CN105592700A - 用于对水进行光消毒的异卟啉化合物、方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过采用光敏剂对微生物病原体污染的水进行消毒。所述光敏剂是异卟啉，其是包含树脂、间隔基和所述异卟啉的加合物的一部分。还提供一种装置，其中所述加合物被光源激发以及水在流入所述装置内部同时被消毒。本发明的范围还涵盖用于消毒水的包含所述装置和其它部件的系统。

Description

用于对水进行光消毒的异卟啉化合物、方法及装置
技术领域
本发明涉及对可能的危险微生物病原体种群污染的水进行消毒。更具体地，本发明涉及通过固定在惰性树脂上并通过曝露在可见光照明中被电子激发的异卟啉(porphyrinoid)对水进行消毒。
发明背景
如我们所了解的，水能充当反应和运输介质，温度调节剂和生命历程的重要支持，因而水起着多种作用。随着人口和人类活动数量增加，越来越难以供应来自于地表和地下水库存的高品质纯净水。事实上，世界上越来越多国家，尤其是发展中国家以及一些地中海国家面临关于灌溉用水、工业用水和饮用水的可用性的日益困难的形势。许多水源受到已知对人类和多种动物和植物生态系统有害的危害性化学品的严重污染，以及受到诸如细菌、真菌、霉菌、病毒和寄生原生动物之类的一些种类的病原微生物的严重污染。
因此，强烈需要能获得有效水纯化和消毒的有效的环境安全技术。
目前，最常采用的水消毒方法是基于物理方法(例如过滤，加热，或用紫外线(UV)或X射线辐照)，即使使用诸如氯、二氧化氯或臭氧之类的氧化物质进行化学处理通常较为可靠(TomasC.R.,1990,Wastewaterengineeringandtreatment:problemsandsolutions.In:ChemicalEngineeringTechniquesinBiotechnology,ed.M.A.Winkler,23–94.Amsterdam:Elsevier)。然而，这些方法通常显现出多种消极方面，尤其是作为在所述化学消毒剂和有机物质之间的反应的副产物的内过氧化物或三卤甲烷的形成，或者是在重复处理以大量微生物菌丛为特征的水之后多药耐受微生物菌株的选育。而且，在水产养殖水的情况下，其中在所述养殖设施中高密度的鱼加上高浓度的食物残渣、有机碎屑和排泄物通常导致形成大量的微生物病原体，水纯化措施是基于引入所述鱼养殖池的化学品，例如孔雀石绿、甲醛或溴硝丙二醇，其可能对鱼、消费者和环境是相当危险的(Magaraggia等人,2006,Treatmentofmicrobiologicallypollutedaquaculturewatersbyanovelphotochemicaltechniqueofpotentiallylowenvironmentalimpact.J.Environ.Monit.8:923-931)。
微生物细胞耐受的演化代表了由于真实种类繁多的机制而导致的尤其具有挑战性的问题，其已被发现由病原体所发展以增加它们抵抗外部损害的防御策略：这些包括增厚它们的外壁，编码防止药物渗透的新蛋白，引起在那些允许流入外部添加的化学品的膜孔蛋白通道中的突变体缺陷等(Smith,T.L.等人,1999,EmergenceofvancomycinresistanceinStaphylococcusaureus:glycopeptide-intermediateStaphylococcusaureusworkinggroup.NewEngl.J.Med.340:493–501)。这样的耐受性向人体病原体或多种生态系统的其它组成的转移表明可能严重威胁公众健康(Cabello,F.C.,2006,Heavyuseofprophylacticantibioticsinaquaculture:agrowingproblemforhumanandanimalhealthandfortheenvironment.Environ.Microbiol.8:1137–1144)。
因此，迫切需要开发用于防止水污染的便利且低成本的方法，尤其是用于防止由能促使危险流行性疾病发病的生物因子所引起水污染的便利且低成本的方法。
对用于处理化学或微生物污染的水的光化学技术的应用已实行多年，迄今为止得到相反的结果。紫外光线的有效性通常受限于短于350nm的波长进入天然水中的减少的渗透力(<1cm)；而且，核酸对UV-C和UV-B波长的直接吸收是引起导致选育可能危险的新型微生物菌株的致突变过程发生的主要原因(Mitchell,D.L.andD.Kerentz,1993,TheinductionandrepairofDNAphotodamageintheenvironment.In:EnvironmentalUVPhotobiology,eds.A.R.Young等人,345–378.NewYork:PlenumPress)。为了解决这些问题，已设计了用于水纯化的新的光化学途径，包括通过半导体(例如TiO2或ZnO)引入光辅助的反应，其可通过在UV-A光谱范围内的光波长电子激发，导致形成强氧化的高细胞毒性物质，主要是OH基团和过氧化氢。然而，它们的有用性目前局限于小规模的水处理，主要是由于可通过使用在UV-A光谱范围内的光波长以均匀方式照射的水体积的减少，以及与该技术操作有关的成本相对高昂。而且，在这样的光学处理中通常包含的氧化中间体表现出对大部分核苷酸的明显反应性，因而又极大可能促进致突变作用。
已通过采用光动力工艺对具有高度微生物污染的水进行处理开启了新视角，所述光动力工艺为通过可见光波长、氧和光敏染料的联合作用诱导的方法(MagaraggiaM.andG.Jori,2012,Photodynamicapproachestowaterdisinfection.In:CRCHandbookofOrganicPhotochemistryandPhotobiology,eds.A.Griesbeck等人,1557-1570.BocaRaton:CRCPress)。多种研究(参见，用于详尽回顾的，JoriG.等人,2006,Photodynamictherapyinthetreatmentofmicrobialinfections:basicprinciplesandprospectiveapplications.LasersSurg.Med.38:468-481)一致地指出光动力敏化剂(尤其是那些具有带正电部分的敏化剂)的抗菌特性允许实现严格控制不同来源的水中病原菌群。所述敏化剂的主要优点如下：
-由于可通过一种照射操作广泛减少多种微生物(例如革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌、多种真菌病原体、病毒和处于胞囊期和生长期的寄生原生动物)的种群，从而具有广谱作用；
-光动力敏化剂作用模式的多靶向性使得耐光的细菌和真菌细胞株的选育是不太可能的；
-总的光处理时间通常是短的，其是由于为实现所述光敏剂与所述微生物细胞的显著紧密结合所需的孵育期是短的：实际上，所述结合是静电性，即，其通过在光敏剂分子中带正电荷的外围取代基和存在于多数微生物细胞外壁的大量带负电荷官能团之间的实时相互作用得以促进。
虽然大量的多环有机染料可用作为光动力敏化剂(BoyleR.W.andDolphinD.,2006,Structureandbiodistributionrelationshipsofphotodynamicsensitisers,Photochem.Photobiol.14:4253-4259)，但卟啉及其四吡咯类似物，例如二氢卟吩、卟啉烯(porphycene)、酞菁(phthalocyanine)和萘酞菁(naphthalocyanine)，通常被公认是光敏剂的选择，尤其是用于涉及水溶液体系的环境应用。该论点是基于以下考量因素：
-卟啉可由从近紫外(360–400nm)至红(600–700nm)光谱区范围内的多波段吸收光谱表征。因此，可经由实质上所有的可见光波长非常有效地光激发卟啉，从而开创了在特定地理或气候条件下利用本质上廉价的发出全光谱可见光的灯(例如荧光灯或钨丝灯)或甚至日光的途径。
-卟啉的最强吸收带，即所谓的索雷谱带，的峰值位于光谱区的410–430nm。因此，所述卟啉光敏剂与蓝光波长发生非常有效的相互作用，所述蓝光波长是太阳光谱中存在的波长中具有最大的穿透天然水的能力(BakerK.S.andSmithR.C.,1982,Spectralirradiancepenetrationintonaturalwaters.In:TheRoleofSolarRadiationinMarineEcosystems,ed.J.Calkins,233-246.NewYork:PlenumPress)。
-平面芳香大环有利于卟啉衍生物在细胞膜的脂质区域中分布或者它们与各种蛋白的稳定结合；因此，外源性给予的卟啉很可能在显著浓度的所述光敏剂到达基因物质之前被特定亚细胞部位“拦截”。迄今为止可获得的所有证据表明由卟啉促使的光学处理具有非常低的致突变可能性(JoriG.andSpikesJ.D.,1994,PhotobiochemistryofProteins.In:TopicsinPhotomedicine,ed:K.C.Smith,183-319.NewYork:PlenumPress)。该特征对于重复处理情况下操作的安全性是重要的。
