專利名稱：具有抗感染和避孕性能的醫(yī)學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明相關(guān)的專利申請(qǐng)這項(xiàng)申請(qǐng)要求在1998年6月19日申請(qǐng)的未審臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/090,014號(hào)的35USC119(e)下的權(quán)益并且是其部分繼續(xù)申請(qǐng)，而且要求在1998年10月26日申請(qǐng)的未審專利申請(qǐng)第09/179,233號(hào)和1999年3月10日申請(qǐng)的未審專利申請(qǐng)第09/265,196號(hào)的35USC120下的權(quán)益。這些申請(qǐng)和在這項(xiàng)申請(qǐng)的說明書中其它地方提及的其它文件在此通過引證將它們的全部內(nèi)容并入。
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域該項(xiàng)發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)裝置領(lǐng)域，更具體地說，它是一種經(jīng)證實(shí)具有受控的殺精子、殺微生物和殺病毒活性的裝置。
與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)被植入人體的醫(yī)學(xué)裝置可能導(dǎo)致各種醫(yī)源性感染。盡管為防止在植入期發(fā)生病原體感染而對(duì)介入用醫(yī)學(xué)裝置(例如，靜脈導(dǎo)管和動(dòng)脈導(dǎo)管、神經(jīng)修復(fù)、分路和移植片固定膜、植入的關(guān)節(jié)假體、泌尿系“Foley”導(dǎo)管、腹膜導(dǎo)管、引向起搏器的導(dǎo)線等)做過消毒和仔細(xì)的包裝，但置入時(shí)，仍然存在風(fēng)險(xiǎn)并可能引起繼發(fā)感染。置入時(shí)，細(xì)菌可從皮膚到達(dá)置入部位并在那里繁殖。使用泌尿系導(dǎo)管時(shí)，特別是長期使用者，可明顯看到微生物沿著導(dǎo)管的外表面充分生長的跡象。這將導(dǎo)致慢性泌尿道感染(CUTI)，對(duì)老年人更是如此。解決這一普遍存在的問題的方法包括，例如，在使用前用抗菌素涂布裝置的表面，或用抗菌素沖洗置入部位、或在感染多發(fā)的外孔附近涂抹各種抗菌素軟膏或浸透抗菌素的海綿，用抗菌素浸透植入裝置的聚合物基底層，或者用抗菌素全身給藥。但是，盡管做了上述的努力并且涉嫌濫用抗菌素(可能有抗藥菌株產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn))，但仍需從產(chǎn)品技術(shù)上減少由于被植入物或置入口與外界接觸而造成繼發(fā)感染的風(fēng)險(xiǎn)。
長期使用或?yàn)E用抗菌素往往導(dǎo)致抗藥菌株的產(chǎn)生。所以，一般來說，全身使用抗菌素療法是不適當(dāng)?shù)那以诜乐孤悦谀虻栏腥?CUTI)的過程中是無效的。另外，全身使用抗菌素療法的副作用反而為許多患者帶來更大的風(fēng)險(xiǎn)。此外，在許多植入部位周圍形成的纖維組織減少了植入腔的血液供應(yīng)，從而減少了全身抗菌素療法發(fā)揮作用所需的植入物和囊內(nèi)皮壁之間的關(guān)鍵空間。在使用泌尿?qū)Ч?例如，F(xiàn)oley導(dǎo)管)的病例中，經(jīng)導(dǎo)管注入泌尿道中的抗生素或者由于少量尿液從導(dǎo)尿管漏出而被沖走，或者在泌尿道中發(fā)揮有效的殺菌作用前被重吸收。
除了移植物外，還有一些常見的繼發(fā)感染可引起患者明顯的痛苦和并發(fā)癥。例如，陰道感染是婦女最常見的疾病。它可導(dǎo)致患者苦惱和不適，在某些情況下可能導(dǎo)致不孕、宮外孕并增加人體免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)傳播的發(fā)生率。衣原體屬椒瘡，一種性傳播的細(xì)菌，育齡期婦女感染該病菌后果十分嚴(yán)重，雖然初期無明顯癥狀，但它可引起彌漫性宮頸瘢痕和永久喪失生育能力。在妊娠期間或之前的不明原因的其它的嚴(yán)重感染可能導(dǎo)致未出生胎兒的多種疾患，或?qū)е略诜置淝暗难蛩缙疲菍?dǎo)致早產(chǎn)的主要因素。
大多數(shù)陰道感染是細(xì)菌性陰道炎(BV)(有時(shí)稱之為非特異性陰道炎或與Gardnerella相關(guān)的陰道炎)、滴蟲病(有時(shí)稱之為“trich”)和陰道念珠菌病(VVC)(有時(shí)稱之為念珠菌陰道炎、念珠菌感染或陰道酵母菌感染)。在與分娩前的羊水早破(pPROM)相關(guān)的感染中，某些婦女為B組鏈狀球菌感染，這種鏈狀球菌感染可導(dǎo)致早產(chǎn)或?qū)μ旱纳鼧?gòu)成嚴(yán)重的威脅。
陰道感染的抗菌療法包括口服處方藥物、非處方藥物(OTC)局部敷用、使用栓劑和沖洗。局部用藥要求范圍廣泛，每天堅(jiān)持用藥，且療程至少1周。在使用非處方藥物治療時(shí)常因病原診斷錯(cuò)誤和治療不當(dāng)而造成使用者出現(xiàn)更多的疾患。例如，一些婦女錯(cuò)誤地使用OTC藥物治療酵母感染，而這種細(xì)菌對(duì)抗真菌藥物不敏感(包括STDs)，因此延誤了治療。
這些問題的存在呼喚更好的裝置出現(xiàn)，要求對(duì)這些裝置進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)以防止因植入物進(jìn)入體腔而產(chǎn)生的慢性的、繼發(fā)性感染(例如，處理細(xì)菌性陰道炎和分娩前的羊水早破的裝置)。
此外，人們還需要一種可以人為控制的有效避孕和抗感染的方法。人們普遍地認(rèn)識(shí)到計(jì)劃外妊娠所造成的負(fù)擔(dān)和性傳播疾病(STDs)(包括AIDS)的蔓延在全世界范圍內(nèi)給人類帶來痛苦。雖然輸卵管結(jié)扎術(shù)和輸精管切除術(shù)有效地消除了計(jì)劃外妊娠，但兩者對(duì)STDs的傳播均無保護(hù)性(Armstrong,Morbidity Mortality WeeklyReport 41:149,1992)。另外，由于這些方法通常是不可逆的，所以許多今后想要孩子的夫婦無法接受這種治療。計(jì)劃生育的激素控制法(例如，Norplant、口服避孕藥、DMPA、避孕環(huán))可逆轉(zhuǎn)地有效終止意外妊娠，但其僅對(duì)STDs提供有限的保護(hù)(Cates和Stone,Family Planning Perspectives 24:75-84,1992)。殺精子劑，尤其是壬苯聚醇(nonoxynol-9)和這種清潔劑的各種類似物，有許多缺點(diǎn)，包括對(duì)陰道粘膜的刺激性、跨過粘膜迅速吸收以及非特異性地破壞細(xì)胞脂質(zhì)雙分子層。另外，還有證據(jù)表明由于頻繁使用壬苯聚醇誘發(fā)的陰道和子宮頸粘膜損害可使艾滋病病毒的傳播和蔓延變得容易。再者，清潔劑(例如，壬苯聚醇)與隔膜、子宮頸帽和陰莖套結(jié)合使用可使構(gòu)成這些屏障性裝置的聚合物強(qiáng)度下降和降解。加之，隔膜和子宮頸帽僅限于對(duì)抗STDs，避孕失敗而致計(jì)劃外妊娠的發(fā)生率為12～24％(Speroff和Damey eds.,A Clinical Guide forContraception,2nd edition.Williams & Wibons,Baltimore,MD.,pp.229-262,1996；Mauk等人，Contraception 53:329-335,1996)。
在目前可利用的各種節(jié)育方法中，男用避孕套是唯一的擁有食品和藥物管理局(FDA)標(biāo)記的裝置，這表明它在減少STDs的傳播方面是有效的。但是，男用避孕套并不是是一種人們所要求的女性控制節(jié)育方法，這種方法將進(jìn)一步限制STDs和意外妊娠的發(fā)生。
有效的避孕方法的一個(gè)重要方面是它無需經(jīng)常注意，且使用時(shí)不需任何特殊的技巧。確實(shí)，在每次性交前都使用的避孕方法的失敗率比預(yù)計(jì)的高兩倍(在某些情況下甚至更高)。例如，男用避孕套的預(yù)期意外妊娠率為每年3％左右，但實(shí)際失敗率為14％左右。這種失敗率與19％的“自然”失敗率(withdrawal rate)相近。那些需要最少注意的方法(例如，絕育、激素方法和子宮內(nèi)避孕器)雖然是有效的，但是不能全面預(yù)防STDs的蔓延。此外，許多的女性不愿長期使用激素避孕法，并且厭惡使用子宮內(nèi)避孕器，部分是由于有證據(jù)表明子宮內(nèi)避孕器可能引起骨盆炎癥性疾病和異位懷孕(例如“Dalkon Shield”經(jīng)歷)。因此，需要對(duì)計(jì)劃生育的方法進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，使它更有效、方便和安全，且能阻止傳染病的傳播。
抗感染制劑碘在感染病的治療中，元素碘作為一種預(yù)防性抗感染制劑作用十分重要。碘具有固有的化學(xué)性質(zhì)，我們可以利用為植入裝置提供新穎而有效的抗感染性能，這些性能在預(yù)防而和治療機(jī)遇性感染中發(fā)揮作用。碘作為殺菌劑已經(jīng)在各種的配方中使用了150年。
碘是以幾種氧化狀態(tài)存在的，其中包括完全被還原的碘化物(I-)狀態(tài)、雙原子的單質(zhì)狀態(tài)(I2)(在本文中“元素碘”)、以及幾種高氧化狀態(tài)(例如，次碘酸鹽(IO)、碘酸鹽(IO3)和高碘酸鹽(IO4)。在水溶液中，碘化物與碘分子形成平衡絡(luò)合物，從而產(chǎn)生既不呈現(xiàn)顯著的殺微生物活性又不呈現(xiàn)殺精子活性的可溶性三碘化物(I3-)。另一方面，痕量(例如，幾個(gè)ppm)的碘分子就足以穿透細(xì)胞的脂質(zhì)雙分子層且通過在細(xì)胞的脂質(zhì)雙分子層內(nèi)的氧化反應(yīng)殺死微生物。大量研究還表明微生物對(duì)碘分子無持久抵抗力，因?yàn)榈饩哂卸嗖课贿M(jìn)入微生物并使其氧化的能力。碘作為抗感染劑在給藥和配方中存在的問題為了延長作為抗感染劑的碘溶液的有效期，早期曾在溶液中使用酒精作為載體。但這些配方(被稱為碘酊)不能令人滿意，因?yàn)闉榱司S持碘而需要的高濃度究竟本身可引起炎癥。在溶液中固定碘的比較令人滿意的方法是載碘化合物(例如，采用特定的有機(jī)結(jié)合劑在溶液中形成碘分子的復(fù)合物)。廣為人知的具有抗感染性的載碘化合物是碘維聚酮(providone-iodine)，也被稱為百特汀(Betadine)，它是一種可溶于水的、將碘化物與碘混合的聚乙烯吡咯烷酮有機(jī)聚合物。在這個(gè)配方中，碘附著在親水的聚乙烯吡咯烷酮主鏈上，并且以三碘化物配合物的形式附在陽離子吡咯的氮上。這種配方的基本原理為碘可通過與聚乙烯吡咯烷酮上的松散接合的(例如“可以利用的”)碘達(dá)到平衡而成為可以利用的碘。
碘分子(即，游離的I2)在市售的抗感染碘劑(例如，碘維聚酮)中實(shí)際上僅僅是非常小的一部分。例如，10％的碘維聚酮是按～1％“可用碘”的量(例如10,000ppm)配制的，而其元素碘的濃度在～0.8至1.2ppm之間(Ellenhorn’Medical Toxicology:Diagnosis and Treatment Of Human Poisoning,2nd edition)。盡管這種水平的元素碘作為殺微生物劑或多或少是有效的，但是它成本較高。LeVeen等人(Surgery Gynecology & Obstetrics 176:183-190，1993)已經(jīng)指出碘維聚酮的幾個(gè)不足之處，包括碘濃度過低(例如，大約1ppm)。碘含量過低使碘維聚酮除了對(duì)高敏感菌之外，對(duì)其他感染原的效果較差。碘維聚酮溶液也不能治療嚴(yán)重陰道炎，而且其中的聚乙烯吡咯烷酮?dú)埩粼趧?chuàng)傷部位，還可引起肉芽腫。
此外，市售碘劑中的碘濃度不足以發(fā)揮殺精作用。WHO(世界衛(wèi)生組織)制定的殺精子試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，殺精子劑須在20秒內(nèi)全部殺滅與之接觸的精子。該些標(biāo)準(zhǔn)說明精子射入陰道后通過子宮頸之前，在陰道內(nèi)逗留的時(shí)間非常短(數(shù)秒)。因此，有效的殺精子劑必須能迅速地使精子通過子宮頸進(jìn)入子宮之前喪失活動(dòng)能力。WHO標(biāo)準(zhǔn)是用來檢驗(yàn)避孕裝置的重要指標(biāo)。其它的力圖將碘應(yīng)用于節(jié)育中的制劑，無論碘維聚酮中的碘、聚氨基甲酸酯復(fù)合物中的碘，還是壬苯聚醇中的碘，都不能達(dá)到世界衛(wèi)生組織定義的標(biāo)準(zhǔn)。例如，人們發(fā)現(xiàn)1％和更高的總碘含量的碘維聚酮需要在精液樣品中10分鐘以上才能使精子喪失活動(dòng)性，而濃度為0.1％或更低的碘維聚酮?jiǎng)t完全無效，甚至可激發(fā)精子的游動(dòng)性(Pfannschmidt等人，美國專利第5,545,401號(hào))。幾個(gè)專利品已經(jīng)顯示碘維聚酮(即與聚甲基丙烯酸甲酯配位的碘)可作為殺精劑使用，或者可與離子型或非離子型的清潔劑合并使用(例如，見美國專利第5,545,401、5,577,514、4,922,928、5,156,164和5,466,463號(hào))。但是，沒有任何證據(jù)表明，這種類型的碘劑在實(shí)際使用中可滿足WHO對(duì)殺精劑的要求。
碘維聚酮的其他特點(diǎn)使它即使與其他殺精劑聯(lián)合使用，也不能成為一種陰道內(nèi)殺精劑。例如，這種溶液強(qiáng)力著色(棕紅色)的作用，使用戶在感情上難以接受而缺乏吸引力。另外，碘維聚酮與象其他殺精子清潔劑(如壬苯聚醇)一起使用時(shí)，其中的碘使部分清潔劑從溶液中析出。在季銨清潔劑中，碘和三碘化物可與季銨部分鍵合形成不溶解的聚合物，從而使清潔劑從溶液中析出。所以，把碘和普通殺精子清潔劑(與多不飽清潔劑的聚合物有關(guān)的壬苯聚醇)或陽離子季銨清潔劑聯(lián)合使用，將由于化學(xué)變化和析出使它們喪失殺精子的能力。
Shikani和Domb認(rèn)為碘維聚酮中的碘是一種具有抗感染能力的活性因子(J Amer.College of Surgeons 183:195-200,1996；美國專利第5,762,638號(hào))。該作者在植入裝置表面涂抹數(shù)層溶有碘的聚合物，以保證碘-聚合物附著在植入裝置的表面上。這種方法有局限性。它價(jià)格昂貴，而且正象Shikani和Domb指出的那樣它需要被局限在聚合物植入裝置中，即該植入裝置能夠在溶解碘-聚合物涂層時(shí)使用的溶劑中不變形，且對(duì)碘-聚合物涂層與植入物聚合物基底之間形成牢固而完整的粘接具有化學(xué)相容性。在生物液中溶脹(一種常見現(xiàn)象)的聚合物不能在這種技術(shù)中使用，因?yàn)槿苊泴?dǎo)致涂覆的外層破裂，并因此不能再以可控的釋放速率向周圍需要抗感染治療的部位釋放碘。
在人體內(nèi)可自然產(chǎn)生大量具有抗感染效能的氧化劑，人體內(nèi)的具有抗感染作用的氧化劑主要來源于各種氧化途徑中產(chǎn)生的超氧化物和過氧化氫。人們知道這種些最初的氧化劑在有鹵化物、痕量金屬、硫氰酸(在唾液中特別豐富的天然成分，人們確信它在轉(zhuǎn)化成次硫氰酸時(shí)為口腔提供某種獨(dú)特的抗微生物性質(zhì))和胺存在時(shí)有催化作用，大量產(chǎn)生抗感染產(chǎn)物，如次鹵酸鹽(例如，次氯酸鹽、次溴酸鹽)、鹵化胺(例如，氯胺)、次硫氰酸鹽)和氧化氮，這些產(chǎn)物都呈現(xiàn)出不同程度的抗微生物活性(Klebanoff,S.J.和Clark,R.A.(1978),The Neutrophil:Function and Clinical Disorders,North-Holland Publishing Company,Amsterdam；Halliwell,B.和Gutteridge,J.M.(1990),Role of Free Radicals and Catalytic MetalIons in Human Disease:An Overview,Meth.Enzymol.186,1-85；Southorn,P.A.和Powis,G.(1988),Free Radicals in Medicine.I.Chemical Nature of Biological Reactions,May Clinic Proc.,63,390-498；Pryor,W.A.主編的“Free Radicals in Biology”,AcademicPress,New York,(1976-1984),Vol.1-6；Klebanoff,S.J.(1991),Perokidases in Chemistry and Biology(Everse,J.、Everse,K.E.和Grisham,M.B.主編)，pp.1-35,CRC Press,Boca Raton；Tenovuo,J.(1997),Salivary Parameters of Relevance for Assessing CariesActivity in Individuals and Populations,Community Dent.OralEpidemiol,25:82-6；Carlsson,J.、Edlund,M.B.和Hanstrom,L.(1984),Bactericidal and Cytotoxic Effects ofHypthiocyanite-Hydrogen Peroxide Mixtures.,Infection & Immunity44:581-6)。盡管碘也可出現(xiàn)于這些自然形成的氧化劑中，但是它在體內(nèi)無抗微生物作用，由于在組織和體液(甲狀腺除外)中，碘化物與在組織和體液中豐富的鹵化物-氯化物相比濃度太低。因此，在生理?xiàng)l件下，體內(nèi)產(chǎn)生的次氯酸鹽和氯胺遠(yuǎn)遠(yuǎn)比次碘酸鹽和碘胺多得多。
因此，上述事實(shí)表明必要制造具有殺微生物、殺病毒或殺精子活性的醫(yī)學(xué)裝置(例如，套管、導(dǎo)管等)，裝置要么具有治療和預(yù)防因置入物引發(fā)的感染的功能，或具有避孕和抗感染功能。以改進(jìn)當(dāng)前的抗菌素、碘附治療或避孕方法。
發(fā)明簡述本發(fā)明是一種包含聚合物基質(zhì)的醫(yī)學(xué)裝置，該聚合物基質(zhì)內(nèi)含有氧化劑誘導(dǎo)成分，誘導(dǎo)成分在接觸水之前保持穩(wěn)定性。在本文中使用的術(shù)語“穩(wěn)定的”應(yīng)該被理解為意味著該裝置直到接觸水才產(chǎn)生氧化劑，而且氧化劑誘導(dǎo)成分是可溶性的。在使用所述的裝置是體液就向裝置提供了水分，或在使用前人為濕潤所述的裝置。由于可產(chǎn)生具抗感染能力的氧化劑，故本發(fā)明是一種抗感染醫(yī)學(xué)裝置，在實(shí)際中，還有避孕殺精作用。術(shù)語“醫(yī)學(xué)裝置”應(yīng)該被理解為各種各樣的裝置，包括導(dǎo)管、敷料、植入物、假體、避孕套(帽)和手套。
該醫(yī)學(xué)裝置由于其可產(chǎn)生具有抗感染氧化活性的氧化劑，而具有抗感染功能。由氧化誘導(dǎo)成分所產(chǎn)生抗感染氧化劑，具有殺微生物和殺病毒的活性，在實(shí)踐中還具有殺精子的活性?？垢腥狙趸瘎┌ǖ?、過氧化氫、超氧化物、氧化氮、羥基、次鹵酸鹽、鹵化胺、硫化氰、次硫氰酸鹽。氧化劑誘導(dǎo)成分可氧化、還原或水解產(chǎn)生抗感染氧化劑。
就碘而言，氧化劑誘導(dǎo)成分是可通過氧化或還原產(chǎn)生碘分子的含碘鹽。通常需要大量質(zhì)子，促進(jìn)含碘鹽變成碘分子的氧化或還原反應(yīng)。本發(fā)明中適于使用的含碘鹽，包括可被氧化成碘分子的碘化物和可被還原成碘分子的碘酸鹽。碘化物包括任何堿金屬和堿土金屬的碘化物，例如，碘化鈉、碘化鉀、碘化鈣和碘化鋇。碘酸鹽包括堿金屬的碘酸鹽，例如碘酸鈉、碘酸鉀和五氧化碘。就碘酸鹽而言，它有雙重作用，既可以是碘化物的來源，又可使把碘化物氧化成碘分子。
就過氧化物作為抗感染氧化劑的情況而言，可以使用多種氧化劑誘導(dǎo)化合物，包括過氧酸的母體和過氧化氫的加成化合物，例如過脲(percarbamides)、過硼酸鹽、過碳酸鹽、過硫酸鹽和過氧化物，它們通過水解或溶劑化生成過氧化氫。另外，氧化還原酶基質(zhì)也可被利用，其中過氧化氫是作為氧分子的催化還原反應(yīng)的直接或間接的產(chǎn)物形成的。就次鹵酸鹽作為抗感染氧化劑的情況而言，氧化劑誘導(dǎo)成分包括可通過氧化劑的氧化而產(chǎn)生次鹵酸鹽的含鹵化物的化合物。類似地，硫化氰和次硫氰酸鹽抗感染氧化劑可以通過硫氰酸鹽的氧化而產(chǎn)生。
