涂覆有金属纳米颗粒团聚物的抗生物膜制品的制作方法

背景技术：

1、生物膜是聚集在表面上并开始合成胞外聚合物质的细菌群，这些胞外聚合物质将细菌牢固地附着到表面上并彼此附着。给定生物膜内的细菌可代表基本上均质的细菌群体或多种多样的不同类型的细菌。后一种情况非常常见。生物膜内的细菌在表型上不同于那些自由悬浮的浮游细菌，因为生物膜内的细菌可以通过质粒转移在彼此之间执行基本的分子信号传导。基因调节和转录也相对于它们的浮游对应物而改变。因此，生物膜代表单细胞生物的基质，可能彼此协作(共生)并交换信息，而不是真正的多细胞生物。

2、总之，生物膜的结构在组成和复杂性方面可广泛变化。生物膜的胞外聚合物质主要包含多糖，在革兰氏阴性细菌的情况下通常为中性或阴离子多糖，而在革兰氏阳性细菌的情况下通常为阳离子多糖。阴离子多糖可由糖醛酸或缩酮连接的丙酮酸盐与多糖主链的附接而产生，这可允许通过与二价金属阳离子诸如ca2+和mg2+络合而发生交联。生物膜中总有机碳的约50％-60％由胞外聚合物质产生。生物膜内的胞外聚合物质在细菌和它们的外部环境之间提供一道屏障，从而使得特别难以使用抗生素等传统药物来清除细菌。根据位置的不同，生物膜基质内的附加组分可包括例如矿物晶体、血液组分等。也可发生与其他生物物质诸如蛋白质、dna、脂质和/或腐殖物质的缔合。也可以存在大量的水。

3、任何类型的固-液界面都可能经历生物膜的生长。特别敏感的表面可包括由于其较低的剪切力和较高的表面积而较粗糙的那些表面，以及疏水的非极性表面诸如聚合物。玻璃和金属表面在某种程度上更抗生物膜的形成，但是随着时间的推移，它们通常也变得易受生物膜形成的影响。某些液体，诸如生物流体(例如，唾液、血液、血浆、间质液、尿液、泪液、血管内液、呼吸道分泌物等)和大多数类型的水性介质含有痕量或非痕量的聚合物，这些聚合物可沉积在表面上并提供可刺激生物膜生长的调理膜。与表面接触的调理膜的类型可决定生物膜形成的速率和程度。影响生物膜生长的附加因素可包括例如表面附近的流速、ph、营养物水平、离子强度和温度。

4、据估计，超过80％的人类感染涉及生物膜，并且它们可能无法被免疫系统有效清除。医疗植入物，诸如导管、中心线、iv、支架、关节置换物、瓣膜置换物、起搏器和其他类型的医疗装置代表可能特别易受生物膜生长影响的表面。置于皮肤上的绷带、传感器和其他医疗设备也易受生物膜形成的影响。此外，生物膜甚至可以在体内天然存在，牙齿上的牙斑形成是常见的示例。

5、如果得不到有效处理，人体内的生物膜可能发展成各种类型的感染，诸如心内膜炎、肺炎、血流感染、伤口感染、喉炎等。由革兰氏阴性细菌引起的生物膜脱落和内毒素形成导致的栓塞也可能是有问题的。感染可能会在引入植入物后延迟一年之久，此时可能已经难以治疗。以维持剂量施用的抗生素可以使生物膜形成在某种程度上保持在控制之下，但是该剂量对于患者的长期健康可能是有问题的。抗生素抗药性也可能随时间推移变得更普遍。除了抗生素之外，用于消除患者的生物膜的唯一有效解决方案通常是机械地移除生物膜，诸如通过清创/剥离伤口或其他表面或者移除和替换医疗植入物，这两种方法都可能是昂贵的并且它们本身存在不期望的健康损害。在引入患者之前施加到植入物的亲水性或超亲水性涂层可至少在一定程度上缓和生物膜形成，但一些类型的表面可能未用这些类型的涂层有效地处理，并且这样做可增加生产成本。

6、除医疗领域外，生物膜还可能出现在许多环境中，它们可能造成的影响从单纯的滋扰到重大损害不等。环境生物膜可能出现的位置的非限制性示例包括例如船体、暗墩、管线和排水管、石油生产设施、深海石油钻塔、观赏池塘和喷泉、水族馆、游泳池、食品储存设施、食品加工设施、屠宰场、热水器、淋浴器、浴缸、马桶、厨房小器具诸如海绵、儿童玩具等。类似于人体内存在的生物膜，环境生物膜一旦形成，就可能通过机械过程进行最有效的清除，而这往往需要大量费用。

技术实现思路

技术特征：

1.一种抗生物膜制品，包括：

2.根据权利要求1所述的抗生物膜制品，其中所述表面存在于医疗装置或植入物上，所述医疗装置或植入物被配置用于植入体内或施加到患者的外部组织。

3.根据权利要求1所述的抗生物膜制品，其中所述表面存在于至少部分可被水浸没或经历与水的周期性接触的结构上。

4.根据权利要求1所述的抗生物膜制品，其中所述金属纳米颗粒团聚物包含融合、部分融合和/或未融合，并且在所述表面上彼此缔合的多个金属纳米颗粒。

5.根据权利要求4所述的抗生物膜制品，其中所述金属纳米颗粒包含铜纳米颗粒、银纳米颗粒或它们的任何组合。

6.根据权利要求5所述的抗生物膜制品，其中所述金属纳米颗粒团聚物还包含nio、zno、tio2、钴盐或它们的任何组合。

7.根据权利要求5所述的抗生物膜制品，其中所述涂层还包含至少一种金属盐。

8.根据权利要求4所述的抗生物膜制品，其中当所述金属纳米颗粒团聚物粘附到所述表面上时，所述金属纳米颗粒的至少一部分彼此未融合。

9.根据权利要求4所述的抗生物膜制品，其中至少大部分所述金属纳米颗粒的大小在约50nm至约250nm的范围内。

10.根据权利要求4所述的抗生物膜制品，其中所述金属纳米颗粒的至少一部分是包含金属铜和含有cu2o、cuo或它们的任何组合的涂层的铜纳米颗粒。

11.根据权利要求10所述的抗生物膜制品，其中所述铜纳米颗粒包含约25重量％至约99重量％的金属铜、约0.5重量％至约60重量％的cu2o以及约0.1重量％至约20重量％的cuo。

12.根据权利要求10所述的抗生物膜制品，其中所述铜纳米颗粒包含约45重量％至约90重量％的金属铜、约0.5重量％至约60重量％的cu2o以及约0.1重量％至约20重量％的cuo。

13.根据权利要求1所述的抗生物膜制品，其中所述金属纳米颗粒团聚物的大小在约1微米至约35微米的范围内。

14.根据权利要求1所述的抗生物膜制品，其中所述金属纳米颗粒团聚物以约1mg/in2至约5mg/in2的覆盖密度存在于所述表面上。

15.根据权利要求1所述的抗生物膜制品，其中所述涂层还包含粘合剂。

16.根据权利要求15所述的抗生物膜制品，其中所述粘合剂是生物相容的。

17.根据权利要求1所述的抗生物膜制品，其中所述制品适于接触流动液体介质。

18.一种方法，包括：

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述金属纳米颗粒团聚物包含融合、部分融合和/或未融合，并且在所述表面上彼此缔合的多个金属纳米颗粒。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述金属纳米颗粒包含铜纳米颗粒、银纳米颗粒或它们的任何组合。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述金属纳米颗粒团聚物还包含nio、zno、tio2、钴盐或它们的任何组合。

22.根据权利要求20所述的方法，其中所述涂层还包含至少一种金属盐。

23.根据权利要求19所述的方法，其中当所述金属纳米颗粒团聚物粘附到所述表面上时，所述金属纳米颗粒的至少一部分彼此未融合。

24.根据权利要求19所述的方法，其中至少大部分所述金属纳米颗粒的大小在约50nm至约250nm的范围内。

25.根据权利要求18所述的方法，其中所述金属纳米颗粒团聚物以约1mg/in2至约5mg/in2的覆盖密度存在于所述表面上。

26.根据权利要求18所述的方法，其中所述金属纳米颗粒团聚物的大小在约1微米至约35微米的范围内。

27.根据权利要求18所述的方法，其中所述涂层还包含粘合剂。

28.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：

29.根据权利要求28所述的方法，其中粘附包括从所述金属纳米颗粒团聚物内的金属纳米颗粒移除表面活性剂涂层，使所述金属纳米颗粒团聚物与所述表面上的粘合剂接触，或它们的任何组合。

30.根据权利要求29所述的方法，其中移除所述表面活性剂涂层包括在向所述制品施加所述多个金属纳米颗粒团聚物之后向其施加热、气流、真空或它们的任何组合。

31.根据权利要求18所述的方法，其中经受促进所述表面上生物膜形成的所述条件包括至少与液体介质的周期性接触。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述液体介质正在流动。

33.根据权利要求18所述的方法，其中所述表面存在于被配置用于植入体内或施加到患者的外部组织的医疗装置或植入物上，或者所述表面存在于至少部分地可被水浸没或经历与水的周期性接触的结构上。

技术总结
生物膜可在一定范围的条件下不期望地形成在各种表面上。抗生物膜制品可包括：适于至少周期性地接触液体的经受生物膜形成的表面；以及包含粘附到该表面的至少一部分上的金属纳米颗粒团聚物的涂层。这些金属纳米颗粒团聚物可至少部分地抑制该制品的该表面上生物膜的形成或增殖。

技术研发人员：A·A·齐恩,R·布罗迪
受保护的技术使用者：库普利昂公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15