卟啉用作为光动力敏化剂的进一步优点在于它们可通过使用多种合成策略来进行修饰，从而获得卟啉衍生物，所述衍生物的物理化学性质，例如水溶性、两亲性、光稳定性和黑暗稳定性(dark-stability)、吸收光谱的精细结构，可针对有待杀菌的体系的特定性质来设计。
已经实施了一些利用卟啉-光敏化方法的用于水消毒的方法。
例如，已描述了可通过四价阳离子卟啉中位-(N,N,N,N-四甲基-吡啶基)卟吩与可见光照射或直接曝露在日光中的联合作用减少在废水中寄生虫卵和粪大肠菌群的数量。通过采用微摩尔卟啉含量和约4小时的总照明时间，所述大肠菌群计数下降至少5个对数级(AlouiniZ.andJemliM.,2001,Destructionofhelmintheggsbyphotosensitisedporphyrin.J.Environ.Monit.3:548-551)。当采用全光谱可见光在作为光敏剂的四价阳离子卟啉(tetracationicporphyrins)的存在下对从污水厂获得的废水进行照射时，在该体系中的粪大肠菌群和粪肠球菌也出现大范围的死亡：在添加微摩尔的卟啉浓度和以低注量率(fluence-rate)(例如小于10mWcm-2)对所述废水样本进行照射后，约2个对数级的通常极其耐受革兰氏阴性粪大肠菌群受到抑制(L.Costa等人,2010,Sewagebacteriophageinactivationbycationicporphyrins:influenceoflightparameters,Photochem.Photobiol.Sci.,9:1126–1134)。在防止藻类生长和控制它们的增殖方面，中位-取代的阳离子卟啉的光敏化作用也可用于获得溶藻效果；后一种方法对一些类型的废水可以是非常重要的：已从采集自鲶鱼池塘的水样本分离的浮游蓝藻属蓝丝藻perornata(planktoniccyanobacteriumPlanktothrixperornata)(一种产生臭气的蓝绿色藻类)和选育代表性的绿藻(即羊角月牙藻(Selenastrumcapricornutum))在微摩尔量的四价阳离子中位取代的卟啉的存在下用荧光灯泡照射96小时后均出现约50％的生长抑制(SchraderK.V.等人,2010,InvitroevaluationoftheantimicrobialagentAquaFrinasabactericideandselectivealgicideforuseinchannelcatfishaquaculture,NorthAmer.J.Aquaculture,72:304–308)。最后，已通过现场试验研究证实使用中位取代的阳离子卟啉可治疗或预防在鳟鱼养殖厂中真菌寄生水霉(Saprolegniaparasitica)引起的常见的致死性感染(Magaraggia等人,2006,op.cit.)。
尽管迄今为止在废水或来自鱼养殖厂的水的卟啉-光敏化消毒领域中获得了鼓舞人心的成果，然而仍存在有与所述卟啉直接引入到有待消毒的介质中有关的严重问题。
首先，所述卟啉本身可与所述待消毒的水生态系统的选定组分结合并产生毒性效应，尤其是在长期接触之后更是如此；甚至由光产生的高反应性氧化物质可作用于生活在含水介质中的植物或动物并再次引起经处理的体系中的各种类型的物理、化学或生物学变化。
而且，所述卟啉最终会扩散进入环境中，并导致污染或广泛扩散的危害。
为了改进卟啉-光敏化水处理的结果，已通过化学合成制备通过共价或亲和结合水溶胀基质而被固定的卟啉(或其类似物)并在体外测试其抗菌功效。
典型的实例包括吸附在壳聚糖膜上的中位-取代的对-氨基苯基-卟吩和外围取代的Zn(II)-酞菁(Bonnett等人,2006,Waterdisinfectionusingphotosensitisersimmobilizedonchitosan,WaterRes.40:1269-1275)。类似地，已推荐了可容易结合所述光敏剂的其它惰性基质，包括纤维素酯(M.Krouit等人,2006,Newphotoantimicrobialfilmscomposedofporphyrinatedlipophiliccelluloseesters,Bioorg.Med.Chem.Lett.,16:1651–1655)，琼脂表面(D.CaminosandE.Durantini,2006,PhotodynamicinactivationofEscherichiacoliimmobilizedonagarsurfacesbyatricationicporphyrin,Bioorg.Med.Chem.Lett.,14:4253–4259)，棉织物(C.Ringot等人,2010,Aminoporphyrin-graftedcottonfabricusing1,3,5-triazinelink–applicationtoantimicrobialphototherapy,BookofAbstractsInternationalCongressSocietyofPorphyrinsandPhthalocyanines,Albuquerque,USA,2010,AbstractS26)或硅酸盐基质(S.Artrasky等人,2006,ImmobilizationofzincphthalocyaninesinsilicatematricesandinvestigationoftheirphotobactericidaleffectonEscherichiacoli,Sci.WorldJ.,6:374–382)。
US6107480公开了共价结合至聚合物的卟啉衍生物(金属化的或未金属化的)，其在例如废水处理中用作为光敏剂。卟啉可通过酯官能团连接至支持材料。
WO2009006075和WO2012059584公开了卟啉或其衍生物，其可通过本领域中已知的方法被固定并共价连接在固体支持物上。尤其是，在WO2009006075中描述了功能扩大化的卟啉，其中一官能团用于将所述卟啉连接至所述固体支持物；所述卟啉通过共价连接至所述固体支持物而被固定，并且它们用作为锕系元素的阳离子的光谱测定感测材料(spectrometricsensor)。
CN101940948公开了一种用于通过交联的聚苯乙烯微球体将金属卟啉固定在载体上的方法。
WO200138454公开了在有机污染物的聚合反应中用作为催化剂的金属卟啉。所述催化剂可被用于利用弱的或共价键被固定在合成树脂表面上。
WO2003035553公开了酞菁盐作为用于微生物污染的水的光敏剂的用途，所述盐可结合惰性基质。
WO0100322公开了一种光催化剂，其包含被固定在离子交换树脂上的光催化活性成分，其活性成分包括酞菁和/或四苯基-卟啉衍生物。
EP984041公开了酞菁衍生物，其可共价连接至聚合物基质。
WO1997029636公开了一种四吡咯光敏剂，其可直接或通过惰性有机间隔基共价连接至固体载体、树脂或颗粒。所述有机间隔基可以是例如烃链、聚赖氨酸链、聚乙二醇链、多糖链。
WO2012046214公开了一种光活化的杀幼虫剂，其包含非共价连接的卟啉和载体。
RingotC,SolV,BarrièreM,SaadN,BressollierP,GranetR,CouleaudP,FrochotC,KrauszP.Triazinylporphyrin-basedphotoactivecottonfabrics:preparation,characterization,andantibacterialactivity.Biomacromolecules.2011May9；12(5):1716-23公开了光杀菌性棉织物的合成，其通过采用氰尿酰氯作为偶联剂将阴离子的、中性的和阳离子的卟啉接合在纤维素棉纤维上来获得。
然而，在本领域中仍存在一些未解决的重要问题，例如所述卟啉和光产生的中间体对于所述生态系统和非靶向有机体的黑暗毒性(dark-toxicity)或光毒性，以及结合在所述惰性支持物的相邻位置的卟啉分子由于在四吡咯大环上方和下方的芳香电子云之间的π–π相互作用而倾向于发生聚集；这导致光敏化活性急剧降低(JoriandSpikes,1994,op.cit.)。最后，由于在照射期间所述光激发的卟啉分子的不可逆的化学修饰，所述分子将经历一定程度的光致褪色(G.JoriandO.Coppellotti,2007,Inactivationofpathogenicmicro-organismsbyphotodynamictechniques:mechanisticaspectsandperspectiveapplications,Anti-infectiveAgentsinMedicinalChemistry,6:119–131)。并且，所述卟啉大环经历了大量的修饰，包括形成羰基类型的化合物，例如醛或醌类；因此，随后在所述生物有机体和光化学修饰的卟啉之间发生的相互作用可产生重大破坏性影响。
因此，仍需要用于消毒水的方法和系统，其中卟啉或其衍生物被固定在惰性基质上，并且其不存在有在上面描述的和在现有技术中未解决的问题，尤其是由于光敏剂聚集导致的光敏化功效下降、以及由卟啉本身产生的光毒性和黑暗毒性、其光降解产物和光产生的反应性氧物质的问题。
