專利名稱：一種制備具水溶性及生物可分解性抗菌劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種制備具水溶性及生物可分解性抗菌劑的方法，特別是一種包含鹵胺官能團(tuán)的多肽氯化物的制備方法。
背景技術(shù)：
在我們生活的周遭環(huán)境中，甚至于人體上，我們都可以自其中發(fā)現(xiàn)至少數(shù)千種的微生物存在。在這些微生物中，有些對人類有益，有些則是有害的，其中有益的微生物，人類可利用其生產(chǎn)制造所需的食物或化學(xué)品，而有害的微生物則可能會在食品或藥品的加工、 貯存及運(yùn)輸過程中，或是在消費(fèi)者使用時，造成其破壞，甚至是會使人體內(nèi)組織受到感染。 因此，為避免此種有害微生物對人類可能造成的危害，在我們生活周遭及各種應(yīng)用上，抗菌劑的需求便應(yīng)運(yùn)而生。目前已知有多種的抗菌劑被開發(fā)出，并被廣泛使用于各種生活應(yīng)用中。目前所發(fā)展的各式抗菌劑中，有一類抗菌劑為含有鹵胺(N-halamine)化合物成分的抗菌劑，其對于細(xì)菌、霉菌及病毒等，都具有相當(dāng)良好的抗菌功效。本領(lǐng)域公知，鹵胺化合物是指含有N-X之鹵胺官能團(tuán)(X可以為Cl、Br或I)的化合物，其可利用含胺、酰胺，或者酰亞胺基團(tuán)等官能團(tuán)的化合物，經(jīng)氧化劑(如次鹵酸鹽)氧化作用而得。該類型化合物中的N-X官能團(tuán)，于微生物存在下，在水中受水分子的作用下會緩慢解離，而釋放出具有氧化作用的鹵素離子，同時此化合物中的N-X官能團(tuán)則會被還原成為N-H官能團(tuán)。此被游離釋放出具有氧化作用的鹵素離子，可以殺死細(xì)菌、霉菌等微生物。此類鹵胺化合物在解離出鹵素離子殺死微生物后，通?？稍俳栌汕笆龅拇嘻u酸鹽處理，使其中的N-H官能團(tuán)再度被氧化為N-X官能團(tuán)，使其殺菌功能得以再生。本領(lǐng)域公知，鹵胺化合物因具有殺菌速度快、 殺菌效率高、具長效性、安定性佳，及具抗菌能力可再生等優(yōu)點，故極適用于家庭、商業(yè)和醫(yī)療場所的消毒。本領(lǐng)域公知抗菌型鹵胺化合物的開發(fā)，以Worley等人的研究最具代表性，其所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊已開發(fā)出許多種具抗菌性的鹵胺化合物，但均是以環(huán)狀鹵胺化合物(cyclic N-hal amine compound)為主體，其揭示的結(jié)構(gòu)，例如有 oxazolidinones (US5902818)、 imidazolidinones (US5126057)、hydantoins 禾口 spirocyclic amines 等。這些結(jié)構(gòu)經(jīng)次氯酸鹽處理后，皆可得到N-Cl官能團(tuán)而具有抗菌的功效，但不論是該等單體或是聚合物，皆有不易溶于水的問題，致使其應(yīng)用領(lǐng)域，甚至于抗菌性，皆受到限制。另一方面，基于對環(huán)境的保護(hù)，一般來說抗菌劑系統(tǒng)，現(xiàn)大多傾向于使用水相系統(tǒng)取代有機(jī)溶劑，借以降低有機(jī)溶劑對環(huán)境的危害。為了可應(yīng)用于水相系統(tǒng)，Worley等人思及，于聚合物的側(cè)鏈接上親水性基團(tuán)，從而得到水溶性較高的抗菌物質(zhì)。一般是利用四級銨鹽(quaternaryammonium salt)作為該親水性基團(tuán)，借以提升其對水的溶解度。例如，Worley等人開發(fā)了一種以硅氧烷(siloxane) 為骨架，分別接上環(huán)狀鹵胺化合物hydantoin與四級銨鹽結(jié)構(gòu)的抗菌高分子(US7335373)。 其中，siloxane與hydantoin對水的溶解度非常差，而該抗菌高分子對水的溶解度主要以四級銨鹽來提升，但四級銨鹽并不具抗菌功效，因此此類抗菌劑需較長時間接觸才可達(dá)到足夠的抗菌效果。雖然Worley等人對其環(huán)狀鹵胺化合物的水溶性做了改善，設(shè)計出此種結(jié)構(gòu)的抗菌高分子，但其仍有不完全溶于水的問題，使用上仍須借由在水中添加少量的醇類， 以幫助此抗菌高分子溶解，然而此舉并無法完全解決有機(jī)溶劑可能會對環(huán)境造成危害的疑慮。