检测伤口中的微生物感染制造技术

本文提供微生物感染指示装置，其包括具有指示剂的敷料、可以自由放置在伤口部位或敷料上的独立指示剂插入件或盘，以及其用于在检测到指示感染的分析物或生物标志物时向使用者显示如颜色变化的可见或可检测信号的应用。

Detection of microbial infections in wounds

This article provides an indicator device for microbial infection, including dressings with indicators, independent indicator inserts or plates that can be placed freely on wound sites or dressings, and applications for displaying visible or detectable signals such as color changes to users when detecting an analyzer or biomarker indicating infection.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测伤口中的微生物感染相关申请的交叉引用本申请要求2016年3月30日提交的美国临时申请第62/315,565号的权益，所述申请中的公开内容以全文引用的方式并入本文中并且成为本申请的一部分。
本文中所描述的实施例大体上涉及伤口愈合，并且尤其涉及用于检测和治疗伤口的组合物、装置和方法。
技术介绍
在哺乳动物中，皮肤损伤引发细胞和生化事件的有组织的复杂级联，使得伤口愈合。伤口愈合是引起解剖学连续性和功能的恢复的复杂动态过程：理想的愈合伤口是返回到正常解剖结构、功能和外观的伤口。典型的伤口通过由四个阶段组成的模型愈合：‘渗出’阶段、增殖阶段、修复阶段和上皮成熟(Hatz等人，《愈合和伤口处理(WoundHealingandWoundManagement)》，施普林格出版社(Springer-Verlag)，慕尼黑(Munich)，1994)或止血、发炎、增殖和重塑阶段(Nwomeh等人，《临床整形外科(Clin.Plast.Surg.)》1998，25，341)。发炎阶段对伤口愈合过程特别重要，其中伤口部位的生化反应促进愈合，但也由于产生过量的蛋白酶而导致组织破坏。伤口感染导致愈合过程变慢或停止。举例来说，伤口中的病原体可以产生毒素(例如梭菌属(Clostridium)物种)，产生有害的代谢物(如使pH升高的氨)(例如变形杆菌属(Proteus)物种)，激活或产生组织裂解酶(如蛋白酶)，或促进组织侵入，从而导致伤口大小或严重程度的增加。在最坏的情况下，病原体可能会离开伤口并且导致败血症。为了防止伤口的慢性，在临床和兽医环境中采用各种评估技术和/或工具。目前评估感染伤口的方法主要基于测定与伤口相关的各种参数。举例来说，可以在视觉上评估伤口，可以进行长度和深度测量，可以在可用的情况下使用数字摄影来跟踪伤口的视觉状况和大小(Krasner等人，同上)。在临床实践中，感染的诊断基于次要参数的测量，如气味、局部疼痛的存在、发热、肿胀、排放物和发红。许多这些临床指标，如发炎和排放物，对伤口中的感染具有较低预测值。在其它情况下，可以使用实验室和/或临床诊断程序确定伤口部位的致病菌群的数量和类型。在医院实验室擦拭伤口然后进行微生物学检测是确认细菌定殖和鉴定与感染相关的菌株的一种选择，从而允许得到正确的抗生素疗程的处方。然而，这种方法耗时并且劳动强度大。对感染的诊断的延迟可能延迟抗生素的施用，并且可能增加罹患败血症的风险。与现有临床诊断相关的最大缺点之一是与感染发作和检测时序相关的滞后。举例来说，使用擦拭程序对感染的阳性鉴定通常取决于在伤口部位获得微生物的“临界质量”，并且因此在达到可检测水平之前无法进行早期检测。而且，拭子可能被周围组织的菌群污染，从而使诊断程序变复杂。其它缺点包括例如取样误差、拭子传输的延迟、分析程序中的误差和/或报告中的误差。参看Bowler等人的评论《临床微生物学评论(ClinMicrobiolRev.)》14(2)：244-269，2001。因此，对于能够早期诊断临床感染的诊断反应剂和方法存在迫切但未满足的需求，优选地，所述诊断反应剂和方法允许在表现出感染的临床症状之前进行临床诊断。还需要将有助于在表现出临床症状之前预测伤口的临床感染的组合物和方法。这样的预后辅助将允许在伤口恶化并且需要手术或其它剧烈干预来预防进一步感染之前通过适合治疗(例如抗微生物治疗)进行早期干预。此外，如果临床医生能够尽早对伤口感染做出反应，那么感染也可以用最少的抗生素用量来治疗。这将降低住院治疗的需要并且降低例如由于与其它患病个体接触而导致的继发感染的风险。