发明内容
目前已发现其中异卟啉(porphyrinoid)通过特定间隔基与树脂结合的加合物解决了上述存在的问题。
在所述树脂和所述异卟啉之间使用间隔基有效地解决了由于光敏剂聚集导致的光敏化功效下降的问题。由于预设并适当选择的与所述树脂表面的距离而由此赋予所述卟啉分子的柔性有利于所述光敏剂被水溶剂化以及其能量传递至氧以最优化超反应性氧物质的产生以及与在细菌和真菌细胞外表面处的带负电荷基团阵列的直接接触。
并且，在本发明的所述加合物中的所述树脂、间隔基和异卟啉之间建立的特定的键使“黑暗”毒性风险最小化，同时允许在光致褪色或所述组成部分之一的降解的情况下简单方便地移除卟啉并重新构建所述加合物树脂-间隔基-异卟啉。
因此，本发明的一个目的在于以下通式的加合物：
R-S-P
其中R是树脂，S是间隔基，和P是异卟啉，以及其中S通过共价键连接至R并且S通过离子键连接至P。
在本说明书中将在下文详细定义所述加合物的各组分。
本发明的另一目的在于用于制备所述加合物的方法，其包括以下步骤：
a)通过添加过量的间隔基S，以促进在所述间隔基和树脂R之间形成共价键，将所述间隔基S连接至所述树脂R，
b)添加过量的异卟啉P，以在所述间隔基S的负电荷与所述异卟啉P的正电荷之间形成离子键；
c)通过反复洗涤，除去未结合的异卟啉P。
本发明的另一目的在于一种装置，其包含照射室(1)、至少一个定位在所述照射室(1)内部的光源(3)、以及在所述照射室(1)内的至少一种树脂-间隔基-异卟啉加合物，所述照射室配备有用于引入水的入口通道(2’)以及用于排出水的出口通道(2”)，其中用于防止微粒通过的机构(6’)设置在所述入口通道(2’)进入所述照射室的入口点，其中用于防止微粒通过的机构(6”)设置在所述出口通道(2”)从所述照射室出来的出口点。
本发明的进一步目的在于所述用于杀灭在水中存在的微生物种的装置的用途，其中微生物种可以是诸如细菌、真菌、病毒、处于胞囊期和生长期的寄生原生动物之类的微生物。
本发明的另一目的在于一种系统，其包含在其中水被消毒的所述装置，经消毒的水的收集器，连接不同部件的液压管道以及控制盘。
本发明的另一目的在于所述系统用于杀灭水中微生物种的用途。
发明详述
定义
在本发明范围内，“光敏剂”是指吸收电磁辐射、优选可见光的化合物，其可在所述辐射影响下催化形成自由基和/或从三线态氧形成单线态氧。在本发明内容中，所述异卟啉化合物又称为“光敏剂”。
在本发明范围内，“树脂”是指通过共价化学键连接至所述加合物间隔基-异卟啉的惰性支持物。在本发明内容中，树脂、基质和固体支持物用作为同义词。树脂可以是任何品质，条件是它对所述光敏剂的光化学反应是惰性的。所述树脂可以是无机的或有机的，有机树脂通常是高分子化合物。
在本发明范围内，“间隔基”是指具有结合至所述树脂的第一部分和结合至所述异卟啉的第二部分的分子。“间隔基”在本发明中用作为“接头”(linker)的同义词。在下文中将更详细的公开其特征。
在本发明范围内，“加合物”(adduct)是指化学反应的产物，其导致通过一或多个共价键或基于亲和力的稳定相互作用的形成在两个或多个化学实体之间形成加合产物。
在本发明范围内，“异卟啉”是指携带有四吡咯大环的化合物。其包括例如卟啉及其类似物。
附图说明
图1：圆柱形照射室(1)的示例性代表，其包含若干填充有所述树脂-间隔基-异卟啉加合物的塑料过滤器(4)。特征是成锥形辐射光并位于所述照射室壁上的LED光源(3)照射所述过滤器。还示出了用于水进入的入口通道(2’)和用于水排出的出口通道(2”)。机械过滤器位于水进入所述照射室的入口点(6’)和水排出所述照射室的出口点(6”)。
图2：A：所述LED(3)沿着所述照射室(1)的壁分布的俯视图。B:固定至所述照射室的壁上的LED源及其锥形光辐射的侧视图。C:本发明的一具体实施方式的实施例，其显示在待定位在所述照射室中的软管(5)内的光源(3)的排列。
图3：填充有所述树脂-间隔基-异卟啉加合物颗粒的微米大小的塑料过滤器的展开图(实例A)。实例B表示本发明的一不同的实施方式，其中所述树脂-间隔基-异卟啉加合物被放置在漂浮在水中的织物的表面上。
图4：圆柱形照射室的示例性代表，其任选配备有机械搅拌器(为简便起见并未示出)以及储气器(9)，从该储气器(9)将空气鼓泡进入流经过所述室的水中。该储气器(9)通过通道(8)连接至所述室；所述空气通过定位于所述照射室顶部的排气口设备(12)排出所述室。因此产生抵消所述水流的气流(黑色箭头，11)。
图5：圆柱形照射室的示例性代表，其配备有机械搅拌器(7)和若干个交替地放置在所述照射室的相对侧上的导流器(10)。
图6：用于消毒微生物污染的水的系统的典型代表，所述系统包括本发明所述的装置(照射室)和其它部件。
图7：悬浮在PBS中的CM-葡聚糖凝胶-C1卟啉加合物(CM-Sephadex–C1)(a)和经1天的孵育之后通过离心获得的上清液(b)的可见吸收光谱。C1卟啉浓度：0.5mg/ml。
图8：悬浮在PBS中的CM-葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉加合物(a)和经1天的孵育之后通过离心获得的上清液(b)的可见吸收光谱。C1卟啉浓度：0.5mg/ml。
图9：悬浮在PBS中的CM-葡聚糖凝胶-C1卟啉加合物(a)和经14天的孵育之后通过离心获得的上清液(b)的可见吸收光谱。C1卟啉浓度：0.5mg/ml。
图10：悬浮在PBS中的CM-葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉加合物(a)和经14天的孵育之后通过离心获得的上清液(b)的可见吸收光谱。C1卟啉浓度：0.5mg/ml。
图11：悬浮在PBS中的CM-葡聚糖凝胶-C1卟啉加合物(a)和经21天的孵育之后通过离心获得的上清液(b)的可见吸收光谱。C1卟啉浓度：0.5mg/ml。
图12：悬浮在PBS中的CM-葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉加合物(a)和经21天的孵育之后通过离心获得的上清液(b)的可见吸收光谱。C1卟啉浓度：0.5mg/ml。
图13：通过对3,000g的样本CM葡聚糖凝胶-C1卟啉(b)和CM葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉(a)(其已在中性含水介质中孵育1个月)的水悬浮液离心获得的上清液的可见光波长间隔中的可见吸收光谱。C1浓度：0.5mg/ml。
发明详述
所述树脂-间隔基-异卟啉加合物
所述树脂-间隔基-异卟啉加合物是本发明的目标。
所述加合物解决了在前面讨论的现有技术的技术问题和需求，还提供了廉价和易接近性的进一步的优点。
现在将详细描述所述加合物的各组分。
所述树脂的特征是容易被水溶剂化和/或溶胀，并在含水介质中是化学稳定的。
所述树脂被–(CH2)nCOOH基团羧基化或–(CH2)nSO3H基团磺化，其中n是0至3。
适用于本发明的树脂是例如选自：硅胶，纤维素，玻璃，聚合物，包括聚丙烯酰胺凝胶珠或聚苯乙烯-聚(乙二醇)接枝共聚物树脂，和光学纤维。
所述树脂可以是各种大小、形状和几何结构，包括平面，类球状珠粒，和细纤维(thinfiber)。
合适的树脂可以从商业来源获得或通过本领域已知的方法合成。
优选地，所述树脂呈珠粒形状。
当所述树脂呈珠粒形状时，其可具有不同的孔隙度。例如，所述葡聚糖凝胶G-25衍生物的孔隙度为20至50μm，而所述葡聚糖凝胶G-75衍生物的孔隙度为40至120μm。
优选地，所述树脂是由水合二氧化硅或葡聚糖多糖衍生合成获得。
更优选地，所述树脂是纤维素，或
纤维素是由约10,000个葡萄糖残基构成的分子，所述葡萄糖残基的每一个携带三个反应性羟基，所述反应性羟基在相邻的链中形成氢键，从而压缩所述链和/或允许添加官能团以增加水溶性。是交联葡聚糖凝胶的商品名称，其具有衍生的官能离子基团，以产生表面负电荷。是从海藻提取的交联多糖聚合物的商品名称，在表面携带亲水性官能团。
所述树脂可以是市售的或它们可以通过本领域已知的方法合成得到。
例如，当所述树脂是由纤维素制得时，获得羧甲基纤维素(CMC)衍生物；其改进了水溶性，并提供用于额外的官能团(例如氨基基团)的通过非常稳定的共价键的潜在的结合位点。
所述间隔基是双配位基化合物，其包含共价结合至所述树脂的第一部分和带负电荷的第二部分，所述第二部分与加合物中卟啉的带正电荷部分形成稳定的离子键。
所述间隔基S具有以下通式：
A–X–B
其中A是共价结合至树脂的部分，其选自：氨基、醇基和巯基，
X是(CH2)z，其中z是1-20，或者X是(O-CH2-CH2)y，其中y是1-50，或者X是式[HN-CH(CH2-CH2-CH2-CH2-NH2)-CO]w的聚赖氨酸肽，其中w是1-20，
以及B是带负电荷的部分，其与所述加合物的异卟啉P的带正电荷的部分形成离子键。
优选地，A是氨基。
优选地，B是羧酸根基团(carboxylategroup)、磺酸根基团(sulphonategroup)和酚根基团(phenolategroup)。
可根据末端异卟啉分子(P)所需的能动性和亲水性程度选择X。
