EA041951B1 - COMPOSITION AND METHOD FOR BIOFILM TREATMENT - Google Patents
COMPOSITION AND METHOD FOR BIOFILM TREATMENT Download PDFInfo
- Publication number
- EA041951B1 EA041951B1 EA201991530 EA041951B1 EA 041951 B1 EA041951 B1 EA 041951B1 EA 201991530 EA201991530 EA 201991530 EA 041951 B1 EA041951 B1 EA 041951B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- composition
- water
- compositions
- biofilm
- acetic acid
- Prior art date
Links
Description
Родственные заявкиRelated Applications
Настоящая заявка испрашивает приоритет и преимущества заявки на патент США 15/612571, поданной 2 июня 2017 г.; предварительной заявки на патент США 62/438189, поданной 22 декабря 2016 г.; предварительной заявки на патент США 62/438198, поданной 22 декабря 2016 г.; предварительной заявки на патент США 62/438202, поданной 22 декабря 2016 г.; и предварительной заявки на патент США 62/438204, поданной 22 декабря 2016 г.The present application claims the priority and benefits of US Patent Application 15/612571, filed June 2, 2017; U.S. Provisional Application 62/438189, filed December 22, 2016; U.S. Provisional Application 62/438,198, filed December 22, 2016; U.S. Provisional Application 62/438,202, filed December 22, 2016; and U.S. provisional application 62/438204, filed December 22, 2016.
Содержание каждой из вышеуказанных заявок полностью включено в настоящий документ посредством отсылки.The contents of each of the above applications are hereby incorporated by reference in their entirety.
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Изобретение в целом относится к композициям уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты для лечения биопленок, в частности биопленок на ткани и в ранах, а также других биопленочных инфекций.The invention generally relates to compositions of acetic acid and hypochlorous acid for the treatment of biofilms, in particular biofilms on tissue and in wounds, and other biofilm infections.
Уровень техникиState of the art
Микробные инфекции, которые образуют биопленки, могут представлять серьезную угрозу здоровью. По оценкам ученых, до 80% всех инфекций, поражающих млекопитающих, являются биопленочными инфекциями. Биопленки представляют особую сложность при лечении ран. Медицинские работники долго пытались лечить биопленки в ранах, включая хронические раны и раны, связанные с экземой. Бактерии, такие как S. aureus и P. aeruginosa, формируют биопленки на поверхности ран и в ранах. Эти инфекции плохо поддаются устранению и препятствуют заживлению ран. Было отмечено, например, что 93,5% хронических язв на ногах содержат S. aureus, а 52,2% - P. aeruginosa, при этом язвы, содержащие P. aeruginosa, характеризуются большими размерами ран и более низкой скоростью заживления; см. Gjodsbol et al., 2006, International Wound Journal 3(3):225-31; а также см. Fazli et al., 2009, Journal of Clinical Microbiology 47 (12):4084-89.Microbial infections that form biofilms can pose a serious health threat. Scientists estimate that up to 80% of all infections affecting mammals are biofilm infections. Biofilms represent a particular challenge in the treatment of wounds. Medical professionals have long tried to treat biofilms in wounds, including chronic wounds and wounds associated with eczema. Bacteria such as S. aureus and P. aeruginosa form biofilms on wound surfaces and in wounds. These infections are difficult to treat and interfere with wound healing. It has been noted, for example, that 93.5% of chronic leg ulcers contain S. aureus and 52.2% contain P. aeruginosa, with ulcers containing P. aeruginosa characterized by larger wounds and a slower healing rate; see Gjodsbol et al., 2006, International Wound Journal 3(3):225-31; and also see Fazli et al., 2009, Journal of Clinical Microbiology 47(12):4084-89.
