酰基化聚乙二醇的合成和聚合条件的优化外文翻译资料

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摘要：季铵化合物是一些用于各种医学应用中最广泛使用的抗微生物剂，由于其低毒性和广谱的抗菌活性。聚各代（乙二醇）二丙烯酸酯（PEGDA）基于树枝状聚合物是由PEGDA的迈克尔加成反应与乙二胺和二乙胺合成。不同代树枝状的百分比收率分别为70％，66％，60％，和对于G1.0（＝）85％，G1.5（NH2），G2.0（=），和G2.5，分别为。合成树枝状聚合物也与乙二醇二甲基通过自由基的本体聚合在室温下利用共聚过硫酸铵/ N，N，N-0，N0 N-四甲基乙二胺作为氧化还原引发剂体系，以形成树枝状共聚物网络。这些网工程是由在40℃持续回流6小时，用盐酸季铵化。用1 HNMR，FTIR，差示扫描量热法，热重分析，扫描电镜，肿胀和浸出研究树枝状聚合物和季铵化的树枝状共聚物网络进行了表征。合成季铵树枝状共聚物网络被认为是生物稳定的和不溶于水和能够杀死革兰氏阳性和革兰氏阴性菌时被污染的水，用它们处理。还观察到的与在共聚物中的增加的氮原子树突共聚聚体网络增加抗微生物效率。树枝状共聚物网络16季铵基团（G2.5（=，NET2）：EGDMA奎宁优势反应）是高度有效的消毒2分钟内2000的cfu/10mL的细菌溶液毫升即使在0.005克浓度非常低/毫升。关键词：共聚;树枝状;交联; 氧化还原聚合物;合成.

介绍

微生物感染仍然是最严重的并发症之一在一些领域，特别是在医疗器械，药品，保健和卫生应用，水净化系统，医院和牙科手术设备，纺织，食品包装和食品储存。抗菌药物都获得了利益。从学术研究和产业由于其潜在的提供质量和安全利益，许多材料。然而，抗微生物剂从许多缺点，如高剂量，毒性对环境和短期抗微生物能力受损。为了克服这些问题的抗微生物的官能团可以被引入到聚合物分子。使用抗菌聚合物提供用于增强效力和延长一些现有的抗微生物剂的寿命和降低的毒性，并与常规的抗微生物剂有关的环境问题的承诺。关于抗菌聚合物的开发研究是为学术界和工业界的巨大挑战。季铵化合物（QACS）是一些最广泛使用的抗微生物剂。尽管它们的抗微生物作用的确切机制尚不清楚，但它主要是由于由QACS细胞膜破坏，它们的能力，以增加细胞通透性，并且对细胞蛋白质的可能的不利影响。作为QAC的杀生物作用，需要与细胞膜相互作用，这将是由分子的大小和季铵官能团的密度的影响。较大分子倾向于具有通过细胞膜的低级渗透速率，因此是效率较低。对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌QACS的抗菌作用也不同，因为它们具有不同的单元结构。一些QAC超过其它抗微生物剂的优点是，它们是更稳定的，更少的腐蚀性，不刺激皮肤，并具有低哺乳动物毒性，和广谱的抗菌活性。

树枝状聚合物新颖的高支化的纳米尺寸的三维大分子，通常由任一会聚或发散的方法来合成。树枝状聚合物可以根据产生均匀的或离散的功能性，并具有可调谐内腔，表面部分，大小，分子量，和溶剂的相互作用。树枝状聚合物的新颖的结构提供了在一个紧凑的空间非常高的官能团数。这些特性吸引了探索其潜在的生物医学应用，极大的研究兴趣，如药物输送，基因转染和成像。库珀和同事已合成的季铵聚（丙烯亚胺）树枝状聚合物，并表明这些新型杀生物剂具有极好的广谱抗微生物性质。然而，这些树枝状聚合物具有低的机械性能，很难分离，并可能导致介质的污染。已经进行了一些尝试通过交联涂层和粘合剂应用，以提高树枝状聚合物的机械性能。Gitsov和他的同事已经使用不同的树枝状聚合物作为多功能建筑元件为两亲的水凝胶与聚（乙二醇）作为各种生物医学应用的线性亲水性链段。本研究的目的是，以合成聚各代（乙二醇）二丙烯酸酯（PEGDA）基于树枝状聚合物，其自由基聚合，和杀生物活性的评价

