CZ308794B6 - Mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek a jeho použití - Google Patents

Mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek a jeho použití Download PDF

Info

Publication number
CZ308794B6
CZ308794B6 CZ2016-735A CZ2016735A CZ308794B6 CZ 308794 B6 CZ308794 B6 CZ 308794B6 CZ 2016735 A CZ2016735 A CZ 2016735A CZ 308794 B6 CZ308794 B6 CZ 308794B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
mesoporous
mesoporous material
smps
mdx
eugenol
Prior art date
Application number
CZ2016-735A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2016735A3 (cs
Inventor
Pavel KlouÄŤek
Pavel doc. Ing. Klouček
Matěj Božik
Matěj Ing. Božik
Ramón MARTÍNEZ MÁÑEZ
Máñez Ramón Martínez
Andrea BERNARDOS BAU
Bau Andrea Bernardos
Original Assignee
Česká zemědělská univerzita v Praze
Universitat Politècnica De València
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Česká zemědělská univerzita v Praze, Universitat Politècnica De València filed Critical Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority to CZ2016-735A priority Critical patent/CZ308794B6/cs
Priority to ES17808050T priority patent/ES2893438T3/es
Priority to PT178080503T priority patent/PT3544594T/pt
Priority to DK17808050.3T priority patent/DK3544594T3/da
Priority to PCT/EP2017/080341 priority patent/WO2018096098A1/en
Priority to EP17808050.3A priority patent/EP3544594B1/en
Priority to PL17808050T priority patent/PL3544594T3/pl
Publication of CZ2016735A3 publication Critical patent/CZ2016735A3/cs
Publication of CZ308794B6 publication Critical patent/CZ308794B6/cs

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/5115—Inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/18—Vapour or smoke emitting compositions with delayed or sustained release
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/26—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests in coated particulate form
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/26—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests in coated particulate form
    • A01N25/28—Microcapsules or nanocapsules
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/045—Hydroxy compounds, e.g. alcohols; Salts thereof, e.g. alcoholates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/045—Hydroxy compounds, e.g. alcohols; Salts thereof, e.g. alcoholates
    • A61K31/05—Phenols
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/095—Sulfur, selenium, or tellurium compounds, e.g. thiols
    • A61K31/105—Persulfides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/11—Aldehydes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/12—Ketones
    • A61K31/122—Ketones having the oxygen directly attached to a ring, e.g. quinones, vitamin K1, anthralin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/21—Esters, e.g. nitroglycerine, selenocyanates
    • A61K31/26—Cyanate or isocyanate esters; Thiocyanate or isothiocyanate esters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/02—Inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6921—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere
    • A61K47/6923—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere the form being an inorganic particle, e.g. ceramic particles, silica particles, ferrite or synsorb
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/5123—Organic compounds, e.g. fats, sugars
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/513—Organic macromolecular compounds; Dendrimers
    • A61K9/5161—Polysaccharides, e.g. alginate, chitosan, cellulose derivatives; Cyclodextrin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N2300/00—Combinations or mixtures of active ingredients covered by classes A01N27/00 - A01N65/48 with other active or formulation relevant ingredients, e.g. specific carrier materials or surfactants, covered by classes A01N25/00 - A01N65/48

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

Předkládané řešení se týká mezoporézního materiálu na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek cílovým mikroorganismem, přičemž mezoporézní materiál obsahuje mezoporézní nanočástice oxidu křemičitého o velikosti v rozmezí od 100 nm do 1 μm s velikostí pórů 2 až 15 nm, na jehož povrchu jsou kovalentně přes spojku L, kterou je trialkoxysilan, navázány sacharidové deriváty o počtu sacharidových jednotek 3 až 20, přičemž v pórech mezoporézní nanočástice je enkapsulovaná aktivní látka. Dále se předkládané řešení týká použití tohoto mezoporézního materiálu.