另一方面，此抗菌高分子的結(jié)構(gòu)乃是借由化學(xué)合成而得，合成過程中及合成后，仍或多或少會使用到有機(jī)溶劑并可能產(chǎn)生不必要的副產(chǎn)物，因此生產(chǎn)過程中對環(huán)境亦會造成一定的危害。再者，此種抗菌高分子需特別合成，且需經(jīng)過多道制備過程，因此其價格勢必昂貴。 此可從Worley等人已揭示此類化合物技術(shù)多年，但至今仍未有大量產(chǎn)品上市，可得證。因此，開發(fā)一種具生物兼容性、無毒性、可再生的抗菌能力、制備方式簡易，且價格便宜的水溶性抗菌物質(zhì)是有其必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種制備具高水溶性且具生物可分解性的抗菌劑的方法。根據(jù)本發(fā)明所指出的制備生物可分解的抗菌水溶液的方法，包含下列步驟(a) 提供一多肽化合物，使其溶于一水溶液中，以形成一多肽水溶液；(b)提供一次氯酸鈉水溶液；(c)將該次氯酸鈉水溶液加入該多肽水溶液中形成一混合液；以及(d)在室溫下使該混合液混合至少1分鐘，以使該多肽化合物與該次氯酸鈉水溶液中的次氯酸鈉反應(yīng)，藉以形成一多肽氯化物。上述步驟中，其中所述的該多肽氯化物具有至少一個N-Cl鹵胺官能團(tuán)。特別的是，該多肽化合物是一聚谷氨酸或聚天冬氨酸，且該多肽酸氯化物為一聚谷氨酸氯化物或聚天冬氨酸氯化物。根據(jù)本發(fā)明所指出的制備方法，其具有制備過程無毒性、不需使用有機(jī)溶劑，因此不會對環(huán)境造成危害。另外，本發(fā)明制備方法尚具有制備過程簡便(因無需借由繁雜耗時的化學(xué)合成制備過程)、產(chǎn)率高且成本低廉…等優(yōu)點。此外，根據(jù)本發(fā)明制備方法即可輕易地制得具有高殺菌效率、長效性，及抗菌性可再生等優(yōu)點的抗菌劑。故而本發(fā)明所述的制備方法已可充分解決現(xiàn)有技術(shù)中制備包含環(huán)狀鹵胺化合物成分的抗菌劑，在合成時需使用大量有機(jī)溶劑、該化合物無法單純利用水相系統(tǒng)作為溶劑， 且不具有生物可分解性易對環(huán)境造成危害等問題。


圖1是本發(fā)明的制作流程圖；其中10表示形成一多肽水溶液；12表示提供一次氯酸鈉水溶液；14表示將次氯酸鈉水溶液加入多肽水溶液中形成一混合液；16表示使該混合液混合反應(yīng)。
具體實施方式
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明所揭示的制備方法包含下列步驟提供一多肽化合物，使其溶于一水溶液中，以形成一多肽水溶液。另外，提供一次氯酸鈉水溶液，接著將該次氯酸鈉水溶液加入該多肽水溶液中形成一混合液。隨后，在室溫下使該混合液混合至少1分鐘，以使該多肽化合物與該次氯酸鈉水溶液中的次氯酸鈉反應(yīng)，進(jìn)而形成一多肽氯化物。其中，該多肽氯化物具有至少一個N-Cl鹵胺官能團(tuán)。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員便于了解本發(fā)明所揭示的技術(shù)，請配合參閱附圖1，其揭示本發(fā)明的制備具水溶性及生物可分解性抗菌劑的方法，該方法包含下列步驟首先，形成一多肽水溶液(10)，其可借由提供一多肽化合物，使其溶于一水溶液中而制得。另外，提供一次氯酸鈉水溶液(12)。本領(lǐng)域公知，多肽化合物是為由兩個或兩個以上氨基酸單元借由肽鍵連接所形成的聚合物?？蓱?yīng)用于本發(fā)明中的多肽化合物的來源并無特別的限制，其可借由天然物質(zhì)經(jīng)微生物發(fā)酵而得，亦可借由自天然物中分離所得，故其基本上是為天然無毒性的物質(zhì)。另夕卜，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，亦可依需要，使用本領(lǐng)域公知肽合成儀(P印tide Synthesizer) 合成所需的肽序列。另外，多肽化合物最終降解產(chǎn)物為對環(huán)境無害的氨、二氧化碳和水，因此它是具生物可分解性且環(huán)境友好型的化合物，故以它作為原料無本領(lǐng)域公知化學(xué)合成的抗菌化合物的缺點。但因多肽化合物結(jié)構(gòu)主鏈上的肽鍵易受微生物、真菌等作用而斷裂，斷裂后的寡肽或氨基酸單體對微生物而言乃是一營養(yǎng)源，故本領(lǐng)域公知的多肽化合物非但不具有抗菌性，反而易滋養(yǎng)細(xì)菌的成長。但經(jīng)本發(fā)明制備方法改質(zhì)后，即可賦予本領(lǐng)域公知的多肽化合物具有抗菌性。可應(yīng)用于本發(fā)明中的多肽化合物，其種類基本上并無特別限制，但考慮原料取得便利性，較佳為聚谷氨酸及聚天冬氨酸，分別具有下述的化學(xué)結(jié)構(gòu)式(I)與(II)
