CN107439588B - 稳定的次卤酸溶液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供稳定的次卤酸溶液(或者其制剂)，其可常规地包装用于销售，或者贮存起来用于日后在需要时使用。本发明还提供制备稳定的次卤酸溶液的方法，以及用于消毒哺乳动物组织(包括伤口和烧伤)，消毒或者清洁表面，或者处理和/或使食品和切花防腐等的方法。

Description

稳定的次卤酸溶液
本申请是申请日为2012年3月19日、中国申请号为201280023416.4(国际申请号为PCT/US2012/029650)、发明名称为“稳定的次卤酸溶液”的发明专利申请的分案申请。
相关申请
本申请要求2011年3月18日申请的美国临时申请61/454,383和2011年8月22日申请的美国临时申请61/526,149的权益和优先权，将每个申请的全部内容并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及次卤酸如次氯酸(HOCl)的稳定的溶液和制剂，及其生产和使用的方法。所述溶液可用于清洁和/或消毒表面，食物如水果、蔬菜和作物，或者哺乳动物组织(包括伤口)。所述溶液还可用于农产品和切花的防腐。
背景技术
次氯酸为氧化剂和杀微生物剂，其由人体的天然免疫***产生以对抗感染。次氯酸作为氧化突发途径(Oxidative Burst Pathway)的最终步骤产生，大量的次氯酸释放进入吞噬小泡中以消灭入侵微生物。据认为，次氯酸通过以下方式发挥它的杀生物效果：攻击表面和质膜蛋白质，从而损害溶质的运输和细菌细胞的盐平衡(Pieterson et al.,WaterSA,22(1)：43-48(1996))。由于许多生命***的失活，暴露于次氯酸的大肠杆菌在少于100ms内失去生存力(Fair et al.,40J.Am.Water Works Assoc.1051-61(1940))。在2.6ppm的次氯酸在稀释的细菌悬浮液中在约5分钟内导致大肠杆菌的100％生长抑制(Chesney et al.,178J.Bacteriol.2131-2135(1996))。根据Chemistry of WaterTreatment(2nd Edition),S.D.Faust和O.M.Aly(1998)，在5分钟内的100％杀灭仅需要0.08ppm(对于A.aerogenes)，0.06ppm(对于S.typhosa)，0.05ppm(对于痢疾志贺菌(S.dysenteriae))，和0.03ppm(对于大肠杆菌)。
尽管次氯酸是杀微生物的，但是它对于人或者动物细胞不具有显著毒性，这至少部分是因为人和动物细胞具有被称为抗氧化剂防御***(ADS)的广泛的，高度有效的防御机制。
次卤酸具有宽范围的应用，在这些应用中重要的是控制微生物污染，例如用于伤口的护理和处理、硬表面如医疗或者牙科设备的消毒、食品安全和处理、水处理以及其它工业和农业应用。
与次氯酸溶液相关的一个限制是它们的稳定性，这已经将许多商业用途限制于以下情况：在这些情况中溶液可就地制备以便相对立即使用。现有的替代品包括用于伤口护理的达金溶液，其为通过以下方法制备的稀释的次氯酸钠溶液(0.5％)：混合次氯酸钠(5.25％)、碳酸氢钠/碳酸钠(1％)，和清洁的自来水。然而，达金溶液具有高pH，并因此在伤口处理中导致疼痛和灼烧，连同疹、瘙痒、肿胀、荨麻疹，和/或水疱。而且，对于在较低pH(<8.5)的临床使用，达金溶液是不稳定的和不适合的。另一种可选方案是MicrocynTM溶液。尽管Microcyn具有2年贮存期限，但是它的缺点是约80ppm(7.4的pH)的有限水平的可利用的游离氯(AFC)，和较低百分比的次氯酸，其可限制它的杀生物效力。EcaFloTM可用于硬表面消毒。除了高氯化钠含量之外，这种溶液含有等摩尔量的次氯酸盐和次氯酸。这种溶液的pH为约7.5并且溶液的AFC含量约为460ppm。这种溶液具有30天的相对短的贮存期限。
对于具有高AFC含量，具有足够的稳定性和/或在医疗和其它商业环境中进行商业使用所需要的其它性质，并且对人无刺激性或者无害的次卤酸溶液，未满足需要。本发明满足了这些和其它目的。
发明内容
本发明提供稳定的次卤酸溶液或者其制剂，所述次卤酸溶液或者其制剂可常规地包装用于销售，或者贮存起来用于以后在需要时使用。本发明还提供制备稳定的次卤酸溶液或者其制剂的方法，以及用于消毒哺乳动物组织(包括伤口和烧伤)，消毒或者清洁硬表面，处理(例如，防腐和/或消毒)食品或者切花等用途的方法。
在一个方面，本发明提供稳定的次卤酸溶液。所述溶液包含稳定量的溶解的无机碳(dissolved inorganic carbon，DIC)，所述无机碳可为以下形式：碱金属碳酸氢盐、碱土金属碳酸氢盐、碱金属碳酸盐或者碱土金属碳酸盐。所述溶液可具有约10ppm至约10,000ppm(百万分率)的可利用游离氯(可利用游离氯，AFC)含量，和约4.0至约7.5的pH。例如，在一些实施方式中，所述溶液具有约5至约7的pH。在一些实施方式中，所述溶液含有次氯酸，并通过盐水的电解制备。如通过随时间推移pH和/或AFC的变化测定，将所述溶液稳定化至少一个月，但是在多种实施方式中，将所述溶液稳定化至少六个月，至少一年，或者更久。
