【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及抗菌、抗病毒、杀菌和杀病毒材料及方法领域，特别是涉及一种具有抗菌、抗病毒、杀菌和杀病毒作用的空间电荷驻极体聚合物及其在制备抗菌、抗病毒、杀菌和杀病毒材料中的用途。
技术介绍
1、微生物(如细菌、病毒和真菌)在自然界和全球社会环境中普遍存在。它们是天然的分解者并在全球生态系统中发挥着各种重要作用。它们中的一些对动植物的生命生理活动至关重要，一些则可能会引起不同类型的疾病。抗菌、抗病毒、杀菌和/或杀病毒材料的开发对于拯救生命和保护人们免受有害微生物的感染具有显著的重要性。随着新型致命病毒(如埃博拉病毒、猪流感、禽流感、新型冠状病毒(covid-19))越来越频繁的爆发，以及随之而来的耐药菌株(如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus)或mrsa)的出现，寻找新的消毒和微生物根除材料和方法以帮助持续对抗细菌和病毒变得刻不容缓。
技术实现思路
1、本公开提供了具有令人惊奇地有效的抗菌、抗病毒、杀菌和杀病毒性质的抗微生物组合物。所述组合物包含与疏水性材料偶联的空间电荷驻极体材料。在选定的实施方案中，所述组合物具有高功效性、生物相容性和环境友好性。
2、本公开还提供了一种使用空间电荷驻极体材料捕获和杀灭微生物(如细菌和病毒)的新方法，其包括接触起电、非接触静电相互作用和界面亲脂的步骤。在一些实施方案中，界面亲脂不是指由两亲性和疏水性程度决定的简单接触破坏。另一个实施方案提供了一种基于相容性阳离子聚合物和纺织品基材来鉴定具有有效抗菌、抗病毒、杀
3、正电荷密度
4、本公开的空间电荷驻极体材料具有高的正表面电荷密度。本公开证实，具有较高正电荷密度的空间电荷驻极体材料具有增加的抗菌、抗病毒、杀菌和杀病毒作用，例如如图9-15中所示。在一些实施方案中，空间电荷驻极体材料的正电荷密度为9.59nc cm-2。
5、一些实施方案提供了一种组合物，其包含正表面电荷密度为2-35nc cm-2、在80khz的频率内导电性小于6x 10-7s m-1的空间电荷驻极体材料；和表面能小于50mn m-1的疏水性材料。
6、空间电荷驻极体材料的高正电荷密度在捕获和杀灭微生物(如细菌和病毒)中起着关键作用。首先，它有助于用带负电荷的蛋白质经由非接触静电相互作用吸引生物危害物并导致碰撞率的增加。然后当漂移的带负电荷的生物危害物与带正电荷的驻极体碰撞时发生接触起电，导致静电势的急剧变化和电应力的突然增大。强静电场将生物危害物紧紧地固定在带正电荷的表面上，并且生成的不均匀电应力有助于生物危害物的关键病毒或微生物蛋白的剪断。在本专利技术的优选实施方案中，空间电荷驻极体材料的高正电荷密度在材料的整个表面区域上是均匀的或大体上均匀的。
7、空间电荷驻极体材料
8、在一些实施方案中，空间电荷驻极体材料包含一种或多种阳离子聚合物，如明胶、壳聚糖、阳离子肽、阳离子环糊精、阳离子葡聚糖、阳离子纤维素、聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、聚酰胺胺、聚(氨基-共-酯)和聚[2-(n,n-二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯]。阳离子聚合物可以是天然的、半合成的和/或合成的，并且它们的聚合物结构可以是线形的、支化的、超支化的和/或树枝状分子样的。阳离子承载基团的位置可以在主链或侧链中。
9、阳离子聚合物是有利的并且有用的，因为它们可以利用其独特的阳离子分子结构杀灭细菌而不释放任何化学物质。它们的抗菌作用模式主要是通过接触破坏微生物细胞膜。阳离子聚合物的抗菌活性程度由两个因素决定：两亲性和疏水性程度。
10、纺织品基材的示例材料包括但不限于天然棉、羊毛、纤维素、合成聚酯、尼龙和/或它们的混纺物。纺织品基材的结构可以是针织的、织造的和非织造的。一些实施方案包括由亲水性天然纤维和疏水性合成纤维两者组成的混纺纺织品。
11、本公开的空间电荷驻极体材料具有高的正电荷密度和合适的疏水性两者，并且具有特别有效的抗菌、抗病毒、杀菌和杀病毒性质。在紧密接触过程中，空间电荷驻极体材料的疏水性帮助其亲脂性分区经由范德华相互作用插入到微生物的细胞膜中，从而有助于更容易和更快地破坏生物危害物。
12、在一些实施方案中，高的正电荷密度为9.59nc cm-2。如图9-11和13中所示，具有高的正电荷密度(例如9.59nc cm-2)和合适的润湿性(表面能应在20至61mj m-2或mn m-1之间)的空间电荷驻极体材料针对金黄色葡萄球菌、sars-229e、sars-cov-2和柯萨奇病毒b6具有优异的抗菌、抗病毒、杀菌和杀病毒作用，5分钟内功效超过98％。
13、测量空间电荷密度的方法
14、另一个实施方案提供了一种通过测量材料的静电荷评价空间电荷驻极体材料的接触起电性能来鉴定具有令人惊奇地有效的抗微生物性质的组合物的方法。使用正电荷密度来定量评价接触起电的程度。
