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TW201609363A - 非電導性抗菌薄片及其製造方法以及抗菌方法 - Google Patents

非電導性抗菌薄片及其製造方法以及抗菌方法 Download PDF

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TW201609363A
TW201609363A TW103138908A TW103138908A TW201609363A TW 201609363 A TW201609363 A TW 201609363A TW 103138908 A TW103138908 A TW 103138908A TW 103138908 A TW103138908 A TW 103138908A TW 201609363 A TW201609363 A TW 201609363A
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conductive antibacterial
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TW103138908A
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重田龍男
五十嵐一衛
重田核
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新克股份有限公司
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Abstract

本發明所提供之非電導性抗菌薄片及其製造方法以及抗菌方法，由於凹凸可較先前為淺，因而可使用多種之材料。 其係包含在表面上形成複數在俯視觀看上為略四角形凸起部分的凹凸群而形成含微細凹凸表面之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，且前述凸起部分，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔及y方向空隔，由前述薄片表面至前述凸起部分頂端的高度為0.4μm至1μm，前述凸起部分邊緣寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔寬幅與前述凸起部分邊緣寬幅為相同寬幅，因此可使靜止而接觸在前述微細凹凸表面的細菌，在前述x方向空隔中細菌不致停留而可發揮抗菌之作用。

Description

非電導性抗菌薄片及其製造方法以及抗菌方法
本發明，係有關於以包含在表面上形成複數在俯視觀看上為略四角形凸起部分或凹溝部分的凹凸群之微細凹凸表面之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片及其製造方法以及使用前述非電導性抗菌薄片的抗菌方法。
在醫學及環境污染領域，經常在探討去除細菌污染的有效技法。在導管及引流管等材料表面上生長之菌，往往會形成生物膜。此種情形，象徵自環境壓力予以保護的細菌之複雜的生存方法(非專利文獻1至4)。
所有細菌感染之約80%係與生物膜相關(非專利文獻5及6)。藉由生物膜之形成，不惟使無法解決的情形擴大，由於生物膜可有效地侵入身體防禦系統，亦可至阻礙及治療(非專利文獻5及6)。
但近年來，曾報告類似鯊魚皮之sharklet(註冊商標)的微細形狀，可有效地阻礙金黃葡萄球菌及大腸 菌生物膜之形成及移動(非專利文獻7及8)。
sharklet(註冊商標)的微細形狀，係包含在表面上形成複數在俯視觀看上為略四角形的凸起部分或凹溝部分的凹凸群之微細凹凸表面，凸起部分之形體寬(feature width)及凹溝部分的空隔寬幅為2μm而凸起部分之形體高(feature height)為3μm，在有效減少為約1至2μm尺寸範圍之細菌的附著上可能多少過大，但可有效地以物理方式阻止後來的細菌進一步形成菌落及其後生物膜的形成。在為sharklet(註冊商標)的微細形狀之情形時，活的細菌，係位在空隔中(非專利文獻7)。該類先前形成微細形狀之電導性抗菌薄片的橫截面模式圖如第6圖所示。第6圖中，在先前之電導性抗菌薄片100中，在其薄片表面104上所形成的凸起部分102，高度L為3μm以上，凸起部分102的邊緣之寬幅W為2μm，凹溝部分空隔120之寬幅S為2μm，因而可使細菌24，停留在凹溝部分之空隔120中。
sharklet(註冊商標)的微細形狀，可以聚矽氧合成橡膠製作。在情況，係只欲使形體高度為低(以1μm以下為佳)的情形時，在製作鯊魚皮狀微細形狀上則可使用多種的材料。
〔先前技術文獻〕 非專利文獻
非專利文獻1：Mah TF, Pitts B, Pellock B, Walker GC, Stewart PS, O'Toole GA. 2003. A genetic basis for Pseudomonas aeruginosa biofilm antibiotic resistance. Nature, 426: 306-310.
非專利文獻2：Hinsa SM, Espinosa-Urgel M, Ramos JL, O'Toole GA. 2003. Transition from reversible to irreversible attachment during biofilm formation by Pseudomonas fluorescens WCS365 requires an ABC transporter and a large secreted protein. Mol Microbiol, 49: 905-918.
非專利文獻3：Banin E, Vasil ML, Greenberg EP. 2005. Iron and Pseudomonas aeruginosa biofilm formation. Proc Natl Acad Sci USA, 102: 11076-11081.
非專利文獻4：Fux CA, Costerton JW, Stewart PS, Stoodley P. 2005. Survival strategies of infectious biofilms. Trends Microbiol, 13: 34-40.
非專利文獻5：Davies D. 2003. Understanding biofilm resistance to antibacterial agents. Nat Rev Drug Discov, 2: 114-122.
非專利文獻6：Lopez D, Vlamakis H, Kolter R. 2010. Biofilms, Cold Spring Harb Perspect Biol, 2: a000398.
非專利文獻7：Chung KK, Schumacher JF, Sampson EM, Burne RA, Antonelli PJ, Brennan AB. 2007. Impact of engineered surface microtopography on biofilm formation of Staphylococcus aureus. Biointerphases, 2: 89-94.
非專利文獻8：Reddy ST, Chung KK, McDaniel CJ, Darouiche RO, Landman J, Brennan AB. 2011. Micropatterned surfaces for reducing the risk of catheter-associated urinary tract infection: An in vitro study on the effect of sharklet micropatterned surfaces to inhibit bacterial colonization and migration of uropathogenic Escherichia coli. J Endourol, 25: 1547-1552.
非專利文獻9：Vogel HJ,Bonner DM. 1956. Acetylornithinase of Escherichia coli: partial purification and some properties. J Biol Chem, 218: 97-106.
非專利文獻10：Hassett DJ, Schweizer HP, Ohman DE. 1995. Pseudomonas aeruginosa sodA and sodB mutants defective in manganese- and iron-cofactored superoxide dismutase activity demonstrate the importance of the iron-cofactored form in aerobic metabolism. J Bacteriol, 177: 6330-6337.