Description

V poslední době významně stoupá poptávka po přírodních produktech bez chemických aditiv či reziduí a je stále více kladen důraz na zdravý životní styl coby prevenci proti civilizačním chorobám. Nové možnosti antimikrobiálních přípravků se v posledních desetiletích rychle rozvíjejí. Tradiční systémy jsou ve většině případů založeny na použití nosičů na bázi organických polymerů, které obvykle uvolňují svůj obsah mechanismem difúzních procesů nebo prostřednictvím degradace polymemího nosiče. Nově jsou vyvíjeny systémy, kdy k uvolňování určitých látek dochází řízené, tedy pouze v přítomnosti specifického stimulu.
Na rozdíl od tradičních nosičů, mezoporézní křemičitany (MPK) funkcializované kovalentně vázanými molekulami blokujícími póry, představují velmi perspektivní technologii a jsou v posledních letech intenzivně zkoumány. Jejich výhodou je zejména možnost uzavírání pórů pomocí různých typů molekul, které mohou být odštěpeny velmi specifickými vnějšími mechanismy. Tím pádem MPK dokážou uvolnit svůj obsah ve vhodném místě a čase. Mezi prozkoumané vnější mechanismy patří například fotochemické, elektrochemické a iontové reakce, změny polarity nebo přítomnost určitých biomolekul, které dokážou uvolnit biologicky aktivní látky ze skupiny cytotoxických látek, proteinů, barviv, enzymů nebo fragmentů nukleových kyselin.
Významným patogenem skladovaných zemědělských produktů je Aspergillus niger, jehož některé kmeny produkují ochratoxin A, který má nefrotoxické, imunotoxické, karcinogenní a teratogenní účinky. Antimikrobiální těkavé látky z rostlin jsou vhodnou alternativou syntetických pesticidů a konzervantů potravin a jejich řízené uvolňování by usnadnilo aplikaci a zajistilo dlouhodobou účinnost a snadnou manipulaci, aniž by byla negativně ovlivněna jejich fungicidní aktivita.
Enkapsulace výše zmíněných těkavých antimikrobiálních látek do mezoporézního křemičitanu MCM-41 byla studována v článku A. Janatová et al., Industrial Crops and Products, 2015, 67, 2016-220. Adsorpcí těkavých látek do pórů mezoporézního křemičitanu bylo dosaženo zpomalení odpařování těchto látek a tím i delší celkové doby jejich působení na kolonie Aspergillus niger.
Ve stavu techniky však dosud chybí materiály, které by těkavou aktivní látku uvolňovaly pouze v přítomnosti patogenních mikroorganismů a nedocházelo by tudíž k jejímu postupnému neregulovatelnému uvolňování odpařováním.
Podstata vynálezu
Předkládaný vynález se týká mezoporézních nanočástic oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek. Nanočástice zahrnují mezoporézní oxid křemičitý fimkcionalizovaný sacharidy. Póry mezoporézního materiálu jsou naplněny aktivní látkou, která je v nich „uzamčena fimkcionalizovanými sacharidy, jež brání jejímu samovolnému uvolňování odpařováním. Během kontaktu mezoporézního materiálu podle předkládaného vynálezu s cílovými mikroorganismy tyto produkují enzymy potřebné pro hydrolýzu sacharidů na povrchu nanočástic. Tím je umožněno uvolnění aktivních látek řízeným způsobem, tedy pomocí enzymatické hydrolýzy. Aktivní látky
- 1CZ 308794 B6 tedy zůstávají enkapsulované v mezoporézním materiálu, dokud tento nepřijde do kontaktu s cílovými mikroorganismy. Nedochází tedy ke zbytečnému a předčasnému uvolňování aktivní látky do životního prostředí. Navíc tento postup umožňuje dlouhodobou aplikaci i těkavých antimikrobiálních látek, které by jinak rychle vyprchaly. Podstata předkládaného vynálezu spočívá v novém materiálu pro řízené uvolňování zejména těkavých aktivních látek. Tento materiál je složen z mezoporézních křemičitanu jejichž póry, obsahující aktivní látku, jsou uzavřeny pomocí sacharidů. Materiál je navržen tak, že odstranění kovalentně vázaných molekul blokujících poryje způsobeno aktivitou enzymů, které mohou být produkovány mikroorganismy přítomnými v okolí materiálu (tedy cílovými mikroorganismy). V případě, že aktivní látky naplněné v pórech mají antimikrobiální vlastnosti, dojde k inhibici růstu mikroorganismů přítomných v okolí materiálu.
