CN113797106B

CN113797106B - 一种抗菌漱口水及其制备方法

Info

Publication number: CN113797106B
Application number: CN202111216469.5A
Authority: CN
Inventors: 李景果; 李博华; 石刘奇; 栗占荣
Original assignee: Henan Provincial Peoples Hospital
Current assignee: Henan Provincial Peoples Hospital
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2041-10-19
Also published as: CN113397996A; CN113797106A

Abstract

本发明属于高分子化学、生物医用材料与药学技术领域，公开一种抗菌漱口水及其制备方法。百分比以g/mL计，漱口水由下述原料制备而成：漱口水药物0.1‑1%、高分子接枝共聚物0.5‑10%、余量为注射用水；其中，所述高分子接枝聚合物为壳聚糖‑g‑（环糊精+3,4‑二羟基苯基丙酸）。本发明显著地延长了漱口水在口腔内作用的有效时间，降低药物浓度，降低药物带来的毒副作用；本发明漱口水在体外有优异的根除细菌生物膜效果，而且体内展现出优异临床一线用药（米诺环素、氯已定）的疗效。

Description

一种抗菌漱口水及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子化学、生物医用材料与药学技术领域，具体涉及一种抗菌漱口水及其制备方法。

背景技术

牙周炎(periodontitis) 由细菌引起的慢性感染性疾病，是导致患者失牙的主要原因，不仅严重影响患者的口腔健康，同时也是全身多种疾病的危险因素。菌斑生物膜中的细菌是牙周病的始动因子。由于口腔独特的生理、解剖等特点，有效清除菌斑生物膜、减少细菌的黏附与聚集目前仍面临巨大的挑战。现在已有许多研究证实生物膜中的细菌对抗菌剂的敏感性比其处于浮游状态时要低得多，而口腔细菌却常以生物膜方式致病，对许多抗菌剂具有很强的抵抗力，这就造成实验室的药敏结果用于临床效果不佳。且口腔生物膜可以在机械清除20分钟后再次开始附着，并在两天之内发育成熟。因此，在牙周炎口腔基础治疗后用漱口水进一步控制菌斑生物膜的生长，对于牙周炎的预后至关重要。但有效的市售抗菌剂较少，且因口腔内唾液不断地冲刷以及进食的影响，药物作用时间大大受限，局部药物浓度难以维持。

近年来，不断地将生物材料应用在药物递送以克服生物膜屏障并有效根除生物膜。但面对复杂的口腔环境，往往难以保证药物作用时间，且需要较高的药物浓度来达到杀菌效果。在局部给药过程中，如何保持局部药物浓度不受唾液冲刷及饮食饮水影响是整个疾病治疗的关键因素。为了达到药物治疗效果，频繁多次给予高剂量的漱口水通常会带来严重的副作用且依从性难以保证。现有临床常用的抗菌漱口水，在治疗时所需药物浓度偏高，滞留时间短，往往效果不佳，大大降低了病人的依从性。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种能够延长漱口水滞留时间、降低给药浓度、增强体内抗菌效果的抗菌漱口水及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种抗菌漱口水，百分比以g/mL计，漱口水由下述原料制备而成：漱口水药物0.1-1%、高分子接枝共聚物0.5-10%、余量为注射用水；其中，所述高分子接枝聚合物为壳聚糖-g-（环糊精+3,4-二羟基苯基丙酸）。

较好地，所述漱口水药物为抗菌药物。

较好地，所述抗菌药物为米诺环素。

较好地，高分子接枝共聚物中，环糊精的接枝率为20-80%，3,4-二羟基苯基丙酸的接枝率为1-15%。

较好地，所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。

所述抗菌漱口水的制备方法：首先，称取高分子接枝聚合物，加入配方量的注射用水，搅拌至完全溶解；然后，称量漱口水药物加入到上述溶液中，搅拌并离心；吸取上清液透析，最后灭菌，即得抗菌漱口水。

