涂布抗微生物膜组合物的制作方法

现有技术

抗菌表面的形成代表着不同部门和环境中所要达到的一个主要目标。具体而言，在医学、保健和药学领域，经过长时间稳定的抗菌组合物的处理的固体表面的获得一直以来都是研究和改进的课题，这些研究和改进的目标是得到能够被施用至所针对的表面上的抗菌组合物。

只需考虑在用酒精制剂对双手进行社交性消毒的实践中，保健工作人员与各种容器的外表面直接反复接触，如果这些表面没有得到针对微生物污染物的足够防护，则可能会成为阻断型感染以外的传播源。然而，在所遇到的问题中，需要注意的是，在偶尔与一些抗菌组合物相联系的应用上、在应用的同质性上、尤其是一些组合物所具有的短暂时间上存在困难。

本申请人发现了一种能够被施用在几乎任意种类的固体表面上并在之后被转化成能够保持原来组合物的抗菌特性的保护膜的抗菌组合物。以这种方式，经过处理的表面会是抗菌的，并且在经过一段长时间后还能够保持该特性。有利的是，本发明尤其具有以下应用：制造用于药学用途的无菌和/或抗菌容器、以及用于将在下文详述的普通医学领域。

技术实现要素：

在第一个方面中，本发明涉及一种水性组合物，其至少包含：

以式(I)表示的一价阴离子型银络合物：

Ag+---[L1-M+] (I)，

其中，与银离子配合的单元[L1-M+]具有以下通式：

其中：

X选自下组：–NH-、-O-、-S-和–NR-；其中R表示直链或支化的烷基链C1～C6(C1～C6Alk)或直链或支化的羰基-C1～C6(-C(O)-C1～C6Alk)，优选为酰基、(-C(O)-CH3)；

M+表示氢离子(H+)或碱金属离子，优选为钠离子(Na+)；

一种或多种具有抗微生物活性的阳离子；

聚合物组分，其选自：纤维组分、热塑性组分、可热固化组分、可光固化组分和弹性组分；且

所述水性组合物的特征在于含有碳酸丙烯酯。

在第二个方面中，本发明涉及聚合物膜形式的如上所述的水性组合物，其优选通过对所述水性组合物进行热辐射或光辐射来得到。

另一个方面是该水性组合物的用途，其优选是膜的形式，作为用于表面的抗菌剂。

在一个附加方面中，本发明涉及一种涂布有膜形式的抗菌组合物的表面的制备方法，所述方法包括：

使待处理的表面与上述水性组合物接触；以及

对经过涂布的表面进行固化处理，所述固化处理优选通过热固化或光固化处理来进行。

在其一个方面中，本发明还涉及涂布有本发明的组合物的表面或物体，所述组合物优选是膜的形式。

附图说明

图1：本发明的聚合物膜的表面的示意图。

图2：含有PHMB-Ag的本发明的丙烯酸类聚合物膜的抗微生物活性的例子。

发明详述

除非另有说明，否则术语“重量％(％w/w)”是指单一组分相对于水性组合物总重的重量百分比。

术语“C₁～C₆烷基(C₁～C₆Alk)”是指直链或支化烷基，可能是被取代的，包含1～6个碳原子，例如选自甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基等。

本发明的目的在于提供一种用于制备成膜涂层的组合物，其通常用于容器的外表面和/或内表面，以得到一种持久的、基本上不受环境条件以及加工次数影响的无菌状态。这种特性在所有设定中都需要，例如在工业、医学、食品加工和兽医器械以及它们的集合体中，其中，重要的是打断通过任何容器的操作而产生的感染的传播链。其在重症监护部门和医疗卫生以及医院设施的其它关键部门中变得特别有用，在这些部门中，除了环境条件和所使用的装置以外，用于这些环境中的药物或产品(包括液态或固态的产品)的容器的外表面，需要微生物污染具有受控的程度以阻断感染的传播。

有利的是，本发明的抗菌水性组合物可通过已知方法(例如喷涂或浸泡)在基本上不改变工业应用工艺的条件下被施用在例如药学容器的表面上。本申请人事实上观察到可使成膜层在经过处理的表面上具有完美的粘合性，所述成膜层是不可见的，且能够长时间地发挥抗微生物屏障的作用，并且是由本发明的抗菌水性组合物制得。以这种方式，表面的微生物污染的程度可被大大降低并始终保持在低水平，从而降低了感染通过其传播的可能性。

