネン単位１００（例えば、図１または２あるいはこの両方により特徴づけられ得る）の生成を容易とし得る、非限定的な方法２００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２００は、市販のアミンモノマーまたは市販の求電子試薬あるいはこの両方を用いて実施され、１つまたは複数のイオネン単位１００を生成し得る。方法２００により形成されたイオネン単位１００は、１つまたは複数のモノマーを含み得る。
方法２００は、２０２において、１つまたは複数の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することを含み得る。１つまたは複数のアミンモノマーは、１つまたは複数のアミノ基を含み得る。１つまたは複数のアミンモノマーを構成し得るアミノ基の例としては、第一級アミノ基、第二級アミノ基、第三級アミノ基、複素環基（例えば、イミダゾール基もしくはピリジン基またはこの両方）、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得るが、これらに限定されない。例えば、１つまたは複数のアミンモノマーは、第三級アミノ基を含み得る。また、１つまたは複数のアミンモノマーが複数のアミノ基を含む場合、対象のアミンモノマーの第１のアミノ基は、対象のアミンモノマーの第２のアミノ基と同一または異なる構造を有し得る。例えば、１つまたは複数のアミンモノマーは、２つ以上の第三級アミノ基を含み得る。加えて、１つまたは複数のアミンモノマーは、アルキル構造またはアリール構造あるいはこの両方を含み得る。その上、１つまたは複数のアミンモノマーは、１つまたは複数の官能基（例えば、ヒドロキシ基）を含み得る。アミンモノマーの例としては、１－ブチルイミダゾール、Ｎ－メチルジエタノールアミン、ビス［２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）エチル］エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルベンジルアミン、ジエタノールアミン誘導化合物、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。
１つまたは複数の求電子試薬は、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、臭化物または塩化物あるいはこの両方を含み得る。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、１，４－ビス（ヨードメチル）ベンゼン、１，６－ジブロモヘキサン、１，８－ジブロモオクタン、１，１２－ジブロモドデカン、１，６－ジクロロヘキサン、１，８－ジクロロオクタン、臭化ベンジル、３－クロロ－１－プロパノール、１－ブロモヘキサン、２－（２－クロロエトキシ）エタノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１－ブロモオクタン、１－ブロモドデカン、塩化ベンジル、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。加えて、溶媒は、プロトン性もしくは非プロトン性の溶媒、またはこの両方、あるいはアルコール、さもなければこれらの組合せであり得る。溶媒の例としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、メタノール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、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。溶解を容易とするために、方法２００は、１つもしくは複数のアミンモノマー、１つもしくは複数の求電子試薬、または溶媒、あるいはこれらの組合せを、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）の期間、撹拌することをさらに含み得る。
方法２００は、２０４において、１つもしくは複数のアミンモノマーまたは１つもしくは複数の求電子試薬あるいはこの両方から、１つまたは複数のモノマーを形成することを含み、各モノマーは、単一イオネン単位１００を含み得る。１つまたは複数の求電子試薬は、１つまたは複数のアミンモノマーの１つまたは複数のアミノ基と共有結合し得る。例えば、２０４における形成は、１つまたは複数のアミンモノマーの１つまたは複数のアミノ基を、１つまたは複数の求電子試薬を用いて、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を含むことがあり、このため、アルキル化または四級化あるいはこの両方により、１つまたは複数のアミノ基をイオン化し得る。したがって、２０４における形成では、ポリマー形成反応（例えば、イオネン単位１００の形成）および帯電（例えば、カチオン１０４の形成）を同時に誘導し得る。
１つまたは複数のモノマーを構成する１つまたは複数の単一イオネン単位１００は、分子骨格１０２に沿って配置された１つまたは複数のカチオン１０４（例えば、２０４において１つまたは複数のアミノ基のイオン化により形成される）を含み得る。１つまたは複数のカチオン１０４は、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、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み得る。加えて、１つまたは複数のモノマーを構成する１つまたは複数の単一イオネン単位１００は、分子骨格１０２と共有結合した（例えば、１つまたは複数のカチオン１０４を介して）１つまたは複数の疎水性官能基１０６を含み得る。例えば、１つまたは複数の疎水性官能基１０６は、２０４において、１つもしくは複数の求電子試薬に由来するか、あるいはアルキル化もしくは四級化またはこの両方により形成されるか、さもなければこの両方であり得る。２０４において形成される、１つまたは複数の単一イオネン単位１００、およびこれによる１つまたは複数のモノマーは、抗菌機能を有し得る。
