CN105705014A - 抗微生物组合物和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了抗微生物乳液、包含该乳液的产品以及使用方法。

Description

抗微生物组合物和使用方法
相关申请交叉引用
本申请要求2013年3月15日提交的美国临时申请第61/794,661号的优先权，其通过引用全部并入本文。
关于联邦资助的研究或开发
不适用。
背景技术
对于不基于目前常用抗生素的或不依赖于对活体组织或环境有害的恶劣杀生物剂的抗微生物组合物存在显著需求。医院获得性感染正在增加，包括由抗生素耐药性病原体引起的感染，例如甲氧西林耐药性金黄色葡萄球菌(MRSA)。为了治疗医院获得性感染，美国医疗保健系统每年估计花费100亿美元。另一个常见的感染来源是致病菌污染的食物。食源性致病菌引起的感染对于人类健康和农业造成了显著的负担。
用于防止感染的一个重要策略是利用消毒剂处理充当病原体源的表面。表面消毒剂或防腐剂已经用于医疗和非医疗应用。虽然市售制剂具有对抗多种病原微生物的一些功效，但是许多制剂在与皮肤或其它组织接触、吸入或摄入时具有人体毒性。暴露于一些抗微生物制剂下具有严重且长期的健康后果。
有些化学合成产品留下潜在有害的残留物，需要从该产品施用的表面上除去。例如，漂白剂、过氧化物、氯化剂、甲醛和/或季铵化合物在沉积于食物接触表面上或食品(例如，制成品、蛋类)上时存在毒性问题。因此，处理过的表面需要进一步清洗以去除化学残留。这些缺点限制了传统化学产品在农业和食品制备中的应用。
已经提出了用于消除表面微生物的替代产品。例如，精油或其衍生物是有吸引力的替代品。精油已用于各种表面清洁剂、洗手液和创口处理制剂中。许多精油(例如百里香油、牛至油和/或丁香油)具有抗微生物活性，对于人体可以具有相对良性，并且部分精油用作食品添加剂。然而，精油的挥发性和疏水性以及精油组成的易变性对于将这些精油以适合广大消费者使用的形式进行递送提出了挑战。例如，精油不溶于水并且相分离导致不期望的非均匀混合物。许多精油通常是包含多种成分的复合油，因为它们来自植物，这可能导致化学性能以及最终的抗微生物性能发生某些变化，例如由于批次之间化学成分的差异所致。精油中的脂质组分易于氧化，这限制了精油的保质期。添加防腐剂可延长储存稳定性，但会增加复杂性和对精油的天然抗微生物活性的干扰。稳定表面活性剂、脂质或防腐剂会降低精油的抗微生物性能。在一些情况下，包含精油的抗微生物制剂会在靶表面上留下条痕或残留物，这可能会造成美学上或触觉上的不愉快，这可能对于玻璃、金属以及具有光泽抛光的表面特别重要。
本领域中对于具有改进的稳定性和水可混溶性并且同时保持抗微生物活性的有效水平的天然抗微生物产品存在需求。本发明解决了这一需求。
发明内容
在某些实施方案中,提供一种抗微生物制剂，包括活性组分、表面活性剂、有机助溶剂和水。所述活性组分选自单萜和多酚。该制剂以乳液形式提供，在某些实施方案中，所述制剂具有约25纳米(nm)至约3000纳米(nm)范围的平均乳胶粒或乳滴尺寸。
在某些实施方案中，活性组分选自百里香酚、香芹酚、薄荷醇、丁香酚、甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、柠檬烯、香叶醇、松油醇、桉油醇和柠檬醛。
在某些实施方案中，表面活性剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。在某些实施方案中，表面活性剂选自聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇、葡糖苷、聚氧乙烯乙二醇辛基酚醚、聚氧乙二醇烷基苯酚醚、甘油烷基酯、聚山梨醇酯、失水山梨醇脂肪酸酯类(spans)、椰油酰胺(cocamides)、泊洛沙姆、聚乙氧基化牛油胺、十二烷基硫酸钠(月桂基硫酸钠)和乙氧基化十二烷基硫酸钠(月桂基聚醚硫酸钠)以及它们的组合。
在某些实施方案中，所述制剂包含比例为约1：5至约30：1的所述活性组分和所述表面活性剂。
在某些实施方案中，表面活性剂在用作抗微生物制剂的制剂中的浓度为约0.0015％至约0.1％。该抗微生物组合物包含这样极低浓度的表面活性剂具有许多优点，包括提供较少肥皂感或质地的产品，减少皮肤刺激、接触性皮炎和变应性反应的风险，以及降低制造成本。在某些实施方案中，抗微生物制剂可以以使用前稀释的浓缩形式提供。这种浓缩制剂将具有较高浓度的表面活性剂，该制剂可以在不预先稀释的情况下使用，但该制剂将具有与即用制剂相同比例的活性组分和表面活性剂，即活性组分和表面活性剂的比例范围为约1：5至约30：1。
在某些实施方案中，抗微生物制剂的助溶剂是有机极性助溶剂。在某些实施方案中，有机助溶剂是短链醇(如甲醇、乙醇或丁醇)、羧酸(例如乙酸或柠檬酸)、丙酮、甲乙酮、氯仿、二甲基亚砜(DMSO)或醚。
