CN109846113A - 一种可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，该口鼻卫生用品包括基底材料以及可自提供一氧化氮的固体抑菌剂，该固体抑菌剂为一氧化氮供体、或一氧化氮供体与还原剂的混合物；所述固体抑菌剂负载在基底材料表面，或者包封于基底材料内部。该口鼻卫生用品可为口罩、鼻塞等，将其用于口鼻部位时，人体呼出气中含有的水汽或日光照射可激发一氧化氮供体产生内源性和具有杀菌效果的一氧化氮气体，并以一定的浓度在使用期间持续释放，有效杀灭卫生用品表面已有的细菌，破坏已形成的细菌生物膜，同时在卫生用品表面形成抗菌层。当固体抑菌剂还包括还原剂时，还原剂可进一步激发一氧化氮供体的分解，加快一氧化氮供体分解产生NO的速率。

Description

一种可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品

技术领域

本发明提供一种可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，属于医疗卫生用品领域。

背景技术

过滤进入口鼻空气或清洁鼻腔的卫生用品，例如口罩，戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫进出佩戴者口鼻的用具，以纱布或纸等制成。口罩本身不具备主动性的抗(抑)菌功能。口罩的外层结构往往积聚着很多外界空气中的灰尘、细菌、微生物等污物，而里层阻挡着呼出的细菌、唾液。因此，两面不能交替使用，否则会将外层沾染的污物在直接紧贴面部时吸入人体，而成为传染源。若口罩被呼出的热气或唾液弄湿，其阻隔病菌的作用也会大大降低。

一氧化氮广泛存在于人体各种组织和细胞中，具有重要的生理功能。一氧化氮又称“血管内皮舒张因子”，能松弛血管平滑肌，并抑制血小板凝聚，调节血压，防止血栓形成。此外，一氧化氮能够通过扩散，作用于相邻的周围神经元如突出前神经末梢和星状胶质细胞，再激活鸟苷酸环化酶从而提高环磷酸鸟苷水平从而产生生理效应，如诱导与学习、记忆有关的长时程增强效应。

一氧化氮同时也是一种有效的广谱抗细菌和真菌试剂。正常鼻粘膜上皮细胞能够产生高浓度一氧化氮以防止呼吸道感染。巨噬细胞产生的一氧化氮和ONOO-能够杀灭多种病原体，包括常见医疗器械感染相关的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。研究表明，nM级别的一氧化氮就足以有效的破坏多种菌株形成的生物膜，含有一氧化氮供体的高分子材料也可以有效控制细菌感染。由于一氧化氮是半衰期极短(3～5s)的自由基气体分子，作用过程中不易产生抗药性和毒副作用，但是，一氧化氮自身气体及半衰期短的性质不利于存储和实际使用，这使得一氧化氮作为卫生用品抑菌剂或抗菌剂的应用受到很大限制。

发明内容

发明目的：针对一氧化氮不利于存储和实际使用、难以用作卫生用品抑菌剂或抗菌剂的问题，本发明提供一种可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品。

技术方案：本发明所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，包括基底材料以及可自提供一氧化氮的固体抑菌剂，该固体抑菌剂为一氧化氮供体、或一氧化氮供体与还原剂的混合物；固体抑菌剂负载在基底材料表面，或者包封于基底材料内部、形成夹片式结构。

将该口鼻卫生用品可为口罩、鼻塞等，将其用于口鼻部位时，人体呼出气中含有的水汽或日光照射可激发一氧化氮供体产生内源性和具有杀菌效果的一氧化氮气体，并以一定的浓度在使用期间持续释放，有效杀灭卫生用品表面已有的细菌，破坏已形成的细菌生物膜，同时在卫生用品表面形成抗菌层。当固体抑菌剂还包括还原剂时，还原剂可进一步激发一氧化氮供体的分解，加快一氧化氮供体分解产生NO的速率。

优选的，一氧化氮供体选自S-亚硝基-N-乙酰青霉胺、S-亚硝基谷胱甘肽、偶氮烯翁二醇系列化合物、偶氮烯翁二醇负载高分子中的一种或几种。基底材料可为天然或人工材料，包括纤维毡垫、高分子织物、绒布、熔喷布、纤维素膜等。