壳聚糖-g-（环糊精+3,4-二羟基苯基丙酸）（简称CS-g-（CD+HCA））可按现有技术制备，包括以下步骤：

S1. 合成CD-COOH（单羧基化环糊精）：加入氯乙酸钠（ClCH₂COONa）在碱性条件下定量单羧基化环糊精（CD）的羟基，之后加入盐酸（HCl）调节pH进行酸化；

S2. 合成CS-g-CD：将单羧基化的环糊精通过酰胺化反应，控制反应的投料比，接枝到壳聚糖主链上，合成不同接枝率的壳聚糖-接枝-环糊精（CS-g-CD）；

S3. 合成CS-g-（CD+HCA）：将3,4-二羟基苯基丙酸（HCA）通过酰胺化反应，控制反应的投料比，接枝到CS-g-CD的主链上，合成不同接枝率的CS-g-（CD+HCA）；

详细的步骤为：

S1. 合成CD-COOH：称量CD和NaOH，用注射用水溶解后，加入对应量的ClCH₂COONa，在50℃下油浴反应5h；之后用盐酸调节体系pH至6-7，滴加到过量的有机溶剂中，过滤收集沉淀物，并干燥得到CD-COOH；

S2. 合成CS-g-CD：称量CD-COOH和NHS，用注射用水溶解后置换空气，4℃水浴2h后，加入EDC，4℃水浴反应2h；N₂氛围下，加入壳聚糖，室温下反应24h；离心、过滤、透析、冻干得到CS-g-CD；

S3. 合成CS-g-（CD+HCA）：称量CS-g-CD和NHS，用注射用水溶解后置换空气，4℃水浴2h后，加入EDC，4℃水浴反应2h；N₂氛围下，加入HCA，室温下反应24h；离心、过滤、透析、冻干得到CS-g-（CD+HCA）。

本发明的有益效果：本发明显著地延长了漱口水在口腔内作用的有效时间，降低了抗生素破坏、根除细菌生物膜的高药物浓度，极大地降低药物带来的毒副作用；本发明漱口水，延长载体及药物在口腔内的滞留时间，进而增加了药物的实际作用时间；抗菌结果表明：本发明漱口水在体外有优异的根除细菌生物膜效果，而且体内展现出优异临床一线用药（米诺环素、氯已定）的疗效。

附图说明

图1：CCH的¹H NMR 谱图。

图2：漱口水在细菌生物膜上的滞留性实验。

图3：漱口水在细菌生物膜中的渗透性实验。

图4：体外抗真菌实验结果。

图5：体内抗真菌实验结果。

图6：牙龈出血指数（GBI）对比图。

图7：口内细菌生物膜面积对比图。

具体实施方式

在下面具体实施例的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1—高分子接枝共聚物的合成

高分子接枝共聚物，其分子式为：CS-g-（CD+HCA）。

合成路线为：

合成步骤：

S1. 合成CD-COOH：先将11.92 g β-CD和7.2 g NaOH放入烧瓶中，用30 mL注射水溶解；加入1.165 g ClCH₂COONa，50℃下油浴反应5 h；用盐酸调节溶液的pH为6-7之间，将产物滴加到过量的丙酮中进行沉淀处理，4 ℃冷冻后，抽滤，收集沉淀物并真空干燥24 h得到白色粉末：单羧基化环糊精（缩写为：CD-COOH）；

S2. 合成CS-g-CD：将CD-COOH（1.313 g，1.1 mmol）和NHS（0.173 g，2.8 mmol）置于配有磁力搅拌棒的烧瓶中，用180 mL注射用水溶解，置换3次空气，烧瓶置于4℃水浴中反应2h，加入EDC（0.211 g，2.4 mmol），4 ℃下反应2h；在磁力搅拌、N₂保护下加入0.222 g的壳聚糖（CS），室温反应24 h后；注射用水透析三天，冷冻得到CS-g-CD（缩写为：CC）；