多種氧化因子可被用來氧化氧化劑前成分，其中包括碘酸鹽(iodine oxide salts)、過酸和氧化還原酶基質(zhì)。碘酸鹽包括堿金屬和堿土金屬的碘酸鹽，例如，碘酸鉀、碘酸鈉或碘酸鈣，以及五氧化碘。過酸包括過硼酸和有機(jī)的過氧酸。
多種還原劑可以被用來還原氧化劑前成分。例如，氧化劑前成分是碘酸鹽時(shí)，任何可被碘酸鹽氧化的作用物(例如，抗壞血酸、硫醇和有機(jī)醛)都可以提供還原當(dāng)量，使碘酸鹽還原成碘分子。在使用介入裝置的陰道內(nèi)，這些還原因子存在于體內(nèi)環(huán)境中。
多種質(zhì)子誘導(dǎo)因子可以被利用，其中包括暴露在水中時(shí)自動(dòng)水解成酸性產(chǎn)物的酸酐或?qū)λ嵝援a(chǎn)物的形成起催化作用的酶。質(zhì)子誘導(dǎo)因子選自五氧化碘、有機(jī)酸或無機(jī)酸、氧化酶和酸酐(例如，琥珀酐、馬來酐、琥珀酰馬來酐和乙酐。
本發(fā)明的一個(gè)方面，抗感染的醫(yī)學(xué)裝置包括聚合物基質(zhì)，該基質(zhì)包含除水以外的產(chǎn)生抗感染氧化劑必不可少的全部氧化劑母體成分(水可使這些成分溶合)，故該裝置與水接觸前其氧化劑前體是穩(wěn)定的。與此相對(duì)應(yīng)，氧化劑母體成分僅由一種成分組成，即氧化劑前體，該成分僅僅需要水解或溶劑化就能產(chǎn)生氧化劑。另外，存在于聚合物基質(zhì)內(nèi)的氧化劑母體成分也可以包括氧化劑前體和一種或多種氧化劑、還原劑和質(zhì)子源。
本發(fā)明的另一方面，抗感染醫(yī)學(xué)裝置的聚合物基質(zhì)不包含可與氧化劑前體反應(yīng)生成氧化劑所必需的一種或多種反應(yīng)劑。例如，氧化劑或還原劑、生成氧化劑或還原劑的反應(yīng)劑或質(zhì)子源。這樣，氧化劑前體直到與水、氧化或還原制劑和/或質(zhì)子源接觸之后才發(fā)生反應(yīng)。在使用介入裝置時(shí)體液可提供缺乏的反應(yīng)劑。例如，作為氧化劑的過氧化氫可以由氧化酶基質(zhì)提供，其中基質(zhì)和酶之一或兩者是由體液提供的。因此，缺少一種或多種產(chǎn)生抗感染的氧化劑所必需的反應(yīng)劑(即，水、氧化劑或還原劑、或質(zhì)子)保證了裝置的穩(wěn)定性。醫(yī)學(xué)裝置可持續(xù)釋放氧化劑，使其長時(shí)間具備抗感染活性或殺精子活性，這取決于各種各樣的因素，其中包括氧化劑母體成分的濃度和性質(zhì)以及包含該氧化劑母體成分的聚合物成分的構(gòu)造。
多種聚合物都可以作為聚合物基質(zhì)來使用，其中包括熱塑性聚合物、熱固性聚合物和水凝膠。在本發(fā)明中采用的通常用于醫(yī)學(xué)裝置的聚合物材料包括硅氧烷、聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚氨基甲酸乙酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯和含氟聚合物。水凝膠包括聚丙烯酸酯、纖維素和淀粉。通常將氧化劑前體顆粒，以及一種或多種還原劑、氧化劑和質(zhì)子源添加到聚合物材料(或雙組分配方的合成橡膠)中，然后用各種方法(例如，模塑或擠塑)將其加工成醫(yī)學(xué)裝置。就雙組分彈性體配方(例如，聚甲基乙烯基硅氧烷(組分A)和由鉑催化劑和甲基氫化硅氧烷(methyl hydryl siloxane)組成的第二催化配方(組分B)的情況而言，氧化劑前體顆粒、氧化劑和質(zhì)子源可被分別添加到雙組分彈性體的組分A和組分B中。當(dāng)A與B混合到一起時(shí)，即可產(chǎn)生具有抗感染和殺精功能的固化聚合物。另外，在聚合物熱塑化時(shí)，固體顆粒通常是在等于或略高于其熔點(diǎn)(或略高于熔點(diǎn))溫度聚合物呈液態(tài)時(shí)被加到聚合物基質(zhì)中，而當(dāng)聚合物被冷卻到其熔點(diǎn)以下時(shí)，則分散于聚合物基質(zhì)中。氧化劑前體成分遍布在抗感染醫(yī)學(xué)裝置的聚合材料之中。另外，包含氧化劑前體成分的聚合材料可作為醫(yī)學(xué)裝置的表面涂層。例如，在有導(dǎo)絲和管腔的導(dǎo)管中，氧化劑前體成分可遍布在導(dǎo)絲上，或者可以在導(dǎo)管腔的內(nèi)表面和外表面中，至少一個(gè)表面上涂布一層包含氧化劑前體成分的聚合材料。所采用的方法，取決于各種各樣的因素，其中包括所需的氧化劑濃度、聚合物材料和應(yīng)用的情況。例如，含氧化劑前體成分的聚合材料，被到涂到由非聚合物材料制成的醫(yī)學(xué)裝置，或聚合物材料制成的醫(yī)學(xué)裝置上(由于其特征或加工條件不能將氧化劑前體成分加入主體聚合物材料)。
在第一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了具有抗感染性能可植入的裝置，所述的裝置包含適于植入的固體疏水聚合材料，在所述的聚合物材料中包含干燥的可產(chǎn)生氧化劑的配方，所述的配方是碘鹽和氧化因子的干混物，其中干燥碘鹽選自無水碘化鉀、無水碘化鈉以及它們的混合物和氧化劑的干混合物。氧化劑前體成分選自無水的堿金屬碘酸鹽、無機(jī)的或有機(jī)的過酸、產(chǎn)生H2O2的氧化酶以及它們的組合。優(yōu)選的固體聚合物材料是一種硅氧烷合成橡膠。
優(yōu)選的是，以固體聚合物材料的重量為基準(zhǔn)，無水碘化鉀、無水碘化鈉或兩者混合物的最佳濃度為0.01％～16％。優(yōu)選的無水的堿金屬碘酸鹽是無水碘酸鈉、五氧化碘以及它們的組合。優(yōu)選的無機(jī)過酸或有機(jī)過酸是過硼酸、有機(jī)過氧酸和它們的組合。如果無機(jī)過酸或有機(jī)過酸是配方中唯一的氧化劑，則其濃度約為占固體聚合物材料重量的0.01％～16％。優(yōu)選的產(chǎn)生H2O2的氧化酶是葡萄糖氧化酶、二胺氧化酶以及它們的組合。這里所講的“葡萄糖氧化酶”應(yīng)當(dāng)理解為是“D-葡萄糖氧1-氧化還原酶”，EC1.1.3.4；而“二胺氧化酶”則應(yīng)當(dāng)理解為是“胺氧化還原酶[脫氨基的][包含吡哆醛的]”，EC1.4.3.6。最優(yōu)選的產(chǎn)生H2O2的氧化酶，進(jìn)一步包含一種過氧化物酶?！斑^氧化物酶”為供體過氧化氫氧化還原酶(hydrogen-peroxide oxidoreductase),EC 1.11.1.7。如果產(chǎn)生H2O2的氧化酶是配方中唯一的氧化劑，則其優(yōu)選濃度應(yīng)約為占固體聚合物材料重量0.01％～2.5％。最優(yōu)選的，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)的濃度至少占固體聚合物材料重量0.01％，比活性在2,000～200,000 IU/克固體(即每克葡萄糖氧化酶)的范圍內(nèi)，并且過氧化物酶(供體過氧化氫氧化還原酶；EC 1.11.1.7)的濃度至少應(yīng)為占固體聚合物材料重量的0.01％，比活性在250,000～330,000 IU/克固體的范圍內(nèi)。但氧化酶和過氧化物酶合并后的總濃度應(yīng)在0.01％至2.5％的范圍內(nèi)。最優(yōu)選的，二胺氧化酶(胺氧 氧化還原酶[脫氨基的][包含吡哆醛的]，EC 1.4.3.6)的濃度應(yīng)至少為0.01％，其比活性為50～800 IU/克固體；過氧化物酶(供體過氧化氫氧化還原酶，EC 1.11.1.7)的濃度應(yīng)至少為0.01％；其比活性為250,000～330,000IU/克固體。配方應(yīng)包括干燥劑，以保持碘鹽穩(wěn)定性，避免由于吸收來自大氣的水分而提前溶合和形成游離碘。干燥劑應(yīng)選自1％～10％的聚乙烯吡咯烷酮、CaCl2以及它們組合的干燥粉末混合物。
第二個(gè)實(shí)施例，提供了具抗感染或避孕性能的水凝膠裝置，該裝置包括水凝膠制劑和產(chǎn)碘配方，其中產(chǎn)碘配方包括碘化物和氧化劑，碘化物選自碘化鉀、碘化鈉和它們的組合，而氧化劑的含量足以使碘從碘化物中釋放出來。
氧化劑優(yōu)選的是堿金屬碘酸鹽、過酸、可產(chǎn)生H2O2的氧化酶以及它們的組合。堿金屬碘酸鹽最好是碘酸鈉或五氧化碘或兩者的混合物。過酸應(yīng)是過硼酸、過乙酸或二者混合物。產(chǎn)生H2O2的氧化酶最好選自葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC1.1.3.4)或二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC1.4.3.6)以及它們的組合。優(yōu)選的產(chǎn)生H2O2的氧化酶不一定包括過氧化物酶。過氧化物酶應(yīng)是供體過氧化氫氧化還原酶；EC 1.11.1.7。
水凝膠制劑應(yīng)選自線形聚丙烯酸酯、交聯(lián)的聚丙烯酸酯、羥烷基纖維素、多羧烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯醇、乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽以及它們組合而成的多羧基或多羥基聚合物。在水中水凝膠制劑的含量(按重量計(jì))應(yīng)約為0.2％～5％。水凝膠制劑的含量應(yīng)約為2％(按配方的重量計(jì)算)。配方的pH值應(yīng)為3.0～6.5左右。最佳pH值是4.0。
在裝置的水凝膠配方里碘化物的濃度應(yīng)為0.1mM～200mM左右。當(dāng)水凝膠配方中的氧化劑是堿金屬碘酸鹽或過酸時(shí)，該氧化劑的濃度應(yīng)為0.1mM～200mM。當(dāng)配方中氧化劑是產(chǎn)生H2O2的氧化酶時(shí)，該氧化劑的濃度應(yīng)為2μg/ml～500μg/ml。葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)比活性在2,000至200,000 IU/克固體范圍內(nèi)；或者二胺氧化酶(胺氧氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)比活性在50至800 IU/克固體范圍內(nèi)。當(dāng)過氧化物酶(供體過氧化氫氧化還原酶；EC 1.11.1.7)比活性在250,000至330,000 IU/克固體范圍內(nèi)時(shí)，濃度約為2μg/ml～500μg/ml。
本發(fā)明提供的水凝膠裝置為適于置入陰道并能滯留在子宮頸區(qū)域的、具抗感染和避孕性能的圓環(huán)形構(gòu)件，并且是由下述方法制成的(A)將形成水凝膠的配方與產(chǎn)碘的含水配方混合形成裝置的原料，其中產(chǎn)碘的配方包括碘化物和氧化劑，而形成水凝膠的配方包括水凝膠制劑。碘化物選自碘化鉀、碘化鈉以及它們的組合；水凝膠制劑選自線形聚丙烯酸酯或交聯(lián)的聚丙烯酸酯、羥烷基纖維素、多羧烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯醇或乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸或它們的組合。以及(B)將裝置的原料灌入環(huán)形或盤形模具，以便按模具形狀形成半固體。
根據(jù)需要(例如，在陰道裝置用于避孕和感染的情況下)，也可向原料內(nèi)加入粘度促進(jìn)素。粘度促進(jìn)素應(yīng)選自線形聚丙烯酸酯、交聯(lián)的聚丙烯酸酯、羥烷基纖維素、多羧烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯醇、乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽以及它們組合的多羧基或多羥基聚合物。按重量計(jì)算，水中粘度促進(jìn)素的含量應(yīng)約為0.2％～5％。按含水配方的重量計(jì)算，粘度促進(jìn)素約為2％。裝置原料pH值應(yīng)為3.0～6.5。最佳pH值為4.0。
無論采用疏水聚合物還是水凝膠制作，具抗感染性能的裝置都應(yīng)為按體腔形狀設(shè)計(jì)(一種專用的植入物設(shè)計(jì))，或設(shè)計(jì)成薄片形，厚度為0.1mm～10mm。陰道置入物的形狀應(yīng)被制成適合陰道置入并可滯留在子宮頸區(qū)域中的圓環(huán)形。較理想的圓形裝置的形狀應(yīng)是環(huán)、凹面盤和栓。設(shè)計(jì)可與陰道壁和子宮頸之間的穹隆相吻合的環(huán)形構(gòu)型時(shí)，其外徑應(yīng)為3.0cm～7.0cm。最好是5.6cm～6.0cm。考慮到裝置的厚度為0.5～1.5cm，其環(huán)形內(nèi)徑應(yīng)為2.0cm～6.0cm，最好是內(nèi)徑為4.6cm～5cm、厚度為0.8cm～1.2cm的環(huán)。
第三個(gè)實(shí)施例提供了包括雙分子層水凝膠抗感染裝置，該裝置的第一層為水凝膠劑和產(chǎn)碘配方的一種成分構(gòu)成，而第二層則是有水凝膠劑和產(chǎn)碘配方的第二種成分構(gòu)成。產(chǎn)碘成分的第一種成分包含碘化物，第二種成分包含氧化劑。其中碘化物選自碘化鉀、碘化鈉和它們的組合；氧化劑的量足以使碘從碘化物中釋放；水凝膠制劑選自線形聚丙烯酸酯或交聯(lián)的聚丙烯酸酯、羥烷基纖維素、多羧烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯醇或乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽或它們的組合。
氧化劑優(yōu)選的是堿金屬碘酸鹽、過酸、產(chǎn)生H2O2的氧化酶以及它們的組合。堿金屬碘酸鹽最好是碘酸的鉀鹽或鈉鹽、五氧化碘或兩者混合物。過酸最好是過硼酸、過乙酸或二者。產(chǎn)H2O2的氧化酶最好選自葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC1.1.3.4)或二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)以及它們的組合。產(chǎn)H2O2的氧化酶也可包括過氧化物酶。過氧化物酶應(yīng)是供體過氧化氫氧化還原酶(EC 1.11.1.7)。
水凝膠制劑應(yīng)是選自線形聚丙烯酸酯、交聯(lián)的聚丙烯酸酯、羥烷基纖維素、多羧烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯醇、乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽以及它們的組合的多羧基或多羥基聚合物。在水中水凝膠制劑的含量按重量計(jì)算應(yīng)為0.2％～5％。無論第一或第二成分配方配置的水凝膠制劑以重量計(jì)算應(yīng)約為2％。配方的pH值應(yīng)為3.0～6.5左右。最佳pH值約為4.0。
在雙分子層水凝膠裝置配方中碘化物的濃度應(yīng)為0.1mM～200mM。當(dāng)雙分子層水凝膠裝置配方中氧化劑是堿金屬碘酸鹽或過酸時(shí)，氧化劑的第二成分的濃度應(yīng)為0.1mM～200mM。而當(dāng)氧化劑是產(chǎn)生H2O2的氧化酶時(shí)，氧化劑的第二成分的濃度應(yīng)為2μg/ml～500μg/ml。葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC1.1.3.4)比活性在2,000至200,000 IU/克固體的范圍內(nèi)；或者二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)比活性在50至800 IU/克固體的范圍內(nèi)。當(dāng)過氧化物酶(供體過氧化氫氧化還原酶；EC 1.11.1.7)的比活性介于250,000 IU/克固體和30,000 IU/克固體之間時(shí)，其濃度約為2μg/ml～500μg/ml。
第四個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了具有抗感染活性涂層的可植入裝置，該裝置為聚合物材料制成，其表面具有抗感染涂層。其中抗感染涂層由固態(tài)的疏水聚合物材料以及干燥的產(chǎn)碘配方構(gòu)成，而干燥的產(chǎn)碘成分是選自無水的碘化鉀、無水的碘化鈉以及它們組合的碘鹽的干燥混合物和氧化劑，其中氧化劑選自無水的堿金屬碘酸鹽、無機(jī)或有機(jī)的過酸、產(chǎn)生H2O2的氧化酶以及它們的組合。優(yōu)選的固體聚合物材料是硅氧烷合成橡膠。
按抗感染涂層的重量計(jì)算，無水碘化鉀、無水碘化鈉或兩者混合物的濃度優(yōu)選的是0.01％～16％。無水的堿金屬碘鹽優(yōu)選的是無水的碘酸鈉、五氧化碘和它們的組合。無機(jī)或有機(jī)過酸優(yōu)選的是過硼酸、有機(jī)過氧酸以及它們的組合。如果無機(jī)或有機(jī)過酸是配方中唯一的氧化劑，按抗感染涂層材料的重量計(jì)算，其濃度最優(yōu)選的是0.01％～16％。產(chǎn)生H2O2的氧化酶優(yōu)選的是葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)、二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)以及它們的組合。產(chǎn)生H2O2的氧化酶應(yīng)包括過氧化物酶(供體過氧化氫氧化還原酶；EC 1.11.1.7)的酶。產(chǎn)生H2O2的氧化酶如果是配方中唯一的氧化劑，則按抗感染涂層材料的重量計(jì)算，其濃度最好為0.01％～2.5％。按抗感染涂層材料的重量計(jì)算，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)的濃度至少為0.01％，其比活性在2,000至200,000 IU/克固體的范圍內(nèi)；按固體聚合物材料的重量計(jì)算，當(dāng)氧化酶和過氧化物酶合并后的總濃度為0.01％～2.5％時(shí)，過氧化物酶(供體過氧化氫氧化還原酶；EC 1.11.1.7)的濃度至少為0.01％，其比活性在250,000至330,000 IU/克固體的范圍內(nèi)，按抗感染涂層材料的重量計(jì)算，二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC1.4.3.6)的濃度至少應(yīng)為0.01％，其比活性在50至800 IU/克固體的范圍內(nèi)；當(dāng)產(chǎn)H2O2的氧化酶的濃度約為0.01％～2.5％時(shí)，過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)的濃度至少應(yīng)為0.01％，其比活性在250,000至330,000 IU/克固體的范圍內(nèi)。抗感染涂層應(yīng)干燥劑以保證碘鹽的穩(wěn)定性，避免由于吸收來自大氣的水分、提前溶合而形成游離碘。干燥劑應(yīng)選自1％～10％(按重量計(jì))的聚乙烯吡咯烷酮、CaCl2以及它們組合的干粉混合物。
本發(fā)明可使固體植入裝置具有抗感染性能，把碘化物、釋放質(zhì)子的物質(zhì)和氧化劑添加到裝置上。釋放質(zhì)子的物質(zhì)是通過酸酐水解或酶催化反應(yīng)產(chǎn)生的。該酶催化反應(yīng)使用可產(chǎn)生H2O2酶催化碘化物，其中質(zhì)子是體液或者潤濕裝置的液體提供的。該裝置利用產(chǎn)生的質(zhì)子，以化學(xué)方法把碘化物轉(zhuǎn)換成碘分子，但是缺乏水或體液時(shí)，裝置不發(fā)生效力。
第五個(gè)實(shí)施例提供了適合置入陰道，并在陰道內(nèi)產(chǎn)生具備足以抗感染和殺精子的濃度的碘的裝置，另一方面，該裝置是機(jī)械地釋放抗感染劑和避孕劑的裝置，該裝置包括(A)有限定儲(chǔ)艙的管壁的硅氧烷管，其中所述管壁進(jìn)一步包括眾多通過管壁延伸并且與儲(chǔ)艙連通的自閉孔；以及(B)在儲(chǔ)艙內(nèi)的水合配方包括碘化物和一種氧化劑，其中碘化物選自碘化鉀、碘化鈉以及它們的組合，當(dāng)儲(chǔ)艙內(nèi)的液體被排到外部環(huán)境后，所述的氧化劑量足夠使體液中存在的質(zhì)子或作用物混合碘化物，釋放所需要的元素碘。另外，作用物、質(zhì)子源、碘化物和氧化劑可以作為干燥混合物被配制在一起，在使用前將水作為溶劑化制劑添加到該混合物中，然后，該混合物形成溶劑化物而成為抗感染和殺精子的碘。這種干燥混合物可以在儲(chǔ)艙內(nèi)，也可以在使用前分別與水合并后再添加到儲(chǔ)艙中。
優(yōu)選的氧化劑是堿金屬碘酸鹽、過酸、產(chǎn)生H2O2的氧化酶以及它們的組合。堿金屬碘酸鹽最好是碘酸鈉或五氧化碘或兩者混合物。過酸最好是過硼酸、過乙酸或二者混合物。產(chǎn)H2O2的氧化酶最好選自葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)或二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)以及它們的組合。產(chǎn)H2O2的氧化酶也可包括過氧化物酶。過氧化物酶應(yīng)是供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7。