本发明的抗微生物制剂的一个优点在于活性组分在水溶液中的溶解性得到提高。
本发明的抗微生物制剂的另一个优点在于乳胶粒或乳滴具有低的多分散性指数(PDI)。在某些实施方案中，PDI的范围为约0.1至约0.5。
另一个优点在于乳剂是相对稳定的，甚至在经过中度热处理、冻融循环或离心后也是相对稳定的。
再一个优点在于抗微生物制剂可有效对抗广泛的病原体，包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、抗生素耐药性细菌、酵母和病毒。
又一个优点在于抗微生物制剂的活性组分是毒性极低的天然产物。
一个优点在于本发明的抗微生物制剂能够有效对抗浮游微生物和生物膜。
本发明的抗微生物制剂可应用于期望减少微生物的任何方法中。该方法涉及对希望减少微生物的物体以对于减少微生物有效的量以及持续时间进行施加。有利的是，该抗微生物制剂可用于消毒硬表面，包括但不限于：医疗器具和器械、耐用医疗设备、地板、墙壁、砧板、台面、桌面、抽水马桶、淋浴器和浴缸。该抗微生物制剂可以用于消毒食品，如水果、蔬菜，包括例如绿叶蔬菜和蛋壳。该抗微生物制剂可包含在产品内，如清洗液、消毒剂、卫生剂、防腐剂、创口护理剂、农用喷雾剂或冲洗液、家用水果和蔬菜喷雾剂以及个人护理产品。该抗微生物制剂可用于个人护理产品，如化妆品、抗真菌霜剂、创口护理剂、牙膏、口腔冲洗液和假牙护理产品。产品提供给最终用户的形式可以是浓缩形式或预稀释的即用形式。
参照以下对于目前设想的实施方案和附图的详细描述，本发明及其属性和优点将得到进一步的理解和认识。
附图说明
图1是包含1:20比例的吐温20(Tween20)和百里香酚的纳米乳液的透射电子显微照片，其中平均乳滴尺寸为约135nm。
图2是示出百里香酚基乳液的作用机理的透射电子显微照片，其中在0.10％的百里香酚浓度下大肠杆菌发生明显的细胞膜乳化和细胞溶解。
具体描述
虽然在下文中描述了某些实施方案和实施例，但是本领域技术人员将会理解，本公开内容延伸超出了具体公开的实施例或用途以及明显的修改及其等同方式。因此，本公开的范围意图并非限于下文中描述的任何特定实施方案。
对于具有稳定性、水溶性、保持抗微生物活性和/或具有适合于消费者和/或工业用途的物理特性的新类型天然抗微生物制剂存在迫切的需求，例如包括可与现有的工业和/或医疗协议相容的水溶性制剂。这种制剂可以减少抗生素的不当使用和/或过度使用，例如在农业和/或医疗领域。
在某些实施方案中，本发明提供的制剂包括乳液，其包含一种或多种活性抗微生物化合物，包括例如来自于精油的活性抗微生物化合物。抗微生物化合物或“活性组分”可以包括但不限于：来自于精油的芳香酚。在某些实施方案中，该制剂可以包含水例如去离子水和/或蒸馏水作为载体介质。在某些实施方案中，活性组分可以包括一种或多种单萜和/或一种或多种多酚。在一个实施方案中，活性组分选自单萜和多酚。在一些实施方案中，活性组分可以包括百里香酚、香芹酚、薄荷醇、丁香酚、甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、柠檬烯、香叶醇、松油醇、桉油醇、柠檬醛等以及它们的组合。在一些实施方案中，活性组分选自百里香酚、香芹酚、薄荷醇、丁香酚、甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、柠檬烯、香叶醇、松油醇、桉油醇和柠檬醛。该制剂可以不含或基本不含载体油和/或附加的防腐剂。该制剂可包含表面活性剂，包括非离子或阴离子表面活性剂。例如，该制剂可包含作为表面活性剂的聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇、葡糖苷、聚氧乙烯二醇辛基酚醚、聚氧乙二醇烷基苯酚醚、甘油烷基酯、聚山梨醇酯、失水山梨醇脂肪酸酯类(spans)、椰油酰胺(cocamides)、泊洛沙姆、聚乙氧基化牛油胺及其组合和/或类似物。在另一实例中，表面活性剂选自聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇、葡糖苷、聚氧乙烯二醇辛基酚醚、聚氧乙二醇烷基苯酚醚、甘油烷基酯、失水山梨醇脂肪酸酯类、椰油酰胺(cocamides)、泊洛沙姆和聚乙氧基化牛油胺。该制剂还可以包含阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠和月桂基聚醚硫酸钠。该制剂还可以包含助溶剂，包括有机极性助溶剂。在一些实施方案中，该制剂可包含作为助溶剂的乙醇、甲醇、乙酸、丙酮、甲基乙基酮、丁醇、氯仿、二甲基亚砜、醚、柠檬酸等以及它们的组合。在一些实施方案中，该制剂包含的助溶剂选自乙醇、甲醇、乙酸、丙酮、甲基乙基酮、丁醇、氯仿、二甲基亚砜、醚柠檬酸等。也可以使用其它的羧酸助溶剂。
