KR20190104020A - 올리고머 또는 폴리머 항균제를 갖는 표면 - Google Patents

올리고머 또는 폴리머 항균제를 갖는 표면 Download PDF

Info

Publication number
KR20190104020A
KR20190104020A KR1020197014272A KR20197014272A KR20190104020A KR 20190104020 A KR20190104020 A KR 20190104020A KR 1020197014272 A KR1020197014272 A KR 1020197014272A KR 20197014272 A KR20197014272 A KR 20197014272A KR 20190104020 A KR20190104020 A KR 20190104020A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
article
antimicrobial
layer
salt
titanium
Prior art date
Application number
KR1020197014272A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102332048B1 (ko
Inventor
랜델 클레벤저
Original Assignee
오소본드 코포레이션
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 오소본드 코포레이션 filed Critical 오소본드 코포레이션
Publication of KR20190104020A publication Critical patent/KR20190104020A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102332048B1 publication Critical patent/KR102332048B1/ko

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
    • A01N57/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds
    • A01N57/10—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds having phosphorus-to-oxygen bonds or phosphorus-to-sulfur bonds
    • A01N57/16—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds having phosphorus-to-oxygen bonds or phosphorus-to-sulfur bonds containing heterocyclic radicals
    • 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
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing solids as carriers or diluents
    • 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
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/34—Shaped forms, e.g. sheets, not provided for in any other sub-group of this main group
    • 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
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/34—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • A01N43/40—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom six-membered rings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04—Antibacterial agents
    • 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
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/36—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate
    • 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
    • C08F230/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F230/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing phosphorus
    • 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
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0058—Biocides
    • 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
    • C09D133/00—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 only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/14—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • 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
    • C09D143/00—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 containing boron, silicon, phosphorus, selenium, tellurium, or a metal; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D143/02—Homopolymers or copolymers of monomers containing phosphorus
    • 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
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/14—Paints containing biocides, e.g. fungicides, insecticides or pesticides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
    • 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
    • C08F2438/00—Living radical polymerisation
    • C08F2438/01—Atom Transfer Radical Polymerization [ATRP] or reverse ATRP
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/30—Anodisation of magnesium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/34—Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32

Abstract

항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 포함하는 항미생물성 층을 함유하는 금속, 준금속 또는 비-금속 표면을 갖는 물품은, 의료 장치, 위생처리된 표면 및 다른 적용시 사용하기에 적합하다. 항미생물성 층은 물품 표면 상에 적층된 유기인 층, 및 상기 유기인 층에 결합된 항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 함유한다.

