使用光催化组合物在医疗保健装置中减少感染的制作方法

本发明涉及防止和减少在表面上，特别是在医疗保健装置中发现的表面上发现的感染剂的发生率。背景在建筑结构及其中物体表面之内或之上发现的感染剂可导致各种健康问题。常见的攻击型感染剂包括微生物，例如细菌(例如，革兰氏阴性杆菌如大肠杆菌(Escherichiacoli)，和革兰氏阳性球菌如金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus))。这些和其它细菌可导致健康问题，例如皮肤感染、呼吸道感染、肠道感染和肾病。此外，致病病毒例如流感病毒常常在建筑中发现，其中它们在占据结构的建筑中传播。具体来说，医疗保健装置中的感染剂导致医疗保健相关的感染，其进而导致每年大于10亿美元的过度医疗保健成本。因为耐受多种药物的细菌在例如收容所、医院和辅助生活或长期护理设施的医疗保健装置中变得司空见惯，这些感染已构成了医疗保健管理团队的挑战。设计来鼓励、执行、监控和实施手环境卫生和其它卫生的操作的系统和方法可有助于减少感染剂在医疗保健装置中的传播，但是，仅有这些措施是不够的。因此，本领域仍然需要组合物和相关方法来防止和减少在各种装置，包括医疗保健装置或设施中的感染剂的存在。概述根据一方面，提供一种减少在医疗保健设施中医疗保健相关的感染的发生率的方法。所述方法包括下述步骤：用光催化组合物处理医疗保健设施结构、其中的至少一种物体或其组合的至少一个无生命表面。所述光催化组合物包括下述、主要由下述组成、或者由下述组成：用锌和至少一种其它掺杂剂掺杂的二氧化钛(TiO2)。根据一种实施方式，对处理敏感的医疗保健相关的感染包括骨感染、关节感染、血流感染、中枢神经系统感染、心血管系统感染、肺炎、生殖道感染和手术部位感染。根据另一种实施方式，对处理敏感的医疗保健相关的感染包括胃肠道感染、下呼吸道感染、上呼吸道感染、皮肤或软组织感染、血流感染,眼睛感染、耳道感染、鼻子感染、咽喉感染、口腔感染和尿道感染。所述方法适于减少感染剂在空气中和表面上的丰度，所述感染剂包括但不限于下述：不动杆菌属，腺病毒，芽孢杆菌(Bacillus)，伯克氏菌属(Burkholderia)，博代氏杆菌属(Bordetella)，布鲁氏菌(Brucella)，杯状病毒，包括带状疱疹(水痘)的疱疹，梭菌，包括SARS、MERS和PEDV的冠状病毒,肠球菌，大肠杆菌，嗜血杆菌，肝炎病毒A和B,流感病毒和副流感病毒,克雷伯氏菌，李斯特菌，军团杆菌(Legionella),麻疹病毒，腮腺炎病毒，分枝杆菌，奈瑟氏菌属(Neisseria),诺瓦克病毒,假单胞菌，细小病毒，脊髓灰质炎病毒，鼻病毒，呼吸道合胞病毒，轮状病毒，风疹，沙门氏菌(Salmonella)、链球菌(Streptococcus)、葡萄球菌和弧菌(Vibrio)的物种。减少的感染剂包括对抗体敏感的那些以及不限于耐受抗体的那些，例如MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，VISA(万古霉素中介金黄色葡萄球菌),MRE(多耐性肠球菌(enterococci))和VRE(耐万古霉素的肠球菌)。根据一种实施方式，以约500平方英尺/升到约1800平方英尺/升的速率来施加光催化组合物。根据一种实施方式，通过喷涂、雾化、涂覆、浸没或浸渍来施加光催化组合物。根据一种实施方式，在一次处理之后的12个月内，医疗保健相关的感染的发生率下降至少20％。根据另一种实施方式，在一次处理之后的12个月内，医疗保健相关的感染的发生率下降至少30％。根据一种实施方式，医疗保健设施结构的至少一个无生命表面包括任何或所有的墙壁，固定设备，地板和天花板,包括下述的那些部分：走廊、办公室、浴室、电梯、楼梯间和厨房/餐厅、公共区域、护士站和医生站。