CN102083310A

CN102083310A - 抗微生物剂、制备抗微生物剂的方法以及包含抗微生物剂的物品

Info

Publication number: CN102083310A
Application number: CN2009801166232A
Authority: CN
Inventors: 罗纳德·H·巴内; 塞缪尔·M·法拉; 宋礼
Original assignee: University of Florida Research Foundation Inc
Current assignee: University of Florida Research Foundation Inc
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2011-06-01
Also published as: WO2009137831A2; WO2009137831A3; AU2009244070A1; CA2723414A1; EP2276343A2; JP2011524338A

Abstract

本公开内容涉及制备抗微生物剂的方法，其包括加热二醛多糖。该方法包括对二醛多糖(例如二醛淀粉或二醛纤维素)进行加热和/或超声处理一段时间。本文还提供了包含所制备的二醛多糖的抗微生物组合物。所述抗微生物组合物可在短时间内有效杀伤微生物物质(例如病毒和细菌)。

Description

抗微生物剂、制备抗微生物剂的方法以及包含抗微生物剂的物品

背景技术

当前，有几种主要的潜在性的灾难性挑战正困扰着全球范围的卫生官员。这些潜在性挑战之一是禽流感，也称为“鸟类流感”。尽管人类个体中发生禽流感已有所报道，但迄今为止在人中发生的病例是零星的且有限的。目前，禽流感从一个个体到另一个体的传播仅限于鸟类物种。但是，专家预测，如果禽流感一旦传播给人类并在人与人之间传播，则可能导致大规模的流行。目前用于控制潜在感染的策略需要对有限数量的首先响应者进行免疫，并且与社区人群隔离和分隔多达两周。认为手术面罩也是控制传播率的备用策略，因为它们能够部分地除去由咳嗽或喷嚏所产生的空气传播颗粒。但是，这些面罩本身缺乏杀伤与其接触的任何病毒的能力，因此，病毒颗粒仍具有传播进肺并随后感染肺部的能力。另外，由于我们社会中的个体在食物、能量和运输方面如此相互依赖，因此有理由认为隔离策略并非控制传染病传播的有效方法。

开发用于限制这些疾病散播的策略的第二个主要考虑是通过突变而产生的“超级病菌”——对目前市面上的抗生素具有抗性的细菌菌株。其中，多药物抗性结核病(multi-drug resistant tuberculosis，MDR-TB)和金黄色葡萄球菌抗药菌株的感染正快速流行于个体之间密切身体接触可能性很大的地方。这其中包括医院、疗养院、监狱和运动组织。事实上，据估计所有疗养院中高达5％目前具有多种抗药细菌菌株。

二醛多糖是通过使用高碘酸盐对多糖进行选择性氧化而制备的多聚二醛类。由于聚合物链中存在二醛官能团，所以二醛多糖能够与羟基、氨基、亚氨基和巯基官能团反应。一种已知的二醛多糖类型是二醛淀粉(dialdehyde starch，DAS)。已经研究了DAS在多种不同领域中的应用，包括在纸、皮革和织物中的应用，以及在生物医学中的应用(例如对支架的表面进行改性以改善蛋白质吸附)。也已在大鼠中测定了DAS的毒性，据报道称其在大鼠中有极低的口服急性毒性，即10％DAS水混悬液的急性LD50大于或等于6800mg/kg(Radley，J.A.，Starch Production Technology.1976，Applied Science Publishers：London)。

尽管已对二醛多糖作为抗微生物剂的应用进行了某种程度的研究，但是尚未充分研究二醛多糖的抗微生物表现。Serigusa的美国专利No.4,034,084描述了二醛纤维素颗粒对所选细菌菌株的抗微生物活性，并公开了这些不溶性颗粒能够抑制一定量细菌菌株的生长。

已发现新型的混悬剂用于生产新的低成本的病毒过滤和杀病毒面罩，以及用于应对抗生素抗性细菌所带来之挑战的新策略。

发明内容

本发明公开了制备抗微生物剂的方法，其包括在约60℃至约120℃的温度下在水中加热二醛淀粉，以形成二醛多糖水分散体系。

本发明还公开了抗微生物组合物，其包含pH为约2.5至约9的二醛淀粉水分散体系。

本发明还公开了抑制微生物物质生长的方法，该方法包括使所述微生物物质与包含二醛淀粉水分散体系的组合物相接触，所述分散体系的pH为约2.5至约9。

本发明还公开了产生抗微生物物品的方法，其包括使水中的二醛淀粉在约60℃至约120℃的温度下加热，以形成二醛淀粉水分散体系；将二醛淀粉水分散体系进行超声处理；以及将所述物品与二醛淀粉水分散体系相接触，以形成抗微生物物品。

本发明还公开了包含二醛多糖和水的组合物，所述二醛多糖分散在水中，所述二醛多糖具有约5至约150纳米的平均粒径。

本发明还公开了包含上述组合物的物品。

本发明还公开了包含基底以及置于该基底上的二醛多糖的滤器。

本发明还公开了这样的方法，其包括：使纤维素氧化；在所述纤维素表面上形成二醛多糖；以及使用其上具有二醛多糖的纤维素作为滤器。

附图说明

图1示意将细菌在不同pH水平的PBS中孵育一小时后，pH对革兰氏阴性细菌对数减少的作用；

图2示意将细菌在不同pH水平的二醛淀粉中孵育一小时后，二醛淀粉对革兰氏阴性细菌对数减少的作用；

图3示意将细菌在不同pH水平的PBS中孵育一小时后，pH对革兰氏阳性细菌对数减少的作用；

图4示意将细菌在不同pH水平的二醛淀粉中孵育一小时后，二醛淀粉对革兰氏阳性细菌对数减少的作用；

图5为柱状图，其显示在pH 4.8时用二醛淀粉或PBS处理细菌一小时或四小时后观察到的革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌的对数减少；

图6示意DAS超声处理对细菌失活的作用；

图7比较了在处理1小时或4小时后，具有相同pH值的2.7％二醛淀粉或PBS对PRD1病毒的对数减少的作用；

图8比较了在处理1小时或4小时后，具有相同pH值的2.7％二醛淀粉或PBS对MSD1病毒的对数减少的作用；

图9比较了在处理1小时或4小时后，具有相同pH值的2.7％的D二醛淀粉或PBS对骨髓灰质炎病毒的对数减少的作用；

图10显示二醛淀粉与氧化的玉米淀粉之间的结构差异；

图11(a)是显示应答相对于保留时间的凝胶渗透色谱图，而图11(b)是显示差异重量分数(differential weight fraction)相对于分子量的另一凝胶渗透色谱图；

图12显示二醛淀粉水混悬液的吸光度相对于波长；该图是通过傅里叶变换红外分析获得的谱图。

图13是紫外-可见光(UV-vis)谱图。图13(a)是从所收到的二醛淀粉(as-received dialdehyde starch)的反射模式中获取的二醛淀粉样品的UV-Vis谱图。图13(b)是从反射模式获取的3％经制备二醛淀粉水性上清的冻干样品的UV-Vis谱图。图13(c)是从pH＝3时使用相同pH之PBS缓冲液稀释100倍的3％经制备DAS水性上清的透射模式所获取的UV-Vis谱图。图13(d)是从0.3％DAS颗粒混悬液的透射模式获取的UV-vis谱图；以及

图14是用于测量二醛多糖作为滤器之效力的设置的示意图。

具体实施方式

本文中无数量词修饰不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个/种所指代的项目。本文公开的所有范围均为包括端值的并且可组合。

本文使用的术语“包含”和/或“包括”表明存在所指的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组分，但是不排除存在和/或增加一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或其组。

应理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述不同元件、组分、区域、层和/或部分，然而这些元件、组分、区域、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个/种元件、组分、区域、层或部分与另一区域、层或部分相区别。因此，下文所述的第一元件、组分、区域、层或部分可称为第二元件、组分、区域、层或部，而不背离本发明的教导。

本文使用的术语目的仅在于描述特定实施方案，而不旨在限制本发明。本文使用的无数量词修饰的单数形式旨在也包含复数形式，除非上下文另有明确指明。还应理解，本说明书中使用的术语“包含”和/或“包括”表明存在所指的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组分，但是不排除存在和/或增加一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或其组。

除非另外定义，否则本发明中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域之技术人员通常理解相同的含义。还应理解，术语(例如常用词典中所定义的术语)应解释为具有与其在相关领域情形中相符合的含义，并且不应解释为理想化或过于形式的含义，除非在本文中有明确定义。

本文使用的术语“包括”可替换为“由......组成”或“基本上由......组成”。另外，在数字前使用的术语“约”旨在包括该数字。例如，使用短语“约0.1至约1”旨在表示该范围内包括0.1和1。另外，本文公开的所有数目和范围是可互换的。

本文所述的所有方法可以合适的顺序进行，除非本文中另有指明或者其明显与上下文相矛盾。所使用的任何和全部实例或者示例性表述(如，“例如”)仅旨在更好地说明本发明，而不对本发明的范围产生限制，除非另有声明。不应将本说明书中的任何表述解释为表明任何未主张权利的元素对于实施本文所述的本发明是必需的。

本文使用的术语“微生物物质”是指微生物，例如病毒或细菌。所述微生物物质可以在人或动物中导致或不导致发病和/或死亡。本文使用的“抗微生物剂”是具有抗病毒(杀伤病毒或抑制病毒复制)或者抗细菌(抑菌或杀菌)性能的试剂。

本文使用的“多糖”是由糖苷键连接的重复单糖构成的生物聚合物，其是大的、常具有支链的大分子。在生物系统中，多糖作为结构元件或者能量储存分子起作用。

本公开内容涉及制备具有抗病毒和抗细菌性能的抗微生物剂的方法。如本文所述制备的抗微生物剂能够在少于或等于约4小时期间内有效杀伤革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌以及细菌和人的病毒。

本公开内容还涉及包含所述抗微生物剂的组合物。可将这些抗微生物剂施加于随后可用于有效杀伤革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌以及细菌和人之病毒的表面。

本发明内容还涉及包含所述抗微生物剂的物品。示例性物品是其上具有二醛多糖层的滤器。在一个实施方案中，二醛多糖层可以是从其所放置的基底上可物理取下的。在另一实施方案中，二醛多糖层可以与其所放置基底共价键合，并且在未经过某些形式的物理、化学或热降解的情况下可不与基底物理分离。

在一个实施方案中，所述抗微生物剂是这样的二醛多糖，其已在水中进行了加热和/或超声处理从而产生了二醛多糖水分散体系。在一个实施方案中，所述二醛多糖水分散体系可具有凝胶样物质的粘稠度。

用于制备所述二醛多糖的多糖来源可以是玉米、小麦、马铃薯或木薯淀粉，纤维素，糊精，葡聚糖，褐藻胶，菊糖(insulin)和相关材料。特别地，二醛多糖由淀粉或纤维素制备。

在一个实施方案中，所述抗微生物剂是选自以下的二醛多糖：二醛淀粉(DAS)、二醛纤维素、纤维素、烷基纤维素(例如甲基纤维素、羟烷基纤维素、烷基羟烷基纤维素)、硫酸纤维素酯、羧甲基纤维素盐、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、甲壳素、羧甲基甲壳素、透明质酸、透明质酸盐、藻酸盐、藻酸、藻酸丙二醇酯、糖原、葡聚糖、葡聚糖硫酸酯、凝结多糖(curdlan)、果胶、普鲁兰多糖(pullulan)、黄原胶(xanthan)、软骨素、硫酸软骨素、羧甲基葡聚糖、羧甲基壳聚糖、壳聚糖、肝素、硫酸肝素、硫酸肝素、硫酸皮肤素、硫酸角蛋白(keratin sulfate)、卡拉胶、壳聚糖、淀粉、直链淀粉、支链淀粉、聚-N-葡糖胺、多聚甘露糖醛酸、聚葡萄糖醛酸、多聚古洛糖醛酸以及上述任意的衍生物，或者包含一种或多种上述二醛多糖的组合。

在一个示例性实施方案中，如本文所述使多糖氧化，以确保醛改性多糖是生物可降解的。在一个示例性实施方案中，所述二醛多糖是已在水中进行加热和/或超声处理的二醛淀粉。二醛淀粉的一部分溶于水中，而一部分保持未分散。在一个实施方案中，可以过滤所述未分散部分，留下二醛淀粉的水混悬液。

在另一示例性实施方案中，除了醛部分之外，所述二醛多糖基本上不含官能或反应性部分。所谓“基本上不含”表示所述多糖不含其量可有效改变二醛多糖性能的这些官能或反应性部分。

淀粉是包含两种复杂碳水化合物聚合物(直链淀粉和支链淀粉)之混合物的多糖。直链淀粉和支链淀粉均是通过α-键相连的D-葡萄糖单元的聚合物。在直链淀粉中，葡萄糖单元通过α-1，4键相连，其环氧原子全部在同一侧，而在支链淀粉中，大约每20个葡萄糖重复单元中约有一个葡萄糖单元通过α-1，6键相连，从而形成分支点。因此，直链淀粉包含数百个葡萄糖分子的线性链，而支链淀粉是由数千个葡萄糖单元构成的分支分子。淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比通常为约20至约30摩尔百分比的直链淀粉，约70至约80摩尔百分比的支链淀粉。直链淀粉与支链淀粉的相对比例以及分支点均取决于淀粉来源。例如，玉米淀粉含有超过50％摩尔百分比的直链淀粉，而“蜡状”玉米则几乎没有直链淀粉(～3摩尔百分比)。

纤维素是植物中发现的结构性多糖，其包含D-葡萄糖的线性链。纤维素的葡萄糖单元通过β-键相连，并通过链内和链间氢键维系。如淀粉一样，纤维素也不溶于水。纤维素的结构通常比淀粉的结构更具有结晶性。

二醛多糖(例如二醛淀粉或二醛纤维素)的制备通常通过选择性氧化多糖聚合物来进行。可使用多种氧化剂来氧化多糖。氧化剂的实例包括选自以下的那些：例如高碘酸、次氯酸、高溴酸、亚氯酸、氯酸、过氧化氢、过乙酸的碱金属盐、碱土金属盐和过渡金属盐，以及包含上述氧化剂中至少一种的组合。

特别地，使用高碘酸盐作为氧化剂进行多糖的氧化。高碘酸是氧化剂，其使得两个相邻羟基之间的C-C键断裂。高碘酸盐(例如高碘酸钠、高碘酸钾等)也可用作氧化剂。

通过该方法，葡萄糖的1，2-二醇基团被转化为二醛。反应方程式I显示通过选择性氧化淀粉制备二醛多糖的反应。

反应方程式I

如反应方程式I所示，淀粉的氧化导致聚合物链中各葡萄糖分子上添加了两个醛基。使用高碘酸的优点在于其氧化特异性。其有利于形成多糖分子内的醛。

可通过例如所加入氧化剂的量、氧化过程的持续时间和/或反应的温度来控制多糖聚合物的氧化程度。例如，淀粉氧化所需的氧化时间可以在约24小时内。特别地，氧化至少约15％的羟基，更特别地，氧化约35至约100％的羟基。

在一个实施方案中，制备抗微生物剂的方法包括在水中悬浮二醛多糖(例如二醛淀粉)颗粒以形成水分散体系，以及将二醛多糖加热一段时间使二醛多糖的抗微生物活性得以有效提高。在加热之前，二醛多糖是高度颗粒化且不溶于水的。在加热之后，所述二醛多糖丧失其不溶的性质，结果二醛多糖溶解并形成二醛多糖水分散体系(其具有凝胶样材料的粘稠度)。

在另一实施方案中，基于二醛多糖和水的总重量，二醛多糖水分散体系包含约0.2至约40重量百分比(特别地约1至约30重量百分比，更特别地约2至约20重量百分比)的二醛多糖。基于二醛多糖和水的总重量，二醛多糖水分散体系中二醛多糖的示例性量为约3至约10重量百分比。如上所述，水分散体系的示例性二醛多糖是二醛淀粉。

在一个实施方案中，二醛多糖水分散体系的粘度约为0.03至约0.3泊，特别地约0.05至约0.2泊，更特别地约0.07至约0.1泊。

在另一实施方案中，二醛多糖的平均粒径为约5纳米至约150纳米，特别地约7至约100纳米，更特别地约8至约75纳米。

就二醛淀粉来说，认为加热水中的二醛淀粉导致淀粉颗粒膨胀以及最终丧失颗粒完整性。二醛淀粉分子的膨胀和/或断裂导致所暴露的反应性二醛数目总体上增加，从而提供了能够与微生物物质相互作用的额外的活性基团。

在一个实施方案中，相比于加热前颗粒状二醛多糖上暴露的二醛活性基团的数目来说，二醛淀粉的加热增加了二醛淀粉水分散体系中暴露的二醛活性基团的百分比。相比于颗粒状二醛多糖表面上存在的反应性二醛基团的数目来说，二醛淀粉分散体系中存在的反应性二醛基团的百分比增加约10％至约50％。

在一个实施方案中，制备所述抗微生物剂的方法包括在约80℃至约120℃的温度下将水中的二醛淀粉加热约1至约4小时。加热过程中可使用大于或等于大气压的压力。

特别地，将二醛淀粉加热约1.5至约3小时，更特别地约2至约2.5小时。可使用已知的加热方法进行样品加热。可以在加热过程中混合二醛淀粉，以确保热量在整个混悬液中均匀分布。加热二醛淀粉的方法可选自：对流、传导、辐射或包含上述加热方法中至少一种的组合。

在另一实施方案中，制备所述抗微生物剂的方法包括对二醛淀粉水分散体系进行超声处理。在进行超声处理之前或期间，可使用本文所述的方法首先对二醛淀粉进行加热。或者，可以对二醛淀粉不予处理，即在超声处理之前不进行加热。另一可能的替代方案包括首先对二醛淀粉进行超声处理，然后如前所述加热二醛淀粉。另一替代方案包括对二醛淀粉同时进行超声处理和加热。

在一个实施方案中，对二醛淀粉进行超声处理约10分钟至约3小时。特别地，对二醛淀粉进行超声处理约15分钟至约90分钟。更特别地，对二醛淀粉进行超声处理约30分钟至约60分钟。所述超声处理方法可采用较短时间内连续进行的方式或者较长时间内间隔进行的方式。超声处理可以高达约10瓦特的功率进行，以促进二醛淀粉在水中分散。

对二醛淀粉进行超声处理使二醛多糖颗粒断裂为较小的颗粒。二醛多糖的断裂以及较小颗粒的形成导致表面积的整体增加。从而，所增加的表面积提供了更多二醛基团的暴露，从而提供了能够与微生物物质相互作用的额外的活性基团。在超声处理之前，二醛多糖颗粒或微粒的大小范围为约0.01微米(μm)至约10毫米。超声处理之后，二醛颗粒的大小约为5纳米至约500μm。另外，在加热之后对颗粒进行超声处理进一步减小了颗粒的尺寸，从而进一步增加了可与微生物物质相互作用的表面积。

在一个实施方案中，二醛多糖颗粒的一部分在分散进入水中后完全溶解于水中，而一部分可以仍保持颗粒的形式。

在另一实施方案中，在加热和/或超声处理的过程中，可有高达约99重量百分比的二醛多糖分散于水中。在又一实施方案中，在加热和/或超声处理的过程中，可有高达约90重量百分比的二醛多糖分散在水中。在又一实施方案中，在加热和/或超声处理的过程中，可有高达约80重量百分比的二醛多糖分散在水中。在又一实施方案中，在加热和/或超声处理的过程中，可以有约1至约70重量百分比的二醛多糖分散在水中。所述重量百分比是基于二醛多糖和水的总重量。二醛多糖的其余部分可保持颗粒的形式。

在一个实施方案中，分散于水中之后的二醛多糖颗粒的粒径可以约为0.5纳米至约500微米，特别地约20纳米至约250微米，更特别地约50纳米至约100微米。可以将未分散的二醛多糖颗粒(大于约500微米的大颗粒)与混悬液分离并可将其除去。可通过过滤、离心、倾析等进行分离。

作为过滤的结果，所述抗微生物剂可包含分散于水中的高达约99重量百分比的二醛淀粉。在一个实施方案中，作为过滤的结果，所述抗微生物混悬液可包含分散于水中的约1至约90重量百分比、特别地约3至约60重量百分比、更特别地约5至约40重量百分比的二醛淀粉。

如上所述，理想的是在加热后将二醛淀粉分散于水中。在一个示例性实施方案中，利用Coulter计数器测量的1)3％二醛淀粉“颗粒”混悬液和2)二醛淀粉水混悬液(“经加热”)的粒径与约0.5微米至约2微米、特别地0.7至约1.8微米、更特别地约0.9至约1.5微米的平均粒径几乎一致。在一个示例性实施方案中，所述平均粒径约为1.3微米。对1)和2)进行离心后，两种混悬液都分成两相——水相和固体沉淀相。将两个水相冻干，继而称重剩下的残余物。在二醛淀粉“颗粒”混悬液1)的“经加热”样品的水相中没有可测量出的固体。对于样品2)，94％的样品是水溶性的。离心后，对二醛淀粉水混悬液之水相的粒径分析表明其大小显著降低至62nm平均尺寸。

在一个实施方案中，提供了用于抑制微生物物质生长的方法，其通过使所述微生物物质与包含已根据本发明所述方法进行加热的二醛多糖的组合物相接触来实现。

在另一实施方案中，提供了用于抑制微生物物质生长的方法，其通过使微生物物质与包含已进行超声处理的二醛多糖的组合物相接触来实现。

对二醛多糖水分散体系进行加热和/或超声处理有效地提高了二醛多糖的抗细菌和抗病毒活性。特别地，通过本文所述方法制备的二醛多糖能够有效地杀伤细菌和病毒。特别地，包含约0.05至约5.0重量百分比(wt％)之二醛多糖的能够杀伤病毒和细菌的杀菌制剂能够杀伤细菌和病毒。更特别地，包含约2至约3wt％活性二醛多糖分散体系的液体或凝胶制剂能够杀伤细菌和病毒。

使用经加热和/或经超声处理的二醛多糖抑制微生物物质生长的方法包括使二醛多糖的分散体系与细菌或病毒接触一段时间以有效地灭活或杀伤细菌或病毒。特别地，所述二醛多糖有效地杀伤微生物物质。本文使用的术语“杀伤”或“抑制”可互换使用，其表示在与抗微生物二醛多糖接触之后没有微生物生长和/或复制。

所述二醛多糖具有两个位置靠近的醛基(二醛基)，其能够与羟基、氨基、亚氨基和巯基反应。因此，二醛多糖的分散体系高效地与微生物蛋白质和微生物核酸发生交联。与细胞蛋白质的交联通过下列方式导致化合物的抗微生物作用，即通过造成微生物细胞内容物释放到周围介质中和/或通过与微生物物质的细胞壁相互作用从而干扰生物体的代谢过程并导致杀伤作用。

二醛多糖分散体系的pH以及微生物物质与二醛多糖分散体系接触的时间都影响着对微生物物质的杀伤水平。包含所述二醛多糖分散体系的组合物能够在较宽的pH范围内有效抑制微生物物质的生长。特别地，所述二醛多糖在约2.5至约9的pH下有效杀伤细菌和病毒。但是，在较低的pH水平下(即酸性更强的pH下)，二醛多糖分散体系有效杀伤微生物物质的时间比在较高pH下的时间要短。也就是说，在较中性或碱性的pH下，有效杀伤微生物物质的时间增加。

在一个实施方案中，所述二醛多糖在约3至约8的pH下有效杀伤细菌和病毒。在另一实施方案中，所述二醛多糖在约4至约6的pH下有效杀伤细菌和病毒。

所述二醛多糖有效杀伤细菌或病毒的时间为约0.5小时至约10小时，特别地约1小时至约4小时。在酸性pH下，有效杀伤细菌或病毒的时间为约0.5至约2小时，特别地约1小时。在较中性或碱性的pH下，有效杀伤微生物物质的时间为约3小时至约10小时，特别地约4小时。

包含如本文所述经加热和/或超声处理的二醛多糖的抗微生物剂具有灭活多种微生物物质的能力。特别地，所述抗微生物剂特别有效地对抗在人和动物中致病和/或致死的微生物物质。微生物物质可容易地在相同和/或不同物种的个体之间传播，或者可以是机会性病原体，即利用宿主防御中的一些“突破口”来引发感染的细菌或病毒株。微生物物质的实例包括病毒，例如单链和双链RNA或DNA病毒；革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。

能够导致发病和/或致死的病毒实例包括选自以下的病毒：流感病毒；造成脑炎(例如东方和西方马脑炎)的病毒；导致出血热的病毒，例如拉沙热(Lassa fever)、登革热、埃博拉病毒以及汉他病毒(Hantavirus)；脊髓灰质炎病毒；急性重症呼吸系统综合征(SARS)相关的冠状病毒；和丙型肝炎病毒。可被二醛多糖分散体系灭活的病毒的其他实例包括：引起普通感冒的病毒，例如超过100种血清型的鼻病毒(微小RNA病毒类型)、冠状病毒、人副流感病毒、人呼吸道合胞病毒、腺病毒、肠道病毒或偏肺病毒(metapneumovirus)。

能够导致发病和/或致死的细菌菌株实例包括选自以下的细菌：抗药性金黄色葡萄球菌、多药抗性结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、大肠杆菌、沙门氏菌属(Salmonella)物种例如伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、难辨梭菌(Clostridium difficile)、幽门螺杆菌(Helicobacter Pylori)、链球菌属(Streptococcus)A类、鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis)、霍乱弧菌(Vibriocholerae)、土拉热弗朗西丝氏菌(Francisella tularensis)、立氏立克次氏体(Rickettsia rickettsii)、炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)、伯氏考克斯氏体(Coxiella burnetii)和肉毒梭菌(Clostridium botulinum)。

所述抗微生物剂可用于对表面或物品消毒，从而确保经处理的表面或物品没有细菌和/或病毒的污染。所述抗细菌剂还可用于防止表面或物品受到污染。使用包含含有有效量之二醛多糖的抗微生物剂的组合物对受污染表面或区域进行防腐、消毒、杀菌或灭菌的方法包括使所述组合物与受污染表面或区域接触一段时间以有效地对所述表面或区域进行防腐、消毒、杀菌或灭菌。

在一个实施方案中，在一种对表面消毒的方法中，将所述抗微生物剂喷雾于待消毒的表面上。使抗微生物剂中的水蒸发，在表面上留下二醛多糖(例如二醛淀粉)薄膜。二醛多糖薄膜可杀伤与该表面接触的任何细菌或病毒。抗微生物剂可采用雾化喷雾的形式来使用。

该薄膜可具有约10纳米至约500微米的厚度，特别地约20纳米至约250微米，更特别地约30纳米至约100微米。

在另一实施方案中，分散于水中的二醛多糖可以细粉末的形式沉淀。可通过冷冻干燥或者通过向二醛多糖水混悬液添加液体(其不与二醛多糖相容)而引起沉淀。然后，可将该粉末施加于身体的多个部分(例如腋窝、腹股沟等)或者其他需要消毒的表面。粉末颗粒可具有约10纳米至约200微米的粒径。

将一种或多种抗微生物剂掺入防护材料的物件提供了额外的保护机制，其作用于灭活与防护材料相接触的微生物物质(例如细菌或病毒)或者抑制其生长。可将抗微生物剂用作多种物品(包括防护服的物件，例如面罩、手套、衣服、外衣或旨在保护穿戴者或使用者免受暴露于微生物物质造成的伤害或损伤的其他物件)中或表面上的组分。所述抗微生物剂还可用作卫生棉条、失禁垫、床单和窗帘的组分。

抗细菌剂也可用作医疗器械表面上的涂层。“医疗器械”是指任何血管内或血管外医疗器械、医疗装置、外来物(包括植入物)等。术语“医疗器械”还包括手术或烧伤敷料、粘合绷带或者可直接施加至皮肤的外部器械。血管内医疗器械和装置的实例包括适于插入的气球或导管头、心脏瓣膜假体、缝合线、手术钉、合成的血管植入物、支架、支架植入物、血管或非血管植入物、分路器、动脉瘤填充物(aneurysm filler)、管腔内铺砌系统(intraluminal paving system)、引导线、栓塞剂、滤器、药物泵、动静脉分路器、人工心脏瓣膜、人工植入物、手术引导入血管中或者引导至血管或非血管部位的外来物、导线、起搏器、可植入脉搏发生器、可植入心脏除颤器、心律转复除颤器、除颤器、脊髓刺激器(spinal stimulator)、脑刺激器、骶神经刺激器、化学传感器、乳房植入物、介入式心脏装置、导管等。血管外医疗器械和装置的实例包括其表面与患者的血流相接触的塑料管、导管、透析袋或膜。

在一个实施方案中，一种实施方式提供了将二醛多糖附着于表面的方法，该方法包括将二醛多糖水分散体系置于表面上一段足以使至少部分的二醛多糖吸附至表面的时间；以及在约50℃至约150℃的温度下使表面干燥。如此施加的二醛多糖用于杀伤与该表面接触的细菌和病毒。

在一个实施方案中，包含所述抗微生物剂的组合物可用于滤器中。可以将在水混悬液中的二醛多糖(通过多糖氧化而获得)和/或二醛淀粉置于多孔基底(例如筛网、纱网、多孔纸、织物、纺织品等)上。所述多孔基底可包含聚合物、金属、陶瓷或者含有聚合物、金属或陶瓷的组合。然后，可以任选地对多孔基底进行干燥以除去水分。然后，可以将多孔基底(其上具有二醛多糖和/或二醛淀粉)用作滤器。

在一个示例性实施方案中，多孔基底可包含纤维素。在另一实施方案中，多孔基底可包含氧化纤维素。不同类型纤维素的实例在上文有提供。

如上所述，可将二醛多糖和/或二醛淀粉置于多孔基底上。在一个实施方案中，可以对纤维素基底进行氧化，从而在表面上形成二醛多糖层。如上所述，可用氧化剂氧化多糖；所述氧化剂为例如高碘酸、次氯酸、高溴酸、亚氯酸、氯酸、过氧化氢、过乙酸的碱金属盐、碱土金属盐和过渡金属盐，以及包含至少一种上述氧化剂的组合。

可将纤维素基底暴露于氧化剂一段时间使得在表面上有效形成二醛多糖层(如上文反应方程式I所示)。氧化的总时间可以为约10分钟至约5小时。在一个实施方案中，包含经氧化之纤维素的纤维基底随后可编织成可用作滤器的织物或纺织品。

因此，在一个实施方案中，包含二醛多糖的滤器可包含可物理分离的多个层。二醛多糖通常是将与细菌和病毒接触的滤器最外层。另一方面，滤器可包含与基底共价键合(反应)的二醛多糖层。换句话说，基底和层形成单个一体式不可分的结构。在不经受某种形式的机械降解、热降解和/或化学降解的情况下此结构不能物理分离。在一个实施方案中，只有部分的基底可经氧化转变为二醛多糖。在又一实施方案中，整个基底可经氧化转变为二醛多糖。

所述滤器可包含微米级或纳米级的孔。在一个实施方案中，所述孔具有约50至约2500纳米、特别地约100至约1500纳米、更特别地约150至约1000纳米的平均孔径。

在一个实施方案中，包含所述抗微生物剂的组合物还可包含添加剂，例如颜料、芳香剂、抗腐蚀剂、稳定剂(例如三甘醇)和表面活性剂。表面活性剂的实例包括季铵化合物、非离子型和离子型表面活性剂。季铵化合物不但作为表面活性剂起作用还有助于抗微生物活性。非离子型表面活性剂可为抗微生物组合物提供增加的稳定性。非离子型表面活性剂的实例包括选自以下的那些：水不溶性醇类，例如辛醇、癸醇、十二烷醇等；酚类，例如辛基酚、壬基酚等；以及上述醇和酚的乙氧基化物，例如每摩尔醇或酚具有约1至约10摩尔环氧乙烷的乙氧基化物。其他可用的非离子型表面活性剂包括环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物。当使用表面活性剂时，它们可包含约0至约89wt％、优选约1至约50wt％的组合物。

本发明通过下列非限制性实施例进一步说明。

实施例

下列实施例旨在仅仅举例说明本发明的方法和实施方案，因而不应视为对权利要求加以限制。

表1列出了本实施例中使用的三种革兰氏阴性细菌菌株、三种革兰氏阳性细菌菌株、两种细菌病毒以及一种人病毒。所述细菌病毒MS2和PRD1以每毫升(ml)10⁹菌落形成单位(cfu)的浓度提供，脊髓灰质炎病毒以每毫升10⁷噬斑形成单位(pfu)的浓度提供。所述病毒均由佛罗里达大学微生物学系提供。

表1：所选的微生物

以10⁷cfu/ml的浓度将细菌接种于100ml的0.35％Columbia液体培养基中，在37℃下以200转/分钟(rpm)孵育。重复该过程四遍，以完全除去液体培养基和痕量的营养物。最后，将细菌重悬于无菌去离子水中，至终浓度10⁹cfu/ml。

通过将0.1ml测试微生物添加到9.9ml测试培养基来制备细菌或病毒的储液，得到包含终浓度分别为10⁷cfu/ml或10⁷pfu/ml的细菌或病毒的分散体系。该实验进行四小时。在第1小时和第4小时取出样品并铺板，以计数并确定样品中尚存的活微生物数。用于测定噬菌体的方法详细记载于参考文献“Influence of Physical and Chemical Treatment on Survival and Association with Flocs under Laboratory Conditions”，S.R.Farrah，P.R.Scheuerman，R.D.Eubanks和G.Bitton，Wat.Sci.Tech.17卷，165-174，1985，其全部内容通过引用并入本文。用于测定病毒的方法详细记载于参考文献“Influence of Slats on Virus Adsorption to Microporous Filters，”J.Lukasil，T.M.Scott，D.Andryshak，S.R.Farrah，Applied and Environmental Microbiology，66卷，2914-2920，2000中，其全部内容通过引用并入本文。

每个测试一式三份进行。所测试微生物的log减少使用下式I来计算：

式I：

Log减少＝Log(N_对照)-Log(N_测试)。

在上文式I中，N_对照是第1小时时对照测试中存在的细菌浓度(PBS，pH＝7.4)，N_测试是1小时或4小时孵育后测试样品中存在的细菌浓度。

颗粒二醛淀粉(DAS)购自Sigma，其未进一步纯化。来自Sigma的DAS(P9265)是高度氧化的，据报道氧化水平为73％，并且含有10％的水。将DAS样品悬浮于水中，在95℃下搅拌加热(“煮”)两小时，然后冷却至室温(RT)。加热前DAS在水中的溶解度极低，但是，使用本文改良的制备方法(即加热)，获得了凝胶混悬液。所制备的DAS凝胶混悬液的pH值示于表2中。

表2：加热前后DAS的pH值

	加热前	加热后
			DAS	3.4	2.7-3.0

制备磷酸盐缓冲液(PBS)，使用HCl/NaOH将PBS溶液的pH调节为约2.8至约8.7。

除非另有指明，否则对于使用经超声处理之DAS的细菌实验来说，在开始实验之前对DAS样品超声处理约1小时。对于测试病毒(包括MS2、PRD1和脊髓灰质炎病毒)的实验来说，不对DAS样品进行超声处理。

实施例1：评估DAS对细菌的作用

该实施例用于证明经加热DAS对三种不同革兰氏阴性细菌菌株和三种不同的革兰氏阳性细菌菌株的抗细菌活性。DAS对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌的最低致死浓度(minimum lethal concentration，MLC)显示于表3中。

表3：在1小时暴露测试后，DAS的MLC(重量百分数)显示细菌减少7个log。

	EC	ST	PA	SA	EF	BC
							DAS(％)	0.8	2.1	1	0.8	1	0.2
pH	3.2	2.9	3.1	3.2	3.1	3.5

加热或“煮”步骤之后，DAS水混悬液呈酸性。为了了解DAS对细菌的抗微生物作用(即，酸或醛官能团是否对抗微生物作用有贡献)，进行了另外的实验。使用PBS和DAS研究pH对细菌log减少(灭活)的作用，如图1-4所示。

图1和3分别显示PBS的pH对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌log减少的作用，而图2和4则分别显示DAS的pH对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌的log减少的作用。如图所示，对于PBS和DAS来说，pH对细菌灭活的作用是不一样的，即使在低pH值(即约pH＝3)下，PBS也可杀伤大部分的细菌(EF除外)。尽管在碱性条件下使用PBS没有观察到灭活，但是碱性条件下的DAS则显示出针对三种革兰氏阳性细菌菌株和一种革兰氏阴性细菌(EC)菌株的强的抗微生物活性。此外，DAS的灭活pH范围比PBS的pH范围要宽得多，如所有三种革兰氏阳性菌株和一种革兰氏阴性菌株(EC)所证明地。

DAS pH对细菌灭活的作用可能与pH对DAS醛基活性的作用相关。在适度的较碱性条件下，DAS灭活细菌可需要更长的时间。针对PBS和DAS，选择pH 4.8，用以评估测试孵育时间对细菌的灭活。该实验的结果显示于图5。如图5所示，在孵育一个小时后，pH＝4.8的DAS对革兰氏阴性细菌的灭活没有作用，而孵育4个小时后，DAS对细菌的抗微生物活性显著增加。但是，PBS抗细菌的活性没有相关的时间效应。根据这些结果，DAS的醛基在细菌灭活中起到重要作用。

实施例2：DAS超声处理对细菌灭活的作用

该实施例用于显示经超声处理的DAS对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌菌株的抗细菌活性。对DAS样品(2.7wt％)超声处理不同的时间，并对超声处理对于DAS抗细菌活性的作用进行评估。超声处理不同时间的2.7％DAS的pH值几乎相同，即约pH 3。图7中的结果显示DAS超声处理时间对细菌log减少的作用。如图7所示，超声处理DAS至少15分钟使得DAS针对EC(革兰氏阴性)和SA(革兰氏阳性)的抗微生物活性显著提高。这些结果也印证了DAS的抗微生物活性归因于醛基的活性。经超声处理混悬液中DAS的粒径为微米级的。一旦DAS凝胶被超声处理所断裂，即使pH值几乎维持不变，也有更多的醛基可暴露于细菌。如图7所示，超声处理后DAS的抗微生物活性显著提高。30分钟超声处理后，DAS完全杀伤细菌。作为比较，尽管未经超声处理的样品不能在一个小时内使所有细菌完全灭活，但它们能够在四个小时内完全杀伤(灭活)细菌(数据未显示)。

实施例3、评估DAS对细菌病毒的作用

该实施例用于显示DAS对细菌病毒的抗病毒活性。对于噬菌体实验而言，使用加热的DAS样品。DAS对两种细菌病毒(PRD1和MS2)的抗病毒活性示于图7和8中。不同于pH对PBS之抗细菌活性的作用，未观察到pH对PBS针对这两种细菌病毒之抗病毒活性的作用。在低pH(pH＝3)和高pH(pH＝8.7)的样品中，在4小时孵育期间，DAS能够完全杀伤PRD1和MS2噬菌体。但是，如图8所示，在pH＝8.7时，DAS在仅1小时内就可完全杀伤MS2噬菌体。如图7所示，观察到抗PRD1的较低水平活性。在pH＝3时，在1小时测试中，DAS抗PRD1的活性水平比对MS2的活性水平高。相比于抗细菌结果，DAS抗细菌病毒的活性具有与针对细菌所观察到的相同的趋势。也就是说，在某些pH值时(即pH＝4.8)，在1小时实验中未观察到DAS的抗病毒活性。此外，当测试时间增加到4小时时，未观察到抗病毒活性的显著改善。

未观察到对DAS样品进行1小时超声处理对抗细菌病毒的作用(数据未显示)，这可能是因为病毒的大小比细菌小得多，DAS上所暴露的醛基数量足以杀伤病毒，而无不暴露另外的醛基。

实施例4、人脊髓灰质炎病毒

该实施例用于研究经加热的DAS对人脊髓灰质炎病毒的抗病毒活性。经加热的DAS对脊髓灰质炎病毒的活性的结果示于图9中。如针对MS2和PRD1细菌病毒所示地，不论pH如何，PBS对脊髓灰质炎病毒的生存力都没有可察觉出的影响。如图9所示，在pH＝8.7时，DAS对脊髓灰质炎病毒的抗病毒活性显著强于酸性条件下所观察到的抗病毒活性。

因此，在95℃加热2小时的DAS能够在4小时内有效灭活革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌以及RNA病毒(脊髓灰质炎病毒、MS2)和DNA病毒(PRD1)。此外，经超声处理的DAS也能够在4个小时内有效杀伤革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌。

实施例5

本实施例用于确定加热水中二醛淀粉后或者加热水中氧化玉米淀粉后产生的抗微生物剂的性质。在加热任一淀粉之前先对水进行去离子化。

使用凝胶渗透色谱表征在水中加热的二醛淀粉，以确定分子量。使用傅里叶变换红外光谱和紫外可见光谱确定该抗微生物剂的结构。

所述二醛淀粉获得自Sigma(P9265)，而氧化的玉米淀粉获得自Grain Processing Corporation，Muscatine，Iowa，USA。这两种淀粉均未进行进一步的纯化。二醛淀粉和氧化玉米淀粉之间的结构差异示于图10中。在90℃～95℃下将3克二醛淀粉在去离子水中加热2小时。

以同样方式将5wt％的氧化淀粉在去离子水中加热。重量百分比是基于氧化淀粉和去离子水的总量。所述加热在油浴中进行，在加热过程中去离子水回流。将加热得到的混悬液冷却至室温。加热前和加热后3％淀粉混悬液的pH值分别约为3.8和3。

通过离心和冻干之组合来测定二醛淀粉在去离子水中的溶解度。溶于去离子水中后，样品被称为“经制备的二醛淀粉水混悬液”。在4℃，将二醛颗粒混悬液以10000g RCF(相对离心力)离心30分钟，以获得二醛淀粉沉淀级分和上清。将二醛淀粉沉淀和上清冻干24小时，并测定每个级分中的固体含量。溶解度表示为二醛淀粉上清中的固体相对于二醛淀粉总固体重量的重量百分数。

凝胶渗透色谱表征

利用具有差示折光率检测器和三个phynogel柱的凝胶渗透色谱(GPC)(PL-GPC，Polymer Laboratories，Amherst，MA)测定所收到的二醛淀粉和来自经制备二醛淀粉水混悬液上清的经冻干二醛淀粉的分子量。流动相是含有5毫摩尔/升(mM)NaNO₃的二甲基亚砜(DMSO)，流速为0.8毫升/分钟(ml/分钟)。用一系列葡聚糖窄分子量标准品(American Polymer Standards Corporation，Mentor，Ohio)校准所述柱。

