TWM473840U

TWM473840U - 用於抑制腸胃道細菌感染的組成物結構

Info

Publication number: TWM473840U
Application number: TW102210595U
Authority: TW
Inventors: Tse-Hao Ko
Original assignee: Tse-Hao Ko
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-03-11

Description

用於抑制腸胃道細菌感染的組成物結構

本創作關於一種組成物結構，且特別攸關一種用於抑制腸胃道細菌感染的組成物結構。

因現代人生活步調緊張，於是易造成腸胃道不適，進而有罹患腸胃道相關疾病的高風險。造成這些疾病的主因部分是腸胃道細菌的感染，如大腸桿菌(Escherichia coli)的感染會造成出血性結腸炎、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的感染會造成急性腸胃炎、幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori)的感染會造成腸胃炎、胃潰瘍、十二指腸潰瘍、胃淋巴瘤或胃癌。

目前，腸胃道細菌感染的臨床治療是以投予病患抗生素為主。舉例而言，幽門螺旋桿菌感染的治療主要是採用「三合一療法」，此方法是投予病患二種不同的抗生素，像是克拉黴素(Clarithromycin)、阿莫西林(Amoxicillin)、四環黴素(Tetracycline)、咪唑尼達(Metronidazole)、以及一種胃酸分泌抑制劑，像是奧美拉唑(Omeprazole)、蘭素拉唑(Lansoprazole)，抗生素的投予須持續一個禮拜(有必要時，可延長至二個禮拜)，胃酸分泌抑制劑的投予須持續二個月(有必要時，可延長至四個月)。但整個治療過程中，大多數的病患可能會對藥物產生毒副作用，例如：頭暈、口苦、長舌苔、腹脹、味覺遲鈍、噁心、腹瀉；而且，加上治療過程相當冗長，所以病患易對治療產生不順從性，而影響疾病的治癒。另一方面，病患長期服用抗生素後，可能造成幽門螺旋桿菌產生抗藥性，抗藥性的結果不僅影響疾病的治癒，更影響往後疾病治療的藥物選擇。

綜上可知，用於抑制腸胃道細菌感染的藥物普遍存在著毒副作用及/或抗藥性的問題，因而確實有必要開發多種不同的藥物，以提供來抑制腸胃道細菌的感染。

本創作之目的是在提出一種新穎的組成物結構，此組成物結構可抑制腸胃道細菌的感染。

為達成上述及/或其他目的，本創作提出了一種用於抑制腸胃道細菌感染的組成物結構，其包含：一主體層以及一活性顆粒。主體層是由碳質材料所製成的，而活性顆粒是承載於主體層的一表面且是由銀、金、鋁、鋅、銅及二氧化鈦所組成之群組所製成的。

根據本創作，主體層會主動地吸附腸胃道細菌，並利用活性顆粒殺除被吸附及/或未被吸附的腸胃道細菌。透過此機制，本創作的組成物結構可有效地抑制腸胃道細菌的感染，而可作為抑制腸胃道細菌感染的藥物。

(1)‧‧‧主體層

(11)‧‧‧孔洞

(2)‧‧‧活性顆粒

第一A至一C圖為示意圖，說明著本創作之用於抑制腸胃道細菌感染的組成物結構。

第二圖為一胃內視鏡照片，說明著一幽門螺旋桿菌造成之胃潰瘍的病患於服用本創作之組成物結構7天後的治療狀況。

第三圖為一掃描式電子顯微鏡照片(X5,000)，說明著製備例1之組成物結構的外觀。

第四圖為一掃描式電子顯微鏡照片(X1,000)，說明著製備例3之組成物結構中的活性碳纖維主體層可吸附大腸桿菌。

第五圖為一掃描式電子顯微鏡照片(X1,000)，說明著製備例3之組成物結構中的活性碳纖維主體層可吸附幽門螺旋桿菌。

本創作人於美國發明專利公開號2007/0122463中，已揭示一種抗微生物組合物，且更指出此抗微生物組合物可主動殺死微生物，但其僅例示用於處理皮膚外傷的用途。另一方面，抗微生物組合物中的活性碳已用於毒藥物中毒患者的洗胃，以於患者胃部內吸附毒藥物。而且，抗微生物組合物中的銀已被歐盟合法地作為編號E174食用色素的添加劑。也就是說，無論是活性碳或銀在我們的日常生活中均為可食用的。本創作人認為活性碳及銀結合的組成物結構如果可以有效地殺除腸胃道細菌，此組成物結構應可抑制腸胃道細菌的感染。並且，基於此組成物結構中的各別組份具有可食用的特性，本創作人更認為此組成物結構應無毒副作用及/或抗藥性的問題。