以基体材料的面积计，当一氧化氮供体选用S-亚硝基-N-乙酰青霉胺时，其负载量或者包封于基体材料内部的用量最好大于等于6.3mg/cm²；当一氧化氮供体选S-亚硝基谷胱甘肽时，其负载量或者包封于基体材料内部的用量最好大于等于10.6mg/cm²。此时，一氧化氮供体在单位时间内的释放一氧化氮的量以及释放维持时间能够满足口鼻卫生用品使用的同时，也具有优异的抑菌效果，抑菌效果优于常规的银离子或铜离子等常用抗菌材料的抑菌效果。

当固体抑菌剂为一氧化氮供体时，将其负载到基体材料上的方法为：将一氧化氮供体溶解于有机溶剂或水中，制成一氧化氮供体溶液，然后通过溶液溶胀法、喷涂、滴涂、浸渍法在基底材料表面负载一氧化氮供体；或者将一氧化氮供体通过化学修饰固定在基底材料上。优选的，有机溶剂为四氢呋喃或醇类；进一步的，醇类可为乙醇或异丙醇。

当固体抑菌剂为一氧化氮供体和还原剂的混合物时，将其负载到基体材料上的方法为：将一氧化氮供体与还原剂混配得到固体抑菌剂，然后将固体抑菌剂溶解在有机溶剂中，通过溶液溶胀法、滴涂、浸渍法负载在基底材料表面，得到负载有固体抑菌剂的基底材料。优选的，固体抑菌剂中，一氧化氮供体和还原剂的摩尔比为1:0.1～10。还原剂可为谷胱甘肽、柠檬酸、抗坏血酸、半胱氨酸中的一种或几种。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明的口鼻卫生用品可自提供一氧化氮，从而具有主动性杀菌抑菌功能，在使用期间，对空气中细菌等微生物和呼出气中携带的细菌均具有广谱抑杀效果，安全可靠，可用于日常使用和医院内专业防护；(2)与现有技术中一氧化氮供体需与激发剂同时使用才可自提供一氧化氮相比，本发明将一氧化氮供体直接负载到基底材料上，无需添加其他物质或激发剂即可实现一氧化氮的缓释；本发明的口鼻卫生用品在干燥条件下，可以长期稳定保存，而在人体呼吸或光照条件下，一氧化氮供体能缓释一氧化氮气体，达到4×10^-10mol·cm^-2·min^-1以上的浓度，并能持续释放5小时以上；(3)通过在一氧化氮供体的基础上结合还原剂使用，可一定程度加快一氧化氮供体的分解速率，通过控制还原剂的类型和比例，可使卫生用品中的NO能够在维持长时间释放的基础上更快速地释放。

附图说明

图1为实施例1中负载NO供体绒布在模拟呼吸条件下NO的释放情况，其中，(A)为NO和NO₂的浓度情况；(B)为NO Flux变化趋势；

图2为实施例2中负载不同NO供体量的绒布材料的样品图；

图3为实施例2中负载不同NO供体量的绒布材料对大肠杆菌的抑制效果图；

图4为实施例3中负载不同抑菌剂及不同NO供体量的熔喷布对大肠杆菌的抑制效果图；

图5为实施例4中一氧化氮供体制成夹层式结构时的抗菌效果图；

图6为实施例5中，包含不同还原剂的固体抑菌剂在模拟人体呼吸条件下NO释放情况。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

口鼻卫生用品是指过滤进入口鼻空气或清洁鼻腔的卫生用品，比如口罩、鼻塞等，本发明的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品可以有以下两种技术方案。

第一种技术方案：

可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品包括基底材料，基底材料表面负载有一氧化氮供体，或者一氧化氮供体包封于基底材料内部、形成夹片式结构。其中，基底材料表面负载一氧化氮供体的方法具体为：将一氧化氮供体溶解于有机溶剂或水中，制成一氧化氮供体溶液，然后通过溶液溶胀法、滴涂、浸渍等方法在基底材料表面负载一氧化氮供体；或者将一氧化氮供体通过化学修饰固定在基底材料上。有机溶剂可为四氢呋喃或醇类，如乙醇或异丙醇。

第二种技术方案为：

可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品包括基底材料以及可自提供一氧化氮的固体抑菌剂。该固体抑菌剂包括一氧化氮供体和还原剂，两者的摩尔比为1:0.1～10；其中，还原剂可为谷胱甘肽、柠檬酸、抗坏血酸和半胱氨酸。