在一些实施方式中，将碳酸氢钠以相对于AFC含量约5:1至约1:5的摩尔比引入至所述溶液中。例如，可将碳酸氢钠以相对于AFC含量(例如，次卤酸含量)约1:1、约1:2，或者约1:3或者更大(即，更稀)摩尔比添加。在一些实施方式中，将碳酸氢钠以相对于AFC含量约1:1至约1:2的水平引入至所述溶液中。尽管在一些实施方式中所述溶液可含有磷酸盐缓冲剂，但是在其它实施方式中，所述溶液不含磷酸盐缓冲剂，或者仅含有有限的磷酸盐缓冲剂。例如，所述溶液可包含通过盐水的电解产生的HOCl，并且所述溶液可具有约100ppm至约500ppm的AFC含量、约5至约7的pH、约0.02％至约1.0％的盐度，和约300mg/L至约1500mg/L的溶解的无机碳的量。在一些实施方式中，所述溶液的盐度不影响溶液稳定化所需要的碳酸氢盐的量。在一些实施方式中，将HOCl溶液配制为水凝胶。
在另一方面，本发明提供制备稳定的次卤酸溶液的方法。所述方法包括通过添加至用于电化学处理的电解液引入DIC(例如，以碳酸盐或者碳酸氢盐的形式)，或者通过直接添加至包含次卤酸(例如，HOCl)的经电解的溶液引入DIC(例如，以碳酸盐或者碳酸氢盐的形式)。
本发明的其它方面提供消毒、清洁，或者处理哺乳动物组织如伤口、烧伤，或者皮肤病的方法，或者提供卫生处置、消毒或者清洁硬表面的方法，或者提供处理或者防腐食物或者农产品或者切花的方法。由于次卤酸溶液和制剂的稳定性，这种方法不需要靠近杀生物溶液的制备来实施。而且，如本申请所示，本发明的稳定的次卤酸溶液甚至在高有机负荷量的存在下维持活性。在其它实施方式中，本发明提供治疗皮肤病症的方法，所述皮肤病症包括皮肤病、红斑痤疮(rosasea)、皮肤感染、皮肤变应性、银屑病，或者痤疮。在这种实施方式中，可将HOCl配制为水凝胶。
根据本发明的以下详细描述，本发明的其它方面将变得显而易见。
附图说明
图1A显示在室温贮存的HOCl溶液随时间推移的pH变化，图1B显示在小于20℃贮存的HOCl溶液随时间推移的pH变化。
图2A显示在室温贮存的HOCl溶液随时间推移的AFC变化，图2B显示在小于20℃贮存的HOCl溶液随时间推移的AFC变化。
图3显示在含有碳酸氢盐(“非缓冲的”)，或者含有碳酸氢盐和磷酸盐缓冲剂的瓶装HOCl溶液中随贮存时间推移的AFC下降。
图4显示含有碳酸氢盐但不含磷酸盐缓冲剂的HOCl溶液的pH和AFC的变化。
图5显示在高有机负荷量的存在下艰难梭菌孢子的减少。测试的溶液如下：pH6.7,250ppm的AFC,400mg/L的NaHCO3；pH 6.7,480mg/L的AFC,0.0NaHCO3；和pH 6.3,480ppm的AFC，和1000mg/L的NaHCO3。
图6显示HOCl的延长的稳定性研究的结果，所述HOCl通过在目标的pH 5.4电化学处理NaHCO3富集的NaCl溶液产生，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器中装瓶并贮存在室温。
图7显示添加至包含干燥碳酸氢钠的容器的HOCl的稳定性。图7A显示pH的稳定性。图7B显示AFC含量的稳定性。
图8显示在用于农业应用的具有目标pH的次氯酸溶液中碳酸氢盐对于pH和溶液稳定性的影响。
图9显示在配制为水凝胶后pH的变化。
具体实施方式
本发明提供稳定的次卤酸溶液或者其制剂，所述次卤酸溶液或者其制剂可常规地包装用于销售，或者贮存起来用于以后在需要时使用。本发明还提供制备稳定的次卤酸溶液的方法，以及用于消毒哺乳动物组织(包括伤口和烧伤)，消毒或者清洁表面，或者处理或者防腐食品或者切花等用途的方法。
在一个方面，本发明提供稳定的次卤酸溶液或者其制剂。所述溶液包含稳定量的溶解的无机碳(DIC)，例如碱金属碳酸氢盐、碱土金属碳酸氢盐、碱金属碳酸盐或者碱土金属碳酸盐。所述溶液可具有约10ppm至约10,000ppm(百万分率)的可利用游离氯(AFC)含量，和约4.0至约7.5的pH。在一些实施方式中，所述溶液含有次氯酸，并通过盐水的电解制备。如通过随时间推移pH和/或AFC的变化测定，将所述溶液稳定化至少一个月，但是在多种实施方式中，将所述溶液稳定化至少六个月，至少一年，或者更久。
所述次卤酸溶液可通过电解卤盐如氯化钠产生，和可包含氧化物质的混合物如主要为次氯酸和次氯酸钠。次氯酸和次氯酸盐处于平衡中，和平衡的位置主要由pH(即，pH影响每种组分的浓度)决定。pH为5.1-6.0的经电解的氯化钠溶液具有约≥95％次氯酸的纯度。因此，供应的经电解的溶液可具有约4.0至约7.5的pH，但是在一些实施方式中具有约4.4至约7.0的pH，或者约5至约7的pH，或者约5.4至约6.4的pH，或者约5.0至约6.4的pH。在约5.4的pH，相对于次氯酸盐，所述溶液将主要含有(接近于100％)次氯酸。