在一实施方式中，X是如上定义的聚赖氨酸肽，其中任意赖氨酸单元可以是D或L构型。在所述赖氨酸部分的侧链中的氨基基团在生理pH值是带正电荷的，因此增强了由所述卟啉部分(P)的正电荷所带来的在所述加合物与存在于所述微生物细胞表面的带负电荷基团之间的相互作用。
在一优选实施方式中，所述间隔基是牛磺酸(2-氨基-乙磺酸)，其中A是氨基，B是磺酸根基团，X是(CH2)2。由于磺酸典型的高水平酸强度，所述磺酸根基团保持完全解离，因而带负电荷，即使在中等酸性的含水介质中亦是如此。
通过所述异卟啉分子获得的柔性以及由于选定长度的间隔基的存在而导致在所述卟啉和所述树脂之间存在的预定距离允许实现以下优点：
a)水对所述异卟啉的溶剂化，从而降低在相邻异卟啉部分之间的π–π吸引相互作用的强度以及使产生聚集的卟啉聚集体的倾向最小化；
b)由于所述异卟啉的易接近性，所述能量从电子激发的光敏剂传递至氧，从而最优化高反应性氧物质的收率；
c)所述光敏剂与在细菌和真菌细胞外表面处的带负电荷基团阵列的直接接触，因此增强了对所述微生物细胞的构成的光诱导损伤率和几率。
本发明所述加合物的组分P是异卟啉，所述异卟啉选自：卟啉，还原卟啉，卟啉异构体，酞菁和萘酞菁。
当P是卟啉时，其具有以下通式(I)：
其中：
T是选自吡啶基、哌啶基和嘧啶基的杂环；
R1＝R2＝R3是-CH3，以及
R4选自：直链或支链、饱和或不饱和的C1-C22烃链，C6-C10芳环，包含一或多个选自氧、硫和氮的杂原子的C6-C10芳香杂环，和/或混合的C1-C22烷基-C6-C10芳族部分。
优选地，T是吡啶基。
优选地，R4是直链或支链、饱和或不饱和的C1-C22烷基链。
更优选地，R4选自：-CH3，-CH2(CH2)4CH3，-CH2(CH2)8CH3，-CH2(CH2)10CH3，-CH2(CH2)12CH3，-CH2(CH2)16CH3或-CH2(CH2)20CH3。
最优选地，R4是–CH3，-CH2(CH2)10CH3或-CH2(CH2)12CH3。
本发明在其范围内涵盖式(I)化合物的所有可能的立体异构体，Z和E异构体，光学异构体和它们的混合物。
优选的卟啉是：
中位-四(N,N,N,N-甲基-吡啶基)卟吩(C1)(meso-tetra(N,N,N,N-methyl-pyridyl)porphine)；
中位-三(N-甲基-吡啶基),单(N-十二烷基-吡啶基)卟吩(C12)；
和中位-三(N-甲基-吡啶基),单(N-十四烷基-吡啶基)卟吩(C14)。
通常，对于水消毒，优先采用中位取代的卟啉。中位取代的卟啉是包含位于所述四吡咯母核的中位的一至四个季铵化氮的卟啉，其中正电荷是通过使所述氮原子通过其孤电子对与长度为1-20个碳原子的烃链结合来产生：这样的中位单取代的-至中位四取代的卟啉已被证实被赋予显著的包括抗生素耐药菌株的抗革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的光毒性(E.Reddi等人,2002,Photophysicalpropertiesandantibacterialactivityofmeso-substitutedcationicporphyrins,Photochem.Photobiol.75:462-470)。已对中位-四(N-烷基-吡啶基)卟吩的抗菌光敏性质进行详细的研究，即使也已经通过用哌啶或吗啉替代吡啶环获得对微生物细胞的最佳光敏作用(Magaraggia等人,2006,op.cit.；D.A.Caminos等人,2006,PhotodynamicinactivationofEscherichiacolibynovelmeso-substitutedporphyrins,by4-(3-N,N,N-trimethylammoniumpropoxy)phenyland4-(trifluoromethyl)phenylgroups,Photochem.Photobiol.Sci.,5:56-65)。
中位-三(N-甲基-吡啶基),单(N-十二烷基-吡啶基)卟吩(C12)及其单-N-十四烷基类似物(C14)最近已被推荐作为用于水消毒的尤其有效的光敏剂(J.C.BommerandG.Jori,2003,Photodynamicporphyrinantimicrobialagents,USPatent6,573,258)。这些卟啉的分子已被谨慎设计，使得多碳十二烷基或十四烷基链穿透入细胞膜的脂质区域，以便将所述卟啉固定至所述膜本身，并改变多种类型的微生物细胞的典型外壁的三维构造，从而增强所述膜的通透性；同时，所述四个正电荷与微生物细胞的阴离子表面发生静电相互作用。
在本发明中采用的所有化合物在化学文献中是众所周知的和/或是可从商业购得的。可参考通用文献，例如Kadish,SmithandGuillard(eds),ThePorphyrinHandbook,AcademicPress。
当P是还原卟啉时，其选自：二氢卟吩和菌绿素(bacteriochlorin)。当所述卟啉通过吡咯环中的一个碳-碳双键的氢化反应被还原时，产生二氢卟吩；当在所述卟啉中的两个相邻吡咯环的两个碳-碳双键被还原时，产生菌绿素。二氢卟吩和菌绿素的结构在本领域中是众所周知的。
当P是卟啉的异构体时，其是卟啉烯(porphycene)，是卟啉的18π电子异构体。
在另一实施方式中，P是酞菁或萘酞菁。当卟啉的四个吡咯环与苯环稠合时，得到酞菁。当卟啉的四个吡咯环与萘环稠合时，得到萘酞菁。
组分P可进一步包含螯合金属离子，其不会通过缩短所述电子激发态的寿命来损害所述光动力活性。所述金属离子选自：Mg(II)，Zn(II)，Al(III)，In(IV)，Ge(IV)，Si(IV)，Sn(IV)，Pd(II)。
所述微生物物种在接触本发明的所述加合物时的广泛光敏化灭活是由所述阳离子异卟啉与带负电荷部分的阵列的紧密相互作用所导致的，所述带负电荷部分是例如来自磷壁酸或脂磷壁酸的羧酸根基团，其存在于细菌细胞外表面。在所述光激发的光敏剂以及使细胞外壁的紧密三维结构稳定化的光敏靶标之间的靠近导致这样的结构的通透性增加，并有助于所述光敏剂穿透进入所述内部细胞区室，所述内部细胞区室的完整性对于细胞存活是至关重要的(T.Maisch,2009,Anewstrategytodestroyantibioticresistantmicroorganisms:antimicrobialphotodynamictreatment,Mini-reviewMed.Chem.,9:947-983)。
本发明的所述加合物的一个优点是所述异卟啉通过本发明的所述间隔基结合至所述树脂，可最小化“黑暗”毒性的风险，这是因为所述间隔基的强酸性官能团与卟啉分子中的阳离子基团之间的结合相比于所述树脂与所述异卟啉之间的较弱的直接结合更为稳定。
本发明的所述树脂-间隔基-异卟啉加合物具有进一步的优点：由于所述系统的长期稳定性，即使当其悬浮在所述含水介质中，以及由于当所述系统曝露至全光谱的可见光时基本可忽略不计的光致褪色，其可重复利用于若干次循环的水的光消毒中。
而且，在所述四阳离子异卟啉或其衍生物和所述带负电荷的间隔基之间形成的非共价键允许实现快速替换任意部分或甚至大范围损坏的异卟啉；后者可通过容易获得的化学方法(例如用盐酸洗涤)以及添加化学计量等于被除去的卟啉的量的新的异卟啉被容易地除去。同理，如果所述树脂或所述间隔基被降解，所述异卟啉可容易地从所述加合物分离，并且可快速复原新的异卟啉。
所述装置
所述树脂-间隔基-异卟啉加合物可被包括在装置中。
所述装置的工作原理是基于连续反应器的原理，即水通过动力学方法被消毒的同时流经过所述照射室。
所述装置包括照射室(1)、至少一个定位在所述照射室(1)内部的光源(3)、以及在所述照射室(1)内的至少一种树脂-间隔基-异卟啉加合物，所述照射室配备有用于引入水的入口通道(2’)以及用于排出水的出口通道(2”)，其中用于防止污染物质进入以及防止所述树脂-间隔基-异卟啉加合物珠粒掉出的机构(6’)设置在所述入口通道(2’)进入所述照射室的入口点，其中用于防止颗粒通过的机构(6”)设置在所述出口通道(2”)从所述照射室出来的出口点。
现将详细描述作为本发明的一个目的的所述装置的所述组件。
所述照射室(1)可以是任意合适形状，锥形、圆柱形或长方形形状，并且其可纵向或水平扩大。
根据所要求的微生物污染的水的容量、体积和流量设计所述照射室的尺寸。例如，如果水的输入量和输出量均为每分钟10升，并且获得所要求的消毒水平(>3个对数级(3log))所需的时间是10分钟，那么所述照射室的尺寸被设计成容纳100升的水。
所述照射室(1)通常连接至需要使用经消毒的水的场所。
例如，但并非绝对的，其可连接至鱼养殖池，鱼卵孵化器，工业来源废水容器，灌溉或饮用水蓄水池，游泳池。
用于防止大尺寸杂质通过的机构(6’)，例如机械过滤器，被设置在所述入口通道(2’)进入所述照射室的入口点(参见例如图1)。所述机构的作用是阻止任意粗大杂质或大颗粒，所述杂质或大颗粒可增加水混浊度、使用于激发所述卟啉光敏剂的光束偏离以及损害所述树脂-间隔基-异卟啉加合物。当所述机构是机械过滤器时，所述过滤器的孔的直径优选为1至2mm。