S3. 合成CS-g-（CD+HCA）：将CS-g-CD（2.15 g）和NHS（141 mg，1.225 mmol）置于配有磁力搅拌棒的烧瓶中，用300 mL注射用水溶解，置换3次空气，烧瓶置于4 ℃水浴中反应2h，加入EDC （156.9 mg，0.818 mmol），4℃下反应2h；在磁力搅拌、N₂保护下加入HCA（123.9mg，0.681 mmol），室温反应24 h后；注射用水透析三天，冷冻得到CS-g-(CD+HCA) （缩写为：CCH）。

S3中CCH的¹H NMR 谱图见图1。在CCH的谱图中，6.5-6.8 ppm的峰归属于苯环上的特征峰。这些结果与文献报道的一致，证明目标聚合物成功合成；根据4.9-5.0 ppm 位置的峰（CD）与2.7-2.9 ppm的峰（CS）的面积积分比值，计算出CD的取代度为壳聚糖主链的50 %；根据6.5-6.8 ppm位置的峰（苯环）与2.7-2.9 ppm位置的峰（CS）的面积积分比值，计算出HCA的取代度为壳聚糖主链的14 %。

实施例2--0.1wt% CCH-MI漱口水的制备

首先，称量实施例1 CCH共聚物 0.6克，向其中加入100 mL注射用水，搅拌至完全溶解；然后，精密称量盐酸米诺环素（MH）0.1克加入到上述溶液中，并搅拌至完全溶解得到淡黄色溶液；然后，3500 rpm离心10 min，然后用注射用水透析上清液(MWCO: 3500 Da)，除去未负载的药物，得0.1wt% CCH-MI漱口水。整个操作过程在室温进行。

性能测试：

1、漱口水在细菌生物膜上的滞留性实验

Cy5荧光标记CCH溶液：称量45 mg 实施例1制备的CCH溶于3 mL生理盐水中，搅拌至完全溶解；称量40 µg Cy5（单琥珀酰亚胺酯）溶于200 µL无水乙醇中，缓慢滴加到上述CCH溶液，并不断震荡，得到蓝色溶液，即为Cy5荧光标记CCH溶液。

选用最常见的牙周炎致病菌牙龈卟啉单胞菌为研究对象，使用Cy5荧光标记CCH溶液，以观察载体CCH在细菌生物膜表面的滞留时间。滞留性实验过程如下所示：购入牙龈卟啉单胞菌菌株冻干粉(BNCC 353909)，按说明书步骤进行活化，活化后将白色菌落挑出来，在生理盐水中研磨打散，之后用麦氏仪测出浑浊度，然后再通过计算稀释在脑心浸液肉汤液体培养基（简称BHI液体培养基）中，稀释成10⁵ CFU/mL的菌液，备用；取无菌24孔板，孔底部置一直径8mm玻片，将上述菌液400 μL滴入孔内，在37 ℃的厌氧培养箱中培养3天以便在玻片上形成成熟的细菌生物膜，随后取出24孔板，弃上清液，PBS清洗去除未粘附的游离细菌，在附着生物膜的孔内加入200 μL Cy5荧光标记CCH溶液及200 μL BHI液体培养基，同时以未添加Cy5荧光标记CCH溶液的孔作为对照（此时孔内仅添加400 μL BHI液体培养基），孵育1小时后弃上清，PBS洗涤三次，再次加入400 μL BHI液体培养基，随后不定时更换BHI液体培养基来模拟口腔内唾液的冲洗，12小时后取出玻片，4%多聚甲醛固定，DAPI（蓝色荧光）复染后使用激光共聚焦显微镜进行观察。

实验结果见图2，左图为对照孔--未添加Cy5荧光标记CCH溶液，右图为实验孔--添加Cy5荧光标记CCH溶液。结果表明：与对照孔相比，本发明漱口水载体可以特异性粘附在细菌生物膜上，并可抵抗液体冲刷达12小时之久，对细菌生物膜表现出优异的粘附性能。

2、漱口水在细菌生物膜中的渗透性实验

使用疏水性香豆素6（简称C6）（绿色荧光）标记来替代疏水性米诺环素作为模拟药物，制备双荧光标记CCH溶液，用以模拟CCH-MI漱口水，观察C6在细菌生物膜中的渗透扩散行为。其中，双荧光标记CCH溶液按下述过程制备：称量45 mg实施例1制备的CCH溶于3 mL生理盐水中，搅拌至完全溶解；称量40 µg Cy5（单琥珀酰亚胺酯）溶于200 µL无水乙醇中，缓慢滴加到上述CCH溶液，并不断震荡，得到蓝色溶液；量取5 mg香豆素6（C6）溶于1 mL DMF中，缓慢滴加到蓝色溶液中，并不断震荡，得到绿色浊液，放入4℃冰箱，8 h后，将绿色浊液转移到透析袋中（3500 Da），为保持溶液的渗透压不变，透析液采用生理盐水，透析时间为8h，换三次生理盐水得到仍是绿色浊液，转移到15 mL离心管，4000 rpm离心3 min，取上清液7 mL即为双荧光标记CCH溶液。

渗透性实验过程如下所示：取无菌24孔板，底部置一直径8mm玻片，每孔滴入400 μL 10⁵ CFU/mL的牙龈卟啉单胞菌菌液（制备过程同“1、漱口水在细菌生物膜上的滞留性实验”中所述），在37 ℃的厌氧培养箱中培养3天以便在玻片上形成成熟的细菌生物膜，随后取出24孔板，弃上清液，PBS清洗去除未粘附的游离细菌，在附着生物膜的孔内加入200 μL双荧光标记CCH溶液及200 μL BHI液体培养基，分别在孵育10min、30min、1h后弃上清，PBS洗涤三次，取出玻片，4%多聚甲醛固定，DAPI复染后使用激光共聚焦显微镜进行观察。同时，选取未添加双荧光标记CCH溶液的孔作为0时对照，此时孔内仅添加400 μL BHI液体培养基。

实验结果见图3。结果表明：在加入双荧光标记CCH溶液10min后，蓝色荧光代表的细菌生物膜表面出现代表载体的红色荧光，代表药物的绿色荧光出现的红色荧光周围。这代表药物载体已经部分粘附在细菌生物膜表面，并释放出模拟药物；从剖面可以看到，绿色荧光进入蓝色荧光浅层，代表部分药物进入细菌生物膜的浅层；30min后，覆盖在细菌生物膜表面的红色荧光面积逐渐增大，其周围的绿色荧光面积也明显增加，代表细菌生物膜上粘附的药物载体逐渐增多，药物释放也逐渐增多；从剖面可以看到，绿色荧光在生物膜中的位置进一步加深，面积进一步增加，代表进入细菌生物膜的药物数量和深度进一步增加；1h后，蓝色细菌生物膜表面几乎完全被红色荧光覆盖，大量绿色荧光释放；从剖面可见，绿色荧光贯穿蓝色荧光全层，蓝色荧光表面覆盖红色荧光，代表了药物渗透入生物膜的全层。表明：本发明漱口水通过载体粘附在细菌生物膜表面，延长了药物在口内的滞留时间，同时持续释放疏水性抗菌药物，保证了局部的药物浓度，以利于药物在生物膜中的渗透，大大提高了药物的生物利用度。此外本漱口水选用的疏水性药物，更容易在生物膜中扩散，有利于生物膜中细菌的杀灭。

3、体外破坏、根除生物膜实验

以最常见的牙周炎致病菌牙龈卟啉单胞菌(BNCC 353909)为研究对象，以实施例2制备的0.1wt% CCH-MI漱口水作为实验组，以0.1wt% 盐酸米诺环素水溶液和0.1wt% 浓缩氯已定溶液作为阳性对照组，进行体外生物膜破坏及根除实验，并测试最低生物膜根除浓度。其中，0.1wt% 盐酸米诺环素水溶液按下述过程制备：称量20 mg 盐酸米诺环素（MH）药物溶解在20 mL注射用水中搅拌至完全溶解，即得0.1wt% 盐酸米诺环素水溶液；0.1wt% 浓缩氯已定溶液按下述过程制备：市购福建维真园医药科技有限公司生产的2%浓缩氯己定溶液（规格250mL），然后用纯化水稀释成氯已定浓度为0.1wt%，即得0.1wt% 浓缩氯已定溶液。

具体实验过程如下所示：

生物膜破坏试验：制备10⁵ CFU/mL的牙龈卟啉单胞菌菌液（制备过程同“1、漱口水在细菌生物膜上的滞留性实验”中所述），每孔300 µL加入底部放置玻片的48孔板中，随后在37 ℃的厌氧培养箱中培养3天，形成成熟的细菌生物膜，弃上清后PBS冲洗，洗去浮游细菌，加入150 µL BHI液体培养基并加入150 µL采用微量稀释法配制的1、2、4、8 µg/mL药液，同时以未添加任何药物、仅添加300 µL BHI液体培养基的孔为空白对照，孵育1 天后弃上清，加入300 µL结晶紫水溶液（1.0%），20min后，细菌生物膜与结晶紫形成沉淀，乙醇溶解结晶颗粒后利用酶标仪测定570 nm处吸光度值（A570值）。

实验结果见图4，Control代表空白对照--未添加任何药物仅添加BHI液体培养基，MH代表添加的药物是0.1wt%盐酸米诺环素水溶液、CHX代表添加的药物是0.1wt%浓缩氯已定溶液，CCH代表添加的药物是实施例1制备的高分子接枝共聚物，CCH-MI代表添加的药物是实施例2制备的0.1wt% CCH-MI漱口水，图4A为不同药物对生物膜破坏程度的肉眼观察数码图片，图4B 为不同浓度药物对生物膜破坏程度的量化统计图，图4A中Control组是展现出没有添加任何药物时细菌生物膜生长的量，图4B纵坐标代表生物膜破坏的百分比，是对应药物组细菌生物膜生长的量与Control组细菌生物膜生长的量的百分比。结果表明：与CCH组、CHX组和MH组相比，本发明漱口水在浓度为8 µg/mL时，已经发生生物膜的明显破坏，而CCH组、CHX组和MH组尚有大面积的细菌生物膜存在；相对于MH组和CHX组，本发明漱口水表现出体外优异的生物膜破坏性能。

生物膜根除实验：制备10⁵ CFU/mL的牙龈卟啉单胞菌菌液（制备过程同“1、漱口水在细菌生物膜上的滞留性实验”中所述），每孔200 µL加入底部放置玻片的96孔板中，随后在37 ℃的厌氧培养箱中培养3天，形成成熟的细菌生物膜，弃上清后PBS冲洗，洗去浮游细菌，加入100 µL BHI液体培养基并加入100 µL采用微量稀释法配制的0.5、 1、2、4、8、16、32、64、128、256 µg/mL药液，孵育1天后弃上清，每孔加入200 µLBHI液体培养基再次孵育1天，用酶标仪测定600 nm处吸光度值（A600值）。

实验结果见图5，MH、CHX、CCH、CCH-MI含义同图4。结果表明：与CHX组和MH组相比，本发明漱口水在16 µg/mL时即可根除细菌生物膜，盐酸米诺环素水溶液浓度须达到128 µg/mL才可根除细菌生物膜，而浓缩氯已定溶液在测试浓度内未能根除细菌生物膜。

4、体内抗生物膜实验

以SD雄性大鼠为研究对象，以“∞-结扎+局部涂擦牙龈卟啉单胞菌菌液+高糖饮食”方法建立大鼠牙周炎模型来研究漱口水体内效果。以实施例2制备的0.1wt% CCH-MI漱口水作为实验组，以0.1wt% 盐酸米诺环素水溶液和0.1wt% 浓缩氯已定溶液作为阳性对照组，生理盐水作为空白对照组，其中，0.1wt% 盐酸米诺环素水溶液和0.1wt% 浓缩氯已定溶液的制备过程同“3、体外破坏、根除生物膜实验”中所述。

具体实验过程如下所示：SD雄性大鼠由10%的水合氯醛进行麻醉（4 mL/kg），在手术显微镜下，将5-0的丝线结扎在左上第一、二磨牙牙颈部，丝线尽量深入龈沟，接着用刀片在结扎部位的牙龈处划割，之后采用灭菌竹签将10⁵ CFU/mL的牙龈卟啉单胞菌菌液（制备过程同“1、漱口水在细菌生物膜上的滞留性实验”中所述）涂擦到结扎区域；两天后，20 µL药物分别灌注在大鼠口腔，并做10秒钟停留，每12 h给药一次，给药14 天后，观察大鼠结扎区域牙龈红肿出血情况，并予以牙龈出血指数（GBI）评分，用碱性品红染色，检查并使用Image J软件计算大鼠口腔内细菌生物膜的面积。

牙龈出血指数（GBI）评分标准：

0＝龈缘和龈乳头外观健康，轻探龈沟后不出血；

1＝龈缘和龈乳头呈轻度炎症，轻探龈沟后不出血；

2＝牙龈呈轻度炎症，有颜色改变，无肿胀或血肿，探诊后点状出血；

3＝牙龈呈中度炎症，有颜色改变和轻度水肿，探诊后出血，血溢在龈沟内；

4＝牙龈呈中度炎症，不但有色的改变，并且有明显肿胀，探诊后出血，血溢出龈沟；

5＝牙龈有色的改变，明显肿胀，有时有溃疡，探诊后出血或自动出血。

牙龈出血指数（GBI）如图6所示，Control代表空白对照组（生理盐水，未用药物治疗），CHX代表阳性对照组0.1wt%氯已定漱口水、MH代表阳性对照组0.1wt%盐酸米诺环素水溶液，CCH-MI代表实验组0.1wt% CCH-MI漱口水。由图6可以看出：空白对照组牙龈出血指数均值可达到4.5，阳性对照组牙龈出血情况稍有改善，但无统计学差异，相对于阳性对照组，本发明漱口水作用后，牙龈出血指数明显降低，且差异具有统计学意义。

口内细菌生物膜面积如图7所示，图7A为大鼠口内细菌生物膜碱性品红染色图片，图7B为品红染色的面积的量化分析，Control、MH、CHX、CCH-MI含义同图6。空白对照组与阳性对照组的大鼠牙齿表面均可见大面积的生物膜染色，且可以看到牙颈部骨质的破坏，牙根的暴露；相对于阳性对照组，本发明漱口水作用后，牙齿表面细菌生物膜明显减少，且差异具有统计学意义。结果表明：本发明漱口水可抵抗唾液冲刷，在口内细菌生物膜局部持续药物浓度，有效根除口内细菌生物膜，大大提高了漱口水的口内抗菌效果。

Claims

1.一种抗菌漱口水，其特征在于：百分比以g/mL计，漱口水由下述原料制备而成：漱口水药物0.1-1%、高分子接枝共聚物0.5-10%、余量为注射用水；其中，所述漱口水药物为米诺环素，并且米诺环素以负载在高分子接枝聚合物上的形式存在；所述高分子接枝聚合物为壳聚糖-g-（环糊精+3,4-二羟基苯基丙酸）；高分子接枝共聚物中，环糊精的接枝率为20-80%，3,4-二羟基苯基丙酸的接枝率为1-15%。

2.如权利要求1所述的抗菌漱口水，其特征在于：所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。

3.一种如权利要求1或2所述抗菌漱口水的制备方法，其特征在于：首先，称取高分子接枝聚合物，加入配方量的注射用水，搅拌至完全溶解；然后，称量漱口水药物加入到上述溶液中，搅拌并离心；吸取上清液透析，透析的截留分子量为3500 Da，除去未负载的药物后灭菌，即得抗菌漱口水。