Antimicrobial polymer
बैक्टीरिया, कवक या वायरस जैसे सूक्ष्मजीवों के विकास को मारने या रोकने की क्षमता वाले पॉलिमर को रोगाणुरोधी एजेंटों के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। पॉलिमर के इस वर्ग में अंतर्निहित रोगाणुरोधी गतिविधि वाले प्राकृतिक पॉलिमर और रोगाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित करने के लिए संशोधित पॉलिमर होते हैं। पॉलिमर आम तौर पर गैर-वाष्पशील, रासायनिक रूप से स्थिर होते हैं, और वांछित विशेषताओं और रोगाणुरोधी गतिविधि को प्रदर्शित करने के लिए रासायनिक और भौतिक रूप से संशोधित किए जा सकते हैं। रोगाणुरोधी पॉलिमर खाद्य उद्योग में जीवाणु संदूषण को रोकने और पेयजल में सूक्ष्मजीवों के विकास को रोकने के लिए जल स्वच्छता में उपयोग के लिए एक प्रमुख उम्मीदवार हैं। रोगाणुरोधी पॉलिमर कोशिका के विकास को रोकता है और दो प्राथमिक तंत्रों के माध्यम से कोशिका की मृत्यु की शुरुआत करता है। पहला तंत्र संपर्क-सक्रिय पॉलिमर द्वारा उपयोग किया जाता है। संपर्क-सक्रिय पॉलिमर स्थिरविद्युत अंतःक्रिया, हाइड्रोफोबिक प्रभाव और चीलेट प्रभाव का उपयोग करते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण एक सूक्ष्मजीव के साथ एक रोगाणुरोधी बहुलक की एक सामान्य प्रारंभिक अंतःक्रिया है। चिलेटिंग और हाइड्रोफोबिक प्रभाव सूक्ष्मजीवों के साथ रोगाणुरोधी पॉलिमर की सामान्य माध्यमिक अंतःक्रियाएँ हैं। कैशनिक रूप से आवेशित रोगाणुरोधी पॉलिमर आयनिक रूप से आवेशित जीवाणु कोशिका दीवारों की ओर आकर्षित होते हैं। जीवाणु कोशिकाओं की बाहरी दीवार में शुद्ध नकारात्मक आवेश होता है। बैक्टीरियल कोशिकाओं की साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में एक नकारात्मक आवेश होता है और इसमें आवश्यक प्रोटीन होते हैं। द्वितीयक अंतःक्रिया, चिलेटिंग प्रभाव, में रोगाणुरोधी बहुलक का सूक्ष्मजीव कोशिका के साथ बंधन शामिल है। ये अंतःक्रियाएँ झिल्ली में व्यवधान पैदा करती हैं और अंततः कोशिका के विकास या मृत्यु को रोकती हैं। कोशिका की कोशिका-द्रावक झिल्ली एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली है, जो कोशिका में विलेय के परिवहन को नियंत्रित करती है। फॉस्फोलिपिड द्विस्तरीय कोशिका झिल्ली का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो हाइड्रोफिलिक सिर और एक हाइड्रोफोबिक पूंछ से बना है। हाइड्रोफिलिक सिर कोशिका झिल्ली के आंतरिक और बाहरी अस्तर बनाते हैं, जबकि हाइड्रोफोबिक पूंछ झिल्ली के आंतरिक हिस्से को बनाते हैं। द्वितीयक अंतःक्रिया, हाइड्रोफोबिक प्रभाव, में पानी से दूर गैर-ध्रुवीय यौगिकों का संचय शामिल है। रोगाणुरोधी पॉलिमर के गैर-ध्रुवीय घटक कोशिका झिल्ली के गैर-ध्रुवीय आंतरिक भाग में खुद को सम्मिलित करते हैं। उच्च आणविक भार पॉलिमर आमतौर पर कोशिकाओं की सतह के साथ संपर्क-सक्रिय बातचीत के माध्यम से कोशिका मृत्यु या अवरोध को प्रेरित करते हैं। कोशिका मृत्यु और अवरोध सामान्य कोशिकीय कार्य में हानि के परिणामस्वरूप होता है। बहुलक पर धनात्मक अवशेष विद्युतस्थैतिक रूप से कोशिका पर ऋणात्मक आवेशों के साथ अंतःक्रिया करते हैं और द्वितीयक कोशिकीय प्रभावों को प्रेरित करते हैं। कम आणविक भार वाले पॉलिमर में कोशिकीय झिल्ली का प्रवेश आम है। एक रोगाणुरोधी बहुलक और बायोमिमेटिक बहुलक की प्रारंभिक इलेक्ट्रोस्टैटिक और हाइड्रोफोबिक अंतःक्रिया झिल्ली में व्यवधान और कोशिका मृत्यु का कारण बनती है। पॉलिमर की हाइड्रोफोबिक पूंछ फॉस्फोलिपिड द्वि-परत को हाइड्रोफोबिक क्षेत्र में प्रवेश करती है, जिसके परिणामस्वरूप झिल्ली में व्यवधान और प्रोटीन और एंजाइमों का विकृतीकरण होता है, साथ ही साथ अन्य माध्यमिक प्रभाव भी होते हैं। द्वितीयक प्रभावों में विलेय और इलेक्ट्रॉन परिवहन में व्यवधान के साथ-साथ ऊर्जा उत्पादन मार्गों में व्यवधान शामिल हैं, जिससे कोशिका की मृत्यु हो जाती है। दूसरे तंत्र की विशेषता पॉलिमर से कम आणविक भार वाले रोगाणुरोधी एजेंटों की रिहाई है। पॉलिमर से निकलने वाले रोगाणुरोधी एजेंट कोशिका की दीवार से जुड़ने या प्रवेश करने के माध्यम से कोशिका की मृत्यु को प्रेरित करते हैं। जब रोगाणुरोधी एजेंट प्रोटीन से जुड़ते हैं, तो कोशिका झिल्ली में संरचनात्मक परिवर्तन होते हैं जिसके परिणामस्वरूप कोशिकीय मृत्यु हो जाती है। कोशिका भित्ति में नैनोपार्टिकल रोगाणुरोधी एजेंटों का प्रवेश रोगाणुरोधी एजेंटों को कोशिका डीएनए के साथ बातचीत करने में सक्षम बनाता है। सूक्ष्मजीवों की मृत्यु डीएनए प्रतिलेखन और एमआरएनए संश्लेषण के प्रभावों के परिणामस्वरूप होती है जब बहुलक नैनोपार्टिकल्स डीएनए के साथ जुड़ते हैं। रोगाणुरोधी पॉलिमर की प्राथमिक विशेषताएँ रोगाणुरोधी पॉलिमर की विभिन्न प्राथमिक विशेषताएँ हैं, जो क्रिया के तंत्र पर निर्भर करती हैं। संपर्क-सक्रिय रोगाणुरोधी पॉलिमर की दो प्राथमिक विशेषताएं कैटैनिक चार्ज और हाइड्रोफोबिसिटी हैं। केशनिक अवशेष सूक्ष्मजीव कोशिका भित्ति के साथ अंतःक्रिया को प्रेरित करने के लिए आवश्यक हैं। चतुर्धातुक अमोनियम, चतुर्धातुक फॉस्फोनियम और ग्वानिडिनियम जैसे पॉलीकेशन अक्सर रोगाणुरोधी पॉलिमर में पाए जाते हैं। हाइड्रोफोबिक अवशेष लिपिड द्विस्तरीय के बंधन में सुधार करते हैं और सूक्ष्मजीव कोशिका भित्ति में डालने के लिए उपयोग किए जाते हैं। गैर-संपर्क-सक्रिय रोगाणुरोधी पॉलिमर को गतिविधि को प्रेरित करने के लिए रोगाणुरोधी एजेंटों को जोड़ने की आवश्यकता होती है। जोड़े गए सामान्य एजेंटों में एन-हैलेमिन यौगिक, नाइट्रिक ऑक्साइड और तांबा और चांदी के नैनोकण शामिल हैं। रोगाणुरोधी पॉलिमर के वर्ग रोगाणुरोधी पॉलिमर को आम तौर पर दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है जो इस बात पर आधारित होता है कि रोगाणुरोधी गतिविधि कैसे प्रदान की जाती है। पहला अंतर्निहित रोगाणुरोधी वाले पॉलिमर हैं जिन्हें रोगाणुरोधी व्यवहार को भड़काने के लिए किसी भी संशोधन की आवश्यकता नहीं होती है। अन्य वर्ग को रोगाणुरोधी गतिविधि को सक्षम करने के लिए संशोधन की आवश्यकता होती है और इसे संशोधन के प्रकार से अलग किया जा सकता है। पॉलिमर को रोगाणुरोधी व्यवहार को प्रेरित करने के लिए रासायनिक रूप से संशोधित किया जा सकता है या उनका उपयोग कार्बनिक या अकार्बनिक यौगिकों को जोड़ने के लिए रीढ़ के रूप में किया जा सकता है। अंतर्निहित रोगाणुरोधी गतिविधि वाले अंतर्निहित रोगाणुरोधी पॉलिमर में चिटोसन, पॉली-ε-लाइसिन, चतुर्थक अमोनियम यौगिक, पॉलीइथाइलिनिमिन और पॉलीगुएनिडिन शामिल हैं। चिटोसन एक गैर-विषैले बहुलक है जिसने व्यापक-स्पेक्ट्रम रोगाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित की है। चिटोसन के लिए कार्रवाई के तंत्र में स्थिरविद्युत अंतःक्रिया, चीलेट प्रभाव और हाइड्रोफोबिक प्रभाव शामिल हैं। जब पी. एच. कम होता है तो इलेक्ट्रोस्टैटिक अंतःक्रिया प्राथमिक प्रारंभिक अंतःक्रिया होती है, जबकि पी. एच. अधिक होने पर चिलेटिंग और हाइड्रोफोबिक प्रभाव प्राथमिक प्रारंभिक अंतःक्रिया होते हैं। चिटोसन से कवक, बैक्टीरिया और यीस्ट की वृद्धि में बाधा और मृत्यु देखी गई है। चीटोसन का रोगाणुरोधी प्रभाव खमीर की तुलना में कवक पर अधिक होता है और ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया की तुलना में ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया पर अधिक प्रभावी होता है। पॉली-लाइसिन एक बायोडिग्रेडेबल, गैर-विषाक्त, खाद्य रोगाणुरोधी बहुलक है। यह बहुलक कोशिका भित्ति से जुड़ने के लिए स्थिरविद्युत अंतःक्रियाओं का उपयोग करता है, इसलिए कोशिका भित्ति की अखंडता को बाधित करता है। पॉली-लाइसिन कोशिका भित्ति में प्रवेश करता है, जिससे कोशिका को शारीरिक क्षति होती है और मृत्यु हो जाती है। एक समान सिंथेटिक पॉलिमर की तुलना में, पॉली-ε-लाइसिन ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया की तुलना में ग्राम-पॉजिटिव के खिलाफ अधिक प्रभावी है। पॉली-ε-लाइसिन बैसिलस कोगुलन्स, बैसिलस स्टीयरोथर्मोफिलस और बैसिलस सबटिलिस के खिलाफ भी प्रभावी है। बेंजाल्कोनियम क्लोराइड, स्टियराल्कोनियम क्लोराइड और सेट्रिमोनियम सभी चतुर्थक अमोनियम यौगिक हैं जिनमें नाइट्रोजन होता है। इन यौगिकों की जीवाणुरोधी गतिविधि कार्बन परमाणुओं की संख्या और नाइट्रोजन युक्त श्रृंखला की लंबाई से प्रभावित होती है। इष्टतम रोगाणुरोधी गतिविधि आम तौर पर एक लंबी श्रृंखला की लंबाई वाले चतुर्थक अमोनियम यौगिकों में देखी जाती है, जिसमें 8-18 कार्बन परमाणु होते हैं। 