CN109526982A - 一种低pH的抗微生物溶液及其应用 - Google Patents

Abstract

一种低pH的抗微生物溶液及其应用，本发明涉及微生物技术领域；它的pH为4.0‑6.8，且该抗微生物溶液中包含8‑220mg/L的次氯酸、15‑260mg/L的游离有效氯、5‑150mg/L的氯离子。其制造出来的含有次氯酸的抗微生物溶液抗氧化性强，能够长期保存，有效扩大其应用范围，增加其实用性。

Description

一种低pH的抗微生物溶液及其应用

技术领域

本发明涉及微生物技术领域，具体涉及一种低pH的抗微生物溶液及其应用。

背景技术

次氯酸于20世纪80年代首先发现，因其对金黄色葡萄球菌有显著杀菌效果。经过多年研究实践，次氯酸广谱杀菌消毒的高效性、杀菌后无残留毒性、对人体及空间环境无害、更加环保等优点已逐渐被人们所接受。

由于其对抗各种细菌、病毒和孢子的快速且高效的抗微生物活性，已经显示出广泛应用于消毒杀菌和伤口处理治疗，且次氯酸溶液相比较常规的抗生素不产生抗性或耐受性。次氯酸溶液通常具有５至７的pH，并且含有升高浓度的各种高反应性氯物质和提供抗微生物特性的其他氧化性物质。

现在用于消毒的是次氯酸钠，但是次氯酸钠浓度高、ph值酸性强，不稳定，刺激性强，在一定空间内过不了吸入性实验。

尽管标准的次氯酸溶液是有效的消毒剂，但由于次氯酸存在较强的氧化性，不宜长期保存，造成了次氯酸应用的局限性。由此限制了空间消毒杀菌的时效性及物表消毒和伤口处理治疗的实用性。因此，仍然需要解决上述标准次氯酸溶液的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理、制作方便的低pH的抗微生物溶液及其应用，其制造出来的含有次氯酸的抗微生物溶液抗氧化性强，能够长期保存，有效扩大其应用范围，增加其实用性。

为实现上述目的，本发明中所述的低pH的抗微生物溶液中的pH为4.0-6.8，且该抗微生物溶液中包含8-220mg/L的次氯酸、15-260mg/L的游离有效氯、5-150mg/L的氯离子。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液中所用的水为医学或药物学用水。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液包含缓冲剂，该缓冲剂为柠檬酸盐、醋酸盐、琥珀酸盐、硼酸盐、甲酸盐、苯甲酸盐、碳酸盐、丙酸盐、磷酸盐及其组合物。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液稳定时间大于等于6个月。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液是采用氧化一还原方法或者采用将氯加入包含缓冲剂和水的微生物溶液中的化学方法制成的。

本发明中所述的低pH的抗微生物溶液的应用如下：

应用一：将低pH的抗微生物溶液应用于空间消毒及杀菌，其方法为将指定空间接触有效量的低pH的抗微生物溶液；

应用二：将低pH的抗微生物溶液应用于表面消毒处理，其方法为将表面接触有效量的低pH的抗微生物溶液；

应用三：将低pH的抗微生物溶液应用于治疗损伤组织，其方法为将受损或受伤组织接触治疗有效量的低pH的抗微生物溶液；

应用四：将低pH的抗微生物溶液应用于饮水机消毒及杀菌处理，其方法为将饮水机水流管道内部接触有效量的低pH的抗微生物溶液。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液以冲洗、蒸汽、喷烟雾化、雾化或喷雾化分别施用于应用一中的指定空间、应用二中的表面以及应用三中的受损或受伤组织上。

进一步地，所述的指定空间包括室内空间、半密闭空间和密闭空间；其中，所述的室内空间指家庭、病房、太平间、手术室、办公室、商场、餐厅、酒店、月子中心、实验室、宠物店、宠物医院、候车厅、候机厅、健身场所、学校、网吧、养殖场；所述的半密闭空间指交通工具、船舱、储罐、反应塔、冷藏车、沉箱及锅炉、管道、槽车；密闭空间是指垃圾站、温室、粮仓、烟道、储藏室、微波炉、烤箱、消毒柜（消毒仓）。

进一步地，所述的表面指生物的包括口腔、窦腔、颅腔、腹腔、胸腔内或肌肉组织、骨组织、器官组织、粘膜组织及其组合的生物组织，无生命的物体表面及其组合。

进一步地，所述的受损或受伤组织指由于烧伤、割伤、擦伤、刮伤、皮疹、溃疡、刺伤或由于外科手术而受损或受伤的组织，其受到的感染选自病毒、细菌、真菌及其组合的一种或多种微生物引起的。

本发明有益效果为：本发明所述的一种低pH的抗微生物溶液及其应用，其制造出来的含有次氯酸的抗微生物溶液抗氧化性强，能够长期保存，有效扩大其应用范围，增加其实用性，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中测试实验中的稳定性测试数据图表。

图2是根据图1使用Statgraphics建立加速(40℃)货架期FAC数据的回归线。

图3是本发明中测试实验中的基于pH的分解速率图表。

图4是本发明中测试实验中的基于氯离子的分解速率图表。

图5是本发明中测试实验中的反应机理中用pH 5溶液处理的细菌的细胞拓扑结构显微照片。

图6是本发明中测试实验中的反应机理中用pH 7.5处理的细菌的细胞拓扑结构显微照片。

图7是本发明中测试试验中的有机物负荷量控制的图表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本具体实施方式中所述的低pH的抗微生物溶液中的pH为4.0-6.8，且该抗微生物溶液中包含8-220mg/L的次氯酸、15-260mg/L的游离有效氯(即二价氯、次氯酸和次氯酸盐)、5-150mg/L的氯离子，使得低pH的抗微生物溶液中的次氯酸水平维持在提供所需抗微生物活性需要的含量；其中，游离有效氯可以以任何合适的含量存在于上述低pH的抗微生物溶液中，使其获得所需的抗微生物活性；通过比色法来测量氯含量，测量特定波长的紫外光的吸收来测量游离氯，该方法可以单独地测量次氯酸和次氯酸盐。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液中所用的水为医学或药物学用水。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液包含任何合适的含量（即将pH维持在4.0-6.8内）缓冲剂，该缓冲剂为柠檬酸盐、醋酸盐、琥珀酸盐、硼酸盐、甲酸盐、苯甲酸盐、碳酸盐、丙酸盐、磷酸盐及其组合物；作为优选，该缓冲剂为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠及其组合的磷酸盐；更为优选，该缓冲剂为是磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的组合物。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液稳定时间大于等于6个月。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液的生产方法如下：通过氧化一还原方法（即，电解或氧化还原反应）产生了低pH抗微生物溶液，其中使用电能来产生水溶液中的化学变化，将电能引入水中，并且通过电流形式的从一个点至另一个点的电荷传导，将电能通过水来传输；为了电流产生和持续存在，水中必须存在电荷载体，并且必须存在使载体移动的力量；电荷载体可以是电子，如在金属和半导体的情况中，或在溶液情况中，它们是阳离子和阴离子；使用至少一个电解池来产生低pH抗微生物溶液，该电解池包括阳极室、阴极室以及位于阳极室和阴极室之间的盐溶液室；在制备低pH的抗微生物溶液的过程中，在阴极发生还原反应，同时在阳极发生氧化反应；在阳极所产生的水称为阳极水，而在阴极所产生的水称为阴极水；阳极水含有产自电解反应的氧化物质，而阴极水含有来自反应的还原物质；阳极水通常具有一般为约1至约6.8的低pH，含有各种形式的氯，例如，氯气、氯离子、盐酸或次氯酸，还存在各种形式的氧，包括，例如，氧气、过氧化物和臭氧；阴极水具有一般为约7.2至约11的高pH，阴极水含有氢气、氢氧根离子和／或钠离子；用于盐水室中的盐水溶液可以是任何含水盐溶液，其含有合适的离子物质，以产生低pH抗微生物溶液；低pH的抗微生物溶液包含在上述电化学方法中产生的阳极水和阴极水的混合物，上述电化学池进一步包括连接阳极室和阴极室的下游的混合罐；混合罐任选包括合适的装置，用于监控溶液的水平和pH；以这种方式，将阳极水、阴极水以及住选的缓冲剂以任何合适的比例混合在一起，来提供如上所述的所需pH。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液的生产方法如下：采用将氯加入包含缓冲剂和水的缓冲溶液中的化学方法；可以将氯以任何形式加入缓冲溶液中；例如，可以将氯作为含水溶液或气体加入缓冲溶液中；优选地，将氯作为气体加入缓冲溶液中；相似地，氯可以通过任何合适的方式加入；将氯加入缓冲溶液中的示例性方式包括：连续喷雾和鼓泡，最优选地，将氯气鼓泡至缓冲溶液中，氯可以以任何合适的含量和速率加入，使得获得所需的pH和成分含量（例如，游离有效氯）；制备后，可以将低pH的抗微生物溶液转移至密封的容器中，用于分配和销售至最终使用者，例如，健康护理机构，包括医院、疗养院、医生办公室、门诊病人外科手术中心、牙科医院等；可以使用任何合适的密封容器，维持容器所容纳的低pH抗微生物溶液的无菌性和稳定性；容器可以由与溶液相容的任何材料构成，并且通常应当是无反应性的，使得溶液中存在的离子与容器不发生任何可感知程度的反应。

本具体实施方式中所述的低pH的抗微生物溶液的应用如下：

应用一：将低pH的抗微生物溶液应用于空间消毒及杀菌，其方法为将指定空间接触有效量的低pH的抗微生物溶液；通过烟雾化、雾化或喷雾化的方法和装置以具有约1微米至约10微米直径的液滴形式来施用于空间消毒杀菌；其中装置是指空气雾化器、空气加湿器、空气净化器、空气消毒器、空调机、通风机及各类公知领域应用喷洒、雾化、送风的装置设备；

应用二：将低pH的抗微生物溶液应用于表面消毒处理，其方法为将表面接触有效量的低pH的抗微生物溶液；可以通过用冲洗的方法来接触表面；可以采用蒸汽或喷雾，或通过烟雾化、雾化或喷雾化来接触表面；还可以通过清洁擦、布、海绵、刷等底物，将低pH的抗微生物溶液施用于表面，以提供抵抗感染的屏障；

应用三：将低pH的抗微生物溶液应用于治疗损伤组织，其方法为将受损或受伤组织接触治疗有效量（在合理的时间范围内在组织中足以影响治疗或预防应答，可以使用本领域公知的方法来确定该剂量）的低pH的抗微生物溶液；通过用低pH抗微生物溶液冲洗组织，使得受损或受伤的组织接触溶液；上述受损或手上的组织包含外科手术引起的，如口腔外科手术、嫁接外科手术、植入外科手术、移植外科手术、烧灼术、截肢术、放射、化疗，及其组合而受损或受伤的组织；口腔外科手术可以包括牙齿外科手术、牙根管外科手术、拔牙、齿龈外科手术等；还包含非外科手术引起的，如一种或多种烧伤、割伤、擦伤、刮伤、皮疹、溃疡、刺伤，及其组合等，还包含感染的受损或受伤的组织，或由于感染导致受损或受伤的组织，如一种或多种病毒、细菌、真菌及其组合物的微生物；其中病毒包括一种或多种选自以下的病毒：腺病毒、人免疫缺陷病毒、鼻病毒、流感病毒、肝炎病毒、冠状病毒(引起严重急性呼吸窘迫综合症)、轮状病毒、呼吸道合胞病毒、单纯疱疹病毒、水痘带状疱疹病毒、风疹病毒和其他易感病毒；细菌包括一种或多种选自以下的细菌：大肠杆菌，绿脓假单胞菌、金黄色葡萄球菌、萎缩芽孢杆菌、化脓链球菌、猪霍乱沙门氏菌、痢疾志贺氏菌、结核分枝杆菌和其他易感细菌；真菌和酵母包括白色念珠菌、枯草芽孢杆菌、须发藓菌和萎缩芽孢杆菌中的一种或多种；

应用四：将低pH的抗微生物溶液应用于饮水机消毒及杀菌处理，其方法为将饮水机水流管道内部接触有效量的低pH的抗微生物溶液。

进一步地，所述的低pH的抗微生物溶液以冲洗、蒸汽、喷烟雾化、雾化或喷雾化分别施用于应用一中的指定空间、应用二中的表面以及应用三中的受损或受伤组织上。

进一步地，所述的指定空间包括室内空间、半密闭空间和密闭空间；其中，所述的室内空间指家庭、病房、太平间、手术室、办公室、商场、餐厅、酒店、月子中心、实验室、宠物店、宠物医院、候车厅、候机厅、健身场所、学校、网吧、养殖场；所述的半密闭空间指交通工具、船舱、储罐、反应塔、冷藏车、沉箱及锅炉、管道、槽车；密闭空间是指垃圾站、温室、粮仓、烟道、储藏室、微波炉、烤箱、消毒柜（消毒仓）。

进一步地，所述的表面指生物的包括口腔、窦腔、颅腔、腹腔、胸腔内或肌肉组织、骨组织、器官组织、粘膜组织及其组合的生物组织。无生命的物体表面及其组合。

进一步地，所述的受损或受伤组织指由于烧伤、割伤、擦伤、刮伤、皮疹、溃疡、刺伤或由于外科手术而受损或受伤的组织，其受到的感染选自病毒、细菌、真菌及其组合的一种或多种微生物引起的。

本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的一种低pH的抗微生物溶液及其应用，其制造出来的含有次氯酸的抗微生物溶液抗氧化性强，能够长期保存，有效扩大其应用范围，增加其实用性，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

实施例一：

本实施例是将氯加入缓冲溶液中的化学方法产生了1升低pH抗微生物溶液，其方法为：将1.Og磷酸二氢钠(NaH2P04)和1.08g磷酸氢二(Na2HP04.7H20)加入1升净化水(RO、DI或蒸馏水)中，并搅拌，以提供具有大约8.OpH的稀释缓冲溶液，将氯气(C12)缓慢鼓泡至稀释缓冲溶液中，直至游离有效氯含量达到150mg/L的水平，所得到的低pH的抗微生物溶液具有5.6的pH。

实施例二：

本实施例是使用氧化一还原方法来产生低pH抗微生物溶液，其方法如下：通过边搅拌边将磷酸二氢钠(NaH2P04)和磷酸氢二钠(Na2HP04)加入10升工艺用水中来制得稀释缓冲溶液，以下提供了加入工艺用水中的磷酸盐含量，这将取决于它们的水合：

磷酸二氢钠（以下之一）：1430g NaH2P04、1645g NaH2P04.H20或1859g NaH2P04.2H20；

磷酸氢二钠（以下之一）：64g Na2HP04、12lg Na2HP04.7H20或16lg Na2HP04.12H20；

盐溶解应当需要5-10分钟，盐溶解后，溶液应当是澄清的，并且没有颗粒迹象，溶液的pH应当大约为pH 4.7；

将缓冲溶液分开加入由三室电化学池提供的阴极水和阳极水中，以总阴极和阳极流速（对于两个池而言）1%的速率来添加缓冲溶液；例如，如果每个池的阳极流速为3升／分钟，阴极流速为2升／分钟，系统的总流速为10升／分钟，而磷酸盐缓冲液将以lOOml/min添加；使用蠕动泵将磷酸盐溶液加入阳极水和阴极水混合区间中，接着进行pH和ORP控制；在加入点之前，将添加线直接分成两条线，使得缓冲溶液加入每个混合区间中（即，阳极水混合区间和阴极水混合区间）；然后将阳极水和阴极水混合，以提供具有140-150ppm的游离有效氯水平和5. 5-5. 8pH的溶液；

然后将低pH抗微生物溶液包装在120mL PET瓶中，其可以配上指压喷雾瓶盖。

测试实验：

1、稳定性测试：将实施例二中产生的一批低pH的抗微生物溶液接受40℃下的稳定性测试，每批一个(1)样品；每个时间点一个(1)样品；将溶液包装在具有指压泵喷雾头的120mLPET容器中，该喷雾头在生产时固走在瓶中；将样品置于设定为40±2℃的环境测试室中，用于加速测试；批释放数据表示T=O，每个数据点由未打开的瓶子来表示；在不同时间点总共测试了四十瓶带有指压喷雾瓶盖的瓶子，以建立加速的货架期测定，在每个时间点测试一瓶，在指定的时间点测试每瓶的游离有效氯含量和pH，对样品进行测试并分析，以符合以下验收标准：游离有效氯(FAC)：70-150ppm；pH：4.5-6.0；

如图1中所示，所有样品都在70ppm-150ppm的FAC规格范围内，并且对于所测试的样品，pH规格范围为4.5-6.0；

如图2中所示，在其中最低制造规格终点（即，最坏情况的预想）制造的产物FAC的较低95%晏信区间达到70ppm的点设定货架期，建立5.8的因数，将40℃下获得的货架期校正至预期的22℃下的货架期，回归线预测证明了充分超过28个月的潜在货架期。

2、基于PH的分解速率测试：将三种溶液密封在玻璃瓶中，并且加热至80℃，来比较分解；第一种具有7.3的pH，第二种具有5.6的pH且不含缓冲剂，第三种具有5.6的pH且含有磷酸盐缓冲剂，所有三种溶液都具有大约130mg/L的游离有效氯；图3中列出了87小时后的反应速率(分解了1/3)，从图3中看出低pH的溶液(5.6的pH)与具有较高pH(7.3的pH)的溶液相比，分解速率降低了大约10倍。

3、基于氯离子的分解速率测试：将三种溶液包装在80z的HDPE易拉瓶中，并且存储在40℃，测试氯离子在pH4-6下对分解速率的影响，第一种氯化物含量为0.03%，第二种氯化物含量为0.5%，第三种氯化物含量为1.0%；从图4中可以看到的，氯化物含量的增加显著提高了分解速率，因此，本发明中低pH的溶液 (0. 03%的氯化物含量)比通常的电解水产品(0. 5-1%的氯化物含量)更稳定。

4、反应机理的测试：用两种溶液（即，pH 5和pH 7.5）处理铜绿假单胞菌；处理后，使用电子显微镜评价了细胞样品；两种溶液都杀灭了所有细菌；然而，用pH 5溶液处理的细菌的细胞拓扑结构（图5）不同于pH 7.5处理的细菌（图6）；使用本发明的pH 5溶液处理提供了显示出死细菌细胞的细胞拓扑结构没有改变（即，没有膜破损）的电子显微镜照片；另一方面，使用现有技术溶液（即，具有7. 5pH的溶液）处理产生了显示出大量来自破裂细胞的碎片和膜破损证据的电子显微镜照片，该数据支持本发明的HOCI溶液(pH5)是通过不同于现有技术的HOCI/NaOC l/C 1)0溶液(pH 7.5)的抗微生物机理来反应的。

5、有机物负荷量控制的测试：在白蛋白（刺激伤口的有机物负荷量并且已知是灭活抗微生物剂的干扰物质）的存在下，测试了两种溶液(pH 4.9和7.0)对抗各种细菌；血清白蛋白是用来表示有机物负荷量的逻辑选择，因为其是人血浆中最大量的蛋白质之一；结果参看图7，从图7中的数据表明，在pH 4.9（本发明），比7.0（现有技术）下，抑制细菌的杀灭需要更多白蛋白（即，有机物负荷量）；因此，本发明的低pH抗微生物溶液将在伤口中更好地起作用，伤口中存在的有机物负荷量可以灭活现有技术的处理溶液。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种低pH的抗微生物溶液，其特征在于：它的pH为4.0-6.8，且该抗微生物溶液中包含8-220mg/L的次氯酸、15-260mg/L的游离有效氯、5-150mg/L的氯离子。

2.根据权利要求1所述的一种低pH的抗微生物溶液，其特征在于：所述的低pH的抗微生物溶液中所用的水为医学或药物学用水。

3.根据权利要求1所述的一种低pH的抗微生物溶液，其特征在于：所述的低pH的抗微生物溶液包含缓冲剂，该缓冲剂为柠檬酸盐、醋酸盐、琥珀酸盐、硼酸盐、甲酸盐、苯甲酸盐、碳酸盐、丙酸盐、磷酸盐及其组合物。

4.根据权利要求1所述的一种低pH的抗微生物溶液，其特征在于：所述的低pH的抗微生物溶液稳定时间大于等于6个月。

5.根据权利要求1所述的一种低pH的抗微生物溶液，其特征在于：其采用氧化一还原方法或者采用将氯加入包含缓冲剂和水的微生物溶液中的化学方法制成的。

6.一种低pH的抗微生物溶液的应用，其特征在于：它的应用如下：

应用一：将低pH的抗微生物溶液应用于空间消毒及杀菌，其方法为将指定空间接触有效量的低pH的抗微生物溶液；

应用二：将低pH的抗微生物溶液应用于表面消毒处理，其方法为将表面接触有效量的低pH的抗微生物溶液；

应用三：将低pH的抗微生物溶液应用于治疗损伤组织，其方法为将受损或受伤组织接触治疗有效量的低pH的抗微生物溶液；

应用四：将低pH的抗微生物溶液应用于饮水机消毒及杀菌处理，其方法为将饮水机水流管道内部接触有效量的低pH的抗微生物溶液。

7.根据权利要求1所述的一种低pH的抗微生物溶液的应用，其特征在于：所述的低pH的抗微生物溶液以冲洗、蒸汽、喷烟雾化、雾化或喷雾化分别施用于应用一中的指定空间、应用二中的表面以及应用三中的受损或受伤组织上。

8.根据权利要求7所述的一种低pH的抗微生物溶液的应用，其特征在于：所述的指定空间包括室内空间、半密闭空间和密闭空间；其中，所述的室内空间指家庭、病房、太平间、手术室、办公室、商场、餐厅、酒店、月子中心、实验室、宠物店、宠物医院、候车厅、候机厅、健身场所、学校、网吧、养殖场；所述的半密闭空间指交通工具、船舱、储罐、反应塔、冷藏车、沉箱及锅炉、管道、槽车；密闭空间是指垃圾站、温室、粮仓、烟道、储藏室、微波炉、烤箱、消毒柜。

9.根据权利要求7所述的一种低pH的抗微生物溶液的应用，其特征在于：所述的表面指生物的包括口腔、窦腔、颅腔、腹腔、胸腔内或肌肉组织、骨组织、器官组织、粘膜组织及其组合的生物组织，无生命的物体表面及其组合。

10.根据权利要求7所述的一种低pH的抗微生物溶液的应用，其特征在于：所述的受损或受伤组织指由于烧伤、割伤、擦伤、刮伤、皮疹、溃疡、刺伤或由于外科手术而受损或受伤的组织，其受到的感染选自病毒、细菌、真菌及其组合的一种或多种微生物引起的。