用于防止颗粒通过的机构(6”)，例如机械过滤器，也设置在所述出口通道(2”)从所述照射室出来的出口点，以避免所述树脂-间隔基-异卟啉加合物被释放出所述照射室(参见例如图1)。例如，所述机构可以是机械过滤器，并且如果所述加合物R-S-P的树脂是珠粒形式，所述机构具有比所述加合物的树脂珠粒尺寸更小的孔尺寸。所述机械过滤器优选由塑料制得。
所述至少一个光源(3)定位在所述照射室(1)内部。
优选地，其以预定间隔固定在所述照射室的内壁上，因而允许获得对所述R-S-P加合物的最大均匀照射。
在一替代实施方式中，所述光源内置于被固定在所述照射室的内壁上的透明管(5)内，如在图2c中所示意性表示的。
优选地，在所述照射室内有超过一个光源。
所述光源用于电子激发所述R-S-P加合物的异卟啉。
合适的光源可选自：发光二极管(LED)，白炽灯，荧光灯，和高压氙灯或高压汞灯。当所述光源是高压氙灯或高压汞灯时，通过在光路径中插入截止滤波器阻止紫外发射。
优选地，所述光源是LED。
LED的特征是包含限制波长间隔的发射光谱，所述限制波长间隔是在半个发射带的约20nm。
优选地，所述LED匹配卟啉及其类似物的峰值420nm的主吸收带：这样的波长被呈现出高于100,000M-1cm-1的摩尔吸光系数的卟啉强烈吸收。所述LED的使用允许使用较小的卟啉剂量以达到给定的微生物灭活阈值；而且，所述蓝光波长被赋予最大的穿透入水的穿透能力(在距离所述水表面20m处达到入射光强度的1/e或37％值，参见G.Jori,E.Reddi,1991,Secondgenerationphotosensitizersforthephotodynamictherapy.In:DoughlasR,等人,eds.LightinBiologyandMedicine,pp253–266.London:PlenumPress.)，从而允许实现均匀照射大容积的水。
使用LED的进一步优点是其窄的发射范围确保精确的入射光放射量测定，其导致被设计接近于待消毒的含水介质的特性的照射实验方案定义具有显著的操作功效和节约能源方面的优点。所述LED发射光谱不具有红外和紫外构成，因而无需针对操作者、用户和生态系统的安全措施，并且尽可能减小热诱导(由于对水进行加热)的不期望的副作用的可能性。
最后，LED是低成本设备，通常表现出历时长(>1,000个小时)的发射强度。
所述位于照射室内的至少一种树脂-间隔基-异卟啉加合物可内置于过滤器，装载在薄织物上或被分散。
在一个实施方式中，所述R-S-P加合物内置于过滤器(4)中。也就是说，所述过滤器包括上层和下层，而所述R-S-P加合物内置在所述过滤器的所述两层之间。在所述实施方式中，所述照射室进一步包括一或多个过滤器(4)，参见例如图1。所述过滤器由对可见光透明的材料制成，优选塑料材料。所述过滤器被赋予高的耐受流动水施加的压力的机械性能。所述过滤器具有孔；当所述树脂R为珠粒形式时，所述孔的尺寸比所述树脂珠粒的尺寸小，但足够大以允许充分高速率的水以可接受的压力流动。优选地，所述孔的直径范围是10至20μm，其比形成所述Sephadex、Sepharose或纤维素树脂的珠粒尺寸小(通常，它们的湿颗粒尺寸在>150μm范围内)。
在一优选的实施方式中，所述过滤器(4)被固定在所述照射室的内壁，并以预定距离被平行设置在它们之间，正交于水流动方向(参见图1)。每一个过滤器包括一或多层所述树脂-间隔基-异卟啉加合物。所述过滤器的总厚度优选不超过5mm。优选地，内置于所述过滤器的R-S-P加合物是颗粒形式(图3，实例A)。每一个过滤器的上表面和下表面经所述光源(3)照射，所述光源(3)被设置在每两个过滤器之间，并以获得由于它们的锥形光发射而导致均匀照射在每个过滤器内的异卟啉这样的方式被定向。
当所述光源内置于固定在所述照射室壁上的透明软管(5)内时(如图2c所示)，所述管可被定位在每两个过滤器之间，使得同时从上方和下方均匀地照射每一个过滤器和内置的R-S-P加合物。
在该实施方式中，泵推动水，且水从底部通过所述入口通道(2’)进入所述照射室，其向上流通过包含所述树脂-间隔基-异卟啉加合物的多个过滤器(4)，并最终通过所述出口通道(2”)从所述照射室(3)出来(图1)。当所述水流通过所述过滤器时，其经受若干个连续的卟啉光激发和微生物细胞灭活的步骤。
调节所述水流量以有利于高水平水氧化，并尽可能减少散射光的空气泡的形成。
在一不同的实施方式中，所述至少一种树脂-间隔基-异卟啉加合物通过亲和结合在薄的织物(tissue)上被加载，例如羊毛制品，其容易被水浸透(图3，实例B)。所述薄的织物漂浮在水中，被间隔基-异卟啉加合物浸透，并确保所述异卟啉和污染所述水的病原细胞之间有效的相互作用。
在本发明的另一实施方式中，所述树脂-间隔基-异卟啉加合物分散在所述照射室(1)内部。在该实施方式中，所述加合物被允许自由漂浮在通过所述入口通道(2’)进入所述照射室并通过整个所述室的含水介质中。在图4和5中显示了本发明的该实施方式的示意图，其中显示了所述装置的不同部件。移动通过所述室的所述水曝露至空气流(11)以进一步搅拌所述水，同时确保稳定供应作为在光敏化方法中涉及的主要细胞毒素剂的氧。所述空气通过通道(8)进入所述照射室(1)，所述通道将所述照射室连接至压缩空气供应器(9)，如图4中所示。并且，排气口设备(12)设置在所述照射室顶部，允许排出空气。为了避免所述加合物由于所述水流所施加的压力而积聚在所述室的特定部位(例如所述室的壁上)，通过机械搅拌器(7)抵消所述水流的方向而连续混合所述水，如图5中所示。而且，为了降低水流速率并有利于将所述树脂-间隔基-异卟啉加合物均匀分配在整个所述照射室(1)中，一或多个导流器(10)设置在所述室的相对的内壁上(如图5中所示)。所述光源(3)沿着所述照射室的内壁设置，并以实现对所述含水介质的全光照的光注量率操作。优选地，所述树脂-间隔基-异卟啉加合物均匀分布在所述照射室(1)内。
所述系统
本发明所述装置可应用于用于消毒微生物污染的水的系统中。
作为本发明的另一目的所述系统包括如上所述的本发明的所述装置，经消毒的水的收集器、将所述不同的部件与控制盘连接的液压管道。
在所述装置中进行所述水的消毒。
在一个实施方式中，所述系统进一步包括缓冲罐，其中水在流入所述装置之前被收集。
任选地，所述系统还可包括一或多个以下部件：压力计，流量计，液压阀，离心泵和变频器。
所述水可从所述缓冲罐再循环返回到所述缓冲罐(或当不存在所述缓冲罐时，从所述装置返回到所述装置)，直到实现所期望的消毒水平。
当实现所期望的消毒水平时，经消毒的水被收集入所述收集器。
水样本，例如大约5毫升的水样本被转移入控制盘，用于实时连续监控所述方法的功效；所述监控包括经由所述“活/死细胞染色试剂盒(live/deadkit)”通过比色分析法对所述水样本进行分析，其是基于存活的或死亡的微生物细胞的染色差异以及随后的颜色强度的分光光度法测定(T.Maisch等人,2004,Antibacterialphotodynamictherapyindermatology.PhotochemPhotobiolSci3:907–917)。
在图6的示意图中显示了本发明的所述系统的非限制性实例。
参照图6的示意图，本发明的所述系统的运作实例如下所述。
待消毒的水通过泵(C)的工作从所述缓冲罐(T)被推动进入所述装置/照射室(F)；通过放置在所述装置F之前(P1)和之后(P2)的压力计监控在所述照射室入口处和出口处的水压。同时，通过通常放置在所述照射室之后的流量计(Q)控制水流速率。随后通过标准液压管道将所述水推动至最终的收集器(T1)。变频器(INV)与放置在所述缓冲罐(T)和所述照射室(F)之间的液压阀(H’)连接，并允许基于所述流量计(Q)提供的指示调节所述水流。可编程序逻辑控制器(PLC，或控制盘)是连接各部件(例如压力计(P)和流量计(Q))的电子界面，并反过来通过电脑(PC)软件控制；所述控制盘由操作者操作，以对水消毒的整个工艺中涉及的各参数值进行微调，以及通过所述“活/死细胞染色试剂盒”实时评估所述病原体灭活的功效。
基于参数Q和P的值，因此F的总尺寸，用于获得满意程度的微生物电荷的减少的计时的范围可以是实时至与微生物病原体数量减少至少3个对数级相对应的时间。
因此，为了获得所期望的满意水消毒水平，应选择参数Q和P，其中满意的消毒水平与微生物病原体数量减少至少3个对数级相对应。
用途
本发明的一个目的是本发明的所述装置用于杀灭在水中存在的微生物种类的用途，其中微生物种类意指诸如细菌、真菌、处于胞囊期和生长期的寄生原生动物、病毒和藻类之类的微生物。
本发明的另一目的是本发明的所述系统用于对水进行消毒以除去微生物种类的用途。
现将通过非限制性实例进一步描述本发明。
实施例1
使用具有或不具有间隔基的CM-葡聚糖凝胶-卟啉系统进行研究
光谱学研究
使用CM-葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉加合物进行关于可见光激发的树脂-间隔基-卟啉系统的抗微生物活性的初步研究，其中C1表示所述中位-(N,N,N,N-四甲基-吡啶基)卟吩。