図４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つまたは複数のイオネン組成物（例えば、図１および２により特徴づけられるか、または方法２００に従って生成されるか、あるいはこの両方であり得る）の生成を容易とし得る、非限定的な化合物形成スキーム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。図４に示す化合物形成スキームでは、市販のアミンモノマーまたは市販の求電子試薬あるいはこの両方を用いて実施され、１つまたは複数のイオネン単位１００を生成し得る。図４の化合物形成スキームにより形成および生成されたイオネン単位１００は、１つまたは複数のモノマーを構成し得る。また、図４における「ｎ」は、１以上１，０００以下の整数（例えば、１以上１００以下の整数）を表し得る。１つまたは複数の特定のアミンモノマーまたは求電子試薬あるいはこの両方を表す一方、図４に示す化合物形成スキームのさらなる実施形態もまた、想定される。例えば、図４に示す化合物形成スキームの主要な機構は、本明細書に記載の種々の特徴による、任意のアミンモノマーまたは求電子試薬あるいはこの両方に（例えば、図１～２または方法２００あるいはこの両方を参照して）適用し得る。
図４に示すように、スキーム３００は、ハロゲン化ジアルキル（例えば、４，４’－ビス（クロロメチル）－１，１’－ビフェニル）および複数のアミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）からのイオネン組成物（例えば、第１のイオネン組成物３０２）の形成を表し得る。例えば、ハロゲン化ジアルキル（例えば、４，４’－ビス（クロロメチル）－１，１’－ビフェニル）は、複数のアミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）とともに溶媒（例えば、ＤＭＦ）中に溶解し得る。ハロゲン化ジアルキル（例えば、４，４’－ビス（クロロメチル）－１，１’－ビフェニル）、複数のアミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）および溶媒は、１５℃以上１５０℃以下の温度（例えば、室温（「ＲＴ」））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、撹拌し得る。
スキーム３００では、複数のアミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）を求電子試薬（例えば、４，４’－ビス（クロロメチル）－１，１’－ビフェニル）と、複数のアミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）の１つまたは複数のアミノ基（例えば、第三級アミノ基）により共有結合させ得る。例えば、スキーム３００は、１つまたは複数のアミノ基（例えば、第三級アミノ基）を、求電子試薬（例えば、４，４’－ビス（クロロメチル）－１，１’－ビフェニル）を用いてアルキル化して、複数のカチオン１０４（例えば、第四級アンモニウムカチオン）を含む、イオネン組成物（例えば、第１のイオネン組成物３０２）を形成することを含み得る。さらに、イオネン組成物（例えば、第１のイオネン組成物３０２）は、アルキル化の結果として、求電子試薬（例えば、４，４’－ビス（クロロメチル）－１，１’－ビフェニル）に由来する、１つまたは複数の疎水性官能基１０６を含み得る。したがって、スキーム３００により生成され得るイオネン組成物（例えば、第１のイオネン組成物３０２）は、図１～２に関連して記載する種々の特徴を含み得るか、または方法２００の種々の特徴に従って生成され得るか、あるいはこの両方であり得る。
図４に示すように、スキーム３０８は、ハロゲン化アルキル（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）およびアミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）からのイオネン組成物（例えば、第２のイオネン組成物３１０）の形成を表し得る。例えば、ハロゲン化アルキル（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）は、アミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）とともに溶媒（例えば、ＤＭＦ）中に溶解し得る。ハロゲン化アルキル（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）、アミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）および溶媒は、１５℃以上１５０℃以下の温度（例えば、室温（「ＲＴ」））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、撹拌し得る。
スキーム３０８では、アミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）を求電子試薬（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）と、アミンモノマー（例えば、第１のアミンモノマー３０６）の１つまたは複数のアミノ基（例えば、第三級アミノ基）により共有結合させ得る。例えば、スキーム３０８は、１つまたは複数のアミノ基（例えば、第三級アミノ基）を、求電子試薬（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）を用いてアルキル化して、カチオン１０４（例えば、第四級アンモニウムカチオン）を含む、イオネン組成物（例えば、第２のイオネン組成物３１０）を形成することを含み得る。さらに、イオネン組成物（例えば、第２のイオネン組成物３１０）は、アルキル化の結果として、求電子試薬（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）に由来する、１つまたは複数の疎水性官能基１０６を含み得る。したがって、スキーム３０８により生成され得るイオネン組成物（例えば、第２のイオネン組成物３１０）は、図１～２に関連して記載する種々の特徴を含み得るか、または方法２００の種々の特徴に従って生成され得るか、あるいはこの両方であり得る。