根据一种实施方式，医疗保健设施的至少一种物体包括窗帘、呼叫按钮、电脑、显示器、壁式电脑智能取号机(wallcomputerkiosk)、血压表套袖、轮椅、电梯、手推车和床。根据一种实施方式，在本文提供的方法中使用的光催化组合物包括下述、主要由下述组成、或者由下述组成：用锌和至少一种其它掺杂剂掺杂的二氧化钛。根据一种实施方式，掺杂剂增加了对约200纳米-约500纳米范围的光的吸收。根据一种实施方式，对波长大于约450纳米的光的吸收低于对波长小于约350纳米的光吸收的50％。根据一种实施方式，至少一种其它掺杂剂(即，除了锌之外)可为下述中的一种或多种：Ag,Si,C,S,Fe,Mo,Ru,Cu,Os,Re,Rh,Sn,Pt,Li,Na,和K。根据一种实施方式，二氧化钛纳米颗粒具有约2nm-约20nm的平均粒度。根据一种实施方式，至少一种其它掺杂剂是硅。根据一种实施方式，至少一种其它掺杂剂是二氧化硅。根据一种这种实施方式，光催化组合物呈现约3-约20的二氧化钛和二氧化硅比例。根据另一种实施方式，光催化组合物呈现约5-约150的二氧化钛和锌比例和约1-约500的二氧化钛和二氧化硅比例。根据一种实施方式，光催化组合物包括下述、主要由下述组成、或者由下述组成：(A)约5000–约10000ppm的二氧化钛,(B)约50-约150ppm的锌,和(C)约300-约1000ppm的二氧化硅。根据另一方面，提供一种防止或减少人群或动物群中感染数目的方法。所述方法包括下述步骤：用光催化组合物处理被所述群占据的结构、或其中存在的至少一种无生命物体或其组合的至少一个无生命表面。所述光催化组合物包括下述、主要由下述组成、或者由下述组成：用锌和至少一种其它掺杂剂掺杂的二氧化钛。根据一种实施方式，被所述群占据的结构包括农业设施、食品加工设施、餐饮设施、餐厅、酒店、汽车旅馆、办公室或儿童保育设施。附图简要说明图1图形化显示各种TiO2组合物的太阳能捕集。图2图形化显示当在354nm下照射时，各种TiO2组合物的光催化活性。具体描述提供了在各种医疗保健装置中降低医疗保健相关的感染的发生率的方法。还提供用于防止或减少在人群或动物群中感染数目的方法。本文提供的方法减少各种感染剂的丰度，该感染剂常常在有生命和无生命表面上获得或传输和存在，包括在医疗保健装置中常常发现的那些感染剂。此外，还减少了空气传播的感染剂，因为这种感染剂接触处理的表面，并失活。通过防止和减少这种感染剂的存在，由此降低各种类型感染或疾病的发生率。本文所用术语“至少一种”表示一种或多种，因而包括单个组分以及混合物/组合。本文所用术语“包含”(及其语法变形)表示“具有”或者“包括”的包容性，且不是排他性的“只由…组成”。本文中所用术语“一种”和“该”包括复数形式和单数形式。如本文所使用，术语“掺杂的”或“掺杂”应理解为包括将一种或更多种杂质(如掺杂剂，掺杂试剂)引入一种材料，目的是改性所述材料的性质。术语“处理”和“处理(treating)”包括通过将如本文提供的光催化组合物施加或引入到无生命结构或物体或有生命表面，来减缓预先存在的微生物疾病或感染。术语“防止”和“预防”包括疾病或感染发生或严重程度单独或组合的减少。如本文所使用，术语“医疗保健相关的感染”指任何局部的或系统症状，其由存在的感染剂(或其毒素)的不利反应导致，且在进入医疗保健装置之时不存在和没有培养的证据。术语“感染剂”包括但不限于在人群中导致或贡献于感染或疾病的病毒、霉菌(mold)和细菌。这种生物体包括但不限于下述：不动杆菌属，腺病毒，芽孢杆菌(Bacillus)，伯克氏菌属(Burkholderia)，博代氏杆菌属(Bordetella)，布鲁氏菌(Brucella)，杯状病毒，包括带状疱疹(水痘)的疱疹，梭菌，包括SARS、MERS和PEDV的冠状病毒,肠球菌，大肠杆菌，嗜血杆菌，肝炎病毒A和B,流感病毒和副流感病毒,克雷伯氏菌，李斯特菌，军团杆菌(Legionella),麻疹病毒，腮腺炎病毒，分枝杆菌，奈瑟氏菌属(Neisseria),诺瓦克病毒,假单胞菌，细小病毒，脊髓灰质炎病毒，鼻病毒，呼吸道合胞病毒，轮状病毒，风疹，沙门氏菌(Salmonella)、链球菌(Streptococcus)、葡萄球菌和弧菌(Vibrio)的物种(species)。减少的感染剂包括对抗体敏感的那些以及不限于耐受抗体的那些，例如MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，VISA(万古霉素中介金黄色葡萄球菌),MRE(多耐性肠球菌)和VRE(耐万古霉素的肠球菌)。提供了在如本文所述的各种医疗保健装置中降低医疗保健相关的感染的发生率的方法。根据一种实施方式，所述方法包括下述步骤：用如本文提供的光催化组合物处理医疗保健设施结构、医疗保健设施中的物体(例如，医疗设备)或其组合的至少一个无生命表面。示例性医疗保健装置包括这种结构和物体，包括但不限于医院、医生办公室、老年或特种护理院(例如，辅助生活、长期护理)和收容所。对处理敏感的设施的示例性结构包括但不限于墙壁，固定设备，地板和天花板,包括下述的那些部分：走廊、办公室、浴室、电梯、楼梯间和厨房/餐厅、公共区域、护士站和医生站。在这种装置中的示例性无生命物体包括可能存在的各种设备或医疗装置，包括但不限于窗帘、呼叫按钮、电脑、显示器、壁式电脑智能取号机、血压表套袖、轮椅、电梯、手推车、床和其它相似物体。根据一种实施方式，可在医疗保健装置中获得和传输且对本文所述的用光催化组合物处理敏感的医疗保健相关的感染包括但不限于：骨感染和关节感染(如骨髓炎、椎间隙(discspace)感染、关节或囊感染、假体关节感染),血流感染，中枢神经系统感染(如颅内感染、脑膜炎、或脑室炎)，心血管系统感染(如心肌炎、心包炎、心内膜炎、纵隔炎、动脉感染或静脉感染),眼睛/耳朵/鼻子/喉咙/口感染(如结膜炎、耳朵感染、口腔感染、鼻窦炎、上呼吸道感染、咽炎、喉炎、会厌炎(epiglottitis)),胃肠道系统感染(如肠胃炎、胃肠道感染、肝炎、腹部感染、坏死性小肠结肠炎),下呼吸道感染(如支气管炎、气管支气管炎、气管炎)，肺炎，生殖道感染(如子宫内膜炎、外阴切开术感染、阴道袖口感染),手术部位感染，皮肤/软组织感染(如乳房脓肿、乳腺炎、烧伤感染、包皮环切术感染、褥疮感染、婴儿脓疱病、皮肤感染、脐炎)，系统性感染,或尿道感染。根据优选的实施方式，可在医疗保健装置中获得和传输且对处理敏感的医疗保健相关的感染包括胃肠道感染、下呼吸道感染、上呼吸道感染、皮肤或软组织感染、血流感染、眼睛感染、耳道感染、鼻子感染、咽喉感染、口腔感染和尿道感染。根据一种实施方式，在如本文所述的一次处理之后的12个月内，医疗保健相关的感染的发生率下降至少20％。根据优选的实施方式，在如本文所述的一次处理之后的12个月内，医疗保健相关的感染的发生率下降至少30％。如本文所述的组合物可以任何已知的或合适的方式来施加，包括使用例如喷涂(如静电)、雾化、涂覆、浸没或浸渍的涂覆技术。最佳的施加方法可根据待涂覆的表面的性质而变化。对于许多装置而言，一种优选的方法是使用静电喷涂，其中给尺寸为5微米到100微米的水性组合物的液滴提供少量电荷，从而液滴被吸引到待涂覆的表面。在其它优选的技术中，作为一系列的2个到5个喷涂步骤来施加涂层，且在每一步骤之间可进行干燥。可以约500平方英尺/升到约1500平方英尺/升的速率来施加光催化组合物。根据另一实施方式，提供一种预防或减少人群或动物群中感染数目的方法。所述方法包括用如本文提供的光催化组合物处理由人群或动物群使用的无生命结构、可在这种结构中发现的无生命物体或其组合。处理无生命结构的步骤可包括处理最终结构或在建造中的结构。包括这种结构和物体的示例性装置包括但不限于农业设施、食品加工设施、餐饮设施、餐厅、酒店、汽车旅馆、和儿童保育设施。可处理的结构的示例性部分包括但不限于墙壁，固定设备，地板，和天花板,包括下述的那些部分：走廊、办公室、浴室、电梯、楼梯间和厨房。如本文提供的方法利用包含二氧化钛(TiO2)纳米颗粒的光催化组合物，其用于防止和减少在表面上发现的感染剂，特别是用于减少医疗保健相关的感染。如本文提供的光催化组合物在其中包括任何纳米颗粒，但不含任何聚合物或聚合物组合物(例如，聚合物稳定的无机组合物)。如本文提供的光催化组合物可用于处理其中感染剂所在的各种装置中的有生命和无生命表面。本文提供的光催化组合物只含有良好表征和安全的材料，可使用常规喷涂设备容易地施加到表面，呈现光催化活性，且在低UV辐射的装置(包括室内人工照明)中有效。根据一种实施方式，在本文提供的方法中使用光催化组合物，其包括下述、主要由下述组成、或者由下述组成：用锌和至少一种其它掺杂剂掺杂的二氧化钛(TiO2)。除了锌之外，适用于本文提供的光催化剂组合物的掺杂剂包括Ag,Si,C,S,Fe,Mo,Ru,Cu,Os,Re,Rh,Sn,Pt,Li,Na,和K，及其组合。特别优选的掺杂剂包括锌和硅。根据一种实施方式，所述组合物包括下述、主要由下述组成、或者由下述组成：用锌掺杂的二氧化钛，且二氧化钛和锌的比例是约5-约150。根据一种优选的实施方式，二氧化钛和锌的比例是约40-约100。所述光催化组合物还包括下述、主要由下述组成、或者由下述组成：二氧化硅(SiO2)。根据一种优选的实施方式，二氧化钛和二氧化硅的比例可为约1-约500。根据一种优选的实施方式，二氧化钛和二氧化硅的比例是约3-约20。根据一种实施方式，本文提供的二氧化钛纳米颗粒具有约2nm-约20nm的平均粒度。根据一种优选的实施方式，如本文提供的光催化组合物包括下述、主要由下述组成、或者由下述组成：约5000–约10000ppm的二氧化钛,约50-约150ppm的锌,和约300-约1000ppm的二氧化硅。根据一种实施方式，如本文提供的光催化组合物吸收在约200nm-约500nm的波长范围的电磁辐射。根据一种实施方式，对波长大于约450纳米的光的吸收低于对波长小于约350纳米的光吸收的50％。通过下面的实施例，将进一步理解本发明，这些实施例用于阐述但不用于限定本发明。实施例1在350纳米-500纳米的波长范围内，比较了纳米级TiO2与用2种不同锌水平和SiO2掺杂的纳米级TiO2的吸收特征。通过改进的溶胶-凝胶法制备纳米颗粒组合物，以制备包含平均尺寸为6-7纳米的锐钛矿TiO2纳米颗粒的制剂。包含锌作为掺杂剂以提供低锌含量(0.125％,相对于TiO2)或高锌含量(1.25％,相对于TiO2)。当SiO2是一种附加掺杂剂时，它以相对于TiO2的10％的量存在。干燥所述制剂，且用标准方法测量吸收，以得到粉末的漫反射光谱(DRS)。显示了从ASTMG173-03标准获得的在光谱范围的太阳辐射(半球，37度倾斜)作为参考(参见图1)。检查后明显的发现，在光谱的近UV区和紫色区，用杂原子掺杂的TiO2制备物吸收比类似的但未掺杂的TiO2更强。掺杂的制备物吸收更多25％-35％的在400-500nm可用的能量，其通常是室内光和太阳光中存在的光谱区间。实施例2UV照射下，用Zn和SiO2掺杂的各种TiO2制剂的光催化活性在标准化系统中测试了实施例1中所述的4种制剂的光催化活性。将每一制备物以约8000ppm悬浮于水中，并使用机器人高体积低压喷涂器将其施加到玻璃面板，并干燥24小时。这些面板都连接至玻璃管形成容器，在容器中放入30毫升的亚甲基蓝水溶液，浓度为在664纳米下的光密度为2.3。用玻璃面板覆盖所述管，并经受提供354纳米紫外照射的灯(GE零件号F18T8/BLB)的照射，能量密度为大约0.5mW/cm2。该灯不提供波长低于300纳米和大于400纳米的光。在48小时的时段内监控每一样品中亚甲基蓝溶液的光密度，结果如图2所示。图2显示纳米涂层导致光密度下降，这是由有机染料亚甲基蓝的光催化降解引起的。具有更高数量掺杂剂的涂层具有最快的下降，与它在UV范围内(354纳米)对来自灯的光更大的吸收是相一致的。实施例3可见光照射下，用Zn和SiO2掺杂的各种TiO2制剂的光催化活性在第二系统中测试实施例1中所述的4种制剂的光催化活性，其中将实验照明改变成更接近地模仿相关照明如日光或室内光，其缺少在实施例2中所用的紫外能量。此外，本实施例中，以在20mM硫酸盐缓冲液，pH7.2中的胶体悬浮液的形式而不是在静态的表面上，来评估纳米颗粒制剂。实验是在96孔板形式上执行的，其中每个孔都包含亚甲基蓝(观察到的OD655范围为0.05-0.5)和纳米颗粒制剂或适当的对照，且最终体积为200微升。用来自喜万年格罗鲁斯(SylvaniaGro-Lux)的两灯(型号，F20T12GRO/AQ)照射所述板，距离为20厘米。这些灯在低于400纳米时只发射总发射能量的2％，在380－500纳米之间则发射总发射能量的约36％，峰值在436纳米(参见，技术信息简报“喜万年(Sylvania)荧光灯的光谱功率分布”，欧司朗喜万年(OsramSylvania),www.sylvania.com)。用已知分析技术ICP-AES(电感耦合等离子体原子发射光谱法)独立的确认在该实施例中测试的4种制剂的组成，表明它们如实施例1所述，具有相同的TiO2含量，但Si和Zn的组成不同。将所述纳米颗粒制备物在缓冲溶液中稀释至每种制剂的二氧化钛最终浓度为75ppm，每种制剂都有20个重复的孔。在黑暗中短暂的平衡后，将每一板暴露于照射之下，同时摇晃，然后用美谷分子仪器(MolecularDevices)的SpectraMaxPlus光谱仪多次测量655纳米处的光密度。测量因为每种制剂而观察到的光密度的线性下降，得到表1所总结的速率。表1试验1试验2TiO2，低Zn0.0017*0.0016TiO2，低Zn，高Si0.0020未测试TiO2，高Zn，高Si0.0019未测试只有TiO2未测试0.0013*所有报告的值都是655纳米处光密度每分钟的下降。显然，与未掺杂的TiO2制剂相比，所有掺杂的TiO2制剂都具有显著增加的速率(25％-50％)。光催化活性速率增加的量级与400纳米－450纳米范围内光能量吸收的增加高度一致，所述光能量吸收的增加在实施例1所述的光谱中是显而易见的。实施例4评估在使用如本文提供的光催化组合物处理时在长期急性医疗保健设施中的感染。结果表明，因为这种处理，可显著减少在医疗保健设施中出现的典型感染。制备包括用锌和二氧化硅掺杂的二氧化钛纳米颗粒的光催化组合物。单个纳米颗粒的尺寸是约6-10纳米，且分散在水中来提供约8000ppmTiO2,约100ppmZn,和约500ppmSiO2。使用掺杂的纳米颗粒的这种分散的胶体悬浮液来涂覆42个床医疗保健设施中的基本上全部的可接触的表面，其为手术和其它医疗过程之后的患者提供长期急性护理服务。使用下述步骤来施加涂层。通过家政员工全面地清洁空闲的房间和浴室，包括根据制度性步骤的除去全部的亚麻制品和表面消毒。然后，以约1200平方英尺/升的速率，使用静电喷涂来施加光催化涂层。涂覆在房间中的所有物体，包括硬表面和软表面家具和附近的墙壁、窗户和私密窗帘，和设备如呼叫按钮和远程控制。特别地涂覆浴室墙壁、固定设备和地板。允许涂覆的表面干燥最少15分钟，然后房间准备用于占据。除了患者房间以外，涂覆所有公共区域，包括大厅、办公室、访客休息室、电梯、楼梯、厨房和护士站(包括电脑)。还涂覆设备，包括壁式电脑智能取号机、血压表套袖、轮椅、电梯、手推车和其它相似的表面。医疗保健设施对制度性感染控制过程或步骤没有变化。根据现有的制度性协议，记录感染的数目。表2报道了在处理之后的一年的每一季度中发生的感染数目，并与在处理之前的前一年的相同季度的相同公共机构的感染数目进行对比。在处理之后，每一季度的感染都比处理之前的任何季度中的感染更少。当对整个评测时间段进行加和时，在用光催化组合物进行表面涂覆之后的一年中，感染下降40％。表2实施例5使用实施例4所述的步骤，将实施例4中所述的组合物施加到250个床医疗保健设施，其提供亚急性长期居住护理。与实施例4类似，对制度性过程或步骤没有任何改变，且根据标准协议计算在设施中出现的感染。表3报道了在处理之后的一年的每一季度中发生的感染数目，并与在处理之前的前一年的相同季度的相同公共机构的感染数目进行对比。在处理之后，每一季度的感染都比处理之前的任何季度中的感染更少。当对整个评测时间段进行加和时，在用光催化组合物进行表面涂覆之后的一年中，感染下降32％。表3这个设施的更大尺寸允许检测选定的感染分类，如通过USA疾病控制中心(CDC)所限定，因为有更大总数的事件。为了这个评估，使用感染的绝对数目和实际的患者人数来计算用于评估间隔的每一个月的每一种感染的比率。以事件/1000患者天的单位，来报道该比率。对施加涂层之前的一年和施加之后一年的这些月度比率进行平均，并比较。在下文的表4中显示了结果，以及双尾同方差(two-tailedhomoscedastic)t-测试的结果。所有感染比率的总数下降都是统计学显著的。监控的7种感染分类中有6种的平均比率下降。但是，不是所有的感染分类都受到相同的影响。此外，因为统计学测试不假定可能发生的变化的方向，p-值是暗示性的，但没有总结出观察的结果不是偶然发生的。表4为了强化统计学分析，在后续的分析中包括了额外的数据，且在下文的表5中显示，并显示双尾同方差t-测试的结果。和之前一样，用于所有类型的分组感染的结果都是统计学显著不同的。监控的7种单独感染分类中有6种的平均发生率下降。但是，显示增加的那一种感染分类从下呼吸道感染变化成血流感染。可能这种变化是较低数目的总体事件的结果，且需要更大的研究来限定全部的益处。然后，在两种分析中，7种分类中有5种显示下降。这个分析也强化了用于眼睛，耳朵，鼻子，咽喉或口感染(EENT)、尿道感染(UTI)和上呼吸道感染(URI)的没有变化的减少的统计学证据，且EENT和UTI都获得正式统计学显著性(p<0.05)。表5需着重指出的是，在示例性实施方式中显示的方法和步骤的构造和排布仅仅是示例性的。虽然，本文只详细的公开了几个本发明的实施方式，本领域技术人员应易于理解，在没有实质上背离所附权利要求书限定的主题内容的新教导和益处的前提下可以有一些改良。因此，所有这样的改良都包括在所附权利要求限定的本发明的范围。任意过程或方法步骤的顺序或序列都可根据替换的实施方式而改变或重新排序。在不偏离所附权利要求表达的本发明的精神的前提下，可在实施方式的设计、运行条件和排布进行其他替代、改良、变化和省略。本说明书引用的所有出版物、专利及专利申请均通过引用纳入本说明书，如各出版物、专利或专利申请具体且单独地通过引用纳入本说明书。如若出现不一致，则以本文为准。当前第1页1 2 3