在某些实施方案中，所述制剂可有效对抗各种微生物，例如在靶表面上的微生物。该制剂可以有效对抗细菌、病毒和/或真菌。在某些实施方案中，本发明的制剂可有效对抗的微生物包括但不限于：大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌MRSA菌株、粪肠球菌VRE菌株、白色念珠菌、单纯疱疹等和/或它们的组合。在某些实施方案中，所述制剂可有效地对抗选自大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌MRSA菌株、粪肠球菌VRE菌株、白色念珠菌、单纯疱疹1、万古霉素耐药性金黄色葡萄球菌(VRSA)、诺沃克病毒、人类免疫缺陷病毒(HIV)、鼻病毒、艰难梭菌(Clostridiumdifficile)、肺炎杆菌、结核分枝杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、李斯特菌、霍乱弧菌、痤疮丙酸杆菌和须发癣菌。
在某些实施方案中，平均乳胶粒或乳滴的尺寸或直径处于纳米至微米的范围内。在某些实施方案中，平均粒度为约125nm到约5000nm。在一些实施方案中，平均乳滴尺寸可有利地小于1000nm。在某些实施方案中，平均乳滴尺寸为约25纳米至约1000纳米。在一些实施方案中，平均乳滴尺寸为约100nm至约600nm。具有小于约1000nm的平均乳滴尺寸的制剂可表现出改善的保质期特性，允许制剂长期贮存。在一些实施方案中，平均乳滴尺寸小于约1000nm的制剂可以更容易地分布在乳液中。例如，平均乳滴尺寸小于约1000nm的制剂可以促进自组装乳液，例如形成自发或基本自发地合并乳液组分的乳液。在一些实施方案中，平均乳滴尺寸小于约1000nm的制剂表现出改进的抗微生物性，例如渗透皮肤和/或粗糙表面的能力得到提高。具有平均乳滴尺寸小于1000nm的制剂相对于平均乳滴尺寸更大的制剂可具有降低的粘度。降低粘度的制剂可适合于某些抗微生物应用，包括喷雾剂、擦拭剂(湿巾)、清洁剂、冲洗剂、创口制剂和/或其他类似的应用。
平均乳胶粒尺寸可以进行控制和/或过滤以满足不同最终用户的要求。在一些实施方案中，平均颗粒尺寸可以至少部分地通过制剂的组合物来控制。例如，具有如本文所述的组合物的制剂可表现出适合多种应用的平均乳滴尺寸。在一些实施方案中，具有如本文所述的组合物的制剂可以提供例如期望的贮存期性能和/或抗微生物性能。这些包括具有如本文所述的组合物的制剂可具有小于约1000nm的平均乳滴尺寸或乳胶粒尺寸。
因为活性组分(例如，酚类化合物)通常作为纯化物质获得，所以可以控制乳液的化学组成以有利于提高对产品性能的可预测性。在一些实施方案例中，制剂可以包含一般认为是安全的(GRAS)组分，提供适合于动物和/或人类消费的制剂。抗微生物乳液液体的实施方案可用于非多孔硬表面、农业洗涤应用、动物原料和/或直接接触活组织。在一些实施方案中，抗微生物乳液可以应用于消毒喷雾剂、湿巾、农用消毒剂、清洁剂、冲洗剂和/或用作抗微生物创口制剂。
一些实施方案涉及的制剂包括可以是抗微生物的乳液并且可被用作例如动物原料和/或创口护理制剂中的表面清洁剂、消毒剂、杀菌剂、防腐剂。示例性制剂可以包含活性组分，如来自于一种或多种精油的酚类化合物、非离子或阴离子表面活性剂、极性溶剂和/或水。制剂可以利用自组装工艺来制造，例如在成分合并时乳液自发地或基本自发地具有亚微米的平均乳胶粒尺寸。该乳液可以在很宽的温度范围内是稳定的，储存寿命长。在一些实施方案中，配制剂可以是有效对抗病原体宿主的抗微生物剂，病原体包括例如病原性细菌、真菌、病毒和/或内生孢子。该组合物可以是非染色的和/或不形成条纹痕迹的，在该组合物施用表面上不留下油状或皂状残留物。
在其他实施方案中，在以“即用形式”或“最终用户形式”递送时，抗微生物液体可有利地包含约0.02wt％至约1.00wt％的活性组分，包括单萜(例如百里香酚、香芹酚和/或薄荷醇)和/或多酚(例如，丁香酚)；非离子或阴离子表面活性剂，其中活性组分与表面活性剂的重量比为约1：5至约30：1；助溶剂，包括约0.25wt％至约15wt％有机化合物，如乙醇；和/或水，例如补充至100wt％的足量水。可以制成浓缩制剂，其中最终用户可将浓缩制剂稀释至所需的最终浓度。在一些实施方案中，浓缩制剂可有利地包含约1.0wt％至约40wt％的活性组分(例如，单萜如百里香酚、香芹酚和/或薄荷醇和/或多酚如丁香酚)；非离子表面活性剂，其中活性组分与表面活性剂的重量比为约1：5至约30：1；助溶剂，包括包含约10wt％至约75wt％的有机化合物，如乙醇；和/或水，补充至100wt％的足量水。