Description

올리고머 또는 폴리머 항균제를 갖는 표면
본 발명은 항미생물성 표면을 갖는 물품, 및 상기 표면의 제조 방법에 관한 것이다.
감염 조절의 필요성은 시민 개인들에 대한 공중 보건 공무원, 병원 및 학교 관리자들 등의 다수에 대한 중요 우려 요인이다. 통상적으로, 감염의 조절은 감염원과 접촉 가능성이 큰 표면에 대한 살균제, 소독제, 항박테리아제 등의 국소 적용에 의해 달성될 수 있다. 통상의 살균제는 단지 단기 효과만을 가지며, 지속적으로 재적용될 필요가 있었다.
항생제는 개체 내의 감염을 중단시키기 위해 투여될 수 있다. 그러나, 이러한 투여가 항상 효과가 있는 것은 아니다. 감염 가능성이 심각한 우려가 되는 다수의 의료 적용(정형외과, 외상, 척추 및 일반 수술 적용을 포함)은, 단순 소독제 적용 또는 항생제에 의한 치료에 잘 순응하지 않는다. 예를 들어, 감염은 관절전치환술 (total joint arthroplasty: TJA)의 파괴적인 합병증일 수 있다. 일부 주입이 항생제 억제 단독으로 치료될 수 있는 반면, 더욱 공격적인 치료, 예컨대 2-단계 재-이식이 종종 필요하다. TJA 주입은 임플란트의 표면에 박테리아의 콜로니가 생기는 경우 발생한다. 이러한 종은 이후 임플란트 표면 상에 저항성 바이오필름을 형성하고, 이는 신체의 정상적인 항체 반응을 무력화시킨다.
외부 고정 장치는 임시적이고 필수적인 견고한 구속체를 제공하여, 뼈 치료를 용이하게 한다. 그러나, 환자는 피부-핀 계면으로부터 뼈 조직 내부까지 연장되는 부위에서 핀-관 감염의 위험성이 있다. 이러한 합병증은 패혈증 및 골수염을 발생시킬 수 있고, 교정을 위해 부골적출술(sequestrectomy)이 필요할 수 있다. 심지어 가장 엄중한 핀-취급 및 추후-절차 프로토콜도 단지 제한된 효과만을 갖는다. 연구에서는 이러한 프로토콜이 감염 기회를 감소시키지 않는다고 나타났다.
최소-침습 척추 투입에서, 척추경 나사가 먼저 척추의 뼈에 이식된 후, 막대를 나사의 헤드에 고정시켜, 발병된 분절을 고정시키고 안정화한다. 나사 및 막대는 캐뉼라 채널을 통하여 환자의 피부를 관통하여 척추 공간으로 들어간다. 외부 고정으로서, 나사 및 막대도 또한 핀-관 감염되는 경향이 있고; 임플란트의 피부로의 경로에 기인하여, 유해 박테리아와의 접촉 및/또는 통과의 기회가 크게 증가한다.
카테터 및 단락(shunt)는 임의의 수의 체강 및 관에 배치되어, 주입, 배수 또는 유체 교환을 용이하게 한다. 감염은 카테터 배치에서 흔히 나타나며, 환자에게 얼마나 오랫동안 카테터 삽입되는지에 따라 크게 달라진다.
감염원, 예컨대 공공 장소, 건물의 공공 영역, 집기 등을 수용하는데 특히 민감한 영역에서 적용될 수 있는 감염-방지 표면에 대한 필요성이 있다. 게다가, 감염-방지 표면을 갖는 물품 및 물질, 예컨대 의료 장치 (임플란트, 나사, 막대, 핀, 카테터, 스턴트, 수술 도구 등 포함)의 필요성이 있는데, 이는 수술 전후 모두에 장치 표면에 콜로니를 형성하려는 박테리아를 사전에 사멸함으로서 감염을 방지할 수 있다.
발명의 개요
특정 구현예에서는, 항미생물성 표면을 갖는 물품이 기재되어 있는데, 상기 물품(예를 들어, 의료 장치)은 그 위에 배치된 항미생물성 층을 갖는 표면을 포함하고, 상기 항미생물성 층은 유기인 층, 및 상기 유기인 층에 결합된 항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 포함한다.
또한, 특정 구현예에서는 항미생물성 표면을 갖는 물품의 제조 방법이 기재되어 있는데, 상기 방법은 불포화 유기인 층을 형성하기 위해 물품 (예를 들어, 의료 장치)의 표면 상에 유기인 불포화 모노머를 적층하는 단계, 및 하나 이상의 항미생물성 불포화 모노머를 상기 불포화 유기인 층과 반응시키는 단계를 포함한다.
또한, 특정 구현예에서는 항미생물성 표면을 포함하는 물품의 제조 방법이 기재되어 있는데, 상기 방법은 반응성 유기인 층을 형성하기 위해 물품의 표면 상에 반응성 유기인 화합물을 적층하는 단계, 개시자 유기인 층을 형성하기 위해 상기 반응성 유기인 층을 ATRP 개시자와 반응시키는 단계, 및 하나 이상의 항미생물성 불포화 모노머를 상기 개시자 유기인 층과 반응시키는 단계를 포함한다.
본 기재의 다른 구현예는 본원에 기재된 의료 장치를 사용하여 환자를 치료하는 방법을 포함한다.
발명의 상세한 설명
항미생물성 층(antimicrobial layer)은 물품 표면에 부착된 유기인 층, 및 상기 유기인 층에 부착된 항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 포함한다. 예를 들어, 항미생물성 층은 산화물 층, 상기 산화물 층에 포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 모이어티(moieties)를 통하여 부착된 유기인 층, 및 유기기를 통하여 상기 유기인 층에 공유 결합된 항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 포함한다.
올리고머 또는 폴리머는 예를 들어 이하에서 더 논의된 자유-라디칼 중합화 기술을 사용하여 제조되었다.
산화물 층은 천연(native) (자연: natural) 산화물 층 또는 합성 산화물 층을 포함할 수 있다. 합성 산화물 표면은 산화물, 알콕사이드 및 혼합된 산화물/알콕사이드 층을 포함한다.
용어 "부착된(attached)"은 예를 들어 공유결합된 것을 의미한다. 유기인 층은 유리하게는 산화물 층을 통하여 물품 표면에 공유결합될 수 있다.
용어 "불포화(unsaturated)"는 에틸렌성(ethylenically) 또는 프로파길성(propargylly)으로 불포화되는 것을 의미한다.
일부 구현예에서, 유기기는 C2-C40 하이드로카르빌기(hydrocarbyl group), C2-C24 하이드로카르빌기, 또는 C2-C5 하이드로카르빌기일 수 있다. 하이드로카르빌은 하나 이상의 헤테로원자-함유 기 또는 아릴기에 의해 단절되거나(interrupted) 또는 치환될 수 있는, 예를 들어 하나 이상의 -O-, -NH- 또는 -C(O)O- 기에 의해 단절되고, 및/또는 하나 이상의 히드록실, 카르복실, 아미노, 티올, 포스포네이트 또는 아릴기에 의한 치환될 수 있는, 어느 탄화수소 함유기, 예를 들어 직쇄 또는 분지쇄형 알킬 또는 알케닐이다. 아릴은 페닐을 포함한다.
일부 구현예에서, 유기기는 C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11 또는 C12 하이드로카르빌기일 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 물품은 금속, 준금속(metalloid) 또는 비-금속 표면을 포함한다. 특정 구현예에서, 본 발명의 물품은 세라믹, 실리콘, 유리 또는 섬유 표면을 포함한다.
비-금속 물품/표면은 열가소성 및 열경화성 폴리머를 포함하나 이에 제한되지 않고, 따라서 비-금속 표면은 중합성 표면을 포함한다. 적합한 폴리머는 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리이미드, 폴리설파이드, 폴리설폭시드, 폴리설폰, 폴리티오펜, 폴리피리딘, 폴리피롤, 폴리에테르, 실리콘, 폴리실록산, 다당류, 플루오로폴리머, 폴리이미드, 폴리펩티드, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 유리 강화 에폭시(glass reinforced epoxies), 액정 폴리머, 비스말레이미드-트리아진 (bismaleimide-triazine: BT) 수지, 벤조시클로부텐 폴리머, 아지노모토 빌드업 필름 (Ajinomoto Buildup Films: ABF) 및 유리 및 에폭시의 낮은 열 팽창 계수(CTE) 필름을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 특정 구현예에서, 적합한 폴리머는 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리에테르, 폴리이미드, 아라미드, 폴리플루오로올레핀, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 에폭시, 실리콘, 및 이들 폴리머를 함유하는 복합체; 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리아미드 (나일론), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에테르케톤케톤 (PEKK)을 포함한다.
항미생물성 올리고머 및 폴리머는 항미생물성 모노머 단위를 함유한다. 모노머 단위들은 반응된 또는 "폴리머화된" 모노머이다. 항미생물성 모노머은 예를 들어 미국 특허 제6,355,704호에 교시되어 있다. 항미생물성 올리고머, 폴리머, 모노머 및 모노머 단위는 항미생물성 모이어티를 함유한다. 항미생물성 모이어티는 암모늄 염, 피리디늄 염 및 포스포늄 염을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 항미생물성 관능기는 또한 예를 들어 미국 공개 제2006/0194008호에 교시되어 있다.
암모늄 염은 알킬기가 동일 또는 상이하며 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 헥실, 헵틸 또는 옥틸인 4급 암모늄 화합물을 포함한다.
특정 구현예에서, 본 발명의 항미생물성 모노머는 에틸렌성 불포화를 함유한다. 예를 들어, 적합한 항미생물성 모노머는 (메트)아크릴로일옥시도데실피리디늄 염, (메트)아크릴로일옥시헥사데실피리디늄 염, (메트)아크릴로일옥시데실트리에틸암모늄 염, 4-헥사데실(메트)아크릴로일옥시에틸피리디늄 염, (메트)아크릴로일옥시에틸-헥사데실비피리디늄 염, (메트)아크릴로일옥시도데실트리메틸포스포늄 염, (메트)아크릴로일옥시옥타데실트리에틸포스포늄 염, 4-(메트)아크릴로일옥시-에틸도데실피리디늄 염, 디(4-비닐벤질)헥사데실메틸암모늄 염, 디((메트)아크릴로일옥시에틸)도데실메틸암모늄 염 및 (메트)아크릴로일옥시에틸(4-N-헥사데실피리디닐메틸) 석시네이트 할라이드를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 용어 "(메트)아크릴"은 아크릴 또는 메타크릴을 의미한다.
암모늄, 피리디늄 및 포스포늄 양이온과 쌍을 이룬 음이온은, 할라이드, F-, Cl-, Br- 또는 I-; 무기산의 음이온, 예컨대 PO4 3-, HPO3 2-, H2PO4 -, Na2PO4 -, HSO4 -, KSO4 -, NO3 - 등; 유기산, 예컨대 메탄술폰산, 아세트산, 프로피온산, 벤조산, 페놀, p-톨루엔술폰산, 말레산, 옥살산, 시트르산 등의 음이온을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 일부 구현예에서, 음이온은 AlF6 3-, AsFe-, BF4 -, BiCl4 2-, BiCl3 2-, SbCl6 -, SbF6 -, PF6 -, GaCl4 -, InF4 -, TiF6 2-, ZrF6 -, Fel4 -, SnCl6 - 등을 포함한다.
예를 들어, 적합한 항미생물성 모노머는 메타크릴로일옥시도데실피리디늄 브로마이드 (MDPB), 메타크릴로일옥시헥세데실피리디늄 클로라이드 (MHPC), 4-헥사데실메타크릴로일옥시에틸피리디늄 클로라이드 (HMPC), 메타크릴로일옥시에틸헥사데실비피리디늄 디클로라이드 (MHBP), 메타크릴로일옥시옥타데실트리메틸포스포늄 클로라이드 (DMPC), 메타크릴로일옥시옥타데실트리에틸포스포늄 아세테이트 (OEPA), 4-메타크릴로일옥시에틸도데실피리디늄 클로라이드 (MEDP), 디(4-비닐벤질)헥사데실메틸암모늄 메틸설페이트 (VHMS), 디(메타크릴로일옥시에틸)도데실메틸암모늄 클로라이드 (DDMC) 및 메타크릴로일옥시에틸(4-N-헥사데실피리디닐메틸) 석시네이트 브로마이드 (BMPS)를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 항미생물성 층은 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 또는 유기인산을 천연 산화물 또는 합성 산화물 표면을 갖는 물품과 함께 가열하는 단계를 포함하는 방법을 통하여 제조될 수 있다. 이 결과, 포스핀산, 포스폰산 또는 인산 모이어티가 (포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 기를 통하여) 산화물 표면에 부착된 유기인 층을 형성한다. 일부 구현예에서, 방법은 미국 공개 제2004/0023048호 및 제2010/0215643호에 기재된 것들을 포함한다. 대안적으로, 본 발명의 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 또는 유기인산은 전기화학적 증착 (양극 산화: anodization)을 포함하는 방법을 통하여 표면에 결합될 수 있다.
