内酰胺涂覆织物

技术领域

本发明涉及改性的织物。

背景技术

织物广泛用于许多不同的目的。例如，在服装产品中，包括运动服、保健和卫生应用，包括表面护理产品比如表面清洁织物。

然而，纺织品易于微生物生长，这是由于它们在使用时与微生物接触，并且因为它们通常具有大的、潮湿的表面积环境。这些条件有益于织物上的微生物生长。

微生物在织物上生长，尤其是在设计为多次使用的耐用织物上生长是一个问题，并且当多次使用的织物用于健康和卫生学目的时，导致许多不期望的效果，例如衣服上的令人不愉快的气味，或潜在的交叉污染。

WO 02/092902 A1公开了使用α-氨基-ε-己内酰胺处理纤维以赋予纤维以抗细菌性质。

因此，需要有效的抗微生物的织物，这指它们可以重复使用多次，而织物上微生物积累减少，或者甚至织物上没有微生物积累。

发明内容

我们已经发现，通过施加内酰胺涂层来改性织物，得到的改性织物在织物本身上显示出生物膜抑制。这允许织物抗微生物、耐用并且可以重复使用多次。

在第一方面，本发明涉及改性织物，其包含：

a)织物基材；和

b)内酰胺涂层，

其中所述内酰胺为选自以下的内酰胺：

优选地，内酰胺的存在水平为0.0001至2.5重量％，优选0.0001至1重量％。

更优选地，内酰胺为选自以下的内酰胺：

最优选地，内酰胺为：

当内酰胺实质上是阳离子时，可以使用所述阳离子或所述阳离子与合适的抗衡离子(例如碘化物)一起使用。

优选地，内酰胺是包封形式。

优选地，织物选自机织织物、针织织物和无纺织物，优选无纺织物。优选的织物选自棉、聚酯、弹性尼龙、纤维胶、聚乙烯、聚丙烯、人造丝、木浆和制备成复合材料的这些的混合物。优选地，改性织物包括粘合剂，优选地其中粘合剂是丙烯酸粘合剂。

在第二方面，本发明涉及内酰胺赋予织物以抗生物膜性质的用途。

在第三方面，本发明涉及内酰胺抑制织物基材上的生物膜生长的用途。

在这些用途中，内酰胺具有以下结构：

当内酰胺实质上是阳离子时，可以使用所述阳离子或所述阳离子与合适的抗衡离子(例如碘化物)一起使用。

具体实施方式

除非另行规定，否则如本文使用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应定冠词“所述”指至少一个(一种)、或一个或多个(一种或多种)。

