专利名称：物理抗微生物膜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理抗微生物膜，特别涉及一种应用在人体或动物体或物品表面以利用物理原理抗微生物的带正电的纳米膜。
背景技术：
物理抗微生物方法是用于预防病原微生物感染和传播的一种传统的方法。常见的物理抗微生物方法有高温、高压及紫外线灭菌等方法。但是这些传统的物理抗微生物方法直接用于人体是有害的，因此基本用于物品和空间的消毒，未在人体使用。针对人体的抗微生物方法一般只能依靠各种抗微生物药物。目前对于人体应用的抗微生物方法都是化学和生物学的方法，其中抗微生物药物通过阻碍细菌细胞壁的合成、影响细胞膜的功能、抑制蛋白质的合成、影响核酸、叶酸的代谢等机理来进行抗微生物，这些机理需要抗微生物药物与病原微生物结合甚至进入其体内而完成抗微生物功能。抗微生物药物在临床上的使用，特别是抗微生物药物的滥用，导致了大量耐药菌株的产生，成为阻碍临床医学发展的重大难题。除传统抗微生物方法外，现在也有些新的抗微生物方法，如纳米银抗微生物等。纳米银敷料中Ag+通过穿透细胞膜而杀灭病原微生物。这种机理类似化学抗微生物的原理，对正常的人体细胞也有伤害，局部使用时还可能产生一定的耐药性。经典微生物学研究是针对浮游(planktonic)细菌的,然而随着人们对细菌和感染的深入研究，人们发现在自然界、某些工业生产环境以及人和动物的体内外，绝大多数细菌是附着在有生命或无生命物体的表面，以生物膜(biofilm，BF)方式生长，而不是以浮游方式生长。生物膜是以细胞外基质围绕包裹细菌形成，形成特殊的结构如蜂巢形，有非常复杂的生态系统，里面细菌可以交流信息(参见例如Donlan，R. Μ.，Biofilms anddevice-as sociated infections，Emerg.1nfect. Dis. ,2001. 7,277 — 281 ；C. Schaudinn,P. Stoodley, A. Kainovic，T. 0’ Keefe, B. Costerton，D. Robinson，M. Baum, G. Erlich，andP. Webster, Bacterial biofilms, other structuresseen as mainstream concepts，Microbe，2007. 2，231-237 ；和 Η· _C. Flemming，T. R. Neu，and D. J. Wozniak, The EPSMatrix, The “Houseof Biofilm Cells”，J. Bacteriol. ,2007;18 (22)，7945-7947)。形成生物膜后细菌可以抵御冲洗，抵抗噬菌作用和抗微生物药物(参见例如Trautner BW,Darouiche R0, Role of biofilm incatheter-associated urinary tract infection，AM J InfectControl，2004，32，177-83 和 Costerton J，Geesey G，Cheng K，How bacteriastick，Sci Am，1978，238，86-95)。人们研究了旨在预防、改变生物膜形成的新方法，包括呋喃酮、呋喃西林、含银制剂等(参见例如 J. R. Johnson, P. Delavari，andM.Azar，Activities of anitrofurazone-containing urinarycatheter and a silver hydrogel catheteragainstmultidrug-resistant bacteria characteristic ofcatheter-associatedurinary tract infection, Antimicrob.Agents Chemother，1999，43，2990 —2995 ；J.R.Johnson, T.Berggren, and A.J. Conway, Activity of a nitrofurazonematrixurinary catheter against catheter-associated uropathogens， Antimicrob.Agents Chemother，1993，37，2033 — 2036 ；P Tenke， B Kovacs, Bjerkl and T EJohansen， et al. ， European and Asianguidelines on management and preventionof catheter-associatedurinary tract infections， Int J Antimicrob Agents，2008;Vol. 31, Suppl 1，pp. S68-78 ;和 Kunin CM，Nosocomial urinary tractinfectionsand the indwelling catheter:what is new and what is true Chest. 2001，120，10—12)。但这些方法也存在着一些缺陷。因此，提供能够避免耐药性的新型抗微生物方法以及相关制剂仍然是希望的。
实用新型内容本实用新型提供一种物理抗微生物膜，用物理方法解决目前抗菌药物导致的耐药菌难题，解决经典抗菌方法对细菌生物膜无预防和治疗作用的问题。本实用新型的一个目的是提供一种物理抗微生物膜，膜的结构图见图1。
图1是本实用新型物理抗微生物膜的示意图。
具体实施方式
图1示意性地显示了按照本实用新型一个实施方案的物理抗微生物膜。图中I是体表，可以是皮肤(含粘膜)，也可以是其他各种物品，图中2是物理抗微生物膜，其带有正电荷，与I体表表面胶联或吸附，图中3是任选的其他功能性膜应该明白，尽管所述物理抗微生物膜被显示为平面结构，其也可以是各种各样的曲面结构。在一个实施方案中，图中2平均厚度在Inm IOOOnm的范围内。在一个实施方案中，图中2电位在+40 +80mv的范围内。已知在pH6. 0 8. 0的范围内，例如pH7. 0左右的环境下，病原微生物的zeta电位一般在-50-0mv的范围内，大多数病原微生物的zeta电位在-40 Omv的范围内。例如，伴放射菌放线杆菌和克雷伯菌的zeta电位在-50 _40mv左右,草酸青霉菌的zeta电位为-15 -1Omv, 土曲霉的zeta电位为小于_20mv ；白僵菌的zeta电位为-30 Omv ;产黄青霉菌菌丝体的zeta电位为-20 -1Omv ;烟曲霉孢子的zeta电位为-20. 2±1. 6mv,腺病毒、MS2、Norwalk、Q P、HIV病毒的zeta电位在-25 Omv的范围内。还已知人体体细胞膜电位为-80 -100mv。本实用新型的物理抗微生物膜具有+40mv +80mv的电位，喷洒在体表可以通过胶联或吸附既靶向杀灭病原微生物，又不会引起正常人体细胞的损伤。而且，不会穿透细胞膜，其利用静电力杀菌，而不是依靠与病原微生物结合或进入其体内而完成抗微生物功能，因而不会产生耐药性。而且,在这种杀微生物方法中形成的抗微生物膜可以阻止细菌生物膜的形成，这对与生物膜相关的局部感染和院内感染的预防和治疗提供了革新而有效的方法。[0018]在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜能够杀灭各种带负电荷的病原微生物，包括细菌、真菌、病毒，如金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌、大肠杆菌、SARS冠状病毒、乙肝病毒、人乳头状病毒、人类免疫缺陷病毒(HIV)、梅毒螺旋体等。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜的杀微生物方式是通过静电力作用使病原微生物细胞膜破裂或形态改变，而导致病原微生物死亡的物理方式，而不是常规抗微生物药物所采用的化学或生物的方式。在另一个实施方案中，本实用新型的物理抗微生物膜不会导致耐药菌株的产生。在另一个实施方案中，构成所述物理抗微生物膜的纳米级聚合物不会被人体细胞吸收，也不会进入人体内部代谢，在细胞毒性实验、致敏实验、皮肤刺激实验、小鼠急性经口毒性实验、家兔急性皮肤刺激实验、家兔多次(慢性)皮肤刺激性实验、家兔眼刺激实验、细胞微核实验中是安全的。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜是用于人体的抗微生物膜，其通过施用于人体表面上而形成。在另一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜是用于物体的抗微生物膜，其通过施用于需要抗微生物的物体，包括但不限于不锈钢、木地板、有机玻璃、塑料旋柄、涤纶尼龙安全带、钢铁、铝合金担架、医疗器械的表面上而形成。在一个实施方案中，如图1所示，3为分别具有愈合、止痒、止痛、消炎、止血、防粘连、抗肿瘤、祛疤等功能的各种功能性膜。与抗微生物膜胶联或复式叠加，可分别由促愈合材料、止痒材料、止痛材料、消炎材料、止血材料、防粘连材料、抗肿瘤材料、祛疤材料等具有各种功能的材料构成。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜喷洒在皮肤上以形成抗微生物膜。这样的抗微生物膜在8小时后仍能够保持抗微生物作用。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜喷洒在织物表面以形成抗微生物膜。这样的具有抗微生物膜的织物在用洗涤剂洗涤40次后仍能够保持抗微生物作用。在一个实施方案中，本实用新型提供了具有抗微生物膜的制品如医疗器械。通过将本实用新型的抗微生物膜施加在制品如医疗器械表面上，可以形成具有抗微生物膜并因此具有抗微生物功能的制品。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜主要用于各种人体局部感染和院内感染的预防和治疗。在Iv实施方案中，临床实验证明，本实用新型的抗微生物I吴在治疗局部感染方面疗效与典型抗微生物药物相当，可以治疗细菌感染、真菌感染、病毒感染及其他病原体感染。在一个实施方案中，本实用新型的局部感染治疗方案包括治疗细菌(如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞杆菌 、淋球菌等)感染和这些细菌感染引起的临床疾病(如脓疱疮、细菌性包皮龟头炎等)；真菌(如白色念珠菌、红色毛癣菌、絮状表皮癣菌等)感染和这些真菌感染引起的临床疾病(如白念珠菌性阴道病、足癣等)；病毒(人乳头状病毒、水痘带状疱疹病毒、人免疫缺陷病毒等)感染和这些病毒感染引起的临床疾病(如尖锐湿疣、带状疱疹、艾滋病等)，及其他病原体(如梅毒螺旋体、支原体、衣原体等)感染和这些病原体感染引起的临床疾病(如支原体性尿道炎、衣原体性尿道炎、梅毒等)。本实用新型的实施例证明，本实用新型的抗微生物膜对治疗脓疱疮、白念珠菌性阴道病、带状疱疹、治疗尖锐湿疣和预防其复发效果显著。在一个实施方案中，本实用新型所涉及的院内感染的预防和治疗通过阻止细菌生物膜的形成和加强手部卫生实现，可减少院内感染的发生率，缩短住院天数，减少住院费用。在一个实施方案中，通过减少医用导管和插管相关感染、手术切口感染、人工植入材料相关感染以及通过加强手部卫生而减少院内感染。在一个实施方案中，所述医用导管和插管相关感染的实例包括但不限于导尿管、气管插管、腹膜透析管、静脉插管、造瘘管、介入管相关的感染。在一个实施方案中,所述手术切口可以为各种外科手术切口，例如口腔手术切口、胃肠手术切口、会阴切口、肛肠手术切口、美容手术切口等。在一个实施方案中，所述人工植入材料的实例包括但不限于骨钉、人工关节和人
工瓣膜。在一个实施方案中，所述改进手部卫生方案包括对医务人员双手应用本实用新型的抗微生物膜，使其双手在至少I小时，或者至少2小时，或者至少4小时，或者至少8小时内保持无菌，以减少因医务人员检查和操作而传播的细菌，从而降低院内感染发生率。在一个实施方案 中，本实用新型的抗微生物膜还可用于对病原微生物感染的预防，从而可延长允许的伤口感染时间。在创伤早期应用本实用新型的抗微生物膜可以为医疗后送和后期的清创处理争取宝贵的时间，减少因感染而发生的后期残疾和死亡。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜可用于各种急性伤口和慢性伤口的感染预防和治疗。所述急性伤口的实例包括但不限于割伤、裂伤、擦伤等开放性创伤和烧伤。本实用新型的抗微生物膜可方便地用于人体不易或不能用传统敷料处理的部位，可加速伤口愈合和预防继发感染。所述慢性伤口的实例包括但不限于压疮、糖尿病足、下肢静脉溃疡。各种慢性伤口的迁延不愈与创面上形成的生物膜有关。本实用新型的抗微生物膜可防止细菌生物膜的形成和破坏已形成的细菌生物膜，加速伤口的愈合。