用盐酸（HCl）的季铵化后合成的树枝状共聚物网络。

实验部分

物料

PEGDA（M W - 575）得自Sigma-Aldrich公司（美国）获得的。乙二胺（EDA），二乙基胺（DEA），二氯甲烷（CH 2 Cl 2中），HCl和过硫酸铵（APS）从CDH（印度）购买。乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA），N，N，N-二甲基乙二胺（TEMED）购自默克公司（印度孟买）采购。从珞巴族化工（印度孟买）得到HPLC级甲醇（甲醇）。卢里亚培养基和营养琼脂是从高新媒体实验室（印度孟买）购买。细菌菌株大肠杆菌（ATCC25922）和金黄色葡萄球菌（ATCC33807）抗菌评估研究是从高新媒体实验室（印度孟买）获得。

各代的功能化树枝状的合成

在装配有搅拌器的250毫升二颈圆底烧瓶里，加入5毫摩尔EDA和20毫摩尔PEGDA-575。 EDA总是逐滴加入二丙烯酸酯溶液的温度不允许增加5℃以上。加入完成后，将溶液温度缓慢可以增加到35℃，并在35℃（方案1）为24小时，持续搅拌。所获得的粗产物使用溶剂混合物通过柱色谱法（甲醇：CH 2 Cl 2= 0.5：9.5）作为洗脱剂，以产生无色，透明，粘稠液体（产率=70％），并通过衰减全磁阻傅立叶识别变换红外光谱（ATR-FTIR）和质子核磁共振谱（HNMR）。

在方案1中制备，进一步用EDA在进行反应1：4.1的摩尔比使用甲醇（20％重量/体积）作为溶剂进行24小时，以使所有双键转化成氨基的官能团（方案2）。将反应产物在减压下除去过量的胺，甲醇的蒸馏，并使用溶剂混合物通过柱色谱纯化（甲醇：CH 2 Cl 2= 0.5：9.5）作为洗脱剂，以产生浅黄色粘稠液体（产率＝66％）和表征由ATR-FTIR和H NMR鉴定。

在方案2中制备再次用PEGDA-575在1：12的摩尔比使用甲醇（20％重量/体积）作为溶剂进行24小时，以使所有NAH键被转换成具有末端双键的NAC键（方案3反应）。所获得的粗产物使用溶剂混合物通过柱色谱法（甲醇：CH 2 Cl 2= 0.5：9.5）作为洗脱剂，以产生浅黄色粘稠液体（产率＝60％）和表征由ATR-FTIR和H NMR鉴定

。在方案3制备与DEA的1:6的摩尔比为用甲醇（20％重量/体积）作为溶剂，因此，双键的一半被转换成叔胺基团，以进一步提高N-含量24小时进行反应树枝状聚合物的（方案4）。类似程序按照在G1.0。作为洗脱剂，以产生浅黄色粘稠液体（产率=85％）：将反应产物用柱色谱法使用的溶剂混合物（甲醇：CH 2 Cl2＝0.5：9.5）纯化。得到的产物通过ATR-FTIR和 H NMR鉴定。G2.5是混合的产生，其中，G2.0的双键的一半用DEA反应以创建叔胺官能化和半双键保持完整进一步交联和聚合使用自由基氧化还原聚合。