權(quán)利要求
1.一種制備生物可分解的抗菌劑的方法，包含下列步驟(a)提供一多肽化合物，使其溶于一水溶液中，以形成一多肽水溶液；(b)提供一次氯酸鈉水溶液；(c)將該次氯酸鈉水溶液加入該多肽水溶液中形成一混合液；以及(d)使該混合液混合不低于1分鐘，以使該多肽化合物與該次氯酸鈉水溶液中的次氯酸鈉反應(yīng)，形成一具有至少一個N-Cl鹵胺官能團(tuán)的多肽氯化物，其中，該多肽化合物為一聚谷氨酸或聚天冬氨酸，且該多肽氯化物為一聚谷氨酸氯化物或聚天冬氨酸氯化物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該多肽水溶液中的該多肽化合物總量以100重量份計時，該次氯酸鈉水溶液中的次氯酸鈉添加量為5-130重量份。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該多肽水溶液中的該多肽化合物總量以100重量份計時，該次氯酸鈉水溶液中的次氯酸鈉添加量為35-50重量份。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該多肽氯化物具有0.3-15wt%的該N-Cl鹵胺官能團(tuán)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該抗菌劑包含有不低于IOOppm的該N-Cl鹵胺官能團(tuán)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該抗菌劑包含有100-10000ppm的該N-Cl鹵胺官能團(tuán)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該抗菌劑包含有200-10000ppm的該N-Cl鹵胺官能團(tuán)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該混合液的PH值為6-8。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該混合液中還包含一pH值緩沖劑。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該pH值緩沖劑為磷酸水溶液、氯化銨水溶液、醋酸水溶液、磷酸氫鈉水溶液、磷酸氫二鈉水溶液、苯甲酸水溶液，或上述溶液的混合液。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該混合液在室溫下的混合反應(yīng)的時間為不低于30 分鐘。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該混合液在室溫下的混合反應(yīng)的時間為90-180分鐘。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該步驟(d)中還包括一對該混合液施予以外力使其擾動的步驟。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該步驟(d)之后還包括(e)添加非溶劑以析出該多肽氯化物的步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該非溶劑為異丙醇、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈或它們的混合物。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該步驟(d)中所述的反應(yīng)是在室溫下進(jìn)行。
全文摘要
一種制備具水溶性及生物可分解性抗菌劑的方法，是利用次氯酸鈉處理一多肽化合物至少1分鐘，以使多肽化合物具有至少一個鹵胺官能團(tuán)，并使其具有良好抗菌效果。根據(jù)本發(fā)明所述的方法，因不需使用化學(xué)合成制備過程，亦不需使用有機(jī)溶劑，故可于減少對環(huán)境的危害下，制得具高水溶性、具生物可分解性、無毒性、有良好殺菌效果，及可再生性的抗菌劑的方法。
文檔編號C08G69/48GK102453256SQ20101051795
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者劉家昌, 張根源, 李俊誼, 蔡英男 申請人:遠(yuǎn)東新世紀(jì)股份有限公司