应当理解，除非另有明确地提供，否则所有优选都是可组合的。

附图说明

图1是一对显示与对照聚丙烯织物相比内酰胺涂覆的(丙烯酸乳液)聚丙烯织物上假单胞菌生物膜抑制的SEM图像。

图2是一对显示与对照纤维胶织物相比内酰胺涂覆的(内酰胺包封物浸轧(padding)的)纤维胶织物上假单胞菌生物膜抑制的SEM图像。

图3是一对显示与对照聚丙烯织物相比内酰胺涂覆的(印刷在织物上)的聚丙烯织物上假单胞菌生物膜抑制的SEM图像。

图4是一对显示与对照聚丙烯织物相比内酰胺涂覆的(阳离子内酰胺与带负电荷的织物直接静电相互作用)的聚丙烯织物上假单胞菌生物膜抑制的SEM图像。

图5是显示通过荧光测量的基于内酰胺的织物上的铜绿假单胞菌-GFP生物膜生长曲线抑制的图——丙烯酸乳液粘合剂中的乳酰胺在织物上。

图6是显示通过荧光测量的基于内酰胺的织物上的铜绿假单胞菌-GFP生物膜生长曲线抑制的图——内酰胺印刷在织物上。

图7是显示通过荧光测量的基于内酰胺的织物上的铜绿假单胞菌-GFP生物膜生长曲线抑制的图——包封的内酰胺浸轧(padded)在织物上。

图8是显示基于内酰胺的织物(聚乙烯和棉)上的铜绿假单胞菌生物膜生长抑制的图。

图9是显示基于内酰胺的织物(聚乙烯和棉)上的白色念珠菌生物膜生长抑制的图。

图10是显示基于内酰胺的织物(聚乙烯和棉)上的金黄色葡萄球菌生物膜生长抑制的图。

内酰胺是环状酰胺。优选的内酰胺是具有5个环原子的γ-内酰胺。

内酰胺为选自以下的内酰胺：

当内酰胺实质上是阳离子时，可以使用所述阳离子或所述阳离子与合适的抗衡离子(例如碘化物)一起使用。

最优选地，内酰胺选自：

最优选地，内酰胺为：

优选地，内酰胺是包封的。

合适地，包封的内酰胺为聚合物包封的内酰胺。

包封的内酰胺可以包封在聚合物中，所述聚合物选自聚脲聚合物、三聚氰胺-甲醛共聚物；脲甲醛共聚物及其混合物。

合适地，聚合物是缩合聚合物。例如，聚合物可以是由二胺和二异氰酸酯生产的缩合聚合物。

例如，聚合物可以是或可以包含式P1的聚脲：

其中R

例如，R

例如，R

换句话说，内酰胺可以被包封在由聚亚甲基聚苯基异氰酸酯和环己二胺形成的聚合物中。

在一些情况下，聚合物和/或包封物结构被选择和/或配置成允许控制式或触发式释放。例如，包封物可以在一定条件下以预定速率溶解。例如，包封物可以响应于触发因素而释放。所述触发因素可以是，例如，酸、碱、盐、酶的存在，或某个浓度的酸、碱、盐、酶；或非化学触发因素，比如超声或光。

合适地，内酰胺被包封以形成平均直径为约10纳米至约1000微米，优选约50纳米至约100微米，更优选约2至约40微米，甚至更优选约4至15微米的颗粒。特别优选的范围是约5至10微米，例如6至7微米。包囊分布可以是窄的、宽的或多峰的。多峰分布可以由不同类型的包封化学构成。

包封过程合适地在载体油中完成，载体油可以是酮。例如，载体油可以是C

优选地，内酰胺的存在水平为0.0001至2.5重量％，优选0.0001至1重量％。例如，内酰胺可以合适地以0.001至1重量％、或者甚至0.01至1重量％、或者甚至0.01至0.5重量％的水平存在。

织物是由天然或人造纤维的网络组成的柔性材料。优选的织物是机织的(woven)、针织的(knitted)和无纺的(non-wovens)。

无纺织物是由短(staple)纤维和长纤维通过化学、机械、热或溶剂处理粘合在一起制成的材料。

机织织物是由彼此垂直放置然后通过“经线(warp)”和“纬线(weft)”的图案连接在一起的线或纱组成的材料。

针织织物是由自身卷曲以产生交织线圈的单根卷起的线构成的材料。

优选的无纺织物包括纤维胶、聚乙烯、聚丙烯、人造丝、木浆以及制备成复合物、熔喷、梳理、针刺、热粘合或化学粘合的这些的混合物。

优选的机织织物包括棉、聚酯和这些的混合物。

优选的针织织物包括棉、聚酯、弹性尼龙和这些的混合物。

优选地，织物选自棉、聚酯、弹性尼龙、纤维胶、聚乙烯、聚丙烯、人造丝、木浆和制备成复合材料的这些的混合物。本发明的改性织物的一种这样的用途是它们作为表面护理产品的用途。它们通常可用于清洁使用例如洗涤剂的表面，或用于擦拭使用例如抗微生物成分的表面。

表面护理产品的当前市场通常是旨在单次使用的一次性产品。作用模式是将表面护理产品中包含的任何抗微生物成分转移至表面，其中抗微生物成分作用于表面以杀灭微生物或使其生长停止。与微生物接触导致转移到表面护理产品，并导致表面护理产品的结垢(定义为微生物生长)。这是为什么产品通常是单次使用的一次性产品的原因之一。本发明的织物是用于表面护理的有效织物，其是耐用的并且可以重复使用多次而不会使织物结垢。

优选地，改性织物包含粘合剂。所包含的粘合剂的类型可以根据用于将内酰胺掺入改性织物中的方法来相应地选择。

合适地，当内酰胺通过丙烯酸乳液(基于丙烯酸共聚物的阴离子乳液)的方式掺入到改性织物时，则合适的粘合剂包括市售可获得的Itobiender AG、Itobiender U30和Itobier CEL。

包封的内酰胺，优选聚脲包封的内酰胺，可以优选地与粘合剂混合，以便容易地掺入到织物上。

掺入内酰胺的另一种方法是将其直接印刷到织物上。在这种情况下，内酰胺适合与可印刷的UV可固化油墨(优选含有丙烯酸酯、二丙烯酸己二醇酯和酞菁颜料)混合。

包括但不限于抗微生物涂层(三氯生、银、季铵盐)、防水、防污、化学和天然染料、抗起球、易护理(例如非铁)和紧固功能的现有织物整理剂可以作为任选成分包括在内。

在织物上掺入内酰胺的制造方法

设计了下列用内酰胺涂覆的方法，以提供具有0.01重量％的内酰胺涂层的织物基材。

非极性内酰胺应用于无纺卫生保健材料中通常使用的一系列纤维基材。

对于表面聚合物粘合剂应用，使用以下无纺基材：

20gsm的聚丙烯(PP,纺粘的(spunbond))；

70gsm的纤维胶；

80gsm的聚乙烯(PE)；

90gsm的聚丙烯(PP)。

将内酰胺(在这种情况下，为4-(4-氯苯基)-5-亚甲基-吡咯-2-酮)溶于溶剂(乙醇或DMSO)中，并与粘合剂混合，使最终浓度范围为10-100mg/l溶液。然后，将混合物浸轧到织物上，以获得80-100％w/w的粘合剂/织物吸收量(pick-up)，干燥，随后在高温下热固化。使用的特定粘合剂可以适合于织物的特定纤维，例如粘合剂为ITOBINDER AG、ITOBINDER U30和ITOBINDER CEL。

使用Dimatix Materials打印机，分别以10×10cm的正方形固体或一系列小的固体印刷块形式，用8.33％的内酰胺4-(4-氯苯基)-5-亚甲基-吡咯-2-酮二醇溶液数字印刷聚乙烯无纺织物。

将内酰胺置于纤维表面上的另一种方法是通过将载有内酰胺4-(4-氯苯基)-5-亚甲基吡咯-2-酮的微胶囊掺入聚合物粘合剂中。然后，将具有微囊的表面聚合物在Martindale磨损仪器上进行平坦磨损。

内酰胺[(3-(3-(4-氯苯基)-2-亚甲基-5-氧代-2,5-二氢-1H-吡咯-1-基)-N,N,N-三甲基丙-1-碘化铵]的带正电荷形式可以经由直接浸轧在水中掺入到由于气体氟化而带有负电荷的织物上。

聚乙烯和聚丙烯无纺材料是气态氟化的，以便增加表面润湿性和阴离子电荷，并为阳离子内酰胺提供强的静电结合位点。还使用100mg/l内酰胺的溶剂(乙醇或DMSO)溶液将阳离子内酰胺掺入氟化聚乙烯和聚丙烯无纺材料中，并以80-100％w/w粘合剂/织物吸收量将在水溶液中的材料浸轧到织物上。

所有内酰胺处理的材料在水中漂洗延长的时间，风干并评价。

将参照下述非限制性实施例进一步阐述本发明。

优选内酰胺的实施例的制备

在室温下，混合1-(4-氯苯基)丙-2-酮(40.00g，34.75mL，237.2mmol)、二羟乙酸一水合物(32.75g，355.8mmol)和磷酸(69.74g，711.7mmol)，之后加热至85℃过夜。在冷却至室温之后，将混合物倒入水(500mL)和乙酸乙酯(500mL)的混合物中。分离各层，并用乙酸乙酯(500mL)萃取水相。将合并的有机层用水和盐水的1:1混合物(2×500mL)洗涤，干燥(MgSO