일부 구현예에서, 적합한 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 및 유기인산은 에틸렌 또는 프로파르긴 불포화를 갖는 유기기를 함유하며, 이는 유기인 불포화 모노머라고 지칭된다. 에틸렌 불포화를 갖는 모노머는, 예를 들어 비닐기, 알릴기, 아크릴기 또는 메타크릴기를 함유한다.
적합한 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 및 유기인산은 비닐 포스폰산, 알릴 포스폰산, 2-메틸 알릴포스폰산, 2-부테닐 포스폰산, 알릴 포스페이트, 에틸렌글리콜 메타크릴레이트포스페이트, 디메틸 비닐포스포네이트, 디에틸 알릴포스포네이트, 비스(2-클로로에틸) 비닐포스포네이트, 디에틸 3-부테닐포스포네이트, 알릴 포스포닉 디클로라이드 및 알릴포스핀산을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
특정 구현예에서, 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 또는 유기인산 모노머의 물품 표면에 대한 부착은, 에틸렌 또는 프로파르길 불포화를 갖는 유기인 층 (불포화 유기인 층)을 제공한다.
천연 산화물 표면은 티타늄, 티타늄 합금, 스테인레스 스틸, 코발트 크롬 합금, 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄, 마그네슘, 및 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄 또는 마그네슘을 함유하는 합금을 포함하는 금속 상에서 발견된다. 천연 산화물 표면은 또한 실리콘 표면 상에서도 발견된다.
합성 산화물 표면은 금속, 준금속 또는 비-금속 표면 상에 주어질 수 있다. 합성 산화물 표면은 예를 들어 표면을 미국 특허 제6,645,644호 및 미국 공개 제2010/0215643호에 교시된 금속 알콕사이드와 반응시키고, 이후 선택적으로 전체적으로 또는 부분적으로 가수분해함으로서 제조된다. 적합한 금속 산화물은 탄탈넘 펜테톡사이드, 티타늄 테트라-t-부톡사이드 및 지르코늄 테트라-t-부톡사이드를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 합성 산화물 표면은 금속 산화물 및/또는 금속 알콕사이드 및/또는 혼합된 금속 산화물/알콕사이드를 포함한다.
금속 및 실리콘은 천연의 산화물 표면을 갖거나, 또는 합성 산화물 표면이 부여될 수 있다. 예를 들어, 티타늄 표면은 지르코늄 산화물 표면 층이 부여될 수 있다. 이 경우에, 항미생물성 층은 지르코늄 산화물 층을 통하여 티타늄 표면에 부착될 수 있다.
유기인 불포화 모노머의 표면 상에 대한 적층은, 포스핀산, 포스폰산 또는 인산 기를 표면 상의 산화물 층과 반응시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 반응은 (예를 들어, 공유 결합에 의한) 포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 모이어티의 표면에 대한 부착을 발생시킨다.
물품 표면은 연속적인 산화물 층, 즉, 표면을 커버하는 개별 분자와는 대조적으로, 화학적으로 결합하여 서로 연결된 개별 분자의 매트릭스에 의해 형성된 층으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 금속 알콕사이드 분자는 폴리머 표면의 적어도 일부에 함께 결합되어, 연속층을 형성할 수 있다.
물품 표면은 예를 들어 포토레지스트 기술의 이용을 통하여, 패턴 또는 미세패턴으로 산화물 층에 코팅될 수 있다. 따라서, 항미생물성 층은 패턴 또는 미세패턴에 적용될 수 있다.
유기기가 에틸렌 불포화를 포함하는 불포화 유기인 층을 함유하는 표면은, 이후 에틸렌화 불포화 항미생물성 모노머와, 예를 들어 자유-라디칼 중합화를 포함하는 방법을 통하여 반응된다. 조건 및 시약 수준은 원하는 수준의 올리고머화 또는 중합화를 제공할 수 있도록 선택된다.
본 발명의 관점에서 조작될 수 있는 양극 산화 기술은, 예를 들어 미국 특허 제5,126,210호에 기재된 것들이다. 예를 들어, 금속 물품 또는 금속 표면화된 물품은 선택적으로 예를 들어 미네랄산 또는 염기로 세척되어, 임의의 표면 산화물을 제거할 수 있다. 세척된 물품은 예를 들어, 약 5℃ 내지 약 60℃의 온도로, 적합한 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 또는 유기인산을 함유하는 수용액 또는 부분적으로 수용성인 용액 내에 놓여질 수 있다. 금속 표면은 전원의 양극 말단에 연결된다. 상대 전극은 전원의 음극에 연결된다. 금속 표면은 이후 형성된 유기인 층의 원하는 두께에 따라서, 예를 들어, 약 1 내지 약 400 볼트 또는 그 이상, 예를 들어 약 30 내지 약 90 볼트 또는 그 이상의 전압으로 양극산화 처리된다. 시기(Time periods)는 예를 들어 약 1초 내지 약 60초 또는 그 이상, 또는 약 1초 내지 약 30초 또는 그 이상으로 가변될 수 있다.
자유-라디칼 중합화는 자유-라디칼 개시자의 사용에 의한 열 기술을 포함한다. 본 발명의 중합화 방법은 또한 광중합화도 포함한다. 특정 구현예에서, 본 발명의 방법은 불포화 유기인 층을 함유하는 표면을 중합가능한 항미생물성 모노머 및 UV 광에 노출시키는 것을 포함한다. 불포화 유기인 층을 함유하는 물품 표면은, 적합한 중합가능성 항미생물성 모노머로 코팅된 후, UV 광에 대해 노출될 수 있다. 광개시자가 이용될 수도 있다. 광개시자는 예를 들어 미국 특허 제6,284,813호에 기재된, 아실포스핀 산화물 및 알파-히드록시케톤을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
대안적으로, 본 발명의 항미생물성 표면은 원자 이동 라디칼 중합화 (ATRP)를 포함하는 방법에 의해 제조된다. 이 경우에, 유기기가 ATRP 개시자와의 반응을 위해 적합한 치환체를 함유하는, 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 또는 유기인산은 물품 표면에 부착된다. 유기인 화합물의 유기기의 적합한 치환체는 특히 친핵성 치환체이다.
적합한 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 또는 유기인산은, 유기기로서, C2-C40, C2-C24, 예를 들어 C2-C5 하이드로카르빌기를 함유한다. 하이드로카르빌기는 ATRP 개시자와의 반응에 적합한 하나 이상의, 예를 들어 1 내지 3개의 친핵성 치환체, 예를 들어 히드록실, 아미노 및 티올로부터 선택된 치환체를 함유한다. 특정 구현예에서, 적합한 오르가노포스폰산 (적합한 반응성 유기인 화합물)은 11-히드록시운데실포스폰산, 11-메캅토운데실포스폰산 및 12-메캅토도데실포스폰산을 포함한다.
본 발명의 ATRP 방법에서, 오르가노포스핀산, 오르가노포스폰산 또는 유기인산 화합물 (반응성 유기인 화합물)은 상기 기재된 표면에 부착된다. 친핵성 치환체를 함유하는 유기인 화합물의 적층된 층은, 반응성 유기인 층이다. 반응성 층은 이후 ATRP 개시자, 예컨대 알파-브로모이소부티릴 브로마이드와 반응한다. 이는 개시자 유기인 층을 제공한다. 히드록실 치환체의 경우, 이는 -O(CO)C(CH3)2Br 치환체를 유기기 상에 형성하게 된다. 이후, ATRP는 ATRP 촉매의 존재 하에 상기 기재된 불포화 항미생물성 모노머로 실시된다.
특정 구현예에서, 개시자 층은 복수의 유기기 상에, 즉 적어도 일부의 유기기 상에, -(CO)C(CH3)2Br 개시자 치환체를 함유할 것이다. 개시자 층 내의 개시자 치환체의 예는 -O(CO)C(CH3)2Br, -NH(CO)C(CH3)2Br 및 -S(CO)C(CH3)2Br를 포함한다.
ATRP 촉매는 예를 들어 CuBr 및 폴리아민, 예컨대 펜타메틸디에틸렌트리아민을 포함한다.
ATRP를 통해 제조된 본 발명의 항미생물성 층은 잔여 ATRP 개시자 모이어티, 예컨대 -O(CO)C(CH3)2-, -NH(CO)C(CH3)2- 또는 -S(CO)C(CH3)2-를 함유하는 항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 함유하는 것을 특징으로 할 수 있다.
유리하게는, 반응성 유기인 화합물은 양극 산화를 포함하는 방법, 및 이후 ATRP를 포함하여 항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 함유하는 항미생물성 층을 형성하는 방법에 의해 적층될 수 있다.
물품 표면은 유리하게는 유기인 불포화 모노머 또는 반응성 유기인 화합물의 적층 이전에, 및/또는 합성 산화물 층의 제조 이전에, 산소 플라즈마로 처리될 수 있다. 용어 "산소 플라즈마"는 이온화된 일부 분자를 갖는 산소 공급원을 의미한다. 특정 구현예에서, 산소 플라즈마의 공급원은 O2, 공기 또는 이들의 조합일 수 있다. 다른 구현예에서, 산소 플라즈마의 공급원은 임의의 양의 산소를 갖는 어느 기체상 혼합물이다.
비-항미생물성 모노머도 또한 이용될 수 있어서, 항미생물성 및 비-항미생물성 모노머를 함유하는 올리고머/폴리머를 생성한다. 비-항미생물성 모노머는 히드록시알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 예를 들어, 메틸, 에틸, 부틸, 2-에틸헥실- 또는 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트 또는 메틸 또는 에틸 메타크릴레이트를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 실리콘 아크릴레이트도 또한 포함될 수 있다. 추가적인 예로는 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-치환된 (메트)아크릴아미드, 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트, 비닐 에테르, 예컨대 이소부틸 비닐 에테르, 스티렌, 알킬- 및 할로스티렌, N-비닐피롤리돈, 비닐 클로라이드 및 비닐리덴 클로라이드를 포함한다. 또한, 선택적으로 둘 이상의 이중 결합을 함유하는 모노머, 예컨대 에틸렌 글리콜의 디아크릴레이트, 프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜 및 비스페놀-A, 예컨대 4,4'-비스(2-아크릴로일옥시에톡시)디페닐프로판의 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 또는 테트라아크릴레이트, 비닐 아크릴레이트, 디비닐 벤젠, 디비닐 석시네이트, 디알릴 프탈레이트, 트릴알릴 포스페이트, 트릴알릴 이소시아누레이트 및 트리스(2-아크릴로일에틸) 이소시아누레이트가 포함된다.
특정 구현예에서, 본 발명의 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 예를 들어 2개 내지 약 50,000개 또는 그 이상의 항미생물성 모노머 단위, 예를 들어 약 3개, 약 4개, 약 5개, 약 7개, 약 10개, 약 20개, 약 30개, 약 40개, 약 50개, 또는 약 60개, 내지 약 70개, 약 80개, 약 90개, 약 100개, 약 125개, 약 150개, 약 175개, 약 200개, 약 300개, 약 400개, 약 500개, 약 600개, 약 700개, 약 800개, 약 900개, 약 1000개, 약 2000개, 약 3000개, 약 5000개 또는 약 10000개의 항미생물성 모노머 단위를 함유한다.
다른 구현예에서, 본 발명의 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 예를 들어 약 2개, 약 3개, 약 4개, 약 5개, 약 7개, 약 10개, 약 20개, 약 30개, 약 40개, 약 50개, 또는 약 60개 내지 약 70개, 약 80개, 약 90개, 약 100개, 약 125개, 약 150개, 약 175개, 약 200개, 약 300개, 약 400개, 약 500개, 약 600개, 약 700개, 약 800개, 약 900개, 약 1,000개의 모노머 단위 중 어느 하나, 내지 약 1,500개, 약 2,000개, 약 3,000개, 약 5,000개, 약 10,000개, 약 25,000개, 약 40,000개 또는 약 50,000개의 항미생물성 모노머 단위 중 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 유기인 층은 유기인 모노머 또는 화합물의 전체 또는 일부의 단일-층을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이들은 유기인 모노머 또는 화합물의 전체 또는 부분적인 다중-층, 예를 들어 1개, 내지 약 2개, 약 3개, 약 4개, 약 5개, 약 6개, 약 7개, 약 8개, 약 9개 또는 약 10개의 전체 또는 일부 층을 포함할 수 있다.
