三元抗附著組合物和方法
【專利說明】H元抗附著組合物和方法
[0001] 政府權益的聲明
[0002] 本發(fā)明是在由美國海軍研究辦公室授予的Grant NO.N0014-10-1-0527的政府支 持下做出的。政府在本發(fā)明中擁有某些權利。
【背景技術】
[0003] 生物附著化io化uliing)設及廣泛的應用，從醫(yī)療器械到海上船舶。對于后者而 言，生物附著增加船舶的燃料消耗，從而導致操作和維護成本的增加。傳統上，防止的方法 是通過使用釋放生物殺滅劑（例如氧化亞銅和=了基錫）的抗生物附著漆料和涂料；然而， 由于該些化學品對環(huán)境具有負面效應，該些體系的使用在逐漸減少。
[0004] 含氣聚合物、娃氧燒和聚（己二醇）（PEG)由于其獨特的化學組成已作為抗生物附 著劑被廣泛地研究。含氣聚合物由于低表面能、低潤濕性和化學穩(wěn)定性而特別令人感興趣。 娃氧燒、具體地為聚（二甲基娃氧燒）（PDM巧由于其惰性、穩(wěn)定性和柔初性（pli油ility) 已表現出抗生物附著的特性。商業(yè)上，PDMS涂料由于其在合適的流體動力條件下的釋放和 對附著劑的排斥而作為無毒海運涂料出售。聚（己二醇）（PEG)或者聚（環(huán)氧己燒）（PE0) 由于其生成抗非特異性蛋白吸附的表面的能力而已經被廣泛使用于海運應用領域和醫(yī)療 領域中。
[0005] 生物附著可由很多種機理造成，但通常設及表面的蛋白質粘附和微生物或有機體 在表面的沉積，該表面暴露于包藏微生物或有機體的環(huán)境并且典型地與包藏微生物或有機 體的環(huán)境流體聯通。僅在海運應用中，與維護、增長的船舶拖動及其他生物附著的后果相關 的成本為每年數十億美元。
[0006] 需要減少敏感（SUSC巧tible)表面的生物附著。含氣聚合物、娃氧燒和聚（己二 醇）（PEG)由于其獨特的化學組成已作為抗生物附著劑被研究。含氣聚合物由于低表面能、 低潤濕性和化學穩(wěn)定性而特別令人感興趣。娃氧燒、具體地為聚（二甲基娃氧燒）（PDM巧 由于其惰性、穩(wěn)定性和柔初性已表現出抗生物附著的特性。商業(yè)上，PDMS涂料由于其在合適 的流體動力條件下的釋放和對附著劑的排斥而作為無毒海運涂料出售。聚（己二醇）（PEG) 由于其生成抗非特異性蛋白吸附的表面的能力而被廣泛使用于海運應用領域和醫(yī)療領域 中。W前，直鏈PDMS已經被修飾成包含親水的和氣化的片段。然而，化學作用設及采用通 過側基修飾達到的化學變化來滲入直鏈PDMS骨架。該種途徑是受限的，因為它未解決在防 止生物附著中的表面的拓撲影響。拓撲異構性（topological heterogeneity)與化學異構 性（chemical heterogeneity)結合能夠通過抑制沉淀在表面上的粘附性蛋白質來進一步 改善抗生物附著性能。因此，仍然需要具有顯著的拓撲異構性和化學異構性的抗生物附著 的化合物。

【發(fā)明內容】

[0007] 所公開主題提供在各種應用中減緩生物附著的超支化含氣聚合物、PEG和PDMS的 =元共聚物。根據所公開主題的一個方面，提供了如下圖說明的式A的化合物：
[000引
【主權項】
1. 用于減少生物附著的化合物，所述化合物由式A表示：
其中： n選自1和15之間并且包括1和15的整數； x選自0. 01和0. 99之間的數，其中y= (1-x); m選自1和250之間并且包括1和250的整數； R選自由如下組成的組：
7 并且R'選自由如下組成的組：
其中P和q是獨立地選自1和250之間并且包括1和250的整數，且R"是式A的另一 個域或氫。
2. 如權利要求1所述的化合物，其中二氨基-聚乙二醇的重量百分比在所述化合物重 量的約0. 5%和約99%之間。