優(yōu)選的水合配方包括粘度促進(jìn)素。粘度促進(jìn)素最好是選自線形聚丙烯酸酯、交聯(lián)的聚丙烯酸酯、羥烷基纖維素、多羧烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯醇、乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽以及它們組合的多羧基或多羥基聚合物。按重量計(jì)，粘度促進(jìn)素在水中的含量應(yīng)為0.2％～5％。按水合配方的重量計(jì)，粘度促進(jìn)素約為2％。水合配方的pH值應(yīng)為3.0～6.5。最佳pH值約為4.0。
優(yōu)選的碘化物在水合配方中的濃度應(yīng)為0.1mM～200mM。當(dāng)氧化劑是碘的堿金屬氧化物或過酸時(shí)，該氧化劑的濃度應(yīng)為0.1mM～200mM。當(dāng)氧化劑是產(chǎn)H2O2的氧化酶時(shí)，該氧化劑在水合配方的濃度應(yīng)為2μg/ml～500μg/ml。葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)比活性在2,000至200,000 IU/克固體的范圍，或者二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC1.4.3.6)比活性在50至800IU/克固體的范圍。當(dāng)過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)比活性在250,000至330,000IU/克固體的范圍內(nèi)時(shí)，其濃度應(yīng)為2μg/ml～500μg/ml。
裝置應(yīng)被制成適合置入陰道并可滯留在子宮頸區(qū)域中的圓環(huán)形狀。裝置的圓環(huán)形狀應(yīng)是環(huán)、凹面盤和栓塞狀。圓環(huán)形裝置的外徑應(yīng)為3.0cm～7.0cm，最好為5.6cm～6.0cm。自封口孔的直徑應(yīng)為0.01mm～0.15mm，自封口孔應(yīng)分布在圓環(huán)形裝置的圓周上，密度最好是每平方厘米表面積1個(gè)～20個(gè)孔。
第六個(gè)實(shí)施例提供了一種微環(huán)管式抗感染和避孕裝置，該裝置為包括內(nèi)含小溝槽的實(shí)心聚合物材料制成，其中包括干燥的產(chǎn)碘配方。裝置被制成適合置入陰道并可滯留在子宮頸區(qū)域的圓環(huán)形狀，而干燥的產(chǎn)碘配方是選自無水碘化鉀、無水碘化鈉以及它們的組合的碘鹽和選自無水堿金屬碘酸鹽、無機(jī)或有機(jī)的過酸、產(chǎn)生H2O2的氧化酶以及它們組合的氧化劑混合物。
按裝置的重量計(jì)，無水碘化鉀、無水碘化鈉或兩者混合物的濃度應(yīng)為0.5％～16％。無水堿金屬碘鹽應(yīng)選自碘酸鈉、五氧化碘以及它們的組合。無機(jī)或有機(jī)過酸應(yīng)選自過硼酸、有機(jī)過氧酸和它們的組合。無機(jī)或有機(jī)過酸如果是裝置中唯一的氧化劑，則其濃度應(yīng)為0.5％～16％。產(chǎn)生H2O2的氧化酶應(yīng)選自葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)、二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC1.4.3.6)以及它們的組合。產(chǎn)H2O2的氧化酶應(yīng)包括過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)。產(chǎn)H2O2的氧化酶如果是裝置中唯一的氧化劑，則其濃度應(yīng)為0.1％～2.5％。當(dāng)氧化酶和過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)酶合并后的總濃度為0.01％～2.5％時(shí)，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)的濃度至少應(yīng)為0.5％，比活性在2000至200,000 IU/克固體的范圍內(nèi)；而過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)的濃度至少為0.01％，比活性在250,000至330,000 IU/克固體的范圍內(nèi)。當(dāng)產(chǎn)H2O2的氧化酶的濃度為0.01％～2.5％時(shí)，二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC1.4.3.6)的濃度至少應(yīng)為0.01％，(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)比活性在50至800 IU/克固體的范圍內(nèi)，而過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC1.11.1.7)的濃度至少應(yīng)為0.01％的濃度存在的，比活性在250,000至330,000 IU/克固體的范圍內(nèi)。該微環(huán)管裝置應(yīng)包括干燥劑，以保持碘鹽的穩(wěn)定性，避免由于吸收來自大氣的水分、提前溶劑化而形成游離碘。干燥劑應(yīng)是選自1％～10％的聚乙烯吡咯烷酮、CaCl2以及它們的組合的干粉混合物。裝置應(yīng)被制成適合置入陰道并可滯留在子宮頸區(qū)域中的圓環(huán)形狀。裝置的圓環(huán)形狀是環(huán)、凹面盤和栓塞。裝置的外徑應(yīng)為3.0cm～7.0cm。最好是5.6cm～6.0cm。實(shí)心聚合物材料應(yīng)是疏水的有機(jī)硅合成橡膠。
雖然前面討論的主要是產(chǎn)碘成分，但是應(yīng)該理解，在此討論的各種實(shí)施例中包括一些備選的抗感染氧化劑。這些抗感染氧化劑可作為一種運(yùn)載工具出現(xiàn)，它以前體反應(yīng)物的形式、以休眠狀態(tài)存在于多聚合材料中，它是與第三種基本反應(yīng)成分(如水作為溶劑因子參加反應(yīng))引入相伴隨的反應(yīng)因子的形成和釋放載體，它也可以是形成抗感染產(chǎn)物的反應(yīng)所必須的協(xié)同因子。例如，在需要時(shí)能由母體反應(yīng)劑重新形成的氧化劑，包括超氧化物、過氧化氫、游離羥基、次鹵酸鹽(次氯酸鹽(OCl-)、次碘酸鹽(OI-)、次溴酸鹽(OBr-))、鹵化胺(氯胺、碘胺和溴胺)，它們是通過次鹵酸鹽與伯胺或仲胺反應(yīng)形成的氧化性產(chǎn)物(例如，通過把?；撬嵋氪温人嵝纬傻呐；撬崧劝?；硫化氰(SCN)2)；次硫氰酸(OSCN)；以及氧化氮。
圖2說明采用不同的五氧化碘與合成橡膠質(zhì)量比制備的硅氧烷藥片動(dòng)態(tài)釋放五氧化碘的釋放曲線，其中硅氧烷片按每毫升1片的密度懸浮在100mM的檸檬酸鈉溶液(pH4.0)中，其殺微生物研究的結(jié)果見表3。人們可以看到釋放到緩沖液中的碘酸鹽的濃度與被封閉在聚合物基劑內(nèi)的五氧化碘的質(zhì)量成正比。由于用BHI介質(zhì)代替檸檬酸緩沖液時(shí)觀察到完全一樣的五氧化碘的釋放率，說明復(fù)雜的介質(zhì)對(duì)碘五氧化碘的溶劑化率和擴(kuò)散率沒有明顯的影響。
圖3說明按8％碘酸鹽、2％碘化物和10％PVP的質(zhì)量比(一種按每毫升1片的密度添加到BHI中則最適合有效地殺死C乳頭狀體的配方)配制的藥片浸泡后按不同的間隔動(dòng)態(tài)釋放碘酸鹽和碘化物的釋放曲線。這些藥片在室溫下浸泡在100mM檸檬酸鈉溶液中(pH4.0)，然后按指定的間隔抽取緩沖液的等分試樣以便分析碘酸鹽和碘化物。碘酸鹽和碘化物的峰值水平分別在2mM和1mM的范圍中，證明在藥片使用不足4小時(shí)就足以在外部介質(zhì)中催化形成完全殺死C乳頭狀體的碘分子。
圖4說明在實(shí)施例3和4中對(duì)硅氧烷合成橡膠有關(guān)的按8％碘酸鹽，2％碘化物和10％PVP配制的硅氧烷藥片按不同的浸泡時(shí)間間隔(1片/毫升)在外部介質(zhì)(100mM檸檬酸鈉溶液，pH4.0)中各自形成的碘分子的水平。
圖5說明在冷凍干燥前將按2mM碘化鉀、2mM碘化鈉配制的1％高粘度藻酸鹽水凝膠裝置，溶劑化時(shí)重新形成的碘分子的量。經(jīng)冷凍干燥的水凝膠作為1cm×0.6cm的圓筒形部分浸沒在100mM檸檬酸鈉溶液(pH4.0)中并且在20分鐘內(nèi)測(cè)定緩沖液介質(zhì)中的碘分子的量。這些數(shù)值代表3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值。樣品中沒有碘分子的對(duì)照試驗(yàn)是以同樣的方式進(jìn)行的，只是在制備對(duì)照裝置時(shí)將碘化鉀、碘化鈉從水凝膠基質(zhì)中剔除。
圖6說明受質(zhì)子驅(qū)動(dòng)而再次形成新生碘分子的量，以及在葡萄糖氧化酶的不同水平下，當(dāng)Ph值分別為4.5和7.4時(shí)，采用固定濃度的辣根過氧化物酶、碘化物和葡萄糖產(chǎn)生碘的可比速率。
圖7說明從有硅氧烷和聚乙烯涂層的中空管狀材料釋放碘酸鹽和碘化物。這些涂層按配方制成2.5和5.0長的硅氧烷聚合物涂在在套管上并(象在實(shí)施例6中介紹的那樣)把碘酸鹽和碘化物封裝在壁厚約為0.1mm的PVP中。然后，將有聚合物涂層的套管浸沒在5毫升100mM檸檬酸緩沖液(pH4.0)中，并且在大致28小時(shí)的時(shí)期里，定期地分析緩沖溶液的等分試樣，以確定殘留的碘酸鹽和碘化物。另外，還分析在洗滌緩沖液中形成的元素碘，并且表現(xiàn)在相同間隔內(nèi)碘元素在4ppm～30ppm之間變動(dòng)。涂層套管在檸檬酸緩沖液中浸泡大約24小時(shí)之后，碘化物和碘酸鹽達(dá)到峰值。
圖8說明本發(fā)明適合置入陰道并在子宮頸口的兩種機(jī)械釋放裝置的構(gòu)型，被展開的構(gòu)型(左)和環(huán)狀構(gòu)型(環(huán)形物體)(右)。
圖9說明殺精子配方使人的精子喪失活動(dòng)能力的情況。在這些試驗(yàn)中，葡萄糖氧化酶被設(shè)定在416μg/ml，辣根過氧化物酶被設(shè)定在17μg/ml，碘化物在63mM下保持不變，葡萄糖為11.6mM。精液用在10mM磷酸鈉緩沖液(pH7.4)中制成等滲鹽水稀釋6倍，并且在精液與試驗(yàn)反應(yīng)劑混合的20秒內(nèi)記錄精子游動(dòng)性得分。洗滌后精子與配方物質(zhì)脫離但不具游動(dòng)性，從而表明精子的不可逆的不動(dòng)性。從人的精液樣品中清除碘化物、或過氧化物酶(固體過氧化氫-氧化還原；EC 1.11.1.7)或葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC1.1.3.4)之一，將導(dǎo)致精子游動(dòng)性的保留。精子游動(dòng)性的分析，是以采用世界衛(wèi)生組織(WHO)修改的Sander-Cramer精子游動(dòng)性分析法的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的。誤差棒表示重復(fù)測(cè)定單一供體的±1SD?？杀鹊慕Y(jié)果是從由4個(gè)個(gè)體精子供體的樣品獲得的6個(gè)獨(dú)立的供體樣本中得到的。所有被試驗(yàn)的精子樣品都滿足評(píng)估精子游動(dòng)性的全部標(biāo)準(zhǔn)特征(＞20×106精子/毫升、＞50％游動(dòng)性和＞50％正常形態(tài))。


圖10說明導(dǎo)管的橫向剖視圖，該導(dǎo)管體現(xiàn)了本發(fā)明的特征，具有由聚合物基質(zhì)制成的導(dǎo)管體，在該導(dǎo)管上到處都包含著可產(chǎn)生氧化劑的成分。
圖11說明導(dǎo)管的橫向剖視圖，該導(dǎo)管體現(xiàn)了本發(fā)明的特征，具有導(dǎo)管體和聚合物基質(zhì)的膜層，在聚合物基質(zhì)內(nèi)包含著可產(chǎn)生氧化劑的成分。
圖12說明手套的縱向剖視圖，該手套體現(xiàn)了本發(fā)明的特征，它是由包含可產(chǎn)生氧化劑成分的聚合物基質(zhì)，并且，其中有被散布到手套內(nèi)表面上的質(zhì)子源。
發(fā)明詳述本發(fā)明是具有殺微生物、殺病毒和殺精子活性的醫(yī)學(xué)裝置。它是一種可植入的或局部(創(chuàng)傷)裝置，這種裝置浸沒在水溶液中時(shí)可被激活而產(chǎn)生諸如碘之類的氧化劑，并在持續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)顯示出殺微生物和殺病毒活性。不同于抗菌素療法，把產(chǎn)生碘的配方混合到疏水和/或親水聚合物制成的裝置中，可防止耐藥菌的發(fā)生，這種用于預(yù)防和治療感染的裝置給使用者增加了保護(hù)、減少了風(fēng)險(xiǎn)。盡管下面的討論主要與本醫(yī)學(xué)裝置產(chǎn)生的具有抗感染殺精子氧化劑的碘有關(guān)，但是應(yīng)該知道我們也可采用其它的氧化劑發(fā)揮同樣的效能。
本發(fā)明的操作方法，是把產(chǎn)氧化劑成分(例如，碘鹽)的精碾顆粒，在聚合物固化和/或內(nèi)加工成特定尺寸和構(gòu)型的涂層或裝置之前，直接混合到聚合物基質(zhì)中。這些鹽在它們與體液接觸之前保持惰性，并被封閉在聚合物基質(zhì)內(nèi)。微環(huán)管內(nèi)的鹽在催化元素碘形成的溶劑化過程中，彼此直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。新生的碘分子在幾小時(shí)、幾天或數(shù)周內(nèi)穩(wěn)定產(chǎn)生，其產(chǎn)量取決于封裝這些鹽的聚合物基劑的化學(xué)性質(zhì)、鹽和反應(yīng)劑相對(duì)聚合物的質(zhì)量的濃度以及構(gòu)成鹽混合物的反應(yīng)劑成分。裝置的目標(biāo)是產(chǎn)生大約5至100ppm最佳殺微生物水平的碘。裝置既可使用親水性聚合物基質(zhì)，又可使用疏水性聚合物基質(zhì)。通過預(yù)制含有產(chǎn)碘配方的疏水或親水聚合物涂層，或者使用直接封裝了產(chǎn)碘配方的聚合物制作整個(gè)裝置，就可以使置入裝置具備抗感染性能。
制造這種裝置時(shí)應(yīng)遵循下述原則。第一，產(chǎn)碘配方必須以固體形式封裝在聚合物基質(zhì)內(nèi)，在被溶劑化之前，該配方呈休眠狀態(tài)。第二，快速產(chǎn)生碘。這需要在碘化物氧化轉(zhuǎn)化成碘的溶劑化區(qū)內(nèi)，保持高濃度的碘鹽，以及反應(yīng)內(nèi)部可提供反應(yīng)所需要的質(zhì)子源。本裝置(能植入的，陰道療法和傷口敷料)是根據(jù)應(yīng)用要求而將聚合物模塑成特定形狀并使其具備抗感染活性。將本發(fā)明應(yīng)用于導(dǎo)尿管和各種其他的植入身體的裝置時(shí)，由于該裝置所具備的可在置入部位清潔致病微生物和病毒的能力，而使這些裝置具有防止感染的效能。用膠囊包裹各種產(chǎn)碘配方的裝置可治療象BV或pPROM那樣的繼發(fā)感染，這些裝置具有適當(dāng)?shù)臉?gòu)型，并被放進(jìn)陰道，或?qū)χ訉m頸發(fā)揮作用。也可為預(yù)先成形的裝置(例如，整形外科的關(guān)節(jié)、金屬嵌入物、心臟起搏器等)制備涂層，或者是做成薄片或“護(hù)創(chuàng)膏布”的形狀而預(yù)防傷口和灼傷面感染。
本發(fā)明是以下述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)的，即可被氧化或還原的干燥碘鹽，能以穩(wěn)定形式被封閉于親水和/或疏水聚合物中。這種可被氧化或還原的干燥碘鹽在體腔(例如，陰道、尿道)或者間隙中接觸體液后，將被溶劑化，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成殺微生物和殺病毒的游離碘。聚合物基劑內(nèi)的濃差梯度、碘鹽的溶劑化及氧化反應(yīng)綜合作用持續(xù)產(chǎn)生新生碘分子。本發(fā)明還利用體液中(例如，在陰道和其他體腔中)的天然還原性化合物來增強(qiáng)碘的形成。即被封閉在對(duì)還原作用敏感的裝置中的碘化物經(jīng)氧化產(chǎn)生新碘。這種氧化反應(yīng)可以是酶促反應(yīng)，也可以是非酶促反應(yīng)。包含有碘鹽和碘化物的疏水硅氧烷聚合物被制成具有抗感染活性的裝置。目前已有人研究利用水凝膠、藻酸和聚丙烯酸酯制作類似裝置，將其置入體腔或者置于傷口之上，發(fā)揮局部殺微生物和殺病毒的作用。
參照各圖，圖1表明一塊5克的硅氧烷釋放被包裹的碘化鈉的能力。該裝置為厚0.3cm和直徑5.0cm的圓盤，并在疏水合成橡膠材料固化前，向其中嵌入碘化鈉。將該圓盤浸沒含有10mM磷酸鈉鹽溶液(pH7.4)的150mM NaCl水溶液中。圖1中的數(shù)據(jù)為約1個(gè)月時(shí)間里碘化鈉的釋放情況。
圖2表明碘酸酐(五氧化碘)被封閉在按圖1所示方式制造的盤形硅氧烷微環(huán)管中，所不同的是用酸酐代替碘化物。被釋放到溶液中的氧化物鹽的濃度與固化和制作裝置前封閉在硅氧烷聚合物內(nèi)的氧化物的數(shù)量成正比。
圖3表明碘酸鹽和碘化物同時(shí)被封閉于按制作圖1所示的硅氧烷盤形裝置中。在溶解時(shí)，碘酸鹽和碘化物一起進(jìn)入反應(yīng)，形成新碘分子。緩沖液中可見碘(見圖4)，以這種方式制作的裝置呈現(xiàn)出強(qiáng)大的殺微生物活性(見實(shí)施例3和4)。
圖4表示象實(shí)施例3和4那樣，以硅氧烷合成橡膠材料計(jì)算，按8％碘酸鹽、2％碘化物和10％PVP的質(zhì)量比配制的硅氧烷藥片，被浸沒在外部介質(zhì)中，不同時(shí)間所產(chǎn)生的碘的水平。
圖5表示從水凝膠聚合物向緩沖液(100mM檸檬酸鈉溶液，pH4.0)中釋放碘的水平。水凝膠聚合物(30)是由1％高粘度藻酸組成，并且被制成適合插入創(chuàng)傷切口的圓柱形(見實(shí)施例5)。碘化物和碘酸鹽被封閉在經(jīng)冷凍干燥的藻酸聚合物內(nèi)。該水凝膠裝置在被放進(jìn)水溶液(即浸漬緩沖液)后被激活。水凝膠在浸沒時(shí)被溶劑化并分散到緩沖溶液中，這樣就可以不用將起取出。
圖6表示受質(zhì)子驅(qū)動(dòng)的重新產(chǎn)生的碘，并且顯示了采用固定濃度的辣根(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)、碘化物和葡萄糖在不同Ph值時(shí)所產(chǎn)生碘的類似比率以及葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)的變化水平。
圖7是從數(shù)根覆蓋著一層包含碘酸鹽、碘化物和PVP的產(chǎn)碘配方的聚乙烯和硅氧烷套管，隨時(shí)間變化釋放碘酸鹽和碘化物的曲線(見實(shí)施例7)。發(fā)明樣品被浸沒在100mM檸檬酸鈉緩沖液(pH4.0)中。在浸泡時(shí)間里形成新碘的平均水平，作為釋放碘化物和碘酸鹽的結(jié)果分布在4ppm至30ppm范圍內(nèi)。
本發(fā)明的制造本發(fā)明的裝置包括含有產(chǎn)碘配方的儲(chǔ)艙，該配方被激活時(shí)產(chǎn)生大約5至100ppm.的碘。本發(fā)明的裝置依靠在體液中作為“活化劑”而存在的特定的還原性化合物和/或基質(zhì)化合物而發(fā)揮作用。在體液中存在的物質(zhì)包括還原性化合物(例如，抗壞血酸、谷胱甘肽和亞牛磺酸)、基層化合物(例如，葡萄糖)、精胺以及作為溶劑化制劑的水，它們能激活本發(fā)明的配方形成碘?；|(zhì)化合物往往與產(chǎn)H2O2的氧化酶型的酶耦聯(lián)(例如，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)或二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)過氧化物酶(供體過氧化氫氧化還原酶；EC 1.11.1.7)使這種耦聯(lián)變得容易。例如，作為干燥粉末混合物配制的辣根過氧化物酶和乳過氧化物酶可促進(jìn)耦聯(lián)。制造裝置時(shí)即將這種干粉混合物封裝在裝置的聚合物基劑內(nèi)。溶劑化時(shí)，氧化酶與它們各自的基質(zhì)接觸，而誘發(fā)H2O2形成。然后，作為氧化酶對(duì)其基質(zhì)化合物起作用產(chǎn)物的H2O2起氧化碘化物(還被包括在配方中)產(chǎn)生具有抗感染活性(例如，殺微生物和殺病毒活性)和殺精子避孕活性的碘。干燥的精碾碘鹽的氧化物、過酸或性能相似的氧化劑(例如，過硼酸鹽、過乙酸鹽等)都可以用來替代氧化酶被封閉在裝置內(nèi)。