在另一个实施方案中，例如用于消毒和防腐目的的制剂可以包含约0.05wt％至约0.10wt％的香芹醇。该制剂可具有表面活性剂，例如聚氧乙烯20十六烷基醚(例如，)，浓度为约0.005wt％至约0.01wt％；助溶剂，例如乙醇，约1wt％；和/或水，例如构成剩余重量的蒸馏水。在一些实施方案中，制剂的平均乳胶粒尺寸可以为约25nm至约500nm，具有约0.1至约0.5的PDI。
在一个实施方案中，例如用于消毒和防腐目的的制剂可以包含约0.05wt％至约0.10wt％的百里香酚。该制剂可具有表面活性剂，例如聚山梨醇酯20，浓度为约0.005wt％至0.01wt％；助溶剂，例如约0.25wt％至约2.0wt％的醇；和/或水，例如构成剩余重量的蒸馏水。在一些实施方案中，平均乳胶粒尺寸可以是约25nm至约500nm，具有约0.1至约0.5的PDI。
在另一个实施方案中，例如用于消毒和防腐目的的制剂可以包含约0.05wt％至约0.10wt％的百里香酚。该制剂可包含表面活性剂，例如聚氧乙烯20十六烷基醚(例如，)，浓度为约0.005wt％至约0.01wt％；助溶剂，例如约0.5wt％至约2.0wt％的醇；和/或水，例如构成剩余重量的蒸馏水。在一些实施方案中，平均乳胶粒尺寸可为25nm至约900nm，具有介于约0.1至约0.5的PDI。
在另一个实施方案中，例如用作动物饲料防腐剂的制剂可以包含约0.005wt％至约0.10wt％的百里香酚。该制剂可包含表面活性剂，例如聚山梨醇酯20，浓度为约0.0015wt％至0.01wt％；助溶剂，例如约0.2wt％至约1wt％的醇；和/或水，例如构成剩余重量的蒸馏水。在一些实施方案中，平均乳胶粒尺寸可以是约40nm至约1000nm。在一些实施方案中，该制剂可以混入食品中。
在另一个实施方案中，例如用于消毒和防腐目的的制剂可以包含约0.05wt％至约0.10wt％的香芹酚。该制剂可具有表面活性剂，例如聚山梨醇酯20，浓度为约0.005wt％至0.01wt％；助溶剂，例如约1wt％的醇；和/或水，例如构成剩余重量的蒸馏水。在一些实施方案中，平均乳胶粒尺寸可以是约25nm至约900nm，具有约0.1至约0.5的PDI。
在一些实施方案中，可以添加螯合剂如柠檬酸和/或乙二胺四乙酸(EDTA)以结合该制剂所施加的表面和/或其它靶上的金属离子。螯合剂可旨在增强乳液与微生物的结合亲和力和/或用作水软化剂。
某些实施例可以包括以乳液形式合并的多于一种的单萜和/或多酚。例如，一些实施例可包含约0.05wt％至0.10wt％的百里香酚以及约0.05wt％至约0.10wt％的香芹酚，并且混合非离子表面活性剂和醇助溶剂。也可以设想在单萜和/或多酚化合物类型和/或混合比中的变化。
在一些实施方案中，可在乳液中添加香料和/或染料以改善嗅觉特性和/或为溶液赋予颜色。这些香料可包括精油和/或它们的衍生物。
在另一个实施方案中，例如用于消毒和防腐目的的制剂可以包含约0.05wt％至约0.10wt％的丁香酚。该制剂可包含表面活性剂，例如聚山梨酯20，浓度为约0.005wt％至约0.01wt％；助溶剂，例如约0.25wt％至约1wt％的醇；和/或水，例如构成剩余重量的蒸馏水。在一些实施方案中，平均乳胶粒尺寸可为约40nm至1000nm，具有约0.1至约0.5的PDI。
在一些实施方案中，例如在消毒剂应用的制剂中，可在制剂中引入孢子形成剂以促进孢子和/或内生孢子萌发成营养细胞。可以利用该制剂使得萌发的细胞随后失活。
在一些实施方案中，在制剂中使用的表面活性剂可以具有可食用的性质，包括例如聚山梨醇酯和/或卵磷脂，使得该制剂可以用于动物或人的食物中。
在一些实施方案中，有机溶剂(例如，甲醇、乙酸、丙酮、丁醇和/或氯仿)和/或表面活性剂(例如，吐温月桂基聚醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、和/或)是可以改变的。本领域技术人员将认识到，可以对上述具体实施方式进行多种修改。因此，所附权利要求书不限于图示和上述的具体实施方案。一些示例的组合物和相应的数据示于表1。
在一些实施方案中，抗微生物乳液可以具有在接触多种无生命表面、活组织和/或在食品中时减少微生物种群的能力。这些微生物可包括革兰氏阳性和/或革兰氏阴性细菌、真菌、包膜病毒、孢子和/或内生孢子。该微生物可以松散地粘附在表面上或聚集在生物膜基质中。液体乳液可以在长时间内保持稳定。在一些实施方案中，液体乳液可以承受沸腾、冷冻和/或离心，例如在乳滴尺寸上表现出微小的变化。在一些实施方案中，预期的贮存期可以是至少约1年到约3年。在一些实施方案中，这些乳液可以适合用于多种商业应用。
如本文所使用的术语“抗微生物”是指在未指定的时间范围内灭活和/或杀死大于或等于约99.9％的微生物病原体的能力，如革兰氏阳性和/或革兰氏阴性细菌、真菌、孢子和/或病毒。“防腐剂”和“消毒剂”被定义为在约10分钟或更短时间内杀死大于或等于99.9％的微生物病原体，例如如一些美国政府的性能标准所规定的。
术语“纳米乳液”和“细乳液(minieemulsion)”用来定义平均乳滴尺寸为约25nm至约1000nm的乳液，包括例如约100nm至约600nm的乳液。
在一些实施方案中，制剂可以包含约0.02wt％至约1.00wt％的单萜(例如，百里香酚、香芹酚和/或薄荷醇)和/或多酚(例如，丁香酚)；非离子表面活性剂，其中单萜和/或酚与表面活性剂的重量比为约1：5至约30：1；约0.25wt％至约15wt％的有机化合物助溶剂(如乙醇)；和/或水。表面活性剂和/或有机溶剂的作用可以是促进乳滴的自发乳化过程和/或长期热力学稳定性。活性组分如百里香酚和香芹酚通常可作为结晶固体获得，大多是不溶于水的。虽然可以制得这些活性组分的纯乳液，但是纯乳液可能是高度不稳定的，例如由于奥斯特瓦尔德熟化过程在几个小时内发生相分离。酚类化合物可溶于有机溶剂，如乙醇、二乙醚和/或丙酮，虽然这些有机溶剂通常可能是强烈的、有毒的和/或通常不是供消费者使用作为防腐剂、消毒剂和/或作为食品添加剂的最佳选择。
尽管有多种表面活性剂和/或乳化剂可用于稳定乳液，例如包含基于酚类化合物和/或精油的乳液，但出乎意料的是，这些组合中的一些可以是对乳液的抗微生物性能和/或贮存期特性具有拮抗性。例如，百里香酚与阳离子表面活性剂的组合，如氯化苯乙铵(其也是高度抗微生物的)可降低百里香酚的抗菌活性和/或减少该组合的贮存期特性，例如在约三个月内变得腐臭。包含约0.0625wt％的百里香油以及聚山梨醇酯80(例如，吐温)、月桂酸精氨酸和/或十二烷基硫酸钠的乳液可表现出降低的抗真菌活性，即便单个组分是抗真菌的。这是完全出乎意料的，表明对于抗微生物特性和/或贮存期特性而言，不是所有的表面活性剂均与精油衍生物相容。
现有技术尝试通过添加Ostwald熟化抑制剂例如中等链长的甘油三酯(玉米油)来延长基于精油的抗微生物乳液的贮存期，但这种尝试被发现对于抗微生物特性有不利影响。例如，夹杂中等链长甘油三酯增加基于百里香的乳液的贮存期，但是显着降低乳液的抗微生物效果。
出乎意料的是，并非所有的表面活性剂均可促进形成热稳定的亚微米乳液(例如，平均乳滴直径小于约1000nm)。例如，聚乙二醇能产生可呈现相分离的微米和/或宏观尺度的乳液。此外，纳米尺度的乳滴通过减少絮凝、聚集、乳化和/或沉淀而趋于有助于增加乳液的贮存期。在一些实施方案中，微乳液可促进改善渗透进入皮肤和/或粗糙表面块，可在溶液中更均匀地分布和/或可以具有低于粗乳液的粘度。
在一些实施方案中，非离子表面活性剂当与酚类活性组分合并时，例如以一定比例合并时，可提供稳定的自组装乳液，包括细乳液，其具有非常有用的抗微生物活性。一些示例性制剂在表1中列出。
在一些实施方案中，制剂可以有利地包含由极低的表面活性剂浓度利于低于约0.1wt％制备的乳液。在一些实施方案中，乳液可以有利地包含低于约0.01wt％的表面活性剂。与此相反，许多目前可得到的常用消毒产品包含约3wt％至约10wt％的表面活性剂，包括用于具有约1wt％精油浓度的消毒产品。例如，稳定的纳米乳液可制成具有约0.063wt％百里香酚浓度、约0.0063wt％表面活性剂浓度以及约1wt％助溶剂(例如，乙醇)。其它活性组分(例如，单萜和/或多酚)和/或其它助溶剂(例如，有机助溶剂)可以是合适的。在一些实施方案中，具有这种组成的乳液可以出乎意料的稳定，例如具有约120nm的单分散粒径。在一些实施方案中，具有这种组成的乳液可承受离心、沸腾和/或冷冻，而没有或基本没有显著的相分离。在一些实施方案中，这种组成的乳液可以在约3个月的贮存期测试后表现出微不足道的尺寸变化。这种低表面活性剂配方是非常意外的，表明一种独特的准静态乳液状态。具有表面活性剂量减少的制剂可以比通常用于精油产品折的稳定化表面活性剂量要少10至100倍。
具有低的表面活性剂组合物的制剂可以是有益的，例如通过产品产生较少的肥皂感觉或质地和/或通过减少由表面活性剂引起的刺激的可能性。在化妆品和/或药物应用中的许多表面活性剂可引起皮肤刺激和/或其它过敏反应。通过显著降低表面活性剂的浓度，可以使接触性皮炎的可能性最小化。在经济上，表面活性剂用量的减少可降低产品的制造成本。
在另一个实施方案中，制剂可以有利地被引入到水胶体悬浮液(例如，凝胶体系和/或糊体系)中。例如，制剂(例如，包含纳米乳液的制剂)可以混合到现有的水胶体悬浮液中。水胶体悬浮液可包括多种组分，包括但不限于：多糖例如黄原胶、胶原(例如，明胶)、矿脂、它们的组合物和/或类似物。在一些实施方案中，制剂和水胶体悬浮液的混合物可具有最终混合物的约0.02wt％至约0.5wt％的活性组分浓度(例如，酚活性组分)。制剂和水胶体悬浮液的混合物可以适合于多种应用，包括用于创口敷料应用中，例如促进制剂的缓释和/或在靶创口表面上产生的抗微生物屏障。
在一些实施方案中，水、等渗盐水或水基磷酸盐缓冲液可以用作液相载体，例如用足够的水补足100wt％的制剂。可以使用去离子水和/或蒸馏水。助溶剂可以是有机溶剂，包括但不限于：乙醇、甲醇、丙酮、丁醇、氯仿、甲乙酮、二甲基亚砜(DMSO)、醚、羧酸包括例如乙酸或柠檬酸等以及它们的组合。助溶剂可有助于稳定乳液。热能可以用于形成乳液，其中制剂不包含助溶剂。作为最终用户产品的制剂可以有利地具有低于约5wt％的助溶剂浓度。在一些实施方案中，制剂可以具有约0.25wt％至约1wt％的助溶剂浓度。在一些实施方案中，制剂可具有增加的助溶剂浓度，包括约5wt％至约50wt％的助溶剂浓度，例如促进乳液的稳定性。助溶剂可以是合成的和/或天然萃取的。在食品应用中使用的制剂可以包括可食用的助溶剂。
制剂可以包括一种或多种提高该制剂的抗微生物和/或清洗效果的成分。例如，可使用助表面活性剂进一步提高长期稳定性。可添加螯合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)和/或柠檬酸以结合通常在硬水中存在的离子。这些离子可以改变表面活性剂的溶解度和/或干扰乳液的抗微生物活性。可引入萌发剂以更有效地破坏休眠孢子和/或内生孢子。这些孢子形成剂可以促使孢子转变成营养细胞状态，此时孢子可更有效地被乳液灭活。这些萌发剂可以包括氨基酸、糖、离子和/或酶。
在一些实施方案中，制剂可以包含香味成分和/或香料。香味成分和/或香料可以是合成化合物和/或天然萃取自花卉和/或水果。在一些实施方案中，香味成分和/或香料可以是精油。
细乳液如本文所述的细乳液的抗微生物活性的机制可基于靶病原体的膜破坏。因为细乳液可以由疏水性化合物(例如，单萜类)来形成，所以它们可以是高度亲脂性的。例如，细乳液与微生物膜之间的融合和/或膜脂质的分裂可以导致破坏细胞膜的完整性，从而引起细胞内内容物漏出和/或细胞死亡。示例性制剂中的油和/或脂质组分的缺乏能增强活性组分的性能，因为脂质可起到阻断酚类化合物进入细胞膜的作用。
在一些实施方案中，如本文所述的乳液可以具有几个独特的和/或意外的利于大规模生产的特性。例如，具有独特的活性组分：表面活性剂：助溶剂比例的示例性制剂在合并活性组分、表面活性剂和助溶剂后可自发形成乳液(例如，自组装)。示例性的比例范围和/或浓度范围包括如本文所述的比例和/或浓度。除了指定的示例性范围之外，混合组分会发生相分离(例如，分层)和/或不会形成乳液。自组装可通过有利的热力学条件进行驱动。例如，通过加入合适量的表面活性剂降低表面张力和/或在乳滴之间具有表面间强排斥的乳液可以有利于形成具有延长贮存期特性的自组装乳液。自组装可以消除对于均质化、热应用和/或高压和/或高剪切处理的需要。乳液的这种自组装过程直接区别于目前可获得的纳米乳液制造技术，其往往可能需要输入能量，例如以高频超声处理和/或均质化形式以形成乳滴(例如，纳米级乳滴)。这个制造优点在工业设施中可能特别具有吸引力，以减少放大的整体难度。在一些实施方案中，具有在所述比例范围和/或浓度范围内的组分的乳液可以是单分散的(例如，PDI<0.5)，高度稳定的和/或可重复制造的。在一些实施方案中，加速和/或实时贮存期研究表明乳滴尺寸的微不足道的变化例如指示的是乳液是单分散的和/或表明乳滴尺寸的均匀尺寸分布。示例性的活性组分可以是环境友好的和/或可以在土壤和/或废水径流中极快降解的。
在一些实施方案中，活性组分首先被加热成液体形式，并且随后添加到水溶剂相中并均质化。在其他实施方案中，乳液的制备是通过将活性组分溶解到有机助溶剂中，然后混合指定浓度范围的表面活性剂和水。在另一个实施方案中，液体形式的活性组分可以直接添加到水/助溶剂/表面活性剂的混合物中，随后均质化。
表1示出制剂的非限制性实施例。
表1实施例配方
实施例1：抗微生物纳米乳液
实施例2：抗微生物纳米乳液
实施例3：抗微生物纳米乳液
实施例4：抗微生物纳米乳液
实验实施例
进行实施例制剂的抗微生物易感性和加速稳定性试验以评估乳液性质。实施例制剂的组合物可以如表2-5中列出的表面活性剂与活性组分的比例。在一些实施方案中，制剂可以包含乙醇作为助溶剂。例如，制剂可包含约1wt％的助溶剂(例如，乙醇)。对于稳定性评估，通过动态光散射测量乳液的平均乳滴尺寸作为时间和处理过程的函数。这些制剂的结果列于表2中，以乳胶粒尺寸和PDI的形式。对于乳液稀释得到活性组分浓度为0.063％的乳液实施方案示出结果；可以在更高和更低的乳液稀释液中得到类似的乳滴尺寸。对于一些实施方案，进行额外的稳定性处理，如表3-5所示。这些测试包括适度加热(例如，加热至约45℃持续约48小时)，冷冻解冻循环(例如，从约-21摄氏度(℃)至约25℃循环的制剂温度)，和/或对13000g乳液体系的离心(例如，约30分钟)。在后处理之后，再次研究乳胶粒尺寸以发现潜在的相分离和不稳定性。
表2：实施例制剂
*n/a是指乳胶粒尺寸过大无法利用动态光散射测量或未形成乳液。
**165nm在25℃贮存3个月后具有0.27的PDI。
表3：示例性实施方案的后热处理
