发明详述
术语“蛋白质”意指任何蛋白质,包括简单蛋白质和结合蛋白,仅
作为示例比如:核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、磷蛋白、血红素蛋白、黄素
蛋白及金属蛋白(metalloproteins)。所以,该术语的意义包括酶、贮
存蛋白、(storage proteins)、运送蛋白(transport proteins)、可
收缩蛋白(contractile proteins)、保护蛋白(protective proteins)、
毒素、激素和结构蛋白,以上仅是举例说明,不作为对本发明的限制。
而且,该术语包括一种简单蛋白质及两种或更多种蛋白质的混合物。
本文所用的术语“聚合物织物”意指从任何可制成织物的聚合物材
料制备的织物。所以,该材料可为合成的或天然的,虽然前者在本发明
中应用更多。例举说明的天然聚合物材料包括:棉、丝、毛及纤维素。
合成聚合物材料可为热固性或热塑性材料,而以热塑性材料更为普
通。例举说明的热固性聚合物包括:醇酸树脂,如邻苯二甲酸酐-甘油
树脂、马来酸-甘油树脂。己二酸-甘油树脂和邻苯二甲酸酐-季戊四
醇树脂;用作聚酯中的非挥发性交联剂的烯丙基树脂类,其单体如邻苯
二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙脂、马来酸二烯丙酯和氯茵酸二烯
丙酯;氨基树脂类,例如苯胺-甲醛树脂、亚乙基脲甲醛树脂、双氰胺
-甲醛树脂、蜜胺-甲醛树脂、氨磺酰-甲醛树脂及脲醛树脂;环氧树
脂类,例如交联的表氯醇-双酚A树脂;酚醛树脂类,例如苯酚-甲
醛树脂,包括线型酚醛清漆(Novolacs)和酚醛树脂A;及热固性聚
酯,聚硅氧烷和聚氨基甲酸乙酯。
仅作为说明,热塑性聚合物的例子包括:封端的聚缩醛类,例如聚
氧化亚甲基或聚甲醛、聚三氯乙醛、聚正戊醛、聚乙醛、聚丙醛等;丙
烯酯类聚合物,例如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸
乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯等;氟碳类聚合物,例如聚四氟乙烯、全氟乙
烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、乙烯-三氟
氯乙烯共聚物、聚(1,1-二氟乙烯),聚氟乙烯等;聚酰胺类,例如聚
(6-氨基己酸)或聚(∈-己内酰胺)、聚(六亚甲基己二酰二胺)、
聚(六亚甲基癸二酰二胺)、聚(11-氨基十一酸)等;聚芳酰胺类,
例如聚(亚氨基-1,3-亚苯基-亚氨基间苯二酰)或聚(m-亚苯基
间苯二酰二胺)等;聚亚芳基类,例如聚对亚二甲苯基、聚(氯-对-
亚二甲苯基)等;聚芳基醚类,例如聚(氧-2,6-二甲基-1,4-亚
苯基)或对聚苯氧等;聚芳基砜类,例如聚(氧-1,4-亚苯基硫酰基
-1,4-亚苯基氧基-1,4-亚苯基-异亚丙基-1,4-亚苯基)、聚
(硫酰基-1,4-亚苯基氧基-1,4-亚苯基硫酰基-4,4’-二亚苯
基)等;聚碳酸酯类,例如聚双酚A或聚(碳酰二氧基-1,4-亚苯基
异亚丙基-1,4-亚苯基)等;聚酯类,例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、
聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(亚环己基-l,4-二亚甲基对苯二酸
酯)或聚(氧亚甲基-1,4-亚环己基亚甲基氧对苯二酰基);聚芳基
硫醚类,如对聚苯硫或聚(硫代-1,4-亚苯基)等,聚酰亚胺类,例
如聚(1,2,4,5-苯四酰亚胺基-1,4-亚苯基)等;聚烯烃类,例如聚
乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚(2-丁烯)、聚(1-戊烯)、
聚(2-戊烯)、聚(3-甲基-1-戊烯)、聚(4-甲基-1-戊
烯)、1,2-聚-1,3-丁二烯、1,4-聚-1,3-丁二烯、聚异戊二烯、
聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等;上述
物质的共聚物,例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物等;等
等。某些实施方案中,该聚合物织物由聚烯烃制得。在其它实施方案中,
该聚烯烃为聚丙烯。
在本文中广为应用的术语“织物”,意指任何已形成片状或网状的
纤维材料。即该织物至少部分地由任何长度的纤维组成。所以,该织物
可为一种织造或非织造片或网,所有这些可由本领域普通技术人员熟知
的方法制造。例如,非织造网可通过如熔喷法、共成形法、纺粘法、梳
理法、气流成网法及湿成网法制造。而且,该织物可以由一层或多层组
成。再者,多层织物可以包括膜、纱布、及其它非纤维材料。
本文所用的术语“持久”意指经表面活性剂处理的聚合物织物可经
受如下文所述的强烈的洗涤过程或者可在经过多次浸渍在水中后仍然
同时保持其可湿性及抗蛋白质吸附性。