如上所述，本发明的抗菌水性组合物至少包含式(I)表示的一价银络合物：

Ag+---[L1-M+] (I)，

其中，与银离子配合的单元[L1-M+]具有以下通式：

其中，X和M+按上文定义。

基团[L1-M+]优选选自：2-巯基-5-苯并咪唑磺酸(L')及其钠盐(L”)和以下式表示的2-巯基-5-苯并唑磺酸(L”')：

从而，式(I)的一价银络合物可由下通式表示：

其中，虚线是指Ag+离子与单元[L1-M+]中巯基基团之间的配位键，X和M+按上文定义。

所述络合物可通过例如国际专利申请PCT/IB2013/054649中所描述的方法制备，即通过以下方法来制备：将合适的硫羟粘合剂L溶于水中，再添加银盐，优选为硝酸银。以这种方式，Ag+能够以配位方式结合至所述粘合剂的硫醇硫，在水性溶液中形成长时间稳定的以式(I)表示的络合物。

有利的是，作为本发明的组合物的一种组分，所述络合物能够实现与具有抗菌作用的有机阳离子的协同效应。就这点而言，优选的抗菌阳离子选自：醋酸洗必泰或葡糖酸洗必泰、二癸基二甲基氯化铵(DDA)、聚六亚甲基双胍(PHMB)或它们的混合物。特别优选为适用于制备呈聚合物膜形式的组合物的包含PHMB的组合物。事实上，本申请人注意到PHMB的氰基胍端基能够以长时间稳定且有效的方式锚固至聚合物骨架。

同样优选DDA的氯化物/盐酸盐或溴化物/氢溴酸盐。

在一种实施方式中，本发明的组合物包含DDA和洗必泰，优选分别为它们的氯化物/盐酸盐或溴化物/氢溴酸盐和双葡糖酸盐。

有利的是，本发明的组合物的具有抗微生物活性的银络合物(I)与阳离子的协同效应在本发明的组合物被转化成保护膜时也能够保持，这点受到本文试验部分的支持。以这种方式，可提高银络合物的杀菌作用，且在施用至固体表面上的组合物的稳定性和持久性方面也能取得优异的结果。

优选地，银络合物与抗菌阳离子化合物以1:1～1:150的重量比存在。

本发明的组合物的聚合物组分可选自：纤维组分、热塑性组分、可热固化组分、可光固化组分和弹性组分。

优选地，所述组分为可光固化的聚合物，更优选为丙烯酸类聚合物，例如丙烯酸酯、聚丙烯腈、甲基丙烯酸酯等。

所述组分同样优选为可热固化的聚合物，更优选选自：聚氨酯、环氧树脂、多酚、聚双环戊二烯和聚酰胺。

阴离子型银络合物所特有的光化学稳定性以及与有机阳离子之间的协同效应使该混合物在利用丙烯酸类聚合物或聚氨酯聚合物生产混合物上特别优优选，制得的混合物可通过UV光辐射转变为膜。而且，该混合物适用于生产可通过与其它聚合物系统混合而得到的聚合物膜，所述其它聚合物系统例如选自纤维，诸如：尼龙-6、尼龙-10、尼龙-6,6、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、特氟龙、聚乙烯醇；通常作为塑料使用的聚合物系统，诸如：高密度聚乙烯和低密度聚乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯；通常作为高弹体使用的聚合物系统，诸如：顺-聚异戊二烯(天然橡胶)、聚丁二烯、丁基聚氯丁烯橡胶(氯丁橡胶)和硅酮；以及硅氧烷聚合物。

优选地，所存于本发明的组合物中的聚合物组分的含量为40～90％w/w，更优选为60～80％w/w。

如图1中示例性描述的那样，带负电荷的以式(I)表示的银络合物与带正电荷的具有抗微生物活性的有机组分之间的加合物的极性离子性能促进了与非极性聚合物混合物(或具有较低极性的混合物)的相分离，导致极性离子组分升至聚合物膜的表面。然而，幸亏存在烷基链(在二癸基二甲基氯铵(DDA)的情况中)、或存在于洗必泰阳离子中的苯基、或聚六亚甲基双胍(PHMB)(它们具有相似的聚合物骨架)，这些组分保持锚固于表面。

为此，使用阳离子型的物质PHMB是方便的，因为氰基胍端基能够以长时间特别有效且稳定的方式锚固至聚合物骨架。

为了更好地生产具有由阴离子型银络合物和阳离子型有机组分形成的离子对的具有高抗微生物能力的稳定的溶液，使用稳定化溶剂是明智的，所述稳定化溶剂同时还允许与膜的形成所需的聚合物相均匀混合。

就这方面而言，本申请人惊讶地发现，碳酸丙烯酯能够使本发明的水性混合物的所有组分均匀溶解，且不会改变用于得到如本文详述的呈保护膜形式的本发明的组合物的聚合物组分的性质。