非專利文獻11：Sakamoto A, Terui Y, Yamamoto T, Kasahara T, Nakamura M, Tomitori H, Yamamoto K, Ishihama A, Michael AJ, Igarashi K, Kashiwagi K. 2012. Enhanced biofilm formation and/or cell viability by polyamines through stimulation of response regulators UvrY and CpxR in the two-component signal transducing systems, and ribosome recycling factor. Int J Biochem Cell Biol, 44: 1877-1886.
非專利文獻12：de 1a Fuente-Nunez C, Korolik V, Bains M, Nguyen U, Breidenstein EB, Horsman S, Lewenza S, Burrows L, Hancock RE. 2012. Inhibition of bacterial biofilm formation and swarming motility by a small synthetic cationic peptide. Antimicrob Agents Chemother, 56: 2696-2704.
非專利文獻13：Lamppa JW, Griswold KE. 2013. Alginate lyase exhibits catalysis-independent biofilm dispersion and antibiotic synergy. Antimicrob Agents Chemother, 57: 137-145.
非專利文獻14：Long CJ, Schumacher JF,Brennan AB. 2009. Potential for tunable static and dynamic contact angle anisotropy on gradient microscale patterned topographies. Langmuir, 25: 12982-12989.
非專利文獻15：Long CJ, Schumacher JF, Robinson PA, 2nd, Finlay JA, Callow ME, Callow JA, Brennan AB. 2010. A model that predicts the attachment behavior of Ulva linza zoospores on surface topography. Biofouling, 26: 411-419.
本發明，鑑上述先前技術之問題，目的在提供非電導性抗菌薄片及其製造方法以及抗菌方法，由於以 較先前為淺之凹凸即可，因此可使用更多種的材料。
為解決上述問題，本發明之非電導性抗菌薄片實施的第一態樣，係含在表面上形成複數在俯視觀看上為略四角形凸起部分的凹凸群所成之含微細凹凸表面之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，且其特徵為前述凸起部分，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔及y方向空隔，由前述薄片表面至前述凸起部分頂端的高度為0.4μm至1μm，前述凸起部分邊緣寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔寬幅與前述凸起部分邊緣寬幅為相同寬幅，因此可使靜止而接觸在前述微細凹凸表面的細菌，因細菌不致停留在前述x方向空隔中而可發揮抗菌之作用。而且，y方向空隔之寬幅，以3μm至8μm為佳。
再者本說明書中，所指之薄片，包含薄片狀物品之廣泛意義，只要為非導電性即可，包含所有薄膜狀者及板狀者。
本發明人等發現在該情形下，由前述薄片表面至前述凸起部分頂端的高度在0.4μm至1μm，前述凸起部分邊緣寬幅在2μm至3μm，前述x方向空隔寬幅與前述凸起部分邊緣寬幅為相同寬幅時，可使全長為3μm左右之細菌，不致停留在前述x方向空隔中，而且即使細菌不停留在前述x方向空隔中，亦可發揮抗菌之作用。亦 即，本發明之非電導性抗菌薄片中即使前述微細凹凸表面的凹凸低亦可發揮抗菌之作用。
本發明之非電導性抗菌薄片實施的第二態樣，係含在表面上形成複數在俯視觀看上為略四角形凹溝部分的凹凸群所成之含微細凹凸表面之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，且其特徵為前述凹溝部分，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔及y方向空隔，由前述薄片表面至前述凹溝部分底端的深度為0.4μm至1μm，前述凹溝部分開口寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔寬幅與前述凹溝部分開口寬幅為相同寬幅，因此可使靜止而接觸在前述微細凹凸表面的細菌，因細菌不致停留在前述凹溝部分中而可發揮抗菌之作用。而且，y方向空隔之寬幅，以3μm至8μm為佳。
本發明人等發現在該情形下，前述凹溝部分，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔及y方向空隔，由前述薄片表面至前述凹溝部分底端的深度為0.4μm至1μm，前述凹溝部分開口寬幅為2μm至3μm時，可使全長為3μm左右之細菌，不致停留在前述凹溝部分中，而且即使不停留在前述凹溝部分中，亦可發揮抗菌之作用。亦即，本發明之非電導性抗菌薄片中即使前述微細凹凸表面的凹凸低亦可發揮抗菌之作用。
同時，聚丙烯酸系樹脂，以聚丙烯酸酯較佳。
細菌在溶液中等有水分之處，會形成生物膜，而在本發明之非電導性抗菌薄片中，可以抑制靜止而接觸在前述非電導性抗菌薄片的前述微細凹凸表面之細菌形成生物膜。
而且，本發明之非電導性抗菌薄片，可以前述微細凹凸表面靜止而接觸在細菌上，包覆在靜聚在表面上之細菌上方，因此可抑制細菌之遊走(趨化性)。
前述細菌所靜聚之表面，可為濾器之表面。而且即使前述表面為濾器之表面，亦可抑制細菌之遊走(趨化性)。
本發明之抗菌方法，其特徵係使用前述非電導性抗菌薄片。
本發明之抗菌方法，以係藉由使細菌靜止而接觸在前述非電導性抗菌薄片的前述微細凹凸表面上，以抑制前述細菌形成生物膜為佳。
本發明之抗菌方法，以使前述非電導性抗菌薄片，係包覆在靜聚在表面上之細菌上方，以抑制前述細菌之遊走為佳。
本發明之非電導性抗菌薄片的製造方法，其特徵為前述非電導性抗菌薄片之前述微細凹凸表面，係以成形滾筒將聚丙烯酸系樹脂轉印在合成樹脂薄膜上所製作。
本發明之非電導性抗菌薄片的製造方法，以前述聚丙烯酸系樹脂係紫外線硬化型之聚丙烯酸系樹脂， 而轉印在前述合成樹脂薄膜上的前述聚丙烯酸系樹脂，可以紫外線硬化使其硬化為佳。
本發明之非電導性抗菌薄片的製造方法，以包含：在具備形成複數在俯視觀看上為略四角形的凹溝部分及/或凸起部分之微細凹凸形狀的成形滾筒之表面上提供紫外線硬化型聚丙烯酸系樹脂之步驟；經由在前述成形滾筒之表面上連續轉送合成樹脂薄膜以在前述合成樹脂薄膜上轉印聚丙烯酸系樹脂之步驟；及對轉印在前述合成樹脂薄膜上之前述聚丙烯酸系樹脂，經由照射紫外線予以紫外線硬化之步驟為佳。
本發明，由於凹凸可較先前為淺，因此可使用更多種之材料，而在提供非電導性抗菌薄片及其製造方法以及抗菌方法方面有顯著之效果。
10A、10B、10C、10D‧‧‧本發明之非電導性抗菌薄片
12a、12b‧‧‧凸起部分
14a、14b、34a、34b‧‧‧薄片表面
16a、16b、36a、36b‧‧‧凹凸群
18a、18b、38a、38b‧‧‧微細凹凸表面
20a、20b、40a、40b‧‧‧x方向空隔
22a、22b、42a、42b‧‧‧y方向空隔
24‧‧‧細菌
26‧‧‧薄片主體
32a、32b‧‧‧凹溝部分
35‧‧‧溶液
37‧‧‧生物膜
39‧‧‧表面
42‧‧‧微細凹凸形狀
44‧‧‧成形滾筒
46‧‧‧聚丙烯酸系樹脂
48‧‧‧合成樹脂薄膜
50‧‧‧紫外線
52、54‧‧‧轉送滾筒
56、58‧‧‧紫外線照射裝置
100‧‧‧先前之電導性抗菌薄片
104‧‧‧先前之薄片表面
102‧‧‧先前之凸起部分
120‧‧‧先前之凹溝部分空隔
130‧‧‧先前之含平滑表面薄片
132‧‧‧平滑表面
BW‧‧‧凸起部分邊緣之寬幅
DT‧‧‧薄片表面至凹溝部分底端的深度
H‧‧‧薄片表面至凸起部分頂端的高度
L‧‧‧先前之薄片表面至凸起部分頂端的高度
OW‧‧‧凹溝部分開口之寬幅
S‧‧‧先前之凹溝部分空隔之寬幅
W‧‧‧先前之凸起部分邊緣之寬幅
XS1、XS2‧‧‧x方向空隔之寬幅
〔第1圖〕所示為本發明之非電導性抗菌薄片的第一實施態樣實施形態之一的放大部分斜面圖。
〔第2圖〕所示為本發明之非電導性抗菌薄片的第二實施態樣實施形態之一的放大部分斜面圖。
〔第3圖〕所示為本發明之非電導性抗菌薄片的第一實施態樣另外之實施形態的放大部分斜面圖。
〔第4圖〕所示為本發明之非電導性抗菌薄片的第二實施態樣另外之實施形態的放大部分斜視圖。
〔第5圖〕所示為本發明之非電導性抗菌薄片的放大橫截面模式圖，(a)為第一實施態樣，(b)為第二實施態樣。
〔第6圖〕所示為先前之形成微細形狀的電導性抗菌薄片之橫截面模式圖。
〔第7圖〕所示為以本發明的非電導性抗菌薄片抑制生物膜形成之情形的側面略圖。
〔第8圖〕所示為先前之平滑非電導性抗菌薄片中生物膜形成的側面略圖。
〔第9圖〕所示為以本發明的非電導性抗菌薄片，包覆在靜聚在表面上之細菌上方而抑制細菌遊走之情形的側面略圖。
〔第10圖〕所示為本發明相關的非電導性抗菌薄片之製造方法所使用的裝置之一的實施形態之側面略圖。
〔第11圖〕為綠膿菌攪拌培養結果以吸光度表示之圖。
〔第12圖〕為在靜止生物膜分析時生物膜形成結果以吸光度表示之圖。
〔第13圖〕所示為綠膿菌遊走運動性分析之結果的照相。
〔第14圖〕所示為綠膿菌遊走運動性分析之結果以相對寬幅表示之圖。
〔第15圖〕所示為綠膿菌遊走運動性分析中所使用之板的SEM照相，A所示為板的微細凹凸表面之照相，B所示為以其進行遊走運動性分析後之照相。
〔發明之實施形態〕
以下係說明本發明之實施形態，所示係例舉之實施形態，惟無庸指出本發明在不脫離其技術思想之下亦可作各種變形。
本發明非電導性抗菌薄片之第一實施態樣實施形態之一可如第1圖所示。第1圖中，符號10A所示，係本發明第一實施態樣實施形態之一。非電導性抗菌薄片10A，係包含在薄片表面14a上形成複數在俯視觀看上為略四角形凸起部分12a的凹凸群16a而形成含微細凹凸表面18a之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，且前述凸起部分12a，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔20a及y方向空隔22a。如第1圖中詳細地表示，x方向空隔20a係向x方向形成的空隔，y方向空隔22a係向y方向形成的空隔。
而且，前述薄片表面14a至前述凸起部分12a頂端的高度為0.4μm至1μm，前述凸起部分12a之邊緣寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔20a之寬幅與前述凸起部分12a的邊緣寬幅為相同寬幅。
如第5圖(a)中詳細地顯示，在前述薄片表 面14a至前述凸起部分12a頂端的高度H為0.4μm至1μm，且前述凸起部分12a之邊緣寬幅BW為2μm至3μm，前述x方向空隔20a之寬幅XS1與前述凸起部分12a的邊緣寬幅BW為相同寬幅時，靜止而接觸在前述微細凹凸表面18a的全長度為3μm左右之細菌24，不致停留在前述x方向空隔20a中，而且即使細菌不停留在前述x方向空隔20a中，亦可發揮抗菌之作用。
同時，在圖示之例中，所例舉形成微細凹凸表面18a的聚丙烯酸系樹脂，係使用聚丙烯酸酯，薄片主體26，係使用PET(聚乙烯對苯二甲酸酯)製造之薄膜，而在薄片主體26上形成微細凹凸表面18a成薄片表面14a。而且，本發明中，前述聚丙烯酸系樹脂及薄片主體26，均係非電導性。
其次，本發明非電導性抗菌薄片之第二實施態樣形態之一可如第2圖所示。第2圖中，符號10B所示，係本發明第二實施態樣實施形態之一。非電導性抗菌薄片10B，係包含在薄片表面34a上形成複數在俯視觀看上為略四角形凹溝部分32a的凹凸群36a而形成含微細凹凸表面38a之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，且前述凹溝部分32a，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔40a及y方向空隔42a。如第2圖中詳細地表示，x方向空隔40a係向x方向形成的空隔，y方向空隔42a係向y方向形成的空隔。
而且，前述薄片表面34a至前述凹溝部分32a 底端的深度為0.4μm至1μm，前述凹溝部分32a開口寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔40a之寬幅與前述凹溝部分32a開口寬幅為相同寬幅。
如第5圖(b)中詳細地顯示，在前述薄片表面34a至前述凹溝部分32a底端的深度DT為0.4μm至1μm，前述凹溝部分32a開口寬幅OW為2μm至3μm，前述x方向空隔40a之寬幅XS2與前述凹溝部分32a開口寬幅OW為相同寬幅時，靜止而接觸在前述微細凹凸表面38a的全長度為3μm左右之細菌24，不致停留在前述凹溝部分32a中，而且即使細菌不停留在前述凹溝部分32a中，亦可發揮抗菌之作用。
同時，在圖示之例中，所例舉形成微細凹凸表面38a的聚丙烯酸系樹脂，係使用聚丙烯酸酯，薄片主體26，係使用PET(聚乙烯對苯二甲酸酯)製造之薄膜，而在薄片主體26上形成微細凹凸表面38a成薄片表面34a。而且，本發明中，前述聚丙烯酸系樹脂及薄片主體26，均係非電導性。
其次，本發明非電導性抗菌薄片之第一實施態樣另外的實施形態可如第3圖所示。第3圖中，符號10C所示，係本發明第一實施態樣另外的實施形態。非電導性抗菌薄片10C，係包含在薄片表面14b上形成複數在俯視觀看上為略四角形凸起部分12b的凹凸群16b而形成含微細凹凸表面18b之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，且前述凸起部分12b，在x方向及其垂直的y方向 上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔20b及y方向空隔22b。如第3圖中詳細地表示，x方向空隔20b係向x方向形成的空隔，y方向空隔22b係向y方向形成的空隔。
而且，前述薄片表面14b至前述凸起部分12b頂端的高度為0.4μm至1μm，前述凸起部分12b之邊緣寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔20b之寬幅與前述凸起部分12b的邊緣寬幅為相同寬幅。在非電導性抗菌薄片10C之情形，即使細菌不停留在前述x方向空隔20b中，亦可發揮抗菌之作用。
同時，在圖示之例中，所例舉形成微細凹凸表面18b的聚丙烯酸系樹脂，係使用聚丙烯酸酯，薄片主體26，係使用PET(聚乙烯對苯二甲酸酯)製之薄膜，而在薄片主體26上形成微細凹凸表面18b成薄片表面14b。而且，本發明中，前述聚丙烯酸系樹脂及薄片主體26，均係非電導性。
再者，本發明非電導性抗菌薄片之第二實施態樣另外的實施形態可如第4圖所示。第4圖中，符號10D所示，係本發明第二實施態樣另外的實施形態。非電導性抗菌薄片10D，係包含在薄片表面34b上形成複數在俯視觀看上為略四角形凹溝部分32b的凹凸群36b而形成含微細凹凸表面38b之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，且前述凹溝部分32b，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔40b及y方向 空隔42b。如第4圖中詳細地表示，x方向空隔40b係向x方向形成的空隔，y方向空隔42b係向y方向形成的空隔。
而且，前述薄片表面34b至前述凹溝部分32b底端的深度為0.4μm至1μm，前述凹溝部分32b開口寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔40b之寬幅與前述凹溝部分32b開口寬幅為相同寬幅。在非電導性抗菌薄片10D之情形，即使細菌不停留在前述凹溝部分32b中，亦可發揮抗菌之作用。
同時，在圖示之例中，所例舉形成微細凹凸表面38b的聚丙烯酸系樹脂，係使用聚丙烯酸酯，薄片主體26，係使用PET(聚乙烯對苯二甲酸酯)製之薄膜，而在薄片主體26上形成微細凹凸表面38b成薄片表面34b。而且，本發明中，前述聚丙烯酸系樹脂及薄片主體26，均係非電導性。
再者，細菌在溶液中等有水分之處，會形成生物膜，而本發明之非電導性抗菌薄片10A至10D的前述微細凹凸表面18a、38a、18b、18b可抑制靜止而接觸之細菌形成生物膜。
以本發明的非電導性抗菌薄片抑制生物膜形成之情形的模式圖如第7圖所示。如第7圖所示，非電導性抗菌薄片10A的微細凹凸表面18a中可抑制在溶液35中靜止而接觸的細菌24形成生物膜37。因此，幾乎不形成生物膜37。再者，本說明書中，靜止而接觸，意指在 未攪拌等靜止之狀態下之接觸。
另一方面，如第8圖所示，在具有先前之平滑表面132的薄片130中，並未能抑制靜止而接觸在前述平滑表面132上的細菌24形成生物膜，因此而形成生物膜37。
而且，使本發明的非電導性抗菌薄片，以細菌可靜止而接觸在前述微細凹凸表面，包覆在靜聚在表面上之細菌上方，可抑制前述細菌之遊走。
使本發明的非電導性抗菌薄片，以前述微細凹凸表面靜止而接觸細菌，包覆在靜聚在表面上之細菌上方，抑制細菌遊走之情形的模式如第9圖所示。如第9圖所示，以細菌24靜止而接觸在非電導性抗菌薄片10A的微細凹凸表面18a上，包覆在靜聚在表面39上的細菌24之上方時，可抑制細菌24之遊走。在第9圖之例中，表面39，係表示濾器之表面。同時，本說明書中，靜聚，意指使其在未攪拌等靜止之狀態下放置。
本發明之抗菌方法，係使用前述非電導性抗菌薄片的抗菌方法。例如，在醫療施設及照護設施等之類設施及建築之地板材料、走道、桌、椅、洗手間、浴室等各種表面及電車等車輛之把手等之上，設置本發明之非電導性抗菌薄片時，可有效地抑制前述非電導性抗菌薄片的微細凹凸表面上存在之細菌的遊走，而可有效地抑制生物膜形成。如此，可落實抗菌作用。
本發明之抗菌方法，可如上述藉由使細菌靜 止而接觸在前述非電導性抗菌薄片的前述微細凹凸表面上，而抑制前述細菌形成生物膜。
本發明之抗菌方法，以如上述使前述非電導性抗菌薄片，以細菌靜止而接觸在前述微細凹凸表面上，包覆在靜聚在表面上的細菌之上方，而可抑制前述細菌之遊走。
其次，再說明本發明的非電導性抗菌薄片之製造方法。本發明的非電導性抗菌薄片之製造方法中，前述非電導性抗菌薄片之前述微細凹凸表面，係以成形滾筒將聚丙烯酸系樹脂轉印在合成樹脂薄膜上所製作。而且，前述聚丙烯酸系樹脂以紫外線硬化型聚丙烯酸系樹脂，而轉印在前述合成樹脂薄膜上的前述聚丙烯酸系樹脂，可經由紫外線硬化使其硬化較佳。
更具體地，可以如第10圖所示之裝置製造。如第10圖所示之裝置，以包含：在表面上具備形成複數在俯視觀看上為略四角形的凹溝部分及/或凸起部分之微細凹凸形狀42的成形滾筒44之表面上提供紫外線硬化型聚丙烯酸系樹脂46之步驟；經由在前述成形滾筒44之表面上連續轉送合成樹脂薄膜48以在前述合成樹脂薄膜48上轉印聚丙烯酸系樹脂46之步驟；及對轉印在前述合成樹脂薄膜48上之前述聚丙烯酸系樹脂46，經由照射紫外線50使其以紫外線硬化之步驟的方法為佳。
合成樹脂薄膜48方面，可使用如PET薄膜。同時，在第10圖中，再設置轉送合成樹脂薄膜48之轉送 滾筒52、54。而且，亦設置照射紫外線的紫外線照射裝置56、58。如此，即可製造非電導性抗菌薄片10A。
〔實施例〕
以下再舉實施例具體說明本發明，惟無庸指出並不限定以此等實施例所例舉之例解釋。
<成形滾筒之製造>
先準備圓周600mm、表面長度1100mm之模版基材(鋁中空滾筒)，再以New-FX(Think Laboratory公司製造全自動雷射凹版製版滾筒製造機)進行成形滾筒之製造。首先，將模版基材(鋁中空滾筒)裝設在鍍銅槽，並使中空滾筒全浸在電鍍液後以20A/dm2、6.0V形成40μm之鍍銅層。可製得電鍍表面不產生顆粒及凹孔，均一之鍍銅層。該鍍銅層表面再以2頭型研磨機(Think Laboratory公司製造研磨機)研磨使該鍍銅層表面成均一之研磨面。之後在上述已形成鍍銅層之基材的表面塗布(噴塗機)光阻劑(熱抗蝕劑：TSER-NS(Think Laboratory公司製造))，並加以乾燥。其製得之光阻罩的膜厚以膜厚計(FILLMETRICS公司製造F20型，松下科技貿易公司經銷)測定之結果，為7μm。然後，圖樣再經過雷射曝光顯像。上述雷射曝光，係使用Laser Stream FX並以曝光條件300mJ/cm2進行預定圖形之曝光。再者，上述顯像，係使用TLD顯像液(Think Laboratory公 司製造顯像液)，再以顯像液為稀釋之比例(原液1：水7)、24℃下進行90秒鐘，形成預定之光阻形狀部分及非光阻形狀部分。
其次，再對非光阻形狀部分的鍍銅層，以氯化銅蝕刻液進行噴射蝕刻20秒，形成蝕刻深度0.4μm的蝕刻凹溝部分。然後，該光阻形狀部分之光阻罩再藉5%KOH水溶液剝離去除。
其次，再將前述中空滾筒裝設在鍍鎳槽，並半浸在電鍍液後以2A/dm2、7.0V形成1μm之鍍鎳層。即可製得電鍍表面不產生顆粒及凹孔，均一之鍍鎳層。
其次，再以CVD法在鍍鎳層表面上形成DLC包覆膜。以氣體為氬氣/氫氣氣體、原料氣體為甲苯、成膜溫度為80至120℃、成膜時間為180分鐘成膜為膜厚1μm之DLC包覆膜。
如上述操作之後，即可各製造表面具備4種微細凹凸形狀的成形滾筒。再者，上述製造例中，所例舉之硬質包覆膜係形成DLC包覆膜，但鉻及鎳等，只要為硬質包覆膜任何種類均可適用。
該製得之4種成形滾筒表面以光學顯微鏡觀察之結果，可觀察到為具有在表面上形成複數俯視觀看上為略四角形的凹溝部分及/或凸起部分的微細凹凸形狀之成形滾筒。
再者，上述例中，所例舉係顯像後，經由蝕刻形成蝕刻凹溝部分之例，而在所形成之微細凹凸形狀係 形成高度1μm的凸起部分或深度1μm的凹溝部分之情形時，可以經由如在顯像後，不經過蝕刻即以DLC等硬質包覆膜包覆光阻形狀部分及非光阻形狀部分，在所形成之微細凹凸形狀上形成高度1μm的凸起部分或深度1μm的凹溝部分。
<非電導性抗菌薄片之製造>
其次，同樣如第10圖，在成形滾筒之表面上以紫外線硬化型之聚丙烯酸系樹脂提供，再經由在前述成形滾筒之表面上連續轉送合成樹脂薄膜之PET薄膜在前述PET薄膜上轉印聚丙烯酸系樹脂。之後，轉印在前述PET薄膜上的前述聚丙烯酸系樹脂上，再以紫外線照射以紫外線使其硬化，即可製造如第1圖至第4圖所示之4種具微細凹凸表面的非電導性抗菌薄片。
<材料及方法> 〔非電導性抗菌薄片之微細凹凸表面〕
實施例1至4中，非電導性抗菌薄片，係使用如上述所製造，具有如下述4種微細凹凸表面的圖樣化聚丙烯酸酯板。同時，比較例1，係使用在PET薄膜上以聚丙烯酸系樹脂塗布後只以紫外線硬化之具平滑表面的聚丙烯酸酯板。
實施例1：聚丙烯酸酯板的微細凹凸表面，如第1圖所示係規則地形成複數在俯視觀看上為略四角形而 長度不同的凸起部分之微細凹凸表面。該薄片表面至凸起部分頂端的高度為0.4μm，凸起部分邊緣寬幅為2μm，前述x方向空隔寬幅為2μm，y方向空隔寬幅為4μm。
實施例2：聚丙烯酸酯板的微細凹凸表面，如第2圖所示係規則地形成複數在俯視觀看上為略四角形而長度不同的凹溝部分之微細凹凸表面。該薄片表面至凹溝部分底端的深度為0.4μm，凹溝部分開口寬幅為2μm，x方向空隔寬幅為2μm，y方向空隔寬幅為4μm。
實施例3：聚丙烯酸酯板的微細凹凸表面，如第3圖所示係規則地形成複數在俯視觀看上為略四角形之長度16μm的凸起部分之微細凹凸表面。該薄片表面至凸起部分頂端的高度為0.4μm，凸起部分邊緣寬幅為2μm，前述x方向空隔寬幅為2μm，y方向空隔寬幅為6μm。
實施例4：聚丙烯酸酯板的微細凹凸表面，如第4圖所示係規則地形成複數在俯視觀看上為略四角形之長度16μm的凹溝部分之微細凹凸表面。該薄片表面至凹溝部分底端的深度為0.4μm，凹溝部分開口寬幅為2μm，x方向空隔寬幅為2μm，y方向空隔寬幅為6μm。
〔菌株及培養條件〕
先依照Hassett et al.(非專利文獻10)之方法，以綠膿菌(約108cells/mL)在L-形玻璃管(直徑1.5cm，水平長度13.5cm，高度8cm)中，在5mL之葡萄糖(0.4%)VBMM最少培養基(9)中、37℃下在120rpm攪拌之下 培養。綠膿菌細菌細胞之增殖係以測定540nm吸光度加以觀察。為調整相對培養基之量的板區域之比例，再以具備不同表面形狀之25片聚丙烯酸酯板(1cm×2cm)放入L-形玻璃管中。
〔靜止下生物膜形成之測定〕
依照非專利文獻11中所載之方法，進行微量滴定靜止下生物膜分析。將細菌細胞經過培養隔夜之菌液以起始吸光度(A540)為0.01至0.02(約106cell/mL)在VBMM最少培養基中稀釋為1：1000。然後以該稀釋之培養液(50μL)在不攪拌、37℃下於96孔微量滴定盤中培養24小時，並以測定吸光度(A595)決定細菌細胞密度。在除去浮游性細菌細胞之後，再於室溫下以0.1%結晶紫溶液(0.2mL)染生物膜30分鐘，之後以蒸餾水清洗5次。該結晶紫染色(Crystal violet stain)再以20%乙酸(0.2mL)溶出，並測定570nm下之吸光度。生物膜之形成，係由A570/A595呈現。各孔中，係以表面形狀不同之聚丙烯酸酯板(直徑6mm)以微細凹凸表面在上方使細菌在靜止下接觸該上方設置。
〔遊走運動性〕
係依照de la Fuente-Nunez et al.(非專利文獻12)之方法，進行遊走運動性之實驗。將培養隔夜之細菌細胞，以VBMM液體培養基稀釋為吸光度(A540)0.05。之後 以5μL之稀釋細菌細胞，點於含Luria-Bertani(LB)培養基的0.5%洋菜固體培養基中央，再覆蓋具不同表面形狀之聚丙烯酸酯板(1cm×1cm)。之後洋菜固體培養基再於37℃下培養24小時。然後照相，測定遊走面積。
〔掃描型電子顯微鏡(SEM)〕