将4-(4-氯苯基)-5-羟基-5-甲基呋喃-2(5H)-酮(66.00g，293.8mmol)溶于亚硫酰氯(196.8g，120.0mL，1654mmol)中，并在40℃下加热1小时，然后在80℃下加热2小时。将混合物在减压下浓缩，并与2-甲基四氢呋喃(200mL)共沸。将残余物用2-甲基四氢呋喃(160mL)稀释，并在0℃下，将该溶液加入到28％氨水(180mL)在2-甲基四氢呋喃(20mL)中的冷却搅拌混合物中。将混合物升温至室温，并搅拌过夜。加入水(100mL)和乙酸乙酯(200mL)，分离各层。用乙酸乙酯(200mL)萃取水相，将合并的有机萃取液干燥(MgSO

UPLC(Basic)1.51/5.00min,100％纯度,M+H

MP 177℃

在0℃下，经15分钟，向4-(4-氯苯基)-5-羟基-5-甲基-1H-吡咯-2(5H)-酮(10.00g，44.51mmol)在无水二氯甲烷(100mL)中的冷却溶液中加入三氟化硼二乙基醚合物(8.213g，7.142mL，57.87mmol)在无水二氯甲烷(45mL)中的溶液。在0℃下搅拌混合物，之后慢慢地升温至室温并搅拌2小时。用冰水(100mL)猝灭反应，并分离各层。用二氯甲烷(100mL)萃取水层，并将合并的有机层用水和饱和的碳酸氢钠水溶液(100mL)的1:1混合物洗涤，干燥(MgSO

UPLC(Basic)1.87/5.00min,100％纯度,M+H

MP 182℃

在室温下，混合1-(对甲苯基)丙-2-酮(25.00g，24.00mL，168.7mmol)、二羟乙酸一水合物(23.29g，253.0mmol)和磷酸(49.60g，506.1mmol)，之后在90℃下加热过夜。在冷却至室温之后，将混合物倒入水(400mL)和乙酸乙酯(400mL)的混合物中。分离各层，并将有机相用水(100mL)洗涤，干燥(MgSO

将5-羟基5-甲基-4-(对甲苯基)呋喃-2(5H)-酮(16.50g，80.80mmol)溶于亚硫酰氯(48.06g，29.47mL，404.0mmol)中，并在50℃下加热1小时，然后加热回流1小时。在冷却至室温之后，将混合物在减压下浓缩，并与2-甲基四氢呋喃(2×50mL)共沸。将残余物用2-甲基四氢呋喃(60ml)稀释，并在0℃下，将该溶液加入到28％氨水(55mL，808.0mol)在2-甲基四氢呋喃(10mL)中的冷却搅拌混合物中。将混合物升温至室温，并搅拌过夜。在减压下除去2-甲基四氢呋喃，将残余物用水(200mL)和乙醚(100mL)稀释，并在室温下搅拌20分钟。通过过滤收集固体，并在室温下，在水(100mL)和乙醚(50mL)中搅拌10分钟。通过过滤收集固体，用水、乙醚洗涤，并在50℃下真空干燥，得到呈浅米黄色(light beige)固体的5-羟基-5-甲基-4-(对甲苯基)-1H-吡咯-2(5H)-酮(10.49g，产率31％)。

UPLC(Basic)1.41/5.00min,100％纯度,M+H

MP 178℃分解

在0℃下，经15分钟，向5-羟基-5-甲基-4-(对甲苯基)-1H-吡咯-2(5H)-酮(8.68g，42.7mmol)在无水二氯甲烷(87mL)中的冷却溶液中加入三氟化硼二乙基醚合物(6.85g，5.96mL，55.5mmol)在无水二氯甲烷(40mL)中的溶液。在1小时之后，使混合物缓慢升温至室温。在再过3小时之后，用二氯甲烷(50mL)和冰水(100mL)稀释反应物，并搅拌10分钟。分离各层，将有机层用水(100mL)、水和饱和碳酸氢钠水溶液的1:1混合物(100mL)和盐水(100mL)洗涤，并将有机层通过硅藻土过滤，用二氯甲烷洗涤。通过移液管除去任何过量的水，之后干燥滤液(MgSO