12-14 कार्बन परमाणुओं की श्रृंखला लंबाई वाले पॉलिमर में ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया के खिलाफ गतिविधि में वृद्धि देखी गई है, जबकि 14-16 कार्बन परमाणुओं की श्रृंखला लंबाई वाले पॉलिमर में ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया के खिलाफ बेहतर गतिविधि देखी गई है। नाइट्रोजन युक्त पॉलिमर चतुर्थक अमोनियम यौगिक स्थिरविद्युत अंतःक्रिया और हाइड्रोफोबिक प्रभाव के माध्यम से कोशिका मृत्यु को प्रेरित करते हैं। पॉलिमर का यह समूह सीमित हेमोलिटिक गतिविधि प्रदर्शित करता है, जिससे वे सौंदर्य प्रसाधनों और स्वास्थ्य सेवा में उपयोग के लिए फायदेमंद हो जाते हैं। पॉलीइथाइलिनाइमाइन एक सिंथेटिक, गैर-जैव अपघटनीय बहुलक है जिसमें नाइट्रोजन होता है। यह बहुलक कोशिका झिल्ली टूटने के माध्यम से कोशिका मृत्यु को प्रेरित करता है। जब कांच और प्लास्टिक सहित स्थिर सतहों से जुड़ा होता है, तो एन-एल्किल-पॉलीइथाइलिनाइमिन लगभग 100% वायुजनित और जलजनित बैक्टीरिया और कवक में कोशिका निष्क्रियता का कारण बनता है। इस बहुलक का एक लाभ यह है कि यह स्तनधारी कोशिकाओं के लिए विषैले नहीं है। प्रोस्थेसिस में उपयोग के लिए चिकित्सा उद्योग में पॉलीइथाइलिनिमाइन का उपयोग किया गया है। जब पॉलीइथाइलिनाइमाइन का परीक्षण चिकित्सा उपकरणों के लिए एक परत के रूप में किया गया तो बैक्टीरिया की वृद्धि में 92 प्रतिशत की कमी आई। पॉलीइथाइलिनिमिन की गतिविधि बहुलक के आणविक भार से प्रभावित होती है; कम आणविक भार वाली पॉलीइथाइलिनिमिन अपने उच्च आणविक भार के रूप में महान रोगाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित करते हुए नगण्य गतिविधि प्रदर्शित करती है। पॉलीगुएनिडिन नाइट्रोजन युक्त रोगाणुरोधी पॉलिमर का एक अन्य वर्ग है। रोगाणुरोधी पॉलिमर का यह वर्ग गैर-विषाक्त है और उच्च जल घुलनशीलता प्रदर्शित करता है। पॉलीगुएनिडाइन व्यापक-स्पेक्ट्रम रोगाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित करते हैं और शुरू में स्थिरविद्युत बलों का उपयोग करके रोगाणुओं के साथ बातचीत करते हैं। ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया के खिलाफ ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया की तुलना में पॉलीगुएनिडाइन के साथ अधिक गतिविधि देखी गई है। गतिविधि में अंतर के कारण की तुलना ग्राम-पॉजिटिव और ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया की विभिन्न संरचनाओं से की जाती है। ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया में ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया की तुलना में एक पतली पेप्टिडोग्लाइकन परत होती है। इसके अलावा, ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में एक बाहरी लिपिड झिल्ली होती है, जो ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया में नहीं होती है। उच्च आणविक भार वाले पॉलिमर ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया में प्रवेश करने में सक्षम होते हैं। रासायनिक संशोधन के माध्यम से रोगाणुरोधी गतिविधि पॉलिमर के इस वर्ग में कोई अंतर्निहित रोगाणुरोधी गतिविधि नहीं होती है। रोगाणुरोधी गतिविधि को प्रेरित करने के लिए, सक्रिय एजेंटों को शामिल करने के लिए पॉलिमर को रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है। रोगाणुरोधी गतिविधि उत्पन्न करने के लिए सक्रिय पक्ष समूह बहुलक रीढ़ से जुड़े होते हैं। लटकते समूह, एंटीबायोटिक दवाएं, या अकार्बनिक कण बहुलक से जुड़े हो सकते