抑制生物膜微结构的制作方法

本发明是有关于一种抑制生物膜微结构，特指一种应用于医疗器材表面，使细菌等微生物即使附着其上后，亦不易形成生物膜的微结构。

背景技术：

生物膜形成的机制，现行研究主要发现为细菌间的群体感应(Quorum Sensing)，当细菌因累积数量或繁殖过多时，革兰氏阴性菌将产生酰基高丝氨酸内酯(Acyl-homoserine lactones，AHLs)、革兰氏阳性菌将产生自动诱导肽(Autoinducing peptides，AIPs)等诱导激素，刺激细菌产生胞外聚合物形成生物膜。虽然目前存在许多有效杀菌与抑菌的方式，但大部分属于体外使用，若应用于人体内或伤口处，仍可能具有刺激性或细胞毒性，故欲应用于人体内或伤口处的杀菌与抑菌的方式，大多仅能采取抗生素治疗的方式。但，一旦细菌形成生物膜后，此时的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)将大幅增加，形成生物膜后的细菌对抗生素抵抗性甚至为游离细菌的400至1000倍，因此，临床上几乎不可能将如此高浓度的抗生素用于人体内，这是之所以虽然现代医院中皆有良好的感染控制流程，抵抗力较差的高风险病患，例如采用侵入性治疗呼吸器管的患者，仍可能发生院内感染，主因即为细菌于人体内的管路表面上繁殖形成生物膜并大量繁殖后，难以一般剂量的抗生素消灭，而造成肺炎等并发症。

因此，若能避免细菌于医疗器材表面大量自由累积、繁殖，即可降低细菌形成生物膜的机率。习知降低细菌形成生物膜的方式，例如可于医疗器材表面涂布抗沾粘涂层或形成低表面能的纳米结构，使细菌不易附着累积。但即使如此，医院中的高风险环境如手术室或加护病房依然存在院内感染的风险，主要因为即使已减少细菌附着于医疗器材的机会，但只要有少量细菌附着于医疗器材表面，在短时间内，如大肠杆菌经过20至30分钟即可双倍繁殖，并于繁殖一定数量后，依然会产生可耐药性的生物膜而造成患者感染。

技术实现要素：

有鉴于上述传统技术中无法有效抑制细菌繁殖形成生物膜的问题，本发明的目的就是在提供一种新颖的及符合产业利用性的抑制生物膜微结构，以期克服现有产品的难点。

为达到上述目的，本发明提供一种抑制生物膜微结构，其包含基材，该基材的表面具有复数个孔洞，且复数个孔洞向基材厚度方向延伸；以及亲水层，该亲水层设置于该基材的表面以及复数个孔洞的孔壁上。

在本发明一实施例的抑制生物膜微结构中，该复数个孔洞贯穿或未贯穿该基材的相对的两个表面。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，该复数个孔洞于基材厚度方向的排列方式为相互平行或相互交错。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，该复数个孔洞之孔径为0.2μm至3μm。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，该复数个孔洞的深度为2μm至90μm。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，该复数个孔洞中相邻孔洞之间的间隔系介于0.1μm至2μm。

在本发明另一实施例之抑制生物膜微结构中，该复数个孔洞的深宽比为10至45，较佳为10至30。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，该基材为可挠性基材。

在本发明另一实施例之抑制生物膜微结构中，该复数个孔洞中包含静电吸引剂。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，该复数个孔洞中包含抗菌剂。

与现有技术相比，本发明抑制生物膜微结构藉由基材上形成孔洞，以在空间上限制进入孔洞中的游离细菌的聚集数量，使其难以藉由群体感应，产生足够激素，进而避免形成二维平面甚至三维厚度方向上的生物膜。

附图说明

图1为本发明一实施例的抑制生物膜微结构的示意图。

图2为本发明一实施例的抑制生物膜微结构的侧视示意图。

图3为本发明又一实施例的抑制生物膜微结构的侧视图。

图4为本发明另一实施例的抑制生物膜微结构的孔洞排列方式示意图。

图5为本发明另一实施例的抑制生物膜微结构的示意图。

具体实施方式

为使本发明的发明特征、内容与优点及其所能达成的功效更易了解，兹将本发明配合图式，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的专利范围，合先叙明。

