用于活性氧物质控制释放的粉末制剂制造技术

本发明专利技术公开了一种金属和半金属氧化物粉末，当将其应用到环境中时，其抑制微生物菌落的生长，其中所述粉末包含粒度分布为0.1‑100微米的颗粒，所述颗粒为牢固结合的纳米级材料晶粒的多孔复合材料，且具有少于约10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于活性氧物质控制释放的粉末制剂
本专利技术宽泛地涉及氧化物粉末材料的制剂和/或组合物，该氧化物粉末材料通过活性氧物质(ROS)的控制释放来抑制许多微生物的生长，所述活性氧物质在粉末颗粒与这些微生物接触时以爆发模式或ROS爆发的形式产生。该粉末可用于多种应用，例如用于抑制生物膜生长的海洋涂料中的成分；作为下水道的涂层以防止腐蚀，作为农业或水产养殖的喷雾剂或粉剂以抑制疾病；以及作为用于动物和人类的粉末、药膏、糊剂或喷雾剂以抑制疾病。本专利技术还可包括制备所述氧化物粉末的方法。
技术介绍
活性氧物质(ROS)，例如过氧化氢、超氧化物和过氧自由基是由植物、鱼类、动物和人类中的真核细胞产生的，作为抑制源于病原微生物(如病毒、细菌和真菌)的疾病的手段。特别地，厌氧微生物不能轻易地应付(copewith)由小剂量ROS引起的氧化应激。众所周知，ROS也会攻击真核细胞，尽管速度更慢，这也是因为由ROS产生的内部氧化应激最终破坏了细胞的内部结构。因此，真核细胞对疾病的典型响应是产生ROS爆发以抵御疾病，因为不可能持续响应。这种过程称为ROS爆发，需要一个信号通路，借此当受到这样的病原体攻击时细胞能够识别，从而能够以这样的ROS爆发进行响应。近年来，已经证明氧化物纳米颗粒在抑制此类病原体方面是有效的，并且最常见地，这种功效通常归因于在这些颗粒上或周围检测到的ROS。从先前发表的关于催化剂的著作中可以很好地理解，氧化物表面可以在氧化物晶体的台阶和边缘上负载(support)自由基物质，例如过氧化物，因此具有非常高的表面积与体积的比的纳米颗粒可以成为水性环境中的ROS的来源。由于纳米颗粒比微生物小得多，因此氧化物纳米颗粒结合到许多这种微生物的表面。通常认为，从纳米颗粒释放的ROS可以穿过微生物的表面扩散，这通常导致微生物的死亡。此类纳米颗粒通常被称为生物活性的。在某些情况下，还发现纳米颗粒破坏了该细胞膜，并穿过细胞壁扩散以直接攻击微生物的细胞内系统。在此类应用中，通常认为，与真核细胞在此类病原体攻击下产生ROS爆发的方式相同，来自此类纳米颗粒的ROS在病原微生物中产生氧化应激，因此这种生物活性可以帮助减轻疾病。这是一种全身性的作用方式，与靶向微生物中特定化学位点的药物明显不同。在对此类药物的响应中，病原微生物产生耐药性。相比之下，没有证据表明形成了对ROS的抗性。当然，真核细胞与病原体之间的斗争不断演变，ROS的产生和抑制是一个中心主题。氧化应激的一般主张并未被一致接受，另一种主张是观察到的抑制源自氧化物纳米颗粒附着至生物膜及其通过催化反应的破坏。在本专利技术的上下文中，这种催化作用通常与颗粒表面上的自由基物质有关，因此抑制作用的最终结果与本文所述的相似。具有生物活性的典型氧化物纳米颗粒为AgO、ZnO、MgO、CuO、SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3和Mn3O4。金属阳离子也可以发挥重要作用，其中一些(例如Cu2+)本身具有毒性，而另一些则提供微量营养元素，例如Mg2+和Zn2+。Mg2+是一种常见的植物肥料。在不受理论限制的情况下，通常应理解的是，ROS物质预先存在于此类纳米颗粒的表面上，并且此类纳米颗粒的表面通常是水合的。这种储存的ROS的释放是通过从颗粒表面扩散而发生的。然而，ROS在纳米颗粒表面上的覆盖率不能很好地表征，并且产生ROS的过程也不能很好地表征。然而，可以应用一般原理，其中由合成过程中化学键断裂形成的自由基物质产生ROS，并且所储存的ROS是经历自由基-自由基重组残留的长寿命物质。氧化物纳米颗粒的合成非常昂贵，并且由于纳米颗粒易于穿透皮肤并且易于被吸入的能力而引起了对人类健康的关注。为了克服这些问题，已开发的一种方法，生产具有大内表面积的多孔微米级颗粒，其以质量为基础，以m2/gm为单位，与纳米颗粒的内表面积相当。Sceats等人(WO2018076073，通过引用并入本文)以及本文的参考文献公开了这种材料的制造方法，其中将具有较大质量分数的挥发性材料的前驱体材料进行快速煅烧以去除挥发物并进行快速淬火，以使颗粒的烧结(其减小了表面积)最小化。具有生物活性的这种粉末已经由Sceats(公开的PCT申请号WO2017219068)、Sceats和Hodgson(公开的PCT申请号WO2016112425)(通过引用并入本文)及其参考文献要求保护，特别是关于由纳米活性氧化镁制得的氢氧化镁浆料。在那种情况下，通过Sceats和Vincent(公开的PCT申请号WO2015058236，通过引用并入本文)描述的快速水合方法完全水合纳米活性MgO颗粒。一般而言，已观察到小纳米颗粒和大纳米活性颗粒的生物活性相似，并且与初始材料的表面积(以m2/gm为单位)相关。因此，烧过或重烧过(dead-burned)的粉末几乎没有生物活性。纳米活性粉末颗粒中的ROS物质是由煅烧步骤中形成的前驱体颗粒产生的，并且在水合步骤中形成ROS并储存。该储存的ROS通过扩散释放到水性介质中。因此，这种纳米活性材料的生物活性与等效纳米颗粒的生物活性相似，区别在于ROS物质主要储存于内部孔表面上。因此，所储存的ROS通过扩散从内部孔释放到水溶液中。需要注意的是，所储存的ROS指的是自由基-自由基重组后的残留ROS物质，最理想的是仅在颗粒与病原微生物接触时才产生ROS，从而在这种接触中模拟来自真核细胞的ROS爆发。作为一般原理，形成过程中的自由基-自由基重组与向微生物的扩散竞争，并且源自这样的ROS爆发的更高的逃逸效率可以将更大剂量的ROS提供至微生物中，从而提高功效。本专利技术的目的是描述由于与这样的病原微生物相互作用而由纳米活性颗粒产生ROS爆发的方法。在整个说明书中对现有技术的任何讨论绝不应被认为是承认该现有技术是本领域众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。
技术实现思路
需要解决的问题本专利技术的一个优点可以为提供或生产微米级颗粒的纳米活性粉末，所述纳米活性粉末在颗粒与微生物接触时能释放出ROS的爆发。本专利技术的其他优点可以允许所述粉末用于防污的海洋涂料或油漆中，其中微生物可以是当藤壶金星幼虫(cypridbarnaclelarvae)过渡到无柄阶段时在藤壶金星幼虫周围以首先结合到表面上的厌氧细菌。在被涂覆的表面上过早地抑制这种细菌菌落可以抑制这种幼虫附着于这种被涂覆的表面上。本专利技术的另一优点可以允许所述粉末用于下水道系统的涂层中，其中微生物可以为寄居于下水道管线顶部且高于水位的硫氧化细菌(SOB)。硫酸会腐蚀碱性混凝土和钢材，并引起腐蚀。抑制SOB菌落生长于被涂覆的表面上可以抑制下水道系统的腐蚀。此外，一个优点可以为在暴露于空气的表面上还能用作涂层和喷雾剂来抑制传染性微生物的生长，特别针对已经对常规抗生素产生抗药性的疾病发作，特别针对超级细菌，例如耐碳青霉烯类肠杆菌(CRE，CarbapenemresistantEnterobacteriaceae)、耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA，Methicillin-resistantStaphylo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属和半金属氧化物粉末，当将其应用于环境时，其抑制微生物菌落的生长，其中，所述粉末包含粒度分布为0.1-100微米的颗粒，所述颗粒为牢固结合的纳米级材料晶粒的多孔复合材料，且具有少于约10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181018 AU 20189039421.一种金属和半金属氧化物粉末，当将其应用于环境时，其抑制微生物菌落的生长，其中，所述粉末包含粒度分布为0.1-100微米的颗粒，所述颗粒为牢固结合的纳米级材料晶粒的多孔复合材料，且具有少于约10-4重量％的自由基物质，其中所述晶粒的表面积为75-300m2/g，并且其中所述粉末适于在所述颗粒与微生物接触时释放活性氧物质(ROS)爆发。


2.根据权利要求1所述的粉末，其中，所述粒度分布为1-20微米。


3.根据权利要求1或2所述的粉末，其中，所述微生物包括生物膜，并且其中所述生物膜的酸度触发ROS爆发的释放，然后所述ROS爆发抑制所述微生物的生长。


4.根据权利要求1或2所述的粉末，所述粉末适于在以下环境之一中使用：海洋环境、下水道顶部环境、植物、动物或人类。


5.根据权利要求1或2所述的粉末，其中，所述微生物选自病毒、细菌、真菌或昆虫的幼虫中的一种。


6.根据权利要求4所述的粉末，所述金属氧化物选自AgO、ZnO、CuO、MgO、SiO2、Al2O3、Mn3O4中的一种，并且其中选择相应的阳离子以向所选择的环境提供营养。


7.根据权利要求6所述的粉末，其中，所述粉末包含MgO，并且所述粉末通过抑制微生物产生的硫化氢、氨和磷来抑制微生物生长。


8.根据权利要求6所述的粉末，所述粉末包含最大量少于1重量％的自由基物质，并且其中所述粉末是通过将未加工的粉末在400℃至800℃的煅烧温度下退火而制得的。


9.根据权利要求6所述的粉末，所述粉末包含最大量少于1重量％的自由基物质，并且其中所述粉末是通过将未加工的粉末在0.01M柠檬酸中水合而制得的。


10.根据权利要求6所述的粉末，其中，所述粉末具有以下特征：
a、颗粒的孔隙率为0.3-0.5；并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·斯科茨，菲尔·霍格森，亚当·文森特，罗伯特·范·默克斯坦，
申请(专利权)人：Calix有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU