TW200817055A - Disinfection method for biomaterial - Google Patents

Description

200817055 九、發明說明： 【技術領域】 本發明係關於一種消毒方法。具 -種運用臭氧消毒生物材料之方法。β、明係關於 【先前技術】 一般生物材料係指存於生物體 0材枓或疋由生物體製 =枓植物體内直接萃取之成份組成， =白質、多_等。因為材料Μ具有極高的生物相 谷性，因此具備應用於醫療，如傷口敷料、組織工程骨架 及化妝品產業之潛力。應用於人 _ 版足生物材料，必須經過 嚴才。又消母殺菌程序，然而因生物材料多具有不耐高 壓且容易變性的特性，因此在消毒殺菌方法的選擇上頗受 限制:如何不破壞材料性質、保持生物材料活性又可以達

P 到滅菌的效果，是生物性材料應用上的重點。 目前生物材料的消毒方法有下列多種方式：⑴抓酒精 f毒；其係將生物材料浸泡於75%酒精中，必須在潮濕狀 態中保存及運送，然而因生物活性成分在潮濕狀態下容易 $性、’且在使用時必須經過清洗步驟，無法確認酒精已被 ⑺洗A全而有酒精殘留的缺點；（2) ^ _射線照射消毒，如美 國專利第5,485,496號及中華民國專利第μ”42、11S972號 所述，此万法為目前普遍使用者，其係以丫_射線照射生物 材料，但因為能量太高會破壞生物性材料之結構，明顯使 材料的機械強度減弱，故使用此方法消毒之材料必須添加 200817055 化學交聯劑，此外因為輻射線對人體具有危險性，必須在 特殊的場所操作，使用上亦不便；（3)紫外光照射消毒，如 中華民國專利第474828號所述；此方法係利用紫外光照射 生物材料，藉以殺菌，然而因紫外光穿透性較差，只對照 射到之處有效果，而生物性材料多為立體型態且不易透 光，因此紫外光並不適用；（4)化學藥劑消毒，如美國專利 第 5,460,962、6,096,266號及中華民國第 31〇3〇8、241193、

149465號所述，此方法係添加化學殺菌劑於生物材料中， 但由於化學藥劑具有毒性，且去除不易，其應用範園極小； 及（5)高溫高壓滅菌，如中華民國專利第443932號所述，此 方法會使生物材料變性，而使生物活性完全消失。上述方 法各有缺點，而且常造成生物材料化學結構之改變，與材 料特性之變化而影響其生物相容性與應用性。 '、 臭氧一般係應用在高分子生物材料之表面改質，臭氧化 為在材料麵產生活化過氧化物，進—步與材料之某些官 能基引聽枝共聚的反應，於含水環境下，亦會產生降解 反應。於消毒用途上，臭氧通常運用於—般物品如器械之 消毒（如美國專利第5,谓，94 i號及中華民國專利第〇6簡 號所述），其係直接將物體置於含臭氧之環境中，但由於一 般生物材料含有相當程度之 产外人‘ 刀甚至以水溶液狀態存 在。就έ有水分之生物材料而言， 存於生物材料樣品中之 水刀^人臭氧產生反應，造成 ^ , ^ ^ ^ I风材科内化學Τ能基之變化， ^土以成材❹部結構之聚合或降解等微細之改變，而影 曰生物材料之物理化學性質； 万面，就水溶液狀態之 200817055 ί物材料而言’因水溶液溶解之臭氧量不足^法達到消 : = ：將臭氧直接通入水溶液中，則會形成以臭氧 ’肖母δ有水分《生物材料具有相同問題；此外，溶解之臭 氧更會造成生物材料溶液之細胞毒性，因此臭氧並無^ 接運用於生物材料之消毒。 本發明係發展-㈣時殺菌消毒又可保持生物材料活性 及結構之方法，以達収廣泛應用生物材料之目的。

【發明内容】 、本發明係發展-種新穎的生物材料消毒方法，其可解決 、1臭氧b破壞生物材料之結構，而可應用臭氧 材料。 本發明之一目的在於提供一種生物材料之消毒方法，其 包含下列步騾： ’、 〇)脫水乾燥生物材料； (b)將步騾（a)經脫水乾燥之生物材料置於一密閉空 間，並於該密閉空間中通入〇5至1⑽ppm之臭氧氣體，歷 時達充分消毒該生物材料；及 (e)於該密閉空間中移除臭氧，以完成生物材料之消 毒〇 本發明之另一目的在於提供一種膠原蛋白之消毒方法， 其包含下列步騾： (a) 脫水乾燥膠原蛋白； (b) 將步驟（a)經脫水乾燥後之膠原蛋白置於一密閉空 200817055 ^並於該密閉空間中通入0.5至100_之臭氧氣體，歷 時達充分消毒該膠原蛋白；及 生（C)於”閉空間中移除臭氧，以完成膠原蛋白之消