係依照Lamppa and Grieswold(非專利文獻13)之方法，進行SEM觀察。先將細胞，以如"遊走運動性"項中所述培養，再將該聚丙烯酸酯板，於4℃下以2%戊二醛固定隔夜。該板之脫水，係以50%、70%、80%、90%及95%丙酮各進行15分鐘，之後再改變為以100%丙酮及100%第三丁醇各3次進行脫水15分鐘。該板隨後，再於真空蒸散器(JFD-310，JEOL公司，Japan)於空氣中乾燥3小時，並同時與溶解之阿匹松封蠟層安裝在SEM樣品座上。然後該安裝之板，再以金及鈀濺鍍，並以SEM(JSM-6060LV，JEOL公司，Japan)觀察。
<結果> 〔非電導性抗菌薄片上生物膜形成之減少〕
為檢驗非電導性抗菌薄片本身對減少綠膿菌生物膜之形成重要與否，再對細菌細胞之生長及綠膿菌生物膜之形成，以具比較例1平滑表面之板及具實施例1至4微細凹凸表面之板加以比較。
(實驗例)-攪拌培養實驗-
先將細菌細胞在5mL含實施例1、實施例3及比較例1的各種板(1cm×2cm)25片之葡萄糖VBMM液體培養基中攪拌培養。同時，為與無板者加以比較亦同樣地以細菌細胞攪拌培養。在第11圖中，在攪拌下綠膿菌的細胞生長方面，顯示各種型的微細形狀板具有效果。該觀察係測定細胞生長在各種型板的存在下之吸光度[A540]。如第11圖所示，細菌細胞在攪拌培養的情形下，任何種類之板均未抑制綠膿菌的細胞生長。
(實施例1至4及比較例1)-靜聚下之實驗-
係以各孔中以細菌在實施例1至4及比較例1的各種板之微細凹凸表面上靜止而接觸之微量滴定盤進行靜止下生物膜分析。結果對照攪拌下細菌細胞之生長，在取代平滑板(比較例1)，使用具實施例1至4的微細凹凸表面之圖樣化板時，可顯著抑制板上生物膜之形成。具實施例1至4的微細凹凸表面之圖樣化板生物膜形成之抑制率，約為70%。在使用具實施例3及4的微細凹凸表面之圖樣化板時，亦可抑制生物膜的形成。實施例3及4的板之生物膜形成抑制率，為約30%。而且，生物膜形成的減少，相對於設置凸起部分的凸起部分型板(實施例1及實施例3)，在使用設置凹溝部分的凹溝部分型板(實施例2及實施例4)時，生物膜形成的抑制效果，亦幾乎相同。結果如第12圖所示。第12圖所示，係在未攪拌下，在各種 型之板上培養後綠膿菌的生物膜形成之圖。生物膜之形成係以如上述「材料及方法」項中所載評量。對在具實施例1至4的微細凹凸表面之圖樣化板存在下所得之值相對於在比較例1之平滑板存在下所得之值，再進行司徒頓t檢定(Student's t test)。第12圖中，*p<0.05；**p<0.01。
〔非電導性抗菌薄片上細胞遊走運動性之減少〕
接著，再檢驗綠膿菌之遊走運動性是否因非電導性抗菌薄片而受抑制。為何如此，係由於細菌細胞之遊走為細菌感染之重要重點之一。將經過稀釋的細胞，點在軟洋菜培養基表面上，再以實施例1至4及比較例1的各種板，以覆蓋包覆在靜聚在洋菜培養基表面上之細菌上方，並於37℃下24小時的條件下進行培養。第13圖及第14圖中所示，係為各種型之板所覆蓋的0.5%洋菜固體培養基上綠膿菌之遊走。細菌之遊走，係以如上述「材料及方法」項中所載評量。第13圖為細胞遊走之照相，第14圖所示，為以具實施例1至4微細凹凸表面之圖樣化板所覆蓋之細胞的遊走區域之相對寬幅與比較例1之平滑板所覆蓋的細胞比較之百分比。對在具實施例1至4微細凹凸表面之圖樣化板存在下所得之值相對於在比較例1之平滑板存在下所得之值，再進行司徒頓t檢定(Student's t test)。第14圖中，*p<0.05；**p<0.01。
如第13圖及第14圖所示，細菌細胞之遊走 在具實施例1及實施例2微細凹凸表面之圖樣化板中強力地受抑制，在具實施例3及實施4微細凹凸表面之圖樣化板中，則薄弱地受抑制。細菌細胞之遊走，與覆蓋比較例1的平滑板之情形比較，實施例1及實施例2之板的遊走之抑制率為約65%，實施例3及實施例4之板的遊走之抑制率為約50%。因此遊走之抑制率，即使在使用設置凹溝部分型板(實施例2及實施例4)之情形，亦幾乎相同。此結果顯示，實施例中所使用的具微細凹凸表面之圖樣化板可使細菌細胞之遊走受抑制。
〔板上細菌細胞數之減少〕
之後上述遊走運動性分析所使用之實施例1至4及比較例1的各種板上細菌細胞之狀態，再更詳細地以掃描型電子顯微鏡(SEM)加以分析(第15圖)。各種板表面之微細形狀圖樣如第15圖A所示。第15圖，係在不攪拌下，測定各種型之板上培養後綠膿菌之細胞數，A為各種型之板的SEM照相，B為在各種型之板上的綠膿菌之SEM照相。細菌細胞，係如第13及第14圖之說明中所載培養，再於SEM上計算20片不同片中10μm2中之細胞。結果所示係以各種型之板上的平均細胞數，與平滑板上培養的細胞比較之百分比。該百分比之細胞數，係標準誤差之平均值(mean±S.E.)。並對在具實施例1至4的微細凹凸表面之圖樣化板存在下所得之值相對於在比較例1之平滑板存在下所得之值，進行司徒頓t檢定(Student's t test)。*p<0.05；**p<0.01。
板上之細菌細胞數，在實施例1及實施例2兩方，比較比較例1之平滑板減少至約30%。在實施例3及實施例4之板方面，比較比較例1之平滑板減少約50%。由於形體高度小(0.4μm)，細菌細胞，位在實施例1及實施例3之板表面的凸起部分之頂端以及實施例2及4之板的x方向空隔上，但未位在實施例1及實施例3之板表面的x方向空隔及實施例2及4之板的凹溝部分(第15圖B)。如實施例1至4之情形，在具淺凹凸(0.4μm)表面的圖樣化板中細菌細胞所存在之位置，與在表面具有如先前sharklet(註冊商標)的微細形狀之深凹凸(3μm)表面的圖樣化板中細菌細胞所存在之位置成為對比。由此等結果，顯示本發明之非電導性抗菌薄片本身，表面之凹凸淺，與細菌細胞數目及生物膜之形成的減少亦有關係。
〔討論〕
先前曾報告聚矽氧合成橡膠所成之鯊魚皮圖樣化板(sharklet(註冊商標))(形體寬幅及間隙為2μm而形體高度為3μm)，可抑制金黃葡萄球菌(7)及大腸菌(8)之生物膜的形成及遊走。此種板，亦可抑制苔菜之游胞子(15)附著。
本發明人等，已確定具有由聚丙烯酸酯形成之淺形體高度(形體寬幅及間隙為2μm而形體高度為0.4μm)的微 細凹凸表面之圖樣化板亦可抑制綠膿菌生物膜形成。本發明之非電導性抗菌薄片，在生物膜形成之抑制方面，在大腸菌中亦可觀察到(未顯示數據)。而且，本發明之非電導性抗菌薄片，在生物膜形成之抑制方面，在金黃葡萄球菌中又可觀察到(未顯示數據)。因此，在革蘭氏陰性菌及革蘭氏陽性菌之所有菌方面均可確定其效果。因此在生物膜之形成及遊走運動性之減少上應該有數種因子相關。
此等因子，係表面特性、表面圖樣、形體尺寸、及彎曲度。該結果顯示在生物膜之形成及遊走運動性的減少上，由於板上表面圖樣之多樣性，彎曲度亦為重要。此種推論，由具有如設置凸起部分的實施例1及實施例3的表面形狀及設置凹溝部分的實施例2及實施例4的表面形狀之板可獲得同樣的抗菌效果可以証實。
同時，在最初之細胞數少時，本發明之非電導性抗菌薄片抑制生物膜之形成及遊走運動性的比例亦可增大。本發明之非電導性抗菌薄片，在污染細菌之細胞數為較1×104cells/cm2為小時，幾乎可完全去除。綜合此些結果，顯示，如在醫學處理相關之設施及人群集中之場所等之建築及器具以本發明之非電導性抗菌薄片包覆，即可顯著減少細菌之感染。
10A‧‧‧本發明之非電導性抗菌薄片
12a‧‧‧凸起部分
14a‧‧‧薄片表面
16a‧‧‧凹凸群
18a‧‧‧微細凹凸表面
20a‧‧‧x方向空隔
22a‧‧‧y方向空隔
26‧‧‧薄片主體

Claims (11)

  1. 一種非電導性抗菌薄片，其係包含在表面上形成複數在俯視觀看上為略四角形凸起部分的凹凸群而形成含微細凹凸表面之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，其特徵為前述凸起部分，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔及y方向空隔，且由前述薄片表面至前述凸起部分頂端的高度為0.4μm至1μm，前述凸起部分邊緣寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔寬幅與前述凸起部分邊緣寬幅為相同寬幅，因此可使靜止而接觸在前述微細凹凸表面的細菌，在前述x方向空隔中細菌不致停留而可發揮抗菌作用。
  2. 一種非電導性抗菌薄片，其係包含在表面上形成複數在俯視觀看上為略四角形凹溝部分的凹凸群而形成含微細凹凸表面之聚丙烯酸系樹脂製非電導性抗菌薄片，其特徵為前述凹溝部分，在x方向及其垂直的y方向上，規則地形成間隔固定寬幅之x方向空隔及y方向空隔，且由前述薄片表面至前述凹溝部分底端的深度為0.4μm至1μm，前述凹溝部分開口寬幅為2μm至3μm，前述x方向空隔寬幅與前述凹溝部分開口寬幅為相同寬幅，因此可使靜止而接觸在前述微細凹凸表面的細菌，在前述凹溝部分中細菌不致停留而可發揮抗菌作用。
  3. 如申請專利範圍第1項之非電導性抗菌薄片，其係可抑制靜止而接觸在前述非電導性抗菌薄片的前述微細凹凸表面之細菌形成生物膜。
  4. 如申請專利範圍第1項之非電導性抗菌薄片，其中非電導性抗菌薄片，以細菌可靜止而接觸在前述微細凹凸表面，包覆在靜聚在表面上之細菌上方，而抑制前述細菌之遊走。
  5. 如申請專利範圍第4項之非電導性抗菌薄片，其中前述表面為濾器之表面。
  6. 一種抗菌方法，其特徵為使用如申請專利範圍第1項之非電導性抗菌薄片。
  7. 一種抗菌方法，其特徵為使細菌可靜止而接觸在如申請專利範圍第1項之非電導性抗菌薄片的前述微細凹凸表面，而抑制前述細菌之生物膜形成。
  8. 一種抗菌方法，其特徵為如申請專利範圍第1項之非電導性抗菌薄片，以包覆在靜聚在表面上之細菌上方，抑制前述細菌之遊走。
  9. 一種非電導性抗菌薄片之製造方法，其係如申請專利範圍第1項之非電導性抗菌薄片之製造方法，其特徵為係在前述非電導性抗菌薄片的前述微細凹凸表面，以成形(patterning)使聚丙烯酸系樹脂轉印在合成樹脂薄膜上所製作。
  10. 如申請專利範圍第9項的非電導性抗菌薄片之製造方法，其中前述聚丙烯酸系樹脂為紫外線硬化型聚丙烯酸系樹脂，轉印在前述合成樹脂薄膜上的前述聚丙烯酸系樹脂，可經由紫外線硬化使其硬化。
  11. 一種非電導性抗菌薄片之製造方法，其係如申請 專利範圍第1項的非電導性抗菌薄片之製造方法，其特徵為包含：在具備形成複數在俯視觀看上為略四角形的凹溝部分及/或凸起部分之微細凹凸形狀(pattern)的成形滾筒(patterning roll)之表面上提供紫外線硬化型聚丙烯酸系樹脂之步驟；經由在前述成形滾筒之表面上連續轉送合成樹脂薄膜以在前述合成樹脂薄膜上轉印前述聚丙烯酸系樹脂之步驟；及對轉印在前述合成樹脂薄膜上之前述聚丙烯酸系樹脂，經由照射紫外線予以紫外線硬化之步驟。
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