所述C1卟啉作为市售产品从SigmaChemicalCo.获得，为结晶性粉末，具有99％的纯度。根据Bommer和Jori在美国专利US6,573,258(2003)中描述的方法通过化学合成制备得到其它中位-取代的卟啉。通过在所述葡聚糖凝胶中的带负电荷的羧酸根部分与在所述卟啉分子中的四个正电荷之间形成离子键，获得所述阳离子卟啉与所述CM-葡聚糖凝胶树脂的直接连接。典型地，所述CM-葡聚糖凝胶(1g)与10倍摩尔过量的C1在室温在pH8.5的缓冲水中孵育。所述悬浮水溶液在温和磁力搅拌下保持3小时。最后，通过采用磷酸盐缓冲生理盐水重复洗涤，除去任意未结合的卟啉，直至通过对所述洗涤的水进行的荧光分光光度法分析(在420nm处激发，在660nm处观察所述发射)未检测到额外移除的卟啉。发现通过所述卟啉平均加载了24％的所述CM-葡聚糖凝胶。牛磺酸与所述CM-葡聚糖凝胶的共价结合的实现是通过向在pH8.0缓冲的所述含水介质添加10倍摩尔过量的所述氨基酸，以促进用于从活化的羧酸形成酰胺的经典反应；随后添加比牛磺酸10倍摩尔过量的所述C1卟啉，得到的悬浮液在室温搅拌3小时。如上所述，通过反复洗涤除去未结合的卟啉；获得约60％的C1加载。将该加合物的光谱性质和光敏性质与那些代表性的所述不含间隔基的CM-葡聚糖凝胶-C1卟啉加合物进行比较。
在将所述两个样本悬浮在中性pH7.4的磷酸盐缓冲的生理盐水(PBS)水溶液中之后，在可见光波长范围内的所述CM-葡聚糖凝胶-C1卟啉加合物的吸收光谱(图7)显示出与其包含牛磺酸的类似物的吸收光谱(图8)相比具有显著的差别。因此，在对减去散射对总光密度的贡献进行校正之后，发现对于不含牛磺酸的衍生物和含牛磺酸的衍生物，所述最强吸收带的总光密度，即所谓的峰值在422nm的索雷谱带(Soretband)的总光密度，分别为0.11和0.15；而且，对于不含牛磺酸的衍生物和含牛磺酸的衍生物，吸收光谱的半谱带宽度分别等于0.51nm和0.33nm。还采用中位取代的卟啉的特有的在520nm处不太强的带的较好分辨率表征所述具有牛磺酸的加合物。在所述CM葡聚糖凝胶-C1加合物观察到的这些特征，即吸收带减色性、展宽和较差分辨率，是聚集的卟啉所特有的(J.H.FurhopandK.M.Smith,1975,Electronicabsorptionspectraofporphyrins,in:ed.K.M.Smith,PorphyrinsandMetalloporphyrins,pp.871-889,Elsevier:Amsterdam)，所述聚集是由于在相邻卟啉分子的四吡咯大环的芳香电子云之间构建的强π-π相互作用，在卟啉中常发生的一个过程(R.W.BoyleandD.Dolphin,op.cit.)。所述牛磺酸间隔基的存在使该倾向变弱，其增加了所述卟啉的自由度，允许实现更大程度地被水溶剂化以及在所述树脂结合的四吡咯部分之间较长的平均距离。结合至所述CM-葡聚糖凝胶-牛磺酸系统的卟啉的显著更大规模的单体状态(monomericstate)对于所述光敏有效性是至关重要的。熟知的是(E.Reddi等人,op.cit.)由于增加了非辐射衰变至基态的可能性，聚集缩短了卟啉寡聚物电子激发态的寿命，从而降低了激发的卟啉与氧相互作用以产生杀细胞性的反应性氧物质的可能性。实际上，采用分子探针9,10-蒽二丙酸二钠(ADPA)对所述两个样本测定单线态氧生产的量子产额：在单线态氧的存在下，所述ADPA通过其转化成内过氧化物(endoperoxide)而发生光致褪色，导致所述探针的吸收带强度降低(G.JoriandJ.D.Spikes,op.cit.)。所述量子产额数值从针对所述加载牛磺酸的样本的0.41降低至针对缺乏牛磺酸的类似物的0.29。
在所述CM葡聚糖凝胶-C1卟啉加合物及其牛磺酸化类似物的可见吸收光谱之间的比较在在水(PBS,pH7.4)中孵育14天之后进行，分别如图9和图10所示，其证实了牛磺酸的存在稳定了所述C1卟啉在含水介质中的单体状态，这是因为索雷谱带的最大值处所述卟啉的光密度和半谱带宽度基本上与在第一天测定的数值相同，而缺乏牛磺酸的样本显示出索雷谱带的增加扩大，其具有额外的在380nm附近的肩形凸出的外观，其表示形成了较高级别聚集的卟啉物质种类。在第21天获得的所述CM葡聚糖凝胶-C1加合物的光谱图中更明显可见所述索雷谱带分裂成两条不同的带(C1卟啉的较高和较低级别的寡聚物)，而对于所述CM葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉，尽管采用有利于形成聚集的物质的较大浓度，但是其索雷谱带(图12)仍表现出单体卟啉特有的特征。
相当重要的是，所述吸收光谱的分析指出了至少在所述加合物在中性水中连续孵育多达三周的期间内，在牛磺酸的阴离子磺酸根基团和所述C1卟啉的带正电荷基团之间的强离子键没有发生可评估的裂解：图8、9和11表明在对其中已孵育所述CM葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉的水离心之后得到的上清液中未检测到游离卟啉的存在；已进行所述离心，以便沉淀并过滤出所述树脂和结合的卟啉。
仅在所述加合物在PBS中孵育1个月之后，开始可检测到所述C1卟啉释放进入所述含水介质，这是因为对于两种样本，峰值在422nm处的清晰可见吸收带出现在通过所述树脂悬浮液的离心分离的上清液的光谱图中(图13)。很显然，从针对所述CM-葡聚糖凝胶-C1卟啉加合物分离的卟啉所记录的峰的强度比针对所述CM葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉加合物所记录的峰的强度高大约三倍；该观察进一步着重指出了与所述CM葡聚糖凝胶-牛磺酸系统结合的所述卟啉的更高稳定性。
当为模拟在工业地区存在的水通常发生的状况而在酸性含水介质(即1MHCl)中测试所述CM葡聚糖凝胶-C1卟啉和所述CM-葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉加合物的稳定性时，得到不同的结果。在这些条件下，通过分光光度分析发现直接与所述CM葡聚糖凝胶结合的所述卟啉仅以单体状态存在，而其与所述树脂的结合在所述加合物在所述酸性含水介质中悬浮后一天被完全裂解：因此，在所述加合物的悬浮液离心之后，所有的卟啉被回收至所述上清液。另一方面，如分光光度分析所示，在所述牛磺酸间隔基的存在下，由于显著份额的所述卟啉(约50％)仍与所述树脂-牛磺酸加合物结合，因此，即使在这样的强酸性环境下孵育一天后，所述C1卟啉仅部分地被释放。所述卟啉从所述CM葡聚糖凝胶-牛磺酸加合物的完全移除仅在1MHCl中孵育3天之后才得以实现。
实施例2
细菌的光敏化灭活
通过采用一种革兰氏阳性菌的典型代表，即耐受甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)，和一种革兰氏阴性菌的典型代表，即大肠杆菌(Escherichiacoli)，作为底物对作为抗微生物病原体的杀细胞性剂的光活化的CM葡聚糖凝胶-C1卟啉(样本A)和CM葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉(样本B)的功效进行比较性研究。为此，两种细菌菌株的含水悬浮液(108个细胞/ml)在采用0.5mg/ml的卟啉浓度的样本A或样本B的存在下被曝露至全光谱可见光。在照射之前，所述悬浮液在温和磁力搅拌下在室温在黑暗中孵育60分钟。通过采用所述生长培养基稀释的一系列10倍稀释的等份经照射的悬浮液随后接种以获得所述CFU/ml，来测定在不同曝光时间的细菌细胞的存活率。在表1中概述了作为所述照射时间的函数的细菌细胞的存活率的降低的数据。
表1
在CM-葡聚糖凝胶-C1卟啉(A)和CM-葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉(B)的存在下在照射(400-800nm,100mW/cm2)之后典型的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌(108个细胞/ml)的存活率的降低(对数级规模)。所述照射在所述两个样本在中性含水溶液(PBS)中孵育60分钟之后实施。
MRSA＝耐受甲氧西林的金黄色葡萄球菌
E.coli＝大肠杆菌
C1浓度＝0.5mg/ml
显然，两个样本一旦被光激发，便可导致所述革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌菌株的存活率降低若干个对数级。然而，明显的是，对于MRSA和E.coli，在其中牛磺酸部分已被插入在所述葡聚糖凝胶树脂和所述C1卟啉之间的所述样本的情况下，细菌光灭活的程度实质上更大。所述抗菌活性的增强在使所述细菌细胞曝露至可见光1分钟之后已是明显的，并在30分钟的照射时间达到约两个数量级大小，或甚至更大。该效果与更高份额的卟啉单体状态、制造单线态氧的较长稳定性和较高收率相符，其中已对所述CM葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉样本测定了所述单线态氧制造，着重指出了所述间隔基的明显的积极影响。
当采用样本A和B重复针对MRSA和E.coli的光敏化灭活的实验时，所述样本A和B在添加所述细菌细胞之前已被保持在所述含水悬浮液中1周，对于所述CM葡聚糖凝胶-C1卟啉加合物，可清楚地观察到所述杀细胞效应的程度降低，而关于在所述CM葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉加合物的存在下被照射的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的存活率降低的数据仅与那些在仅60分钟孵育之后照射后获得的数据有轻微的不同(表2)。
表2
在CM-葡聚糖凝胶-C1卟啉(A)和CM-葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉(B)的存在下在照射(400-800nm,100mW/cm2)之后典型的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌(108个细胞/ml)的存活率的降低(对数级规模)。所述照射在所述两个样本在中性含水溶液(PBS)中孵育1周之后实施。
MRSA＝耐受甲氧西林的金黄色葡萄球菌
E.coli＝大肠杆菌
C1浓度＝0.5mg/ml
因此，可以合理地得出以下结论：所述包含牛磺酸的加合物的光活性在1周之后未发生显著的下降。
实施例3
在动力学条件下细菌的光敏化灭活
关于所述CM葡聚糖凝胶-牛磺酸-C1卟啉加合物能通过光敏化杀死微生物污染物来消毒水的能力的研究最后被推广至循环流光反应器系统，例如如图1中所描述的系统。为达该目的，使已用106个MRSA细胞/ml人为地污染的50升水样本向上流经过圆柱形照射室，所述照射室配备有填充有所述加合物的总数5个平行尼龙过滤器。所述水通过的每一个过滤器的上表面和下表面被LED照射，所述LED的发射在420nm达到最大峰值，采用的光强度为25mW/cm2。在所述缀合物中所述卟啉浓度为10μM。流量在5升/分钟至30升/分钟的范围内变化。水从所述照射室的最低点至最高点的总通过时间为20分钟。实现了在流动水中所述细菌数量的有效降低，所述细胞集落从6.5CFU/ml(未照射的系统)降低至3.7CFU/ml(经照射的，水流量为5升/分钟)和4.5CFU/ml(经照射的，水流量为25升/分钟)。在每个照射期间结束时未观察到所述卟啉的显著化学修饰(光致褪色)。
这些数据表明通过间隔基被固定在所述树脂上的所述C1卟啉可有效促使被流经过上述照射室的受污染水样本的高致病性细菌(例如MRSA)在用来自LED源的420nm的光照射之后，其存活率下降。

Claims (16)

1.一种具有以下通式的加合物：
R-S-P
其中R是用–(CH2)nCOOH羧基化的或者用–(CH2)nSO3H磺化的树脂，其中n是0-3，
S是具有通式A–X–B的间隔基
其中A是共价结合至所述树脂的部分，且其选自氨基、醇基和巯基，
X是(CH2)z，其中z是1-20，或者X是(O-CH2-CH2)y，其中y是1-50，或者X是式[HN-CH(CH2-CH2-CH2-CH2-NH2)-CO]w的聚赖氨酸肽，其中w是1-20，
B是带负电荷的部分，其与所述加合物的组分P的带正电荷的部分形成离子键，
P是异卟啉，
以及
其中S通过共价键连接至R，以及S通过离子键连接至P。
2.根据权利要求1所述的加合物，其中所述异卟啉选自卟啉、二氢卟吩、菌绿素、卟啉烯、酞菁和萘酞菁。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的加合物，其中所述间隔基S的部分B选自羧酸根基团、磺酸根基团和酚根基团。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的加合物，其中所述间隔基S是牛磺酸。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的加合物，其中X是式[HN-CH(CH2-CH2-CH2-CH2-NH2)-CO]w的聚赖氨酸肽，其中w是1-20，且其中任意赖氨酸单元可以是D或L构型。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的加合物，其中P是通式(I)的卟啉
其中
T是选自吡啶基、哌啶基和嘧啶基的杂环；
R1＝R2＝R3为-CH3，以及
R4选自直链或支链、饱和或不饱和的C1-C22烃链，C6-C10芳环，包含一或多个选自氧、硫和氮的杂原子的C6-C10芳香杂环，和/或混合的C1-C22烷基-C6-C10芳族部分。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的加合物，其中P选自中位-四(N,N,N,N-甲基-吡啶基)卟吩(C1)，中位-三(N-甲基-吡啶基),单(N-十二烷基-吡啶基)卟吩(C12)和中位-三(N-甲基-吡啶基),单(N-十四烷基-吡啶基)卟吩(C14)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的加合物，其中P还包括选自以下的螯合金属离子：Mg(II)，Zn(II)，Al(III)，In(IV)，Ge(IV)，Si(IV)，Sn(IV)和Pd(II)。
9.制备权利要求1-8中任一项所述的加合物的方法，其包括以下步骤：
a)通过添加过量的间隔基S，以促进在所述间隔基和树脂R之间形成共价键，将所述间隔基连接至所述树脂，
b)添加过量的异卟啉P，以在所述间隔基S的负电荷与所述异卟啉P的正电荷之间形成离子键；
c)通过反复洗涤，除去未结合的异卟啉P。
10.一种装置，其包含照射室(1)、至少一个定位在所述照射室(1)内部的光源(3)、以及在所述照射室(1)内的至少一种根据权利要求1-8中任一项所述的树脂-间隔基-异卟啉加合物，所述照射室配备有用于引入水的入口通道(2’)以及用于排出水的出口通道(2”)，其中用于防止污染物质进入以及防止所述树脂-间隔基-异卟啉加合物珠粒掉出的机构(6’)设置在所述入口通道(2’)进入所述照射室的入口点，其中用于防止颗粒通过的机构(6”)设置在所述出口通道(2”)从所述照射室出来的出口点。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述至少一个光源(3)固定在所述照射室(1)的内壁上，或内置于透明管(5)内，所述管固定在所述照射室(1)的内壁上。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的装置，其中所述照射室(1)进一步包括一或多个过滤器(4)，以及所述树脂-间隔基-异卟啉加合物内置于所述一或多个过滤器(4)内。
13.根据权利要求10-11中任一项所述的装置，其中所述至少一种树脂-间隔基-异卟啉加合物通过亲和力结合在组织上来被装载。
14.根据权利要求10-11中任一项所述的装置，其中所述至少一种树脂-间隔基-异卟啉加合物分散在所述照射室(1)内部，所述装置进一步包括通过用于引入空气的通道(8)连接至所述照射室(1)的压缩空气供应器(9)，用于排气从而允许形成的气体合流(11)抵消水流的排气口设备(12)，一或多个机械搅拌器(7)以及一或多个设置在所述照射室(1)的相对的内壁上的导流器(10)。
15.一种系统，其包括在其中水被消毒的根据权利要求10-14中任一项所述的装置、经消毒的水的收集器、连接所述部件的液压管道、控制盘和任选的一或多个以下部件：其中在水流入所述装置之前收集所述水的缓冲罐，压力计，流量计，液压阀，离心泵和变频器。
16.根据权利要求10-14中任一项所述的装置或根据权利要求15所述的系统用于杀灭水中微生物种的用途。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106277239A (zh) * 2016-07-18 2017-01-04 青岛阳光动力生物医药技术有限公司 具有缓释功能天然植物萃取物光敏分子体系水产养殖消毒剂组合
CN110026238A (zh) * 2019-05-24 2019-07-19 中国石油大学(华东) 一种纳米棒状光催化材料及制备方法
CN113307813A (zh) * 2021-04-16 2021-08-27 王雨之 一种深红外卟啉烯衍生物、制备方法、抗肿瘤药物和应用

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015112400B4 (de) 2015-07-29 2018-07-19 Herbert Waldmann Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten mittels Photosensibilisatoren
US10918747B2 (en) 2015-07-30 2021-02-16 Vital Vio, Inc. Disinfecting lighting device
CN109563532A (zh) * 2016-06-10 2019-04-02 尼尔瓦纳科学股份有限公司 具有窄荧光发射的氢化卟啉珠粒
IT201600080638A1 (it) * 2016-08-01 2018-02-01 Federico Biffignandi Dispositivo per depurazione di acque reflue prodotte in ospedali, cliniche, servizi igienici autopulenti, panfili, navi, etc., e per trattamenti di potabilizzazione dell’acqua, tramite irradiazione con luce elettrica nelle lunghezze d’onda del visibile, che produce abbattimento batterico e/o virale
US10617774B2 (en) 2017-12-01 2020-04-14 Vital Vio, Inc. Cover with disinfecting illuminated surface
US10413626B1 (en) 2018-03-29 2019-09-17 Vital Vio, Inc. Multiple light emitter for inactivating microorganisms
DE102018124504A1 (de) * 2018-10-04 2020-04-09 Hytecon Ag Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids und Vorrichtung
SG11202104467QA (en) * 2018-11-05 2021-05-28 Champs Innovations Pte Ltd Fluid sanitizing device and method of sanitizing a fluid
US11639897B2 (en) 2019-03-29 2023-05-02 Vyv, Inc. Contamination load sensing device
US20220218866A1 (en) * 2019-05-22 2022-07-14 Champs Innovations Pte. Ltd. A Sanitizing Apparatus for Sanitizing a Fluid and a Sanitizing Method Thereof
US11369704B2 (en) 2019-08-15 2022-06-28 Vyv, Inc. Devices configured to disinfect interiors
CN110463693B (zh) * 2019-09-11 2021-01-12 广西拜科生物科技有限公司 一种用于水剂农药的增效剂及其应用
US11878084B2 (en) * 2019-09-20 2024-01-23 Vyv, Inc. Disinfecting light emitting subcomponent

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997029636A1 (en) * 1996-02-19 1997-08-21 Schaffer, Moshe Photosensitive composition
WO2001000322A1 (de) * 1999-06-25 2001-01-04 Universität Bremen Immobilisierter photokatalysator
US20040245183A1 (en) * 2001-10-23 2004-12-09 Giulio Jori Process for the microbiological decontamination of water by means of photosensitive agents
WO2009006075A2 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Board Of Regents, The University Of Texas System Functionalized expanded porphyrins
WO2012046214A2 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Universita´ Degli Studi Di Camerino Composition comprising a photoactivatable larvicide

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19743903A1 (de) 1997-07-16 1999-04-15 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verwendung von metallierten und/oder unmetallierten polymergebundenen Porphyrinen
DE19840608A1 (de) 1998-09-05 2000-03-09 Dlr Ev Metallierte oder unmetallierte Phthalocyanine
IT1314238B1 (it) 1999-11-26 2002-12-06 Univ Napoli Federico Ii Polimerizzazione ossidativa della sostanza organica naturalecatalizzata in particolare da metallo-porfirine solubili in ambiente
US6573258B2 (en) 2000-09-27 2003-06-03 Frontier Scientific, Inc. Photodynamic porphyrin antimicrobial agents
CN101940948B (zh) 2010-07-13 2012-07-04 中北大学 交联聚苯乙烯微球固载金属卟啉的方法
IT1403087B1 (it) 2010-11-05 2013-10-04 Lombardi Catalizzatori ad alta efficienza, loro preparazione e uso

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997029636A1 (en) * 1996-02-19 1997-08-21 Schaffer, Moshe Photosensitive composition
WO2001000322A1 (de) * 1999-06-25 2001-01-04 Universität Bremen Immobilisierter photokatalysator
US20040245183A1 (en) * 2001-10-23 2004-12-09 Giulio Jori Process for the microbiological decontamination of water by means of photosensitive agents
WO2009006075A2 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Board Of Regents, The University Of Texas System Functionalized expanded porphyrins
WO2012046214A2 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Universita´ Degli Studi Di Camerino Composition comprising a photoactivatable larvicide

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106277239A (zh) * 2016-07-18 2017-01-04 青岛阳光动力生物医药技术有限公司 具有缓释功能天然植物萃取物光敏分子体系水产养殖消毒剂组合
CN110026238A (zh) * 2019-05-24 2019-07-19 中国石油大学(华东) 一种纳米棒状光催化材料及制备方法
CN113307813A (zh) * 2021-04-16 2021-08-27 王雨之 一种深红外卟啉烯衍生物、制备方法、抗肿瘤药物和应用

Also Published As

Publication number Publication date
EP3030083A1 (en) 2016-06-15
EP2835054A1 (en) 2015-02-11
US20160168384A1 (en) 2016-06-16
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WO2015018700A1 (en) 2015-02-12

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