हैं। बहुलक रीढ़ की हड्डी से जुड़े लटकन समूहों में चतुर्थक अमोनियम, कार्बनिक अम्ल के साथ हाइड्रॉक्सिल समूह और अन्य शामिल हैं। एक साइड ग्रुप के रूप में चतुर्थक अमोनियम वाले रोगाणुरोधी पॉलिमर को आमतौर पर मेथाक्रिलिक मोनोमर्स से संश्लेषित किया जाता है। इन मोनोमर्स का लाभ यह है कि हाइड्रोफोबिसिटी, आणविक भार और सतह आवेश सभी में हेरफेर किया जा सकता है। पॉलिमर की हाइड्रोफोबिसिटी का रोगाणुरोधी गतिविधि पर एक मजबूत प्रभाव पड़ता है। पॉलीसिलोक्सेन, जिनमें एक चतुर्थक अमोनियम लटकन समूह होता है, ने एंटरोकोकस हाइरे, ई. कोलाई और पी. एरुगिनोसा सहित बैक्टीरिया के कई उपभेदों के खिलाफ गतिविधि का प्रदर्शन किया है। इस बहुलक का लचीलापन और एम्फीफिलिक प्रकृति रोगाणुरोधी गतिविधि को बढ़ाती है। जब बेंजाल्डिहाइड, कार्बनिक अम्ल युक्त एक हाइड्रॉक्सिल समूह, का उपयोग मिथाइल मेथाक्रिलेट पॉलिमर के साथ एक साइड ग्रुप के रूप में किया जाता है, तो वृद्धि अवरोध नियंत्रित सतहों की तुलना में पांच गुना अधिक दिखाया गया है। बेंजाल्डिहाइड में अंतर्निहित रोगाणुरोधी गतिविधि होती है और गतिविधि में सुधार के लिए पॉलिमर में शामिल किया गया है। एक लटकन समूह के रूप में एक कार्बनिक एसिड के साथ चतुर्थक अमोनियम या हाइड्रॉक्सिल समूहों वाले पॉलिमर ने कई प्रकार के बैक्टीरिया, कवक और शैवाल के खिलाफ गतिविधि का प्रदर्शन किया है। रोगाणुरोधी गतिविधि को एक बहुलक में चांदी, तांबा और टाइटेनियम डाइऑक्साइड नैनोकणों जैसे अकार्बनिक कणों को जोड़ने के माध्यम से भी प्रेरित किया जा सकता है। धातु के नैनोकणों को पॉलिमर में शामिल किया जाता है ताकि पॉलीमेरिक नैनोकंपोजिट बनाए जा सकें। चांदी का उपयोग रोगाणुरोधी पॉलिमर में इसकी स्थिरता के साथ-साथ व्यापक-स्पेक्ट्रम रोगाणुरोधी गतिविधि के कारण किया जाता है। सकारात्मक चांदी के आयन बैक्टीरिया के विकास के लिए फायदेमंद वातावरण में उत्पन्न होते हैं। ये सकारात्मक चांदी के आयन शारीरिक रूप से कोशिका भित्ति प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं जिसके परिणामस्वरूप झिल्ली में व्यवधान और कोशिका की मृत्यु होती है। एक कैशनिक बहुलक में एम्बेडेड सिल्वर नैनोपार्टिकल्स ने E.coli और S.aureus के खिलाफ गतिविधि प्रदर्शित की है। सिल्वर नैनोपार्टिकल्स की तुलना में एंटीमाइक्रोबियल पॉलिमर में कॉपर और टाइटेनियम डाइऑक्साइड नैनोपार्टिकल्स का कम उपयोग किया जाता है। पॉलीप्रोपाइलीन नैनोकम्पोजिट्स में एम्बेडेड कॉपर नैनोकणों ने बैक्टीरिया के 99.9% को मारने की क्षमता का प्रदर्शन किया है। टाइटेनियम डाइऑक्साइड रोगाणुरोधी गतिविधि के साथ एक गैर-विषैले पदार्थ है जो फोटो-सक्रिय है। फोटोएक्टिव एंटीमाइक्रोबियल पॉलिमर बनाने के लिए पॉलीप्रोपाइलीन में टाइटेनियम डाइऑक्साइड को एम्बेड किया गया है। बहुलक यौगिक की रोगाणुरोधी गतिविधि एक प्रकाश स्रोत द्वारा शुरू की जाती है। प्रकाश स्रोत टाइटेनियम डाइऑक्साइड के ऑक्सीकरण का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हाइड्रॉक्सिल प्रजातियां निकलती हैं जो बैक्टीरिया को बाधित करती हैं। फोटोएक्टिव रोगाणुरोधी बहुलक की प्रभावशीलता बैक्टीरिया E.coli के खिलाफ प्रदर्शित की गई है। जीवाणुरोधी पॉलिमर के एक अन्य वर्ग में वे शामिल हैं जिनकी गतिविधि पॉलिमर मैट्रिक्स में एंटीबायोटिक दवाओं को शामिल करने के माध्यम से शुरू की जाती है। रासायनिक ट्राइक्लोसन का उपयोग आमतौर पर इसके जीवाणुरोधी गुणों के लिए किया जाता है। कॉपोलिमर स्टाइरीन-एक्रिलेट के साथ मिश्रित ट्राइक्लोसन ई. मल के खिलाफ जीवाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित करता है। इसके अलावा, पॉलिमर पॉलीविनाइल अल्कोहल के साथ संयुक्त ट्राइक्लोसन ने पॉलिमर में शामिल नहीं किए गए ट्राइक्लोसन की तुलना में जीवाणुरोधी गतिविधि में वृद्धि की है। पॉलिमर पॉलीइथाइलिनाइमाइन को भी एंटीबायोटिक दवाओं को शामिल करने के लिए संशोधित किया गया है। पॉलीइथाइलिनिमिन का उपयोग जीवाणु कोशिका भित्ति को अधिक पारगम्य