15、测量空间电荷驻极体材料的正电荷密度的一种示例方法包括一种双层装置，其主要由固定有6cm×6cm粘合电极层的底部丙烯酸板和固定有相同尺寸的参比材料/电极层的上部丙烯酸板组成。固定聚四氟乙烯(ptfe)膜作为参比材料。
16、有利性质
17、与目前的方法相比，当前公开的组合物具有若干显著的优势。
18、目前的消毒方法有着不同的缺点。化学消毒剂和卫生处理剂通常触发对皮肤、粘膜和呼吸系统的刺激/毒性，并且大多数在直接和/或长期佩戴/接触的情况下使用(例如个人防护设备口罩和服装)对人类是不生物友好的。另外，它们也不适合于具有长期消毒和灭菌效果的空气净化系统，因为它们的低分子量和低表面附着力导致它们容易蒸发或清扫。
19、金属离子(如汞、银、铜、黄铜、青铜、锡、铁、铅和铋离子)是另一种类的抗微生物剂，其可以基于微动力效应杀灭微生物或抑制微生物的生长。然而，这些金属离子的简单释放也可能对人类是致命的和对环境是有害的。一种侵入性较小且毒性较小的方法是将所期望的金属离子与其他材料(如聚合物)掺杂/掺入以形成纳米颗粒、纤维、涂层或膜。它们不容易通过简单的清扫去除，但由于金属的表面能高，故它们通常被表面能较低的材料覆盖，导致抗菌作用较低。
20、相比之下，本文公开了高功效、生物相容、环境友好的材料，其能够有效地杀灭微生物并且可以用于直接和长期佩戴和接触。
21、用空间电荷驻极体材料处理的纺织品基材在阻止病毒和细菌穿透纺织品过滤器为有效的。用bpei空间电荷驻极体材料处理的纤维素/聚酯纺织品的病毒过滤功效和细菌过滤功效已被证实超过99.9％。
22、通过控制材料的组成，抗菌、抗病毒、杀菌和杀病毒的空间电荷驻极体材料还具有优异的生物相容性。未经处理的纺织品与经bpei空间电荷驻极体材料处理的纺织品之间在vero细胞增殖方面没有差异。从对照纺织品和经空间电荷驻极体材料处理的纺织品的洗脱适度减少了vero e6细胞的增殖。未经处理的纺织品与经c-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.抗病毒材料，所述抗病毒材料包含：
2.根据权利要求1所述的抗病毒材料，其中所述阳离子聚合物选自PEI、线形聚乙烯亚胺、支化聚乙烯亚胺、明胶、壳聚糖、阳离子肽、阳离子环糊精、阳离子葡聚糖、阳离子纤维素、聚赖氨酸、聚酰胺胺、聚(氨基-共-酯)或聚[2-(N,N-二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯]、聚乙烯亚胺。
3.根据权利要求2所述的抗病毒材料，其中所述阳离子聚合物为聚乙烯亚胺。
4.根据权利要求3所述的抗病毒材料，其中所述空间电荷驻极体材料包含0.195％-10％的聚乙烯亚胺阳离子聚合物。
5.根据权利要求4所述的抗病毒材料，其中所述空间电荷驻极体材料包含大体上2％-8％的聚乙烯亚胺阳离子聚合物。
6.根据权利要求1所述的疏水性材料，其中所述疏水性基材材料为以下中的一种或多种：棉-聚酯混纺物、棉、聚酯、纤维素-聚酯混纺物、纤维素、水刺布、聚丙烯(PP)、聚乳酸(PLA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、硅酮、胶乳、尼龙或玻璃。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.抗病毒材料，所述抗病毒材料包含：
2.根据权利要求1所述的抗病毒材料，其中所述阳离子聚合物选自pei、线形聚乙烯亚胺、支化聚乙烯亚胺、明胶、壳聚糖、阳离子肽、阳离子环糊精、阳离子葡聚糖、阳离子纤维素、聚赖氨酸、聚酰胺胺、聚(氨基-共-酯)或聚[2-(n,n-二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯]、聚乙烯亚胺。
3.根据权利要求2所述的抗病毒材料，其中所述阳离子聚合物为聚乙烯亚胺。
4.根据权利要求3所述的抗病毒材料，其中所述空间电荷驻极体材料包含0.195％-10％的聚乙烯亚胺阳离子聚合物。
5.根据权利要求4所述的抗病毒材料，其中所述空间电荷驻极体材料包含大体上2％-8％的聚乙烯亚胺阳离子聚合物。
6.根据权利要求1所述的疏水性材料，其中所述疏水性基材材料为以下中的一种或多种：棉-聚酯混纺物、棉、聚酯、纤维素-聚酯混纺物、纤维素、水刺布、聚丙烯(pp)、聚乳酸(pla)、聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚四氟乙烯(ptfe)、硅酮、胶乳、尼龙或玻璃。
7.根据权利要求5所述的疏水性材料，其中所述疏水性基材材料为以下中的一种或多种：棉-聚酯混纺物、棉、聚酯、纤维素、聚丙烯、聚乙烯或水刺布。
8.根据权利要求1所述的抗病毒材料，其中所述材料具有2-35nc cm-2的最小平均正表面电荷。
9.根据权利要求1所述的抗病毒材料，其中所述材料在以一定体积与其他非抗病毒材料一起织造、粘结、混纺或混合后保留抗病毒功效。
10.根据权利要求1所...
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