树突状共聚物网络的综合

PEGDA树枝状各代的共聚物网络被使用30％的EGDMA作为共聚单体使用的APS/ TEMED引发剂体系的自由基氧化还原聚合技术合成。 APS和TEMED的水溶液（0.06％w / w的总单体）单独地制备。树枝状聚合物（的任何代）和EGDMA混合在70比30（重量/重量）在玻璃管中。它随后TEMED溶液到合成在室温下将树突共聚物网络中加入APS水溶液。树突状共聚物网络被表示为G1.0：EGDMA，G2.0：EGDMA和G2.5（NET2）：EGDMA为G1.0，G2.0，G2.5和（NET2）的共聚物网络 ， 分别。合成共聚物网络被保持在70℃1小时，以达到完全固化和打破玻璃管后取出。所有的树枝状共聚物网络被用热蒸馏水洗涤数次以除去未反应的单体的任何痕迹。

树枝状共聚物网络的季铵化

2克各代的每个合成树枝状共聚物网络，切成碎末件，并加入30ml的6N HCl于100毫升的圆底烧瓶中。在设置在40℃在回流下保持6小时。之后季铵化的产物，用热蒸馏水洗涤数次以除去过量的HCl和在真空下干燥。季铵化树突状共聚物网络被表示为G1.0（=）：EGDMA奎宁优势反应，G2.0（=）：EGDMA奎宁优势反应，和G2.5（=NET2）：EGDMA奎宁优势反应。

表征

衰减全反射谱。功能化树枝状和季铵盐树突状共聚物网络的ATR-FTIR光谱记录在Perkin-Elmer公司谱台光谱仪。

核磁共振光谱

用于在CDCl 3中的溶剂记录各种树枝状聚合物的H-NMR在300兆赫的频率在Bruker AC 300光谱仪。硅烷用作内标。

差示扫描量

差示扫描量热法（DSC）在各种季铵树枝状共聚物网络的研究进行了用TA仪器DSC Q200系统。真空干燥样品装入DSC系统和热分析

以10℃/分钟的加热速度的温度范围内的氮气气氛下在-50至200℃，获得。

热重分析

所有真空干燥季铵树枝状共聚物网络热重量分析（TGA）研究，在Perkin-Elmer公司TGA-6系统中进行。真空干燥样品装入TGA系统和在以10℃/ min的升温速率的温度范围内的氮气气氛下50至750℃，得到的热分析图。样品的相对热稳定性在初始分解温度（IDT）和最终分解温度（FDT）来评价。

扫描电子显微镜的研究

使用ZEISS EVO系列EVO50扫描电子显微镜（SEM）进行了研究合成季铵树枝状共聚物网络的表面特性。样品在真空下干燥过夜，并用银涂覆它们提供传导后拍摄的图像。

凝胶含量

季铵化树枝状共聚物网络的凝胶含量是通过在室温下浸渍在氯仿中共聚物的网络的干并称重量（1克）24小时来确定。然后取出样品，干燥，在60℃和重量样品的被记录在案。凝胶含量用以下等式计算。

其中，W I和W f为干燥的共聚物网络之前和，分别浸渍在氯仿后的权重。

膨胀的研究

树枝状共聚物网络溶胀研究是重要的，因为它们将被用作水消毒剂和它们不应在由于过度溶胀降解污染的水。季铵化树枝状共聚物网络的吸水量是由在室温下浸渍在蒸馏水中，干燥共聚物样品（1克）测定的。将样品从水中在不同的时间间隔取出并称重用滤纸从表面遮住了过量水10秒后。它们称重后立即放回水中。合成共聚物网络的水吸收百分率用下式计算。

浸出研究

两克干燥季铵化的树枝状共聚物网络保持在50mL蒸馏水，为期30天，并等分的5毫升在190-800毫微米波长范围内后，每5天的间隔取出并通过紫外可见分光光度计扫描。 30天取出聚合物在真空烘箱中，重量干燥后指出。