बनाने के लिए किया जाता है, इसलिए एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति बैक्टीरिया की संवेदनशीलता बढ़ जाती है। पॉलीइथाइलिनिमिन एम्पिसिलिन, रिफाम्पिन, सेफोटैक्साइम सहित अन्य एंटीबायोटिक दवाओं की प्रभावशीलता को बढ़ाता है। प्रोटीन-अनुकारी पॉलिमर मैगैनिन और डिफेंसिन प्राकृतिक पेप्टाइड्स हैं, जो एमिनो एसिड से बने छोटे पॉलिमर हैं, जो असाधारण रोगाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित करते हैं। रोगाणुरोधी गतिविधि पेप्टाइड्स की संरचना का एक उत्पाद है, जिसमें इसकी अत्यधिक कठोर रीढ़ भी शामिल है। इन पेप्टाइड्स में लटकन समूहों को व्यवस्थित किया गया है, जो बहुलक हाइड्रोफोबिक के एक तरफ और दूसरे तरफ केशनिक बनाते हैं। पॉलिमर का यह समूह कोशिका भित्ति के प्रवेश के माध्यम से कोशिका मृत्यु को कुशलता से प्रेरित करता है। इन रोगाणुरोधी पेप्टाइड्स की पॉलिमर नकल विकसित की गई है। प्रोटीन की नकल करने वाले पॉलिमर मैगेनिन और डिफेंसिन की संरचना का अनुकरण करते हैं। पॉलिमर की नकल करने वाले प्रोटीन के उदाहरणों में पॉली (फेनिलीन एथिनिलीन)-आधारित और एन-कार्बोक्सीयनहाइड्राइड-आधारित पॉलिमर शामिल हैं। अमीनो एसिड लटकन समूहों के साथ पॉली (फेनिलीन एथिनिलीन) पॉलिमर का निर्माण सकारात्मक रूप से आवेशित पार्श्व समूहों और एक कठोर रीढ़ के लिए किया गया था। सिंथेटिक पॉलिमर में कम विषाक्तता और मजबूत रोगाणुरोधी गतिविधि थी। इसके अलावा, हाइड्रोफिलिक एमिनो एसिड लाइसिन और विभिन्न हाइड्रोफोबिक एमिनो एसिड के साथ एन-कार्बोक्सियनहाइड्राइड-आधारित पॉलिमर विकसित किए गए थे। पॉलिमर ने ई. कोलाई, सी. अल्बिकन्स और अन्य के खिलाफ रोगाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित की। रोगाणुरोधी गतिविधि को प्रभावित करने वाले कारक आणविक भार बहुलक का आणविक भार शायद रोगाणुरोधी गुणों का निर्धारण करते समय विचार करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण गुणों में से एक है क्योंकि रोगाणुरोधी गतिविधि आणविक भार पर स्पष्ट रूप से निर्भर है। यह निर्धारित किया गया है कि इष्टतम गतिविधि तब प्राप्त की जाती है जब पॉलिमर का आणविक भार 1.4x104 Da से 9.4x104 Da की सीमा में होता है। इस सीमा से बड़ा वजन गतिविधि में कमी दिखाता है। वजन पर इस निर्भरता का श्रेय जैवनाशी कार्रवाई के लिए आवश्यक चरणों के अनुक्रम को दिया जा सकता है। अत्यधिक बड़े आणविक भार वाले पॉलिमर को जीवाणु कोशिका भित्ति और कोशिका द्रव्य के माध्यम से फैलने में परेशानी होगी। इस प्रकार बहुलक के आणविक भार को नियंत्रित करने की दिशा में बहुत प्रयास किए गए हैं। अधिकांश जीवाणु कोशिका भित्ति नकारात्मक रूप से आवेशित होती हैं, इसलिए अधिशोषण प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने के लिए अधिकांश रोगाणुरोधी पॉलिमर सकारात्मक रूप से आवेशित होने चाहिए। काउंटर आयन की संरचना, या चार्ज को संतुलित करने के लिए बहुलक से जुड़े आयन, रोगाणुरोधी गतिविधि को भी प्रभावित करते हैं। पॉलिमर के साथ एक मजबूत आयन-जोड़ी बनाने वाले काउंटर आयन रोगाणुरोधी गतिविधि को बाधित करते हैं क्योंकि काउंटर आयन पॉलिमर को बैक्टीरिया के साथ बातचीत करने से रोक देगा। हालांकि, आयन जो एक ढीला आयन-युग्म बनाते हैं या बहुलक से आसानी से अलग हो जाते हैं, गतिविधि पर एक सकारात्मक प्रभाव प्रदर्शित करते हैं क्योंकि यह बहुलक को बैक्टीरिया के साथ स्वतंत्र रूप से बातचीत करने की अनुमति देता है। स्पेसर लंबाई/अल्काइल श्रृंखला की लंबाई स्पेसर लंबाई या अल्काइल श्रृंखला की लंबाई कार्बन श्रृंखला की लंबाई को संदर्भित करती है जो बहुलक रीढ़ की हड्डी का निर्माण करती है। इस श्रृंखला की लंबाई की जांच यह देखने के लिए की गई है कि क्या यह बहुलक की रोगाणुरोधी गतिविधि को प्रभावित करता है। परिणामों ने आम तौर पर दिखाया है कि लंबी अल्काइल श्रृंखलाओं के परिणामस्वरूप उच्च गतिविधि हुई है। इस प्रभाव के लिए दो प्राथमिक व्याख्याएँ हैं। सबसे पहले, लंबी श्रृंखलाओं में बैक्टीरिया कोशिका भित्ति और साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के साथ अधिशोषण के लिए अधिक सक्रिय स्थल उपलब्ध होते हैं। दूसरा, लंबी श्रृंखलाएँ छोटी श्रृंखलाओं की तुलना में अलग तरीके से एकत्रित होती हैं, जो फिर से अवशोषण के लिए एक बेहतर साधन प्रदान कर सकती हैं। हालांकि, छोटी श्रृंखला की लंबाई अधिक आसानी से फैलती है। नुकसान रोगाणुरोधी पॉलिमर का एक बड़ा नुकसान यह है कि मैक्रोमोलेक्यूल बहुत बड़े होते हैं और इस प्रकार छोटे अणु एजेंटों की तरह तेजी से कार्य नहीं कर सकते हैं। जिन बायोसाइडल पॉलिमरों को रोगजनकों में पर्याप्त कमी प्रदान करने के लिए घंटों के क्रम में संपर्क समय की आवश्यकता होती है, उनका वास्तव में कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं है। सेकंड, या अधिक से अधिक मिनट, एक वास्तविक अनुप्रयोग के लिए संपर्क समय लक्ष्य होना चाहिए। इसके अलावा, यदि बायोसाइडल कार्यात्मकता के कारण बहुलक में संरचनात्मक संशोधन इच्छित उपयोग को प्रतिकूल रूप से प्रभावित करता है, तो बहुलक का कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं होगा। उदाहरण के लिए, यदि एक फाइबर जिसे रोगाणुरोधी (एक एन-हैलैमाइन बहुलक) बनाने के लिए जलीय ब्लीच के संपर्क में आना आवश्यक है, उस संपर्क से कमजोर हो जाता है, या इसकी डाई का प्रक्षालन किया जाता है, तो इसका सीमित उपयोग होगा। रोगाणुरोधी मोनोमर्स से संश्लेषित विधियाँ इस संश्लेषित विधि में रोगाणुरोधी एजेंटों को सहसंयोजक रूप से जोड़ना शामिल है जिसमें उच्च रोगाणुरोधी गतिविधि वाले कार्यात्मक समूह होते हैं, जैसे कि हाइड्रॉक्सिल, कार्बोक्सिल, या अमीनो समूह पॉलिमराइजेशन से पहले विभिन्न प्रकार के बहुलक व्युत्पन्न, या मोनोमर्स होते हैं। सक्रिय अभिकर्मक की रोगाणुरोधी गतिविधि को पोलीमराइजेशन द्वारा या तो कम किया जा सकता है या बढ़ाया जा सकता है। यह इस बात पर निर्भर करता है कि एजेंट बैक्टीरिया को कैसे मारता है, या तो बैक्टीरिया की खाद्य आपूर्ति को कम करके या बैक्टीरिया की झिल्ली में व्यवधान और उपयोग किए जाने वाले मोनोमर के प्रकार के माध्यम से। जब होमो-पॉलिमर की तुलना सह-पॉलिमर से की जाती है तो अंतर बताया गया है। रोगाणुरोधी मोनोमर्स से संश्लेषित रोगाणुरोधी पॉलिमर के उदाहरण तालिका 2 में शामिल हैंः तालिका 2: रोगाणुरोधी मोनोमर्स से संश्लेषित पॉलिमर और पूर्वनिर्धारित पॉलिमर में रोगाणुरोधी एजेंटों को जोड़कर उनके रोगाणुरोधी गुण संश्लेषण इस संश्लेषित विधि में पहले बहुलक को संश्लेषित करना, उसके बाद एक सक्रिय प्रजाति के साथ संशोधन करना शामिल है। निम्नलिखित प्रकार के मोनोमर्स का उपयोग आमतौर पर होमोपॉलिमर या कॉपोलिमर की रीढ़ बनाने के लिए किया जाता हैः विनाइलबेन्ज़िल क्लोराइड, मिथाइल मेथाक्रिलेट, 2-क्लोरोइथाइल विनाइल ईथर, विनाइल अल्कोहल, मैलिक एनहाइड्राइड। पॉलिमर को तब रोगाणुरोधी प्रजातियों, जैसे कि फॉस्फोनियम लवण, अमोनियम लवण, या फिनोल समूहों को चतुर्थीकरण, क्लोराइड के प्रतिस्थापन, या एनहाइड्राइड के हाइड्रोलिसिस के माध्यम से लंगर डालकर सक्रिय किया जाता है। इस विधि से संश्लेषित पॉलिमर के उदाहरण तालिका 3: तालिका 3 में दिए गए हैंः पूर्वनिर्धारित पॉलिमर और रोगाणुरोधी गुणों से संश्लेषित रोगाणुरोधी पॉलिमर प्राकृतिक रूप से होने वाले पॉलिमर में रोगाणुरोधी एजेंटों को जोड़कर संश्लेषण चिटिन प्रकृति में दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला बायोपॉलिमर है। चिटिन-चिटोसन के निर्जलीकृत उत्पाद में मनुष्यों के लिए विषाक्तता के बिना रोगाणुरोधी गतिविधि पाई गई है। इस कृत्रिम तकनीक में बेहतर रोगाणुरोधी गतिविधि प्राप्त करने के लिए चिटोसन व्युत्पन्न बनाना शामिल है। वर्तमान में, काम में चतुर्थक एन-एल्किल चिटोसन व्युत्पन्न बनाने के लिए एमाइन समूहों में एल्किल समूहों की शुरुआत, चिटोसन में अतिरिक्त चतुर्थक अमोनियम ग्राफ्ट की शुरुआत और फेनोलिक हाइड्रॉक्सिल मोएटीज के साथ संशोधन शामिल है। पॉलिमर रीढ़ की हड्डी में