通过在沸水浴中加热120分钟将DAS样品(8毫克(mg))溶于DMSO(4ml)中，在GPC分析之前通过2.0μm滤器过滤该溶液。

结果分别示于图11(a)和(b)中。图11(a)和(b)是所收到的二醛淀粉和来自上清之二醛淀粉固体的凝胶渗透色谱分析。图11(a)显示相对于保留时间的响应，而图11(b)显示相对于分子量的差异重量分数。

一般地，所收到的二醛淀粉与经制备二醛淀粉水混悬液上清的分子量和分布模式相似。两种样品均显示约900道尔顿的分子量峰值。在所收到的二醛淀粉中缺少小重量百分比的高分子量部分可能是由于观察到所收到的二醛淀粉在凝胶渗透色谱样品制备中不完全分散所致。凝胶渗透色谱分析还表明，经制备二醛淀粉水混悬液的溶解度和粒径的变化主要由加热过程中对二醛淀粉颗粒的物理破裂所导致。

傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征

利用具有DTGS检测器的Thermo electron magna 760FTIR获得二醛淀粉固体(KBr中1％)的红外光谱，其为漫反射模式，使用分辨率为4cm^-1的128次扫描。

即使发现在加热过程中二醛淀粉的降解是有限的，但由于二醛淀粉水混悬液的颜色变为黄色，所以如图12所示也可能已发生了化学变化。图12显示了所收到的二醛淀粉颗粒、经制备的3％二醛淀粉水混悬液冻干样品以及包含离心后沉淀之样品的FTIR光谱。

所有二醛淀粉样品在FTIR光谱中都具有约1734cm^-1的特征吸收谱带，这显示羰基的伸缩振动。相应于二醛淀粉水混悬液上清和沉淀，分别在约1693cm^-1和1716cm^-1处有新的谱带。

在聚戊二醛的合成和表征研究中，聚戊二醛的FTIR光谱显示1720和1680cm^-1处的谱带。1720cm^-1吸光峰归属于非共轭的醛或羧酸，1680cm^-1归属于共轭的醛。由于C＝C键和水的OH位于同一波长1640cm^-1，所以难以区分两者。不受理论限制地，认为二醛淀粉样品中的1734cm^-1、1693cm^-1和1716cm^-1波长谱带分别是非共轭醛之C＝O的伸缩、共轭醛之C＝O的伸缩以及羧酸之C＝O的伸缩。二醛淀粉水混悬液的共轭醛和羧酸的形成可分别由β消除和坎尼扎罗反应(Cannizzaro reaction)形成的。共轭醛的形成将解释二醛淀粉水混悬液的颜色变为黄色，羧酸的形成将解释加热过程中二醛淀粉水混悬液的pH降低。

紫外-可见(UV-Vis)光谱表征

二醛淀粉悬液和二醛淀粉固体的UV-Vis光谱由Perkin-Elmer Lambda 800UV-VIS分光光度计分别以透射模式和反射模式获得。使用石英比色皿进行悬液测定。

共轭醛的形成还通过UV-Vis光谱来验证，如图13所示。图13(a)是以反射模式获取的针对所收到之二醛淀粉的二醛淀粉样品UV-Vis光谱图。图13(b)是以反射模式获取的3％经制备二醛淀粉水混悬液的冻干样品的UV-Vis光谱图。图13(c)是以透射模式获取的pH＝3的3％经制备二醛淀粉水混悬液(其使用同样pH的PBS缓冲液稀释100倍)的UV-Vis光谱图。图13(d)是以透射模式获取的0.3％二醛淀粉颗粒混悬液的UV-Vis光谱图。

对于混悬液而言，未观察到二醛淀粉颗粒混悬液具有吸光峰。这一结果可能是由于二醛淀粉颗粒沉淀导致。

在0.03％二醛淀粉水混悬液上清中显示出238纳米(nm)波长的强吸光峰。在反射模式的冻干3％二醛淀粉水混悬液上清和所收到的二醛淀粉颗粒中分别观察到246nm的强峰和300nm的弱峰。市售的戊二醛混悬液显示出225～245nm和270～290nm范围内的两个最大吸收，通常为235nm和280nm。

小心纯化之后，可消除235nm处的吸收。有研究报告指出单戊二醛(非共轭醛)和聚戊二醛(共轭醛)分别决定280和235nm处的吸收。透射和反射模式中3％二醛淀粉水性上清的238和246nm的光吸收支持了我们的FTIR研究，即形成了具有烯键的共轭醛官能团(C＝C-C＝O)。UV-Vis未检测到非共轭醛在270～290nm范围内的光吸收，即使其由FTIR所证实。这可能是由于共轭醛(ε＝18.6L g^-1cm^-1)相比于非共轭醛(ε＝4.2×10^-2L g^-1cm^-1)的高消光系数所致。所收到的二醛淀粉颗粒在反射模式中观察到300nm的弱吸收。此吸收可能是非共轭醛的功能。二醛淀粉颗粒的情形中未观察到共轭醛吸收，因为其应该比非共轭醛吸收强得多。FTIR和UV-Vis光谱清楚地证明，在加热过程中形成共轭醛，其可能是由于β-消除造成的。

实施例6

该实施例用于表明含有上文所公开的二醛多糖的滤器的效用。高碘酸钠(NaIO₄)和Whatman 50普通纤维素滤纸(保留颗粒＞2.7mm，直径为5.5cm)购自Fisher Scientific。将12片纤维素纸(总重约2.72克)浸于100ml含有0.2摩尔/升(M)高碘酸钠的去离子水中。高碘酸盐溶液的pH为3～4。反应在37℃下于摇床上避光保持一段时间。摇床的速度为200转/分钟。反应后，用去离子水将滤纸清洗五遍。在室温下将这些滤纸浸入摇床上的100ml去离子水中过夜。再次用去离子水将它们清洗五遍。使2ml 0.5％(w/v)焦亚硫酸钠水溶液铺展于滤纸上，未观察到颜色改变。这表明没有残余的高碘酸盐。将纤维素滤器的部分转换为二醛多糖。在完全清洗残余的高碘酸盐之后，将它们在室温下在防护罩中干燥24小时。

实验设置示于图14中。如图14所示，实验设置具有两个组件。在一个设置中，对照没有滤器，而另一种设置在有滤器下进行。获得有关滤器的压降、物理去除效率(physical removal efficiency，PRE)、活体去除效率(viable removal efficiency，VRE)和病毒感染性。PRE如下文反应方程式(II)中所示来确定：

PRE (%) = (1 - \frac{N_{P}}{N_{E}}) \times 100 - - - (II)

其中N_E为进入滤器的颗粒数，N_P为穿过滤器的颗粒数。通过对收集自对照和实验冲击式采样器(impinger)的病毒噬斑计数来测定VRE，如反应方程式(III)所确定：

VRE (%) = (1 - \frac{C_{ctr}}{C_{test}}) \times 100 - - - (III)

其中C_ctr是收集自对照冲击采样器的病毒数，C_test是收集自实验冲击采样器的病毒数。

通过对回收自未处理和经处理滤纸的病毒噬斑计数来确定滤纸上病毒的感染性。提取分数定义为提取溶液中感染计数与滤器上收集的总病毒的比值。

实验在室温以及两种相对湿度(RH)(中等RH(55±5％，MRH)和高TH(90±5％，HRH))下进行。每个环境条件一式三份进行实验。结果示于下表4和5中。

表4

*一式三份的平均测量值，

不可用，^#未测量

表5

从表4和表5可见二醛淀粉纤维素加工使得孔较大(由较低的压降表示，40％)。因此，经处理滤器的物理效率(PRE)没有未处理滤器好。

在较高湿度下，滤器工作得比在较低相对湿度下要好。这表现在活体去除效率(VRE)和提取分数方面。活体去除效率定义为100％-滤器下游的活生物数/滤器上游的活生物数(越高越好)。提取分数定义为从滤器提取的活生物数/滤器上收集的活生物数(越低越好)。

在较高湿度下更好的性能也表示为更高的质量因子，其定义为log(穿透)/压降。越高越好。

较低的提取分数表明滤器上收集的微生物被灭活。较高的滤器质量表明，当穿过滤器时一些微生物被灭活，即直接接触滤器表面不是绝对必需的。

尽管已参考示例性实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员会了解，在不脱离本发明范围的情况下可进行多种改变并且可用等同方案替代其要素。另外，根据本发明的教导，在不脱离其实质范围的情况下，可进行许多修改以适于特定的情况或材料。因此，本发明旨在不限于作为考虑实施本发明的最佳方式而公开的特定实施方案。

Claims

1.制备抗微生物剂的方法，包括：

在约60℃至约120℃的温度下加热水中的二醛多糖，以形成二醛多糖的水分散体系。

2.根据权利要求1的方法，其中所述加热进行约1至约4小时。

3.根据权利要求1的方法，其中所述加热进行约1.5至约3小时。

4.根据权利要求1的方法，其还包括对所述二醛多糖水分散体系进行超声处理。

5.根据权利要求4的方法，其中将所述二醛多糖水分散体系超声处理约15分钟至约90分钟。

6.根据权利要求5的方法，其中将所述二醛多糖水分散体系超声处理约30至约60分钟。

7.利用权利要求1之方法的装置。

8.由权利要求1之方法制造的物品。

9.根据权利要求9的物品，其中所述物品包括手套、面罩、衣服、外衣、卫生棉条、失禁垫、床单、手术或烧伤敷料、粘合绷带、适于插入活体内的气球或导管头、心脏瓣膜假体、缝合线、手术钉、合成的血管植入物、支架、支架植入物、血管或非血管植入物、分路器、动脉瘤填充物、管腔内铺砌系统、引导线、栓塞剂、滤器、药物泵、动静脉分路器、人工心脏瓣膜、人工植入物、手术引导入血管内或者引导至血管或非血管部位的外来物、导线、起搏器、可植入脉搏发生器、可植入心脏除颤器、心律转复除颤器、除颤器、脊髓刺激器、脑刺激器、骶神经刺激器、化学传感器、乳房植入物、介入性心脏装置、导管，表面与患者血流相接触的塑料管、导管、透析袋或膜。

10.抗微生物组合物，其包含：

二醛多糖水分散体系；所述分散体系的pH为约2.5至约9。

11.根据权利要求10的组合物，其中基于所述抗微生物组合物的总重量，二醛多糖的量为约0.5至约10重量百分比。

12.根据权利要求10的抗微生物组合物，其还包含选自以下的添加剂：颜料、芳香剂、抗腐蚀剂、稳定剂例如三甘醇、表面活性剂，以及包含至少一种上述添加剂的组合。

13.根据权利要求10的方法，其中所述二醛多糖选自二醛淀粉或二醛纤维素。

14.抑制微生物物质生长的方法，该方法包括：

使所述微生物物质与包含二醛多糖水分散体系的组合物相接触；所述分散体系的pH为约2.5至约9。

15.根据权利要求14的方法，其中所述二醛多糖选自二醛淀粉或二醛纤维素。

16.根据权利要求14的方法，其中所述微生物物质选自：革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌、病毒以及包含至少一种上述微生物物质的组合。

17.根据权利要求14的方法，其中使所述微生物物质与所述包含二醛多糖的组合物接触约0.5至约10小时。

18.生产抗微生物物品的方法，其包括：

在约60℃至约120℃的温度下加热水中二醛多糖，以形成二醛多糖水分散体系；

对所述二醛多糖水分散体系进行超声处理；以及

将所述物品与所述二醛多糖水分散体系相接触，形成抗微生物物品。

19.组合物，其包含：

二醛多糖；以及

水；所述二醛多糖分散在水中；所述二醛多糖具有约5至约150纳米的平均粒径。

20.根据权利要求19的组合物，其中所述二醛多糖是二醛淀粉、二醛纤维素、纤维素、烷基纤维素、甲基纤维素、羟烷基纤维素、烷基羟烷基纤维素、硫酸纤维素酯、羧甲基纤维素盐、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、甲壳素、羧甲基甲壳素、透明质酸、透明质酸盐、藻酸盐、藻酸、藻酸丙二醇酯、糖原、葡聚糖、葡聚糖硫酸酯、凝结多糖、果胶、普鲁兰多糖、黄原胶、软骨素、硫酸软骨素、羧甲基葡聚糖、羧甲基壳聚糖、壳聚糖、肝素、硫酸肝素、硫酸肝素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、卡拉胶、壳聚糖、淀粉、直链淀粉、支链淀粉、聚-N-葡糖胺、多聚甘露糖醛酸、聚葡萄糖醛酸、多聚古洛糖醛酸以及上述任意的衍生物，或者包含一种或多种上述二醛多糖的组合。

21.根据权利要求19的组合物，其中所述组合物具有在室温下测量时约0.03至约0.3泊的粘度。

22.根据权利要求19的组合物，其中基于所述组合物的总重量，所述二醛多糖以约1至约99的重量百分比存在。

23.包含权利要求19之组合物的物品。

24.根据权利要求19的组合物，其为气雾剂形式。

25.滤器，其包含：基底；和置于所述基底上的二醛多糖。

26.根据权利要求25的滤器，其中所述基底是多孔的。

27.根据权利要求25的滤器，其中所述二醛多糖是二醛淀粉、二醛纤维素、纤维素、烷基纤维素、甲基纤维素、羟烷基纤维素、烷基羟烷基纤维素、硫酸纤维素酯、羧甲基纤维素盐、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、甲壳素、羧甲基甲壳素、透明质酸、透明质酸盐、藻酸盐、藻酸、藻酸丙二醇酯、糖原、葡聚糖、葡聚糖硫酸酯、凝结多糖、果胶、普鲁兰多糖、黄原胶、软骨素、硫酸软骨素、羧甲基葡聚糖、羧甲基壳聚糖、壳聚糖、肝素、硫酸肝素、硫酸肝素、硫酸皮肤素、硫酸角蛋白、卡拉胶、壳聚糖、淀粉、直链淀粉、支链淀粉、聚-N-葡糖胺、多聚甘露糖醛酸、聚葡萄糖醛酸、多聚古洛糖醛酸和上述任意的衍生物，或者包含一种或多种上述二醛多糖的组合。

28.根据权利要求25的滤器，其中所述滤器是织物、泡沫材料、纺织品、筛网或纱网。

29.根据权利要求25的滤器，其中所述基底包含纤维素，并且其中所述二醛多糖与所述纤维素共价键合。

30.包括以下步骤的方法：

使纤维素氧化；

在所述纤维素表面上形成二醛多糖；以及

使用其上具有二醛多糖的纤维素作为滤器。