図４に示すように、スキーム３１４は、複数のハロゲン化アルキル（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）およびジアミンモノマー（例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン）からのイオネン組成物（例えば、第３のイオネン組成物３１６）の形成を表し得る。例えば、複数のハロゲン化アルキル（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）は、ジアミンモノマー（例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン）とともに溶媒（例えば、ＤＭＦ）中に溶解し得る。複数のハロゲン化アルキル（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）、ジアミンモノマー（例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン）および溶媒は、１５℃以上１５０℃以下の温度（例えば、室温（「ＲＴ」））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、撹拌し得る。
スキーム３１４では、複数のハロゲン化アルキル（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）をジアミンモノマー（例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン）と、ジアミンモノマー（例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン）の１つまたは複数のアミノ基（例えば、第三級アミノ基）により共有結合させ得る。例えば、スキーム３１４は、１つまたは複数のアミノ基（例えば、第三級アミノ基）を、複数の求電子試薬（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）を用いてアルキル化して、複数のカチオン１０４（例えば、第四級アンモニウムカチオン）を含む、イオネン組成物（例えば、第３のイオネン組成物３１６）を形成することを含み得る。さらに、イオネン組成物（例えば、第３のイオネン組成物３１６）は、アルキル化の結果として、複数の求電子試薬（例えば、４－（クロロメチル）ビフェニル）に由来する、１つまたは複数の疎水性官能基１０６を含み得る。したがって、スキーム３１４により生成され得るイオネン組成物（例えば、第３のイオネン組成物３１６）は、図１～２に関連して記載する種々の特徴を含み得るか、または方法２００の種々の特徴に従って生成され得るか、あるいはこの両方であり得る。
図５は、図１～２に関して記載する種々の特徴を含み得るか、あるいは方法２００の種々の特徴もしくは図４に示す化合物形成スキームまたはこの両方に従って生成され得るか、さもなければこの両方であり得る、単一イオネン単位１００を含み得る非限定的なイオネン組成物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。図５に示すイオネン組成物は、モノマーであってもよく、抗菌機能を有し得る。
例えば、図５は、第４のイオネン組成物４０２、第５のイオネン組成物４０４、第６のイオネン組成物４０６、第７のイオネン組成物４０８、第８のイオネン組成物４１０、第９のイオネン組成物４１２、第１０のイオネン組成物４１４、第１２のイオネン組成物４１８、第１３のイオネン組成物４２０、または第１４のイオネン組成物４２２、あるいはこれらの組合せを示し得る。図５に示すイオネン組成物のそれぞれは、方法２００の種々の特徴に従って生成し得る。さらに、図５に示すイオネン組成物のそれぞれは、図４の複数の化合物形成スキームに示す主要な機構に従って生成し得る。
図６は、図１～２に関して記載する種々の特徴を含み得るか、あるいは方法２００の種々の特徴もしくは図４に示す化合物形成スキームまたはこの両方に従って生成され得るか、さもなければこの両方であり得る、単一イオネン単位１００を含み得る非限定的なイオネン組成物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。図６に示すイオネン組成物は、モノマーであってもよく、抗菌機能を有し得る。
例えば、図６は、第１５のイオネン組成物５０２、第１６のイオネン組成物５０４、第１７のイオネン組成物５０６、第１８のイオネン組成物５０８、第１９のイオネン組成物５１０、第２０のイオネン組成物５１２、第２１のイオネン組成物５１４、第２２のイオネン組成物５１６、第２３のイオネン組成物５１８、第２４のイオネン組成物５２０、または第２５のイオネン組成物５２２、あるいはこれらの組合せを示し得る。図６に示すイオネン組成物のそれぞれは、方法２００の種々の特徴に従って生成し得る。さらに、図６に示すイオネン組成物のそれぞれは、図４の複数の化合物形成スキームに示す主要な機構に従って生成し得る。
図７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の構造を特徴づけ得る、非限定的な化学構造式６００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６００により特徴づけられる１つまたは複数のイオネン単位１００は、モノマー組成物を含み得る。
図７に示すように、化学構造式６００により特徴づけられる１つまたは複数のイオネン単位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６００により特徴づけられる１つまたは複数のイオネン単位１００は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に由来し得、この場合、１つまたは複数のテレフタルアミド構造は、このＰＥＴに由来し得る。しかし、化学構造式６００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７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、こ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、１つもしくは複数のリンカチオン、および／また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、こ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、こ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６００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連結させて、これにより分子骨格１０２を含み得る。