本文所用术语“表面活性剂”意指任何能使聚合物织物可湿和/或
抗蛋白质吸附的表面活性剂。某些情形下,本文的“抗蛋白质吸附”意
指减少吸附蛋白质的倾向或者防蛋白质污染特性。该表面活性剂于20
℃在水中的溶解度不大于水重量的约5%(重量)。某些实施方案中,
该表面活性剂为线型聚硅氧烷,所述聚硅氧烷在每个链端以聚醚部分终
止,一般称作A-B-A型聚合物。在其它实施方案中,该表面活性
剂为具有如下通式的聚硅氧烷聚醚:
![]()
式中:
各R1和R6互相独立,选自氢及C1-C8烷基及芳基,
各R2-R5互相独立,选自C1-C8烷基及芳基;
a代表约8~25的一个整数;
b代表约8~25的一个整数;
b对a的比率范围为约0.7~1.5;
c代表从1到约10的一个整数;
d代表约40~100的一个整数;
d对二倍(a+b)的比值范围为约0.7~1.5;且
该表面活性剂的数均分子量范围为约5,000~35,000。
仍然在其它的一些实施方案中,参考前述通式:
各R1和R6彼此独立,选自氢及C1-C3烷基及苯基,
各R2-R5彼此独立,选自C1-C3烷基及苯基;
a代表约12~18间的一个整数;
b代表约12~18间的一个整数;
b对a的比值为约1;
c代表约2-4的一个整数;
d代表约50~70的一个整数;
d对二倍(a+b)的比值为约1;且
该表面活性剂的数均分子量范围为约6,500~18,500。
在另外的实施例中,再次参考前述通式:
每个R1和R6为氢;
每个R2-R5为一甲基;
a代表一个约为15的整数;
b代表一个约为15的整数;
c代表整数3;
d代表一个约为60的整数;且
该表面活性剂的数均分子量为约7,000。
虽然处理该聚合物织物的组合物被描述为含水及一种表面活性
剂,但对于本领域普通技术人员显而易见,术语“表面活性剂”的含义
不仅包括单一的表面活性剂,而且包括两种或更多种上述定义的表面活
性剂的混合物。所以,术语“组合物”如本文所用,意指一种或更多种
表面活性剂在水中的混合物(如:一种溶液或一种分散系)。本文中的
组合物有时指“表面活性剂组合物”。
本发明的一种方法在于使聚合物织物持久地抗蛋白质吸附。该方法
包括:提供一种具有表面的聚合物织物,用包含水和一种适于使聚合物
织物持久地抗蛋白质吸附的表面活性剂的组合物处理该聚合物织物表
面,并将该聚合物织物干燥。一般而言,表面活性剂存在于聚合物织物
上的量足以使聚合物织物持久地抗蛋白质吸附,且表面活性剂于20℃
在水中的溶解度不大于水重量的约5%(重量)。
本发明的一种方法也在于使聚合物织物持久地可湿且抗蛋白质吸
附。该方法包括:提供一种具有表面的聚合物织物,用包含水和一种具
有前述通式的表面活性剂处理该聚合物织物表面,并将该聚合物织物干
燥。同样,该表面活性剂存在于聚合物织物上的量足以使该聚合物织物
持久地可湿且抗蛋白质吸附,且该表面活性剂于20℃在水中的溶解度
不大于水重量的约5%(重量)。
上述任何一种方法中,均提供了如上面所定义的聚合物织物。第二
步,用包含水和上面已定义的表面活性剂的组合物处理织物。组合物中
表面活性剂的含量可在一宽的范围内变化。一般而言,表面活性剂含量
是希望附着到聚合物织物上的表面活性剂量的函数。在实践中,组合物
中表面活性剂的含量的典型范围为水重量的约0.1-3%(重量)。依
所需的附着量(add-on)的不同,仍可采用更低或更高的表面活性
剂含量。本文所用的术语“附着量”指存在于聚合物织物上的表面活性
剂重量百分数(按干重计)。
包含水及表面活性剂的组合物可用任何一种本领域普通技术人员
所熟知的方法涂布聚合物织物。仅举例说明,这些方法包括:浸涂、刮
涂、喷涂及直接和间接凹印或涂渍。
干燥经处理的聚合物织物亦可通过任何已知方法实现。已知的干燥
方法例子包括(仅供说明之用):对流烘箱(convection ovens)、
辐射热、红外辐射、强制空气烘箱及加热辊或筒(heated rolls or
cans)。干燥同样包括无附加热能的空气干燥,而非将其置于周围环境
之中。
经干燥步骤后得到的涂布的聚合物织物具有两个重要的经改良特
性。其一,该织物是可湿的。其二,该织物抗蛋白质吸附;即:与未经
所述表面活性剂涂布的相同织物比较,它表现出蛋白质吸附降低的倾
向。而且,这两个特征具有本文定义的持久性。
存在于聚合物织物上的表面活性剂量为至少占聚合物织物重量的约
0.3%(重量)。实践中,表面活性剂存在的量的一般范围是约0.3-
10%(重量)。某些实施方案中,存在于织物上的表面活性剂量的范
围为约0.5-7%(重量)。在另外的实施方案中,织物上存在的表面活
性剂量的范围为约0.5-3%(重量)。
本发明经涂布的聚合物织物适于用作一次性吸收制品的一种组
分。典型的吸收制品包括(仅是例举说明):尿布;妇女护理产品,例
如卫生巾和止血垫;失禁者护理产品(incontinent products);运动
短裤;及擦布。
本发明进一步由下述实施例说明。这些实施例不能解释为以任何方
式限制本发明的精神或范围。实施例中,除非另有说明,所有份数均指
重量份。
实施例1
可湿性的验证
本实施例中所用的聚合物织物为一标准Kimtex擦布(Kimberly
-Clark Corporation,Roswell,Georgia)。该擦布为一熔喷聚丙烯非织
造网,其单位重量为2.0盎司每平方码(osy,等于约47克每平方米,
g/m2)。它为热点粘法制成的网形织物,其中连结点构成全部擦布面积
的约17%。在所有情况之下,均使用3英寸×8英寸(约7.6cm×
20.3cm)的擦布样品。
所用表面活性剂为一线型聚硅氧烷聚醚,它具有如下结构通式:
![]()
该表面活性剂数均分子量为约6,000,重均分子量为约11,100,Z均分
子量为约16,000。该表面活性剂的多分散性为1.85,下文将它称为表
面活性剂A。
制备去离子水与该表面活性剂的四种组合物并定义为组合物A-
D。组合物中的表面活性剂浓度分别为0.1%、0.5%、1.0%和3.0%
(重量)。两个较低浓度形成透明溶液,两个较高浓度形成稳定乳液。
用各种浓度制备四个试样。每个擦布试样称重后于室温下在500ml
表面活性剂组合物中浸泡5分钟,从表面活性剂组合物中取出经浸泡的
试样,通过一台钳口压重(nip setting)30-1b(13.6-kg)的
Atlas Laboratory挤水机(Atlas Electric Devices Company,
Chicago,Illinois),并使其在通风橱中空气干燥过夜。然后将试样称重,
表面活性剂的附着量按下式计算,为占试样原始中干重的百分比:
附着量百分数=100×(gTPF-gPF)/gPF
式中“gTPF”指已用表面活性剂处理过的聚合物织物的干重,“gPF”
指原始织物试样的干重。结果简述于表1,它包括每一组合物的平均附
着重百分数及标准偏差。为了方便,经表面活性剂组合物处理过的试样
标以相应组合物的代号字母,字母后带上试样的号码。这样,用组合物
A处理过的试样称为试样A-1至A-4,等等。
表1
试样A-D的附着量百分数值
试样 gTPF gPF 差 %附着量 平均值
A-1 0.9562 0.9551 0.0011 0.115 —
A-2 1.0229 1.0216 0.0013 0.127 —
A-3 0.9129 0.9122 0.0007 0.077 —
A-4 0.9906 0.9895 0.0011 0.111 0.108±0.021
B-1 0.9704 0.9604 0.0100 1.041 —
3-2 0.9550 0.9456 0.0094 0.994 —
B-3 0.9637 0.9522 0.0115 1.208 —
B-4 0.9981 0.9886 0.0095 0.961 1.051±0.110
C-1 1.0572 1.0303 0.0269 2.611 —
C-2 1.0158 0.9978 0.0180 1.804 —
C-3 1.0332 1.0176 0.0156 1.533 —
C-4 0.9800 0.9651 0.0149 1.544 1.873±0.508
D-1 1.0502 0.9807 0.0695 7.087 —
D-2 1.0414 0.9696 0.0718 7.405 —
D-3 1.0585 0.9861 0.0724 7.342 —
D-4 1.0604 0.9861 0.0743 7.535 7.342±0.188
表1中所列的许多试样经Bell等的美国专利第5,102,738中所述吸
水性测试法A测试,该专利的内容在此引为参考。所述测试重复12个
循环或直至试样不再吸水。某些情况下,试样从测试仪器上取下并简单
地使其空气干燥。其它情况下,如前所述地让试样通过一台Atlas
Laboratory挤水机挤压,再将其空气干燥。试样A-1至A-4中任何
一个均不能进行所述测试,因为它们不能被水润湿。每一情况下,记录
下1分钟和3分钟后各试样吸收的水的量。数据全部列于表2-4中。
表2
试样B-2、B-3、B-4测试结果汇总
吸水量占试样重量的百分比
试样B-4 试样B-2 试样B-3a
-循环 1 Min. 3 Min 1 Min. 3 Min 1 Min 3 Min.
1 186 270 199 283 204 288
2 214 301 210 295 207 293
3 213 299 204 292 195 274
4 191 282 191 277 165 235
5 186 272 190 273 146 201
6 175 266 173b 257b 78b 166b
7 150b 236b 157 238 33 105
8 162 248 187 267 9 95
9 117 223 145 232 0 30
10 56 169 88 199 0 0
11 0 106 46 165 — —
12 59 150 67 171 — —
a 每一试验循环后挤压的试样。
b 在本次及以下循环中织物不马上润湿。
表3
试样C-2、C-1、C-3测试结果汇总
吸水量占试样重量的百分比
试样C-2 试样C-1a 试样C-3a
循环 1 Min. 3 Min. 1 Min. 3 Min. 1 Min 3 Min.