固体抑菌剂可负载在基底材料表面，或者包封于基底材料内部、形成夹片式结构。固体抑菌剂负载在基底材料表面的方法为：将一氧化氮供体和还原剂混配得到固体抑菌剂，通过有机溶剂溶解，然后通过溶液溶胀法、滴涂、浸渍等方法负载在基底材料表面，得到负载有固体抑菌剂的基底材料。有机溶剂可为四氢呋喃或醇类，如乙醇或异丙醇。

上述两个技术方案中，一氧化氮供体可为S-亚硝基-N-乙酰青霉胺(SNAP)、S-亚硝基谷胱甘肽(GSNO)、偶氮烯翁二醇系列化合物(DBHD-NONO等)、偶氮烯翁二醇负载高分子(PEI-NONO等)中的一种或几种；基底材料可为天然或人工材料，包括纤维毡垫、高分子织物、绒布、熔喷布、纤维素膜等。

在干燥条件下，本发明的口鼻卫生用品可以长期稳定保存，而将该口鼻卫生用品用于口鼻部位，人体呼出气中含有的水汽或日光照射可激发一氧化氮供体缓释内源性和具有杀菌效果的一氧化氮气体，并以一定的浓度在使用期间持续释放，有效杀灭卫生用品表面已有的细菌，破坏已形成的细菌生物膜，同时在卫生用品表面形成抗菌层。

一氧化氮供体释放一氧化氮通常需要在特定条件下才能实现，如还原剂、光照或酸性条件下。因此，现有技术中也有一些一氧化氮供体的应用实例，但其应用时，通常要与激发剂同时使用，才能实现一氧化氮供体的分解，常温和一般湿度条件下一氧化氮供体分解很慢很少，难以达到使用要求。但是，发明人研究发现，在高湿度条件下，一氧化氮供体可以直接缓释一氧化氮，而人体呼出的气的湿度恰好可以满足这一条件，基于此，形成了本发明技术，即本发明的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，在无需添加其他物质或激发剂的情况下可实现一氧化氮的缓释，在使用期间，一氧化氮供体缓释一氧化氮气体可达到4×10^-10mol·cm^-2·min^-1以上的浓度，并能持续释放5小时以上，对空气中细菌等微生物和呼出气中携带的细菌均具有广谱抑杀效果。

以基体材料的面积计，当一氧化氮供体选用S-亚硝基-N-乙酰青霉胺时，其负载量或者包封于基体材料内部的用量最好大于等于6.3mg/cm²；当一氧化氮供体选S-亚硝基谷胱甘肽时，其负载量或者包封于基体材料内部的用量最好大于等于10.6mg/cm²。在此用量下，本发明的口鼻卫生用品在使用期间，不仅能保证一氧化氮供体持续5小时以上缓释一氧化氮气体达到4×10^-10mol·cm^-2·min^-1以上的浓度，同时，也具有优异的抑菌效果。

与第一种技术方案相比，第二种技术方案中添加了还原剂，该还原剂能够进一步激发一氧化氮供体分解产生NO，加快一氧化氮供体分解的速率，有助于口鼻卫生用品中NO的快速释放。

实施例1

以绒布作为基底材料，表面负载一氧化氮供体并研究其一氧化氮(NO)释放情况。

选用绒布作为基底材料，S-亚硝基谷胱甘肽(GSNO)作为NO供体，NO供体通过物理方式负载于绒布基底表面。具体的，764mg NO供体粉末均匀分散于3mL水溶液中，将该溶液均匀分散于尺寸为6cm×6cm的绒布表面，通过冷风快速吹干，得到表面附着有NO供体的绒布。

基于上述制备得到的负载有NO供体的绒布，模拟呼吸条件，研究负载材料释放NO的大致情况。具体的，通过空气泵鼓吹空气过水溶液(流速：0.7L/min)，气体进入装有负载有NO供体材料的密闭容器，通过氮氧化物分析仪(NOA)进行检测。

负载NO供体绒布在模拟呼吸条件下，NO释放情况如图1。

由图1A可以观察到，在模拟呼吸条件下，负载NO供体材料能够长时间不断释放出NO气体，而且NO₂浓度极低，几乎可以忽略；此外，转化为NO Flux，可以知道在测试时间内，一氧化氮供体能够长时间缓释NO，浓度高达1.1×10^-9mol·cm^-2·min^-1以上(图1B)。现有文献中记载，以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌为例，材料表面维持4×10^-10mol·cm^-2·min^-1的一氧化氮释放量3小时，即可以大大抑制细菌生长，细菌计数值显示10⁶次方倍的减少；可见，本发明的负载NO供体的材料用于口鼻卫生用具中，在正常呼吸情况下，能够实现NO自提供，有效实现良好的抑菌活性。