母0 J 【實施方式】 本發明係關於—種生物材料之消毒方法，其包含下列步 驟.· (a) 脫水乾燥生物材料； (b) 將步驟（a)經脫水乾燥後之生物材料置於一密閉办 丨’並於該密閉空間中通入〇.5至1〇〇ppm之臭氧氣體二 時達充分消毒該生物材料；及 於該密閉空間中移除臭氧，以成生物材料之消

毒。 J 本文中所S之「生物材料」係指存於生物體内之材科、 參 由生物體產生之材料或是用於生物體之材料。本發明之較 佳具體實施例為存於生物體内之生物材料，可選自由膠原 蛋白、透明質酸、彈性蛋白、軟骨膠硫酸鹽、葡萄胺二 類及幾丁聚醣類所組成之群；更佳為膠原蛋白。另—方面' 本^明亦可施用於生物體產生之生物材料，包括酵素、蛋 白質產品、蛋白質藥物、基因工程產品、中草藥原料二 草藥製成品、化妝保養品及化舲品添加物。再一方面，本 發明可用於生物體之生物材料’包括含生物成分之細胞培 養材料及人工組織與器官之基質所組成。 " 本發明的一特徵在於將欲處理之生物材料之水分去除， 8 200817055 以避免習知技術中因水分與臭氧反應或是水中冑氧含量不 足4缺點。去除水分之方法及條件係為該領域中之一般知 識者，但其可同時去除水分而實質上不影響生物材料之生 物活性及其物理化學性質。於本發明之一具體實施例中， v驟（a)之脫水乾燥係為冷柬乾燥；於本發明之另一具體實 施例中，步驟（a)之脫水乾燥步驟係為低溫減壓乾燥。 根據本發明，經脫水乾燥後之生物材料係置於一密閉空 φ 間中，進行臭氧殺菌。根據本發明之密閉空間係適於容置 生物材料於其中，並利於臭氧充斥及排除之空間，較佳地， 該密閉空間具有可通入及排除臭氧之通道，以控制臭氧之 進出。 μ根據本發明之臭氧量係視所欲消毒之生物材料之量及性 =而定，一般而言其量為〇.5至1〇〇 ppm，其中較佳地，其 量為1至50 ppm。根據本發明臭氧的殺菌時間係视所欲消毒 =生物材料性質而定’至充分消毒該生物材料為止；例如， 0 消毒膠原蛋白生物材料，歷時需30分鐘。 • 根據本發明消毒生物材料之方法，步為自該密閉空 ， ^中移除臭氧。該移除臭氧之方法係為該領域中具一般知 識者所熟知，於本發明之一較佳具體實施例中，該移除臭 乳之方法為抽真空、無菌氣體交換或靜置移除。 欠 根據本發明，切生物材料乾燥後，以臭氧進行消毒， 鮮於材料的破壞性遠低於γ_射線，而且不會造成生物材科 的分解破壞，且對於生物體之安全性遠較放射線高，不需 要特別的場所即可使用，具有極佳的方便性，對生物材: 200817055 而言，不需經過化學交聯劑之處理，且不會有殘留刺激物 的隱憂，此外，亦可使材料保有原來特性而且方便保存及 運送，具有極大的便利性。 本發明另關於一種膠原蛋白之消毒方法，其包含下列步 驟· (a) 脫水乾燥膠原蛋白；