碳酸丙烯酯(CAS No.108-32-7)是一种以式(III)表示的极性非质子化合物：

其在一系列应用中通常被用作无毒溶剂，例如用于电化学和化妆品领域(作为一般性参考，参见例如CRC化学和物理手册，92版)。

在一种优选的实施方式中，本发明的水性组合物包含约30％～60％％w/w、更优选为40～50％w/w的碳酸丙烯酯。

应当注意的是，抗菌活性和耐久性方面的特定优势可通过适当混合一定量的水与一定量的碳酸丙烯酯来获得。在一种实施方式中，本发明的组合物中水与碳酸丙烯酯的比值为0.6～0.9。

本发明的水性组合物通过在存在水性溶剂介质的情况下将各种组分混合到一起来制备。所得到的水性溶液基本上澄清，且没有沉降在底部的颗粒和/或沉淀物。在一种实施方式中，将银络合物、所选择的抗菌阳离子型组分和碳酸丙烯酯在水中混合在一起，以这种方式形成一种水性溶液，如本文的实验部分所示。以优选约3％～7％w/w、更优选约4％w/w～5％w/w的量将通过混合水、络合物(I)、抗菌阳离子和碳酸丙烯酯而得到的溶液用于本发明的组合物中。优选地，使用蒸馏水，更优选所述蒸馏水的含量为35～40％w/w。

然后将所述溶液与合适的聚合物组分混合，并通过例如喷涂、旋涂、浸泡或类似的技术使其与待处理的表面接触。

根据所选择的聚合物组分，可通过光辐射或热辐射来稳定地生产膜。

因此，在另一个方面中，本发明涉及一种经过涂布的表面的生产方法，其包括使待处理的表面与本发明的抗菌水性组合物接触，然后进行热处理或辐射处理，以使所述组合物能够以抗菌膜的形式固化。

根据聚合物组分的类型，利用加热或辐射来进行固化处理。在前一种情况中，优选的温度约为30℃～120℃，优选约为60℃～80℃，可通过使用本领域已知的炉子或灯来实现。

在使用可光固化的聚合物的场合下，优选使用UV或IR灯来进行辐射，更优选以约200nm～350nm、特别优选约250nm～320nm的波长来进行辐射。

有利的是，所述处理可施用于任何类型的表面上，例如硬纸板、玻璃、塑料、瓷器、钢或其它金属或金属合金上。本发明的组合物可被施用在容器表面(例如外表面)上、或者被施用在模塑前的(例如呈片状)材料的表面上，该材料随后将被用于生产例如呈管状的容器。以这种方式，可对容器的外表面和内表面进行涂布，该容器在施用组合物以及形成聚合物膜之后成形。

在一个附加方面中，本发明涉及涂布有本发明的组合物的表面，所述组合物优选是如上所述的膜形式。优选地，所述膜的厚度约为0.2微米～8微米(μm)，更优选约为1微米～5微米(μm)。

本发明的抗菌水性组合物可施用于几乎任意种类的固体材料上，且不受所针对的材料的性质的负面影响，其生理化学和机械特性基本上保持不变。在一种优选的实施方式中，本发明的组合物以膜的形式被施用于打算承装药物制剂或打算处理或保存隐形眼镜的包装的内表面和/或外表面上。优选的涂布有呈膜状的本发明的组合物的容器是抗菌或消毒容器，更优选是打算承装号称无菌的制剂的容器。

而且，本发明的组合物可被施用于手机装置的表面上，发现手机表面上具有高浓度的不同细菌物种，包括绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus)和大肠杆菌(Escherichia coli)。

下文所述的实施例对抗微生物溶液的制备、在固体基材上的施用方法以及其表面的抗微生物活性进行了详细描述。

实验部分

实施例1：包含银络合物(I)、DDA和碳酸丙烯酯的水溶液。

将150g的DDA与50g蒸馏水和350g碳酸丙烯酯混合。溶解之后，加入溶解在50g蒸馏水中的0.57g的2-巯基苯并咪唑-5磺酸钠盐，以及溶解在50g蒸馏水中的0.34g的AgNO₃。

所得到的抗微生物溶液具有以下组成(重量％)：DDA 23％；Ag 0.033％；碳酸丙烯酯54％。

实施例2：包含银络合物(I)、PHMB和碳酸丙烯酯的水溶液。

在60℃下，将150g的PHMB溶解在具有200g蒸馏水和350g碳酸丙烯酯的溶剂化合物中。约30分钟后，加入溶解在50g蒸馏水中的0.57g的2-巯基苯并咪唑-5磺酸钠盐，以及溶解在50g的蒸馏水中的0.34g的AgNO₃。