请配合参看图1及图2所示，本发明提供一种抑制生物膜微结构1，其包含基材2，基材的表面2a具有复数个孔洞3，且孔洞3向基材2厚度方向延伸；以及亲水层4，亲水层4设置于基材2的表面2a以及复数个孔洞3的孔壁3a上。因复数个孔洞3于基材2厚度方向上属一维方向延伸，且复数个孔洞3彼此皆为独立并未相通，亲水层4则可使人体内的体液较易渗透入孔洞3中。故当体液中的少数未被抗生素等习知杀菌方式消灭的游离细菌进入复数个孔洞3后，只可与单一孔洞3中同为一维方向上且相邻的游离细菌产生讯息交换；又因空间限制了游离细菌的聚集数量，而使其难以藉由群体感应，产生足够激素而形成二维平面甚至三维厚度方向上的生物膜，因此游离细菌较容易被人体自身免疫系统或所施加的抗生素与药物消灭，大幅降低其在体内存活与继续繁殖的机率。

如图2所示，在本发明一实施例的抑制生物膜微结构1中，复数个孔洞3未贯穿基材2的相对的两个表面2a(例如，厚度方向上的上表面和下表面)，使不具孔洞3的一侧表面可直接设置于习知医疗器材或管路的表面，以具有抑制生物膜形成的效果。

请参考图3，在本发明又一实施例的抑制生物膜微结构1中，复数个孔洞3贯穿基材2的相对的两个表面2a，使抑制生物膜微结构1应用于具有侵入性管路的医疗器材时，例如可作为管路的管壁，管壁二侧的流体皆可较佳地渗入孔洞3中。

请一并参考图1与图4，在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构1中，复数个孔洞3于基材2厚度方向的排列方式为相互平行或相互交错的孔洞排列方式，当复数个孔洞3于基材2厚度方向的排列方式为相互交错时，可使所采用基材2的厚度较薄的情况下，仍可维持较高的孔洞深度。

请参考图5，在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构1中，复数个孔洞3的孔径W为0.2μm至3μm。复数个孔洞3的深度D为2μm至90μm。复数个孔洞3中相邻孔洞3之间的间隔S为0.1μm至2μm。因已知细菌的尺寸，例如常造成感染的球菌类，如霉浆菌、金黄色葡萄球菌等直径为0.3μm至1μm，杆菌类如大肠杆菌、绿脓杆菌等的宽度为0.2μm至长度为0.5μm至5μm，故可藉由所欲抑制可能造成感染的目标细菌尺寸，选择性采用孔径W比细菌的宽度相当或稍大，且相邻孔洞3之间的间隔S小于细菌宽度的抑制生物膜微结构1，即可使细菌不易停留于抑制生物膜微结构1的表面2a，而进入复数个孔洞3中。复数个孔洞3例如可藉由压印、蚀刻造孔等方式形成，使孔洞3的深宽比为10至45，较佳为10至30。若深宽比过低，即使抑制生物膜微结构1具备复数个孔洞3，但复数个孔洞3对于细菌的容受空间并不足，当累积过多细菌而使复数个孔洞3闭塞时，细菌依然可能于基材2的表面2a形成生物膜。故在只允许细菌成一维直线排列且孔洞3具高的深宽比的情况下，进入复数个孔洞3的细菌将无法大量聚集而形成生物膜。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，基材2为可挠性基材，以利于加工成医疗器材的表层或管路。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，复数个孔洞3中包含静电吸引剂，静电吸引剂例如可采用金属阳离子，可藉静电荷吸引带负电的细菌，以提供驱动力使细菌进一步易于进入并滞留于孔洞中，而不易聚集于基材表面。

在本发明另一实施例的抑制生物膜微结构中，复数个孔洞3中包含现行已知的抗菌剂，以进一步在少量细菌进入复数个孔洞3时，即予以消灭。

以上所述之实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。