1 196 280 190 274 194 280
2 203 280 203 278 199 275
3 213 292 203 270 191 265
4 192 267 175 235 164 235
5 197 272 167 225 153b 229b
6 194 271 178 252 115 202
7 172b 254b 118b 218b 0 168
8 170 244 2 168 0 138
9 165 254 0 45 0 125
10 145 249 0 21 0 0
11 138 238 — — — —
12 130 231 — — — —
a 每一试验循环后挤压的试样。
b 在本次及以下循环中织物不马上润湿。
表4
试样D-4、D-2、D-3和D-1测试结果汇总
吸水量占试样重的百分比
试样D-4 试样D-2 试样D-3a 试样D-1a
循环 1 Min. 3 Min 1 Min. 3 Min. 1 Min. 3 Min 1 Min 3 Min
1 198 258 193 253 186 240 204 265
2 167 222 163 217 159 204 153 200
3 159 214 170 226 150 194 136 183
4 152 192 164 212 134 171 129 168
5 142 180 156 199 152 192 139 174
6 150 194 156 197 157 193 150 181
7 141 169 158 187 154 188 145 168
8 186 228 162 190 125 142 145 171
9 162 195 155 187 155 182 131 156
10 146 168 151 174 128b 150b 123b 150b
11 155 183 162 190 123 150 132 166
12 144 173 150 178 133 159 139 169
a 每一试验循环后挤压的试样。
b 在本次及以下循环中织物不马上润湿。
为了更好地理解表2的数据,按试样循环数对试样吸水重量百分数
的数据作图,所得图见图1。用表3的数据作了一个类似的图,见图2。
表4的数据按时间间隔的不同分别作图。所以,1分钟间隔的数据归在
一起作图,见图3,3分钟间隔的数据归在一起作图,见图4。在图3
和图4中,为了看图方便,y轴上的值的范围减缩到只覆盖图上的范
围,而非从零吸水量开始。
表中的数据经作图强调后,清楚地表明表面活性剂A使聚合物织
物具有持久的可湿性。有意思的是,三分钟后试样的最大吸水量似乎与
织物上表面活性剂的量成反比。但是,试样表面活性剂涂层的持久性与
开始存在的表面活性剂量成正比。如果试样在测试循环之间不经挤压除
水,其持久性提高。经过和未经过挤压除水的试样在高附着量试验中的
区别几乎可以忽略。
实施例2
防蛋白质污染特性的验证
(ELISA法进行蛋白质检测)
酶连免疫吸附试验(ELISA)通常用于检测小量体积液体中的抗
原和抗体。此试验被采用于检测聚合物非织造织物上的抗原(即一种蛋
白质)的存在。该试验基于抗原和与之对应的特定抗体的反应的特性。
该抗体带有一结合酶,所述结合酶使抗体暴露于一种合适的试剂时用比
色测定法测定抗体的存在。ELISA法有六个基本步骤:(1)使非织
造织物暴露于抗原中;(2)加入一惰性蛋白质以防止背景干扰;(3)
将非织造织物暴露于酶结合抗体中,使抗体与可能存在于织物上的抗原
可以发生特定结合;(4)除去未结合抗体;(5)加入一种对该结合
酶特定的且在该酶存在时会产生一种颜色的试剂;和(6)从结合酶与
该试剂反应产生的颜色决定织物上抗原的量。
将0.05克人体白蛋白(Sigma A9511,Lot 127F9320,Sigma
Chemical Company,St.Louis,Missouri)、0.71g磷酸氢二钠和250ml
Milli-Q去离子水的混合物搅拌30分钟,得一人体白蛋白(蛋白质A)
溶液。类似地从0.007g人血纤维蛋白原(Sigma F4883,Lot
72H9320)、0.099g磷酸氢二钠、35ml
Milli-Q去离子水制得人血纤维蛋白原(蛋白质F)溶液。
使用了三种不同的聚合物织物。第一种,织物A,是单位重量为
0.8osy(19g/m2)的聚丙烯纺粘织物。该织物按Kinney的美国专利第
3,341,394号所述生产。第二种织物,织物B,亦为单位重量是0.8osy
(19g/m2)的聚丙烯纺粘织物。此材料按Matsuki等的美国专利第3,802,
817号所述的方法生产。第三种,织物C,为包括聚乙烯-聚丙烯并列
型双组分、3旦纤维纺粘织物。此织物单位重量仍为0.8osy
(19g/m2),按未审查共转让的申请序列第07/933,444号生产(申请
日为1992年8月21日)。
研究了几种不同的表面活性剂,表面活性剂A为实施例1使用的
表面活性剂。表面活性剂B是一种聚乙氧基化辛基酚,TritonX-102
(Rohm and Haas Co.,Philadelphia,Pennsylvania)。表面活性剂C
也是一种聚乙氧基化辛基酚,TritonX-100(Rohm and Haas
Co.),类似TritonX-102。
将表面活性剂处理一片6英寸×10英寸(约15cm×25cm)的非
织造织物上。该织物被置于约650ml的表面活性剂组合物中1分钟。然
后将织物从表面活性剂组合物中取出,通过一台钳口压重30-1b
(13.6-kg)的Atlas Laboratory挤水机。令该织物在通风橱中空气
干燥。
对比样是未经表面活性剂处理的织物。试样汇总于表5中。
表5
抗蛋白质污染研究试样汇总
表面活性剂
试样 织物 类型 浓度a %附着量b
A A — — —
B A A 1.0 4.6
C A B 0.3 1.4
D B — — —
E B A 0.25 1.0±0.2
F B C 0.25 0.9±0.1
G C — — —
H C A 0.25 1.5±0.5
I C B — 0.27
a 占水重量的重量百分数
b 占织物干重的重量百分数
织物试样被切成1-cm×5-cm的条,并放置于硼硅酸盐玻璃试管,
每个试管中一条。除对比样之外,各织物在室温下暴露在10ml蛋白质
A溶液或5ml蛋白质F溶液的试管中浸渍2.5小时。注意要保证试样完
全浸没于每一种和随后所有的溶液中。除去蛋白质溶液,向各试管中加
入1∶10稀释的牛血清清蛋白稀释剂/阻断剂溶液提浓物(Kirkegarrd
and Perry Laboratories或KPL Gaithersburg,Maryland)。然后令试
管于室温下保持1.5小时。
从各试管中取出所述牛血清清蛋白稀释剂/阻断剂溶液,代之以适
当的抗人体白蛋白抗体和过氧化酶结合物(结合位点,PP032,Lot
G3406)溶液或抗人体血纤维蛋白原抗体和过氧化酶结合物(结合位
点,PP056,Lot G23537B)的稀溶液,在令其在室温下保持约1小时
后,试样自试管中取出,相同的样品合并置于烧杯中。试样用20-ml的
1∶20KPL洗液的稀释液浸泡3次,每次浸泡约30分钟,每一浸泡溶液
进行结合酶活性测试;在最后的浸泡溶液中未见有活性。然后试样分别
被置于干净的硼硅酸盐玻璃试管中,用铝箔覆盖之,并使其在室温下过
夜。
通过混合12片1-mg四亚甲基联苯二胺片剂(Sigma T3405)、
250μl 3%过氧化氢及125ml pH5.05的磷酸盐-柠檬酸盐缓冲溶液制
得酶试剂溶液。向各试管中加入4ml的该溶液,令试样在轻微搅拌和
室温下保持20分钟。然后试样被从试管中移走并置于干净试管中。保
留在试管中的酶底物溶液变蓝,其(颜色)深浅与织物吸附的蛋白质量
成正比。用Varian 2200紫外-可见光谱仪测定各酶底物溶液在650nm
的吸光度。结果列于表6中。
表6
ELISA结果汇总
试验 蛋白质
编号 试样 存在 类型 吸光度a
1 A 否 - 0.25
2 A 是 F 0.93±0.14
3 B 否 - 0.02
4 B 是 F 0.22±0.08
5 C 否 - 0.20
6 C 是 F 0.88±0.08
7 D 否 - 0.21±0.01
8 D 是 F 1.69±0.55
9 E 是 F 0.67±0.32
10 F 是 F 1.03±0.13
11 D 否 - 0.32±0.03
12 D 是 A 0.91±0.21
13 E 是 A 0.24±0.03
14 F 是 A 1.02±0.07
15 G 否 - 0.66
16 G 是 A 1.50±0.34
17 H 否 - 0.14
18 H 是 A 0.50±0.07
19 I 否 - 0.32
20 I 是 A 1.86±0.57
测试重复样时,吸光度值为平均±标准偏差
表5、6的数据表明已定义的表面活性剂可以有效地降低聚合物织
物对蛋白质的吸附。即使不是测出织物上蛋白质的实际量也是如此。所
得吸光度值显然正比于织物吸附的蛋白质的量。
为使表5和6的数据形象化,制作了织物类型/处理对吸光度的三
维柱状图表。第一个是表6中试验编号第1、2、7、8、11、12、
15和16号的结果图,如图5所示。这些编号的试验是其中织物均未经
表面活性剂处理(在本图及后面的图中,术语“原始织物”指未施用表
面活性剂组合物和未经有意地浸渍于蛋白质溶液的织物)的对比样。织
物B在图5中两处出现是因为用原始织物进行了两次独立的试验(一为
用蛋白质F,一为用蛋白质A)。这些图清楚地表明:由于织物上存
在吸附的蛋白质,吸光度明显增大。如上所述,虽然吸附的蛋白质量并
未测定,但是给定的表面活性剂降低吸附的能力(即:形成抗蛋白质污
染的表面)将正比于吸光度值减低至接近原始织物吸光度值的程度。
图6、7类似于图5,不同的是其中的吸光度值对应于分别经表面
活性剂A、B涂布的织物。具体地说,图6是表6中试验编号第3、4、
9、13、17和18号的图,图7是表6中试验编号第5、6、19、20
的图。因为未作表面活性剂B与织物B结合的研究,图7不包括织物B。
注意图5-7均有相同的y轴比例,故可以直接形象地比较。表面活
性剂A对表面活性剂B的优越性是明显的。
表面活性剂在织物A上的作用示于图8。此图类似于前面诸图,
不同的是它仅限于织物A。它可直接比较表面活性剂A和B在降低蛋
白质吸附的作用。再次可以明显看到表面活性剂A的优越性。用织物B
的数据代替织物A的数据得图9。虽然表面活性剂A仍比表面活性剂C
优越,但其区别没有图8明显。织物C的类似图也被制作且示于图10。
同样,表面活性剂A的优越性显而易见。
实施例3
持久地抗蛋白质污染性能的验证
(用放射性标记测量蛋白质)
本实施例中所采用的聚合物织物为单位重量1.0osy(约24g/m2)
的纺粘聚丙烯非织造织物。
采用了三种表面活性剂。第一种,表面活性剂A,为实施例1中
的线型聚硅氧烷聚醚。所述表面活性剂组合物由20g表面活性剂与
1,980g蒸馏水混合并于室温下搅拌约70分钟制得。
第二种表面活性剂,即表面活性剂D,为具有如下通式的聚硅氧
烷聚醚:
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该材料数均分子量为7,700,重均分子量为17,700,Z均分子量为
27,700,多分散性为2.3。该表面活性剂由20g表面活性剂与1,980g蒸
馏水混合并于室温下搅拌约70分钟制得。
第三种表面活性剂,即表面活性剂E,类似于表面活性剂D。此
材料数均分子量为13,000。其聚醚侧链由77%(重量)的亚乙烯基氧
和23%(重量)的亚丙基氧组成,且亚乙基氧和亚丙基氧重复单元数
目之和大于20。该材料25℃之折光率为1.442,25℃其比重为
1.04g/cm3,25℃粘度10,000厘泊。该表面活性剂组合物由20g表面活
性剂与1,980g的蒸馏水混合且于室温下搅拌约4.5小时而制得。
一块7英寸×7英寸(约18-cm×18-cm)的织物经称重后于室温
下浸泡在约500-650ml的表面活性剂组合物中约10-12分钟。两块
织物各自浸泡于500-650ml的组合物中。每块织物从组合物中取出
后,不经折叠地通过一台具有钳口压重40-lb(18.2-kg)的Atlas
Laboratory挤水机。该块织物转90°后第二次通过该挤水机。然后将该
块织物在通风橱中空气干燥过夜。此块织物被再次称重。表面活性剂A
附着量为占该块织物(试样A)干重的3.08±0.31%(重量)表面活
性剂D和E的附着量分别是3.17±0.35和3.08±0.44(重量),(分
别对应试样B和C)。试样D是未经处理的织物,即未经表面活性剂
涂布的织物。
在将织物暴露于蛋白质之前,试样进行了强烈的洗涤步骤。具体而
言,每块经处理的织物即已涂布表面活性剂的织物被切成约11-mm×
50-mm的条,并放置于10-ml试管中,每个试管一条。室温下向各试管
中加入蒸馏水,直至试管上缘下3mm处。处理过的织物样条完全浸没
于水平面以下。在不少于30分钟(一般约40分钟)以后,从各试管中
吸出水且换上新鲜的蒸馏水。约2小时后,水又被从试管中移出。然后
各试管中的织物样条通过向试管中加满蒸馏水再将水吸出的方法漂洗
三次。该织物样条被留在试管中,置于通风橱里空气干燥。残留在各样
条上的表面活性剂量被发现为1.07±0.10%(重量)。经表面活性剂
D和E处理的织物样条的结果分别为0.62±0.78%和0.50±0.40%。
所得的织物试样被用于下文所述的血纤维蛋白原蛋白质吸附实
验。实验在Dr.Allan S.Hoffman,Sc.D.,Center for Bioengineering,
University of Washington的实验室中进行。
狒狒(Papio cynocephalus)的血纤维蛋白原被从Regional
Primate Research Center,University of Washington提供的柠檬酸
盐血浆中纯化。纯化按Weathersby等开发出的牛血纤维蛋白原的聚(乙
二醇)-β-丙氨酸分段沉淀法进行。(Thromb.Res.10:245-252,
1977),所不同的是一种丝氨酸蛋白酶(Pohl,Methods Enzymol.182:
68-83,1990;Trasylol,Mobay Chemical Company,New York,
New York)的抑制剂抑肽酶(aprotinin)按40 Kunitz抑制单位/ml
(例如:Hobert等,J.Biomed.Material.Res.20:739-772,1986;
Bohnert等,J.Biomater.Sci.Polym.Ed.1:279-297,1990;和Sheu,
未发表的博士论文,University of Washington,Seattle,1992)的量
被加入到血浆中。
除非另有说明,经纯化的血纤维蛋白原被溶于pH7.4的缓中溶液,
所述缓冲溶液包括0.01M柠檬酸钠以防止因蛋白酶污染而结块、0.01M
磷酸氢二钠、0.12M氯化钠,及用作抑菌剂的0.02%叠氮化钠
(Bohnert等,1990)。该缓冲液在本文中将称作cPBSz。在渗析、
预浸泡、吸附、置换漂洗及最后24小时浸泡漂洗中,加入0.01M碘化
钠以阻断对碘化物潜在的非特异性结合的位点(Sheu 1992:66)。
这一缓冲溶液在本文中称为cPBSzI。为保持恒定的离子强度,将cPBSzI