본 물품은 예를 들어 의료 장치, 예컨대 이식가능(implantable)하거나 또는 경피적인(percutaneous) 의료 장치이다. 의료 장치는 내시경, 관절경, 복강경, 심장, 심혈관, 맥관, 부-직포 메쉬, 직포 메쉬, 발포체, 직물, 섬유, 정형외과, 정형외과 외상, 척추, 수술, 배수 카테터, 단락(shunt), 테입, 메쉬, 로프, 케이블, 와이어, 봉합재, 피부 및 조직 철침, 화상용 시트, 외부 고정 및 임시/비-영구적 임플란트 장치를 포함한다.
특정 구현예에서, 물품은 의료 임플란트 장치 또는 이의 부품이다. 적합한 의료 임플란트 장치 및 이의 부품은, 엉덩이, 무릎, 발목, 어깨, 팔꿈치, 및 척추를 위한 정형외과 인공삽입물(orthopedic prostheses)을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 예시적인 의료 임플란트 장치는, 전체적 또는 부분적인 무릎 관절성형술 인공삽입물, 전체적 또는 부분적인 엉덩이 관절성형술 인공삽입물, 전체적 또는 부분적인 팔꿈치 관절성형술 인공삽입물, 전체적 또는 부분적인 손목 관절성형술 인공삽입물, 전체적 또는 부분적인 어깨 관절성형술 인공삽입물, 전체적 또는 부분적인 발목 관절성형술 인공삽입물, 및 전체적 또는 부분적인 척추 분절(articulating spinal segment) 관절성형술 인공삽입물을 포함한다. 의료 임플란트 장치의 예시적인 부품은 무릎 인공삽입물 (예를 들어, 단일-구획 또는 전체 무릎 관절성형술 인공삽입물)의 (예를 들어, 하나 이상의 대퇴부 관절구 교체하기 위한) 대퇴부 부품 또는 (예를 들어, 경골 근위부 플래토(proximal tibial plateau)의 적어도 일부를 교체하기 위한) 경골 부품; 엉덩이 인공삽입물의 (예를 들어, 적어도 대퇴골의 근위부 또는 머리부를 교체하기 위한) 대퇴부 부품 또는 (예를 들어, 엉덩이 뼈의 대퇴부 소킷을 교체하기 위한) 비구컵; 팔꿈치 인공삽입물의 (예를 들어, 상완골의 원위부를 교체하기 위한) 상박 부품 또는 (예를 들어, 척골의 근위부를 교체하기 위한) 척골 부품; 손목 인공삽입물의 (하나 이상의 중수골의 적어도 일부를 교체하기 위한) 중수골 부품 또는 (요골의 원위부를 교체하기 위한) 요골 부품; 어깨 인공삽입물의 (예를 들어, 상완골의 근위부 또는 머리부를 교체하기 위한) 상박 부품 또는 (예를 들어, 견갑골의 관절와(glenoid) 또는 소킷부를 교체하기 위한) 관절와 부품; 발목 인공삽입물의 (예를 들어, 경골의 원위부를 교체하기 위한) 경골 부품 또는 (예를 들어, 거골의 근위부를 교체하기 위한) 거골 부품; 및 척추 추간판 인공삽입물의 (예를 들어, 경추, 요추 또는 흉추의 상부 또는 하부와 접촉시키기 위한) 말단 플레이트 부품 또는 (예를 들어, 말단 플레이트 부품들 사이에 삽입되기 위한) 스페이서 부품을 포함한다.
본 물품은 또한 예를 들어 가정용 물품, 예컨대 도마, 싱크, 주방 도구, 카운터 탑, 포장지, 식품 저장 용기, 냉장고 부품, 냉각기 등을 포함한다.
본 물품은 또한 예를 들어 병원 및/또는 간병 가정 환경, 예컨대 벽, 바닥, 환자용 변기(bed-pans) 및 직포 또는 부직포 표면, 예컨대 수술용 의복, 커튼, 리넨, 붕대, 상처 드레싱 등에 이용되는 물품을 포함한다.
이하는 본 발명의 일부 구현예들이다.
제1 구현예에서는, 위에 배치된(disposed thereon) 항미생물성(antimicrobial) 층을 갖는 표면을 포함하는 물품(article)으로서, 상기 항미생물성 층이 유기인 층, 및 상기 유기인 층에 결합된 항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 포함한다.
제2 구현예에서는, 제1 구현예에 따른 물품에 있어서, 상기 유기인 층이 오르가노포스포네이트 모이어티를 포함한다. 제3 구현예에서는, 제1 구현예 또는 제2 구현예에 따른 물품에 있어서, 상기 유기인 층은 오르가노포스피네이트 모이어티를 포함한다. 제4 구현예에서는, 제1 구현예 내지 제3 구현예 중 어느 하나에 따른 물품에 있어서, 상기 유기인 층은 오르가노포스페이트 모이어티를 포함한다.
제5 구현예에서는, 제1 내지 제4 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 금속 표면을 포함한다. 제6 구현예에서는, 제1 내지 제5 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 표면은 티타늄, 티타늄 합금, 스테인레스 스틸, 코발트 크롬 합금, 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄, 마그네슘 또는 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄 및 마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 합금을 포함한다. 제7 구현예에서는, 제1 내지 제6 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 표면은 티타늄을 포함한다.
제8 구현예에서는, 제1 내지 제4 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 중합성 표면을 포함한다. 제9 구현예에서는, 제1 내지 제4 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 표면은 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리이미드, 폴리설파이드, 폴리설폭시드, 폴리설폰, 폴리티오펜, 폴리피리딘, 폴리피롤, 폴리에테르, 실리콘, 폴리실록산, 다당류, 플루오로폴리머, 폴리이미드, 폴리펩티드, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 유리 강화 에폭시, 액정 폴리머, 비스말레이미드-트리아진 (BT) 수지, 벤조시클로부텐 폴리머, 아지노모토 빌드업 필름 (ABF), 또는 유리 및 에폭시의 낮은 열 팽창 계수(CTE) 필름을 포함한다. 제10 구현예에서는, 제1 내지 제4 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 표면은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 폴리에테르케톤케톤 (PEKK)을 포함한다.
제11 구현예에서는, 제1 내지 제10 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 유기기는 C2-C40 또는 C2-C24 하이드로카르빌기를 포함한다. 제12 구현예에서는, 제1 내지 제11 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 유기기는 C2-C5 하이드로카르빌기를 포함한다.
제13 구현예에서는, 제1 내지 제12 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 암모늄 염, 피리디늄 염 또는 포스포늄 염을 포함한다. 제14 구현예에서는, 제1 내지 제13 구현예의 물품에 있어서, 상기 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 메타크릴로일옥시도데실피리디늄 염, 메타크릴로일옥시헥사데실피리디늄 염, 메타크릴로일옥시데실트리에틸암모늄 염, 4-헥사데실메타크릴로일옥시에틸피리디늄 염, 메타크릴로일옥시에틸헥사데실비피리디늄 염, 메타크릴로일옥시도데실트리메틸포스포늄 염, 메타크릴로일옥시옥타데실트리에틸포스포늄 염, 4-메타크릴로일옥시에틸도데실피리디늄 염, 디(4-비닐벤질)헥사데실메틸암모늄 염, 디(메타크릴로일옥시에틸)도데실메틸암모늄 염, 및 메타크릴로일옥시에틸(4-N-헥사데실피리디닐메틸) 석시네이트 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 모노머의 하나 이상의 항미생물성 모노머 단위를 포함한다.
제15 구현예에서는, 제1 내지 제14 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 피리디늄 염을 함유한다.
제16 구현예에서는, 제1 내지 제15 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 층은 추가로 천연 산화물 층을 포함한다. 제17 구현예에서는, 제1 내지 제16 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 층은 추가로 합성 산화물 층을 포함한다.
제18 구현예에서는, 제1 내지 제17 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 층은 산화물 층을 추가로 포함하고, 유기인 층은 포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 모이어티를 통해 산화물 층에 공유 결합된다.
제19 구현예에서는, 제1 내지 제18 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 층은 연속된다.
제20 구현예에서는, 제1 내지 제19 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 내시경, 관절경 및 복강경 의료 장치로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제21 구현예에서는, 제1 내지 제19 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 심장, 심혈관, 맥관, 정형 외과, 정형 외과 외상 및 척추 의료 장치로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제22 구현예에서는, 제1 내지 제19 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 카테터, 단락, 테이프, 메쉬, 로프, 케이블, 와이어, 봉합재, 피부 또는 조직 철침, 화상용 시트, 외부 고정 장치 및 임시 임플란트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
제23 구현예에서는, 제1 내지 제22 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 층은 표면 상에 패턴 또는 미세패턴으로 적층된다.
제24 구현예에서는, 제1 내지 제23 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 동일한 항미생물성 모노머 단위들을 포함한다. 제25 구현예에서는, 제1 내지 제23 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 둘 이상의 상이한 항미생물성 모노머 단위들을 포함한다.
제26 구현예에서는, 제1 내지 제25 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 비-항미생물성 모노머 단위들을 추가로 함유한다.
제27 구현예에서는, 제1 내지 제26 구현예 중 어느 하나의 물품에 있어서, 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 -O(CO)C(CH3)2-, -NH(CO)C(CH3)2- 또는 -S(CO)C(CH3)2- 모이어티를 함유한다.
제28 구현예에서는, 항미생물성 표면을 포함하는 물품의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은 불포화 유기인 층을 형성하기 위하여 유기인 불포화 모노머를 물품의 표면에 적층하는 단계, 및 하나 이상의 항미생물성 불포화 모노머를 상기 불포화 유기인 층과 반응시키는 단계를 포함한다.
제29 구현예에서는, 제28 구현예의 방법에 있어서, 유기인 모노머는 오르가노포스폰산을 포함한다. 제30 구현예에서는, 제28 또는 제29 구현예에 있어서, 유기인 모노머는 오르가노포스핀산을 포함한다. 제31 구현예에서는, 제28 내지 제30 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유기인 모노머는 유기인산을 포함한다.