技术实现思路
本文中所公开的技术提供检测感染和/或慢性伤口的组合物和方法。所公开技术在离开测定后通过以下改进：增加对感染伤口检测的灵敏度、精确度和特异性；提供定性和定量测量的能力；以及，提高对感染伤口的原位和实时检测的速度。本文中所描述的测定和方法部分基于使用检测存在于感染或慢性伤口中的生物标志物和/或探针的特异性反应剂。检测过程可能涉及使用对感染伤口而非非感染或非慢性伤口中存在的标志物具有特异性的反应剂，并且检测步骤可能涉及对探针受到标志物作用时产生的信号的定性或定量测量。在其中检测方法涉及检测伤口中存在的酶的实施例中，探针包含对酶具有特异性的修饰酶底物，其产生可以任选地放大的信号。这极大地提高了检测的效率和特异性。此外，可以使用多种检测探针，每种检测探针特异于一种或多种靶标，例如对伤口具有特异性的酶。这极大地有助于最大化诊断测定的效率和准确性，同时最小化假阳性的发生率(例如由于非特异性相互作用和/或目标冗余)。此外，本文中所公开的实验结果证实，新型探针和基于其的测定技术能够检测并且表征各种类型的伤口。最后，所公开技术的反应剂可以与治疗性分子(如抗生素、抗真菌剂等)一起使用，以监测并且评估慢性伤口的治疗和处理。本文中所描述的实施例部分基于以下发现：免疫系统的细胞，包括由此产生的酶，可以在伤口的早期诊断中用作标志物。这些细胞，例如嗜中性粒细胞，在伤口部位募集以对抗感染，通过吞噬细菌(和其它病原体)和/或用酶中和它们来进行。一些酶对蛋白质具有特异性(例如弹性蛋白酶、组织蛋白酶G)，其它酶对细胞壁成分具有特异性(例如溶菌酶)，而其它酶则介导蛋白质变性(例如NADPH氧化酶、黄嘌呤氧化酶、髓过氧化物酶(MPO)和其它过氧化物酶)。这些细胞，例如嗜中性粒细胞，通常只是短时间存活的，当其在感染区域溶解时，其释放其溶酶体的内容物(包括酶)，然后可以检测这些内容物以提供对伤口状态的可靠测量。因此，本文中所描述的各种实施例利用酶标记物的检测，所述酶标记物指示在所关注的生物样品(例如伤口组织)中骨髓细胞并且尤其嗜中性粒细胞的存在。因此，在伤口流体中此类酶的水平提高或活性增强对应于增强的细菌攻击和有利于侵入性细菌的受干扰的宿主/细菌平衡的表现。本文提供了用于检测伤口或样品中的感染的伤口敷料、装置和方法的实施例。一个实施例是伤口敷料，其包含伤口接触层、包含一个或多个测试区的反应剂层，其中反应剂层与伤口接触层流体连通，以及覆盖反应剂层的外层。在一些实施例中，伤口接触层包含凝胶形成聚合物。在另外的实施例中，一个或多个测试区中的每一个包含以下中的一个或多个：回流捕集器、反应剂垫、过滤垫、指示剂捕集器和吸收区域，其中一个或多个观察窗位于反应剂垫或指示剂捕集器上方。在另外的实施例中，反应剂垫与过滤垫流体连通；过滤垫与指示剂捕集器流体连通；并且指示剂捕集器与吸收区域流体连通。在其它实施例中，一个或多个测试区包含一种或多种选自由以下组成的组的反应剂：酶反应性指示剂、作为过氧化物源的反应剂、产生有色产物的酶、pH指示剂、蛋白质反应反应剂和水分检测反应剂。酶反应性指示剂包括印刷、喷涂或以其它方式沉积在反应剂垫中或反应剂垫上的蛋白质指示剂缀合物。在一些实施例中，蛋白质指示剂缀合物具有式(I)的结构：A-B，其中A是有助于将酶反应性区与反应剂垫结合的锚定区或部分，并且B是所述酶反应性区。在一些实施例中，酶反应性区包含肽和/或指示剂区。在另外的实施例中，伤口敷料包含指示剂区，其在被样品中的靶酶剪切后通过选自以下的辅助酶转化成染色物种：脂肪酶、酯酶、己糖胺酶、过氧化物酶、氧化酶、半乳糖苷酶、糖苷酶、葡糖苷酶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伤口敷料，其包含a)伤口接触层；b)反应剂层，其包含一个或多个测试区，其中所述反应剂层与所述伤口接触层流体连通；和c)覆盖所述反应剂层的外层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.30 US 62/3155651.