図７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、これらに限定されないが、鎖構造、または環構造、あるいはこの組合せを含む、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、これらに限定されないが、アルキル構造、アリール構造、アルケニル構造、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７に示すように、種々の実施形態では、化学構造式６００により特徴づけられる１つまたは複数のイオネン単位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７に示す）。しかし、化学構造式６００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７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７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７において「Ｒ」で表す）は、カチオン１０４（例えば、図７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１つまたは複数と共有結合することができ、これは、１つもしくは複数のカチオン１０４（例えば、図７において「Ｘ」で表す）、１つもしくは複数の連結基（例えば、図７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。
図８は、化学構造式６００により特徴づけられる、１つまたは複数のイオネン単位１００の生成を容易とし得る、非限定的な方法７００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７００により生成される１つまたは複数のイオネン単位１００は、モノマー組成物を含み得るか、または抗菌機能を有し得るか、あるいはこの両方であり得る。
方法７００は、７０２において、１つまたは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。１つまたは複数のアミンモノマーは、１つまたは複数のテレフタルアミド構造を含み得る、分解性分子骨格１０２を含み得る。加えて、アミンモノマーは、１つまたは複数のアミノ基を含み得る。例えば、１つまたは複数のアミンモノマーは、テトラアミンであり得る。１つまたは複数のアミンモノマーを構成し得るアミノ基の例としては、第一級アミノ基、第二級アミノ基、第三級アミノ基、複素環基（例えば、イミダゾール基もしくはピリジン基またはこの両方）、またはこれらの組合せ、あるいはその他を含み得るが、これらに限定されない。さらに、１つまたは複数のアミンモノマーが複数のアミノ基を含む場合、対象のアミンモノマーの第１のアミノ基は、対象のアミンモノマーの第２のアミノ基と同一または異なる構造を有し得る。
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含み得る。求電子試薬の例としては、塩化ベンジル、３－クロロ－１－プロパノール、１－ブロモヘキサン、２－（２－クロロエトキシ）エタノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１－ブロモオクタン、１－ブロモドデカン、４－（クロロメチル）ビフェニル、１－ブロモデカン、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。加えて、溶媒は、プロトン性もしくは非プロトン性の溶媒、またはこの両方、あるいはアルコール、さもなければこれらの組合せであり得る。溶媒の例としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、メタノール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、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。溶解を容易とするために、方法２００は、１つもしくは複数のアミンモノマー、１つもしくは複数の求電子試薬、または溶媒、あるいはこれらの組合せを、１５℃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、撹拌することをさらに含み得る。
１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数のアミンモノマーは、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、アミノリシスは、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７００において利用され得る、１つまたは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、方法７００とともに使用される１つまたは複数のアミンモノマーは、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、１つまたは複数のアミンモノマーを調製することができ（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）、これを方法７００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７００は、任意選択で、１つまたは複数のアミンモノマー、１つまたは複数の求電子試薬、および溶媒を、１５℃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）の期間、撹拌することを含み得る。
方法７００は、７０４において、１つまたは複数のアミンモノマーおよび１つまたは複数の求電子試薬から１つまたは複数のモノマーを形成することを含み得る。モノマーは、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、単一イオネン単位１００（例えば、化学構造式６００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６００において示す）を含み得る。さらに、７０４において形成された単一イオネン単位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、７０４における形成は、窒素ガス充填下で実施し得る。加えて、７０４における形成では、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、沈殿物を含むテレフタルアミド構造は、解重合して１つまたは複数のアミンモノマーを調製したＰＥＴに由来し得る。