제32 구현예에서는, 제28 내지 제31 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 물품은 금속 표면을 포함한다. 제33 구현예에서는, 제28 내지 제32 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 물품은 티타늄, 티타늄 합금, 스테인레스 스틸, 코발트 크롬 합금, 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄, 마그네슘, 또는 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄 및 마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 합금을 포함하는 표면을 포함한다. 제34 구현예에서는, 제28 내지 제33 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 물품 표면은 티타늄을 포함한다.
제35 구현예에서는, 제28 내지 제31 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 물품은 중합성 표면을 포함한다. 제36 구현예에서는, 제28 내지 제31 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 물품이 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리이미드, 폴리설파이드, 폴리설폭시드, 폴리설폰, 폴리티오펜, 폴리피리딘, 폴리피롤, 폴리에테르, 실리콘, 폴리실록산, 다당류, 플루오로폴리머, 폴리이미드, 폴리펩티드, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 유리 강화 에폭시, 액정 폴리머, 비스말레이미드-트리아진 (BT) 수지, 벤조시클로부텐 폴리머, 아지노모토 빌드업 필름 (ABF), 또는 유리 및 에폭시의 낮은 열 팽창 계수(CTE) 필름을 포함하는 표면을 포함한다. 제37 구현예에서는, 제28 내지 제31 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 물품 표면은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 폴리에테르케톤케톤 (PEKK)을 포함한다.
제38 구현예에서는, 제28 내지 제37 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유기기는 C2-C40 또는 C2-C24 하이드로카르빌기를 포함한다. 제39 구현예에서는, 제28 내지 제38 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유기기는 C2-C5 하이드로카르빌기를 포함한다.
제40 구현예에서는, 제28 내지 제39 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 항미생물성 모노머는 암모늄 염, 피리디늄 염 또는 포스포늄 염을 포함한다. 제41 구현예에서는, 제28 내지 제40 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 항미생물성 모노머는 메타크릴로일옥시도데실피리디늄 염, 메타크릴로일옥시헥사데실피리디늄 염, 메타크릴로일옥시데실트리에틸암모늄 염, 4-헥사데실메타크릴로일옥시에틸피리디늄 염, 메타크릴로일옥시에틸헥사데실비피리디늄 염, 메타크릴로일옥시도데실트리메틸포스포늄 염, 메타크릴로일옥시옥타데실트리에틸포스포늄 염, 4-메타크릴로일옥시에틸도데실피리디늄 염, 디(4-비닐벤질)헥사데실메틸암모늄 염, 디(메타크릴로일옥시에틸)도데실메틸암모늄 염, 및 메타크릴로일옥시에틸(4-N-헥사데실피리디닐메틸) 석시네이트 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제42 구현예에서는, 제28 내지 제41 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 항미생물성 모노머는 피리디늄 염을 함유한다.
제43 구현예에서는, 제28 내지 제42 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유기인 불포화 모노머는 비닐 포스폰산, 알릴 포스폰산, 2-메틸 알릴포스폰산, 2-부테닐 포스폰산, 알릴 포스페이트 및 에틸렌글리콜 메타크릴레이트포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
제44 구현예에서는, 제28 내지 제43 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 표면은 연속적인 항미생물성 층을 포함한다.
제45 구현예에서는, 제28 내지 제44 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 내시경, 관절경 및 복강경 의료 장치로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제46 구현예에서는, 제28 내지 제44 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 심장, 심혈관, 맥관, 정형 외과, 정형 외과 외상 및 척추 의료 장치로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제47 구현예에서는, 제28 내지 제44 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 카테터, 단락, 테이프, 메쉬, 로프, 케이블, 와이어, 봉합재, 피부 또는 조직 철침, 화상용 시트, 외부 고정 장치 및 임시 임플란트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
제48 구현예에서는, 제28 내지 제47 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 표면은 표면 상에 패턴 또는 미세패턴으로 적층된 항미생물성 층을 포함한다.
제49 구현예에서는, 제28 내지 제48 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 모노머는 동일하다. 제50 구현예에서는, 제28 내지 제48 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 모노머는 둘 이상의 상이한 모노머들을 포함한다.
제51 구현예에서는, 제28 내지 제50 구현예의 방법에 있어서, 불포화 유기인 층과 비-항미생물성 모노머를 반응시키는 단계를 추가로 포함한다.
제52 구현예에서는, 제28 내지 제51 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 불포화 유기인 층을 형성하기 위한 열 처리를 포함한다.
제53 구현예에서는, 제28 내지 제52 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품 표면은 천연 산화물 층을 포함한다. 제54 구현예에서는, 제28 내지 제53 구현예 중 어느 하나 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품 표면은 합성 산화물 층을 포함한다.
제55 구현예에서는, 제52 구현예의 방법에 있어서, 열 처리는 포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 모이어티를 통하여 산화물 층에 공유 결합된 불포화 유기인 층을 형성한다.
제56 구현예에서는, 제28 내지 제34 구현예, 및 제38 내지 제51 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 유기인 모노머를 물품 표면 상에 적층하는 단계는 양극 산화를 포함한다. 제57 구현예에서는, 제56 구현예의 방법에 있어서, 유기인 불포화 모노머를 함유하는 수용액을 제조하는 단계, 금속 표면을 갖는 물품을 상기 수용액 중에 두는 단계, 상기 금속 표면을 전기적 전원의 양극 말단과 연결하는 단계, 및 상대 전극을 전원의 음극에 연결하는 단계를 포함한다. 제58 구현예에서는, 제57 구현예의 방법에 있어서, 약 1 내지 약 400 볼트 또는 그 이상, 또는 약 30 내지 약 90 볼트 또는 그 이상의 전압을, 약 1초 내지 약 60초 또는 그 이상, 또는 약 1초 내지 약 30초 또는 그 이상의 시기 동안 적용하는 단계를 포함한다.
제59 구현예에서는, 항미생물성 표면을 함유하는 물품의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은 반응성 유기인 층을 형성하기 위해 반응성 유기인 화합물을 물품의 표면 상에 적층하는 단계, 개시자 유기인 층을 형성하기 위해 상기 반응성 유기인 층을 ATRP 개시자와 반응시키는 단계, 및 하나 이상의 항미생물성 불포화 모노머를 상기 개시자 유기인 층과 반응시키는 단계를 포함한다.
제60 구현예에서는, 제59 구현예의 방법에 있어서, 유기인 화합물은 오르가노포스폰산을 포함한다. 제61 구현예에서는, 제59 구현예의 방법에 있어서, 유기인 화합물은 오르가노포스핀산 또는 유기인산을 포함한다.
제62 구현예에서는, 제59 내지 제61 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 금속 표면을 포함한다. 제63 구현예에서는, 제59 내지 제62 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 티타늄, 티타늄 합금, 스테인레스 스틸, 코발트 크롬 합금, 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄, 마그네슘, 또는 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄 및 마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 합금을 포함하는 표면을 포함한다. 제64 구현예에서는, 제59 내지 제63 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품 표면은 티타늄을 포함한다.
제65 구현예에서는, 제59 내지 제61 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 중합성 표면을 포함한다. 제66 구현예에서는, 제59 내지 제61 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리이미드, 폴리설파이드, 폴리설폭시드, 폴리설폰, 폴리티오펜, 폴리피리딘, 폴리피롤, 폴리에테르, 실리콘, 폴리실록산, 다당류, 플루오로폴리머, 폴리이미드, 폴리펩티드, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 유리 강화 에폭시, 액정 폴리머, 비스말레이미드-트리아진 (BT) 수지, 벤조시클로부텐 폴리머, 아지노모토 빌드업 필름 (ABF), 또는 유리 및 에폭시의 낮은 열 팽창 계수(CTE) 필름을 포함하는 표면을 포함한다. 제67 구현예에서는, 제59 내지 제61 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 물품 표면은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 폴리에테르케톤케톤 (PEKK)를 포함한다.
제68 구현예에서는, 제59 내지 제67 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유기기는 하나 이상의 친핵성 치환체를 함유하는 C2-C40 또는 C2-C24 하이드로카르빌기를 포함한다. 제69 구현예에서는, 제59 내지 제68 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 유기기는 히드록실, 아미노 및 티올로부터 선택된 치환체를 함유하는 C2-C40 하이드로카르빌기이다.
제70 구현예에서는, 제59 내지 제69 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 항미생물성 모노머는 암모늄 염, 피리디늄 염 또는 포스포늄 염을 포함한다. 제71 구현예에서는, 제59 내지 제70 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 항미생물성 모노머는 메타크릴로일옥시도데실피리디늄 염, 메타크릴로일옥시헥사데실피리디늄 염, 메타크릴로일옥시데실트리에틸암모늄 염, 4-헥사데실메타크릴로일옥시에틸피리디늄 염, 메타크릴로일옥시에틸헥사데실비피리디늄 염, 메타크릴로일옥시도데실트리메틸포스포늄 염, 메타크릴로일옥시옥타데실트리에틸포스포늄 염, 4-메타크릴로일옥시에틸도데실피리디늄 염, 디(4-비닐벤질)헥사데실메틸암모늄 염, 디(메타크릴로일옥시에틸)도데실메틸암모늄 염, 및 메타크릴로일옥시에틸(4-N-헥사데실피리디닐메틸) 석시네이트 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제72 구현예에서는, 제59 내지 제71 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 모노머는 피리디늄 염을 함유한다.
제73 구현예에서는, 제59 내지 제72 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 개시자 유기인 층은 이하의 것들로부터 선택된 개시자 모이어티를 함유한다: -O(CO)C(CH3)2Br, -NH(CO)C(CH3)2Br 및 -S(CO)C(CH3)2Br.
제74 구현예에서는, 제59 내지 제73 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 표면은 연속적인 항미생물성 층을 포함한다.
제75 구현예에서는, 제59 내지 제74 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 내시경, 관절경 및 복강경 의료 장치로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제76 구현예에서는, 제59 내지 제77 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 심장, 심혈관, 맥관, 정형 외과, 정형 외과 외상 및 척추 의료 장치로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제77 구현예에서는, 제59 내지 제74 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품은 카테터, 단락, 테이프, 메쉬, 로프, 케이블, 와이어, 봉합재, 피부 또는 조직 철침, 화상용 시트, 외부 고정 장치 및 임시 임플란트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
제78 구현예에서는, 제59 내지 제77 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 표면은 표면 상에 패턴 또는 미세패턴으로 적층된 항미생물성 층을 포함한다.
제79 구현예에서는, 제59 내지 제78 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 모노머들은 동일하다. 제80 구현예에서는, 제59 내지 제78 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 항미생물성 모노머는 둘 이상의 상이한 모노머들을 포함한다.
제81 구현예에서는, 제59 내지 제80 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 또한 개시자 유기인 층을 비-항미생물성 모노머와 반응시키는 단계를 포함한다.
제82 구현예에서는, 제59 내지 제81 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 반응성 유기인 층을 형성하기 위한 열처리를 포함한다.
제83 구현예에서는, 제59 내지 제82 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품 표면은 천연 산화물 층을 포함한다. 제84 구현예에서는, 제59 내지 제83 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 물품 표면은 합성 산화물 층을 포함한다.
제85 구현예에서는, 제82 구현예의 방법에 있어서, 열 처리는 포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 모이어티를 통해 산화물 층에 공유 결합된 반응성 유기인 층을 형성한다.
제86 구현예에서는, 제59 내지 제64 구현예, 및 제68 내지 제81 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 유기인 화합물을 물품 표면 상에 적층하는 단계는 양극 산화를 포함한다.
제87 구현예에서는, 제86 구현예의 방법에 있어서, 유기인 불포화 모노머를 함유하는 수용액을 제조하는 단계, 금속 표면을 갖는 물품을 상기 수용액 중에 두는 단계, 상기 금속 표면을 전기적 전원의 양극 말단과 연결하는 단계, 및 상기 상대 전극을 전원의 음극에 연결하는 단계를 포함한다.
제88 구현예에서는, 제87 구현예의 방법에 있어서, 약 1 내지 약 400 볼트 또는 그 이상, 또는 약 30 내지 약 90 볼트 또는 그 이상의 전압을 약 1 초 내지 약 60 초 또는 그 이상, 또는 약 1 초 내지 약 30 초 또는 그 이상의 시기 동안 적용하는 단계를 포함한다.
제89 구현예에서는, 제28 내지 제88 구현예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 표면 상에 유기인 불포화 모노머를 적층하거나, 또는 반응성 유기인 화합물을 적층하기 전에, 상기 물품의 표면에 산소 플라즈마 처리를 하는 단계를 포함한다.
물품 표면 상에 불포화 유기인 층 또는 반응성 유기인 층을 형성하는 본 발명의 방법에서, 상기 층 형성은 열 처리를 포함하고, 상기 열 처리는 유리하게는 감압 하에 고온에서 수행될 수 있다. 방법은 감압에 앞서 불활성 분위기 하에 물품을 두는 단계를 포함할 수도 있다. 온도는 일부 구현예에서 약 100℃, 약 110℃, 약 120℃, 약 130℃ 또는 약 140℃ 중 어느 하나, 내지 약 150℃, 약 160℃, 약 170℃, 약 180℃, 약 190℃, 약 200℃, 약 210℃ 또는 그 이상 중 어느 하나의 범위일 수 있다. 감압은 일부 구현예에서 약 0.1 torr, 약 1 torr, 약 5 torr, 약 10 torr, 약 30 torr, 약 75 torr 또는 약 100 torr 중 어느 하나, 내지 약 150 torr, 약 200 torr, 약 250 torr, 약 300 torr, 약 350 torr 또는 약 400 torr 중 어느 하나의 범위일 수 있다. 감압 하에 고온에서 실시된 열 공정은, 일부 구현예에서 약 0.5 시간, 약 1 시간, 1.5 시간, 약 2 시간 또는 약 3 시간 중 어느 하나, 내지 약 4 시간, 약 5 시간, 약 6 시간, 약 7 시간, 약 8 시간, 약 9 시간 또는 약 10 시간의 시기 동안 수행될 수 있다. 본원의 표현 ("a" 및 "an")은 문법적인 대상의 하나 이상 (예를 들어, 적어도 하나)를 지칭한다. 본원에서 인용된 어떠한 범위도 포함된다. 전반적으로 사용된 용어 "약"은, 소규모 변동을 기술하고 설명하기 위해 사용된다. 예를 들어, "약"은 그 수치값이 ±5%, ±4%, ±3%, ±2%, ±1%, ±0.5%, ±0.4%, ±0.3%, ±0.2%, ±0.1% 또는 ±0.05% 변화될 수 있음을 의미할 수 있다. 모든 수치값은 명확히 기재되었는지와 무관하게 용어 "약"과 같이 변경된다. 용어 "약"과 같이 변경된 수치값은 구체적인 식별값을 포함한다. 예를 들어 "약 5.0"는 5.0를 포함한다.
달리 기재된 바 없는 경우, 모든 부 및 백분율은 중량에 대한 것이다.
본원에서 언급된 모든 미국 특허 출원, 공개된 특허 출원 및 특허는 참고로 본원에 포함된다.
실시예 1: 양극 산화
깨끗한 금속 티타늄 스트립을 비닐 포스폰산의 15 중량% 수용액 중에 두었다. 티타늄 상대 전극은 DC 전원의 음극 말단에 부착되었다. 전압은 1 내지 300V로 조절되고, 전원의 양극 말단에 부착된 티타늄 막대는 1 내지 30 초의 시기 동안 티타늄 스트립과 접촉된다.
양극 산화가 발생하고, 그 결과 티타늄 산화물 층 및 포스포네이트 모이어티를 통하여 상기 산화물 층에 결합된 비닐 포스폰산이 형성된다. Ti-O-P 단편이 TOF-SIMS 표면 분석을 통해 관찰되었다. 부착된 불포화 유기인 층을 갖는 티타늄 표면이 이하와 같이 제시되었다.
Figure pct00001
에탄올 중 12-메타크릴로일옥시도데실피리디늄 브로마이드 (MDPB) (1g/70㎖) 의 용액을 비닐포스포네이트 층 (불포화 유기인 층)을 함유하는 티타늄 표면에 분무하였다. 티타늄 스트립을 질소 퍼징된 UV 오존 청정기 챔버 내에 두고, UV 광에 15분 동안 연속 퍼징하면서 약(ca.) 260 nm의 최대 파장에 노출시킨 결과, 비닐기와 메타크릴레이트기의 중합화가 발생하였다.
항미생물성 층을 함유하는 티타늄 스트립이 형성되었다. 티타늄 표면에 부착된 항미생물성 층은 산화물 층, 유기인 층, 및 이하에 제시된 바와 같은 항미생물성 모노머 단위를 함유하는 항미생물성 폴리머를 포함하며, 여기에서 *은 최종 말단 기이다:
Figure pct00002
.
실시예 2: ATRP
깨끗한 티타늄 나사를 에탄올 중의 11-히드록시운데실포스폰산의 15 mM 용액 중에 30분 동안 두고, 이를 꺼내어, 공기 건조하였다. 오르가노포스폰산 코팅된 나사를 170℃에서 감압 하에 4시간 동안 오븐 세트 내에 두었다. 나사를 진공 하에 냉각하였다. 티타늄 표면 상의 오르가노포스포네이트의 존재는, IR 분광분석기에 의해 확인하였다. 오르가노포스포네이트 모이어티를 포함하는 부착된 유기인 층의 부분(반응성 유기인 층)은, 이하에 제시된다:
Figure pct00003
.
코팅된 나사를 250㎖ 메틸렌 클로라이드의 교반된 배쓰 내에 두었다. 용매에 3㎖의 트리에틸아민, 및 그 후 2㎖ 알파-브로모이소부티릴 브로마이드를 적가하였다. 혼합물을 4시간 동안 25℃에서 교반하고, 나사를 꺼내어, 아르곤의 스트림 및 이어서 진공 하에 건조하여, 이하에서 제시될 ATRP 개시자 모이어티를 함유하는 유기인 층을 제공한다 (개시자 유기인 층).
Figure pct00004
이제, 11-위치에서 -O(CO)C(CH3)2Br로 치환된 운데실포스포네이트 층을 함유하는 티타늄 나사를, 12-메타크릴로일옥시도데실피리디늄 브로마이드 (MDPB) (7.83g/470㎖)의 수용액 중에 두었다. 상기 용액을 아르곤으로 퍼징하고, 아르곤 분위기 하에서 교반하였다.
촉매는 교반된 플라스크에 52㎖ 물을 첨가함으로서 제조되었다. 시스템을 아르곤으로 퍼징하고, 아르곤 분위기 하에 두었다. 교반된 물에, 653mg의 CuBr 및 1.31 mL 펜타메틸디에틸렌트리아민을 첨가하였다. 교반은 30 분 동안 계속된다.
촉매 용액은 주사기를 통해 MDPB 함유 혼합물에 적가되었고, 상기 혼합물은 아르곤 하에 4 시간 동안 교반된다. 나사를 빼내어, 알코올에 세척하고, 아르곤의 스트림 및 이어서 진공 하에 건조된다.
이의 표면에 부착된 항미생물성 층을 함유하는 티타늄 물품이 형성된다. 항미생물성 층은 산화물 층, 유기인 층, 및 이하에 제시되는 항미생물성 모노머 단위를 함유하는 항미생물성 폴리머를 포함한다. 모노머 단위는 MDPB 모노머 단위이다.
Figure pct00005
실시예 3: ATRP
티타늄 플레이트는 상업적 계면활성제 중에 두어 청정화한 후, 초음파 처리를 하고, 물로 헹구고, 감압 하에 건조하였다. 티타늄 플레이트를 석영 챔버 내에 두고, 25W로 산소 플라즈마를 처리하였다. 항미생물성 층은 11-히드록시운데실포스폰산 및 MDPB 항미생물성 모노머를 이용하여, 실시예 2와 같이 티타늄 플레이트에 부착되었다.
실시예 4: 항미생물성 효능
실시예 1에 따른 티타늄 스트립 및 비처리 샘플을 1×1 ㎠로 절단하고, 70% 알코올로 위생처리하고, 아르곤으로 건조시켰다. 위생처리된 샘플은 멸균 상태에서 멸균된 24-웰 폴리스티렌 디쉬의 웰로 개별적으로 옮겨졌다. MSSA 29213의 하룻밤 배양물을 ASTM E2149 작동 버퍼 (0.3 mM KH2PO4, pH 7.2)에 OD600=0.005 (~1-4E+06 CFU/mL)가 되도록 희석하였다.
박테리아 희석물의 330㎖ 분획을 각 웰에 피페팅하여, 샘플을 커버하였다. 박테리아 희석 샘플도 또한 1×DPBS (둘베코의 인산 완충 식염수) 중에서 연속 희석하고, TSA 플레이트 상에 3회 적하 분주하여(drop plated), 박테리아 대항량(challenge)이 표적 내에 있음을 보장하였다. TSA (트립톤 콩 아가) 플레이트를 밤새 37℃에서 배양하였다.
폴리스티렌 디쉬를 500 RPM의 마이크로타이터 플레이트 부착물을 갖는 IKA MS3 디지털 진탕기 상의 37℃ 인큐베이터 내에 밤새 (18±2 시간)에서 두었다. 밤새 배양한 후, 샘플 버퍼를 함유하는 24-웰 플레이트를 배양기로부터 꺼내고, 버퍼 샘플을 피펫팅하여 96-웰 플레이트에 담고, 1×DPBS 중에 1:10로 연속 희석하였다. 각 희석물을 TSA 플레이트 상의 각 샘플에 대하여 3회 적하 분주하였다. 플레이트를 37℃에서 밤새 배양하였다. MSSA 21293에 대하여, 처리된 쿠폰은 이 시험에서 대조군 대비 99.92%의 감소를 나타내었다.