中的氯化钠减少至0.11M。
合并的(pooled)血纤维蛋白原的浓度用分光光度法确定。将试
样稀释至约0.3-0.5mg/ml,根据280nm处的吸光度确定其浓度
(Mihalyi,Biochem.7:208-222,1968)。
血纤维蛋白原试样的碘化用Horbett(J.Biomed.Mater.Res.15:
673-695,1981)和Bergstrm等(J.Biomed,Mater.Res.26:779-
790,1992)所改进的氯化碘法。该方法使用等摩尔的血纤维蛋白原及
氯化碘。在反应进行时,125I与血纤维蛋白原中的酪氨酸基相连,处于
酚羟基的邻位上。
反应混合物在Biogel P4(聚(丙烯酰胺-共-N,N’-亚甲基
双丙烯酰胺),Bio-Rad实验室,Richmond,California)上用体积
-排除色谱(Size-exclusion chromatography)纯化。该凝胶过滤可
使结合与未结合碘分离良好。合并放射性标记血纤维蛋白原的峰级分
(1.775ml/级分),然后对cPBSzI用纤维素酯膜(分子量范围12,000
-14,000,Spectra/Por)宽范围渗析。保留物等分后于-20℃冷冻,
一周内使用。
所有材料均同样地研究三遍。洗涤、处理过的11-mm×50-mm样
条被切成11-mm×15-mm矩形试样。试样单独地置于聚苯乙烯杯中,
于4℃在cPBSzI中浸泡过夜(Sheu 1992:42)。使用前,缓冲溶液
在搅拌下用一水龙头吸气器(约12-15mmHg)脱气至少20分钟。
浸泡过夜之后,吸出缓冲液,立即换上2.0m1新鲜经脱气的
cPBSzI。蛋白质在cPBSzI中稀释至最终浓度为0.2mg/ml。混合物用125I
-血纤维蛋白原标记,得一比活度(specific activities)为0.3-1
×106次/分钟/mg(cpm/mg)。
加入蛋白质之前,试样在37℃水浴中热平衡至少一小时。蛋白质
溶液也于37℃平衡。通过加入0.5ml血纤维蛋白原(1mg/ml)开始吸
附。轻轻地吸移混合蛋白质溶液以防止起泡。试样于37℃保温2小时。
每个试样用25体积cPBSzI(100ml)稀释/置换漂洗终止吸附。
稀释/置换法避免了将吸附物暴露于空气中(例如:Bergstrm等,
1992)。为使漂洗操作一致,开发了一种自动系统,其中注射泵(Model
4200-17,Harvard Apparatus,South Natick,Massachusetts)以
200ml/分钟的速度注入20-ml,然后停顿一秒钟,再以200ml/分钟加入
最后80-ml。这个两步程序也允许不同比活度的液体放射性废物的分
离。
将试样置于含2.0ml cPBSzI的聚苯乙烯闪烁管中并γ计数
(Gamma Trac 1185,TM Analytic)。从这些结果计算出以单位织
物面积上的质量计的初始吸附量(μg吸附血纤维蛋白原/3.3cm2)。这
一计算按试样为光滑,平面表面处理,其表面面积为2×1.1cm×
1.5cm,或3.3cm2。
计数后,试样在cPBSzI中培养24小时(“浸泡漂洗”Sheu 1992:
42)。第二天,它们被浸渍漂洗,置于干净计数管中,再次计数以得
到残余蛋白质数量。结果列于表7。表中各织物的百分附着量为用经上
述洗涤程序处理的较大聚合物织物片获得的。
表7
同位素标记结果汇总
表面活性剂 纳克蛋白质/3.3cm2织物
试样 类型 %附着量a 初始值 终值
A A 1.1 47±23 41±29
B D 0.6 573±175 355±86
C E 0.5 2372±529 2212±540
D - - 3433±362 2673±304
a占织物干重的重量百分比。
从表中的数据可以清楚地看到表面活性剂A不仅在提供抗蛋白质
污染表面方面比表面活性剂D和E优越,而且几乎完全阻断了织物对
蛋白质的吸附。同样重要的事实是虽然涂布的织物经过了强烈的洗涤程
序,表面活性剂A仍能提供有效的抗蛋白质污染的织物,从而证实了
涂布织物具有持久的抗蛋白质污染性质。为更清楚地说明这一优越性,
表7的数据被制成三维柱状图示于图11。虽然表面活性剂D明显地降
低了蛋白质吸附,但在重复实验中仍可观察到较高的蛋白质吸附量。
实施例4
底物上表面活性剂持久性的验证
一块厚度约11mils(约0.28mm,Cadillac Plastic,Seattle,
Washington)的低密度聚乙烯膜被切成若干11×55mm的样条。将各
样条置于试管中,向各试管中加入二氯甲烷,其量足以覆盖膜,用铝箔
盖住各试管,各试管用超声波处理15分钟。将溶剂从试管中除去。依
次用丙酮和水重复所述步骤。该样条被从试管中移出且置于一真空干燥
器中干燥和保存。
研究了一系列的表面活性剂,包括实施例3中的表面活性剂A、D
和E。实施例2中的表面活性剂B和C未予测试,因为已知它们在本
实施例的底物上很少或没有亲和性。其它包括在本研究中的表面活性剂
如下:
表面活性剂F:一种类似于表面活性剂D的聚硅氧烷聚醚,Silwet