７０４における形成の間に、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、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供してもよく、これにより、７０４における形成では、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、または分解性分子骨格１０２（例えば、１つもしくは複数のカチオン１０４を介して）に結合し得るか、あるいはこの両方であり得る。
例えば、７０４において形成された単一イオネンは、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６００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、７０４において形成された単一イオネン単位１００は、分解性分子骨格１０２を含み得、これは、１つもしくは複数のカチオン１０４（例えば、化学構造式６００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６００において「Ｙ」で表す）、１つもしくは複数のテレフタルアミド構造（例えば、図７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６００において「Ｒ」で表す）あるいはこれらの組合せを含み得る。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）を介して連結し得る。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。
方法７００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７００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）まで消失させ得る条件を標的とすることができ、これは、水性媒体における１つまたは複数のイオネン単位１００の溶解性を助け得る。
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つまたは複数のイオネン組成物（例えば、化学構造式６００により特徴づけられるか、または方法７００に従って生成されるか、あるいはこの両方であり得る）の生成を容易とし得る、非限定的な化合物形成スキーム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。図９の化合物形成スキームにより形成および生成されたイオネン単位１００は、１つまたは複数のモノマーを構成し得る。１つまたは複数の特定のアミンモノマーまたは求電子試薬あるいはこの両方を表す一方、図９に示す化合物形成スキームのさらなる実施形態もまた、想定される。例えば、図９に示す化合物形成スキームの主要な機構は、本明細書に記載の種々の特徴による、任意のアミンモノマーまたは求電子試薬あるいはこの両方に（例えば、化学構造式６００または方法７００あるいはこの両方を参照して）適用し得る。
図９に示すように、化合物形成スキームは、１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、臭化ベンジル、３－クロロ－１－プロパノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、または１－ブロモヘキサン、あるいはこれらの組合せ）およびアミンモノマー（例えば、第４のアミンモノマー８０４）からの、イオネン組成物（例えば、第２６のイオネン組成物８０２、第２７のイオネン組成物８０６、第２８のイオネン組成物８０８、または第２９のイオネン組成物８１０、あるいはこれらの組合せ）の生成を表し得る。例えば、１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、臭化ベンジル、３－クロロ－１－プロパノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、または１－ブロモヘキサン、あるいはこれらの組合せ）は、アミンモノマー（例えば、第４のアミンモノマー８０４）とともに溶媒（例えば、ＤＭＦ）中に溶解し得る。１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、臭化ベンジル、３－クロロ－１－プロパノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、または１－ブロモヘキサン、あるいはこれらの組合せ）、アミンモノマー（例えば、第４のアミンモノマー８０４）および溶媒は、１５℃以上１５０℃以下の温度（例えば、室温（「ＲＴ」））で、８時間以上７２時間以下（例えば、１２時間以上２４時間以下）の期間、撹拌し得る。
図９の化合物形成スキームでは、１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、臭化ベンジル、３－クロロ－１－プロパノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、または１－ブロモヘキサン、あるいはこれらの組合せ）をアミンモノマー（例えば、第４のアミンモノマー８０４）と、アミンモノマー（例えば、第４のアミンモノマー８０４）の１つまたは複数のアミノ基（例えば、イミダゾール基）により共有結合させ得る。例えば、図９の化合物形成スキームは、１つまたは複数のアミノ基（例えば、イミダゾール基）を、求電子試薬（例えば、臭化ベンジル、３－クロロ－１－プロパノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、または１－ブロモヘキサン、あるいはこれらの組合せ）を用いてアルキル化して、複数のカチオン１０４（例えば、イミダゾリウムカチオン）を含む、イオネン組成物（例えば、第２６のイオネン組成物８０２、第２７のイオネン組成物８０６、第２８のイオネン組成物８０８、または第２９のイオネン組成物８１０、あるいはこれらの組合せ）を形成することを含み得る。