Claims (30)

  1. 위에 배치된(disposed thereon) 항미생물성(antimicrobial) 층을 갖는 표면을 포함하는 물품(article)으로서,
    상기 항미생물성 층은 유기인 층 및 상기 유기인 층에 결합된 항미생물성 올리고머 또는 폴리머를 포함하며,
    여기서 상기 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 암모늄 염 또는 피리디늄 염을 포함하는, 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면은 금속을 포함하는, 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면은 티타늄, 티타늄 합금, 스테인레스 스틸, 코발트 크롬 합금, 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄, 마그네슘 또는 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄 및 마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 합금을 포함하는, 물품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면은 티타늄을 포함하는, 물품.
  5. 제1항에 있어서, 중합성 표면을 포함하는, 물품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 물품이 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리이미드, 폴리설파이드, 폴리설폭시드, 폴리설폰, 폴리티오펜, 폴리피리딘, 폴리피롤, 폴리에테르, 실리콘, 폴리실록산, 다당류, 플루오로폴리머, 폴리이미드, 폴리펩티드, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 유리 강화 에폭시(glass reinforced epoxy), 액정 폴리머, 비스말레이미드-트리아진 (bismaleimide-triazine: BT) 수지, 벤조시클로부텐 폴리머, 아지노모토 빌드업 필름 (Ajinomoto Buildup Film: ABF), 또는 유리 및 에폭시의 낮은 열 팽창 계수(CTE) 필름을 포함하는 표면을 포함하는, 물품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 물품이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 폴리에테르케톤케톤 (PEKK)을 포함하는 표면을 포함하는, 물품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 암모늄 염을 포함하는, 물품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 피리디늄 염을 포함하는, 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 메타크릴로일옥시도데실피리디늄 염, 메타크릴로일옥시헥사데실피리디늄 염, 메타크릴로일옥시데실트리에틸암모늄 염, 4-헥사데실메타크릴로일옥시에틸피리디늄 염, 메타크릴로일옥시에틸헥사데실비피리디늄 염, 메타크릴로일옥시도데실트리메틸포스포늄 염, 메타크릴로일옥시옥타데실트리에틸포스포늄 염, 4-메타크릴로일옥시에틸도데실피리디늄 염, 디(4-비닐벤질)헥사데실메틸암모늄 염, 디(메타크릴로일옥시에틸)도데실메틸암모늄 염 및 메타크릴로일옥시에틸(4-N-헥사데실피리디닐메틸) 석시네이트 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 모노머의 하나 이상의 항미생물성 모노머 단위를 포함하는, 물품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기기는 C2-C24 하이드로카르빌기(hydrocarbyl group)를 포함하는, 물품.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기기는 C2-C5 하이드로카르빌기를 포함하는, 물품.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항미생물성 올리고머 또는 폴리머는 -O(CO)C(CH3)2-, -NH(CO)C(CH3)2- 또는 -S(CO)C(CH3)2- 모이어티(moiety)를 함유하는, 물품.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항미생물성 층은 산화물 층을 포함하고, 상기 유기인 층은 포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 모이어티를 통하여 산화물 층에 공유결합되는, 물품.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 의료 장치 및 임플란트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 물품.
  16. 항미생물성 표면을 포함하는 물품의 제조 방법으로서, 상기 방법은 불포화 유기인 층을 형성하기 위해 유기인 불포화 모노머를 물품의 표면 상에 적층하는(depositing) 단계, 및 하나 이상의 항미생물성 불포화 모노머를 상기 불포화 유기인 층과 반응시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 물품은 티타늄, 티타늄 합금, 스테인레스 스틸, 코발트 크롬 합금, 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄, 마그네슘 또는 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄 및 마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 합금을 포함하는 표면을 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 물품 표면은 티타늄을 포함하는, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 물품은 중합성 표면을 포함하는, 방법.
  20. 제16 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항미생물성 모노머는 암모늄 염, 피리디늄 염 또는 포스포늄 염을 포함하는, 방법.
  21. 제16 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 열 처리를 포함하되, 상기 열 처리는 포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 모이어티를 통하여 산화물 층에 공유결합된 불포화 유기인 층을 형성하고, 상기 열 처리는 약 100℃ 내지 약 210℃의 온도에서 감압 하에 수행되는, 방법.
  22. 제16 내지 제 20항에 있어서, 유기인 모노머를 물품 표면 상에 적층하는 단계는 양극 산화(anodization)를 포함하는, 방법.
  23. 항미생물성 표면을 포함하는 물품의 제조 방법으로서, 상기 방법은 반응성 유기인 층을 형성하기 위해 반응성 유기인 화합물을 물품의 표면 상에 적층하는 단계, 개시자 유기인 층을 형성하기 위해 상기 반응성 유기인 층을 ATRP 개시자와 반응시키는 단계, 및 하나 이상의 항미생물성 불포화 모노머를 상기 개시자 유기인 층과 반응시키는 단계를 포함하되,
    상기 항미생물성 불포화 모노머는 암모늄 염 또는 피리디늄 염을 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 물품은 티타늄, 티타늄 합금, 스테인레스 스틸, 코발트 크롬 합금, 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄, 마그네슘, 또는 니켈, 몰리브데넘, 탄탈넘, 지르코늄 및 마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 합금을 포함하는 표면을 포함하는, 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 물품 표면은 티타늄을 포함하는, 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 물품은 중합성 표면을 포함하는, 방법.
  27. 제23 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기기는 히드록실, 아미노 및 티올로부터 선택된 치환체를 함유하는 C2-C40 하이드로카르빌기를 포함하는, 방법.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항미생물성 모노머는 피리디늄 염을 포함하는, 방법.
  29. 제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 열 처리를 포함하되, 상기 열 처리는 포스피네이트, 포스포네이트 또는 포스페이트 모이어티를 통하여 산화물 층에 공유결합되는 반응성 유기인 층을 형성하고, 상기 열 처리는 약 100℃ 내지 약 210℃의 온도에서 감압 하에 수행되는, 방법.
  30. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기인 화합물을 물품 표면 상에 적층하는 단계는 양극산화를 포함하는, 방법.
KR1020197014272A 2016-10-17 2017-10-17 올리고머성 또는 폴리머성 항미생물제를 갖는 표면 KR102332048B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662408912P 2016-10-17 2016-10-17
US62/408,912 2016-10-17
PCT/US2017/056889 WO2018075457A1 (en) 2016-10-17 2017-10-17 Surfaces with oligomeric or polymeric antimicrobials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190104020A true KR20190104020A (ko) 2019-09-05
KR102332048B1 KR102332048B1 (ko) 2021-11-29