一种伤口敷料，其包含a)伤口接触层；b)反应剂层，其包含一个或多个测试区，其中所述反应剂层与所述伤口接触层流体连通；和c)覆盖所述反应剂层的外层。2.根据权利要求1所述的伤口敷料，其中所述伤口接触层包含凝胶形成聚合物。3.根据权利要求1所述的伤口敷料，其中所述一个或多个测试区中的每一个包含一个或多个回流捕集器、反应剂垫、过滤垫、指示剂捕集器和吸收区域中的每一个，并且其中一个或多个观察窗位于所述反应剂垫或所述指示剂捕集器上方。4.根据权利要求3所述的伤口敷料，其中：a)所述反应剂垫与所述过滤垫流体连通；b)所述过滤垫与所述指示剂捕集器流体连通；并且c)所述指示剂捕集器与所述吸收区域流体连通。5.根据权利要求1所述的伤口敷料，其中所述一个或多个测试区包含一种或多种选自由以下组成的组的反应剂：酶反应性指示剂、作为过氧化物源的反应剂、产生有色产物的酶、pH指示剂、蛋白质反应反应剂和水分检测反应剂。6.根据权利要求5所述的伤口敷料，其中酶反应性指示剂是蛋白质指示剂缀合物。7.根据权利要求6所述的伤口敷料，其中所述蛋白质指示剂缀合物沉积在所述反应剂垫中或所述反应剂垫上。8.根据权利要求6所述的伤口敷料，其中所述蛋白质指示剂缀合物具有式(I)的结构：A-B式(I)其中：A是有助于将酶反应性区与所述反应剂垫结合的锚定区或部分；并且B是所述酶反应性区。9.根据权利要求8所述的伤口敷料，其中所述酶反应性区包含肽。10.根据权利要求8所述的伤口敷料，其中所述酶反应性区包含具有酶反应性指示剂的指示剂区。11.根据权利要求8所述的伤口敷料，其中B进一步包含指示剂区。12.根据权利要求11所述的伤口敷料，其中所述指示剂区在被靶酶剪切后通过选自由以下组成的组的辅助酶转化成染色物种：脂肪酶、酯酶、己糖胺酶、过氧化物酶、氧化酶、糖苷酶、葡糖苷酶、漆酶和其中两种或更多种的组合。13.根据权利要求10所述的伤口敷料，其中所述酶反应性指示剂与一种或多种选自由以下组成的组的酶相互作用：弹性蛋白酶、溶菌酶、组织蛋白酶G、髓过氧化物酶和其任何组合。14.根据权利要求10所述的伤口敷料，其中所述酶反应性指示剂包含在所述酶不稳定或酶反应性区与一种或多种酶相互作用时能够产生可见颜色或可检测的电子变化的部分，其中所述部分选自由以下组成的组：过氧化物酶底物、芳胺、氨基酚、中性染料、带电染料、纳米粒子、胶体金粒子和其类似物。15.根据权利要求8所述的伤口敷料，其中所述锚定区共价连接到所述反应剂垫。16.根据权利要求8所述的伤口敷料，其中所述锚定区非共价连接到所述反应剂垫。17.根据权利要求16所述的伤口敷料，其中所述锚定区离子连接到所述反应剂垫。18.根据权利要求1所述的伤口敷料，其进一步包含除所述外层之外的所述伤口敷料的所有层中的一行或多行芯吸缝合或芯吸簇绒，并且其中所述芯吸缝合或芯吸簇绒提供所述反应剂层与所述伤口接触之间的流体连通。19.根据权利要求18所述的伤口敷料，其中一行或多行芯吸缝合或芯吸簇绒包含可润湿并且展现毛细作用的纤维。20.根据权利要求19所述的伤口敷料，其中所述纤维包含棉、人造丝、粘胶纤维、羊毛、蚕丝、聚酯、聚酰胺、CMC、聚丙烯或其任何组合。21.根据权利要求1所述的伤口敷料，其中一个或多个测试区包含与反应剂垫流体连通的反浸出捕集器和仅在所述反浸出捕集器处穿过一个或多个测试区的一行或多行芯吸缝合或芯吸簇绒。22.根据权利要求1所述的伤口敷料，其进一步包含在所述伤口接触层与所述反应剂层之间的泡沫层。23.根据权利要求22所述的伤口敷料，其进一步包含在所述伤口接触层中的一个或多个穿孔。24.根据权利要求22所述的伤口敷料，其进一步包含在所述泡沫层和所述伤口接触层中的一个或多个穿孔。25.根据权利要求21所述的伤口敷料，其中所述一个或多个测试区中的每一个进一步包含与所述反应剂垫流体连通的反浸出捕集器和与所述反浸出捕集器对准的一个或多个穿孔。26.根据权利要求1所述的伤口敷料，其中所述一个或多个测试区中的每一个包含多通道测试区，其中每个通道通过一个或多个不可渗透的隔板或边界与相邻通道分隔。27.根据权利要求26所述的伤口敷料，其包含多个测试区。28.根据权利要求26所述的伤口敷料，其中所述测试区以线性构型布置。29.