尽管所述溶液可包含次氯酸作为活性剂，或者基本上由次氯酸作为活性剂组成，但是在一些实施方式中，所述溶液可含有其它次卤酸(例如，HOBr，或者其混合物)。在一些实施方式中，所述溶液含有其它氧化物质或者自由基产生物质，例如次卤酸盐(例如，次氯酸盐)、氢氧化物、H2O2和O3等。
所述溶液的杀生物活性可根据可利用的游离氯或者AFC表示。尽管本发明适用于约10ppm至约10,000ppm(或者至约5000ppm)的AFC范围，但是在一些实施方式中，所述溶液具有相对高的AFC含量并适用于哺乳动物组织或者农产品。例如，所述溶液可具有约100ppm至1000ppm，或者100ppm至500ppm，或者约150ppm至约250ppm的AFC含量。其它AFC水平也可使用，并且可基于预期应用选择。例如，在没有任何限制的情况下，对于表面消毒，AFC可为约140ppm至约2000ppm，或者约400ppm至约1000ppm。
尽管次氯酸可根据一些实施方式化学产生(例如，通过酸化次氯酸盐)，但是次卤酸也可电解产生。次卤酸的电化学产生是通过在隔膜式电解槽中处理基于卤化物的电解液(halide-based electrolytes)。盐水的电化学处理例如描述在美国专利7,303,660、美国专利7,828,942，和美国专利7,897,023中，将其全部内容并入本文作为参考。
所述溶液使用稳定量的DIC，其可为碱金属的碳酸氢盐、碱金属的碳酸盐、碱土金属的碳酸氢盐或者碱土金属的碳酸盐，所述碱金属或者碱土金属例如钠、钾、钙，或者镁。在一些实施方式中，所述碳酸氢盐或者碳酸盐在形成次卤酸(例如，通过电化学处理)之前添加，和在其它实施方式中，在形成次卤酸之后将所述碳酸氢盐或者碳酸盐添加至所述溶液。例如，可将一种或者多种碳酸氢盐或者一种或者多种碳酸盐添加至前体溶液、电解液，和/或最终溶液。
DIC以“稳定量”引入，所述稳定量可根据随时间推移的所述溶液的pH或者AFC含量的变化测定。通常，如果历时约6个月AFC的量不下降至低于最初值的约75％，则认为所述溶液稳定。在一些实施方式中，从溶液产生之日起，AFC含量稳定至少一年。而且，所述溶液的稳定性可根据pH测定。通常，如果历时约6个月pH不改变1个单位，则认为所述溶液稳定。在一些实施方式中，从溶液制备之日起，pH稳定至少一年。为了较大稳定性，所述溶液应贮存在25℃或者20℃或者更低温度。25℃和20℃是用于测定稳定性的参考温度。为了稳定性测试，将溶液包装在HDPE瓶中，贮存在黑暗中，并封闭保存。
DIC(例如作为添加的碳酸盐或者碳酸氢盐)的稳定量可根据AFC含量测定。例如，在一些实施方式中，将碳酸盐或者碳酸氢盐的稳定量以相对于AFC水平约5:1至1:5的摩尔比引入至所述溶液中。在一些实施方式中，将碳酸氢盐或者碳酸盐以相对于AFC含量(例如，次氯酸含量)至少等摩尔量引入至所述溶液中。在其它实施方式中，DIC(例如，碳酸氢盐或者碳酸盐)以相对于AFC含量约5:1、约2:1、约1:1、约1:2、约1:3，或者约1:5引入。在多种实施方式中，其它缓冲组分如磷酸盐缓冲剂不使用，或者最低限度地使用。例如，对于AFC含量为约200ppm至约500ppm的溶液，可将碳酸盐或者碳酸氢盐以约300mg/L至约1500mg/L的量引入，以稳定溶液。在一些实施方式中，通过引入约400mg/L至约1000mg/L碳酸盐或者碳酸氢盐来稳定这种溶液。
不被理论所束缚，溶解的无机碳(DIC)(其通常包括碳酸盐、碳酸氢盐、碳酸和溶解的CO2)在本申请所述的溶液和组合物的目标pH范围内提供低的或者微小的缓冲能力。然而，这些溶液被有效地稳定化，使得溶液和组合物不依赖于“按需”生产。稳定效果可部分地归因于DIC的自由基清除能力，由此减缓HOCl的分解。另外，通过电化学处理碳酸氢盐富集的氯化钠溶液(相对于用等量的碳酸盐/碳酸氢盐稳定的次氯酸钠的化学酸化)制备的溶液在DIC方面具有不同的性质，和稳定效果可不同。
在一些实施方式中，如图5中所示，对于处理微生物或者生物膜，尤其在高有机负荷量的存在下，碱金属的碳酸氢盐、碱金属的碳酸盐、碱土金属的碳酸氢盐或者碱土金属的碳酸盐的添加提供增强的杀生物效力。
尽管次卤酸溶液可为液体形式，但是通过添加本领域已知的常规成分，所述溶液可采取乳膏(cream)、凝胶(例如基于硅的凝胶)，和/或泡沫的形式。例如，电化学溶液的局部制剂披露在US 2005/0196462中，将其全部内容并入本文作为参考。在这些实施方式中，通过限制溶液流走，将制剂更好地容纳在施用位置附近。而且，乳膏、泡沫等的常规施用器是已知的，并可根据本发明使用。由于本发明的溶液提供低导电性的潜力，甚至在相对高AFC含量和“皮肤友好的”pH水平的情况下也是如此，因此本发明的溶液特别适于水凝胶制剂。
在某些使用水凝胶制剂的实施方式中，所述组合物具有大于约100ppm，大于约150ppm，大于约200ppm，大于约250ppm，或者大于约300ppm的AFC含量。而且，所述制剂可具有约0.5mS/cm至约12mS/cm的粘度，例如在一些实施方式中约1mS/cm至约10mS/cm。而且，水凝胶制剂在一些实施方式中具有约5至约7的pH，或者在其它实施方式中约5至约6.5的pH。水凝胶可由基于硅酸盐的载体如氟硅酸镁钠(sodium magnesium fluorosilicate)(例如，约0.5％至约5％)制备，并且为了得到目标pH可使用另外的缓冲剂。示例性缓冲剂为磷酸。