修 (b) 將步騾（a)經脫水乾燥之膠原蛋白置於一密閉空 間’並於違金閉空間中通入〇·5至1 Q〇 ppm之臭氧氣體，歷 時達充分消毒該膠原蛋白；及 (c) 於該密閉空間中移除臭氧，以完成膠原蛋白之消 毒0 2么以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意味本發胡 僅侷限於此等實例所揭示之内容。 實施例1 :膠原蛋白之消毒 本實例係消毒膠原蛋白溶液，其先將膠原蛋白溶液進七 冷束乾燥處理，製備成乾燥之膠原蛋白基f。再將該乾驾 之膠原蛋白基質置於乾燥的密閉空間（21 emxi5 ⑽ 中，並通入劑量為120 mg/hr的臭氧氣體3〇分鐘（相當方 π.2ΡΡΐη)後，分別於室溫下靜置丨小時或抽真空丨小時以^ 除殘留之臭氧，以完成膠原蛋白之消毒。 實施例2 :臭氧消毒膠原蛋白之效果 於本實例中，將根據本發明實施⑴臭氧方法消毒之^ 蛋白作為實驗組，習知技術利用超高速離心除菌方式㈣ 比較組及/或不經消毒之膠原蛋白作為對照組，比: 200817055 之效果。 細應麥應，分別利用根據本發明實施例丨之消毒方法及習 知消毒方法之膠原蛋白作為纖維母細胞之培養基質，而觀 祭細胞型態，其細胞型態之顯微觀察示於圖i，由圖可知， 纖維母細胞生長於經臭氧處理之膠原蛋白基質上之細胞型 怨，與其生長於習用之經超高速離心除菌方式之膠原蛋白 溶液製備之基質上之細胞型態相似。

鈿應·總歲··分別利甩根據本發明實施例〗之消毒方法及習 知消毒方法之膠原蛋白溶液及乾燥基質作為纖維母細胞之 培養基質，並以dmEM_10%fbs培養基培養纖維母細胞， 再以膠原蛋白酵素（collagenase)分解膠原蛋白後，計數細胞 總數。其結果示於表1。 表1 : 處理方或 離心消毒之膠原蛋白溶液 皇、氧消」夢之膠原蛋白溶液 離 細胞總數（％ ) 100 土 4-3 96 ± 4.3 1〇〇 ± 3.4 106 土 消毒之乾燥膠原蛋白基質 皇、^£^毒之乾燥膠原蛋白基質 由結果可知，以習知之離心消毒方法與本發明之臭氧消 毒方法消毒之膠原蛋白溶液或乾燥基質，其用以培養纖維 母細胞之細胞總數相似。 麽及#泠潜禕：將相同量的膠原蛋白溶液或乾燥膠原蛋 白基質不經處理或經過如實施例1之臭氧處理方式消毒之 11 200817055 膠原蛋白，觀察其消毒後之結構。 消毒後，經聽處理之膠原*白溶液之黏稠度增加，顯 不於南含水量下會造成材料内部之聚合與結構之變化，而 乾燥<膠原蛋白基質則無變化，可知脫水乾燥為本發明方 法之重要步驟。

叙著·於膠原蛋白溶液或乾燥之膠原蛋白基質混 口 δ葡萄球菌（LB Broth，培養16小時後，以〇〇6〇〇偵測溶 液之濁度，並經臭氧消毒處理或不經消毒處理。

、’、。果不於圖2，其可知未經消毒處理之菌液混濁，可知有 囷增生，而、經本發明臭氧消毒處理之膠原蛋白溶液及乾燥 基質’其菌液澄清，進一步之肌一則量值示於表2，由於 數值愈高者表示細菌的生長量愈高，所以臭氧處理可以使 乾燥膠原蛋白基質達到有效之消毒效果，膠原蛋白溶液次 之’而未經臭氧虛理夕陳店定上Α Η W , 之而未經臭氧處理之膠原蛋白會助長細菌的增生，足以 證實本發明之消毒功效。 表2 : ^___________ OD^oo 乾燥膠原蛋白基質 無消毒 臭氧消毒 1.1886 0.0710 膠原蛋白溶液 無消毒 臭氧消毒 2.0302 0.6288 消毒後膠原蛋白之性質 下不同處理··（ 1)未經處理 (3)紫外光照射消毒12小時 ••相同含量之乾燥膠原蛋白經以 ’（2 )經過如實施例1之臭氧處理； ;(4)75 %酒精浸潰處理4小時； 12 200817055 (5)2 %曱醛（formaldehyde)浸潰處理1小時；（6)一般高溫 高壓滅菌處理後，樣品溶解於醋酸溶液後以5 %丙烯酸胺膠 (acrylamide gel)分析其成份之變化。 其結果示於圖3 ’乾燥膠原蛋白雖然經過臭氧處理（如圖 3(2)所不），其生化成份仍與對照組（如圖3(丨）所示）相同， 並未改變；經過紫外光照射消毒之膠原蛋白，部份成份產 生聚合與斷裂，電泳圖中之主要α !、α 2與沒成份減少（如 圖3(3)所示）；經過酒精浸潰消毒之膠原蛋白（如圖3(4)所 示），成份產生聚合而不易溶解，於電泳圖中成模糊帶；經 過甲醛浸潰消毒之膠原蛋白（如圖3(5)所示），成份高度聚 合而不溶解，於電泳時樣品無法進入電泳膠體中而流失； 經過高溫高壓滅菌之膠原蛋白（如圖3(6)所示），大部份成 伤產生I解’於電泳圖中可見含量減少且成模糊帶。顯見 本發明以臭氧處理之方法，較其他方法為佳。 上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制 本發明。因此，習於此技術之人士對上述實施例所做之修 改及變化仍不達背本發明之精神。本發明之權利範園應如 後述之申請專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 圖1為以本發明方法消毒膠原蛋白作為培養纖維母細胞 <基質實例中’纖維母細胞之細胞型態圖。 圖2為根據本發明消毒滅菌效果圖；其中試管内為各種膠 原蛋白添加含葡萄球菌之LB Broth於培養16小時後之混濁 13 200817055 度觀察。由左至右試管内之膠原蛋白分別為未經臭氧處理 之膠原蛋白基質、經臭氧處理之膠原蛋白基質、未經臭氧 處理之膠原蛋白溶液、經臭氧處理之膠原蛋白溶液。 圖3為經不同消毒處理之膠原蛋白電泳圖：(1)未經處理； (2)臭氧處理；（3)紫外光照射消毒12小時；（4)75%酒精浸潰 處理4小時；（5)2%甲醛浸潰處理1小時；（6)—般高溫高壓滅 菌處理。