さらに、イオネン組成物（例えば、第２６のイオネン組成物８０２、第２７のイオネン組成物８０６、第２８のイオネン組成物８０８、または第２９のイオネン組成物８１０、あるいはこれらの組合せ）は、アルキル化の結果として、１つまたは複数の求電子試薬（例えば、臭化ベンジル、３－クロロ－１－プロパノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、または１－ブロモヘキサン、あるいはこれらの組合せ）に由来する、１つまたは複数の疎水性官能基１０６を含み得る。したがって、図９の化合物形成スキームにより生成され得る、イオネン組成物（例えば、第２６のイオネン組成物８０２、第２７のイオネン組成物８０６、第２８のイオネン組成物８０８、または第２９のイオネン組成物８１０、あるいはこれらの組合せ）は、図１～２もしくは化学構造式６００またはこれらの組合せに関連して記載する種々の特徴を含み得るか、あるいは方法７００の種々の特徴に従って生成され得るか、さもなければこの両方であり得る。
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、１つまたは複数のイオネン組成物（例えば、化学構造式６００によりにより特徴づけられるか、または方法７００に従って生成されるか、あるいはこの両方であり得る）の生成を容易とし得る、非限定的な化合物形成スキーム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。図１０の化合物形成スキームにより形成および生成されたイオネン単位１００は、１つまたは複数のモノマーを構成し得る。１つまたは複数の特定のアミンモノマーまたは求電子試薬あるいはこの両方を表す一方、図１０に示す化合物形成スキームのさらなる実施形態もまた、想定される。例えば、図１０に示す化合物形成スキームの主要な機構は、本明細書に記載の種々の特徴による、任意のアミンモノマーまたは求電子試薬あるいはこの両方に（例えば、化学構造式６００または方法７００あるいはこの両方を参照して）適用し得る。
図１０に示すように、化合物形成スキームでは、１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１－ブロモヘキサン、１－ブロモオクタン、１－ブロモドデカン、３－クロロ－１－プロパノール、または臭化ベンジル、あるいはこれらの組合せ）およびアミンモノマー（例えば、第５のアミンモノマー９０４）からの、イオネン組成物（例えば、第３０のイオネン組成物９０２、第３１のイオネン組成物９０８、第３２のイオネン組成物９１２、第３３のイオネン組成物９１６、第３４のイオネン組成物９２０、または第３５のイオネン組成物９２４、あるいはこれらの組合せ）の生成を表し得る。例えば、１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１－ブロモヘキサン、１－ブロモオクタン、１－ブロモドデカン、３－クロロ－１－プロパノール、または臭化ベンジル、あるいはこれらの組合せ）は、アミンモノマー（例えば、第５のアミンモノマー９０４）とともに溶媒（例えば、ＤＭＦ）中に溶解し得る。１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１－ブロモヘキサン、１－ブロモオクタン、１－ブロモドデカン、３－クロロ－１－プロパノール、または臭化ベンジル、あるいはこれらの組合せ）、アミンモノマー（例えば、第５のアミンモノマー９０４）、または溶媒、あるいはこれらの組合せは、１５℃以上１５０℃以下の温度（例えば、室温（「ＲＴ」））で、８時間以上７２時間以下（例えば、１２時間以上２４時間以下）の期間、撹拌し得る。
図１０の化合物形成スキームでは、１つまたは複数のハロゲン化アルキル（例えば、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１－ブロモヘキサン、１－ブロモオクタン、１－ブロモドデカン、３－クロロ－１－プロパノール、または臭化ベンジル、あるいはこれらの組合せ）をアミンモノマー（例えば、第５のアミンモノマー９０４）と、アミンモノマー（例えば、第５のアミンモノマー９０４）の１つまたは複数のアミノ基（例えば、第三級基）により共有結合させ得る。例えば、図１０の化合物形成スキームは、１つまたは複数のアミノ基（例えば、第三級基）を、求電子試薬（例えば、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１－ブロモヘキサン、１－ブロモオクタン、１－ブロモドデカン、３－クロロ－１－プロパノール、または臭化ベンジル、あるいはこれらの組合せ）を用いて四級化して、複数のカチオン１０４（例えば、第四級アンモニウムカチオン）を含む、イオネン組成物（例えば、第３０のイオネン組成物９０２、第３１のイオネン組成物９０８、第３２のイオネン組成物９１２、第３３のイオネン組成物９１６、第３４のイオネン組成物９２０、または第３５のイオネン組成物９２４、あるいはこれらの組合せ）を形成することを含み得る。さらに、イオネン組成物（例えば、第３０のイオネン組成物９０２、第３１のイオネン組成物９０８、第３２のイオネン組成物９１２、第３３のイオネン組成物９１６、第３４のイオネン組成物９２０、または第３５のイオネン組成物９２４、あるいはこれらの組合せ）は、四級化の結果として、１つまたは複数の求電子試薬（例えば、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１－ブロモヘキサン、１－ブロモオクタン、１－ブロモドデカン、３－クロロ－１－プロパノール、または臭化ベンジル、あるいはこれらの組合せ）に由来する、１つまたは複数の疎水性官能基１０６を含み得る。したがって、図１０の化合物形成スキームにより生成され得る、イオネン組成物（例えば、第３０のイオネン組成物９０２、第３１のイオネン組成物９０８、第３２のイオネン組成物９１２、第３３のイオネン組成物９１６、第３４のイオネン組成物９２０、または第３５のイオネン組成物９２４、あるいはこれらの組合せ）は、図１～２もしくは化学構造式６００またはこれらの組合せに関連して記載する種々の特徴を含み得るか、あるいは方法７００の種々の特徴に従って生成され得るか、さもなければこの両方であり得る。