通过使用任何适合的容器如任何适合的塑料或者玻璃瓶，或者袋(例如，塑料袋)、管，或者罐(例如，喷剂罐或者气雾剂罐)，可将稳定的溶液包装，用于贮存或者销售。在一些实施方式中，包装材料具有微小的气体渗透性，所述气体例如CO2和O2。容器可为透明的，或者不透明的，使得它们不透光，并且可具有任何单位体积，例如约100ml、约125ml、约250ml、约0.5升、约1升、约5升、约10升，或者更大。
本发明的次氯酸溶液也可相对于生理液(血液、血浆、泪等)为高渗的、低渗的，或者等渗的。可选择地，所述溶液可含有不同水平的盐度，例如0.01％至约2.0％。通常，当预期用于医学中时，所述溶液含有约0.02％至约0.9％w/v NaCl。在一些实施方式中，所述溶液可为生理盐水溶液(约0.9％w/v NaCl)。在一些实施方式中，所述溶液可含有约0.01-2.0％w/v的一种或者多种盐，例如卤盐，例如NaCl、KCl，或者盐或者卤盐的混合物。所述盐，或者卤盐可为碱金属或者碱土金属如钠、钾、钙，或者镁的盐。在一些实施方式中，经电解的溶液使用生理平衡盐的混合物产生，如美国专利6,426,066中所披露，将其全部内容并入本文作为参考。这种盐可包括卤化钾(例如，KCl)和卤化镁(例如，MgCl2)。
在另一方面，本发明提供制备稳定的次卤酸溶液的方法。所述方法包括将碳酸盐或者碳酸氢盐引入至用于电化学处理的电解液中，或者直接引入至包含次卤酸(例如，HOCl)的经电解的溶液。
例如，可将经电解的溶液或者其它次卤酸溶液用水或者包含碳酸氢盐或者碳酸盐的水溶液稀释。在其它实施方式中，将稀释的次卤酸溶液(例如，具有希望的AFC含量)添加至包含干燥的碱金属的碳酸氢盐、碱金属的碳酸盐、碱土金属的碳酸氢盐或者碱土金属的碳酸盐的容器。后者是用于产生低离子强度次卤酸溶液，尤其是用于水凝胶制剂的有效方法。
稳定的次氯酸溶液(例如大于90％、95％，或者97％HOCl的溶液)可通过电解盐水溶液得到，如美国专利7,276,255中所述，将其全部内容并入本文作为参考，或者可通过任何适合的方法或者设备，通过将碳酸氢盐或者碳酸盐引入至干电解质(dry electrolyte)或者电解用溶液中制备。可将碳酸盐或者碳酸氢盐根据所得溶液的希望的AFC含量添加至干电解质，如本申请所详述。次氯酸溶液可通过以下方法制备：在约6-9安培的电流，使含有碳酸盐/碳酸氢盐的盐水溶液经过被半透性陶瓷膜隔开的涂覆的钛电极。盐水的电化学处理例如描述在美国专利7,303,660、美国专利7,828,942，和美国专利7,897,023中，将其并入本文作为参考。
本发明的其它方面提供消毒或者清洁哺乳动物组织如伤口或者烧伤，或者消毒或者清洁硬表面，或者处理或者防腐食品或者切花的方法。由于次卤酸溶液的稳定性，这种方法不需要靠近杀生物溶液的制备实施，并且所述溶液可充分地在使用之前制备。
本发明的溶液和制剂可用作用于人类和动物护理的杀菌、消毒和杀生物溶液。所述溶液无害、无刺激性、对皮肤不致敏、对眼睛无刺激性、如果吞咽的话无害，并不显示诱变活性的迹象。例如，通过用稳定的或者贮存的次卤酸溶液或者在稳定的或者贮存的次卤酸溶液中漂洗、洗涤或者浸渍伤口，或者通过将所述溶液施用至伤口和/或伤口敷料，本发明方法提供伤口的湿润、润滑、冲洗、清洁、去臭、消毒，或者清创。伤口可被感染或者可能没有被感染，并因此本发明方法可用于治疗感染的伤口和可用于预防未感染的伤口的感染。
在一个方面，本发明提供用于伤口护理和处置的常规手段，并可与U.S.2010/030132中所述的器械和方法组合使用，将其全部内容并入本文作为参考。例如，所述方法可包括通过浸泡、擦洗、脉冲灌洗、水刀(hydrosurgery)，和超声中的一种或者多种将稳定的溶液供应至伤口位置，从而有效地清创并消毒伤口或者组织。所述溶液可在负压伤口治疗之前、之中和/或之后递送，从而促进恰当的伤口愈合生理。在这些实施方式中，所述方法可使用伤口敷料，从而通过灌注次氯酸使清创术与负压疗法相配合。因此，本发明可与伤口处理器械和/或伤口敷料组合使用。
例如，在一些实施方式中，本发明允许首先用稳定的次氯酸溶液浸泡和/或擦洗以清创并消毒伤口或者组织，然后使用稳定的次氯酸溶液作为冲洗液将负压施用至伤口或者组织(如本申请所述)，以控制伤口的生物负荷量、除去过量渗出物，并促进肉芽组织的形成。任选地，所述方法也包括无缝合转换至稳定的次卤酸溶液灌注(例如，在没有负压的情况下主动或者被动灌注)。这种无缝转换可通过伤口敷料实施，其允许用受控的真空源受控地灌注稳定的次氯酸溶液。在这些实施方式中，一旦到达负压疗法的终点，持续的细胞增殖和再生在不破坏伤口床的情况下继续进行。
在本发明的一些实施方式中，需要护理的伤口为皮肤的I-IV级压力性溃疡、淤积性溃疡、糖尿病性溃疡、术后伤口、烧伤、切口、磨损，或者轻微的刺激。在一些实施方式中，历时至少两周将伤口周期性地漂洗、洗涤，或者浸渍在所述溶液中，但是处理可周期性地持续约4周、约9周，或者更久。在一些实施方式中，将伤口用所述溶液每周漂洗至少一次，但是可用所述溶液每周处理至少两次，或者更频繁。