3. 如權利要求1所述的化合物，其中二氨基-聚二甲基硅氧烷的重量百分比在所述化 合物重量的約0. 5%和約99%之間。
4. 如權利要求1所述的化合物，其中二氨基聚乙二醇的重量百分比在所述化合物重量 的約17. 5%和約30%之間。
5. 如權利要求1所述的化合物，其中二氨基-聚二甲基硅氧烷的重量百分比在所述化 合物重量的約17. 5%和約30%之間。
6. 如權利要求1所述的化合物，其中其中二氨基聚乙二醇的重量百分比在所述化合物 重量的約17. 5%和約30%之間，二氨基-聚二甲基硅氧烷的重量百分比在所述化合物重量 的約17. 5%和約30%之間。
7. 如權利要求1所述的化合物，其中所述化合物由下式表示：
8. 如權利要求1所述的化合物，其中所述化合物包含非均質分布的化學域。
9. 如權利要求8所述的化合物，其中所述化合物包含非均質分布的疏水和親水域。
10. 如權利要求1所述的化合物，其中所述化合物已展示出在微米尺度和在納米尺度 上的形貌非均質性。
11. 如權利要求1所述的化合物，其中所述化合物包括凸起區(qū)域、格子區(qū)域和深間隙區(qū) 域。
12. 如權利要求11所述的化合物，其中 所述凸起區(qū)域的特征為高模量、低形變、低表面能和低耗散； 所述格子區(qū)域的特征為中等模量、中等形變、低表面能和中等耗散；并且 所述深間隙區(qū)域的特征為低模量、高形變、高表面能和高耗散。
13. 用于減緩生物附著的化合物的制備方法，所述方法包括： (a) 使2, 3,4, 5,6-五氟苯乙烯和聚乙二醇反應以得到由下式I表示的產物：
其中n選自1和15之間并且包括1和15的整數； (b) 使在（a)中得到的產物與2-溴丙酰溴反應以得到由下式II表示的產物：
以及（C)使在（b)中得到的產物與2,3,4,5,6_五氟苯乙烯反應以得到由下式III表 示的支化含氟聚合物：
其中n選自1和15之間并且包括1和15的整數；x選自0. 01和0. 99之間的數，其中y= (1-x);且m、q和p獨立地選自1和250之間并且包括1和250的整數；以及 (d)使在（c)中得到的支化含氟聚合物與具有1-250個單體單元的雙氨基丙基-聚乙 二醇和具有1-250個單體單元的雙氨基丙基-聚二甲基硅氧烷反應以得到支化含氟聚合 物、聚乙二醇和聚二甲基硅氧烷的三元共聚物。
14. 如權利要求13所述的方法，其中得到的所述的支化含氟聚合物、聚乙二醇和聚二 甲基硅氧烷的三元共聚物由下式A的化合物表示：
其中R選自由如下組成的組：
且R'選自由如下組成的組：
7 其中R"是式A的另一個域或氫。
15. 如權利要求13所述的方法，其中所述的支化含氟聚合物、聚乙二醇和聚二甲基硅 氧烷的三元共聚物由下式表示：
16. 如權利要求13所述的方法，其中二氨基-聚乙二醇的重量百分比在所述化合物重 量的約0. 5%和約99%之間。
17. 如權利要求13所述的方法，其中二氨基-聚二甲基硅氧烷的重量百分比在所述化 合物重量的約0. 5%和約99%之間。
18. 如權利要求13所述的方法，其中二氨基聚乙二醇的重量百分比在所述化合物重量 的約17. 5%和約30%之間。
19. 如權利要求13所述的方法，其中二氨基-聚二甲基硅氧烷的重量百分比在所述化 合物重量的約17. 5%和約30%之間。
20. 如權利要求13所述的方法，其中二氨基聚乙二醇的重量百分比在所述化合物重量 的約17. 5%和約30%之間，二氨基-聚二甲基硅氧烷的重量百分比在所述化合物重量的約 17. 5%和約30%之間。
21. 用于減緩生物附著的化合物，所述化合物是通過包括以下步驟的方法制備的： (a) 使2, 3,4, 5,6-五氟苯乙烯與聚乙二醇反應以得到由下式I表示的產物：