在碘化物被氧化轉(zhuǎn)換成碘的過程中，可以使用各種各樣的氧化劑，只要它們可以被配制成無水的粉末。因此，氧化劑以非混溶狀被在添加到釋放裝置疏水聚合物中，而浸沒在水溶液中則溶劑化，這樣它們才能夠與碘化物接觸，并使它轉(zhuǎn)化成碘。就碘酸鈉或五氧化碘(它自動(dòng)地水解成碘酸)的情況而言，結(jié)晶的鹽被封閉在釋放裝置的微環(huán)管中并且在與體液(例如陰道流體)接觸時(shí)，從該裝置中流出。結(jié)晶的鹽與陰道液和精液中存在的還原性化合物發(fā)生，氧化還原反應(yīng)形成碘。因此，在裝置所處的還原性環(huán)境中，使用碘化物材料就可以產(chǎn)生碘，從而使陰道壁和子宮頸分布具有抗感染、殺精避孕作用的碘分子(例如從5～100ppm)。
為了把產(chǎn)碘配方加入疏水聚合物，制作裝置時(shí)要求首先把產(chǎn)碘配方碾成200微米或更細(xì)的細(xì)粉末。然后，這種干燥的配方在室溫下(20至25℃)被機(jī)械地?fù)交煸谧鳛榫酆衔锘鶆┦褂玫氖杷铣上鹉z材料中，形成混合物。固化前的聚合物基劑母體最適合于這種技術(shù)。例如，產(chǎn)生抗感染氧化劑的成分(如碘化鉀)可以被預(yù)混到一種共聚物中(組分A)。質(zhì)子源(例如，磷酸二氫鈉)和氧化劑(例如，碘酸鈉)可以與適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮黄鸨换旌系搅硪环N共聚交聯(lián)劑中(組分B)。固化前將組分A和組分B混合到一起，啟動(dòng)交聯(lián)聚合過程，同時(shí)把這種產(chǎn)碘配方封閉到混合物內(nèi)。在混合物固化之前，把該混合物放入模具中，或者從模頭擠出，使之固化成型。裝置的形狀應(yīng)適于其應(yīng)用。如適合貼到創(chuàng)傷和灼傷面上，防止和治療表面感染的擠塑片、適合治療和/或防止陰道感染或pPROM的環(huán)和栓子、適合防止尿道感染的Foley導(dǎo)管狀、自動(dòng)滅菌的導(dǎo)尿管、作為涂層涂在導(dǎo)管導(dǎo)絲上使其具有抗感染性能的擠塑物等。在特定的體腔或創(chuàng)傷部位中的用途決定了其形狀。
在制造本發(fā)明的裝置時(shí)，所使用的疏水聚合物(合成橡膠材料)包括醫(yī)用級(jí)的低稠度硅氧烷合成橡膠材料(LSR硅氧烷合成橡膠材料)，例如，NuSil MED-4815、-4820、-4830、-4840或-4850模塑材料；NuSil醫(yī)用級(jí)LSR4-5805硅氧烷合成橡膠材料；適合擠塑的高稠度硅氧烷合成橡膠材料(HTR合成橡膠材料)，例如NuSilMED-4550、-4565、-4719、-4750和-4780；以及具有熱塑性的和室溫下可硫化的硅氧烷聚合物。其他可使用的聚合物包括合成橡膠材料，例如聚脲、聚氨基甲酸乙酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯；纖維素酯(例如，乙基、甲基和丙基的形式)；聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯乙酸乙烯酯、彈性體類的有機(jī)硅聚合物、聚羥烷基酯、共聚物以及這些具有疏水和熱塑性的組合材料。
如果用酶(例如，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)或二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6))封包配方，制造裝置時(shí)必須使用室溫硫化的合成橡膠材料。因?yàn)楣袒枰母邷囟葘⑹姑缸冃浴?20℃～170℃高溫不會(huì)影響制造這種裝置時(shí)所用原料中的非酶催成分的包封。在用體液潤濕裝置時(shí)在裝置表面形成的游離碘的水平絕不低于5ppm，而與體液接觸20分鐘之內(nèi)其水平將超過100ppm。這個(gè)水平的碘具有最強(qiáng)的殺微生物、殺病毒和殺精子活性。
另外，本發(fā)明中裝置可以用親水聚合物(例如，水凝膠)來制作。在使用中，聚合物基劑包封產(chǎn)碘配方，并與產(chǎn)碘配方同步溶劑化，成為粘液狀的凝膠/溶膠涂布在植入部位上使之具有抗感染活性。
適合加水配方中的水凝膠包括約從0.2至5％高粘度或中等粘度的藻酸，B.F.Goodrich Carbopol 971 PNF(或這種聚丙烯酸的交聯(lián)的類似物，例如，B.F.Goodrich Carbopol 974 PNF或NoveonTMAAI)，或者用NaOH調(diào)整到最佳pH值(大約3.7至4.2)的藻酸和Carbopol的1∶1的混合物。一般的說，有幾種水凝膠可用于這種制造工藝，其中包括選自線形或交聯(lián)的聚丙烯酸酯、多羧烷基纖維素、羥烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯醇或乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽以及它們組合的水凝膠。
水凝膠的低pH值，對(duì)于保證在形成碘的過程中穩(wěn)定地供應(yīng)H+是至關(guān)重要的(見實(shí)施例6)。另外，在陰道內(nèi)使用所述裝置，水凝膠的低pH值對(duì)于保持正常陰道液的pH值(例如，從3.7至4.5)也是至關(guān)重要的。低pH值還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是它有助于水凝膠的殺精子和殺微生物活性。含產(chǎn)碘配方的親水聚合物(例如水凝膠)必須首先在接近冰點(diǎn)的低溫下預(yù)混。然后，再將它們成型、凍結(jié)和冷凍干燥，以形成無水的穩(wěn)定配方，最好制成適于放置到子宮頸口陰道內(nèi)的圓盤形。用這種先凍結(jié)然后冷凍干燥配方的方法可得到一種海綿狀的產(chǎn)品，它在與體液接觸時(shí)能夠產(chǎn)生殺微生物和殺病毒水平的新生碘。在插入陰道時(shí)，該圓盤溶劑化成厚凝膠，使厚厚的稠粘液狀的物質(zhì)緊緊地附著在陰道和子宮頸的上皮上，釋放可以形成碘的活性成分。穩(wěn)定的無水配方可以以干燥的形式保存，這樣不會(huì)失去其產(chǎn)碘活性。
碘化物和碘化物的氧化劑(例如，碘酸鹽)或酶的氧化酶(例如，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC:1.1.3.4)和過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶EC 1.11.1.7))可被混合在一起，配制成單一的水凝膠配方，或者將碘化物和氧化劑分別鑄塑成水凝膠配方，一旦以冷凍干燥的形式被回收，就可被重新組裝成碘化物和氧化劑的雙層產(chǎn)品。
這種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置的水凝膠實(shí)施例的冷凍干燥技術(shù)，可制造出能溶解的抗感染的殺精子水凝膠配方。海綿狀水凝膠產(chǎn)品可以被壓制(或輥壓)成薄片并被切割成各種各樣的形狀，其方法是把冷凍干燥的水凝膠產(chǎn)品放進(jìn)水壓機(jī)，并對(duì)最終產(chǎn)品施加100磅/英寸～12,000磅/英寸的壓力。這樣得到象紙一樣薄的產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以根據(jù)需要剪切成形并且在潤濕時(shí)再次水化成凝膠溶液。
水凝膠裝置可被制成適合應(yīng)用于感染部位的各種形狀(片)，其方法是把一片包含碘化物的水凝膠海綿產(chǎn)品疊放到第二片包含可觸發(fā)元素碘的形成所需氧化劑的水凝膠海綿產(chǎn)品上，以便形成復(fù)合夾心物，然后把這種復(fù)合夾心物放進(jìn)水壓機(jī)并對(duì)其施加壓力，以形成雙層膜片。將其潤濕后該產(chǎn)品可發(fā)生溶劑化而產(chǎn)生抗感染的碘。
另一種裝置是含有內(nèi)部儲(chǔ)艙的機(jī)械釋放裝置，儲(chǔ)艙內(nèi)含有產(chǎn)氧化劑配方，例如，產(chǎn)碘配方。這種機(jī)械釋放裝置是通過硅橡膠(硅氧烷)管狀材料的內(nèi)部儲(chǔ)艙釋放碘化物和/或它的氧化物，伴或不伴還原性作用物、基質(zhì)化合物、無機(jī)或有機(jī)的氧化劑，或產(chǎn)生H2O2的酶。優(yōu)選的是，硅橡膠管狀材料被制成環(huán)形，以致它可被放置在子宮頸和陰道壁之間的穹隆處(圖8)。優(yōu)選的外環(huán)直徑應(yīng)為5.8cm～6.2cm。優(yōu)選的是，在管狀材料上打一系列自封孔，其直徑約為0.01至0.1mm，并且以每平方厘米1至20個(gè)孔的密度均勻地分布在管狀材料的圓周上(朝向外側(cè)，對(duì)環(huán)形結(jié)構(gòu)則朝向內(nèi)側(cè))。這些孔僅僅在該管狀材料受壓縮變形時(shí)才釋放產(chǎn)碘配方，而這種壓縮變形，是性交期間子宮頸底部肌肉在喚起和交合過程中開始自發(fā)性收縮引起管狀材料彎曲、拉伸和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。管狀材料上的這些孔非常小，以致硅橡膠管狀材料的“彈性記憶”在其處于松弛狀態(tài)，即不發(fā)生變形時(shí)，可將配方密封在裝置的儲(chǔ)艙內(nèi)，從而保持內(nèi)容物儲(chǔ)存在內(nèi)部核心儲(chǔ)艙(例如，管腔)內(nèi)，防止內(nèi)部儲(chǔ)艙內(nèi)的產(chǎn)碘方的混合出現(xiàn)在子宮頸口附近的陰道壁和子宮頸上。因此，僅僅肌肉收縮(正象在性喚起和性交期間發(fā)生的那樣)強(qiáng)勁使環(huán)變形時(shí)，才可能使管狀材料內(nèi)部儲(chǔ)艙里的產(chǎn)碘配方流出或“滴落”到釋放裝置的外表面。在與裝置的外表面接觸時(shí)，配方即可產(chǎn)生碘。此外，產(chǎn)碘配方一旦到了儲(chǔ)艙的外面，就附著在子宮頸和陰道壁上，并覆蓋它們，形成細(xì)菌、病毒和精子不能穿越的化學(xué)屏障。所以，最佳使用是，僅僅是在性喚起和性交時(shí)才有碘出現(xiàn)。這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)一種釋放系統(tǒng)，使它能夠在性喚起和性交時(shí)被激活，并在局部釋放足以殺精、抗感染效能的碘(即在5ppm至100ppm范圍內(nèi))。使用者無需因使用避孕劑而安排性交時(shí)間。此外，由于即現(xiàn)式釋放碘的裝置，因?yàn)樗灰笫褂谜邽榱烁玫厥褂帽茉衅鞫匾獍才判詥酒鸷托越坏臅r(shí)間，實(shí)際提高了節(jié)育的效率。
在制造“即現(xiàn)”機(jī)械裝置時(shí)，硅橡膠管狀材料按加長的構(gòu)型生產(chǎn)，管上設(shè)計(jì)兩個(gè)沿管長軸排列在一條線的孔。(直徑大約0.20cm～0.25cm)，彼此相距0.3至0.4cm，它們位于管的空心軸上(圖8)。一個(gè)孔是裝置裝入產(chǎn)碘配方時(shí)的排氣口。另一個(gè)是把配方裝進(jìn)管的內(nèi)部儲(chǔ)艙時(shí)使用的裝料口。
為了給裝置裝載，含有空腔的管狀材料末端被插入另一端，排出空氣并使排氣孔朝外，這樣就形成了環(huán)形(圖8)?？赏ㄟ^特殊設(shè)計(jì)而成的一端逐漸變細(xì)的“滴管”配藥瓶將準(zhǔn)備放入裝置的成分送入裝置中，這種配藥瓶的一端可以插入裝料口。滴管，或任何尖端小到足以進(jìn)入裝料口的錐形吸移管都可把配方裝入裝置。將產(chǎn)碘配方通過裝料口裝入，并保持環(huán)的位置，這樣液體就不會(huì)在裝載儲(chǔ)艙時(shí)溢出。向環(huán)形裝置中加入液體，直到從排氣孔排出最后的氣泡為止。這時(shí)，彼此連接的管材末端被緊緊地推到一起，使實(shí)心的一端密封了裝料口和排氣口，從而形成密封的、可被手工放在子宮頸底部的釋放裝置，它可圍繞子宮頸而被恰當(dāng)?shù)刂梅旁隈仿『完幍辣谥g。
在全封閉的環(huán)形構(gòu)型中，裝置內(nèi)催化碘形成時(shí)所必需的配方只能通過分布在管狀材料圓周上的小“滴落”孔逸出之外不再逸出。這些滴落孔是與血漿橡膠蓋(serum septum cap)被20至21號(hào)針刺穿后保持自密封性質(zhì)類似的方式保持自封狀態(tài)的，只有在管狀材料被拉伸變形時(shí)裝置中的配方才“滴落”出來?！暗温洹笨椎闹睆讲荒芴笠灾孪魅豕柘鹉z管狀材料的強(qiáng)度，從而導(dǎo)致在裝置被放入陰道之前或在性喚起和性交時(shí)間之外流失有效成分。盡管上述內(nèi)容主要討論管型艙室，我們也可采用其他形狀，但機(jī)械釋放裝置的基本要素是柔軟的自封式腔壁和內(nèi)腔，以使產(chǎn)碘配方在性喚起和性交過程發(fā)生的肌肉收縮引起裝置壁變形時(shí)可從內(nèi)腔“滴落”出來。
配方在機(jī)械釋放裝置和水凝膠釋放裝置中，都使用類似的產(chǎn)碘配方。在兩種情況下，產(chǎn)碘配方均為在包含水凝膠的凍干無水狀態(tài)，以使其成型、穩(wěn)定，便于在使用前保存。就機(jī)械釋放裝置而言，使用添加規(guī)定數(shù)量的水使其被水化，以便在配方凍干前使各種成分達(dá)到規(guī)定濃度。這樣制備凍干配方以使它可被裝入機(jī)械釋放裝置內(nèi)，故在裝料口加入機(jī)械釋放裝置的水重新構(gòu)成配方過程中唯一需要的成分(圖8)。另外，該配方也可在分開的裝載容器(例如，帶逐漸變細(xì)的尖的塑料瓶)內(nèi)以冷凍干燥的形式制備的。逐漸變細(xì)的尖適于將重新構(gòu)成的配方裝進(jìn)釋放裝置。另外，水凝膠釋放裝置在凍干狀態(tài)下適合直接置入陰道，并依靠體液使產(chǎn)碘配方溶劑化和釋放碘。所以，在它被置入陰道使用前無需添加水或其他含水的溶液以組成產(chǎn)碘配方。
重新構(gòu)成的含水配方是由碘化物和氧化劑構(gòu)成的，其中碘化物選自碘化鉀、碘化鈉及其組合的碘化物；氧化劑來源于堿金屬碘酸鹽(例如，碘酸鈉)、五氧化碘、其他無機(jī)或有機(jī)的氧化劑、過酸(例如，過硼酸、過乙酸等)以及它們的組合。另外，氧化劑可以被產(chǎn)H2O2氧化酶代替，例如，添加過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)可促進(jìn)葡萄糖氧化酶(β-D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)或二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)以及它們的組合物的作用。在水合配方中碘化物的濃度應(yīng)該為0.1mM～200mM。對(duì)碘化物起作用的氧化劑可以來源于堿金屬碘酸鹽(如碘酸鈉)、五氧化碘、或在凍干和重新構(gòu)成之前取自0.1mM～200mM溶液的過酸。
另外，產(chǎn)H2O2氧化酶可以取代無機(jī)或有機(jī)氧化劑。例如，葡萄糖氧化酶可以在冷凍干燥前以不低于2μg/ml的濃度在溶液中產(chǎn)生，比活性在2,000至200,000 IU/克固體的范圍內(nèi)。過氧化物酶可以加入該配方中以促進(jìn)碘化物向碘的氧化轉(zhuǎn)變，其比活性在250,000至330,000 IU/克固體的范圍內(nèi)；或者用二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)取代葡萄糖氧化酶濃度不低于2μg/ml，其比活性在50至800 IU/克固體的范圍內(nèi)；或者它們的任何組合。
除了這些活性成分之外，配方也可加入水凝膠制劑，其中水凝膠制劑選自線形聚丙烯酸酯、交聯(lián)的聚丙烯酸酯、多羧烷基纖維素、多烷基纖維素、羥烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯醇或乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽以及它們的組合。按重量計(jì)，水凝膠在水的濃度應(yīng)為0.2％～0.5％。按組合物的重量計(jì)，水凝膠應(yīng)為2％。pH值應(yīng)被調(diào)整調(diào)到2.0～6.5范圍內(nèi)。最佳pH值是4.0。適于使用的特定的水凝膠包括交聯(lián)的聚丙烯酸酯，例如Polycarbopol 974 PNF或NoveonTM AA1(B.F.Goodrich)，溶解了蟹殼的聚氨基葡糖(聚-[1→4]-β-d-葡糖胺)、羧乙基纖維素和甲基纖維素的聚合物和藻酸的鈉鹽(粘度從高到適中排列；相當(dāng)于2％的溶液在25℃下從14,000cps至3,500cps排列)。
在用疏水聚合物制作本發(fā)明的裝置時(shí)，可使用于水凝膠釋放裝置同樣的產(chǎn)碘基礎(chǔ)配方，但最終配方將不溶于水凝膠和水(無水溶劑或鹽)。將配方加入被碾成小于200微米的無水粉末的疏水聚合物中，然后混合、固化、鑄形為微環(huán)管，當(dāng)裝置與體液接觸時(shí)各種組分在溶劑化時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。適于包裹產(chǎn)碘配方的疏水合成橡膠材料包括聚脲、聚氨基甲酸乙酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、纖維素酯(例如，乙基、甲基和丙基形式)、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯乙酸乙烯酯、彈性體類的有機(jī)硅聚合物、聚羥烷基酯以及它們的共聚物和熱塑性疏水組合。其中干燥的產(chǎn)碘成分是選自濃度為0.01％～16％(重量比)的無水堿金屬碘鹽(例如碘化鉀或碘化鈉)和選自濃度為0.01％～16％(重量比)的無水堿金屬碘酸鹽(例如碘酸鈉)、五氧化碘、過酸或過酸鹽(例如，過硼酸、有機(jī)過氧酸等)的氧化劑的干燥的混合物。另外，可使用濃度為0.01％～16％(重量比)產(chǎn)H2O2酶氧化因子，例如，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)或二胺氧化酶(胺氧-氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6)，過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)可使其變得容易，以及它們的組合，借此在干燥的混合物溶劑化并且從裝置中流出形成碘。
聚乙烯吡咯烷酮、CaCl2或其它的干燥劑可以被添加到配方中，以保證包膠囊中的配方的穩(wěn)定性。碘的氧化物與碘化物相結(jié)合是吸水的并將潮氣吸入微環(huán)管中，從而導(dǎo)致配方過早地釋放產(chǎn)碘。按彈性材料的重量計(jì)，配方中的1％到10％的粉末狀聚乙烯吡咯烷酮或等量的另一種晶體干燥劑(例如CaCl2)將減緩碘過早地從制成的裝置中釋放出來。
在本發(fā)明的裝置中，在體液中存在的特定的還原性化合物或基質(zhì)化合物可以與被封閉在(疏水的)聚合物基劑微環(huán)管內(nèi)的產(chǎn)碘配方發(fā)生作用，促進(jìn)碘的形成。例如，陰道液中的物質(zhì)以及可能被用來增強(qiáng)碘形成的物質(zhì)包括還原性化合物(例如抗壞血酸、谷胱甘肽和亞牛磺酸)以及基質(zhì)化合物葡萄糖。
與氧化酶型酶(例如，在葡萄糖是基質(zhì)時(shí)為葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)耦聯(lián)的基質(zhì)化合物(例如葡萄糖)和過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)(例如，辣根過氧化物酶)可被配置為干燥的混合物。這種干燥的混合物與碘化物一起被包裹在疏水聚合物基劑膠囊內(nèi)，這樣的配方說明在體液中存在可作為產(chǎn)碘的來源的還原當(dāng)量。在溶劑化時(shí)，配方里的氧化酶和過氧化物酶與(生物液體的)葡萄糖接觸，導(dǎo)致作為葡萄糖氧化酶對(duì)葡萄糖起作用的產(chǎn)物過氧化氫(H2O2)形成。H2O2作為作用物與碘化物陰離子(也包括在配方中)相結(jié)合并借助辣根過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)的過氧化作用把碘化物轉(zhuǎn)化成碘。