尽管可将次卤酸溶液在室温递送至伤口，但是可选择地，可将所述溶液加热，例如，加热至体温或者约体温。在这种实施方式中，所述溶液对于患者而言为舒适的和舒缓的，并且更有效。
在一些实施方式中，本发明提供处理感染的或者定殖的伤口、组织、外科空腔，或者骨的方法，和减少伤口生物负荷量的方法。上述的根据本发明的处理溶液对于杀灭或者失活广谱的细菌、真菌，和病毒病原体通常为有效的，包括金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、肠球菌、艰难梭菌，和念珠菌。所述溶液不产生耐药物质，从而使得所述方法与传统抗生素的递送相比是理想的。
在另一方面，本发明的溶液特别适于与干细胞和生长因子疗法(包括在各种处理中使用遗传工程细胞和工程组织和同种异体移植物和用于移植的器官)联用。通过在添加细胞或者生长因子之前、之中或者之后使用本发明的稳定的次卤酸溶液消毒组织，维持细胞的生存力和生长因子的完整性，同时杀灭不想要的微生物。
在一些实施方式中，施用所述溶液或者其制剂，用于控制炎症(包括皮肤的炎症反应或者超炎症(hyper inflammation))。例如，可施用所述溶液或者其制剂，在US 2007/0196357或者US 2010/0285151(将其并入本文作为参考)中所述的方法中使用。在一些实施方式中，施用本发明的溶液或者组合物(例如，施用至受影响的区域)，用于治疗患有皮肤病、特应性皮炎、皮肤变应性、红斑痤疮、银屑病，或者痤疮等的患者。在这种实施方式中，可将HOCl溶液配制为水凝胶，例如，如本申请其它地方所述。
在一些实施方式中，因为对抗细菌孢子、真菌，和其它耐药微生物的快速活性，本发明有利地用于对抗表面上的微生物。因为它的效力和起作用的速度，本发明满足大量的公共健康需要，和通过目前常用的抗微生物剂未充分解决的需要。因此，将所述溶液施用于各种表面和材料可用于控制微生物污染，不仅用于护理和处置伤口，而且用于消毒硬表面如医疗或者牙科设备，防腐和净化食品，水处理以及其它工业和农业应用。在一些实施方式中，将本发明的溶液或者组合物施用于作物(在收获之前或者之后)或者切花，用于它们的防腐和/或用于改善产品的总体质量。在一些实施方式中，所述溶液是基于钾的并具有PCT/US2011/43590中披露的一种或者多种效用(例如，使用方法)，将其全部内容并入本文作为参考。
在多种实施方式(包括食物、农产品，和表面的处理)中，所述溶液可作为合剂(mist)、雾剂、喷剂，或者冰施用。
杀灭、失活，或者以其它方式降低表面上的细菌孢子和真菌的活性群体是特别困难的。细菌孢子具有独特的孢子层化学组成，其使得它们与植物细菌相比更加耐受化学和物理试剂的抗微生物效果。同样，真菌细胞，尤其是霉菌孢子的独特的化学组成使得它们与其它微生物相比更加耐受化学和物理剂。当孢子或者真菌位于表面如食物、食物接触位置、器具、医院和兽医设施、外科手术仪器，和医院和外科手术床上用品和衣服之上时，这种耐药性可为特别麻烦的。
在食物包装期间，特别是在食物和饮料产品的冷或者热无菌填充期间，防治霉菌绳生毛壳(Chaetomium funicola)和细菌种的细菌孢子形成微生物可为尤其重要的。细菌种的微生物包括蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、蕈状芽胞杆菌(Bacillus mycoides)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)，和苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)。这些后面的微生物共享许多表现型性质，具有高水平的染色体序列相似性，并且是已知的肠毒素制造者。蜡状芽孢杆菌是最麻烦的微生物中的一种，因为蜡状芽孢杆菌已经被确认为对用于净化环境表面的杀菌化学品具有增加的耐药性。
本申请使用的术语"表面"是指硬和软表面，并且包括但不限于瓦片泥浆(tilegrout)、灰泥(plaster)、干墙(drywall)、陶瓷、水泥、粘土、砖、装饰用的灰泥(stucco)、塑料、壁纸、织物、瓦片、胶泥，和乙烯基地板、加热和/或冷却片、滤器、轮叶、栅板、通风孔、墙中或者天花板中的裂缝、纸和木质产品如木材、纸和纸板、机织产品如毯子、衣服、地毯、布料等。术语表面也包括人体表面、动物表面、军事装备、运输设备、儿童用品、植物表面、种子、室外表面、软表面、空气、伤口，和医疗仪器等。
综上，本发明涉及以下方面：
1.包含次卤酸和稳定量的溶解的无机碳(DIC)的稳定的溶液或者其制剂，其中所述溶液的可利用游离氯(AFC)含量为约10ppm至约10,000ppm，并且溶液的pH为约4.0至约7.5。
2.项1的溶液或者制剂，其中所述DIC以碱金属的碳酸氢盐、碱金属的碳酸盐、碱土金属的碳酸氢盐或者碱土金属的碳酸盐的形式引入。
3.项1或者2的溶液或者制剂，其中所述次卤酸为次氯酸。
