包含氯己定盐的抗菌微米和纳米颗粒及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及抗微生物微米或纳米颗粒（MNP)领域。更具体地，本发明涉及一种包 含氯己定盐的抗微生物微米或纳米颗粒及其制备方法和使用方法；用于控制氯己定释放的 包含这种抗微生物MNP的医用制品和复合材料。
【背景技术】
[0002] 氯己定（CHX)是一种公知的使用在各种医学应用上的抗微生物剂。这些医学应用 包括皮肤清洁制剂、手消毒剂和含漱液。CHX是一种有益的抗微生物剂，因为它对革兰氏阳 性菌和革兰氏阴性菌以及许多酵母菌都有效。相比其他抗微生物剂，氯己定进一步的优势 是令人满意的与CHX有关的抗生素耐药性。尽管个别微生物种群当其经历递增的环境浓度 时能够变得对CHX不再那么敏感，但研究已经表明这种耐药性是暂时的并且当去除CHX刺 激时该耐药性会下降。
[0003]CHX的学名为N'，N"" ' -己烷-1，6-二基二[N-(4-氯苯基）（亚氨二羧酸亚氨联 胺（imidodicarbonimidicdiamide))]，具有下述化学式。
[0005] 最常见的CHX抗微生物剂为易溶盐CHX二葡萄糖酸盐的水溶液。也使用稍微不那 么易溶的醋酸CHX(CHXdiacetate，CHA)，有时作为干燥的结晶粉末添加到材料中以便为那 些材料添加一些抗微生物特性。
[0006] 这些CHX化合物的问题在于当以抗微生物组合物使用时，它们仅向靶向区域提供 了含水CHX的非常短暂的释放。例如，在口服卫生应用中，含漱液中的CHX二葡萄糖酸盐可 以释放到口腔中，但几分钟内，这一水溶液中的CHX水平严重降低。为了向靶向区域持续释 放足够水平的抗微生物剂，需要重复该处理。
[0007] 进一步的限制是能够从处理的基质中释放的CHX的量（例如每单位表面积的量） 是有限的，并且当所述表面用可溶性CHX盐的溶液处理时与CHX溶液的浓度有关，因此这些 溶液的抗微生物作用也是有限的、不易于控制的，并且可能是不充分的。
[0008]EP2462960A2公开了一种诸如具有抗微生物剂的导管的医用留置装置。该装置 包括基础材料和生物活性试剂，所述基础材料是硅酮-尿烷共聚物，所述生物活性试剂诸 如CHX或其适用的药用盐，例如CHA。CHX以取决于特定共聚物组合物的速率从所述基础材 料中释放。观察到了为期14天的CHX缓慢释放。然而，所述应用仅限于在聚合物导管上的 涂层，因为基础聚合物是保持CHX所必须的。此外，将CHX释放提供到甚至更大的程度将是 令人满意的。
[0009] US2007/0212419A1公开了用于在牙周感染的处理中使用的包含基质凝胶、纳米 颗粒（NP)以及CHX的纳米复合材料的生物相容性水凝胶（NCHG)。所述NP为由2-甲基丙 烯酸羟乙酯（HEMA)和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA)共聚而制备的聚合物。相同的单 体用于制备交联的基质。CHX二葡萄糖酸盐用作活性试剂。NP吸收CHX并观察到超过200 个小时的缓释。再一次，这些应用受到所存在的基质凝胶的限制，并且CHX的释放曲线对于 一些应用仍是不令人满意的。NCHG不能被用于把抗微生物特性给予现有的医用制品或组合 物。
[0010] 本发明通过提供包含CHX盐的抗微生物微米或纳米颗粒（MNP)探讨了上述问题。 本文提出的一些特别的CHX盐提供了微溶性MNP，在某些方面，这些CHX盐在数月的很长期 间内、而不是仅在数天或数周中体现了极好的CHX释放曲线。在一些实施例中，本文所述的 CHXMNP可以逐渐释放CHX长达80多天。本文所述的其他CHX盐具有较短的CHX释放期， 但能在数小时或数天内释放非常高剂量的可溶性CHX。在一些方面，CHX从用这些CHX盐的 MNP处理的样品中的释放要比从只用CHX溶液处理的样品中获得的释放更快，且释放量更 大。