*n/d表示无数据。
表4：示例性实施方案的后冷冻
*n/d表示无数据。
表5：示例性实施方案的后离心(例如，持续约30分钟)
*n/d表示无数据。
除了加速贮存稳定性处理外，在良好实验室规范(GLP)的条件下，利用时间灭菌试验，对于多种真菌、细菌和/或病毒测试一些实施方案的抗微生物活性。表6示出了使用具有如表1所示的实施例1组合物的制剂所测试的病原体的非详尽列表。测试程序包括美国测试和材料协会(ASTM)方法E1052(ASTME1052)悬浮液试验。
表6：杀伤力1的抗微生物实验
实验数据表明制备出在经过加速稳定性测试时动力学稳定的多种细乳液实施方案。此外，一些实施例进行了测试抗微生物活性，并显示出在约1分钟内和约10分钟时间内的基本完全杀灭生物。这些结果表明在几乎无表面活性剂的制剂中，天然酚类化合物的抗微生物特性可以出乎意料的稳定方式得到保存。
编号3的乳液含有比例为10:1的百里香酚和聚山梨醇酯，将其分别用负染色透射电子显微镜进行评估(图1)，发现平均乳胶粒尺寸为135nm，如通过动态光散射所证实的。使用透射电子显微镜对主要活性组分百里香酚对致病性大肠杆菌的效果进行可视化(图2)。参考图2，暴露于0.10％浓度的纯百里香酚乳液中的致病性大肠杆菌表现出立即溶菌和膜损伤的迹象。这些结果清楚地表明百里香酚的膜扰动作用。
除描述对浮游微生物(自由漂浮)的抗微生物活性试验，还进行了这些乳液对生物膜的作用的实验评估。这些测试针对接种了几种食物传播细菌的生菜和蓝莓进行，以模拟农业应用。简而言之，这些实验首先涉及接种大肠杆菌O157:H7、沙门氏菌和李斯特菌的生菜和蓝莓。然后将样品室温孵育1.5小时以允许生物膜形成。在孵育后，将生菜或蓝莓的样品暴露于乳液消毒剂的几种变化例中1分钟。经过乳液处理，将蔬菜/水果样品中和、均质化并连续施涂选择性培养基进行病原体鉴定和计数。这些生物膜抗微生物测试在25℃和4℃下进行。实验数据如下所示。列出的所有乳液均以0.10％活性百里香酚浓度使用：
结果表明，洗涤1分钟后，乳液对于食源性生物膜具有1-3级对数去除率(或90-99.9％)。这种处理明显优于用水洗涤，用水洗涤通常提供小于1级对数去除率。这些数据对于蓝莓和生菜都是一致的。这些功效值相当于使用10-50ppm的氯基消毒剂。此外，添加0.2％柠檬酸也对乳液的抗微生物效力略有改善。这表明在酸性环境中活性得到增强。所述乳液的性能在室温下略优于4℃下。总的来说，数据表明这些乳液可以用作农业消毒剂和生物膜修复。
虽然本公开已经在上文中提供了某些实施方案和实施例，本领域技术人员应当理解的是，本公开超出了具体公开的实施方案，延伸到其它替代实施方案和/或实施方案的用途以及明显的修改方案和等同方案。此外，虽然已经示出并具体描述了几个实施方案，本领域技术人员基于该公开很容易认识到其他修改方案在本公开范围内。还可以设想，可以进行实施方案的特定特征和方面的各种组合或子组合，并且仍然在本公开的范围之内。应该理解的是，所公开的实施方案的各种特征和方面可以结合或彼此替换以形成公开的实施方案的变化模式。因此，本文的公开内容不应受到上述特定实施方案的限制。相反，意图在于将所有的修改方案、等同方案和替代方案均涵盖落在如所附权利要求书限定的本公开的范围之内。

Claims (36)

1.一种抗微生物制剂，包括：
有效量的活性组分，选自单萜和多酚；
非离子或阴离子表面活性剂；
有机助溶剂；和
水，
其中所述制剂是平均乳滴尺寸为约25nm至约3000nm的乳液。
2.如权利要求1所述的抗微生物制剂，其中所述抗微生物制剂有效对抗微生物，所述微生物选自大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌MRSA菌株、粪肠球菌VRE菌株、白色念珠菌、单纯疱疹1、万古霉素耐药性金黄色葡萄球菌、诺沃克病毒、人免疫缺陷病毒、鼻病毒、艰难梭菌、肺炎克雷伯菌、结核分枝杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、李斯特菌、霍乱弧菌、痤疮丙酸杆菌和须发癣菌。
3.如权利要求2所述的抗微生物制剂，其中所述制剂在约10分钟内灭活所述微生物的对数去除率为大于或等于3级对数去除率。
4.如权利要求1-3中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述活性组分选自百里香酚、香芹酚、薄荷醇、丁香酚、甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、柠檬烯、香叶醇、松油醇、桉油醇、柠檬醛。