UPLC(Basic)1.83/5.00min,100％纯度,M+H

MP 200℃分解

含有内酰胺ABT0479的聚脲胶囊的合成

颗粒浆料由水包油乳液产生，随后在二胺和聚异氰酸酯之间进行界面聚合以形成胶囊的壳，并最终产生聚脲颗粒在水性连续相中的分散液。油相负载由选择作为香味剂代用品的有机溶剂组成，内酰胺溶解在其中。制备两种变体，一种含有内酰胺，第二种不含内酰胺作为对照。

在这些实验中使用的内酰胺是4-(4-氯苯基)-5-亚甲基-吡咯-2-酮，并给予代码488。结构是：-

溶液 A由0.5重量％的4-(4-氯苯基)-5-亚甲基-1H-吡咯-2(5H)-酮(称为内酰胺ABT0479)的溶液组成，并通过将内酰胺(25mg，0.122mmol)溶于2-庚酮(5.00g，43.787mmol)中制备。向其中加入聚苯基亚甲基二异氰酸酯或PMDI(0.42g，1.235mmol，平均分子量340gmol

溶液B由3重量％的Morwet D425溶液组成，并通过将Morwet(480mg)溶于水(15.52g)中制备。

溶液C由40重量％的六亚甲基二胺溶液组成，并通过将二胺(400mg，3.442mmol)溶于水(0.60g)中制备。

将溶液A和溶液B在大玻璃小瓶中混合，并使用微型探针以15,000rpm高剪切混合3分钟。一旦完成匀浆化，则将分散液转移至磁力搅拌平台，并经1分钟内滴加溶液C，同时以250rpm搅拌，确保保持涡流以完全混合。密封小瓶，并将分散液再搅拌2小时，然后在环境温度下在平板辊上静置过夜。

通过光散射测量和光学显微镜(对照，4.08μm；内酰胺，5.06μm)测定粒度和形态。对于含内酰胺的变体，注意到初级颗粒的一些少量聚集。

实施例1通过SEM测量基于内酰胺的织物上的假单胞菌PAO1生物膜抑制

将铜绿假单胞菌(PA01)在TSA板上于37℃培养过夜。在用于试验之前，将菌落加入到20mL含有5mL玻璃珠的脑-心浸液肉汤(BHI)中，并均质化30秒。测量生物体的光密度，并调整至1×10

SEM样品制备

如所述(Erlandsen，Kridich，Dunny，Wells，Histochem Cytochem J，2004)，使用2％对甲醛、2％戊二醛和0.15M二甲胂酸钠和0.15％Alcian Blue，pH7.4制备固定剂。将固定剂(足以覆盖生物膜)应用至在合适的基材上含有生物膜的各孔中2小时，这在2至22小时之间变化。

在60℃下，使用加热板和磁力搅拌器，用80ml的蒸馏水和8g的低聚甲醛制备低聚甲醛。逐滴加入NaOH直至溶液澄清，并用HCl调节pH至7.2。

在固定之后，除去固定溶液，并向样品中加入0.15M的二甲胂酸钠缓冲液。然后，将样品储存在冰箱中直至处理。

用300ml新缓冲液洗涤样品3×5分钟，以除去任何残留的戊二醛。随后，用0.15M二甲胂酸钠缓冲液以1:1制备1％四氧化锇(OsO

然后将0.5％乙酸双氧铀水溶液加入样品中，之后在室温下在黑暗中培养30分钟。

然后，使样品在递增的乙醇系列中脱水：

将样品从最初的24孔板转移至六甲基二硅氮烷(HMDS)的皮氏培养皿中5分钟，然后转移至第二个培养皿中5分钟，之后置于衬有滤纸的新的24孔板中。然后，将板置于干燥器中过夜，以允许样品蒸发和干燥。