其中n選自1和15之間并且包括1和15的整數； (b) 使在（a)中得到的產物與2-溴丙酰溴反應以得到由下式II表示的產物：
(C)使在（b)中得到的產物與2, 3,4, 5,6-五氟苯乙烯反應以得到由下式III表示的支 化含氟聚合物：
其中n選自1和15之間并且包括1和15的整數；x選自0. 01和0. 99之間的數，其中y= (1-x);且m選自1和250之間并且包括1和250的整數，以及 (d)使在（c)中得到的支化含氟聚合物與具有1-250個單體單元的鏈狀雙氨基丙 基-聚乙二醇和具有1-250個單體單元的雙氨基丙基-聚二甲基硅氧烷反應以得到支化含 氟聚合物、聚乙二醇和聚二甲基硅氧烷的三元共聚物。
22. 如權利要求21所述的通過所述方法制備的化合物，其中所述化合物由下式表示：
其中R選自由如下組成的組：
且R'選自由如下組成的組：
其中R"是式A的另一個域或氫。
23. 如權利要求21所述的通過所述方法制備的化合物，其中所述化合物由下式表示：
24.如權利要求21所述的通過所述方法制備的化合物，其中二氨基-聚乙二醇的重量 百分比在所述化合物重量的約0. 5%和約99%之間。
25.如權利要求21所述的通過所述方法制備的化合物，其中二氨基-聚二甲基硅氧烷 的重量百分比在所述化合物重量的約〇.5%和約99%之間。
26.如權利要求21所述的通過所述方法制備的化合物，其中二氨基聚乙二醇的重量百 分比在所述化合物重量的約17. 5%和約30%之間。
27.如權利要求21所述的通過所述方法制備的化合物，其中二氨基-聚二甲基硅氧烷 的重量百分比在所述化合物重量的約17. 5%和約30%之間。
28.如權利要求21所述的通過所述方法制備的化合物，其中二氨基聚乙二醇的重量百 分比在所述化合物重量的約17. 5%和約30%之間，二氨基-聚二甲基硅氧烷的重量百分比 在所述化合物重量的約17. 5%和約30%之間。
29.用于減緩生物附著的組合物，其中所述組合物包含由式A表示的化合物：
其中n選自1和15之間并且包括1和15的整數；x選自0. 01和0. 99之間的數，其中y=(1-x);且m選自1和250之間并且包括1和250的整數，并且 其中R選自由如下組成的組：
且R'選自由如下組成的組：
其中R"是式A的另一個域或氫。
30. 如權利要求29所述的組合物，其中所述化合物由下式表示：
31. 如權利要求29所述的組合物，進一步包含粘合劑、分散劑、溶劑和穩(wěn)定劑中的一種 或多種。
32. 減緩生物附著的方法，所述方法包括使生物附著敏感表面與由式A表示的化合物 接觸：
其中n選自1和15之間并且包括1和15的整數； x選自0.01和0.99之間的數，其中y= (1-x) ;m選自1和250之間并且包括1和250 的整數，并且 其中R選自由如下組成的組：
R'選自由如下組成的組：
其中R"是式A的另一個域或氫。
【專利摘要】本發(fā)明涉及減緩生物附著的化合物，以及用于生物附著的化合物的制備方法。包含具有獨特拓撲結構的超支化含氟聚合物的三元共聚物減緩在敏感表面上的附著。在一些實施方式中，所述三元共聚物包含PEG和PDMS。
【IPC分類】A01P1-00, A01N25-10, A01N29-00, A01N29-04
【公開號】CN104582481
【申請?zhí)枴緾N201380044497
【發(fā)明人】凱瑞·L·沃雷, 杰弗里·E·雷蒙德, 凱文·A·波拉克, 菲利普·M·英博斯
【申請人】得克薩斯A&M大學系統
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年6月21日
【公告號】EP2863744A1, WO2013192529A1, WO2013192529A9