所得到的抗微生物溶液具有以下组成(重量％)：PHMB 18.8％；Ag 0.027％；碳酸丙烯酯44％。

实施例3：包含银络合物(I)、DDA、双葡糖酸洗必泰(CH)和碳酸丙烯酯的水溶液。

将150g的DDA与50g蒸馏水和350g碳酸丙烯酯混合。溶解之后，加入溶解在50g蒸馏水中的0.57g的2-巯基苯并咪唑-5磺酸钠盐，以及溶解在50g蒸馏水中的0.34g的AgNO₃。最后，加入可溶于水中形成20％浓度的100g双葡糖酸洗必泰。

所得到的抗微生物溶液具有以下组成(重量％)：DDA 20％；Ag 0.022％；洗必泰2.7％；碳酸丙烯酯47％。

实施例4：涂布有本发明的聚合物膜的表面的制备。

将实施例1～3中所述的抗微生物溶液以4～5％的百分比与可光聚合的基于丙烯酸类的亮面漆或聚氨酯油漆混合。

然后，利用喷涂或旋涂将这些聚合物混合物施用在不同材料的表面上，在可光聚合的丙烯酸类聚合物的情况中，所述材料为聚乙烯、聚丙烯、钢和玻璃，在聚氨酯混合物的情况中，所述材料为木材。

一旦沉积了厚度在2～5微米范围内的膜，就以250～320nm范围内的波长对可光聚合的基于丙烯酸酯的组合物进行UV辐射，同时，在80℃下对基于聚氨酯的膜进行加热，直至完全固化。

实施例5：本发明的聚合物膜的抗微生物活性。

然后，用浓度在1.5×10⁶～5.0×10⁶CFU/ml范围内的微生物池对由实施例4得到的材料的表面进行污染。

在抗微生物活性的各种测试中，使经过处理的样品和用普通聚合物处理过的对照样品与革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和酵母菌的混合物接触30分钟。时间一到，就用含有非选择性介质的平皿计数琼脂(PCA)接触板对残余的微生物总数进行评价。

使用了以下测试菌株：

金黄色葡萄球菌(Staphilococcus aureus)ATCC 6538

大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC 10536

绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)ATCC 15442

希氏肠球菌(Enterococcus hirae)ATCC 10541

白色念珠菌(Candida albicans)ATCC 10231

细菌来自菲拉拉大学(University of Ferrara)，微生物系，实验和诊断医学专业，购自国际PBI股份公司(International PBI S.p.A)。

这些菌株被冷冻保存在培养液和50％的丙三醇(v/v)中；使用前，它们被移植至TSA(胰蛋白胨大豆琼脂)斜板上并在4℃±2℃下冷藏。一旦解冻，就将这些菌株在TSA斜板上移植两次，并在37℃±1℃下培养18小时以得到工作培养物。在测试开始后的2小时内，用玻璃珠将所述工作培养物分散在稀释剂(胰蛋白胨水)中，并对该悬浊液进行稀释直至间隔期内的浓度为1.5×10⁶～5.0×10⁶CFU/ml。

为每一种微生物菌种制备一支含有5ml浓度为1.5×10⁶～5.0×10⁶CFU/ml的测试悬浊液的试管。从各测试悬浊液中抽取1ml悬浊液并将它们放入一支试管中，于是，该试管含有所有被考虑的微生物的混合物(测试混合物)。

在所进行的所有实验中，使经过处理的样品和对照样品与100μl的所述测试混合物接触，均匀地分布在PCA接触板表面所对应的区域内(24cm²)。经过30分钟的接触，用含有非选择性介质且不含失活剂的接触板对被污染的表面进行取样。然后将被污染的板置于培养室中在37℃下保存24小时。时间一到，就对这些板进行检查以获得菌落的发展情况。

用普通的聚合物组合物处理过的对照样品显示出一连续层的微生物菌落，而用添加了DDA-Ag、PHMB-Ag或DDA-Ag-CH抗微生物溶液聚合物混合物处理过的样品则未显示出任何微生物菌落。由此得到的膜能够使所施加的微生物负载降低至少5对数，不受聚合物膜所沉积的材料的影响。从图2可以看到，对照例中可以看到一连续层的微生物，而未在用含有PHMB-Ag的本发明的组合物处理过的聚合物膜上观察到微生物菌落的存在。

实施例6：稳定性测试。

在水中对实施例4的经过涂布的表面的样品进行60分钟的清洗，然后按照上述方法对其进行微生物分析。在所有情况中，微生物总数的降低量保持在3～4对数的范围内。