4.项1-3中的任一项的溶液或者制剂，其中所述AFC含量和所述pH稳定至少1个月。
5.项4的溶液或者制剂，其中所述AFC含量和所述pH稳定至少6个月。
6.项1-5中的任一项的溶液或者制剂，其中所述AFC含量为约100ppm至约1000ppm。
7.项6的溶液或者制剂，其中所述AFC含量为约100ppm至约500ppm。
8.项6的溶液或者制剂，其中所述AFC含量为约150ppm至约250ppm。
9.项1-8中的任一项的溶液或者制剂，其中所述pH为约4至约7。
10.项9的溶液或者制剂，其中所述pH为约5至约7。
11.项9的溶液或者制剂，其中所述pH为约4.4至约7。
12.项9的溶液或者制剂，其中所述pH为约5.4至约6.4或者为约5.0至约6.4。
13.项1-12中的任一项的溶液或者制剂，其中所述溶液含有稳定量的碳酸氢钠。
14.项13的溶液或者制剂，其中所述碳酸氢钠的量与AFC含量的比率为至少1:2。
15.项13的溶液或者制剂，其中所述碳酸氢钠的量与AFC含量的比率为约5:1至约1:5。
16.项14的溶液或者制剂，其中所述碳酸氢钠的量与AFC含量为约等摩尔。
17.项1-16中的任一项的溶液或者制剂，其中所述溶液通过电解NaCl溶液制备。
18.项14的溶液或者制剂，其中在所述电解液中含有所述碳酸盐或者碳酸氢盐。
19.项14的溶液或者制剂，其中将所述碳酸盐或者碳酸氢盐添加至所述经电解的溶液。
20.项1-19中的任一项的溶液或者制剂，其具有约0.01％至约1.0％的盐度。
21.项1-20中的任一项的溶液或者制剂，其中所述溶液包含通过电解盐水溶液产生的HOCl，并且所述溶液具有100-500的AFC含量、4-7.5的pH、约0.02％至约1.0％的盐度，和300mg/L-1000mg/L的碳酸氢钠。
22.项1-21中的任一项的溶液或者制剂，其中将所述溶液配制为凝胶、乳膏，或者泡沫。
23.项22的溶液或者制剂，其中将所述溶液配制为水凝胶。
24.项1-23中的任一项的溶液或者制剂，其中将所述溶液包装在至少100mL体积的密封的塑料或者玻璃容器，或者塑料袋、管，或者罐中。
25.制备项1-24中的任一项的稳定的HOCl溶液或者制剂的方法，其包括：
以足以稳定所述HOCl溶液至少六个月的量，将所述DIC引入至所述HOCl溶液中。
26.项25的方法，其中所述DIC以碱金属的碳酸氢盐、碱金属的碳酸盐、碱土金属的碳酸氢盐或者碱土金属的碳酸盐的形式引入。
27.项26的方法，其中将所述碳酸氢盐或者碳酸盐引入至所述电解液中。
28.项26的方法，其中将所述碳酸氢盐添加至经电解的溶液中。
29.消毒或者清洁哺乳动物组织的方法，其包括将项1-24中的任一项的溶液或者制剂施用至所述哺乳动物组织。
30.项29的方法，其中所述哺乳动物组织被感染。
31.项29的方法，其中所述组织包含伤口或者烧伤。
32.项29的方法，其中将所述溶液或者制剂施用至具有一种或者多种皮肤病的哺乳动物的受感染的区域。
33.项33的方法，其中将所述溶液或者制剂施用至具有特应性皮炎的哺乳动物的受感染的区域。
34.项29-33中的任一项的方法，其中将所述溶液或者制剂作为水凝胶施用。
35.消毒或者清洁硬表面的方法，其包括将项1-24中的任一项的溶液施用至所述硬表面。
36.项35的方法，其中所述硬表面包括瓷、钢、铁，或者陶瓷材料。
37.处理食品的方法，其包括将项1-36中的任一项的溶液施用至所述食品。
38.项37的方法，其中将所述溶液作为合剂、雾剂、喷剂，或者冰施用。
实施例
实施例1：稳定的次氯酸溶液
图1和2显示在两种环境条件–冷(C)和室温(R)下随时间变化的次氯酸伤口处理溶液的AFC和pH测量的5个循环。如图中所示，pH和AFC含量历经长时间后不稳定。例如，超过约一周后，溶液不稳定。
为了稳定溶液，通过以下方法产生次氯酸：电化学处理包含4.2g/L NaCl和400mg/L NaHCO3的电解液。将样品用碳酸氢钠(NaHCO3)(pH 5.6)、与磷酸二钠(Na2HPO4)组合的碳酸氢钠(NaHCO3)(pH 6.7)，或者碳酸氢钠(NaHCO3)、磷酸二钠和二磷酸钠的混合物(9NaH2PO4:1Na2HPO4)(pH 5.6)缓冲。将溶液在HDPE瓶中在黑暗中贮存1个月，然后测量AFC。
图3显示随时间变化的AFC下降。结果显示，当与Na2HPO4缓冲的(～25％损失)和9NaH2PO4:1Na2HPO4缓冲的溶液(～20％损失)相比时，不含磷酸盐缓冲剂的溶液明显更稳定(～8％损失)。
测试随时间变化的稳定的溶液的稳定性。次氯酸通过以下方法产生：电化学处理包含4.2g/L NaCl和400mg/L NaHCO3的电解液。所述溶液具有5.3的pH、零(0)的碱度，和约250ppm AFC。将这种溶液包装在HDPE瓶中并贮存在黑暗中。所述溶液的随时间变化的杀生物活性和稳定性通过以下方法测试：测量历时大于390天的在封闭的试验瓶中的pH和AFC含量。结果在图4中示出，图中显示溶液的AFC含量和pH稳定超过一年。