於是，本創作提出一種用於抑制腸胃道細菌感染的組成物結構，而此組成物結構如第一A至一C所示，其含有一主體層(1)及一活性顆粒(2)。主體層(1)是由碳質材料所製成的，活性顆粒(2)是承載於主體層(1)的一表面且是由銀、金、鋁、鋅、銅及二氧化鈦所組成之群組所製成的。

從下文的實施例可知，本創作的組成物結構是利用由碳質材料所製成的主體層(1)吸附腸胃道細菌，例如：大腸桿菌、金黃色葡萄球菌或幽門螺旋桿菌，再利用活性顆粒(2)殺除被吸附及/或其餘未被吸附的腸胃道細菌。這麼一來，本創作的組成物結構可有效地清除腸胃道細菌，而可抑制腸胃道細菌的感染。如第二圖所示，本創作的組成物結構還可治療或預防腸胃道細菌感染造成的疾病，例如：大腸桿菌感染造成的出血性結腸炎、金黃色葡萄球菌感染造成的急性腸胃炎、幽門螺旋桿菌感染造成的胃潰瘍、腸胃炎或十二指腸潰瘍。

根據未提出的資料，於餵食大鼠(rat)本創作之組成物結構後的第30天，大鼠的肝臟、腎臟及血液內未發現任何活性顆粒(2)的成分存在，但僅在大鼠排出的糞便中發現微量之活性顆粒(2)的成分。此現象說明著，本創作之組成物結構中的活性顆粒(2)不會殘留於大鼠體內。

製成主體層(1)的碳質材料不限於任何種類，只要主體層(1)能吸附腸胃道細菌即可，而其例子可以為但不限於，活性碳纖維、活性碳粉、木炭、竹炭粒、碳黑、石墨粉、膨脹石墨粉、或是酚醛樹脂或人造樹脂製成的碳粉。而且主體層(1)的比表面積較佳地為400至2,500m²/g。活性顆粒(2)不限於任何外觀尺寸，只要能殺除腸胃道細菌即可，而其粒徑較佳地為1nm至500μm，更佳地為5nm至10μm。

如第一A至一C圖所示，為促進主體層(1)吸附腸胃道細菌的效果，主體層(1)可以有孔洞(11)。一般來說，主體層(1)除了可吸附腸胃道細菌外，還可能吸附個體內的其他物質(如：各種維他命)或益生菌，而為了避免此現象發生，孔洞(11)的半徑較佳地為大於0nm而未超過2.5nm，更佳地為0.5至2.3nm。

如第一A至一C圖所示，主體層(1)不限於任何形狀，例如圓柱狀、球狀、片層狀或其他不規則形狀。而且，主體層(1)的形狀可能會與製成主體層(1)的碳質材料有關。舉例來說，碳質材料為活性碳纖維時，主體層(1)的形狀為圓柱狀；碳質材料為活性碳粉、竹炭粒或石墨粉時，主體層(1)的形狀為球狀；碳質材料為木炭時，主體層(1)的形狀為片層狀。

為方便經口地投予本創作的組成物結構至個體，當碳質材料為活性碳纖維時，主體層(1)的特徵如下：長度為大於0mm而未超過0.1mm、直徑為大於0μm而未超過10μm。

為避免活性顆粒(2)於個體內從主體層(1)上脫落而造成個體的傷害，以主體層(1)的重量為基準，活性顆粒(2)的重量百分比較佳地為0.001至15wt%，且活性顆粒(2)在水中的析出量較佳地為大於0ppm而未超過100ppm。

特別說明的是，本創作的組成物結構可透過本技術領域熟悉的含浸、噴灑或電鍍方式將活性顆粒(2)承載於主體層(1)的表面，或者透過本創作人於美國發明專利公告號7,687,433揭露的方法。而且，當碳質材料為活性碳纖維時，可先利用聚丙烯腈(Polyacrylonitrile，PAN)系纖維、瀝青纖維、酚醛纖維、木質素纖維或螺縈(Rayon)纖維為其原料，再利用本技術領域熟悉的處理方式轉化原料成活性碳纖維。有關本創作之組成物結構的詳細製造過程將於後文的實施例中提出具體說明。

茲以下述實施例，以進一步例示說明本創作。

<製備例1>

提供一聚丙烯腈系活性碳纖維布，其性質如下：布重為70g/m²、經緯密為16根/in、BET比表面積為1,630m²/g、密度為2.09g/m³、碳含量為85wt%、銀含量為0wt%。

於真空環境下，將纖維布浸泡在濃度0.1M的硝酸銀水溶液(pH3.8)中5小時，以讓銀離子還原成附著於纖維布上的銀塊。乾燥附有銀塊的纖維布，以去除其殘留的水分。

將乾燥後的纖維布置於溫度400℃且充滿氮氣的高溫爐內90分鐘，以讓銀塊裂解成分散附著於纖維布上的銀顆粒。

將附有銀顆粒的纖維布研磨、粉碎與過篩，而得到一承載有銀顆粒的活性碳纖維主體層(如第二圖所示，銀顆粒及活性碳纖維主體層的整體稱作為「組成物結構」)。

本製備例的組成物結構具有以下特徵：BET比表面積約為1,200m²/g、密度約為2.13/m³、碳含量約為64wt%、銀含量約為12.5wt%；組成物結構中的主體層具有以下特徵：長度約為0.1mm、直徑約為6.0μm、孔洞直徑約為2.41nm；組成物中的銀顆粒具有以下特徵：在水中的析出量約為15.75ppm。

<製備例2>

於真空環境下，將一如製備例1使用的聚丙烯腈系活性碳纖維布浸泡在濃度0.1M的硝酸銀水溶液(pH3.8)中5小時，以讓銀離子還原成附著於纖維布上的銀塊。乾燥附有銀塊的纖維布，以去除其殘留的水分。

以流速4.5公升/分鐘的水清洗附有銀顆粒的纖維布120小時，以去除未附著於纖維布上的銀顆粒。乾燥清洗後的纖維布。

將乾燥後的纖維布研磨、粉碎與過篩，而得到一承載有銀顆粒的活性碳纖維主體層(銀顆粒及活性碳纖維主體層的整體稱作為「組成物結構」)。

本製備例的組成物結構具有以下特徵：BET比表面積約為1,220m²/g、密度約為2.13/m³、銀含量約為0.03wt%；組成物結構中的主體層具有以下特徵：長度約為0.1mm、直徑約為6.0μm、孔洞直徑約為2.41nm；組成物結構中的銀顆粒具有以下特徵：在水中的析出量約為10.04ppm。

<製備例3>

提供一酚醛系活性碳纖維氈，其性質如下：氈重為100g/m²、BET比表面積為1,420m²/g、密度為2.032g/m³、碳含量為85wt%、銀含量為0wt%。

於真空環境下，將纖維氈浸泡在濃度0.001M的硝酸銀水溶液(pH6.4)中5小時，以讓銀離子還原成附著於纖維氈上的銀塊。乾燥附有銀塊的纖維氈，以去除其殘留的水分。

將乾燥後的纖維氈置於溫度400℃且充滿氮氣的高溫爐內90分鐘，以讓銀塊裂解成分散附著於纖維氈上的銀顆粒。

將附有銀顆粒的纖維氈研磨、粉碎與過篩，而得到一承載有銀顆粒的活性碳纖維主體層(銀顆粒及活性碳纖維主體層的整體稱作為「組成物結構」)。

本製備例的組成物結構具有以下特徵：BET比表面積約為1,380m²/g、密度約為2.0425/m³、碳含量約為75wt%、銀含量約為0.072wt%；組成物結構中的主體層具有以下特徵：長度約為0.1mm、直徑約為6.0μm、孔洞直徑約為2.23nm；組成物結構中的銀顆粒具有以下特徵：在水中的析出量約為13.52ppm。

<製備例4>

於真空環境下，將以植物製成的活性碳顆粒浸泡在濃度0.008M的硝酸銀水溶液，並於50rpm轉速下旋轉混合2小時，以讓銀離子還原成附著於活性碳顆粒上的銀塊。乾燥附有銀塊的活性碳顆粒，以去除其殘留的水分。

於充滿氮氣的氛圍下，以4℃/分鐘的升溫速度加熱乾燥後的活性碳顆粒至600℃，持溫約60分鐘，最後以10℃/分鐘的降溫速度冷卻乾燥後的活性碳顆粒至室溫，以讓銀塊裂解成分散附著於活性碳顆粒上的銀顆粒。

水洗附有銀顆粒的活性碳顆粒後，於120℃下乾燥水洗後的活性碳顆粒。

將乾燥後的活性碳顆粒研磨、粉碎與過篩，而得到一承載有銀顆粒的活性碳粉主體層(銀顆粒及活性碳粉主體層的整體稱作為「組成物結構」)。

本製備例的組成物結構具有以下特徵：BET比表面積約為1,024m²/g、碳含量約為73.54wt%、銀含量約為0.22wt%；組成物結構中的主體層具有以下特徵：粒徑約為0.1mm以下、孔洞直徑約為2.48nm；組成物結構中的銀顆粒具有以下特徵：粒徑約為100至300nm、在水中的析出量約為30.49ppm。

<比較例1>

將一如製備例1使用的聚丙烯腈系活性碳纖維布研磨、粉碎與過篩，而得到一長度約為0.1mm的活性碳纖維主體層。

<比較例2>

將一具有以下性質的聚丙烯腈系活性碳纖維氈研磨、粉碎與過篩，而得到一長度約為0.1mm的活性碳纖維主體層：氈重為100g/m²、BET比表面積為600m²/g、孔洞直徑為2.07nm、密度為1.932g/m³、碳含量為86wt%、銀含量為0wt%。

<比較例3>

將一如製備例4使用的活性碳顆粒研磨、粉碎與過篩，而得到一具有以下特徵的活性碳粉主體層：粒徑約為0.1mm以下、BET比表面積約為1,135m²/g、碳含量約為84.24wt%、孔洞直徑約為2.49nm。

<分析例>

請參閱表1，係列示著製備例1至4的組成物結構、比較例1及2的活性碳纖維主體層、以及比較例3的活性碳粉主體層對不同菌種的滅菌效果。表中代表滅菌效果的「滅菌率」是根據美國紡織品染化工作者協會(American Association of Textile Chemists and Colorists，ATCC)100-1998測試方法測得的。

從上表可看出，製備例1之組成物結構中的主體層來源與比較例1的主體層來源雖為相同，但由於製備例1之組成物結構更有銀顆粒，因此製備例1之組成物結構對大腸桿菌、幽門螺旋桿菌、金黃色葡萄球菌及肺炎桿菌的滅菌效果明顯優於比較例1的主體層。

從上表另可看出，製備例4之組成物結構中的主體層來源與比較例3的主體層來源雖為相同，但由於製備例4之組成物結構更有銀顆粒，因此製備例4之組成物結構對大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、幽門螺旋桿菌及肺炎桿菌的滅菌效果明顯優於比較例3的主體層。

如第四、五圖所示，明顯地觀察到製備例3之組成物結構中的主體層可分別吸附大腸桿菌及幽門螺旋桿菌。銀顆粒會釋放出銀離子，特別是在水中，如此銀離子可與被吸附及/或未吸附之大腸桿菌或幽門螺旋桿菌之酵素中的硫醇基(-SH)結合，而讓酵素失活並有效地殺除大腸桿菌或幽門螺旋桿菌。

綜合上述實施例的說明，證實了本創作的組成物結構可抑制腸胃道細菌的感染，而有作為抑制腸胃道細菌感染之藥物的潛力。另一方面，製成主體層及活性顆粒的材料為可食用的，因此本創作的組成物結構作為抑制腸胃道細菌感染的藥物時，不會對投予此藥物的個體產生毒副作用及/或抗藥性。

惟，以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，但不能以此限定本創作實施之範圍；故，凡依本創作申請專利範圍及創作說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。

(1)‧‧‧主體層

(11)‧‧‧孔洞

(2)‧‧‧活性顆粒

Claims

一種用於抑制腸胃道細菌感染的組成物結構，係包括：一主體層，係由碳質材料所製成的，且具有半徑大於0nm而未超過2.5nm的孔洞；以及一活性顆粒，係承載於該主體層的一表面，且係由銀、金、鋁、鋅、銅及二氧化鈦所組成之群組所製成的。
如申請專利範圍第1項所述之組成物結構，其中該碳質材料係選自於由活性碳纖維、活性碳粉、木炭、竹炭粒、碳黑、石墨粉、膨脹石墨粉及酚醛樹脂或人造樹脂製成的碳粉所組成的群組。
如申請專利範圍第1項所述之組成物結構，其中該主體層的比表面積係為400至2,500m²/g。
如申請專利範圍第1項所述之組成物結構，其中該碳質材料為活性碳纖維時，該主體層的形狀係為圓柱狀，且其長度係為大於0nm而未超過0.1mm。
如申請專利範圍第1項所述之組成物結構，其中該碳質材料為活性碳纖維時，該主體層的形狀係為圓柱狀，且其直徑係為大於0μm而未超過10μm。
如申請專利範圍第1項所述之組成物結構，其中該活性顆粒的粒徑係為1nm至500μm。
如申請專利範圍第1項所述之組成物結構，其中以該主體層的重量為基準，該活性顆粒的重量百分比係為0.001至15wt%。
如申請專利範圍第1項所述之組成物結構，其中該活性顆粒在水中的析出量係為大於0ppm而未超過100ppm。
如申請專利範圍第1項所述之組成物結構，係用於抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌或幽門螺旋桿菌的感染。