रोगाणुरोधी एजेंटों के सम्मिलन द्वारा संश्लेषण इस विधि में पॉलीमेरिक रीढ़ की हड्डी में रोगाणुरोधी एजेंटों को शामिल करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करना शामिल है। जैविक रूप से सक्रिय समूहों वाले पॉलिमर, जैसे पॉलीमाइड, पॉलिएस्टर और पॉलीयुरेथेन वांछनीय हैं क्योंकि उन्हें सक्रिय दवाओं और छोटे हानिरहित अणुओं के लिए हाइड्रोलाइज्ड किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पॉलीकेटोन की एक श्रृंखला को संश्लेषित और अध्ययन किया गया है, जो बी. सबटिलिस और पी. फ्लोरोसेंस के साथ-साथ कवक, ए. नाइजर और टी. विराइड के विकास पर एक अवरोधक प्रभाव दिखाता है। ऐसे अध्ययन भी हैं जो पॉलिमर की रीढ़ में एंटीबायोटिक दवाओं को शामिल करते हैं। रोगाणुरोधी बहुलक की आवश्यकताएँ एक रोगाणुरोधी बहुलक के बड़े पैमाने पर वितरण और उपयोग के लिए एक व्यवहार्य विकल्प होने के लिए कई बुनियादी आवश्यकताएँ हैं जिन्हें पहले पूरा किया जाना चाहिएः बहुलक का संश्लेषण आसान और अपेक्षाकृत सस्ता होना चाहिए। औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन करने के लिए सिंथेटिक मार्ग को आदर्श रूप से उन तकनीकों का उपयोग करना चाहिए जो पहले से ही अच्छी तरह से विकसित हो चुकी हैं। पॉलिमर का शेल्फ जीवन लंबा होना चाहिए, या लंबे समय तक स्थिर रहना चाहिए। इसे उस तापमान पर संग्रहीत करने में सक्षम होना चाहिए जिसके लिए इसे उपयोग करने का इरादा है। यदि पॉलिमर का उपयोग पानी के कीटाणुशोधन के लिए किया जाना है, तो विषाक्तता के मुद्दों को रोकने के लिए इसे पानी में अघुलनशील होना चाहिए (जैसा कि कुछ वर्तमान छोटे अणु रोगाणुरोधी एजेंटों के मामले में है)। पॉलिमर को उपयोग के दौरान विघटित नहीं होना चाहिए, या विषाक्त अवशेषों का उत्सर्जन नहीं करना चाहिए। पॉलिमर को संभालने के दौरान विषाक्त या परेशान करने वाला नहीं होना चाहिए। रोगाणुरोधी गतिविधि को गतिविधि के नुकसान पर पुनः उत्पन्न करने में सक्षम होना चाहिए। रोगाणुरोधी पॉलिमर को संपर्क के संक्षिप्त समय में रोगजनक सूक्ष्मजीवों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए जैवनाशी होना चाहिए। अनुप्रयोग जल उपचार पॉलिमेरिक कीटाणुनाशक हाथ से पकड़े जाने वाले जल फिल्टर, सतह कोटिंग्स और रेशेदार कीटाणुनाशकों में अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं, क्योंकि उन्हें विभिन्न तकनीकों द्वारा गढ़ा जा सकता है और इन्हें पानी में अघुलनशील बनाया जा सकता है। अघुलनशील संपर्क कीटाणुनाशकों का डिजाइन वांछित है जो कीटाणुरहित किए जा रहे थोक चरण में किसी भी प्रतिक्रियाशील एजेंट को छोड़े बिना केवल संपर्क द्वारा लक्षित सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय, मार या हटा सकता है। क्लोरीन या पानी में घुलनशील कीटाणुनाशकों में अवशिष्ट विषाक्तता की समस्या होती है, भले ही पदार्थ की न्यूनतम मात्रा का उपयोग किया गया हो। विषाक्त अवशेष भोजन, पानी और पर्यावरण में केंद्रित हो सकते हैं। इसके अलावा, क्योंकि मुक्त क्लोरीन आयन और अन्य संबंधित रसायन पानी में कार्बनिक पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं ताकि ट्राइहेलोमीथेन एनालॉग उत्पन्न हो सकें जिनके कार्सिनोजेनिक होने का संदेह है, उनके उपयोग से बचा जाना चाहिए। इन कमियों को अघुलनशील पदार्थों के साथ पानी से सूक्ष्मजीवों को हटाकर हल किया जा सकता है। खाद्य अनुप्रयोग रोगाणुरोधी पदार्थ जो पैकेजिंग सामग्री में शामिल किए जाते हैं, वे वृद्धि दर और अधिकतम वृद्धि आबादी को कम करके सूक्ष्मजीव संदूषण को नियंत्रित कर सकते हैं। यह लक्षित सूक्ष्मजीव के लैगफ़ेज़ को बढ़ाकर या संपर्क में आने पर सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय करके किया जाता है। इन अनुप्रयोगों में से एक भोजन के शेल्फ जीवन का विस्तार करना और सूक्ष्मजीवों के विकास की दर को कम करके सुरक्षा को बढ़ावा देना है जब पैकेज ठोस खाद्य पदार्थों की सतहों के संपर्क में होता है, उदाहरण के लिए, मांस, पनीर, आदि। दूसरा, रोगाणुरोधी पैकेजिंग सामग्री प्रसंस्कृत उत्पादों के पुनः संदूषण की क्षमता को बहुत कम करती है और उत्पाद संदूषण को समाप्त करने के लिए सामग्री के उपचार को सरल बनाती है। उदाहरण के लिए, स्व-निर्जंतुकीकरण पैकेजिंग एसेप्टिक पैकेजिंग में पेरोक्साइड उपचार की आवश्यकता को समाप्त कर सकती है। रोगाणुरोधी पॉलिमर का उपयोग खाद्य प्रसंस्करण उपकरणों की सतहों को स्व-प्रक्षालक के रूप में ढकने के लिए भी किया जा सकता है। उदाहरणों में फिल्टर गैस्केट, कन्वेयर, दस्ताने, कपड़े और अन्य व्यक्तिगत स्वच्छता उपकरण शामिल हैं। कुछ पॉलिमर स्वाभाविक रूप से रोगाणुरोधी होते हैं और इनका उपयोग फिल्मों और कोटिंग्स में किया जाता है। कैटेनिक पॉलिमर जैसे कि चिटोसन कोशिका आसंजन को बढ़ावा देते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि आवेशित एमाइन कोशिका झिल्ली पर नकारात्मक आवेशों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, और अंतःकोशिकीय घटकों के रिसाव का कारण बन सकते हैं। चिटोसन का उपयोग एक परत के रूप में किया गया है और ऐसा प्रतीत होता है कि यह ताजी सब्जियों और फलों को कवक क्षरण से बचाता है। यद्यपि रोगाणुरोधी प्रभाव का श्रेय चिटोसन के कवकरोधी गुणों को दिया जाता है, यह संभव हो सकता है कि चिटोसन उपज और सूक्ष्मजीवों में निहित पोषक तत्वों के बीच एक बाधा के रूप में कार्य करता हो। चिकित्सा और स्वास्थ्य देखभाल रोगाणुरोधी पॉलिमर अपनी उच्च गतिविधियों के कारण नियंत्रित वितरण प्रणालियों और दंत पुनर्स्थापना सामग्री में प्रत्यारोपण के लिए शक्तिशाली उम्मीदवार हैं। इसका श्रेय बहुलक श्रृंखलाओं के आसपास सक्रिय समूहों के उच्च स्थानीय आवेश घनत्व को ले जाने की उनकी विशिष्ट प्रकृति को दिया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पॉली (एथिलीन-को-विनाइल एसीटेट), पॉली (लैक्टिक एसिड) और सम्मिश्रण पर आधारित टेट्रासाइक्लिन हाइड्रोक्लोराइड वाले इलेक्ट्रोस्पन फाइबर को रोगाणुरोधी घाव ड्रेसिंग के रूप में उपयोग करने के लिए तैयार किया गया था। सेलूलोज़ व्युत्पन्न का उपयोग आमतौर पर सौंदर्य प्रसाधनों में त्वचा और बालों के कंडीशनर के रूप में किया जाता है। चतुर्धातुक अमोनियम सेल्युलोज व्युत्पन्न बाल और त्वचा उत्पादों में कंडीशनर के रूप में विशेष रुचि रखते हैं। इस क्षेत्र में भविष्य का कार्य रोगाणुरोधी पॉलिमर के क्षेत्र में लगातार प्रगति हुई है, लेकिन पिछले वर्षों में धीरे-धीरे, और तेजी से विस्तार के कगार पर प्रतीत होता है। इसका प्रमाण पिछले कुछ वर्षों में तैयार और अध्ययन किए गए यौगिकों के नए वर्गों की एक विस्तृत विविधता से मिलता है। पॉलिमर और रेशेदार सतहों का संशोधन, और पॉलीमेरिक सब्सट्रेट की सरंध्रता, आर्द्रता और अन्य विशेषताओं को बदलना, प्रत्यारोपण और बायोमेडिकल उपकरणों का उत्पादन करना चाहिए जो माइक्रोबियल आसंजन और बायोफिल्म निर्माण के लिए अधिक प्रतिरोध के साथ हों। कई पॉलिमर विकसित किए गए हैं जिन्हें सेलूलोज़ और अन्य सामग्रियों में शामिल किया जा सकता है, जो खाद्य पैकेजिंग, वस्त्र, घाव की ड्रेसिंग, कैथेटर ट्यूबों की कोटिंग और आवश्यक रूप से जीवाणुरहित सतहों जैसे कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण प्रगति प्रदान करते हैं। संक्रमण से लड़ने वाली सामग्रियों की अधिक आवश्यकता रोगाणुरोधी पॉलिमर की खोज और उपयोग के लिए प्रोत्साहन देगी। संदर्भ ग्रंथ सूची कॉवी, जे. एम. जी. पॉलिमरः केमिस्ट्री एंड फिजिक्स ऑफ मॉडर्न मैटेरियल्स, चैपमैन एंड हॉल, तीसरा संस्करण (2007); संयुक्त राज्य अमेरिका। कांग्रेस। प्रौद्योगिकी मूल्यांकन कार्यालय। बायोपॉलिमरः मेकिंग मैटेरियल्स नेचर वे, वाशिंगटन, डी. सी.: द ऑफिस, (1993); मार्श, जे. एंटीमाइक्रोबियल पेप्टाइड्स, जे. विली, (1994); वूल, आर. पी. जैव-आधारित पॉलिमर और कंपोजिट, एल्सेवियर अकादमिक प्रेस, (2005)। बाहरी लिंक खाद्य अनुप्रयोग के लिए रोगाणुरोधी पॉलिमर प्रौद्योगिकी रोगाणुरोधी सामग्री रोगाणुरोधी पॉलिमर सतह पॉलिमर रोगाणुरोधी