5.如权利要求1-4中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述表面活性剂选自聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇、葡糖苷、聚氧乙烯二醇辛基酚醚、聚氧乙二醇烷基苯酚醚、甘油烷基酯、聚山梨醇酯、失水山梨醇脂肪酸酯类、椰油酰胺、泊洛沙姆、聚乙氧基化牛油胺、十二烷基硫酸钠和月桂基聚醚硫酸钠。
6.如权利要求1-5中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述有机助溶剂选自乙醇、甲醇、乙酸、丙酮、甲乙酮、丁醇、氯仿、DMSO、醚、柠檬酸和羧酸。
7.如权利要求1-6中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述活性组分存在的浓度为约0.005wt％至约40wt％。
8.如权利要求7所述的抗微生物制剂，其中所述活性组分存在的浓度为约1wt％至约40wt％。
9.如权利要求7所述的抗微生物制剂，其中所述活性组分存在的浓度为约0.02wt％至约1wt％。
10.如权利要求7所述的抗微生物制剂，其中所述活性组分存在的浓度为约0.05wt％至约0.10wt％。
11.如权利要求1-10中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述活性组分与所述表面活性剂之间的重量比为约1：5至约30：1。
12.如权利要求11所述的抗微生物制剂，其中所述活性组分与所述表面活性剂之间的重量比为约10：1。
13.如权利要求1-10中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述表面活性剂存在的浓度为约0.0015wt％至约0.1wt％。
14.如权利要求1-10中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述表面活性剂存在的浓度为约0.005wt％至约0.01wt％。
15.如权利要求14所述的抗微生物制剂，其中所述有机助溶剂存在的浓度为约0.2wt％至约75wt％。
16.如权利要求15所述的抗微生物制剂，其中所述有机助溶剂存在的浓度为约5wt％至约75wt％。
17.如权利要求15所述的抗微生物制剂，其中所述有机助溶剂存在的浓度为约0.2wt％至约5wt％。
18.如权利要求15所述的抗微生物制剂，其中所述有机助溶剂存在的浓度为约0.25wt％至约1wt％。
19.如权利要求1-19中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述抗微生物制剂以乳液形式递送。
20.如权利要求19所述的抗微生物制剂，其中所述抗微生物制剂包括基本自组装的乳液。
21.如权利要求20所述的抗微生物制剂，其中所述抗微生物制剂具有约25nm至约600nm的平均乳滴尺寸。
22.如权利要求21所述的抗微生物制剂，其中所述乳液的平均乳滴尺寸为约25nm至约500nm。
23.如权利要求21所述的抗微生物制剂，其中所述乳液的平均乳滴尺寸为约25nm至约900nm。
24.如权利要求21所述的抗微生物制剂，其中所述乳液的平均乳滴尺寸为约100nm至约600nm。
25.如权利要求21所述的抗微生物制剂，其中所述乳液的平均乳滴尺寸为约600nm至约3000nm。
26.如权利要求1-25中任一项所述的括微生物制剂，还包含香味剂。
27.如权利要求26所述的括微生物制剂，其中所述香味剂包括精油和香料中的至少其一。
28.如权利要求1-27中任一项所述的抗微生物制剂，还包括螯合剂。
29.如权利要求28所述的抗微生物制剂，其中所述螯合剂包括EDTA和柠檬酸中的至少其一。
30.如权利要求1-29中任一项所述的抗微生物制剂，还包括孢子萌发剂。
31.如权利要求1-30中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述抗微生物制剂用于表面消毒剂、创口杀菌制剂和农业消毒剂中的至少其一。
32.如权利要求1-31中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述抗微生物制剂以液体形式实施。
33.如权利要求1-31中任一项所述的抗微生物制剂，其中所述抗微生物制剂引入到水胶体悬浮液中。
34.一种包含如权利要求1-33中任一项所述的抗微生物制剂的产品，选自洗涤液、消毒剂、灭菌剂、防腐剂、创口护理制剂、农业喷雾剂或冲洗剂、家用水果或蔬菜喷雾剂、湿巾和个人护理产品。
35.一种减少物体上的活微生物的方法，包括使所述物体与有效量的如权利要求1-32中任一项所述的抗微生物制剂接触。
36.如权利要求34所述的方法，其中所述物体包括硬表面、生物组织或食物。
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