这些快速释放方面在去污染应用中、或者处理特别顽固的或急性的感染或发作中可能 是有用的。此外，MNP可以使用在各种各样的应用中，例如涂在医用制品上或嵌入到医用制 品内以给予附加的抗微生物特性，或者作为复合材料的组分，所述复合材料能够用于通过 使可溶性CHX从抗微生物MNP中逐渐浸出的方式在很长一段时间内向靶向区域释放稳定剂 量的抗微生物CHX，或者能够用于比从CHX溶液处理的样品中释放CHX更快地释放更高剂量 的CHX。此外，本发明的MNP还可以显示迟释释放曲线或者通过改变环境条件而引发的CHX 的释放曲线。
【发明内容】
[0011] 在某些方面，本发明提供了包含CHX盐的抗微生物微米或纳米颗粒。特别地，本发 明提供了包含CHX盐的抗微生物微米或纳米颗粒，其中所述盐的阴离子选自磷、碳、氮和硫 的含氧酸阴离子及部分氢化的磷、碳、氮和硫的含氧酸阴离子。优选地，所述阴离子选自磷、 碳、氮和硫的含氧酸阴离子，更优选地，所述阴离子选自磷酸根、碳酸根、硝酸根或硫酸根中 的至少一种。更优选地，所述阴离子选自：磷酸根，所述磷酸根选自以焦磷酸根为起始的聚 磷酸根的同源系列和以三偏磷酸根为起始的环状偏磷酸根的同源系列；以及氮和硫的含氧 酸阴离子及部分氢化的氮和硫的含氧酸阴离子。更优选地，所述阴离子选自从以焦磷酸根 为起始的聚磷酸根的同源系列和以三偏磷酸根为起始的环状偏磷酸根的同源系列中选择 的磷酸根。更优选地，所述阴离子选自以三偏磷酸根为起始的环状偏磷酸根的同源系列，尤 其是六偏磷酸根。
[0012] 在优选方面，MNP是纳米尺寸，即该结构具有从lnm到1ym范围内的至少一个尺 寸。
[0013] 本发明还提供了如本文所述的抗微生物MNP的胶体悬浮液。
[0014] 本申请还提供了包含如本文所述的抗微生物MNP的医用制品和包含如本文所述 的抗微生物MNP的复合材料。
[0015] 本发明还考虑了如本文所述的抗微生物MNP的制备方法和使用方法。
[0016] "抗微生物剂"是指一种作用为杀死微生物或至少抑制其生长的物质。术语"微生 物"用于描述诸如细菌、古生菌和/或真菌的微观可见的生物体。因此，本文的抗微生物化 合物和组合物可以杀死这些微观可见的生物体，或者至少抑制它们的生长。
[0017] 本文所使用的术语"磷酸根"是指任何基于磷和氧的阴离子。磷酸根通常由四配 位的正磷酸根自由基构成。磷酸根可以为直线型的、支链的或环状的。典型的磷酸根包括 以正磷酸根和焦磷酸根为起始的线型磷酸根和聚磷酸根的同源系列、以及以三偏磷酸根为 起始的环状偏磷酸根的同源系列的磷酸根。有机磷酸根也包括在这一定义内。典型的有机 磷酸根包括烷基磷酸根，例如C1-6烷基磷酸根。
[0018] "微米或纳米颗粒"是指尺寸在大约lnm到100 ym之间的颗粒。
[0019] 在本发明说明中，"微米或纳米颗粒"也意图包括其他适用的微米或纳米结构，例 如管（单壁或多壁）、丝盘、棒、锥体、"刺猬"形、晶体（例如细长晶体）和无定形形式。这样 的结构展示了至少一个空间尺寸为从大约lnm到100ym，优选从lnm到10ym，优选从lnm 到小于1ym(即"纳米结构"或"纳米规模"尺寸），更优选从5nm到500nm，更优选从20nm 到200nm，甚至更优选从20nm到140nm。所述结构的所有三维尺寸也可以都落到这一尺寸 范围内。
【附图说明】
[0020] 注释：对每个电镜（SEM)在方括号内给出了比例尺大小和图像放大率。
[0021] 图1示出了硼硅酸盐玻璃玻片在浸渍到下述组合物后的SEM显微图像。（a) 水或含水CHX(25yM和 5mM) [220ym，540X];(b) 5/5CHX-正磷酸根[10ym，6200X]; (c) 5/5CHX-焦磷酸根[20ym，5350X] ; (d) 5/5CHX-三磷酸根[20ym，5150X]。