Kovalentně vázané molekuly blokující póry jsou zavedeny na povrch mezoporézních nanočástic pomocí silanizačních činidel, která tvoří kovalentní vazby se silanolovými skupinami na povrchu nanočástic. Jako aktivní látky mohou být použity antimikrobiální látky, např. silice nebo jejich komponenty např. karvakrol, eugenol, tymol, tymochinon, diallyldisulfid nebo allylizothiokyanát. Mezoporézní nanočástice oxidu křemičitého pro řízené uvolňování zejména těkavých aktivních látek tak mají aplikační potenciál zejména v zemědělsko-potravinářském, kosmetickém a farmaceutickém průmyslu pro svou zvýšenou stabilitu a biodostupnost.
Předmětem předkládaného vynálezu je mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek cílovým mikroorganismem, který obsahuje mezoporézní nanočástice oxidu křemičitého o velikosti v rozmezí od 100 nm do 1 pm s velikostí pórů 2 až 15 nm, na jehož povrchu jsou kovalentně přes spojku L, kterou je trialkoxysilan, navázány sacharidové deriváty, přičemž v pórech mezoporézní nanočástice je enkapsulovaná aktivní látka. Spojka L je s výhodou vybraná ze skupiny zahrnující 3-aminopropyltriethoxysilanyl, 3-jodopropyltriethoxysilanyl a 3merkaptopropyltrimethoxysilanyl. Mezoporézní materiál podle předkládaného vynálezu se s výhodou připraví tak, že se aktivní látka enkapsuluje do mezoporézní nanočástice oxidu křemičitého třepáním směsi aktivní látky a mezoporézní nanočástice bez přítomnosti rozpouštědla při teplotě v rozmezí od 20 °C do 250 °C, s výhodou po dobu alespoň 24 hodin, a poté se k reakční směsi přidá sacharidový derivát, připravený reakcí roztoku silanizačního činidla, s výhodou 3aminopropyltriethoxysilanu v ethanolu, se suspenzí sacharidu (3 až 20 sacharidových jednotek) v ethanolu při teplotě v rozmezí od 20 °C do 80 °C, s výhodou po dobu alespoň 24 hodin, a výsledná směs se míchá při teplotě v rozmezí od 20 °C do 80 °C, s výhodou po dobu 4 až 8 hodin.
Sacharidový derivát je derivátem maltodextrinu o počtu sacharidových jednotek 3 až 20.
Aktivní látkou mezoporézního materiálu podle předkládaného vynálezu je antibakteriální a/nebo antifůngální těkavá látka, s výhodou je aktivní látka vybraná ze skupiny obsahující eugenol, karvakrol, cinnamaldehyd, tymol, allylizothiokyanát, diallyldisulfid, thymochinon, citral, linalool, geraniol, mentol a jejich směsi.
V jiném výhodném provedení obsahuje mezoporézní materiál podle předkládaného vynálezu mezoporézní nanočástice oxidu křemičitého vybrané ze skupiny obsahující MCM-41, (kulovité částice o průměru 100 až 1000 nm, průměr pórů 2 až 3 nm) a SBA-15 (nepravidelné tyčinky o délce cca 1000 nm, průměr pórů 5 až 15 nm).
Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž použití mezoporézního materiálu podle předkládaného vynálezu jako antimikrobiálních agens, s výhodou antifůngálních agens.
Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž použití mezoporézního materiálu podle předkládaného vynálezu v zemědělství a/nebo potravinářském průmyslu a/nebo v kosmetickém průmyslu.
Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž mezoporézní materiál podle předkládaného vynálezu pro použití jako léčivo.
-2CZ 308794 B6
Objasnění výkresů
Obr. 1: Schéma mezoporézního oxidu křemičitého s enkapsulovanou aktivní látkou (eugenol) jehož póry jsou uzavřeny maltodextrinem a maltózou.
Obr. 2: Schematické znázornění syntézy mezoporézního materiálu.
Obr. 3: Schéma uvolňování eugenolu ze systému mezoporézního materiálu s kovalentně vázaným maltodextrinem za přítomnosti enzymů štěpících glykosidickou vazbu maltodextrinu.
Obr. 4: Kinetika uvolňování eugenolu ze systému mezoporézního materiálu s kovalentně vázaným maltodextrinem v nepřítomnosti a v přítomnosti spor A. niger.
Obr. 5: Antifůngální aktivita eugenolu enkapsulovaného do SMPS a uzavřeného pomocí glukózy, maltózy a maltodextrinu po 15 dnech.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1: Syntéza MCM-41
Mezoporézní nanočástice MCM-41 byly syntetizovány za použití následujícího postupu: ncetyltrimethylammoniumbromid (CTABr, 2,00 g, 5,48 mmol) byl nejprve rozpuštěn v 960 ml deionizované vody. Vodný roztok NaOH (2.00 M, 7,00 ml) byl přidán k roztoku CTABr, teplota roztoku byla upravena na 95 °C. TEOS (tetraethoxysilan 10,00 ml, 51,41 mmol) byl po kapkách přidán k roztoku povrchově aktivního činidla. Směs byla míchána po dobu 3 hodin, čímž byla získána bílá sraženina. Sraženina byla odstředěna a promyta deionizovanou vodou a ethanolem. Nakonec byla pevná látka usušena při teplotě 60 °C. Pro přípravu konečného materiálu (MCM41), byla pevná látka kalcinována při 550 °C v oxidační atmosféře po dobu 5 hodin, aby došlo k odstranění organických fází. Tato látkaje dále označována jako SMPS (solid mesoporous support).
Příklad 2: Syntéza derivátů sacharidů
Syntéza derivátu glukózy - není předmětem vynálezu
Roztok 3-aminopropyltriethoxysílánu (5,85 ml, 25 mmol) v ethanolu byl přidán k suspenzi glukózy (5,4 g) v ethanolu (celkový objem 250 ml). Reakční směs byla míchána po dobu 24 hodin při teplotě místnosti a potom byla zahřívána po dobu 30 minut při teplotě 60 °C. Rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku, čímž byla získána bílá pevná látka, dále označovaná jako GLU (obr. 6).
Syntéza derivátu maltózy - není předmětem vynálezu
Roztok 3-aminopropyltriethoxysílánu (5,85 ml, 25 mmol) v ethanolu byl přidán k suspenzi monohydrátu maltózy (5,4 g, 15 mmol) v ethanolu (celkový objem 250 ml). Reakční směs byla míchána po dobu 24 hodin při teplotě místnosti a potom byla zahřívána po dobu 30 minut při teplotě 60 °C. Rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku, čímž byla získána bílá pevná látka, dále označovaná jako MAL (obr. 6).
Syntéza derivátu maltodextrinu
Roztok 3-aminopropyltriethoxysílánu (5,85 ml, 25 mmol) v ethanolu byl přidán k suspenzi 18 % maltodextrinu (5,4 g), v ethanolu (celkový objem 250 ml). Reakční směs byla míchána po dobu 24 hodin při teplotě místnosti a potom byla zahřívána po dobu 30 minut při teplotě 60 °C.
-3CZ 308794 B6
Rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku, čímž byla získána bílá pevná látka dále označovaná jako MDX (obr. 6).
Příklad 3: Enkapsulace eugenolu do MCM-41
Enkapsulace eugenolu do mezoporézního křemičitanu MCM-41 bylo dosaženo pomocí adsorpce smícháním eugenolu (50 mg) s MCM-41 (50 mg) v dobře uzavřené lahvičce. Směs byla inkubována v peci při teplotě 40 °C po dobu 24 hodin za nepřetržitého třepání. Množství enkapsulovaného eugenolu v nosiči MCM-41 bylo stanoveno měřením zvýšení hmotnosti vzorku a pomocí termogravimetrické analýzy (TGA) a elementární analýzy (EA). Pomocí tohoto postupu byl připraven definovaný materiál SMPS-EU s obsahem eugenolu 51,6 % hmota.
Příklad 4: Funkcionalizace mezoporézního materiálu sacharidy
Syntéza GLU-SMPS-EU - není předmětem vynálezu
Byla vytvořena suspenze rozmícháním 100 mg SMPS-EU, připraveného dle příkladu 3, ve 40 ml vody v baňce s kulatým dnem pod inertní atmosférou N2. Poté byl přidán přebytek glukózového derivátu GLU (1 g) ve 20 ml vody, a finální směs byla míchána po dobu 5,5 hodin při teplotě místnosti. Nakonec byla pevná látka (GLU-SMPS-EU) odfiltrována, promyta 40 ml vody, a vysušena při teplotě 40 °C po dobu 12 hodin (viz obr. 2). Výtěžnost reakce byla 40 %, obsah eugenolu 10 % hmota.
Syntéza MAL-SMPS-EU - není předmětem vynálezu
Byla vytvořena suspenze rozmícháním 100 mg SMPS-EU, připraveného dle příkladu 3, ve 40 ml vody v baňce s kulatým dnem pod inertní atmosférou N2. Poté byl přidán přebytek maltózového derivátu MAL (1 g, 1,8 mmol) ve 20 ml vody, a finální směs byla míchána po dobu 5,5 hodin při teplotě místnosti. Nakonec byla pevná látka (MAL-SMPS-EU) odfiltrována, promyta 40 ml vody, a vysušena při teplotě 40 °C po dobu 12 hodin (viz obr. 2). Výtěžnost reakce byla 40 %, obsah eugenolu 10 % hmota.
Syntéza MDX-SMPS-EU
Byla vytvořena suspenze rozmícháním 100 mg SMPS-EU, připraveného dle příkladu 3, ve 40 ml vody v baňce s kulatým dnem pod inertní atmosférou N2. Poté byl přidán přebytek maltodextrinového derivátu MDX (1 g) ve 20 ml vody, a finální směs byla míchána po dobu 5,5 hodin při teplotě místnosti. Nakonec byla pevná látka (MDX-SMPS-EU) odfiltrována, promyta 40 ml vody, a vysušena při teplotě 40 °C po dobu 12 hodin (viz obr. 2). Výtěžnost reakce byla 40 %, obsah eugenolu 10 % hmota.
Příklad 5: Studie uvolňování Eugenolu
Suspenze vytvořená rozmícháním 5 mg MDX-SMPS-EU ve 100 μΐ sterilizované vody byla nalita do 10 ml headspace viálek obsahujících 2 ml ztuhlého Sabouraud dextrózového agaru (SDA). Byla připravena inokulační suspenze spor promytím kultur Aspergillus niger 2 mililitry sterilního Tris pufrovaného fyziologickém roztoku (TBS), obsahujícího 1 % Tween 80 a byla normalizována na 1 McFarland (cca. 5 x 106 spor na ml). 300 μΐ sterilního TBS a 50 μΐ inokulační suspenze byly přidány do viálek obsahujících MDX-SMPS-EU. Podobným způsobem byla dále připravena kontrola nárůstu (SDA s inokulační suspenzí), a negativní kontrola (MDX-SMPS-EU bez inokulační suspenze), vše ve trojím opakování. Po hydrolýze glykosidických vazeb sacharidových bran pomocí enzymů rostoucí kultury A. niger by mělo dojít k uvolnění těkavého eugenolu z mezoporézního nosiče, viz obr. 3. Pro analýzu uvolňování eugenolu byla použita mikroextrakce na tuhé fázi (SPME) ve spojení s plynovou chromatografií (GC).
-4CZ 308794 B6
Výsledky:
Jak bylo uvedeno výše, cílem je vyvinout formulaci uvolňující antimikrobiální látky v místě a době přítomnosti mikrobiální aktivity. V případě formulace MDX-SMPS-EU došlo v přítomnosti spor A. niger k uvolnění eugenolu o 60 % větším, než v případě jejich nepřítomnosti (obr. 4). To je zřejmě způsobeno klíčením spor, které do svého okolí vylučují enzymy štěpící 1 až 4 glykosidické vazby maltodextrinu, čímž dochází k uvolnění molekul eugenolu enkapsulovaného v pórech SMPS.
Příklad 6: Test antifungální aktivity
Byla připravena inokulační suspenze spor promytím kultur A. niger 2 mililitry sterilního Tris pufrovaného fyziologického roztoku (TBS), obsahujícího 1 % Tween 80 a byla normalizována na 1 McFarland (cca. 5 x 106 spor na ml). 300 μΐ sterilního TBS a 50 μΐ inokulační suspenze byly přidány do mikrozkumavek obsahujících formulace lišící se délkou sacharidového řetězce použitých molekulárních bran (GLU-SMPS-EU, MAL-SMPS-EU, MDX-SMPS-EU). Jako kontrola byl použit čistý eugenol a eugenol enkapsulovaný do MCM-41 bez molekulárních bran (SMPS-EU). Všechny experimenty byly provedeny ve trojím opakování.
Všechny směsi byly intenzivně vortexovány, aby bylo zajištěno dokonalé suspendování, a bezprostředně rozprostřeny na Petriho misky, které obsahovaly SDA. Petriho misky byly uzavřeny víčkem, ale nebyly hermeticky uzavřeny, aby byl umožněn únik těkavých molekul eugenolu z prostoru Petriho misek. Stejným způsobem byla připravena kontrola nárůstu bez přídavku eugenolu. Navážky jednotlivých formulací byly realizovány tak, aby v každé variantě byl stejný obsah eugenolu tj. 0,5 mg čistého eugenolu, 1 mg SPMS-EU a 5 mg GLU-SMPS-EU, MALSMPS-EU a MDX-SMPS-EU. Sledování nárůstu kolonií A. niger bylo prováděno po dobu dvou týdnů vizuální kontrolou.
Výsledky:
Po 2 dnech expozice ještě nedošlo k nárůstu v žádné variantě a nebyly tedy pozorovány významné rozdíly ve srovnání s kontrolou. Po 7 dnech expozice byly nejaktivnější formulace MAL-SMPSEU a MDX-SMPS-EU, u ostatních formulací byl pozorován mírný nárůst A. niger. Po 15 dnech vykazovaly antifungální aktivitu pouze formulace MAL-SPMS-EU a MDX-SPMS-EU, které byly schopny stále úplně inhibovat nárůst A. niger.
Příklad 7: Syntéza dalších mezoporézních materiálů funkcionalizovaných sacharidy a obsahujících enkapsulovanou aktivní látku
Dle příkladů 3 a 4 byly za stejných reakčních podmínek připraveny mezoporézní materiály, uvedené v tabulce 1.
-5CZ 308794 B6
Tabulka 1
Mezoporézní materiál aktivní látka nsnocástíce SíO2 derivát sacharidu obsah aktivní látky (hniotn.%) výtěžek (%)
MDX-SMPS- CAR karvskrol MCM-41 MDX 10 40
MDX-SMPS- CIN csanamaldshyd MCM-41 MDX 1G 40
MDX-SMPS- THY MCM-41 MDX 10 40
MDX-SMPS- ATTC allylizothiolqTmát MCM-41 MDX 10 40
MDX-SMPS- diahykhsslM MCM-41 MDX 1G 40
MDX-SMPS- TQ thymachinon MCM-41 MDX 10 40
MDX-SMPS- CIT citral MCM-41 MDX 10 40
MDX-SMPS- LIN Imalo-ol MCM-41 MDX 10 40
MDX-SMPS- GER gerasnol MCM-41 MDX 10 40
MDX-SMPS- MENT mentol MCM-41 MDX 10 40
Průmyslová využitelnost
Technické řešení umožňuje formulovat aktivní látky do inertních netoxických nosičů tak, aby bylo ίο umožněno jejich uvolnění v místě a čase potřebném pro jejich aplikaci. Uvolnění je řízeno enzymatickou aktivitou v cílovém místě, např. v místě výskytu patogenního mikroorganismu. Toto řešení je možno s výhodou používat pro aplikaci látek, které v čistém stavu nemají vhodné technologické vlastnosti - jsou těkavé, mají nevhodnou polaritu, nevhodné skupenství nebo jiné nevhodné fýzikálně-chemické vlastnosti.

Claims (5)

1. Mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek cílovým mikroorganismem, vyznačený tím, že obsahuje mezoporézní nanočástice oxidu křemičitého o velikosti v rozmezí od 100 run do 1 pm s velikostí pórů 2 až 15 nm, na jehož povrchu jsou kovalentně přes trialkoxysilan navázány sacharidové deriváty, přičemž v pórech mezoporézní nanočástice je enkapsulovaná antibakteriální a/nebo antifungální těkavá látka, a přičemž sacharidové deriváty jsou deriváty maltodextrinu o počtu sacharidových jednotek 3 až 20.
2. Mezoporézní materiál podle nároku 1, vyznačený tím, že mezoporézní nanočástice oxidu křemičitého jsou vybrané ze skupiny obsahující MCM-41 a SBA-15.
3. Použití mezoporézního materiálu podle kteréhokoliv z nároků 1 nebo 2, jako antimikrobiálních agens, s výhodou antifůngálních agens.
4. Použití mezoporézního materiálu podle kteréhokoliv z nároků 1 nebo 2, v zemědělství a/nebo potravinářském průmyslu a/nebo v kosmetickém průmyslu.
5. Mezoporézní materiál podle kteréhokoliv z nároků 1 nebo 2, pro použití jako léčivo.
CZ2016-735A 2016-11-25 2016-11-25 Mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek a jeho použití CZ308794B6 (cs)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-735A CZ308794B6 (cs) 2016-11-25 2016-11-25 Mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek a jeho použití
ES17808050T ES2893438T3 (es) 2016-11-25 2017-11-24 Materiales de sílice mesoporosos para la liberación mantenida de sustancias activas y sus aplicaciones
PT178080503T PT3544594T (pt) 2016-11-25 2017-11-24 Materiais de sílica mesoporosa para a libertação controlada de substâncias ativas e respetivas aplicações
DK17808050.3T DK3544594T3 (da) 2016-11-25 2017-11-24 Mesoporøse silicamaterialer til kontrolleret frigivelse af aktive stoffer og deres anvendelser
PCT/EP2017/080341 WO2018096098A1 (en) 2016-11-25 2017-11-24 Mesoporous silica materials for the controlled release of active substances and their applications
EP17808050.3A EP3544594B1 (en) 2016-11-25 2017-11-24 Mesoporous silica materials for the controlled release of active substances and their applications
PL17808050T PL3544594T3 (pl) 2016-11-25 2017-11-24 Mezoporowate materiały krzemionkowe do kontrolowanego uwalniania substancji czynnych i ich zastosowania

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-735A CZ308794B6 (cs) 2016-11-25 2016-11-25 Mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek a jeho použití

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2016735A3 CZ2016735A3 (cs) 2018-06-06
CZ308794B6 true CZ308794B6 (cs) 2021-05-26

Family

ID=75967063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2016-735A CZ308794B6 (cs) 2016-11-25 2016-11-25 Mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek a jeho použití

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP3544594B1 (cs)
CZ (1) CZ308794B6 (cs)
DK (1) DK3544594T3 (cs)
ES (1) ES2893438T3 (cs)
PL (1) PL3544594T3 (cs)
PT (1) PT3544594T (cs)
WO (1) WO2018096098A1 (cs)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2821420B2 (es) 2019-10-25 2022-09-15 Fund Centro De Innovacion Y Demostracion Tecnologica Sistema de encapsulación y liberación controlada de piretroides de prolongada eficacia en el tiempo contra moscas de la fruta
CN112089131B (zh) * 2020-07-29 2023-09-05 杭州永利百合医疗器械有限公司 一种变色贴合型口罩
WO2023132811A1 (en) * 2022-01-06 2023-07-13 Nanomik Biyoteknoloji Anonim Sirketi Microencapsulated essential oils
US20250176535A1 (en) * 2022-03-04 2025-06-05 The Regents Of The University Of California Compositions and methods for targeted delivery of chemicals and biomolecules to plants and fungi

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017091096A2 (en) * 2015-11-27 2017-06-01 Institutul National De Cercetare-Dezvoltare Pentru Chimie Şi Petrochimie Process for essential oils encapsulation into mesoporous silica systems and for their application as plant biostimulants
WO2017103292A1 (es) * 2015-12-15 2017-06-22 Productos Citrosol, S.A. Partículas de sílica funcionalizadas y cargadas con agentes fungicidas, su preparación y su uso como sistemas de liberación dirigida y controlada de fungicidas

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201317293D0 (en) * 2013-09-30 2013-11-13 Isis Innovation Methods, materials and products for delivering biocides

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017091096A2 (en) * 2015-11-27 2017-06-01 Institutul National De Cercetare-Dezvoltare Pentru Chimie Şi Petrochimie Process for essential oils encapsulation into mesoporous silica systems and for their application as plant biostimulants
WO2017103292A1 (es) * 2015-12-15 2017-06-22 Productos Citrosol, S.A. Partículas de sílica funcionalizadas y cargadas con agentes fungicidas, su preparación y su uso como sistemas de liberación dirigida y controlada de fungicidas

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BERNARDOS, Andrea, et al. Enzyme-responsive intracellular controlled release using nanometric silica mesoporous supports capped with "saccharides". Acs Nano, 2010, 4.11: 6353-6368. *
CAO, Lidong, et al. Quaternized chitosan-capped mesoporous silica nanoparticles as nanocarriers for controlled pesticide release. Nanomaterials, 2016, 6.7: 126. *
JANATOVA, Anezka, et al. Long-term antifungal activity of volatile essential oil components released from mesoporous silica materials. Industrial Crops and Products, 2015, 67: 216-220. *
RUIZ-RICO, María, et al. Bactericidal activity of caprylic acid entrapped in mesoporous silica nanoparticles. Food Control, 2015, 56: 77-85. *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2016735A3 (cs) 2018-06-06
DK3544594T3 (da) 2021-10-18
ES2893438T3 (es) 2022-02-09
EP3544594B1 (en) 2021-08-25
PT3544594T (pt) 2021-10-19
WO2018096098A1 (en) 2018-05-31
EP3544594A1 (en) 2019-10-02
PL3544594T3 (pl) 2022-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bernardos et al. Mesoporous silica‐based materials with bactericidal properties
Cao et al. Positive-charge functionalized mesoporous silica nanoparticles as nanocarriers for controlled 2, 4-dichlorophenoxy acetic acid sodium salt release
Xu et al. Release strategies of silver ions from materials for bacterial killing
Lee et al. Inspired by nature: Facile design of nanoclay–organic hydrogel bone sealant with multifunctional properties for robust bone regeneration
Aditya et al. Zinc oxide nanoparticles dispersed in ionic liquids show high antimicrobial efficacy to skin-specific bacteria
Villanueva et al. Antimicrobial activity of starch hydrogel incorporated with copper nanoparticles
Li et al. Nano–bio interactions: biofilm‐targeted antibacterial nanomaterials
Kaziem et al. Synthesis and insecticidal activity of enzyme-triggered functionalized hollow mesoporous silica for controlled release
Ding et al. Fabrication of a new hyaluronic acid/gelatin nanocomposite hydrogel coating on titanium-based implants for treating biofilm infection and excessive inflammatory response
CZ308794B6 (cs) Mezoporézní materiál na bázi oxidu křemičitého pro řízené uvolňování aktivních látek a jeho použití
Tian et al. Graphene-based nanocomposite as an effective, multifunctional, and recyclable antibacterial agent
CN104922674B (zh) 一种ph‑刺激响应型智能纳米容器及其制备方法
Su et al. Preparation of cotton fabric using sodium alginate-coated nanoparticles to protect against nosocomial pathogens
Feng et al. pH-responsive wound dressing based on biodegradable CuP nanozymes for treating infected and diabetic wounds
Wang et al. Enzyme-responsive COF-based thiol-targeting nanoinhibitor for curing bacterial infections
ES2850125T3 (es) Sistema antimicrobiano, insecticida y acaricida
CN109125737B (zh) 负载前体药物的介孔纳米钌系统及制备和在制备治疗耐药细菌感染药物中的应用
Farah et al. Crosslinked QA‐PEI nanoparticles: synthesis reproducibility, chemical modifications, and stability study
Dou et al. Targeted photodynamic treatment of bacterial biofilms using curcumin encapsulated in cells and cell wall particles
Saha et al. Ameliorative effects of clindamycin-nanoceria conjugate: A ROS responsive smart drug delivery system for diabetic wound healing study
Andrade et al. Surface modification and biological evaluation of kojic acid/silica nanoparticles as platforms for biomedical systems
Yang et al. Poly (γ-glutamic acid) nanocoating to enhance the viability of Pseudomonas stutzeri NRCB010 through cell surface engineering
Zhang et al. A smart dual-responsive nanoplatform for delivery of prochloraz for the control of rice blast disease
Fernandes et al. Hybrid silver (I)-doped soybean oil and potato starch biopolymer films to combat bacterial biofilms
Sharma et al. Multifunctional halloysite nanotube–polydopamine agro-carriers for controlling bacterial soft rot disease