根据权利要求26所述的伤口敷料，其中所述测试区以径向构型布置。30.根据权利要求1所述的伤口敷料，其中所述外层具有一个或多个窗，所述窗允许观测来自所述反应剂层的信号。31.根据权利要求30所述的伤口敷料，其中所述信号是颜色变化。32.根据权利要求30所述的伤口敷料，其中所述信号是荧光信号、发光信号或由物理手段介导的信号，如电性变化。33.一种检测哺乳动物伤口中一种或多种酶的水平的方法，所述方法包含：a)使所述哺乳动物伤口与根据权利要求1所述的伤口敷料接触；b)观察所述反应剂层中的一个或多个信号，其中所述信号是颜色变化、荧光信号、发光信号或电性变化；和c)将所述信号与参考物或对照物比较以确定酶的水平。34.一种检测哺乳动物伤口中一种或多种酶的存在的方法，所述方法包含：a)使所述哺乳动物伤口与根据权利要求1所述的伤口敷料接触；和b)观察所述反应剂层中的一个或多个信号，其中所述信号是颜色变化、荧光信号、发光信号或电性变化。35.一种检测哺乳动物伤口中的感染的方法，所述方法包含：a)使所述伤口与根据权利要求1所述的伤口敷料接触；和b)观察所述反应剂层中的一个或多个信号，其中所述信号是颜色变化、荧光信号、发光信号或电性变化。36.一种治疗哺乳动物的伤口中的感染的方法，所述方法包含：a)使所述伤口与根据权利要求1所述的伤口敷料接触；b)观察所述反应剂层中的一个或多个指示感染的信号，其中所述信号是颜色变化、荧光信号、发光信号或电性变化；和c)对所述哺乳动物施用药物治疗。37.一种用于检测伤口中的感染的装置，其包含：a)伤口接触层；b)反应层，其包含一种或多种反应剂，所述反应剂可以指示与感染相关的一种或多种分析物的存在，其中所述反应剂固定在固相上并且在报告器区域产生可检测信号；c)在所述反应层的顶部上的盖，其中所述盖包含一个或多个窗或透明区域以允许观测所述可检测信号；和d)所述伤口接触层与所述反应层之间的流体连通。38.根据权利要求37所述的装置，其中所述反应剂包含酶反应性区，所述酶反应性区与一种或多种选自由以下组成的组的靶酶相互作用：溶菌酶、MPO、组织蛋白酶G、弹性蛋白酶、过氧化氢酶、脂肪酶、酯酶和其任何组合。39.根据权利要求37所述的装置，其中一种或多种反应剂在pH变化时、在酸性pH下或在碱性pH下产生可见颜色，并且其中所述pH敏感性反应剂包含溴百里酚蓝、酚红、溴酚红、氯酚红、百里酚蓝、溴甲酚绿、溴甲酚紫；硝嗪黄；或其它磺酞染料。40.根据权利要求38所述的装置，其中所述酶反应性区包含在与一种或多种靶酶相互作用时能够产生可见颜色或可检测电子变化的部分，其中所述部分是过氧化物酶底物、芳胺、氨基酚、吲哚酚、中性染料、带电染料、纳米粒子、胶体金粒子或其类似物。41.根据权利要求40所述的装置，其中所述反应剂与靶酶相互作用以产生染色物种或产生与选自由以下组成的组的辅助酶相互作用的中间产物：脂肪酶、酯酶、己糖胺酶、过氧化物酶、氧化酶、糖苷酶、葡糖苷酶和漆酶。42.根据权利要求37所述的装置，其中所述流体连通包含吸收性材料的芯吸缝合或芯吸簇绒，其允许所述伤口接触层与所述反应层之间的流体连通。43.根据权利要求37所述的装置，其中所述反应剂被印刷、喷涂或沉积在所述固相上。44.根据权利要求37所述的装置，其中所述固相选自由以下组成的组：纸、粘胶纤维、再生纤维素、玻璃纤维和其任何组合。45.根据权利要求37所述的装置，其中所述可检测信号是颜色变化、荧光信号、发光信号或电性变化。46.根据权利要求37所述的装置，其中所述装置是伤口敷料。47.一种用于检测感染相关酶的装置，其作为独立实体提供并且可以放置在任何敷料系统中，包含与反应剂池流体连通的样品入口，其中反应剂池包含样品递送和/或pH的指示剂，和一种或多种选自由以下组成的组的感染的生物标志物的指示剂：溶菌酶、MPO、组织蛋白酶G、弹性蛋白酶、过氧化氢酶、脂肪酶和酯酶。48.根据权利要求47所述的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：M伯内特，P鲍勒，S弗勒，J斯蒂芬，DG梅特卡尔夫，D帕森斯，L巴拉米，A海因茨勒，E西格尔，D卢施尼希，C加默里特，
申请(专利权)人：康沃特克科技公司，西诺福有限公司，定性酶诊断有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：美国,US