在以非水凝膠制成的裝置也可使用同樣的配方，這些裝置與富含葡萄糖的全血、血清或血清漏出物以及多種體液相接觸利用葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶進(jìn)行催化發(fā)生反應(yīng)形成碘。需要注意的是包括葡萄糖氧化酶/辣根過氧化物酶的產(chǎn)碘配方把作用物(即葡萄糖)的特殊性賦予本發(fā)明的裝置。在聚合物配方中沒有葡萄糖時(shí)，(例如，裝置被儲(chǔ)存的時(shí)候)該配方不能催化碘形成，因?yàn)槠咸烟鞘巧傻獾幕瘜W(xué)反應(yīng)的第一個(gè)基本步驟的組成部分。這個(gè)特別的配方僅在與含葡萄糖的體液接觸時(shí)才被激活，并具備抗感染活性。即使將其暴露在水中也不主動(dòng)釋放碘。
這種水凝膠釋放裝置釋放產(chǎn)碘配方，無需在使用后從身體中(例如，陰道)取出。該裝置可在陰道內(nèi)被溶劑化成一種粘液狀的凝膠-溶膠產(chǎn)物，涂覆在子宮頸和陰道壁上，并于置入陰道后8至24小時(shí)持續(xù)提供碘，構(gòu)成不可逾越的殺精子和殺微生物屏障，而且它象一般的粘液流出陰道口那樣，在一天里慢慢地從陰道中排出。本發(fā)明的水凝膠裝置的最佳使用實(shí)例是用于BV的治療。這時(shí)，裝置以液體水凝膠形式被鑄塑到扁平的盤形模具中，形成直徑4.5至5.5cm，厚度0.3至0.7cm的盤片。為了適應(yīng)陰道解剖學(xué)上的一些差異，可以對(duì)盤片(即裝置(例如，凹面盤片、栓塞等)的一般形狀)的直徑做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這樣的設(shè)計(jì)是為了便于將盤片置入陰道對(duì)著子宮頸的底部。這種盤形水凝膠裝置一旦被置入，就將伴隨著被膠囊包裹在溶劑化的水凝膠內(nèi)的產(chǎn)碘配方溶劑化，并覆蓋子宮頸和陰道壁產(chǎn)生殺微生物活性。水凝膠聚合物應(yīng)選用包括(舉例說)0.5至2％的高粘度或適中粘度的藻酸，B.F.Goodrich Carbopol 971PNF(或這種聚丙烯酸的交聯(lián)的類似物，例如B.F.Goodrich CarbopolPNF或NoveonTMAA1)，或藻酸與Carbopol的1∶1的混合物，用NaOH把pH值調(diào)整3.7～4.2。低pH值的水凝膠對(duì)于補(bǔ)充在形成碘的過程中被消耗掉的H+(見實(shí)施例8)和維持陰道液的正常pH值(例如，從大約3.7到大約4.5)都是重要的。低pH值具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它還使某種水凝膠配方發(fā)揮殺微生物的活性。
制作用膠囊包裹產(chǎn)碘配方的水凝膠裝置的關(guān)鍵步驟包括(1)預(yù)先把形成凝膠的溶液冷卻到4℃以下，但不低于凍結(jié)溫度；(2)把產(chǎn)碘配方添加到凝膠溶液中并進(jìn)行混合；(3)把混合物澆鑄到模具中；(4)使混合物迅速地凍結(jié)并且進(jìn)行冷凍干燥。最終的產(chǎn)物包含被包裹在水凝膠內(nèi)的干纖維內(nèi)處于潛伏狀態(tài)的產(chǎn)碘化合物。在置入體內(nèi)與體液(例如，陰道流體)接觸時(shí)，該裝置由于水凝膠聚合物的溶劑化而把產(chǎn)碘化合物釋放到溶液中自發(fā)地產(chǎn)生碘。
一種不使用模具制造水凝膠裝置的替代性方法是把與產(chǎn)碘配方預(yù)混后的水凝膠澆鑄成厚度為0.3cm～0.5cm的片材，冷凍干燥該片材，然后把該片材修整成所需的形狀。修整是用適當(dāng)?shù)募羟醒b置、小刀或刃具完成的。
下面具體說明制作水凝膠膜裝置的過程，這種裝置在體液中溶劑化時(shí)具有抗感染特性。將用蒸餾水配制的2％(重量比)“適中粘度”藻酸鈉溶液與等體積的用蒸餾水配制的2％Carbopol 971(B.F.Goodrich)溶液混合，得到由藻酸鹽與Carbopol按當(dāng)量混成的1％的粘性凝膠溶液(pH3.95)。這種粘性凝膠溶液被冷卻到大約4℃，添加100mM碘化鉀水溶液并充分混合，得到碘化鉀的最終濃度約為1mM～5mM。利用100mM的碘化鈉水溶液制備類似等體積的大約1mM～5mM的碘化鈉溶液的凝膠混合物。兩種凝膠混合物都被預(yù)先冷卻到2℃以下，然后迅速地混合到一起。混合后的凝膠混合物被澆鑄到被預(yù)先冷卻到0℃以下的平板塑料托盤中。然后將澆鑄后的混合插入-70°F的制冷器使膠體混合物迅速地凍結(jié)成為固體薄片?？偟募庸み^程，從把碘化物和碘酸鹽凝膠混合物混合到一起一直到把它們結(jié)凍成固體薄片，所花費(fèi)的時(shí)間應(yīng)該在3至5分鐘以內(nèi)完成。一旦被凍結(jié)，就把薄片轉(zhuǎn)移到冷凍干燥器中，以便利用真空泵形成的高真空環(huán)境使水升華掉。最終的產(chǎn)品是非常薄、孔非常多、非常輕的海綿狀(厚度大約為0.3至0.5cm)呈略帶紫色的紅褐色的薄片。一旦被冷凍干燥，就可以將該薄片切割或在水壓機(jī)下壓制成所需的各種形狀，例如，適合陰道置入的，用于BV治療的直徑為4.5cm～5.5cm的圓形盤片。
也可根據(jù)需要將薄片切割成其他的形狀(例如，圓柱形、正方形薄膜等)。如前所述，本發(fā)明的水凝膠裝置將在被置入并體液接觸后的數(shù)秒內(nèi)形成5至100ppm的碘。在水凝膠裝置中形成的碘將在裝置被激活后(例如，開始形成游離的元素碘之后)大約4至12小時(shí)里消散。
也可以采用這種以膜片結(jié)構(gòu)制作水凝膠裝置，如在室溫下用水制成的0.5％～2％藻酸鹽-Carbopol凝膠溶液中的葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)(從大約10至大約500μg/ml)或辣根過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)(從大約2至大約20μg/ml)或兩者混合物。然后，把碘化鉀添加到這種混合物中，使其最終濃度達(dá)到1mM～10mM。接下來，把這種混合物象前面關(guān)于碘化物/碘酸鹽水凝膠混合物介紹的那樣凍結(jié)成薄片，而后冷凍干燥。最終海綿狀的產(chǎn)品呈米黃色，能在室溫下保存而且不損失碘的活性。在與包含葡萄糖的體液接觸時(shí)，本發(fā)明的水凝膠裝置在5至20分鐘之內(nèi)溶劑化，同時(shí)在溶劑化的水凝膠混合物內(nèi)產(chǎn)生5至100ppm的碘。
按照本發(fā)明可以提供各種各樣的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中包括導(dǎo)管、導(dǎo)向線、手套、假體、植入物和避孕裝置。醫(yī)學(xué)裝置的一部分可以由包含產(chǎn)氧化劑成分的聚合物基劑構(gòu)成，或者，一層產(chǎn)氧化劑聚合物材料的層。圖10顯示導(dǎo)管(10)的橫向剖視圖，該導(dǎo)管具有由包含產(chǎn)生氧化劑的成分(13)的聚合物的基質(zhì)(12)構(gòu)成的導(dǎo)管軸(11)。圖11說明導(dǎo)管(14)的橫向剖視圖，該導(dǎo)管具有導(dǎo)管體(16)和一層聚合物基質(zhì)(17)，在聚合物基質(zhì)中包含產(chǎn)生氧化劑的成分(18)。在圖11中，膜層(17)在導(dǎo)管的外表面上。但是，該膜層也可在導(dǎo)管體的內(nèi)表面使或者在內(nèi)層和外層之間。這里未顯示，但是聚合物基質(zhì)可以包含一種或多種氧化劑、還原劑和質(zhì)子源，這取決于產(chǎn)氧化劑成分的性質(zhì)。
本發(fā)明的另一個(gè)應(yīng)用實(shí)例包括自動(dòng)滅菌的手套。這種自動(dòng)滅菌手套是通過把聚合物基劑澆鑄在左和右手手套的模具上來制作，至少應(yīng)具有一個(gè)包含抗感染成分的膜，最好是最后一層(包含除了體液之外的全部抗感染成分)，其中抗感染成分通過汗液或通過破裂口進(jìn)入手套的體液可潤濕涂有抗感染反應(yīng)劑的手套內(nèi)表面而使其中反應(yīng)劑溶劑化。把模塑的手套從其模具中取出并翻過來，讓抗感染涂層聚合物靠近皮膚。這樣，涂層被活化時(shí)，就可為戴手套的人提供抗感染屏障。最好的做法是手套的外層中沒有被包在膠囊中的反應(yīng)劑，內(nèi)表面與手接觸的一面有薄薄的一層包在膠囊中的抗感染反應(yīng)劑。在制造本裝置時(shí)可使用多種聚合物材料，其中包括聚氯乙烯、乳膠、聚氨基甲酸乙酯或其它適合制造手套的疏水聚合物材料。在用水溶液加工聚合物材料的過程中，聚合物基質(zhì)應(yīng)不包含反應(yīng)劑，它可與與產(chǎn)氧化劑成分發(fā)生反應(yīng)。例如，可以將一種或多種氧化劑、還原劑或質(zhì)子源制成另外的膜層。這里，質(zhì)子源是作為涂在手套表面上的粉層被提供的。圖12是手套(20)的縱向剖視圖，該手套是由含產(chǎn)氧化劑成分(22)的聚合物基質(zhì)(21)制成的并有作為粉末涂在手套內(nèi)表面上的質(zhì)子源(23)。
實(shí)物的制作過程如下將乳膠橡膠，涂在選定的模具上，或者把模具在乳膠聚合物中浸一浸，然后將乳膠風(fēng)干以便構(gòu)成3至6層乳膠涂層作為涂覆模具的聚合物表皮。然后，把按重量計(jì)的2％的碘化鈉、8％的碘酸鈉碾成小于或等于200微米的粉末加入乳膠聚合物中，將混合物涂在外層乳膠表皮上，再疊加2至3層裝載了碘化物-碘酸鹽的乳膠，以便在最后涂覆模具的數(shù)層乳膠內(nèi)形成被包裹的產(chǎn)碘配方。
在干燥時(shí)，輕輕地把B.F.Goodrich Carbopol 971、974,Polycarbopol，精碾的磷酸二氫鈉或磷酸二氫鉀，精碾的果膠或任何可涂在手套表面的質(zhì)子源涂在翻過來的手套上；在潤濕時(shí)，pH值約為3.0至6.0，被濕潤的手套涂層內(nèi)的碘化物和碘酸鹽溶劑化形成抗感染的碘。手套被潤濕時(shí)(提供可利用的質(zhì)子源)形成游離碘的水平依賴于碘化物和碘酸鹽在聚合物基劑中的重量百分比，相對(duì)聚合物按重量計(jì)從0.05％到10％。在沒有質(zhì)子源的情況下，即使?jié)櫇穹庋b碘化物和碘酸鹽的表面也檢測(cè)不出碘。潤濕手套內(nèi)表面時(shí)在其內(nèi)表面上出現(xiàn)黃色色調(diào)是碘形成的證據(jù)。使手套具有抗感染性的必不可少的碘的濃度應(yīng)為2ppm～100ppm。
如上所述，本發(fā)明的醫(yī)學(xué)裝置可以產(chǎn)生各種可被利用的抗感染氧化劑，除了碘之外還包括過氧化氫、氧化氮、游離羥基、次鹵酸鹽、鹵化胺、硫氰酸和次硫氰酸鹽所有被封裝在聚合物基劑內(nèi)的固體粉末狀抗感染母體。相對(duì)聚合物的質(zhì)量按重量計(jì)，其含量為0.01％～16％。分散或附著在聚合物表面上的酶活性應(yīng)該為50單位/克固體～330,000單位/克固體。為溶劑化時(shí)從聚合物基劑中流出的鹵化物的濃度應(yīng)約為1mM～200mM。硫氰酸鹽如果被封裝在聚合物基劑內(nèi)，那么從聚合物中流出的硫氰酸鹽的濃度應(yīng)為1微摩爾～5微摩爾。
如上所述，氧化劑的母體是作為固體被包含在疏水聚合物基劑之中的。過氧化氫發(fā)生劑包括非酶催和酶催反應(yīng)劑。非酶催反應(yīng)劑包括過脲、過硼酸鹽(例如，金屬過硼酸鹽，如一水合過硼酸鈉、四水合過硼酸鈉)、過碳酸鈉、過氧化鈣、過硫酸銨、過氧化苯甲酰、枯基過氧氫、鹽酸3-嗎啉代斯得酮亞胺(SIN-1)和類似的過氧酸母體以及過氧化氫加成化合物(在這種化合物中過氧化氫是初期的母體化合物自然水解或溶劑化形成的產(chǎn)物)。酶催反應(yīng)劑包括用下面的耦聯(lián)反應(yīng)予以說明的基質(zhì)氧化還原酶葡萄糖+葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)，它以干燥的固態(tài)被封裝在聚合物基劑內(nèi)，熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人利用其已知的酶固定技術(shù)(下面介紹)使酶通過非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵附著在聚合物表面上；黃嘌呤(或次黃嘌呤)+黃嘌呤氧化酶(EC 1.1.3.22)，它以與葡萄糖/葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.34)類似的方式被加入；二胺氧化酶的精胺、腐胺、芐胺(和有關(guān)的胺基層)；以及可比的氧化還原酶培養(yǎng)基，其中作用物的作用是提供催化分子氧還原的電子供體以便得到過氧化氫(無論是作為直接產(chǎn)物還是作為可形成過氧化氫的母體而形成的超氧化物的歧化作用)。術(shù)語“二胺氧化酶的芐胺”意味著“胺氧氧化還原酶[脫氨基][含吡哆醛]；EC 1.4.3.6”。
超氧化物、氧化氮和游離羥基的發(fā)生劑包括作為NO的發(fā)生劑的SIN-1*、S-亞硝基-N-乙酸青霉胺(SNAP)和NONOate(N-(2-氨乙基)-N-(2-羥基-硝基肼基)-1,2-乙二胺)，它們以固態(tài)被封裝在聚合物基劑內(nèi)，并且在聚合物濕潤時(shí)被溶劑化；作為超氧化物、過氧化氫和游離羥基的發(fā)生劑的黃嘌呤+黃嘌呤氧化酶和SIN-1*，前者作為固體被封裝在聚合物基劑內(nèi)，或與黃嘌呤氧化酶一起通過非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵附著在聚合物表面上，而后者作為固體被封裝在聚合物基劑內(nèi)。SIN-1*本身能夠通過其溶劑化和水解反應(yīng)產(chǎn)生超氧化物、過氧化氫和氧化氮。
次鹵酸鹽可以通過下述組合產(chǎn)生，即包含上述的H2O2發(fā)生劑之一聚合物材料與髓過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC1.11.1.7)的組合，后者也作為干燥的粉末混合物被包封在聚合物基劑內(nèi)或者通過非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵附著在聚合物表面上。在這個(gè)配方中，次氯酸是在體液潤濕聚合物時(shí)由于氯化物離子普遍存在于溶液中而產(chǎn)生的，其中氯化物離子和H2O2在形成次氯酸鹽時(shí)作為髓過氧化物酶的作用物。另外，同樣呈現(xiàn)強(qiáng)抗感染活性的兩種化合物－次碘酸鹽或次溴酸鹽或兩者混合物，以及碘和溴的堿金屬鹽被合成并以干粉狀被分別包裹在聚合物基劑內(nèi)。
鹵化胺可以通過基劑聚合物內(nèi)的次鹵酸鹽與伯胺或仲胺(例如，牛磺酸、組氨酸、精胺、賴氨酸、甘氨酸和類似脂肪族)或環(huán)狀的伯胺和仲胺共同密封在一起而形成。環(huán)狀的伯胺和仲胺與次鹵酸鹽相接觸可形成長壽命鹵化胺，例如?；撬崧劝贰⒔M氨酸氯胺、精胺氯胺等。
硫化氰和次硫氰酸鹽可以通過在聚合物基劑內(nèi)的上述的H2O2發(fā)生劑膠囊與封閉在或通過非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵附著在聚合物表面的髓過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)、乳過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)、辣根過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)或其它“供體過氧化氫-氧化還原酶”和干燥的強(qiáng)堿金屬硫氰酸鹽粉末組合而產(chǎn)生，在液體流入與聚合物材料相接觸，引起被包封的反應(yīng)物流出并溶劑化，產(chǎn)生硫化氰或它的水解產(chǎn)物次硫氰酸鹽的過程中，H2O2和硫氰酸鹽是作為過氧化物酶的作用物而存在的。
借助共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵的方法將酶固定在聚合物表面上在利用酶催反應(yīng)劑的具體操作中，可以使用常規(guī)方法將酶附著在聚合物材料上。例如，通過共價(jià)鍵和非共價(jià)鍵使酶附著到硅氧烷和其它親水和疏水聚合物上的方法包括重氮化、形成酰胺鍵、烷基化和芳基化、酰胺化以及離子電荷締合和疏水的束縛，這些方法在下述文獻(xiàn)中有詳細(xì)的描述Miller,R.E.(1972),“Attachment of Enzymes to SiliceousMaterials”，美國專利第3,669,841號(hào)；Zaborsky,O.R.(1974)在“Immobilized Enzymes”中的論述，CRC出版社，克利夫蘭，OH；Avrameas,S.等人(1990),“Immobilizaion of Active Protein byCross-Linking to Inactive Protein”，美國專利第4,970,156號(hào)；Okamura,S.等人(1976),“Method for Manufacturing MedicalArticles Composed of Silicone Rubber Coated with Collagen”，美國專利第3,955,012號(hào)；Rohrback,R.P.等人(1980)“Support Matrices for ImmobilizedEnzymes.”，美國專利第4,206,259號(hào)；Heam,M.T.(1987)“1,1’-Carbonyldiimidazole-MediatedImmobilization of Enzymes and Affinity Ligands”,Meth.Enzymol.135,102-117；Miron,T.和Wilchek,M.(1987)“Immobilization of Proteinsand Ligands Using Chlorocarbonates”,Meth.Enzymol.135,84-90，在此通過引證將它們的全部內(nèi)容并入。
在使酶附著到聚合物表面上時(shí)浸濕含有被膠囊包封的反應(yīng)劑的聚合物不是關(guān)鍵的，可以顯示抗感染活性也不不是關(guān)鍵的。使酶催化劑通過共價(jià)鍵和/或非共價(jià)鍵附著所需時(shí)間是短暫的，通常是幾個(gè)小時(shí)，對(duì)于儲(chǔ)存在聚合物儲(chǔ)艙內(nèi)的反應(yīng)物來說，其中用膠囊包裹的反應(yīng)劑的溶合是很小的。此外，通過明智選擇的附著方法，pH值、氧張力或其它關(guān)鍵的作用物，可以在酶附著期間阻礙反應(yīng)產(chǎn)物的形成。就供體氧-氧化還原酶(例如，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)而言，在厭氧條件下利用去除了氧的水溶液使酶附著，這樣在形成過氧化氫時(shí)使酶得不到作為共同作用物的氧，從而防止抗感染產(chǎn)物過早形成。類似地，在耦聯(lián)髓過氧化物酶時(shí)把鹵化物排除在外，可阻礙在把髓過氧化物酶固定到聚合物基劑的表面時(shí)有次鹵酸鹽的生成。在完成酶的固定步驟時(shí)，聚合物可被風(fēng)干，或用適當(dāng)?shù)奈談?例如，紙或毛氈)吸干，這樣殘留在表面上的水分就不會(huì)使膠囊包裹著的反應(yīng)劑進(jìn)一步溶合。
在某些情況下，如附著階段反應(yīng)劑從聚合物釋放得太快，不能用化學(xué)方法直接把酶附著到聚合物表面上，或認(rèn)為把酶夾裹在聚合物基劑內(nèi)費(fèi)用太高或效率太低時(shí)，可以把酶固定到另一塊沒有反應(yīng)劑的聚合物薄膜上作為替代。這塊含有固定酶的薄膜可以被粘附到含有用膠囊包封的反應(yīng)劑的聚合物植入物上，以松緊帶、彈性格柵或膜片的形式緊貼著含有用膠囊包裹著反應(yīng)劑的聚合物表面。這樣，酶在反應(yīng)劑溶合并流到被植入的聚合物表面上時(shí)，催化反應(yīng)物使之變成抗感染產(chǎn)物。
采用島津UV-265雙波束光譜儀在350nm下追蹤碘的生成過程，該實(shí)驗(yàn)是通過與用已知數(shù)量的碘化鈉在相同緩沖液中采用同樣工作條件作出的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較而完成的。用10ml新鮮的緩沖液洗滌該裝置，以便分析碘化物在下一個(gè)時(shí)間間隔中的后續(xù)釋放，并在大約30天后重復(fù)這個(gè)過程。在此期間，浸沒在緩沖液中的裝置在室溫下被留在搖擺器的振動(dòng)平臺(tái)上。采取預(yù)防措施，如用塑料罩遮蓋燒杯口，使取樣間隔之間的蒸發(fā)減少到最小。
圖1表明，固態(tài)碘化鈉比合成橡膠的比例為30％時(shí)加入成品裝置聚合物基劑的碘化鈉(當(dāng)浸沒在緩沖液中并連續(xù)發(fā)生的變化時(shí))可以被釋放。碘化物的釋放峰值(按每個(gè)洗滌間隔10ml緩沖液的流體體積)在50至60mM左右。該裝置在緩沖液內(nèi)發(fā)生連續(xù)變化使在350小時(shí)內(nèi)緩沖液中的碘化物水平保持相對(duì)恒定，而在近600小時(shí)連續(xù)浸沒和淋洗下碘化物含量降到大約20mM。以裝置最初所合成利用碘化物的量為基準(zhǔn)可知，在上述條件下經(jīng)過近600小時(shí)的連續(xù)浸沒和洗滌，約90％的碘化物從裝置中釋出。
實(shí)施例2本例顯示了被封裝在用硅合成橡膠制成的裝置內(nèi)的葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶的釋放情況。具體地說，該裝置是用葡萄糖氧化酶/辣根過氧化物酶和碘化物配方制成的硅氧烷合成橡膠盤片。經(jīng)緩沖液浸沒和連續(xù)沖洗之后測(cè)定從裝置連續(xù)釋放的配方成分。RTV硅氧烷合成橡膠(10g，帶硅烷醇端基的聚二甲基硅烷)與硅酯二月桂酸二丁基錫催化劑(1.1g)混合，然后將50mg葡萄糖氧化酶結(jié)晶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)、5mg辣根過氧化物酶結(jié)晶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)與3g精碾碘化鈉一起加入上述均勻混合物中形成淤漿。將淤漿倒入5.0cm直徑的Petri培養(yǎng)皿中，厚度約0.1cm，在室溫下固化24小時(shí)，從模具中取出后簡單地用蒸餾水沖洗，并放在用1ml磷酸鈉(10mM,pH5.6)潤濕過并裝有150mM NaCl的150ml的燒杯中，然后，將其留在連續(xù)搖擺的平臺(tái)上。這樣可使緩沖液連續(xù)沖洗裝置的表面。按確定的時(shí)間間隔將緩沖液從燒杯中引出，并且用等體積的新鮮緩沖液取而代之。在這段時(shí)間內(nèi)，燒杯需保持密封，以防蒸發(fā)。
為了評(píng)估從成品裝置中流出的產(chǎn)生活性的葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶，將浸泡裝置的洗滌緩沖液(200μl)與等體積的在100mM碘化鉀和100mg/dl葡萄糖中制成的10mM磷酸鈉(pH5.6)混合。把葡萄糖和碘化物加到檢驗(yàn)洗滌液中時(shí)，可觀察到待檢混合物迅速變黃，用島津UV-265雙波束光譜儀進(jìn)行光譜掃描可證實(shí)這種黃色是I3-形成(例如，元素碘與碘化物配位)的標(biāo)志，從而表明有葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶從裝置中釋放出來。通過葡萄糖氧化酶的滴定試驗(yàn)得到這樣的結(jié)論，即葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶從裝置中釋出并足以催化新生元素碘的形成。所以，葡萄糖的缺乏將導(dǎo)致不變色。
另外，通過用氯仿萃取黃色檢定溶液和觀察氯仿層中的元素碘也可證實(shí)碘的形成。較低的氯仿層呈現(xiàn)代表碘的粉紫羅蘭色的特征色(最大吸收率，508nm)。用鄰聯(lián)茴香胺代替碘化物作為作用物對(duì)過氧化物酶的活性進(jìn)行單獨(dú)滴定試驗(yàn)也可證實(shí)辣根過氧化物酶是從該盤片中釋出的。后一種作用物在H2O2存在時(shí)不顯示氧化傾向。但是，在標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)中用鄰聯(lián)茴香胺基層代替碘化物時(shí)，鄰聯(lián)茴香胺顯示出明顯的氧化性。此外，單獨(dú)用葡萄糖氧化酶進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)表明在實(shí)驗(yàn)條件下三碘化物的形成(例如，黃色的顯色作用)超過30秒，所有這一切都證實(shí)葡萄糖氧化酶和和辣根過氧化物酶都可從浸泡在洗滌緩沖液中的成品裝置中釋出。
目測(cè)I3-形成30秒試驗(yàn)被用于半定量地跟蹤被重復(fù)浸沒和洗滌的裝置儲(chǔ)艙在洗滌緩沖液中釋放葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶的能力。表1概括了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
表1 GO和HPO從硅氧烷裝置往浸沒緩沖液v中的擴(kuò)散
按指定的抽樣間隔，將緩沖液(在150mM NaCl中制成的10mM磷酸鈉溶液，pH5.6)倒出用于檢驗(yàn)，并向原溶液中加入1ml新鮮緩沖液來替換。對(duì)照物(從試驗(yàn)混合物中剔除葡萄糖)的化驗(yàn)結(jié)果表明黃色顯色反應(yīng)(三碘化物)呈陰性。這些數(shù)據(jù)表明裝置充分釋放葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶發(fā)生在制成后被檢驗(yàn)的4-5天內(nèi)。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步表明殘留的碘活性即使水平較低也能持續(xù)地從裝置中釋出，但不超過8至9天。
實(shí)施例3本例說明由含有碘酸鹽和碘化物的硅氧烷聚合物制成的裝置中的碘酸鹽可還原轉(zhuǎn)化成元素碘并具有殺微生物的作用。由于多種體液都含有豐富的還原性化合物、抗氧化劑等類似物質(zhì)，利用心腦灌注液(BHI)摹擬復(fù)雜的體液對(duì)采用新法由碘化物和碘酸鹽形成元素碘的方法進(jìn)行了研究。BHI富含體液中的還原性化合物。利用新方法，通過逐漸加入碘化物和五氧化碘或單獨(dú)使用五碘化物滴定BHI液可證實(shí)在BHI介質(zhì)中，元素碘可從碘化物和碘酸鹽中得到。滴加了痕跡量的碘化物與五氧化碘之后(總碘含量＜1mg/ml肉湯介質(zhì))，BHI介質(zhì)呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的黃橘色色調(diào)，表示有I3-形成(例如，形成元素碘及其與碘化物離子的配合物)。用氯仿萃取以上述方法滴定過的BHl介質(zhì)，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的紫羅蘭色(吸收率最大值，508nm)，這可證實(shí)元素碘分布在氯仿層中。這些資料可作為碘化物還原轉(zhuǎn)換成碘的證據(jù)，同時(shí)它也是碘酸鹽把添加的碘化物氧化成元素碘的證據(jù)。
把碘酸鹽(五氧化碘)單獨(dú)滴加到BHI介質(zhì)中不改變介質(zhì)的顏色也可以得出以上結(jié)論。但是，當(dāng)?shù)渭訚舛瘸^1mg/ml時(shí)最終導(dǎo)致類似于把碘化物和碘酸鹽滴加到液體培養(yǎng)基中時(shí)所看到的那種結(jié)果。這是由于五氧化碘轉(zhuǎn)化成碘酸鹽、碘酸鹽借助在BHI中存在的還原劑轉(zhuǎn)換成碘化物、而碘化物又通過再次向介質(zhì)中添加五氧化碘被氧化成元素碘。這種相互轉(zhuǎn)換是復(fù)雜的且轉(zhuǎn)換與否取決于元素碘的還原速率及碘酸鹽利用介質(zhì)中的還原劑還原成碘化物的速率，它們是與液體培養(yǎng)基中存在的碘酸鹽引起碘化物氧化成碘的反向速率以及五氧化碘自然水解成碘酸鹽的速率相對(duì)的。
按例1的方法制備盤形硅氧烷裝置，不同之處在于采用碘化物和五氧化碘的配方，或單獨(dú)使用五氧化碘并與NaCl結(jié)合作為載體被加入硅氧烷。使用這些配方的目的在于檢驗(yàn)裝置在浸沒在BHI肉湯介質(zhì)中時(shí)產(chǎn)生殺微生物活性的能力。具體地說，將碘化鈉(3g)在無水的條件下與五氧化碘(1g)一起碾成細(xì)粉末，然后分散到已與硅酯二月桂酸二丁基錫催化劑均勻混合的10g硅氧烷合成橡膠中，然后象例1所述倒入50mm的Petri培養(yǎng)皿進(jìn)行處理。用打孔器從該裝置上切下直徑大約6mm的硅氧烷片盤片。這些小盤片按每毫升1片放在事先被調(diào)整到pH4.0的BHI介質(zhì)中，然后把包含小藥片的BHI介質(zhì)接種到試驗(yàn)生物體上，如表2所注。
以每10g硅氧烷聚合物使用2gNaCl代替碘化鈉制備類似的裝置。如表3所述，取材于這個(gè)裝置的小藥片也通過接種BHI介質(zhì)檢驗(yàn)殺微生物的活性。不出所料，所有用碘化物和五氧化碘共同配制的小藥片都在與BHI介質(zhì)接觸時(shí)產(chǎn)生表示碘形成的強(qiáng)黃色顯色效應(yīng)。只含有五氧化碘的小藥片沒有呈現(xiàn)BHI介質(zhì)的顯色效應(yīng)。
表2．封裝在硅氧烷小藥片中碘化物/碘酸鹽的殺微生物活性(接種BHI介質(zhì)和鹽水后回收的CFU/ml)
接種在35℃下進(jìn)行；nd=不確定表3．封裝在硅氧烷小藥片中五氧化碘的殺微生物活性(接種試驗(yàn)介質(zhì)后回收的CFU/ml)
接種在35℃下進(jìn)行；nd=不確定a．氯仿萃取殘留的培養(yǎng)介質(zhì)…不出現(xiàn)紫羅蘭色b．仿萃取殘留的培養(yǎng)介質(zhì)…呈現(xiàn)代表元素碘存在的強(qiáng)烈的紫羅蘭色圖2也表示五氧化碘從盤片中動(dòng)態(tài)釋出的情況，盤片是按照表3中總結(jié)的方法進(jìn)行制備的具有殺微生物功能的盤片。該盤片以每毫升1片量懸浮在100mM檸檬酸鈉溶液中(pH4.0)，(但以制造硅氧烷裝置的聚合物基劑計(jì)采用不同的質(zhì)量濃度。)被釋放的碘酸鹽濃度與封裝在聚合物中的質(zhì)量成正比(圖2)。在這些實(shí)驗(yàn)中，被混合到硅氧烷聚合物中總的鹽含量(NaCl)保持恒定在30％，并包括五氧化碘和NaCl，以維持鹽與聚合物恒定的比例，但是單位質(zhì)量聚合物中五氧化碘的濃度分別在2％和10％。復(fù)雜的介質(zhì)(例如BHI)對(duì)五氧化碘的溶劑化速率和擴(kuò)散速率沒有明顯影響，因?yàn)樵谟肂HI介質(zhì)代替檸檬酸鹽緩沖液時(shí)可出現(xiàn)類似的五氧化碘的釋放速率。
來自表2和表3的數(shù)據(jù)表明元素碘間接地殺死被試驗(yàn)的微生物。這些數(shù)據(jù)是作為用不同濃度的碘化物與五氧化碘相結(jié)合制造裝置并且把來自該裝置的小藥片樣品放在還原性化合物豐富的BHI介質(zhì)內(nèi)或鹽水內(nèi)的結(jié)果產(chǎn)生的。生物體把它們自己的還原性化合物的來源提供給該裝置的小藥片。根據(jù)從小藥片釋放的碘酸鹽的測(cè)量結(jié)果和通過研究把小藥片引入接種培養(yǎng)液之后的殺微生物的時(shí)間間隔，有效的殺微生物活性所需要的碘酸鹽的水平似乎是＜＜5mM(例如，見表2、表3和圖2)。例如，表3中的數(shù)據(jù)表明有效的殺傷發(fā)生在暴露于五氧化碘小藥片之下的3至4小時(shí)之內(nèi)。假設(shè)釋放到介質(zhì)中的碘酸鹽全部轉(zhuǎn)化成元素碘，那么這意味著在BHI介質(zhì)中碘的上限在理論上不可能超過大約125mg/dl(例如，5mM元素碘)。通過實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)元素碘的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)計(jì)算值(參照下面的介紹)。對(duì)已發(fā)現(xiàn)有碘酸鹽存在的BHI培養(yǎng)介質(zhì)所做的氯仿萃取也表明沒有充足的元素碘累積的證據(jù)(即氯仿層的顯色效應(yīng)沒有發(fā)生)，從而斷定實(shí)際上在肉湯介質(zhì)中累積的元素碘極少。不受理論束縛，這些后期觀察結(jié)果表明元素碘的殺傷作用可能主要發(fā)生在微生物的細(xì)胞壁上(表2和表3)，并且可能通過在微生物細(xì)胞表面上釋放還原性化合物。這將引起重新形成元素碘并且把它吸收到微生物細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層中。
這些數(shù)據(jù)表明有效地殺傷微生物所需要的元素碘的濃度通常是＜＜0.01％(換言之，比碘維聚酮溶液中的碘含量低兩個(gè)數(shù)量級(jí))。與碘遞體載體-碘維聚酮相比，本發(fā)明的裝置所產(chǎn)生的碘濃度較低，因?yàn)樵谌芤褐凶鳛檫\(yùn)載工具使用的成品硅氧烷裝置中的碘酸鹽是緩慢地被釋放出來的。碘酸鹽變成碘化物然后再變回元素碘的再循環(huán)有可能持續(xù)發(fā)生，因?yàn)樾碌牡馑猁}持續(xù)從裝置中釋出并且遇到還原性化合物，于是碘化物由早期循環(huán)中形成的碘按其路徑再循環(huán)生成。因此，即使痕跡量的碘化物也可在反應(yīng)介質(zhì)中再循環(huán)直到以碘的形式被微生物細(xì)胞吸收，而后殺死該微生物。
實(shí)施例4本例說明了碘酸鹽和碘化物配方重新生成碘的最優(yōu)方案及其殺微生物的活性。這些實(shí)驗(yàn)是為了在制造用硅氧烷合成橡膠配制本裝置時(shí)使用最優(yōu)化配方。精碾碘酸鹽和碘化物以不同的比例混合到硅氧烷合成橡膠中，添加二月桂酸二丁基錫催化劑使聚合物固化，然后在盤形裝置上“沖孔”得到的小藥片(直徑0.6cm、厚度0.3mm)，以便利用接種了C.cabicans的BHI檢驗(yàn)其殺微生物活性。用HCl將BHI介質(zhì)的pH值調(diào)整到4.0并加入約1×105CFU/ml的C.albicans(ATCC 66027)。從成品裝置上得到的小藥片按1片/毫升懸浮在接種液中。按不同的時(shí)間間隔把在35℃下在空氣中接種的接種物移植到羊血瓊脂板上并在空氣中于35℃孵化24小時(shí)，以確定不同的配方對(duì)Calbicans接種物的作用。
從由1％至16％比例的單純碘化物構(gòu)成的硅氧烷合成橡膠裝置中獲得的藥片無殺微生物活性(鹽的總量為30％，其中的差異用NaCl作為載體鹽填補(bǔ))。單獨(dú)碘酸鹽以0.5％和12％的比例并用同樣的方法制成的小藥片與C.Albicans孵育24小時(shí)后對(duì)其無殺微生物活性。但是，4％至12％的碘酸鹽與C.albicans孵育48小時(shí)后，后者生長速度下降1至2個(gè)數(shù)量級(jí)，72小時(shí)后＜10CFU/ml。
在由2％～4％碘酸鹽和0.1％～0.25％碘化物(添加NaCl的補(bǔ)充重量使最終的鹽重量相對(duì)硅氧烷達(dá)到30％)構(gòu)成的硅氧烷裝置上獲得的小藥片無殺微生物活性。但是，在碘酸鹽含量為4％(按重量計(jì))，同時(shí)碘化物的含量遞增到超過0.5％(按重量計(jì))的裝置中得到的小藥片在BHI接種物中浸沒24小時(shí)則可完全殺死C．Albicans。所以，在BHI介質(zhì)中24小時(shí)之內(nèi)可有效地殺傷微生物，所需要的配方下限為4％的碘酸鹽、0.5％的碘化物和24.5％的鹽NaCl(被碾碎到＜200微米)，它們懸浮在制造裝置時(shí)使用的硅氧烷基劑中。更進(jìn)一步的試驗(yàn)表明4％～8％的碘酸鹽與2％～16％的碘化物配方可有效地殺死C.albicans，在把硅氧烷小藥片浸沒在BHI接種物內(nèi)不足4小時(shí)即可將C.albicans完全殺死。
另外，人們發(fā)現(xiàn)PVP通過充當(dāng)干燥劑和碘遞體雙重角色(例如通過防止來自大氣的潮氣使混合在硅氧烷合成橡膠材料中的碘化物鹽過早溶合)可改善硅氧烷配方的穩(wěn)定性。
通過在制作殺微生物的盤形裝置時(shí)把大約1％～10％(按重量計(jì))的精碾的PVP與碘酸鹽和碘化物混合在一起，在合成橡膠材料固化后獲得的最終裝置超時(shí)地暴露在空氣中時(shí)未顯示產(chǎn)生碘的傾向。人們觀察到在鹽配方中包括PVP對(duì)于變更裝置的殺微生物活性沒有負(fù)面影響。小藥片的最佳鹽配方是8％碘酸鹽、2％碘化物和10％PVP，并且在最終的鹽混合物中去除NaCl。人們發(fā)現(xiàn)后一種“載體”鹽既不對(duì)制作裝置有明顯益處，又似乎對(duì)封裝在硅氧烷裝置內(nèi)的鹽配方釋放速率沒有顯著影響。
在對(duì)殺微生物的研究中，對(duì)小藥片浸沒在檸檬酸鹽緩沖溶液中時(shí)碘酸鹽、碘化物的釋放和元素碘的形成進(jìn)行了測(cè)量。不管代表具體裝置的小藥片究竟是浸沒在BHI中、還是浸沒在100mM的檸檬酸鹽緩沖液(pH4.0)中，它的釋放速率是不能用實(shí)驗(yàn)方法區(qū)分的。但是，在小藥片浸沒在后一種介質(zhì)中時(shí)，存在于BHI中的還原性化合物在檸檬酸鹽緩沖液形成時(shí)將消耗一些元素碘。所以，可在檸檬酸鹽緩沖液中觀察到釋放碘化物和碘酸鹽以及形成碘的化學(xué)反應(yīng)。圖3表示小藥片被浸沒在檸檬酸鹽緩沖液中(1片/毫升)并在室溫下孵化大約32小時(shí)時(shí)釋放的碘酸鹽和碘化物。在這些實(shí)驗(yàn)中，用以下方法檢測(cè)碘酸鹽，即抽取20μl試驗(yàn)溶液的等分試樣，讓它過量的碘化物接觸，把碘化物氧化成碘，然后采用標(biāo)準(zhǔn)化光譜分析方法以350nm的波長將形成的I3-量化。采用同樣的分析方法用已知濃度的碘酸鹽構(gòu)成標(biāo)定曲線，依據(jù)該標(biāo)定曲線確定從藥片中釋放出的碘酸鹽的濃度隨浸沒時(shí)間間隔的變化(見圖4)。用以下方法檢測(cè)碘化物，即獲取200μl等分試樣、使其過量的碘酸鹽接觸，并被碘酸鹽氧化成碘，然后把碘萃取到氯仿中，以便對(duì)照在已知碘化物濃度的情況下采用同樣的分析方法構(gòu)成的標(biāo)定曲線在508nm下進(jìn)行光譜定量測(cè)量。這些化學(xué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與殺微生物研究配合揭示出為了有效地殺死C.albicans介質(zhì)中碘酸鹽的臨界濃度應(yīng)該在1至2mM范圍內(nèi)，而碘化物的臨界濃度應(yīng)該在0.5mM以上。有些藥片之所以不能在第一個(gè)24小時(shí)或更短的時(shí)間內(nèi)殺死C.albicans的是因?yàn)榈馑猁}和碘化物沒有達(dá)到這些臨界值水平。
圖4表示包含碘酸鹽/碘化物/PVP的小藥片在檸檬酸鹽緩沖液中浸沒(1片/毫升)比較長的時(shí)間(大約5天)后檢測(cè)碘的累積量的結(jié)果。每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中3個(gè)小藥片以所示的時(shí)間間隔浸沒在3ml100mM檸檬酸鹽(pH4.0)中，然后分析緩沖溶液的等分試樣(1ml)以便確定殘留的元素碘。采用以下方法定量測(cè)定碘，即用氯仿(1ml)萃取檸檬酸鹽緩沖液的等分試樣，然后對(duì)照用結(jié)晶碘按已知濃度配制的氯仿溶液構(gòu)成的以ppm元素碘表達(dá)的標(biāo)定曲線讀出在508nm的吸收率。盡管在5天里生成的游離碘有相當(dāng)大的可變性，但是在這一系列實(shí)驗(yàn)中碘始終在2ppm～70ppm的范圍內(nèi)變化。碘最高水平出現(xiàn)在小藥片浸沒在檸檬酸鹽緩沖液中之后大約36至48小時(shí)。
實(shí)施例5本例說明在與水溶液接觸時(shí)活化的水凝膠裝置的制作。將2％“適中粘度”的藻酸鈉和等體積的2％Carbopol 971(B.F.Goodrich)(交聯(lián)的聚丙烯酸酯)混合，以便得到藻酸鹽和Carbopol按當(dāng)量構(gòu)成的1％的混成粘性凝膠溶液(pH3.95)。這種凝膠混合物被冷卻到～4℃。把100mM碘化鉀水溶液徹底地混合到凝膠中以得到最終濃度為1mM的碘化鉀。把相等數(shù)量的100mM碘酸鈉迅速地混合到凝膠中，以得到由1mM碘酸鈉、1mM碘化鉀、1％藻酸鹽和1％Carbopol 971組成的凝膠混合物。這種混合物在-70℃下被迅速凍結(jié)、在真空過夜下冷凍干燥、得到外觀精制、孔非常多、重量非常輕的紅褐色海綿狀產(chǎn)品。這種海綿狀產(chǎn)品被切成各種形狀并且在室溫下保存在密封容器里(以便遠(yuǎn)離潮氣)，同時(shí)保持其產(chǎn)生新生碘的能力(即，在水溶液中溶劑化時(shí))。在把水添加到這種海綿狀材料上時(shí)，其顏色幾乎立即由紅褐色變成嫩黃色，后者表示迅速形成的碘I3與碘化物的配合物，且材料變厚，形成粘性水凝膠。通過用氯仿萃取并經(jīng)光譜掃描確認(rèn)最終的萃取物(例如，在508nm的最大吸收率；在添加過量的還原劑時(shí)產(chǎn)品失重變成脫水凝膠)可證實(shí)碘的生成。另外，可制備各種形狀的海綿狀產(chǎn)品，其方法是在添加碘酸鹽和碘化物之后尚未充分形成碘之時(shí)立即把凝膠混合物凍結(jié)。
盡管為了凍結(jié)而以水溶液形式制備的同樣的凝膠混合物中碘的形成速度非常緩慢，但是，凍結(jié)和凍干的碘酸鹽和碘化物與水溶液接觸后可在數(shù)秒內(nèi)迅速產(chǎn)生碘。有人認(rèn)為這是凍干的濃縮效應(yīng)所致。在凍結(jié)和凍干之前的溶劑化在碘生成的過程中，彼此相互作用的碘酸鹽和碘化物可具有很高的濃度。冷凍干燥之后，在沒有水的情況下，碘酸鹽和碘化物在溶劑化之前彼此未發(fā)生自由的相互作用。所以，制作本發(fā)明的水凝膠裝置可把所有的基本反應(yīng)劑全部合并在單一的基質(zhì)(例如，水凝膠聚合物)中。
水凝膠裝置也可用添加葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)(10μg/ml)和辣根過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)(3μg/ml)的1％的藻酸鹽-Carbopol凝膠懸浮體制備，該凝膠懸浮體是在室溫下用水制成的并向其中加入碘化鉀使其最終濃度為2mM。凝膠混合物象在碘酸鹽/碘化物例一樣被凍結(jié)和凍干。海綿狀的產(chǎn)品(在這種情況下)呈現(xiàn)乳黃色，并且可在室溫保存幾星期而不損失可被添加的葡萄糖(～50mg/dl)激活而產(chǎn)生新生碘的活性。當(dāng)添加水以代替葡萄糖的對(duì)照物溶液未見碘形成。在兩種情況下，海綿狀產(chǎn)品都被迅速地溶劑化成粘液狀的粘性水凝膠?；厥章确绿崛∥镏械脑氐饪勺C實(shí)碘的存在，在這負(fù)面類似于用碘化物和碘酸鹽配制的水凝膠輸送裝置。被用來激活由葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶配制的釋放裝置的葡萄糖濃度不是十分關(guān)鍵的，把濃度為10mg/dl～100mg/dl的溶液在添加到干燥的凝膠上都可誘發(fā)新碘的形成。
這里引用的兩個(gè)水凝膠配方的具體方案都顯示新生成的碘的濃度從幾個(gè)ppm一直延續(xù)到100pp。碘的形成量與凝膠混合物凍結(jié)和凍干前水凝膠中的葡萄糖氧化酶/辣根過氧化物酶或碘化物和碘酸鹽的濃度成比例。檢測(cè)水平之下的碘可在厚凝膠混合物中持續(xù)大約8到10小時(shí)。
圖5顯示使用被凍干的1％“高粘度”藻酸鹽制造的圓筒形裝置(pH4.0)在溶劑化時(shí)重新形成碘的情況。最初的配方包括2mM碘化鉀溶液和2mM碘酸鈉溶液。凝膠被澆鑄成凍結(jié)狀態(tài)的100cm(長度)×0.6cm(內(nèi)徑)的管子，凍干后沿縱向截成1cm長的小段。對(duì)照用凝膠用同樣的方法制備，但在最終的混合物中沒有碘化物和碘酸鹽。藻酸鹽配方(1cm長度)在1ml100mM檸檬酸鹽緩沖液(pH4.0)中浸沒20分鐘之后測(cè)定的。圖5所示數(shù)值代表與采用同樣方法配制的藻酸鹽(碘化物和碘酸鹽)得到的對(duì)照結(jié)果進(jìn)行比較的三個(gè)一組實(shí)驗(yàn)的平均值。碘生成的同時(shí)，凝膠溶脹成由其凍干前的組成成分為特征的粘液狀的粘性水凝膠。
實(shí)施例6本例顯示利用質(zhì)子(H+)促進(jìn)新碘形成的過程中。在化學(xué)基礎(chǔ)上，無論碘化物是利用H2O2還是利用碘酸鹽氧化，碘化物氧化成碘都需要H+作為一種反應(yīng)劑在促進(jìn)反應(yīng)完成時(shí)發(fā)揮作用。考慮用下邊的式1和式2說明氧化反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式1式2由此可見，可增強(qiáng)H+生成而設(shè)計(jì)的產(chǎn)碘配方可促進(jìn)碘化物重新轉(zhuǎn)化成碘，這一過程需要H+的參加。
兩個(gè)具體方案可證明這個(gè)原則其一為葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)對(duì)催化葡萄糖產(chǎn)生H2O2和葡糖酸從而形成H+；另一個(gè)是五氧化碘自動(dòng)水解生成碘酸鹽和H+(碘酸的離子化產(chǎn)物)。這種情況中的H+發(fā)生劑或供體不局限于這兩種化合物。它們可以包括任何一種或多種合成的聚酐、多羧基化合物和類似物(例如，聚交酯、polygalactides、乙酸酐等)。
在一個(gè)配方中，五氧化碘被封裝在硅氧烷裝置內(nèi)，該裝置象在例2中制備的那種，但是按2％碘化物和4％取代碘酸鹽的五氧化碘的質(zhì)量比與碘化物組合。類似的裝置是用8％(質(zhì)量比)的碘酸鹽代替五氧化碘制作的。這兩種裝置固化后，每個(gè)按直徑0.6cm、厚0.3cm切割成“沖孔”小藥片都按每毫升1片浸沒在總體積為5ml的100mM檸檬酸鈉溶液(pH4.0)中。通過目測(cè)緩沖液介質(zhì)中I3-從每個(gè)小藥片流出的速率測(cè)定碘生成的速度。還可利用緩沖介質(zhì)的氯仿萃取直觀地證實(shí)碘的形成(在氯仿層中回收的紫羅蘭色提取物是明顯的)。
以五氧化碘代替碘酸鹽制造的裝置生成碘的速度比用碘酸鹽制作的裝置生成碘的速度快兩倍。這些數(shù)據(jù)符合五氧化碘作為酸酐溶劑化后可迅速水解成HIO3(水解可能與五氧化碘的溶劑化一起發(fā)生)的原理。所以，H+和碘酸鹽是同時(shí)產(chǎn)生的。含五氧化碘的藥片生成碘的速率主要依賴H+的形成。這個(gè)結(jié)論是在考慮式2的同時(shí)以下述觀察結(jié)果為基礎(chǔ)的，即在兩種裝置中實(shí)際可利用的碘酸鹽的數(shù)量是等價(jià)的(例如，根據(jù)化學(xué)計(jì)量每摩爾五氧化碘溶劑化時(shí)釋放兩摩爾碘酸鹽和兩摩爾H+，所以4％的五氧化碘是8％碘酸鹽的等價(jià)物)。以上結(jié)果進(jìn)一步表明碘的形成受溶液中可利用H+源的限制，上述用以碘酸鹽和碘化物配方(但在配方中包括10％檸檬酸)制作的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)也確認(rèn)了這一結(jié)果。在有檸檬酸的實(shí)施中，碘的形成速率甚至超過了用五氧化碘配方制作的裝置中碘的形成速率。這些數(shù)據(jù)證實(shí)了裝置中的檸檬酸可將大量H+溶劑化的理論。
通過產(chǎn)生H+來促進(jìn)更有效的產(chǎn)生碘的實(shí)用性研究是在第二具體方案中進(jìn)行的。具體地說，采用葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)和葡萄糖與辣根過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC 1.11.1.7)和碘化物的組合制備試驗(yàn)溶液。用光譜法在pH4.5和pH7.4下檢測(cè)新生碘的釋放速率。選擇這種pH值的差異是因?yàn)橛性缙跍y(cè)量結(jié)果表明1mM或更少的H2O2存在時(shí)碘的形成速率在pH7.4時(shí)與pH4.5時(shí)相比要慢幾個(gè)數(shù)量級(jí)。pH值的觀測(cè)使用單獨(dú)與碘化物混合的H2O2。但是，后一個(gè)反應(yīng)消耗1摩爾當(dāng)量分子O2和H2O產(chǎn)生H2O2和葡糖酸。葡糖酸象羧酸類的檸檬酸那樣能夠輕易地離解成其羧酸鹽的離子形式，從而得到葡糖酸根并且為在反應(yīng)中形成的每個(gè)摩爾當(dāng)量的H2O2提供一個(gè)當(dāng)量的H+。所以，如式1所示，產(chǎn)生的H+可促進(jìn)碘的生成。
這個(gè)結(jié)論得到上述數(shù)據(jù)的支持，即在兩個(gè)pH值范圍(pH4.5和pH7.4)檢驗(yàn)元素碘的形成速率，在實(shí)驗(yàn)中葡萄糖和葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)作為與H+生產(chǎn)相伴產(chǎn)生的H2O2氧化劑促進(jìn)碘化物氧化成碘。后者的速率測(cè)量結(jié)果與在產(chǎn)生H2O2的過程中沒有葡萄糖氧化酶推動(dòng)反應(yīng)時(shí)所見到的那些結(jié)果相當(dāng)。
圖6說明葡萄糖氧化酶與葡萄糖加速碘的生成，它在提供H2O2氧化劑的同時(shí)提供H+，而H+和H2O2如式1所示可通過超氧化反應(yīng)促進(jìn)碘形成。在這些實(shí)驗(yàn)中，對(duì)碘形成速率的研究是采用包含3U/ml辣根過氧化物酶和100mg/dl葡萄糖的100mM檸檬酸鈉溶液(pH4.5)以及含有150mMNaCl、100mg/dl葡萄糖和3U/ml辣根過氧化物酶的10mM磷酸鈉溶液(pH4.7)中固定濃度(50mM)的碘化物來研究的。在這些實(shí)驗(yàn)中規(guī)定了不同水平的葡萄糖氧化酶。
元素碘生成的速率是使用島津UV-265雙波束光譜儀上測(cè)定發(fā)生在350nm的I3-的形成來測(cè)定的。
動(dòng)態(tài)速率在把葡萄糖氧化酶添加到反應(yīng)混合物中時(shí)是瞬時(shí)的，在超過每分鐘2個(gè)吸收率單位時(shí)是線性的，并且無論是在pH4.5時(shí)的速度還是在pH7.4時(shí)的速度都是相近的。這些類似的速率表明碘化物的氧化受產(chǎn)生的H+和H2O2的促進(jìn)。H+的消耗和它在酶催反應(yīng)中的形成同樣迅速。但是，pH值接近中性時(shí)元素碘的形成主要是受可以利用的H+限制(例如，缺乏H+)。
圖6中的數(shù)據(jù)表明發(fā)生在pH4.5和pH7.4下的元素碘的形成速率相當(dāng)，并且通過利用葡萄糖氧化酶和葡萄糖作為形成H2O2和H+的來源從而使碘化物被過氧化成元素碘以促進(jìn)驅(qū)動(dòng)碘的形成。此外，前面的酸酐研究表明把H+引入制作本裝置配方的方法將提高重新形成元素碘的速率。這些數(shù)據(jù)證實(shí)酶配方應(yīng)通過酶催機(jī)理(例如，葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)開發(fā)利用H+的生產(chǎn)，或者包含酸酐(酸酐在溶劑化和從釋放裝置流出時(shí)可用來水解，例如用五氧化碘)，或者包含多羧酸H+供體(例如，藻酸、Carbopol或檸檬酸)。多羧酸H+供體能夠把H+轉(zhuǎn)讓給碘化物轉(zhuǎn)化成碘的氧化反應(yīng)提供H+。受H+促進(jìn)的配方可更有效地促進(jìn)碘化物化學(xué)轉(zhuǎn)化成新碘。
實(shí)施例7本例顯示包含產(chǎn)碘的碘化物/碘酸鹽配方的硅氧烷聚合物涂覆的環(huán)形裝置中碘化物和碘酸鹽的釋放以及碘的形成。
圖7顯示了外表面上有硅氧烷合成橡膠材料涂層的硅氧烷和聚乙烯管狀材料浸沒時(shí)的碘酸鹽和碘化物的動(dòng)態(tài)釋放的情況。其中的涂層制備與例4相同，含有2％碘化鈉、8％碘酸鈉和10％PVP。在配制好的硅氧烷合成橡膠材料固化前，將1cm外徑的硅氧烷管狀材料和直徑大體相同的聚乙烯管狀材料沾一沾配制好的合成橡膠材料，然后讓它們?cè)谑覝叵鹿袒?。從有涂層的硅氧烷和聚乙烯管上截取一?.5cm至5cm長的短管、用蒸餾水淋洗、然后浸沒在5ml10mM檸檬酸鈉溶液(pH4.0)中。測(cè)定該管狀材料動(dòng)態(tài)釋放的碘化物(虛線)和碘酸鹽(實(shí)線)(圖7)。配制好的聚合物涂層的厚度為0.08mm～0.15mm。
圖7表明將上述的配方在緩沖溶液中浸沒大約24小時(shí)，碘酸鹽從有涂層的裝置中有效地釋放出來，其峰值在2.5mM和4mM之間?；厥盏木彌_洗滌液中的碘化物的濃度低得多，在0.1至1.0mM范圍內(nèi)，它取決于被聚合物配方覆蓋的基材。用聚乙烯作為涂覆聚合物配方的基材比用硅氧烷作為基材回收率要稍微低一些(硅氧烷，實(shí)心的正方形；聚乙烯，空心的三角形)。
大約24小時(shí)之后，洗滌溶液中的碘酸鹽和碘化物都開始下降。這個(gè)結(jié)果表明來自硅氧烷和聚乙烯基材涂層的基劑聚合物中產(chǎn)碘配方已被耗盡。在管材沒入緩沖液的20分鐘之內(nèi)以及大約24小時(shí)后溶液中的碘酸鹽和碘化物接近峰值范圍時(shí)測(cè)定的碘水平。這些結(jié)果表明有涂層的裝置被沒入緩沖液后，緩沖液中的碘停留在4ppm水平，而在后面碘酸鹽和碘化物的峰值時(shí)達(dá)到近似30ppm的最高水平。
這些試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了給預(yù)制裝置(在這種情況下是管狀材料)涂層并可產(chǎn)生殺微生物的新碘的可行性。把產(chǎn)碘配方封閉在硅氧烷聚合物基劑內(nèi)，然后使它固化成預(yù)制裝置的外表面。外表面在插入或放在含水環(huán)境內(nèi)時(shí)可與液體接觸。所以，外表面涂層是為插入體腔的裝置設(shè)計(jì)的。
實(shí)施例8本例證明了碘可通過硅氧烷聚合物自由的遷移和擴(kuò)散。Polycarbopol(聚丙烯酸酯)和一磷酸鉀作為干燥粉末被分別與碘化物和碘酸鹽按1％組合物相對(duì)硅氧烷彈性材料重量比配制，并且按相對(duì)硅氧烷彈性材料的重量比構(gòu)成含2％碘化鈉和8％碘酸鈉的材料。鹽在進(jìn)入硅氧烷聚合物形成淤漿之前被干燥過，以便其在聚合物基劑固化期間以及固化后引入充足的水啟動(dòng)元素碘的形成。每個(gè)配方都被澆鑄在塑料托盤里形成8.7×1.3×0.25cm的矩形薄片。用于硅氧烷合成橡膠材料(帶硅烷醇端基的聚二甲基硅氧烷，平均分子量93,000)的催化劑是二月桂酸二丁基錫。在室溫下固化過夜期間，托盤被放在密封的塑料袋里，以便防潮并減少硅氧烷薄片中產(chǎn)生的碘的損耗。第二天早晨薄片呈現(xiàn)特征性的淡紅褐色，說明它被碘所覆蓋。光譜法可證實(shí)碘的存在，即從每塊薄片上切下一條硅氧烷，并且把每條都浸沒在水里，然后對(duì)樣品進(jìn)行碘的光譜掃描。
為了證明碘可自由地通過硅氧烷，從每塊密封在塑料袋內(nèi)的薄片上切下一條放在袋子外面使它暴露在大氣中。在這些條件下，人們看到碘從硅氧烷條自由地移動(dòng)到放在它上面的紙條上，引起紙褪色。然后，把這些硅氧烷條再放回到塑料袋中，我們可以看到一旦把它們從開放環(huán)境再次密封起來，碘的特征顏色就變暗。重復(fù)這個(gè)循環(huán)將證明碘一旦從被膠囊封閉在每個(gè)薄片中的內(nèi)部配方內(nèi)形成就能通過硅氧烷自由地遷移。為了進(jìn)一步核實(shí)碘通過硅氧烷自由的遷移，在兩個(gè)12×75mm的聚碳酸酯管中用硅氧烷彈性材料制備聚合物的混合物(2％碘化鈉、，8％碘酸鈉、1％一磷酸鉀，未經(jīng)干燥的)。最深的顏色在管的底部，但是，在暴露于大氣中的頂端，顏色是代表低碘含量聚合物的“黃綠色”。一根管被割開，以便使聚合物均勻地暴露在大氣中。在大約30分鐘之內(nèi)，對(duì)大氣開放的聚合物表面的顏色為“黃綠色”，完全失去了其碘的顏色。
已經(jīng)著手進(jìn)一步研究碘能夠從聚合物基劑的內(nèi)部重新產(chǎn)生并且自由地?cái)U(kuò)散到外部。在制成的硅橡膠管(長16cm，直徑0.5)中裝入由0.2g碘化鈉+0.8g碘酸鈉研磨而成的0.2g鹽混合物，然后把0.5％的polycarbopol溶液裝入管子并且把管子密封成環(huán)。硅氧烷環(huán)經(jīng)沖洗后浸沒在盛30ml水的燒杯中。在大約5至10分鐘內(nèi)，在水中可以測(cè)到有10至30ppm的碘覆蓋在環(huán)上，并且在用新鮮水(30ml)連續(xù)沖洗和重新填充燒杯時(shí)，碘在24小時(shí)里繼續(xù)流出。用染料進(jìn)行的試驗(yàn)表明環(huán)具有緊密的密封性以致碘不能從接合點(diǎn)逸出而是通過硅氧烷管壁逸出的。
實(shí)施例9幾種水凝膠膜片樣品是通過下述方法制備的(1)制備幾個(gè)包含碘化物和氧化劑的凍干水凝膠配方，將缺乏作用物(例如，葡萄糖氧化酶、過氧化物酶)的配方混合，或者(2)作為夾心雙層，其中碘化物和氧化劑的配方首先按凍干形式分別制備，然后用水壓機(jī)把它們擠壓到一起，形成雙層膜。單一的雙層膜是通過制備被分成兩份、等體積的1％Noveon AA1和1％羧甲基纖維素的水凝膠混合物來完成的。第一個(gè)水凝膠配方包含20mM碘化鉀以及100微克/每毫升的葡萄糖。在第二個(gè)水凝膠配方中，分別加入葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶，使其最終濃度為100微克/毫升和20微克/毫升(比活性分別為100,000 mU/mg和300,000 mU/mg)。這兩部分水凝膠被預(yù)先冷卻到大約4℃，然后在大約5秒鐘之內(nèi)被迅速地混合到一起。把混合物立即倒入8.7×11.3cm的塑料托盤，讓它在-70℃下凍結(jié)。凍結(jié)狀態(tài)下，將樣品放在高真空下冷凍干燥大約36小時(shí)，從大約0.3cm厚的托盤中回收略帶黃褐色的海綿狀的矩形膜片。然后，將這種膜片放在兩塊用塑料片覆蓋的金屬板之間，并施加每平方英寸6000磅的壓力，使之形成薄如紙的膜片，其尺寸為大約9×13×0.02cm。這種膜片容易用剪刀、打孔器或其他剪切裝置切割成各種形狀，并在這種狀態(tài)下保持產(chǎn)碘休眠狀態(tài)達(dá)幾個(gè)月，而產(chǎn)碘活性無明顯損失。在與水接觸時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)在不足60秒鐘內(nèi)就開始有碘形成并能夠在膜片水化后形成的凝膠-溶膠中存在幾個(gè)小時(shí)。
用分開的膜片制備與上述內(nèi)容相同的兩個(gè)配方，其方法是把每種包含碘化物和葡萄糖或包含葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶的水凝膠分別凍干，從而導(dǎo)分開的膜片回收碘化物/葡萄糖和酶氧化酶的冷凍干燥膜片。為了形成雙層夾心，把兩種膜片一片疊加在另一片上，然后插到水壓機(jī)中。在對(duì)夾心膜片施加壓力(每平方英寸6,000磅)時(shí)兩塊膜片粘接在一起形成雙層膜片(一側(cè)包含碘化物配方，另一側(cè)包含酶氧化酶)。這種雙層膜片呈厚度為0.02的9×12cm的矩形，且將其用剪刀或打孔器切割成各種形狀。它同樣可在室溫下保存幾個(gè)月的穩(wěn)定而沒有明顯的產(chǎn)碘活性方面的損失。將雙層膜片與水中接觸后不足60秒鐘的時(shí)間即迅速形成碘。
改變其它的配方，例如制3％羥丙基甲基纖維素、1％NoveonAA1水凝膠可以在10mM碘化鉀、10毫克/毫升的葡萄糖中制成而同樣的水凝膠還可以分別在100和20微克/毫升的葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶中制成，或者另外用20mM碘酸鈉作為氧化劑成分制成，制成后采用同樣的技術(shù)以壓制膜片的形式進(jìn)行加工，以上為該種制作技術(shù)的一般原則。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，最終產(chǎn)品都非常輕而穩(wěn)定，當(dāng)水凝膠膜片被濕潤時(shí)，都容易產(chǎn)生碘。
實(shí)施例10為了評(píng)估配方在處于松弛狀態(tài)(未扭曲，靜力)的機(jī)械釋放裝置內(nèi)的滯留量，制作了文中描述的那種釋放裝置。具體地說，用各種各樣的指示劑填充硅橡膠管狀材料，然后浸沒到洗滌溶液中，以便檢驗(yàn)外部介質(zhì)中泄漏指示劑的情況。試驗(yàn)中使用的裝置每平方cm包含約10個(gè)孔。
在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，把甲苯胺蘭(50ug/ml)的水溶液裝進(jìn)內(nèi)部儲(chǔ)艙，然后把管狀材料封閉成環(huán)形構(gòu)型，該先用蒸餾水沖洗，然后浸沒在放在150ml的玻璃燒杯中，杯中盛有含50ml的10mM磷酸鈉緩沖液的150ml NaCl(pH7.4)，并且將該燒杯放在搖動(dòng)器的燒杯底座上振動(dòng)混合2個(gè)星期。目測(cè)緩沖液，以確定是否有染料從內(nèi)部儲(chǔ)艙流出。但未觀察到任何物質(zhì)穿過孔洞進(jìn)入外部介質(zhì)。在兩星期中，如輕輕地?cái)D壓和扭曲該裝置，染料則很容易地流進(jìn)外部介質(zhì)，但是一旦停止對(duì)環(huán)的作用，則染料不再流出。這時(shí)，把環(huán)從緩沖介質(zhì)中取出，用蒸餾水沖洗，再放入搖動(dòng)器上已更換了新鮮緩沖液的燒杯中，可以觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)束前不再有染料從裝置中流出，此時(shí)如再一次擠壓和扭曲環(huán)，使它偏離其正常的靜止?fàn)顟B(tài)構(gòu)型。染料立即再次從內(nèi)部儲(chǔ)艙中流出。
在第二組實(shí)驗(yàn)中，將用10mM磷酸鈉緩沖液，150mM NaCl pH7.4制成的葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC 1.1.3.4)(1mg/ml)和辣根過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC1.11.1.7)(0.5mg/ml)裝進(jìn)機(jī)械裝置的內(nèi)部儲(chǔ)艙。將該環(huán)形裝置關(guān)閉并用蒸餾水沖洗。然后，將該裝置放進(jìn)裝有含約20ml 150mM碘化鉀和100mg/ml葡萄糖的水溶液中。環(huán)浸沒在溶液中超過大約8小時(shí)時(shí)在外部介質(zhì)中未見碘生成(通過復(fù)雜的三碘化物的出現(xiàn)變得顯而易見)的跡象。在實(shí)驗(yàn)的最后，沿著環(huán)的外周界擠壓環(huán)使它變形成橢圓狀，則導(dǎo)致三碘化物在外部介質(zhì)中出現(xiàn)(通過氯仿萃取和識(shí)別其在氯仿中的紫羅蘭色的特征色被確認(rèn)為元素碘)，實(shí)驗(yàn)表明，葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶的流出是由于環(huán)變形引起的，導(dǎo)致包含在內(nèi)部儲(chǔ)艙內(nèi)的酶進(jìn)入外部介質(zhì)中與作用物接觸，以便利用葡萄糖的氧化和隨后發(fā)生的碘化物過氧化反應(yīng)在外部介質(zhì)中形成碘。
上述的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都證實(shí)機(jī)械釋放裝置的自密封性質(zhì)以及設(shè)計(jì)使配方被保持在內(nèi)部儲(chǔ)艙內(nèi)，當(dāng)作用在釋放裝置上的機(jī)械動(dòng)作停止時(shí)，孔的彈性將使內(nèi)部儲(chǔ)艙再次密封并再次把配方保存在內(nèi)部儲(chǔ)艙中。
實(shí)施例11圖9表明通過葡萄糖氧化酶(D-葡萄糖氧1-氧化還原酶；EC1.1.3.4)和辣根過氧化物酶(供體過氧化氫-氧化還原酶；EC1.11.1.7)對(duì)葡萄糖和碘化鉀的酶催化作用而形成的碘具有使人的精子失去活動(dòng)性的性能。在這些實(shí)驗(yàn)中，葡萄糖氧化酶被設(shè)定在416ug/ml，辣根過氧化物酶設(shè)定在17ug/ml，碘化物保持恒定在63mM，葡萄糖是11.6mM，所有的這一切都在10mM磷酸鈉，150mMNaCl pH7.4中制成的(試驗(yàn)反應(yīng)劑混合物)。用在10mM磷酸鈉緩沖液(pH7.4)中制成的等滲鹽水將剛剛收集的精液稀釋6倍，并且在精液與試驗(yàn)反應(yīng)劑混合后20秒鐘內(nèi)給精子的活動(dòng)性打分。經(jīng)洗滌而與實(shí)驗(yàn)中使用的配方分離的精子不能恢復(fù)活動(dòng)性，從而表明精子已不可逆地失去活動(dòng)性。在添加到精液中的試驗(yàn)反應(yīng)劑中去除碘化物、或辣根過氧化物酶、或葡萄糖氧化酶都會(huì)導(dǎo)致精子活動(dòng)性的保留(圖9)。按照世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)在給試驗(yàn)樣品打分時(shí)采用改進(jìn)的Sander-Cramer精子活動(dòng)性記分法，顯示精子在20秒鐘之內(nèi)完全失去活動(dòng)性。錯(cuò)誤棒表示單一供體的復(fù)式測(cè)定的±1SD?？稍?個(gè)個(gè)體精子供體的樣品中得到的6個(gè)獨(dú)立的供體樣本可獲得類似實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所有的試驗(yàn)精子樣品都滿足評(píng)估精子活動(dòng)性的正常的標(biāo)準(zhǔn)特征(＞20×106個(gè)精子/毫升，＞50％活動(dòng)性和＞50％正常形態(tài))。
盡管本發(fā)明已對(duì)某些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了闡述，但是熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將承認(rèn)不脫離本發(fā)明的范圍可以對(duì)本發(fā)明做一些修改和改進(jìn)。例如，盡管討論主要是針對(duì)產(chǎn)碘配方進(jìn)行的，但是也可以使用產(chǎn)生其它氧化劑配方。
權(quán)利要求
1．一種抗感染的的醫(yī)學(xué)裝置，其中包括聚合物基質(zhì)，在所述的基質(zhì)內(nèi)有可產(chǎn)生氧化劑的成分，所述的成分在所述的裝置接觸水之前是穩(wěn)定的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的抗感染的醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)氧化劑成分可產(chǎn)生來源于元素碘、過氧化氫，超氧化物、氧化氮、游離羥基、次鹵酸鹽、鹵代胺、硫化氰和次硫氰酸的具抗感染性能的氧化劑。
3．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的抗感染的醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)氧化劑成分選自含碘鹽、過脲、過硼酸鹽、一水合過硼酸鈉、四水合過硼酸鈉、過碳酸鈉、過氧化鈣、過硫酸銨、過氧化苯甲酰、枯基過氧氫、鹽酸3-嗎啉代斯得酮亞胺、基層氧化還原酶、葡萄糖氧化酶、精胺、腐胺、二胺氧化酶的芐胺、S-亞硝基-N-乙酸青霉胺和N-(2-氨乙基)-N-(2-羥基-硝基肼基)-1,2-乙二胺。
4．根據(jù)權(quán)利要求1中提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)氧化劑成分在與水和能氧化所述成分的氧化劑接觸之前是穩(wěn)定的。
5．根據(jù)權(quán)利要求4中提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)氧化劑成分是碘化物。
6．根據(jù)權(quán)利要求5中提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中碘化物是數(shù)量充足的、分散在聚合物基質(zhì)中能使醫(yī)學(xué)裝置具有抗感染活性的顆粒。
7．根據(jù)權(quán)利要求1中提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)氧化劑成分在與水和能還原該成分的還原劑接觸之前是穩(wěn)定的。
8．根據(jù)權(quán)利要求7中提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)氧化劑成分是碘酸鹽。
9．權(quán)利要求1中提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)氧化劑成分在與水和質(zhì)子接觸之前是穩(wěn)定的。
10．根據(jù)權(quán)利要求1中提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)氧化劑成分的量足以使醫(yī)學(xué)裝置具備殺精子活性。
11．一種抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中包括聚合物基質(zhì)，在所述的基質(zhì)內(nèi)有產(chǎn)碘成分，所述的成分在所述的裝置接觸水之前是穩(wěn)定的。
12．根據(jù)權(quán)利要求11中提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中的產(chǎn)碘成分是碘化物。
13．權(quán)利要求12提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置中，聚合物基質(zhì)選自無水的堿金屬碘酸鹽、無機(jī)或有機(jī)的過酸以及氧化酶(oxidaseenzymes)。
14．根據(jù)權(quán)利要求12提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中產(chǎn)碘成分是碘酸鹽。
15．根據(jù)權(quán)利要求11提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中聚合物基質(zhì)包括可產(chǎn)生質(zhì)子的成分。
16．根據(jù)權(quán)利要求15提到的抗感染醫(yī)學(xué)裝置，其中可產(chǎn)生質(zhì)子的成分選自五氧化碘、有機(jī)酸、無機(jī)酸、酸酐和氧化酶(enzymeoxidase)。
17．一種具有抗感染活性的醫(yī)學(xué)裝置，其中包括聚合物基質(zhì)，在該聚合物基質(zhì)內(nèi)有含碘鹽和氧化劑。
18．根據(jù)權(quán)利要求17提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中含碘鹽選自碘化鉀和碘化鈉。
19．根據(jù)權(quán)利要求18提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中聚合物材料是選自硅氧烷彈性體、聚脲、聚氨基甲酸乙酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯乙酸乙烯酯的疏水聚合物。
20．根據(jù)權(quán)利要求19提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中碘化物的濃度約為0.01％～16％(以聚合物材料的重量為基準(zhǔn))。
21．根據(jù)權(quán)利要求17提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中氧化劑選自無水的堿金屬碘酸鹽(alkali iodine oxide salt)、無機(jī)過酸、有機(jī)過酸和基層過氧化物酶(substrate peroxidase enzymes)。
22．根據(jù)權(quán)利要求21提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中無水的堿金屬碘酸鹽選自碘酸鉀、碘酸鈉和五氧化碘。
23．根據(jù)權(quán)利要求21提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中無機(jī)或有機(jī)的過酸選自過硼酸和有機(jī)過氧酸。
24．根據(jù)權(quán)利要求21提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中只要無機(jī)或有機(jī)過酸是在聚合物材料中存在的唯一的氧化劑，那么無機(jī)過酸和有機(jī)過酸是按聚合物材料的重量以大約0.01％至大約16％的濃度提供的。
25．根據(jù)權(quán)利要求21提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中只要基質(zhì)氧化酶(substrate oxidase)是在聚合物材料中存在的唯一的氧化劑，那么基質(zhì)氧化酶濃度應(yīng)約為0.01％～2.5％(以聚合物材料的重量為基準(zhǔn))。
26．根據(jù)權(quán)利要求21所述的醫(yī)學(xué)裝置中的基質(zhì)氧化酶是選自葡萄糖氧化酶和二胺氧化酶的產(chǎn)生H2O2的氧化酶。
27．權(quán)利要求26所述的醫(yī)學(xué)裝置中的葡萄糖氧化酶的比活性為2,000～200,000IU/克，而二胺氧化酶的比活性為50～800IU/克。
28．根據(jù)權(quán)利要求19所述的醫(yī)學(xué)裝置包含過氧化物酶。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的基質(zhì)氧化酶是濃度高于或等于0.01％的葡萄糖氧化酶，而過氧化物酶的濃度高于或等于0.01％，且氧化酶和過氧化物酶合并后酶總濃度約為0.01％～2.5％(以上濃度均以聚合物材料的重量為基準(zhǔn))。
30．根據(jù)權(quán)利要求28所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的基質(zhì)氧化酶是高于或等于0.01％的二胺氧化酶，而過氧化物酶的濃度高于或等于0.01％，且酶的濃度約為0.01％～2.5％(以聚合物材料的重量為基準(zhǔn))。
31．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的聚合物材料是選自線形聚丙烯酸酯或交聯(lián)的聚丙烯酸酯、羥烷基纖維素、多羧基烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯或乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽、淀粉或它們的組合物的水凝膠，所述的水凝膠當(dāng)中包含含碘鹽和氧化劑以便形成水凝膠成分。
32．根據(jù)權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的水凝膠按重量計(jì)在水中約為0.2％～5％。
33．根據(jù)權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的水凝膠按水凝膠成分的重量計(jì)約為2％。
34．根據(jù)權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中水凝膠成分的pH值約為pH3.0～pH6.5。
35．根據(jù)權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的pH值大約為4.0。
36．權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的含碘鹽是在水凝膠成分中的濃度約為0.1mM～200mM。
37．根據(jù)權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的氧化劑選自碘或過酸的堿金屬氧化物，且在水凝膠成分中的濃度約為0.1mM～200mM。
38．根據(jù)權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的氧化劑是可產(chǎn)生H2O2的氧化酶，且其在水凝膠成分中的濃度約為2μl/ml～500μl/ml。
39．根據(jù)權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，包括一種過氧化物酶，所述的過氧化物酶的濃度約為2μl/ml～500μl/ml，且比活性約為250,000～330,000IU/克。
40．根據(jù)權(quán)利要求31所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的水凝膠是干燥的。
41．根據(jù)權(quán)利要求21所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的聚合物基質(zhì)包括一種基質(zhì)氧化酶氧化產(chǎn)生的作用物。
42．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的聚合物材料包括可產(chǎn)生質(zhì)子的制劑。
43．根據(jù)權(quán)利要求42所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的可產(chǎn)生質(zhì)子的制劑選自五氧化碘、酸酐、有機(jī)酸、無機(jī)酸或氧化酶。
44．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中包括分布在醫(yī)學(xué)裝置表面上的可產(chǎn)生質(zhì)子的制劑。
45．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中聚合物材料包括干燥劑。
46．根據(jù)權(quán)利要求45所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的干燥劑選自聚乙烯吡咯烷酮、氯化鈣和硫酸鈣的大約1％至大約10％的干燥粉末混合物。
47．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中所述醫(yī)學(xué)裝置為導(dǎo)管、導(dǎo)向線(guidewires)、手套、假體、植入物和避孕裝置。
48．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中所述裝置包括一片厚度約為0.1mm～10mm的聚合物基質(zhì)。
49．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中醫(yī)學(xué)裝置具有適合置入陰道或子宮頸區(qū)域的圓筒形構(gòu)形且其外徑約為3cm～7cm。
50．根據(jù)權(quán)利要求49所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的圓筒形構(gòu)件的厚度約為0.5cm～1.5cm。
51．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中所述裝置至少具有一層聚合物材料。
52．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的聚合物材料是在所述醫(yī)學(xué)裝置表面上的涂層。
53．根據(jù)權(quán)利要求17所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中所述裝置至少包括聚合物材料的第一層和聚合物材料的第二層，且含碘鹽在第一層中而氧化劑在第二層中。
54．根據(jù)權(quán)利要求53所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的聚合物材料是選自線形聚丙烯酸酯或交聯(lián)型聚丙烯酸酯、羥烷基纖維素、多羧基烷基纖維素、水溶性纖維素、聚乙烯或乙烯醇、聚氨基葡糖、藻酸鹽和淀粉的水凝膠。
55．一種抗感染的醫(yī)學(xué)裝置，其中包括(A)聚合物材料的本體，該本體具有至少一個(gè)儲(chǔ)艙；(B)在所述儲(chǔ)艙內(nèi)包含可產(chǎn)生氧化劑的化合物的溶液。
56．根據(jù)權(quán)利要求55所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的產(chǎn)生氧化劑的化合物選自含碘鹽、過脲、過硼酸鹽、一水合過硼酸鈉、四水合過硼酸鈉、過碳酸鈉、過氧化鈣、過硫酸銨、過氧化苯甲酰、枯基過氧氫、鹽酸3-嗎啉代斯得酮亞胺、基層氧化還原酶、葡萄糖氧化酶、精胺、腐胺、二胺氧化酶的芐胺、S-亞硝基-N-乙酸青霉胺和N-(2-氨乙基)-N-(2-羥基-硝基肼基)-1,2-乙二胺。
57．根據(jù)權(quán)利要求55所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中的抗感染氧化劑選自碘、過氧化氫、超氧化物、氧化氮、游離羥基、次鹵酸鹽、鹵代胺、硫化氰和次硫氰酸。
58．根據(jù)權(quán)利要求55提到的醫(yī)學(xué)裝置，其中的產(chǎn)生氧化劑的化合物是碘化物，并且所述溶液包括選自堿金屬碘酸鹽、過酸和可產(chǎn)生H2O2的氧化酶的氧化劑。
59．根據(jù)權(quán)利要求55所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中所述溶液包括產(chǎn)生質(zhì)子的制劑。
60．根據(jù)權(quán)利要求55所述的醫(yī)學(xué)裝置，其中所述裝置具有適合陰道植入的構(gòu)形，且產(chǎn)氧化劑成分的量足以使所述醫(yī)學(xué)裝置具備殺精子活性。
61．在制備根據(jù)權(quán)利要求1至60中任何一項(xiàng)的醫(yī)學(xué)裝置時(shí)，使用產(chǎn)生氧化劑的成分。
62．根據(jù)權(quán)利要求1至60中任何一項(xiàng)的醫(yī)學(xué)裝置，為患者提供抗感染活性的給藥。
全文摘要
這項(xiàng)發(fā)明提供了一種用于植入的醫(yī)學(xué)裝置,其作用是防止病原體傳播。具體地說,本發(fā)明提供各種適合插入體腔或創(chuàng)傷部位的具有較高殺微生物或殺病毒活性的可植入裝置,例如,導(dǎo)管、活皮膚基質(zhì)或傷口敷料。其中作為陰道插入物設(shè)計(jì)的裝置還呈現(xiàn)殺精子的避孕性能。有外涂層的裝置或由本發(fā)明的聚合物材料制成的裝置,根據(jù)其預(yù)定的用途被制成適當(dāng)?shù)男螤?導(dǎo)管或Foley導(dǎo)管)。此外,本發(fā)明還提供適合在受感染的體腔中或受感染的創(chuàng)傷部位上發(fā)揮抗微生物治療作用的裝置。
文檔編號(hào)A61K47/30GK1306444SQ9980755
公開日2001年8月1日 申請(qǐng)日期1999年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月19日
發(fā)明者特潤斯·R·格林, 杰克·費(fèi)爾曼 申請(qǐng)人:奧西比奧公司