Family

ID=61902625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197014272A KR102332048B1 (ko) 2016-10-17 2017-10-17 올리고머성 또는 폴리머성 항미생물제를 갖는 표면

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10390533B2 (ko)
EP (1) EP3525776B1 (ko)
JP (1) JP6975793B2 (ko)
KR (1) KR102332048B1 (ko)
CN (1) CN110312507B (ko)
AU (1) AU2017346582B2 (ko)
CA (1) CA3044464A1 (ko)
WO (1) WO2018075457A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10876217B2 (en) 2018-04-13 2020-12-29 Molecular Surface Technologies, Llc Electrochemical attachment of phosphonic acids to metallic substrates and osteoconductive medical devices containing same
EP3597288A1 (en) * 2018-07-19 2020-01-22 Vito NV Ceramic nanofiltration membrane with polymers grafted into the pores and method of producing same
JP7442175B2 (ja) * 2019-02-28 2024-03-04 学校法人東京理科大学 積層体、積層体の製造方法、及び二酸化チタン担持体
EP3990195A4 (en) 2019-06-25 2023-10-04 Molecular Surface Technologies, LLC ELECTROCHEMICAL ATTACHMENT OF PHOSPHONIC ACIDS TO METAL SUBSTRATES AND ANTIMICROBIAL MEDICAL DEVICES THEREFROM
JP7439652B2 (ja) * 2020-06-02 2024-02-28 トヨタ自動車株式会社 配線基板の製造方法
US20220266296A1 (en) * 2021-02-23 2022-08-25 Orthobond Corporation Methods of Photografting to Surface Metal Oxides
KR20220134390A (ko) * 2021-03-26 2022-10-05 삼성전자주식회사 항균성 단량체, 이를 포함하는 항균 폴리머 조성물, 이로부터 얻어지는 항균 필름, 및 상기 항균 필름을 포함하는 물품

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060194008A1 (en) * 1999-09-22 2006-08-31 Princeton University Devices with multiple surface functionality
US20100215643A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Orthobond Corp. Anti-infective functionalized surfaces and methods of making same
US20100249425A1 (en) * 2006-01-13 2010-09-30 Centre National De La Recherche Scientifique Preparation of an inorganic substrate having antimicrobial properties
US20110208232A1 (en) * 2007-05-10 2011-08-25 Abbott Laboratories Vascular Enterprises Limited Medical devices comprising a co-polymer of a polyamide and a polycarbonate diamine
US20160115268A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Orthobond, Inc. Quaternary Phosphonium Coated Surfaces and Methods of Making the Same

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879135A (en) 1984-07-23 1989-11-07 University Of Medicine And Dentistry Of New Jersey Drug bonded prosthesis and process for producing same
DK191386D0 (da) 1986-04-24 1986-04-24 Koege Kemisk Vaerk Emulgatorsystem
US5126210A (en) 1989-08-23 1992-06-30 Aluminum Company Of America Anodic phosphonic/phosphinic acid duplex coating on valve metal surface
US6837887B2 (en) * 1995-06-07 2005-01-04 Arthrocare Corporation Articulated electrosurgical probe and methods
SE520727C2 (sv) 1996-03-04 2003-08-19 Ciba Sc Holding Ag Alkylfenylbisacylfosfinoxid och fotoinitiatorblandningar
US7507483B2 (en) 1997-02-04 2009-03-24 Jeffrey Schwartz Enhanced bonding layers on native oxide surfaces
US6645644B1 (en) 1996-10-17 2003-11-11 The Trustees Of Princeton University Enhanced bonding of phosphoric and phosphoric acids to oxidized substrates
US6242526B1 (en) 1997-01-28 2001-06-05 Stepan Company Antimicrobial polymer latexes derived from unsaturated quaternary ammonium compounds and antimicrobial coatings, sealants, adhesives and elastomers produced from such latexes
AU763355B2 (en) 1998-08-20 2003-07-17 Kuraray Co., Ltd. Bonding compositions for dental use
WO2000056795A1 (en) * 1999-03-23 2000-09-28 Carnegie Mellon University Catalytic processes for the controlled polymerization of free radically (co)polymerizable monomers and functional polymeric systems prepared thereby
US6531163B1 (en) 1999-06-28 2003-03-11 Ecosmart Technologies, Inc. Pesticidal compositions containing peppermint oil
US7151139B2 (en) * 2001-04-23 2006-12-19 Massachusetts Institute Of Technology Antimicrobial polymeric surfaces
US8313760B2 (en) * 2002-05-24 2012-11-20 Angiotech International Ag Compositions and methods for coating medical implants
US6924620B2 (en) * 2002-07-25 2005-08-02 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery, battery charger, electrical system and method of charging a battery
US20070292355A1 (en) 2002-10-25 2007-12-20 Foamix Ltd. Anti-infection augmentation foamable compositions and kit and uses thereof
US7806932B2 (en) 2003-08-01 2010-10-05 Zimmer Spine, Inc. Spinal implant
CN1909900A (zh) * 2003-12-05 2007-02-07 拜欧希格诺有限公司 抗微生物化合物与表面和聚合物的缔合
US7410820B2 (en) 2004-01-05 2008-08-12 Texas Instruments Incorporated MEMS passivation with phosphonate surfactants
GB0410749D0 (en) 2004-05-14 2004-06-16 Dow Corning Ireland Ltd Coating apparatus
AU2005264159A1 (en) 2004-07-19 2006-01-26 Elutex Ltd. Modified conductive surfaces having active substances attached thereto
US7601361B2 (en) 2005-10-03 2009-10-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for providing antimicrobial surfaces
US20070196663A1 (en) 2006-02-21 2007-08-23 The Trustees Of Princeton University High-yield activation of polymer surfaces for covalent attachment of molecules
AU2008312373B2 (en) 2007-10-17 2011-08-25 Princeton University Functionalized substrates with thin metal oxide adhesion layer
US8440243B2 (en) * 2008-07-24 2013-05-14 Renuka Maewal OM vitamin formula
EP2471827B1 (en) * 2010-12-30 2013-09-04 Universitätsklinikum Freiburg Covalently attached antimicrobial polymers
AP2015008631A0 (en) * 2013-02-19 2015-08-31 Nano Safe Coatings Inc A Florida Corp 3 P14000024914 Phosphorus functional antimicrobal coatings for metal surfaces

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060194008A1 (en) * 1999-09-22 2006-08-31 Princeton University Devices with multiple surface functionality
US20100249425A1 (en) * 2006-01-13 2010-09-30 Centre National De La Recherche Scientifique Preparation of an inorganic substrate having antimicrobial properties
US20110208232A1 (en) * 2007-05-10 2011-08-25 Abbott Laboratories Vascular Enterprises Limited Medical devices comprising a co-polymer of a polyamide and a polycarbonate diamine
US20100215643A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Orthobond Corp. Anti-infective functionalized surfaces and methods of making same
US20160115268A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Orthobond, Inc. Quaternary Phosphonium Coated Surfaces and Methods of Making the Same

Also Published As

Publication number Publication date
CA3044464A1 (en) 2018-04-26
JP2020503368A (ja) 2020-01-30
EP3525776A4 (en) 2020-05-06
KR102332048B1 (ko) 2021-11-29
AU2017346582B2 (en) 2021-10-21
AU2017346582A1 (en) 2019-06-06
WO2018075457A1 (en) 2018-04-26
EP3525776A1 (en) 2019-08-21
EP3525776B1 (en) 2022-01-26
US20180103642A1 (en) 2018-04-19
JP6975793B2 (ja) 2021-12-01
US10390533B2 (en) 2019-08-27
CN110312507A (zh) 2019-10-08
CN110312507B (zh) 2021-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102332048B1 (ko) 올리고머성 또는 폴리머성 항미생물제를 갖는 표면
JP6581624B2 (ja) 抗感染性官能基表面とその製造方法
EP3209497B1 (en) Quaternary phosphonium coated surfaces and methods of making the same
US11826493B2 (en) Antimicrobial coatings for medical implements and medical devices
Silva et al. 1.16. PREVENTION: OPERATING ROOM, SURGICAL TECHNIQUE

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant