CN109924571B

CN109924571B - 一种抗菌口罩

Info

Publication number: CN109924571B
Application number: CN201910333635.6A
Authority: CN
Inventors: 余兵生; 朱猛
Original assignee: Zhejiang Hongyu Medical Commodity Co ltd
Current assignee: ZHEJIANG HONGYU MEDICAL COMMODITY Co.,Ltd.
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2039-04-24
Also published as: CN109924571A

Abstract

本发明涉及一种抗菌口罩，其材料是采用化学键结合的方法将生物抗菌剂JHKJT抗菌肽固定在聚对苯二甲酸乙二酯非织造布上制备出一种抗菌材料。该材料具有抗菌剂安全环保，抗菌剂与材料结合牢固的特点。将该抗菌材料与过滤材料复合制备的生物防护口罩在具有物理过滤作用的基础上，还具有抑制和杀灭病原微生物的作用。测试结果显示该口罩在满足GB 19083的基础上具有优良的生物防护性能，能够应用于结核病科室的防护工作中。

Description

一种抗菌口罩

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，具体来说涉及一种抗菌口罩。

背景技术

近年来爆发的大规模疫情多为呼吸道传染病，例如SARS、高致病性禽流感、甲型H1N1流感等。呼吸道传染病通过飞沫和空气传播，具有传播速度快、易感人群广、发病率高的特点，对公众健康和社会稳定造成很大威胁。佩带防护口罩能够阻断病原微生物侵入人体，是预防呼吸道传染病的流行、保护人员健康的有效手段。坚持佩戴口罩可以降低流感的感染，而许多国家在流感爆发时把储备防护口罩作为非药物干预的手段来控制病原微生物的传播。

目前的生物防护口罩多采用聚丙烯熔喷非织造布或驻极体聚丙烯熔喷非织造布作为过滤层，它依靠阻挡截留、惯性碰撞、布朗扩散、静电吸附等物理作用实现对微小颗粒物和病原微生物的高效挡截，如N95口罩的过滤效率达到95％，因此可以对人们提供有效的防护。但有研究表明，滞留在过滤材料上的细菌、病毒等微生物在适宜的条件下能够存活和繁殖，这就存在对人员和环境造成二次污染的可能。在处理污染有炭疽孢子的口罩时发现附着在口罩上的颗粒会再次释放到环境中。为了预防附着在口罩上的病原微生物再次扩散造成的二次污染，人们开始研制能够抑制或杀灭病原微生物的防护口罩。在滤材上添加抗菌剂是赋予口罩抗菌功能的简单有效的方法。

口罩是与人体产生直接接触的纺织品，消费者佩戴口罩的主要原因是雾霾天气的恶化，口罩同样是细菌附着繁殖的良好介质，然而市面上的普通口罩基本上没有抗菌性能，因此开发具有抗菌性能的口罩具有重要意义。现有技术中采用改性纳米银抗菌剂和改性季铵盐抗菌剂对口罩面料进行了抑菌处理，采用吸收法对抑菌处理后样品及抑菌处理后的洗涤样品进行了抗菌效果检测，发现改性纳米银抗菌剂主要成分为银离子无机化合物，与纳米银胶态颗粒相比其银离子直径更低，从而低浓度即可获得高效广谱的抗菌效果。改性季铵盐类抗菌剂是一类综合性能优良的抗菌剂，改性后的季铵盐抗菌剂弥补了普通季铵盐活性低、易脱附等缺点，使其性能发生巨大变化。由于大多数化学抗菌剂存在对人和环境的毒副作用，生物抗菌剂的应用越来越受到重视。

ε-聚赖氨酸(ε-PL)是由20～35个赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基聚合而成的多肽，具有强烈的抗菌能力。其抗菌谱广，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抗菌效果，而且其对芽孢杆菌和一些病毒也有抑制作用，它还具有热稳定性好、水溶性好的特点。ε-PL是一种天然的微生物代谢产物，因此对人体和环境无毒害作用，已于2003年被美国FDA批准为安全的食品保鲜剂。由于上述优点，ε-PL被广泛应用于农业、食品及医学等领域。将生物抗菌剂ε-PL固定在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)非织造布上并与其它过滤材料复合，采用密合拱型结构设计研制出一种生物防护口罩，并对其抗菌性能、过滤性能等进行了测试，取得了较好的效果。

结核分支杆菌(mycobacterium tuberculosis)引起的结核病是目前世界上死亡率最高的慢性感染性疾病之一,每年大约有800万人发病,其中约200万人死亡。作为是胞内寄生菌,结核分支杆菌在感染机体之后,大多数被巨噬细胞吞噬,那些不能被机体免疫系统清除而潜伏下来的细菌也主要寄生于巨噬细胞中。巨噬细胞作为抗结核感染免疫中最重要的免疫细胞,在结核感染过程中发挥着双重作用,一方面,巨噬细胞吞噬病原微生物并杀灭或抑制其生长；另一方面,胞内菌寄生于巨噬细胞内,逃避了机体的免疫系统,并存活和繁殖。

但是现有的口罩在防护结核分枝杆菌方面仍然存在缺陷，因此，急需一种能够防护结核分枝杆菌的医用口罩，用于传染病科的医护人员使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种防结核杆菌口罩。

为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是：

本发明提供一种新颖的抗结核杆菌肽，其序列如SEQ ID NO：1所示。抗菌肽的杀菌模式为即带正电荷的肽单体首先与结核杆菌菌膜表面带负电的磷脂头部基团结合，然后在膜表面聚集排列使得它们的亲水面朝向磷脂头部基团，形成“地毯”状，接着分子发生转动致使疏水残基朝向膜的疏水核，最后通过破坏脂质双层结构来使细胞膜破裂形成孔道，细菌的内容物流出后死亡。

另一方面，

本发明提供一种抗结核杆菌口罩，其特征在于在口罩面料中偶联有抗结核杆菌肽。

一种抗结合杆菌口罩，包括抗菌层，所述抗菌层含有所述的抗菌肽而得。

更具体的，

所述抗菌层为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)非织造布构成。

更具体的，

由于PET上没有可与抗菌肽反应的基团，因此需先对PET进行表面改性处理。通过化学键结合的方法将抗菌肽固定在PET上，制备具有抗菌功能的非织造布。

优选地，所述抗菌口罩依次包括防尘外层、过滤层、抗菌层和贴合内层。

本发明的抗菌层还可用于市售的其他口罩中，如3M、N95口罩。

更具体的，在本发明中：

本发明抗结合杆菌口罩，佩戴舒适，具有较好的拦截结核杆菌以及杀死结核杆菌的作用，对进入肺部的空气有较强的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，特别是在结核病治疗工作的环境中作业时，戴本发明口罩具有非常好的作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，如下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述掲示的技术内容变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对如下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。

实施例1抗菌肽JHKJT的制备

根据SEQ ID NO：1抗菌肽的氨基酸序列,选择毕赤酵母(Pichia pastoris)密码子的偏嗜性，通过SOEing法改造合成抗菌肽基因片段，克隆到pGAPZαA质粒中，获得分泌型重组酵母表达载体pGAPZαA-JHKJT。pGAPZαA-JHKJT通过限制性内切酶Avr II酶切线性化后，经电穿孔法转入毕赤酵母细胞SMD1168。经Zeocin抗性筛选，得到高拷贝转化子，PCR检测表明JHKJT基因与毕赤酵母染色体稳定结合。在GAP启动子调控下，JHKJT蛋白获得分泌表达，其上清表达量约为250mg/L。

实施例2抗菌肽布料的制备

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)非织造布购自天津恒冠非织造布有限公司。

(1)抗菌PET非织造布的制备

由于PET上没有可与抗菌肽反应的基团，因此需先对PET进行表面改性处理。参考Chollet C等人的研究，通过化学键结合的方法将抗菌肽固定在PET上，制备具有抗菌功能的非织造布。具体步骤如下：

(1.1)在PET表面引出羧基

将PET样片(25×25cm)浸入到含0.35％NaOH的乙腈溶液中，于23℃，100rpm条件下反应18h。用蒸馏水洗涤4次，于空气中干燥。将处理后的PET样片浸入到含5％KMnO4的0.6M硫酸溶液中，于60℃反应1h，分别用6M HCl和蒸馏水洗涤数次，于空气中干燥，获得表面具有羧基的PET(简称C-PET)。

用甲苯胺兰染色法测定PET及C-PET表面的羧基含量。根据甲苯胺兰的标准曲线计算得到PET和C-PET表面的羧基含量分别为58.69和599.82nmoL/mm²。结果表明经过改性处理后材料表面的羧基含量明显增加。

(1.2)在PET表面固定JHKJT抗菌肽

将C-PET浸入到含偶联剂0.1％EDC和NHS的0.1M的MES缓冲液中，室温反应24h，分别用0.1M MES缓冲液和蒸馏水洗涤，获得表面羧基活化的PET。将羧基活化的PET浸入含2％实施例1制备的JHKJT抗菌肽的PBS缓冲液(pH7.2)中，于室温反应24h。使PET表面的羧基与抗菌肽上的氨基通过共价键结合。反应结束后，用PBS缓冲液洗涤4次，室温风干，获得固定了抗菌肽的抗菌PET(简称JHKJT-PET)。

实施例3抗菌性能测试

(1)菌悬液抗菌性能测试

参考GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》。首先按规定方法配制金黄色葡萄球菌ATCC25923和大肠杆菌ATCC35218菌悬液，调整其浓度范围为3～4×10⁵CFU/mL。结合分支杆菌ATCC25177，购买自上海北诺生物科技有限公司。按照推荐培养基进行培养，调整其浓度范围为3～4×10⁵CFU/mL。

以未经处理的PET作为对照样品，以固定了JHKJT抗菌肽的PET作为试验样品。将样品灭菌处理后加入含有菌悬液和缓冲液的烧瓶中，振荡接触18h。直接或稀释后取适量液体涂布于营养肉汤固体平皿，于37℃培养24h，观察计数并计算试验样品的抗菌率。样品与菌悬液振荡接触18h后，取出晾干，放入2.5％的戊二醛溶液中固定2h；然后用乙醇洗脱，干燥后喷金，然后用扫描电镜观察样片上细菌的数量。

JHKJT抗菌肽的PET样品对菌悬液的抗菌性能测试结果如表1所示。可见与未经处理的PET相比，无论是对革兰氏阳性菌的代表金黄色葡萄球菌，还是对革兰氏阴性菌的代表大肠杆菌，固定了JHKJT抗菌肽的PET抗菌率均高达99.99％，这也表明了ε-PL是一种抗菌能力强的生物抗菌剂。标准规定当抗菌率大于99％时，样品具有良好的抗菌效果。因此，本文制备的抗菌PET具有优良的常规抗菌性能。而针对结合分支杆菌的抗菌性能同样非常优异，可以实现较好的抑制效果。

表1菌悬液抗菌性能测试结果

(2)抗菌稳定性测试

参考《消毒技术规范》稳定性测试方法进行。采用加速实验法，将样品在37℃条件下放置3个月，然后按照(1)的方法进行抗菌性能测试。结果显示，可见JHKJT抗菌肽-PET样品在37℃条件下放置3个月后，抗菌率仍为99.9％，仍显示出优良的抗菌性能。根据《消毒技术规范》中的规定，加速实验后其抗菌率达到规定的标准值，产品的抗菌作用有效期为室温下至少保持2年，因此可以判断制备的抗菌PET具有良好的抗菌稳定性。这种良好的抗菌稳定性的原因我们认为是抗菌剂JHKJT抗菌肽与PET通过化学键结合，结合程度牢固。

实施例4口罩的制备及其抗菌性能测定

(1)抗菌生物防护口罩的加工

将JHKJT抗菌肽-PET材料作为口罩的最外层，主要起抗菌作用。将聚丙烯熔喷非织造布为口罩的中间层，主要起过滤作用。将聚丙烯针刺非织造布作为口罩的最内层，主要起支撑作用。采用密合拱形结构设计，经超声波模压焊接加工成抗菌生物防护口罩样品。

抗菌生物防护口罩气溶胶过滤性能测试：参考GB 19083-2003《医用防护口罩技术要求》中的方法测试抗菌生物防护口罩对颗粒物的过滤效率和气流阻力。测试装置采用美国TSI 3160分级效率测试台，测试介质是计数中位径为0.075μm的NaCl气溶胶，测试气体流量为85L/min。参考YY 0469-2004《医用外科口罩技术要求》中细菌过滤效率测试方法测试抗菌生物防护口罩对微生物气溶胶的过滤效率。测试装置采用微生物气溶胶过滤效率测试台，测试介质是结核分枝杆菌以及大肠杆菌气溶胶。

JHKJT抗菌肽-PET样品对结核分枝杆菌气溶胶的抗菌性能测试结果如表2所示。环境空气中的病原微生物是以气溶胶的形式存在的；感染者打喷嚏、咳嗽和说话时，病原微生物是通过飞沫的形式释放的。所以人员佩戴防护口罩主要是防护微生物气溶胶，因此气溶胶抗菌性能测试更接近生物防护口罩应用的实际情况。从表2可看出制备的抗菌PET对结核分枝杆菌气溶胶具有较好的抗菌作用，抗菌率为大于95％。该抗菌率低于对菌悬液的抗菌率，分析原因可能是(1)气溶胶试验抗菌PET与细菌作用时间为0.5h，远小于菌悬液试验的作用时间18h。(2)气溶胶试验中细菌仅与抗菌PET的表面接触，而菌悬液试验中抗菌PET浸没在菌悬液中且来回振荡，接触程度更加充分。不过从结果来看，所述抗菌口罩具有较好的杀菌性能。

表2 JHKJT抗菌肽-PET对结核分枝杆菌气溶胶的抗菌性能测试结果

制备的抗菌生物防护口罩对NaCl气溶胶的过滤效率和气流阻力测试结果如表3所示。结果显示其过滤效率为99.32％，高于GB 19083-2003中规定的95％。气流阻力为220Pa，低于GB 19083-2003中规定的35mmH₂O(343Pa)。因此其过滤性能满足GB 19083-2003的要求。

表3抗菌生物防护口罩对NaCl气溶胶的过滤性能

测试次数	过滤效率(％)	阻力(Pa)
			1	99.86	218
2	99.76	209
			3	99.80	215

本发明采用化学键结合的方法将生物抗菌剂JHKJT抗菌肽固定在聚对苯二甲酸乙二酯非织造布上制备出一种抗菌材料。该材料具有抗菌剂安全环保，抗菌剂与材料结合牢固的特点。将该抗菌材料与过滤材料复合制备的生物防护口罩在具有物理过滤作用的基础上，还具有抑制和杀灭病原微生物的作用。测试结果显示该口罩在满足GB 19083的基础上具有优良的生物防护性能，能够应用于结核病科室的防护工作中。

上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

序列表

<110> 宜春希宇生物制品有限公司

<120> 一种抗菌口罩

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 55

<212> PRT

<213> 2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum

<400> 1

Lys Lys Lys Lys Pro Thr Cys Trp Trp Gln Ala His Asn Val Pro Tyr

1 5 10 15

Ile Val Pro Val His Pro Ala Trp Met Tyr Val Arg Gly Arg Ser Asp

20 25 30

Arg Ser Asp Ser Val Phe Gly Ile Val Leu Pro His Ser Arg Trp Arg

35 40 45

Tyr Pro Glu Lys Lys Lys Lys

50 55

Claims

1.一种抗菌口罩，包括抗菌层，所述抗菌层含有抗菌肽；所述抗菌肽序列如SEQ ID NO：1所示。

2.如权利要求1所述的口罩，其中所述抗菌层由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)非织造布构成。

3.如权利要求1所述的口罩，其中所述抗菌口罩依次包括防尘外层、过滤层、抗菌层和贴合内层。

4.一种抗菌肽，其序列如SEQ ID NO：1所示。

5.权利要求4所示的抗菌肽在制备抗结核杆菌的口罩中的应用。