实验例2表面负载一氧化氮供体材料的抗菌活性

选用GSNO作为NO供体，绒布作为基底材料，制备得到负载不同NO供体量(382mg、573mg、764mg)的绒布材料(具体制备方法同实施例1)，如图2，随着GSNO负载量的增多，样品表面颜色加深。通过打孔器制备得到直径为6mm的圆形绒布材料。

加入15～20mL融化的LB固体培养基于灭菌培养皿中，待冷却凝固后，取0.2mL浓度约为1×10⁸CFU/mL的悬浮菌液，利用无菌棉签均匀涂布。2～3分钟后，通过镊子将附着有不同供体量的绒布圆片轻贴于培养皿表面，选用无任何处理的绒布作为对照组。最后将贴附有样品的培养皿置于37℃恒温恒湿箱中倒置培养。16小时后各绒布原片上出现的抑菌圈大小如图3，其中，1代表为表面无任何处理的绒布，2、3、4分别代表表面负载有382mg、573mg、764mg NO供体的绒布圆片，对各绒布圆片上出现的抑菌圈直径进行测量，最终结果取平均值±标准偏差(n＝3)，测试结果如下表1。

表1表面负载不同量NO供体的绒布材料的抑菌圈直径大小

由图3可以观察到，表面负载有NO供体的绒布具有显著的抑菌效果，而且结合表1数据，可以知道抑菌圈直径具有NO供体量依赖性，随着供体量的增加，抑菌圈直径变大，当绒布表面上一氧化氮供体附着密度为21.2mg/cm²时，抑菌圈直径高达16.8mm，表现出优异的抗菌效果。

实验例3附着有不同抑菌剂的熔喷布对大肠杆菌的抑制试验

通过打孔器制备得到直径为4.5mm的圆形熔喷布，配制S-亚硝基-N-乙酰青霉胺(SNAP)浓度为100mg/mL的THF溶液，分别在多块熔喷布上滴加不同体积的供体溶液，THF避光挥发，使得熔喷布表面分别附着有0.5mg、1.0mg、1.5mg及2.0mg供体。加入15～20mL融化的LB固体培养基于灭菌培养皿中，待冷却凝固后，取0.2mL浓度约为1×10⁸CFU/mL的悬浮菌液，利用无菌棉签均匀涂布。2～3分钟后，通过镊子将附着有不同供体量的熔喷布圆片轻贴于培养皿表面，其中选用无任何处理的熔喷布、DC99铜离子熔喷布和银离子布作为对照组。最后，将培养皿于37℃恒温恒湿箱中倒置培养。16小时后，各熔喷布上出现的抑菌圈大小如图4，其中，C代表为表面无任何处理的熔喷布，1代表DC99铜离子熔喷布，2代表银离子布，3～6分别代表附着有0.5mg、1.0mg、1.5mg及2.0mg NO供体的熔喷布，通过游标卡尺对各熔喷布圆片上出现的抑菌圈直径进行测量，最终结果取平均值±标准偏差(n＝3)，测试结果如下表2。

表2表面附着有不同抑菌剂的熔喷布的抑菌圈直径(mm)

由图4可以观察到，表面附着有供体的熔喷布小圆片在涂覆有大肠杆菌的培养皿中具有显著的抑菌圈，而且结合表2数据，可以知道抑菌圈直径具有供体量的依赖性，随着表面附着的供体量增加，抑菌圈直径变大。值得注意的是，当熔喷布表面附着1mg供体时，其抑菌圈直径高达12.4mm，高于银离子布和DC99铜离子熔喷布(抑菌圈直径分别为9.9和0mm)。