[0022] 图2示出了硼硅酸盐玻璃玻片在浸渍到下述组合物后的SEM显微图像。 (e)5/5CHX-HMP[10ym，6500X] ;(f)5/5CHX-硝酸根[10ym，6400X] ;(g)5/5CHX-碳酸根 [10ym,7800X]〇
[0023] 图3示出了正磷酸盐、焦磷酸盐和三磷酸盐样品的CHX洗脱图。
[0024] 图4示出了硝酸盐和碳酸盐样品、连同分别暴露于25yM和5mM的CHX溶液的对 照样品的CHX洗脱图。
[0025] 图5示出了海藻酸盐创伤敷料的下述SEM显微图像。（a)对照样品，无MNP[60ym， 2000X]; (b)CHX-HMP-0. 5MNP[10ym，10400X]; (c)CHX-HMP-5MNP[10ym，10000X]。
[0026] 图6示出了硼硅酸盐玻璃玻片的下述SEM显微图像。（a)对照样品，无MNP[60ym， 1980X]; (b)CHX-HMP-0. 5MNP[10ym，9900X]; (c)CHX-HMP-5MNP[10ym，10000X]。
[0027] 图7示出了乙烯乙酸乙烯酯（EVA)聚合物的下述SEM显微图像，其中一些乙 烯乙酸乙烯酯（EVA)聚合物包含有MNP。（a)对照样品，无MNP[10ym，9900X] ;(b) CHX-HMP-0. 5MNP[10ym，9800X];(c)CHX-HMP-5MNP[10ym，10200X]。
[0028] 图8示出了钛表面的下述SEM显微图像，其中一些钛表面已用MNP处理。 (a)对照样品，无MNP[50ym，2080X] ;(b)CHX-HMP-〇. 5MNP[10ym，10000X] ;(c) CHX-HMP-5MNP[10ym,10000X]〇
[0029] 图9示出了下述钛表面的原子力显微镜（AFM)图像（水平尺寸1 ym，垂直尺 寸55nm)，其中一些钛表面已用MNP处理。（a)抛光的Ti表面；(b)CHX-HMP-O. 5MNP; (c) CHX-HMP-5MNP〇
[0030] 图10示出了下述玻璃表面的AFM图像（水平尺寸1ym，垂直尺寸60nm)，其中一些 玻璃表面已用MNP处理。（a)清洁的未处理的玻璃；(b)CHX-HMP-O. 5MNP; (c)CHX-HMP-5MNP。
[0031] 图11示出了下述云母（超平）表面的AFM图像（水平尺寸1um，垂直尺寸20nm)， 其中一些云母已用MNP处理。（a)清洁的未处理的玻璃；(b)CHX-HMP-O. 5MNP。
[0032]图12示出了用对照溶液（25yMCHX)、CHX-HMP-0. 5和CHX-HMP-5处理的海藻酸 盐敷料的CHX洗脱图。
[0033]图13示出了用对照溶液（25yMCHX)、CHX-HMP-0. 5和CHX-HMP-5处理的玻璃的 CHX洗脱图。
[0034]图 14 示出了用对照溶液（25yMCHX)、CHX-HMP-0. 5 和CHX-HMP-5 处理的EVA聚 合物的CHX洗脱图。
[0035] 图15示出了用对照溶液（25yMCHX)、CHX-HMP-〇. 5和CHX-HMP-5处理的钛的CHX 洗脱图。
[0036] 图16示出了用不同水平的CHX-HMP-MNP处理的各玻璃离子体水门汀（GIC)的累 积CHX释放图。
[0037] 图17示出了用不同水平的CHX-HMP-MNP处理的各GIC样品的累积氟化物释放。
[0038] 图18示出了显示GIC样品的断裂表面的下述SEM显微图像。（a)未改性的 GIC[20ym,5000X]；(b)lwt%MNP[20ym，5050X] ; (c) 2wt%MNP[20ym, 5000X]； (d)5wt%MNP[20ym, 5000X] ； (e)lOwt%MNP[20ym, 5000X] ； (f) 20wt%MNP[20yM, 5050X]〇
[0039] 图19示出了对抗MRSA的CHX和CHX-HMP-5在620nm下的光密度（0D)测量值。从 这些测量值可以计算最小抑制浓度。深灰色条：25yMCHX;浅灰色条：CHX-HMP-5。
[0040] 图20示出了对抗铜绿假单胞菌（P.aeruginosa)的CHX和CHX-HMP-5在620nm下 的光密度（0D)测量值。从这些测量值可以计算最小抑制浓度。深灰色条：25yMCHX;浅灰 色条：CHX-HMP-5。
[0041] 图21示出了用CHX或CHX-HMP-5对抗MRSA处理后在595nm下的光密度（0D)测 量值。从这些测量值可以判定生物膜的抑制。深灰色条：25yMCHX;浅灰色条：CHX-HMP-5。
[0042] 图22示出了用CHX或CHX-HMP-5对抗铜绿假单胞菌处理后在595nm下的光密 度（0D)测量值。从这些测量值可以判定生物膜的抑制。深灰色条：25yMCHX;浅灰色条： CHX-HMP-5〇
[0043] 图23示出了CHX-HMP-0. 5NP(上）和CHX-HMP-5NP(下）的透射电子显微镜（TEM) 显微图像。箭头指示了单独NP的例子。比例尺= 500nm。
[0044] 图24示出了显示CHX-HMP-5 (上）和CHX-HMP-0. 5 (下）的尺寸分布的动态光散 射（DLS)数据。这三组数据指出了每个浓度处一式三份所制成的测量值。
[0045] 图25示出了显示CHX-HMP-5 (上）和CHX-HMP-0. 5NP(下）的电荷分布的G-电 势数据。这三组数据指出了每个浓度处一式三份所制成的测量值。
[0046] 图26示出了包含特定量的CHX-HMP-5NP的CMC薄膜（每m255gCMC)的CHX洗脱 图。方块表示CMCMw为700kDa且6wt%的NP;三角形表示CMCMw为250kDa且6wt%的 NP;十字形表示CMCMw为700kDa且3wt%的NP;菱形表示CMCMw为250kDa且3wt%的 NP;圆圈表示CMCMw为250kDa且Owt%的NP。
[0047]图27示出了包含特定量的CHX-HMP-5MNP的海藻酸盐薄膜的CHX洗脱图。方块表 示6wt%的MNP;菱形表示3wt%的MNP。
[0048] 图28示出了以1次浸涂涂覆有CHX-HMP-5NP的聚氨酯（菱形）和用25yM的CHX 水溶液处理的聚氨酯（横杠）的CHX洗脱图。
[0049] 图29示出了显示使用5次浸涂法[50ym，2000X](左）和10次浸涂法[50ym， 2020X](右）涂覆有CHX-HMP-5的聚氨酯的SEM显微图像。右侧区域示出了NP沉积。
[0050] 图30示出了在聚氨酯基质上生长的4种微生物的活-死染色图像：（从左到右） 用无MNP(未处理）、CHX-HMP-5MNP和CHX-HMP-50MNP处理的（从上到下）MRSA、大肠杆菌、 铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯氏菌（K.pneumonia)。
[0051] 图31示出了对于本体⑶硅酮（上）以及密封剂⑶硅酮（下）以1分钟（菱 形）、30分钟（方块）、2小时（三角形）或6小时（圆圈）的浸涂时间涂覆有CHX-HMP-5NP 和涂覆有对照CHX溶液（折线）的各硅酮的CHX释放。在第8周更新介质以解释任何饱和 度。
[0052] 图32示出了对于本体（body)⑶硅酮（上）以及密封剂（S)硅酮（下）以1分钟 (菱形）、30分钟（方块）、2小时（三角形）或6小时（圆圈）的浸涂时间涂覆有CHX-TP-5NP 及涂覆有对照CHX溶液（折线）的硅酮的CHX释放。在第8周更新介质以解释任意饱和度。
[0053] 图33示出了对于本体⑶硅酮（上）以及密封剂⑶硅酮（下）以1分钟（菱 形）、30分钟（方块）、2小时（三角形）或6小时（圆圈）的浸涂时间涂覆有CHX-TMP-5NP 及涂覆有对照CHX溶液（折线）的硅酮的CHX释放。在第8周更新介质以解释任意饱和度。
[0054] 图34示出了具有CHX-HMP-5NP涂层（左侧，