L-7001(Union Carbide Corporation,Danbury,Conneticut)。
表面活性剂G:一种类似于表面活性剂D的聚硅氧烷聚醚,Silwet
L-7604(Union Carbide Corporation,Danbury,Conneticut)。
表面活性剂H:一种类似于表面活性剂D的聚硅氧烷聚醚,Silwet
L-7605(Union Carbide Corporation,Danbury,Conneticut)。
表面活性剂I:一种类似于表面活性剂D的聚硅氧烷聚醚,Silwet
L-7614(Union Carbide Corporation,Danbury,Conneticut)。
表面活性剂J:一种类似于表面活性剂D的聚硅氧烷聚醚;该材
料之重均分子量为约4,800,含约18个二甲基亚甲硅氧基基团,约5
个聚醚取代的甲基亚甲硅氧基基团,且聚醚侧链由100%(重量)的亚
乙基氧组成,含12个亚乙基氧重复单元,且端基是氢。
表面活性剂K:一种类似于表面活性剂D的聚硅氧烷聚醚;该材
料有约13个二甲基亚甲硅氧基团,约5个聚醚取代的甲基亚甲硅氧基
团,聚醚侧链由100%(重量)氢端基的亚乙基氧组成,其浊点为约
90℃(1%水溶液),20℃折射率为1.455,25℃的比重为
1.070g/cm3,25℃粘度为360mm2/sec。
表面活性剂L:一种类似于表面活性剂D的聚硅氧烷聚醚;该材
料重均分子量为约850,不含二甲基亚甲硅氧基团,约2个聚醚取代的
甲基亚甲硅氧基团,且聚醚侧链由100%(重量)端基为甲基的亚乙基
氧组成。
表面活性剂M:一种类似于表面活性剂E的聚硅氧烷聚醚,其数
均分子量为约5,300,且其聚醚侧链由100%(重量)的亚乙基氧组成,
具有12个亚乙基氧重复单元;此材料浊点为约80℃(4%水溶液),
20℃的折射率为1.450,25℃的比重为1.060g/cm3,25℃粘度为
550mm2/sec。
表面活性剂N:一种类似于表面活性剂E的聚硅氧烷聚醚,其数
均分子量为约6,000,且该聚醚侧链由20%(重量)亚乙基氧和80%
(重量)亚丙基氧组成,此材料浊点为约10℃(1%水溶液),20℃
的折射率为1.444,25℃比重为1.011g/cm3,25℃粘度为
300mm2/sec。
表面活性剂P:一种类似于表面活性剂E的聚硅氧烷聚醚,其数
均分子量为约6,200且该聚醚侧链由85%(重量)亚乙基氧和15%(重
量)亚丙基氧组成,该材料浊点约84℃(1%水溶液),20℃折射率
为1.449,25℃的比重为1.075g/cm3,25℃粘度为730厘沲
(centistokes)。
在每种情况下,按占水重量的百分数计,表面活性剂溶液包含
1%(重量)的表面活性剂。样条在表面活性剂溶液中被浸没5-10
分钟,取出,然后使之空气干燥。每个样条中至少取一片用化学分析
电子能谱(ESCA)法分析硅-氧(Si/C)比率,由Evans East,
Plainsboro,New Jersy得到ESCA数据。所采用的仪器是使用标准的
镁X-射线源的Perkin-Elmer PHI Model 5000LS ESCA光谱
仪。(射线)源功率为400瓦。分析区域为1×3mm且起飞角为45°。
所有试样开始时均用低分辨测量扫描以确定何种元素存在及建立初始
原子浓度。高分辨ESCA复合数据用于确定原子浓度及测量扫描中检测
元素的结合能。然后收集(collect)第二个测量光谱,以确证在获得
复合数据时试样并未发生破坏。元素的定量通过使用能进行图形处理的
ESCA光谱仪实现。对于碳电子,取样深度大约为55。
样条然后进行实施例3所述的强烈洗涤程序。各膜条被置于10-ml
试管,于室温下在蒸馏水中浸泡少于30分钟,然后在新添加新鲜蒸馏
水中再浸泡2小时。该膜然后用新鲜蒸馏水漂洗三次,令其干燥。各膜
再用ESCA分析硅-碳比。而且,实施例3的11×50mm织物试样片
进行同样的操作程序,并分别被表面活性剂A、D和E进行如上所述
的处理后对膜试样进行分析。结果列于表8。
表8
膜及织物试样的ESCA分析结果汇总
ESCA Si/C比
底物 表面活性剂 洗涤前 洗涤后
膜 A 0.26 0.22
膜 D 0.18 0.03
膜 E 0.12 0.06
膜 F 0.12 0.07
膜 G 0.12 0.01
膜 H 0.11 0
膜 I 0.11 0
膜 J 0.13 0.01
膜 K 0.12 0
膜 L 0.07 0
膜 M 0.04 0.01
膜 N 0.11 0.01
膜 P 0.09 0
织物 A 0.26 0.26
织物 D 0.17 0.08
织物 E 0.16 0.08
表8的数据明显表明仅一种在本发明范围之内的表面活性剂在被
测试底物上具有持久性。即,仅表面活性剂A经强烈洗涤程序以后仍
基本上保留在底物上。这一结论与实施例1和3的结果相一致,实施例
1和3分别表明表面活性剂A提供了持久的可湿性及持久的抗蛋白质污
染性能。
这样描述了本发明以后,其在不超出本发明的精神和范围之下的许
多变动和修改,对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。