实施例4一氧化氮供体夹层的抗菌活性

选用GSNO作为一氧化氮供体，其中基底为绒布。具体的，分别称取质量为3.0mg、4.5mg、6.0mg的GSNO固体粉末，固体粉末平铺于直径为6mm的圆绒布表面，上层盖有同等大小的绒布，制备得到内含一氧化氮供体的夹层结构。加入15～20mL融化的LB固体培养基于灭菌培养皿中，待冷却凝固后，取0.2mL浓度约为1×10⁸CFU/mL的悬浮菌液，利用无菌棉签均匀涂布。通过镊子将含有不同一氧化氮供体量的夹层圆片轻贴于培养皿表面，于37℃恒温恒湿箱中倒置培养。16小时后，观察并测量培养皿中抑菌圈直径大小，如图5，其中，1、2、3分别代表表面负载有3.0mg、4.5mg、6.0mg GSNO的绒布圆片。测量各绒布圆片上出现的抑菌圈直径，最终结果表示为平均值±标准偏差(n＝3)，测试结果如下表3。

表3一氧化氮供体夹层的抗菌活性

由图5可知，夹层中附着不同量的NO供体表现出不同的抑菌活性，具有浓度依赖性，随着NO供体量增大，抑菌情况越明显。当夹层中NO供体量为6.0mg时，抑菌圈直径可达到12.5mm。

实施例5固体抑菌剂在不同还原剂作用下NO释放情况

分别称取GSNO(0.012mmol)和还原剂(0.012mmol)(谷胱甘肽(GSH)/柠檬酸(CA)/抗坏血酸(VC))，混合均匀，通过红外压片机制得片状抑菌剂。模拟人体呼吸条件，测试该固体抑菌剂的一氧化氮释放情况。流速为0.7L/min的空气通过水汽经固体抑菌剂，通过NOA检测NO供体释放速率，其中一氧化氮供体作为实验对照。

模拟人体呼吸条件，固体抑菌剂在不同还原剂作用下，具有不同的释放速率，如图5。还原剂可作为一氧化氮供体的激发剂，能够加快一氧化氮供体分解产生NO的速率。添加不同还原物质后，固体抑菌剂中NO供体分解速率有不同程度的提升。其中柠檬酸(CA)的加入，NO供体的分解速率仅有轻微的增长；添加有抗坏血酸(VC)的固体抑菌剂，极大地提高了NO供体的分解速率，NO浓度最高可达1600ppb；添加谷胱甘肽(GSH)后，固体抑菌剂中NO浓度随着时间逐步增长，而且NO能够维持长时间释放，催化分解效率低于抗坏血酸。

Claims (10)

1.一种可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，该口鼻卫生用品包括基底材料以及可自提供一氧化氮的固体抑菌剂，该固体抑菌剂为一氧化氮供体、或一氧化氮供体与还原剂的混合物；所述固体抑菌剂负载在基底材料表面，或者包封于基底材料内部。

2.根据权利要求1所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述一氧化氮供体为S-亚硝基-N-乙酰青霉胺、S-亚硝基谷胱甘肽、偶氮烯翁二醇系列化合物、偶氮烯翁二醇负载高分子中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述基底材料为纤维毡垫、高分子织物、绒布、熔喷布或纤维素膜。

4.根据权利要求1所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述还原剂为谷胱甘肽、柠檬酸、抗坏血酸、半胱氨酸中的一种或几种。

5.根据权利要求2所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述一氧化氮供体为S-亚硝基-N-乙酰青霉胺，其用量大于等于6.3mg/cm²。

6.根据权利要求2所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述一氧化氮供体为S-亚硝基谷胱甘肽，其用量大于等于10.6mg/cm²。

7.根据权利要求1所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述固体抑菌剂为一氧化氮供体与还原剂的混合物，其中，一氧化氮供体与还原剂的摩尔比为1:0.1～10。

8.根据权利要求1所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述固体抑菌剂为一氧化氮供体，将所述一氧化氮供体负载到基体材料上的方法为：将一氧化氮供体溶解于有机溶剂或水中，制成一氧化氮供体溶液，然后通过溶液溶胀法、喷涂、滴涂或浸渍法在基底材料表面负载一氧化氮供体；或者将一氧化氮供体通过化学修饰固定在基底材料上。

9.根据权利要求1所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述固体抑菌剂为一氧化氮供体与还原剂的混合物，将其负载到基体材料上的方法为：将固体抑菌剂通过有机溶剂溶解，然后通过溶液溶胀法、滴涂、浸渍法负载在基底材料表面，得到负载有固体抑菌剂的基底材料。

10.根据权利要求8或9所述的可自提供一氧化氮的口鼻卫生用品，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃或醇类。