季铵树枝状共聚物网络的抗菌性的评价

分别利用20g的鲁里亚液体培养基中溶解用20g在1L水和pH细菌琼脂调至7.0沿着制备营养琼脂平板上。内容然后通过高压灭菌器在15磅压力（121℃）30分钟灭菌。季铵树枝状共聚物网络的抗菌活性对大肠杆菌进行评估（革兰氏阴性）和金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性）通过菌落计数法。还研究了通过取0.05和在10毫升的2000 CFU /毫升的初始计数细菌的污染水的各种共聚物的0.1％（重量）在一个固定的接触时间上存在的抗菌活性树枝状共聚物网络中氮原子总数的效果在不断晃动活性也通过以下恒定振荡的固定接触时间采取各种共聚物0.05和0.1％（重量）在10毫升的细菌污染的水与2000年的CFU/毫升的初始计数研究。然后100微升取样并铺设在使用无菌玻璃吊具，于37℃保温24小时的营养琼脂平板，和活细胞计数被记录在案。阴性对照，它不含季铵化合物也被包括在实验中。

G2.5的抗菌效率评估（=NET2）：EGDMA奎宁优势反应，可以反复使用

G2.5（=，NET2）：EGDMA奎宁优势反应（0.1克）树枝状共聚物网络被保持接触用10ml细菌溶液（2000单位/毫升）的分别与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细菌进行2分钟，然后100微升等分被撤回，铺设在使用无菌玻璃吊具营养琼脂平板上。溶液的其余部分被完全除去，并加入新鲜的10毫升细菌溶液（2000单位/毫升）的和相同的步骤，进行10个循环，每次100微升等份取出并铺设在营养琼脂平板上。所有板在37℃与阳性对照和细菌的生长沿通过菌落计数法检测培养24小时。

树突状共聚物网络的综合

树枝状聚合物的各代成功地被自由基氧化还原聚合方法与EGDMA共聚。被要求的共聚单体的加成（EGDMA），因为纯G1.0（=），G2.0（=），和G2.5（=，NET2）显示耐氧化还原聚合，因为叔氮原子的抑制自由基聚合。树突状合成共聚物网络是浅黄色。据观察，作为树枝状聚合物的生成增加了合成的树枝状共聚物网络的机械稳定性降低，而黄色的强度可能增加，因为在氮含量和交联密度增加。

浸出研究

PEGDA，EDA和HCl是溶于水和表现出强的吸收在236纳米，220纳米，200纳米，分别在紫外可见分光光度计。无显著吸光度在波长从190至800nm的整个范围内发现即使样品保持在水中了一个月。这证实没有浸出从水介质中的树枝状共聚物网络化学组分。也有保持它们为一个月后用水共聚物网络没有观察到体重减轻。

季铵树枝状共聚物网络的抗菌性的评价

表一显示了在对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能基于PEGDA季铵盐树突状共聚物网络氮含量的影响。据观察，作为氮含量从2在共聚物增加到16，细菌的杀灭时间减少。这是由于这样的事实，作为氮含量的增加，该树枝状共聚物网络中的位点的季铵化也增加。的产生更高，季铵基团的数目，因此，更有效的应该是，这将导致降低的细菌接触消磨时间越大。从表1，也有人指出，消磨时间，在使用受污染的水共聚物量的增加（10毫升，2000 CFU / mL）的下降。实验的阴性对照表明：2000 CFU /毫升的菌落计数。阳离子杀生物剂的致死作用是机械地复杂。 QAC杀生物剂的靶位点是细菌细胞的细胞质膜上。以下的基本过程是负责季铵树突状共聚物网络的杀生物活性（1）的细菌到季铵树枝状共聚物网络的连接，（2）细胞壁的破坏，（3）如K离子，DNA的释放， RNA和细胞死亡。

2.5抗菌效率评估（=NET2）：EGDMA奎宁优势反应，可以反复使用

从重复使用的研究中，可以观察到有任何营养琼脂平板直到10个周期的除在阴性对照菌不生长。这些研究表明合成树枝状共聚物网络充当即使在对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的重复使用的有效接触杀灭剂。

结论

一系列PEGDA树枝状用PEGDA和EDA的迈克尔加成反应合成。合成树枝状聚合物用EGDMA共聚并季铵

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