図１１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つまたは複数のイオネン組成物の抗菌効果を表し得る、非限定的な表１０００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。本明細書に記載のイオネン（例えば、図１～２に関連して記載する種々の特徴を含み得るか、あるいは方法２００もしくは図４の化合物形成スキームまたはこの両方に関する１つまたは複数の特徴に従って生成され得るか、さもなければこの両方であり得る、イオネン単位１００、例えば、図５～６に表すイオネン組成物）の抗菌作用を実証するために、複数のイオネン組成物を、広範な病原体に対して評価した。
表１０００の第１の列１００２は、評価対象のイオネン組成物を表し得る。表１０００の第２の列１００４では、対象のイオネン組成物の、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１０００の第３の列１００６では、対象のイオネン組成物の、大腸菌（Escherichia coli、「ＥＣ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表１０００の第４の列１００８では、対象のイオネン組成物の、緑膿菌（「ＰＡ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表１０００の第５の列１０１０では、対象のイオネン組成物の、カンジダ・アルビカンズ（Candida albicans、「ＣＡ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表１０００の第６の列１０１２では、対象のイオネン組成物の、ラットの赤血球に関する溶血活性（「ＨＣ５０」）をμｇ／ｍＬので示す。
図１２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つまたは複数のイオネン組成物の抗菌効果を表し得る、非限定的な表１１００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。本明細書に記載のイオネン（例えば、図１～２に関連して記載する種々の特徴を含み得るか、あるいは方法２００もしくは図４の化合物形成スキームまたはこの両方に関する１つまたは複数の特徴に従って生成され得るか、さもなければこの両方であり得る、イオネン単位１００、例えば、図６に表すイオネン組成物）の抗菌作用を実証するために、複数のイオネン組成物を、広範な病原体に対して評価した。
表１１００の第１の列１１０２は、評価対象のイオネン組成物を示す。表１１００の第２の列１１０４では、対象のイオネン組成物の、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１１００の第３の列１１０６では、対象のイオネン組成物の、大腸菌（「ＥＣ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表１１００の第４の列１１０８では、対象のイオネン組成物の、緑膿菌（ＰＡ）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表１１００の第５の列１１１０では、対象のイオネン組成物の、カンジダ・アルビカンズ（「ＣＡ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表１１００の第６の列１１１２では、対象のイオネン組成物の、ラットの赤血球に関する溶血活性（「ＨＣ５０」）をμｇ／ｍＬで示す。
図１３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つまたは複数のイオネン組成物の抗菌効果を表し得る、非限定的な表１２００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。本明細書に記載のイオネン（例えば、化学構造式６００の種々の特徴を含み得るか、そうでなければ方法７００、あるいは図９もしくは１０またはこの両方の化合物形成スキーム、さもなければこの両方に関する１つまたは複数の特徴に従って生成され得るか、ないしはこの両方であり得る、イオネン単位１００）の抗菌作用を実証するために、複数のイオネン組成物を、広範な病原体に対して評価した。
表１２００の第１の列１２０２は、評価対象のイオネン組成物を示す。表１２００の第２の列１２０４では、対象のイオネン組成物の、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１２００の第３の列１２０６では、対象のイオネン組成物の、大腸菌（「ＥＣ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬので示す。表１２００の第４の列１２０８では、対象のイオネン組成物の、緑膿菌（「ＰＡ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表１２００の第５の列１２１０では、対象のイオネン組成物の、カンジダ・アルビカンズ（「ＣＡ」）に関するＭＩＣをμｇ／ｍＬで示す。表１２００の第６の列１２１２では、対象のイオネン組成物の、ラットの赤血球に関する溶血活性（「ＨＣ５０」）をμｇ／ｍＬで示す。
図１４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１３００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１４は、百万分の８（ｐｐｍ）～２０００ｐｐｍの範囲にわたる濃度の種々のイオネン組成物の溶血活性を示す。グラフ１３００に表す溶血活性は、ラットの赤血球に関し得る。
グラフ１３００の第１の折線１３０２は、第２５のイオネン組成物５２２を表し得る。グラフ１３００の第２の折線１３０４は、第２４のイオネン組成物５２０を表し得る。第３の折線１３０６は、第３のイオネン組成物３１６を表し得る。グラフ１３００の第４の折線１３０８は、第１８のイオネン組成物５０８を表し得る。グラフ１３００の第５の折線１３１０は、第２２のイオネン組成物５１６を表し得る。グラフ１３００の第６の折線１３１２は、第２３のイオネン組成物５１８を表し得る。グラフ１３００の第７の折線１３１４は、第１７のイオネン組成物５０６を表し得る。グラフ１３００の第７の折線１３１６は、第２０のイオネン組成物５１２を表し得る。グラフ１３００の第８の折線１３１８は、第２１のイオネン組成物５１４、第１９のイオネン組成物５１０、または第１６のイオネン組成物５０４、あるいはこれらの組合せを表す。
図１５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１３２０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１５は、百万分の８（ｐｐｍ）～２０００ｐｐｍの範囲にわたる濃度の種々のイオネン組成物の溶血活性を示す。グラフ１３２０に表す溶血活性は、ラットの赤血球に関する。
グラフ１３２０の第１の折線１３２４は、第１４のイオネン組成物４２２を表し得る。グラフ１３２０の第２の折線１３２６は、第４のイオネン組成物４０２、第５のイオネン組成物４０４、第６のイオネン組成物４０６、第７のイオネン組成物４０８、第８のイオネン組成物４１０、第９のイオネン組成物４１２、第１０のイオネン組成物４１４、第１２のイオネン組成物４１８、または第１３のイオネン組成物４２０、あるいはこれらの組合せを表し得る。
図１６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１４００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１６は、百万分の８（ｐｐｍ）～２０００ｐｐｍの範囲にわたる濃度の種々のイオネン組成物の溶血活性を示す。グラフ１４００に表す溶血活性は、ラットの赤血球に関し得る。
グラフ１４００の第１の折線１４０２は、第３３のイオネン組成物９１６を表し得る。グラフ１４００の第２の折線１４０４は、第２６のイオネン組成物８０２、第２７のイオネン組成物８０６、第２８のイオネン組成物８０８、第２９のイオネン組成物８１０、第３０のイオネン組成物９０２、第３１のイオネン組成物９０８、第３２のイオネン組成物９１２、第３４のイオネン組成物９２０、または第３５のイオネン組成物９２４、あるいはこれらの組合せを表し得る。
図１７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１５００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１５００は、１５０２において、単一イオネン単位１００を含み得る１つまたは複数のモノマーと病原体を接触させることを含み得る。１つまたは複数の単一イオネン単位１００は、分子骨格１０２に沿って配置された１つまたは複数のカチオン１０４を含み得る。また、１つまたは複数の単一イオネン単位１００は、分子骨格１０２と（例えば、１つまたは複数のカチオン１０４を介して）共有結合した１つまたは複数の疎水性官能基１０６を含み得る。１つまたは複数のカチオン１０４は、窒素カチオンまたはリンカチオンあるいはこの両方であり得る。窒素カチオンの例としては、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、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み得るが、これらに限定されない。１つまたは複数の実施形態では、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。１つまたは複数のモノマーは、本明細書に記載の種々の実施形態（例えば、図１～１０に関して記載する種々の特徴）によるイオネン組成物を含み得る。
方法１５００は、１５０４において、病原体をモノマーと接触させるときに病原体の膜を静電的に破壊することを含み得る。膜は、リン脂質二重層１１０を含み得る。単一イオネン単位１００を構成する１つまたは複数のカチオン１０４は、溶解プロセス１０８に従って、病原体膜を標的とするか、または破壊するか、あるいはこの両方であり得る。加えて、方法１５００は、イオネン単位１００の１つまたは複数の疎水性官能基１０６が膜へ統合することにより、病原体の膜を不安定化することを含み得る。
本明細書に記載の、種々の構造（例えば、図１、２、または７、あるいはこれらの組合せに関して記載する）、組成物（例えば、図４～６、９～１６に関して記載する）、または方法（例えば、図３、８、または１７、あるいはこれらの組合せに関して記載する）、あるいはこれらの組合せは、種々の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、こ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、コンピューター装置、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、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す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。
Claims (7)
- 単一イオネン単位を含むモノマーであって、前記単一イオネン単位は、分子骨格に沿って配置されたカチオン、および、前記分子骨格と共有結合した疎水性官能基を含み、
前記モノマーが下記の群から選ばれる構造を有し、前記単一イオネン単位が抗菌機能を有する、前記モノマー。
- 前記疎水性官能基が、ハロゲン化アルキルに由来する、請求項１に記載のモノマー。
- 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、
前記アミンモノマーおよび前記求電子試薬からモノマーを形成する、請求項１記載のモノマーの製造方法であって、前記モノマーは、単一イオネン単位を含み、
前記単一イオネン単位は分子骨格に沿って配置されたカチオンを含む、モノマーを形成すること
を含む方法であって、前記単一イオネン単位が抗菌機能を有する、前記方法。 - 前記アミンモノマーが下記構造を有し、
前記求電子試薬は下記の群から選ばれるハロゲン化アルキルである、
請求項３記載の方法。 - 前記モノマーが下記の群から選ばれる、請求項４記載の方法。
（上記式において、ｎは１以上１０００以下の整数である）
- 前記形成することが、窒素カチオンを形成する四級化を含み、前記ハロゲンは臭素及び塩素からなる群から選ばれる、請求項４または５記載の方法。
- 前記アミンモノマー、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３～６のいずれか１項に記載の方法。
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