Claims (1)

1. 200817055 十、申請專利範園·· 1 · 一種生物材料之消毒方法，其包含下列步驟： (a) 脫水乾燥生物材料； (b) 將步騾（a)經脫水乾燥之生物材料置於一密閉空間，並 於該密閉空間中通入〇.5至1〇〇 ppm之臭氧氣體，歷時 達充分消毒該生物材料；及 (C)於該密閉更間中移除臭氧，以完成生物材料之消毒， 其中’經蔹消毒方法處理後之生物材料之結構係實質 上保持完整。 〆 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該生物材料為存於 生物體内之材料。 ' 3. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中該生物材料為膠原 a白、透明*酸、彈性蛋白、軟骨膠硫酸鹽、葡萄胺 醣類或幾丁聚醣類。 … 4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中該生物材料為膠原 蛋白。 5·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該生物材料為由生 物體產生之材料。 6·根據中明專利園第5項之方法，其中該生物材料為酵 '、虫白g產w、蛋白質藥物、含生物成分之細胞培養 材料人工組織與签官之基質、基因工程產品、中草藥 原料、中草藥製成品、化妝保養品或化妝品添加物。 7 ·根據申請專利範圍H s、、 乾国罘1項 < 万法，其中該生物材料為用於 生物體之生物材料。 15 200817055 8·根據中請專利範圍第7項之方法，其中該生物材料為含生 物成分之細胞培養材料或人工組織與器官之基質。D 9.根據中請㈣範園第丨項之方法，其中步驟⑷之脫水乾燥 係為冷凍乾燥。 H).根據申請專利範圍第W之方法，其中步驟⑷之脫水乾燥 步騾係為低溫減壓乾燥。 11.根據申請專利範圍第Μ之方法，其中步驟⑻之臭氧氣體 為 1 至 50 ppm。 12·根據中請專利範園第旧之方法，其中步驟⑷中移除臭氧 之方法係抽真空、無菌氣體交換或靜置移除。 13 · —種膠原蛋白之消毒方法，其包含下列步驟： (a) 脫水乾燥膠原蛋白； (b) 將步騾（a)經脫水乾燥之膠原蛋白置於一密閉空間，並 於該密閉空間中通入0.5至100 ppm之臭氧氣體，歷時 達充分消毒該膠原蛋白；及 (c) 於該密閉空間中移除臭氧，以完成膠原蛋白之消毒， 其中，經該消毒方法處理後之膠原蛋白之結構係=質 上保持完整。 14·根據申請專利範圍第13項之方法，其中步騾之脫水乾 燥係為冷凍乾燥。 15·根據申請專利範圍第13項之方法，其中步騾之脫水乾 燥步騾係為低溫減壓乾燥。 16.根據申請專利範園第13項之方法，其中步驟之臭氧氣 體為1至50 ppm。 200817055 17.根據申請專利範圍第13項之方法，其中步驟（c)中移除臭 氧之方法係抽真空、無菌氣體交換或靜置移除。

   -17 200817055 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（2 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：