通常，NaOCl厂商设想，次氯酸钠溶液在最初6个月内失去它的可滴定氯的约20％和在一年内失去至多60％。一项研究测定，25mg/mL次氯酸钠溶液在20℃达到20mg/mL游离残留氯将花费166天，基于在50℃和70℃进行的稳定性研究和使用Arrhenius方程的计算(参见Nicoletti等人,“Shelf-Life of a 2.5％Sodium Hypochlorite溶液as Determinedby Arrhenius Equation,”Braz Dent J(2009)20(1)：27-31)。其它研究已经显示类似的结果(参见“Product Characteristics,Sodium Hypochlorite-Stability PCH-1400-0007”PCH-1400-0007-W-EN(WW),Issue 1-May 2005,Published by Solvay ChemicalsInternational SA)。与这些假设相反，本发明要求保护的NaHCO3缓冲的次氯酸溶液历时一年保留可滴定氯的最初水平的大于75％，以及小于一个单位的pH变化。
实施例2：稳定的HOCl溶液的杀生物活性
制备包含不同浓度的次氯酸的三种溶液。第一溶液(含有250ppm次氯酸)通过以下方法制备：电化学处理包含4.2g/L NaCl和400mg/L NaHCO3的电解液。第二溶液类似地经电化学处理制备，含有480ppm次氯酸，但是不含NaHCO3。第三溶液含有480ppm次氯酸，但是另外引入1000mg/L NaHCO3。
为了模拟最坏的情况，将艰难梭菌(一种具有高抗生素耐药性的菌株)的孢子悬浮在高度浓缩的有机介质中，所述有机介质由均化的来自猪的皮肤细胞、粘蛋白，和牛血清白蛋白组成。在将微生物悬浮在有机溶液中之后，将它们接种在塑料载体上，干燥并一式两份地暴露于每种溶液0、4、6、8、10或者30分钟。由于没有现有消毒剂能够耐受这种有机负荷量(包括漂白粉)，测试了两种不同的次氯酸浓度。
结果(图5)证实，具有碳酸氢钠的溶液在高有机负荷量条件下针对艰难梭菌孢子拥有较高的杀生物活性。
实施例3：延长的稳定性研究
图6显示HOCl的延长的稳定性研究的结果，所述HOCl通过在目标pH5.4电化学处理NaHCO3富集的NaCl溶液产生，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器中装瓶并贮存在室温。在这种制剂中NaHCO3的摩尔含量等于1摩尔NaHCO3/1摩尔HOCl。每个月(every secondmonth)，超过贮存时间后打开HOCl稳定的溶液的4个新样品，然后一个月后再次打开，并且每周一次进行测试。比较最初打开的样品与最后打开的样品，在这个月期间每周打开的样品的pH和AFC，证实了用碳酸氢钠稳定化的HOCl的稳定性。
实施例4：具有添加的碳酸氢钠的HOCl的稳定性
添加至包含干燥碳酸氢钠的容器的HOCl的稳定性在图7A和7B中示出。离子强度或者溶液盐度不受碳酸氢钠的添加影响。结果证实，作为稳定剂的碳酸氢盐影响pH和AFC稳定性。不束缚于任何理论，在pH为约5.5并且碳酸氢盐的缓冲能力最小的情况下，碳酸氢盐可充当稳定剂，这部分是通过清除次氯酸分解产生的自由基进行的。结果是随时间推移pH和AFC的微小下降。
实施例5：用于农业应用的HOCl组合物的稳定性
在电化学产生的并为了目标pH(其对于农业应用具有效用)而另外用二磷酸钠和单磷酸钠缓冲的次氯酸溶液中，DIC含量对于pH和溶液稳定性的影响在图8中示出。具有磷酸盐添加剂的次氯酸的组合物在包含和不含碳酸氢盐的情况下测试。结果显示，与单独的磷酸盐相比，在碳酸氢盐的存在下次氯酸具有较好的稳定性。DIC和磷酸盐缓冲剂的组合提供较好的溶液稳定性，而不显著提高总的溶解的固体含量。
实施例6：水凝胶制剂
制备含有稳定的次氯酸溶液的水凝胶制剂。根据本发明碳酸氢盐或者溶解的无机碳的使用对于溶液的离子强度或者导电性仅具有微小影响。因此，除了在约4至约7.5的pH范围内(例如约6.0)稳定HOCl溶液之外，碳酸氢盐或者碳酸盐在目标pH不影响离子强度，从而使得可在凝胶制剂中使用具有超过200ppm可利用游离氯的次氯酸作为分散介质，尤其是在低离子强度对于制剂很关键的情况下。
将AFC＝300ppm，pH 5.3的低离子强度次氯酸溶液(导电率≤1mS/cm(即，毫西门子/厘米))用于含有3％氟硅酸镁钠的水凝胶制剂。为了制备具有相等pH和AFC含量的由8mS/cm HOCl制造的具有相等粘度的水凝胶，需要超过4％氟硅酸镁钠。作为分散介质的较低离子强度的HOCl溶液允许在最终产品中添加其它缓冲剂用于pH优化，而对物理外观和产品稳定性没有负面影响。由于胶凝剂是干燥缓冲剂本身，所以在最终产品中添加其它缓冲剂用于pH优化的能力可为有益的。
在另一实例中，将AFC 350ppm,pH 5.3,盐度4g/l(导电率8mS/cm)的次氯酸溶液用于制备含有4％F12MgNa2Si2(氟硅酸镁钠)的水凝胶。产生的水凝胶具有330厘泊(cP)的粘度和8.2的pH。为使pH达到“皮肤友好”范围内，添加磷酸作为缓冲剂。最终水凝胶随时间推移的pH变化为从pH 6至6.8，如图9中所示。另外的缓冲剂受凝胶粘度限制，随着粘度变化至220cP，导电率提高至10mS/cm。
AFC＝370ppm的低离子强度次氯酸通过电化学处理氯化钠产生，基本上如美国专利7,897,023(将其全部内容并入本文作为参考)中所述，并收集在具有干燥碳酸氢钠的容器中，所述干燥碳酸氢钠作为溶解的无机碳(DIC)的最初形式等于500ppm NaHCO3。通过这种方法产生的pH 5.2和导电率0.8mS/cm的HOCl是胶制剂的分散介质并且用作凝胶制剂的分散介质。使用3％氟硅酸镁钠作为胶凝剂。在小于25分钟内形成粘度为约10,000cP的水凝胶，其具有8.4的初始pH和约1mS/cm的导电率。磷酸以小于0.25％的量添加，从而使水凝胶的pH下降至皮肤友好范围(约pH 5.5–5.8)。形成粘度高于2,000cP的水凝胶。
将本申请引用的所有参考文献的全部内容并入本文作为参考。

Claims (25)

1.包含次氯酸和稳定量的溶解的无机碳的水凝胶制剂，其中所述无机碳以碳酸氢钠的形式引入，
其中所述水凝胶制剂包含的可利用游离氯含量为100ppm至1000ppm，pH为4至7，所述碳酸氢钠为300mg/L至1500mg/L，以及溶解的无机碳与可利用游离氯的摩尔比为5:1至1:5。
2.权利要求1的水凝胶制剂，其中所述水凝胶制剂还包含0.5％至5％的含硅酸盐的载体。
3.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述含硅酸盐的载体为氟硅酸镁钠。
4.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述可利用游离氯含量为100ppm至500ppm。
5.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述可利用游离氯含量为150ppm至250ppm。
6.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述可利用游离氯含量大于300ppm。
7.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述pH为4.4至7。
8.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述pH为5至7。
9.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述pH为5至6.4。
10.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述制剂包含为0.5mS/cm至12mS/cm的电导率。
11.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中所述制剂包含为1mS/cm至10mS/cm的电导率。
12.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中溶解的无机碳与可利用游离氯的摩尔比为2:1至1:2。
13.权利要求1或者2的水凝胶制剂,其中溶解的无机碳的量与可利用游离氯含量为等摩尔。
14.权利要求1或者2的水凝胶制剂，其中次氯酸通过电解NaCl溶液制备。
15.权利要求12的水凝胶制剂，其中所述碳酸氢钠在电解后引入。
16.权利要求1或者2的水凝胶制剂,其中所述水凝胶制剂包含0.01％至1.0％w/v的盐度。
17.权利要求1或者2的水凝胶制剂,其中所述水凝胶制剂包装在容器中，其中所述容器对CO2或O2具有微小的渗透性。
18.水凝胶制剂在制备用于处理有需要的受试者的组织的药物中的用途，其中所述水凝胶制剂包含权利要求1-17中任一项的水凝胶制剂。
19.水凝胶制剂在制备用于处理有需要的受试者的伤口的药物中的用途，其中所述水凝胶制剂包含权利要求1-17中任一项的水凝胶制剂。
20.水凝胶制剂在制备用于处理有需要的受试者的烧伤的药物中的用途，其中所述水凝胶制剂包含权利要求1-17中任一项的水凝胶制剂。
21.权利要求18的用途，其中所述组织是特征在于炎症反应的皮肤。
22.权利要求18的用途，其中所述组织是特征在于超炎症的皮肤。
23.权利要求21或22的用途，其中所述皮肤患有皮肤病。
24.权利要求18的用途，其中所述受试者患有特应性皮炎、皮肤变应性、红斑痤疮、银屑病，或者痤疮。
25.一种稳定的溶液或制剂，其在包装用于销售的容器中，包含次氯酸和稳定量的以碳酸氢钠的形式引入的溶解的无机碳，其中所述溶液或制剂具有：(i)氯化钾；(ii)500ppm至10,000ppm的可利用游离氯含量；(iii)范围从4.4至7的pH；(iv)溶解的无机碳与可利用游离氯为5:1至1:5的摩尔比和300mg/L至1500mg/L的所述碳酸氢钠；并且其中所述容器对CO2或O2具有微小的渗透性；并且其中历时至少6个月可利用游离氯的含量不低于最初值的75％。
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