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜还具有抑制肿瘤细胞定植的作用，可用于各种类型的肿瘤(如鳞状上皮细胞癌、脂肪肉瘤、腺癌等)和各种肿瘤疾病(如口腔癌、膀胱癌、盆腔癌、头颈部癌等)的预防和治疗。本实用新型的实施例证明，在动物模型中，由本实用新型抗微生物膜形成的物理抗微生物膜具有抑制肿瘤细胞生长的作用。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜还可用于人体人工腔道和自然腔道的引流液和分泌物的临床检测，其中本实用新型的抗微生物膜被用于排除微生物假阳性干扰。在一个优选的实施方案中，利用本实用新型的抗微生物膜改进前列腺液检测方法，其中利用本实用新型的物理抗微生物膜区别前列腺液内白细胞的来源，提高前列腺液检查的准确率。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜可以施加在各种医疗器械表面上，起到抗菌作用，也可以与这些医疗器械组合形成有抗微生物膜的医疗器械。所述医疗器械的实例有医用基础外科手术器械、显微外科手术器械、神经外科手术器械、眼科手术器械、耳鼻喉科手术器械、口腔科手术器械、胸腔心血管外科手术器械、腹部外科手术器械、泌尿肛肠外科手术器械、矫形外科(骨科)手术器械、妇产科用手术器械、计划生育手术器械、注射穿刺器械、烧伤(整形)科手术器械、普通诊察器械、医用电子仪器设备、医用光学器具、仪器及内窥镜设备、医用激光仪器设备、医用高频仪器设备、物理治疗设备、中医器械、医用射线防护用品和装置、医用化验和基础设备器具、体外循环及血液处理设备、植入材料和人工器官、手术室和诊疗室设备及器具、口腔科设备及器具、病房护理设备及器具、医用冷疗和冷藏设备及器具、口腔科材料、医用卫生材料及敷料、医用缝合材料及粘合剂、医用高分子材料及制品、介入器材等。在一个实施方案中，本实用新型的抗微生物膜，还可与其它抗菌、除臭材料结合，形成各种组合材料，广泛用于各行业的防霉、抗菌、除臭。这些组合材料，也可与这些行业的制品结合形成新的组合物品。这些行业有农林牧渔、建筑建材、冶金矿产、石油化工、交通运输、信息产业、机械机电、服装纺织、环保绿化、旅游休闲、办公文教、玩具礼品、文物古董、家居用品、纸业、体育用品、办公家具等。实施例实施例1物理抗微生物膜的制备将2重量份双季铵盐与98重量份去离子水合并并乳化，制成2%物理抗微生物组合物。将其喷洒在I体表上，形成2物理抗微生物膜(见图1)。实施例2物理抗微生物膜粒径和电位的测定分别使用Brookhaven ZetaPlus粒径分析仪和Brookhaven 90Plus系统对所述抗微生物膜中聚合物的粒径以及电位随着PH的变化进行测量。测量结果显示，该抗微生物膜具有较高的阳离子电荷电位，在所测的PH范围内(3-12)，其电荷电位在+50mV到+60mV的范围内。平均单粒子粒径是2. 57nm，平均聚集体直径为43. 5nm。实施例3物理抗微生物膜对各种浮游病原微生物的杀灭作用按照欧洲BS EN 1040:2005 (针对细菌)、BS EN 1275:2005 (针对真菌)和 BS EN14476:2005(针对病毒)中描述的方法测定实施例1中的物理抗微生物组合物对悬浮液中的各种病原微生物的杀灭情况。结果显示所述抗微生物膜对各种病原微生物均有杀灭作用，详见下表。
权利要求1.一种抗微生物膜，其特征在于，该抗微生物膜带正电，该抗微生物膜为平面结构或曲面结构。
2.根据权利要求1所述的抗微生物膜，其特征在于，该抗微生物膜(2)的一端面附着在人体(I)或动物体(I)或物体(I)的一端面上。
3.根据权利要求1所述的抗微生物膜，其特征在于，其厚度在Inm至IOOOnm的范围内，其电位在+40mV至+80mV范围内。
专利摘要一种物理抗微生物膜和在表面上具有该膜的制品。物理抗微生物膜(2)的一端面胶联或复合在人体(1)或动物体(1)或物体(1)的一端面上。同现有的物理抗菌技术相比，采用了+40mV至+80mV电位技术方案，可以靶向杀灭微生物，但不会对人体细胞损伤，可以避免物理抗菌方法对人体不安全。同现有的化学抗菌方法相比，由于采用了物理方式杀灭微生物的技术方案，可以避免抗菌药物导致的耐药性产生。
文档编号A61L17/00GK202859717SQ201220378948
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者蔡友良 申请人:南京神奇科技开发有限公司