在充满氩气的室中，用金-钯溅射涂覆之后，在JEOL JSM-6400扫描电子显微镜下观察样品，并使用Photoshop软件组装图像。

测量SEM图像，并测定织物的像素和细菌的像素的量。细菌覆盖率的％是细菌像素/总像素。

当用内酰胺处理时，聚丙烯无纺织物具有少得多的细菌覆盖率。对照织物具有32.1％的细菌覆盖率，而内酰胺处理的织物具有10.1％的细菌覆盖率。数据显示在图1中。

当用内酰胺处理时，纤维胶无纺织物具有少得多的细菌覆盖率。对照织物具有47.8％的细菌覆盖率，而内酰胺处理的织物具有8.7％的细菌覆盖率。数据显示在图2中。

当用内酰胺处理时，聚丙烯无纺织物具有少得多的细菌覆盖率。对照织物具有62.6％的细菌覆盖率，而内酰胺处理的织物具有48.0％的细菌覆盖率。数据显示在图3中。

当用内酰胺处理时，氟化聚丙烯无纺织物具有少得多的细菌覆盖率。对照织物具有78.0％的细菌覆盖率，而内酰胺处理的织物具有36.6％的细菌覆盖率。数据显示在图4中。

从图中的SEM图像和表中的数据可以看出，改性内酰胺涂覆织物显示出微生物的大量减少。因此其是生物膜就绪(biofilm ready)织物，因为其是生物膜抗性的且抑制生物膜生长。

实施例2-通过荧光测量的基于内酰胺的织物上的铜绿假单胞菌-GFP生物膜的生长曲线抑制

使用铜绿假单胞菌的荧光菌株以允许通过荧光测量生长抑制。在MEA板上，在30℃下培养铜绿假单胞菌GFP 2天。在用于试验之前，将菌落加入到20mL含有5mL玻璃珠的脑-心浸液肉汤(BHI)中，并均质化30秒。测量光密度并调节至1×10

下表(显示图5)显示了通过荧光测量的织物上的丙烯酸乳液粘合剂中的内酰胺对铜绿假单胞菌-GFP生物膜的生长曲线抑制的影响。

下表(显示图5)显示了通过荧光测量的印刷在织物上的内酰胺对铜绿假单胞菌-GFP生物膜的生长曲线抑制的影响。

下表(显示图7)显示了通过荧光测量的浸轧在织物上的包封的内酰胺对铜绿假单胞菌-GFP生物膜的生长曲线抑制的影响。

在所有情况下，与不含内酰胺的织物相比，改性织物显示出在织物上的铜绿假单胞菌-GFP生物膜的生长减少。

该实施例显示了经由不同方法涂覆内酰胺的改性织物的功效，所述方法包括通过经由含粘合剂的丙烯酸乳液涂覆；经由印刷在织物上涂覆；和经由浸轧在织物上的包封的内酰胺涂覆。

实施例3-通过生存力测量的基于内酰胺的丙烯酸乳液棉和PET织物上的假单胞菌、葡萄球菌和念珠菌生物膜生长抑制

在TSA板上，在37℃下，将铜绿假单胞菌(PA01)、金黄色葡萄球菌(Newman's菌株)培养过夜。在TSA板上，在37℃下，将白色念球菌(C.albicans)3153A培养2天。在用于试验之前，将每种生物的菌落加入到20mL含有5mL玻璃珠的脑-心浸液肉汤(BHI)中，并均质化30秒。测量每种生物体的光密度，并调整至1×10

聚乙烯和棉上的铜绿假单胞菌

图示数据显示在图8中。

与没有涂层的织物相比，用内酰胺涂覆的织物显示铜绿假单胞菌生物膜生长的减少。

聚乙烯和棉上的白色念珠菌

图示数据显示在图9中。

与没有涂层的织物相比，用内酰胺涂覆的织物显示铜绿假单胞菌生物膜生长的减少。

聚乙烯和棉上的金黄色葡萄球菌

图解数据显示在图10中。

与没有涂层的织物相比，用内酰胺涂覆的织物显示铜绿假单胞菌生物膜生长的减少。

在所有情况下，对于三种不同的微生物，与没有涂层的织物相比，内酰胺涂覆的织物显示出生物膜生长减少。