Дезинфицирующие композиции предшествующего уровня техники имеют различные недостатки. Некоторые не могут проникать достаточно глубоко в рану, чтобы полностью уничтожить биопленку, которая закрепилась под поверхностью. Другие слишком быстро рассеиваются и не могут действовать на биопленку достаточно долго, чтобы быть эффективными. Третьи не обладают достаточной стабильностью продукта, что требует получения на месте, что делает их более сложными в применении и менее доступными. Другие противомикробные композиции являются раздражающими для тканей или иным образом несовместимы с наружным применением.Disinfectant compositions of the prior art have various disadvantages. Some cannot penetrate deep enough into the wound to completely destroy the biofilm that has become entrenched below the surface. Others dissipate too quickly and cannot act on the biofilm long enough to be effective. Still others do not have sufficient product stability, requiring local production, making them more difficult to use and less available. Other antimicrobial compositions are tissue irritants or otherwise incompatible with topical use.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Дезинфицирующие композиции, включающие хлорноватистую кислоту и уксусную кислоту, как описано в настоящем документе, могут применяться для лечения биопленок в или на ткани, начиная от простых местных дезинфицирующих средств до ран или других травм кожи. Например, раны часто подвержены микробной инфекции, включая биопленки, которые образуются на поверхности и под поверхностью раны, что препятствует заживлению и может приводить к хроническим заболеваниям. Композиции, содержащие хлорноватистую кислоту и уксусную кислоту, могут применяться для лечения биопленок на ткани. Концентрации HOCl и HAc сбалансированы для достижения синергического эффекта, при котором противомикробные свойства композиции выше, чем можно было бы ожидать, исходя из противомикробных свойств каждого компонента в отдельности. Композиция уксусной кислоты, сбалансированная по количеству HOCl, обеспечивает более высокую противомикробную активность, чем одна уксусная кислота, часто на несколько порядков. Кроме того, хлорноватистая кислота модулирует токсичность уксусной кислоты и обеспечивает обезболивающее действие, позволяя наносить композиции с более высокими концентрациями на кожу или другие ткани без нежелательных побочных эффектов или дискомфорта для пациента.Disinfectant compositions comprising hypochlorous acid and acetic acid, as described herein, can be used to treat biofilms in or on tissue, ranging from simple topical disinfectants to wounds or other skin injuries. For example, wounds are often susceptible to microbial infection, including biofilms that form on and below the surface of the wound that interfere with healing and can lead to chronic disease. Compositions containing hypochlorous acid and acetic acid can be used to treat tissue biofilms. The concentrations of HOCl and HAc are balanced to achieve a synergistic effect in which the antimicrobial properties of the composition are higher than would be expected based on the antimicrobial properties of each component individually. An HOCl-balanced acetic acid composition provides higher antimicrobial activity than acetic acid alone, often by several orders of magnitude. In addition, hypochlorous acid modulates the toxicity of acetic acid and provides an analgesic effect, allowing higher concentration formulations to be applied to the skin or other tissues without unwanted side effects or patient discomfort.
Раскрытые композиции могут применяться для лечения различных типов ткани, как на поверхности, так и под поверхностью. Такой компонент как хлорноватистая кислота эффективен против биопленок на уровне поверхности или биопленки непосредственно под поверхностью, например, раны, тогда как уксусная кислота проникает в рану или ткань более глубоко. В настоящем документе описаны различные композиции, содержащие различные концентрации каждого кислотного компонента для лечения различных типов тканей и ран. Концентрации уксусной кислоты больше чем приблизительно 0,25% могут использоваться для проникновения под поверхность раны. Некоторые композиции, таким образом, содержат уксусную кислоту в концентрациях приблизительно 1,0, приблизительно 2,0% или выше, приблизительно до 5,0%. Аналогичным образом, хлорноватистая кислота присутствует в различных концентрациях в композициях в зависимости от типа обрабатываемой ткани. Например, хлорноватистая кислота в концентрации 80-250 м.д. может применяться для лечения биопленки, поражающей корень зуба, тогда как для композиции ополаскивателя для полости рта требуется только 5-60 м.д. Композиции согласно изобретению особенно эффективны благодаря синергическому балансу между хлорноватистой кислотой и уксусной кислотой, который обеспечивает двойное действие композиций на поверхности, непосредственно под поверхностью и более глубокую подповерхностную обработку ткани, инфицированной биопленкой. Как правило, хлорноватистая кислота способна быстро действовать на или близко к поверхности; тогда как уксусная кислота действует дольше и поэтому может действовать под поверхностью раны.The disclosed compositions can be used to treat various types of tissue, both on the surface and below the surface. A component such as hypochlorous acid is effective against biofilms at the surface level or biofilms immediately below the surface, such as a wound, while acetic acid penetrates the wound or tissue more deeply. This document describes various compositions containing different concentrations of each acidic component for the treatment of various types of tissues and wounds. Acetic acid concentrations greater than about 0.25% can be used to penetrate below the wound surface. Some compositions thus contain acetic acid at concentrations of about 1.0%, about 2.0% or higher, up to about 5.0%. Similarly, hypochlorous acid is present in various concentrations in the compositions depending on the type of tissue being treated. For example, hypochlorous acid at a concentration of 80-250 ppm. can be used to treat root biofilm, while only 5-60 ppm is required for a mouthrinse formulation. The compositions according to the invention are particularly effective due to the synergistic balance between hypochlorous acid and acetic acid, which provides a dual action of the compositions on the surface, immediately below the surface and deeper subsurface treatment of tissue infected with biofilm. As a rule, hypochlorous acid is able to act quickly on or close to the surface; whereas acetic acid lasts longer and can therefore act below the surface of the wound.
Композиции согласно изобретению могут быть представлены в виде геля или крема, что обеспечи- 1 041951 вает более длительное время контакта с тканью. Для лечения ран гели и кремовые композиции также помогают сохранять раны в увлажненном состоянии, что способствует заживлению. Кроме того, один или оба компонента композиций согласно изобретению могут быть заключены в наночастицу для контролируемого или отсроченного высвобождения.Compositions according to the invention may be presented as a gel or cream, which provides a longer contact time with the tissue. For the treatment of wounds, gels and cream compositions also help keep wounds hydrated to promote healing. In addition, one or both components of the compositions according to the invention can be enclosed in a controlled or delayed release nanoparticle.
Раскрытые композиции и способы лечения эффективны против биопленок, где бы они ни находились, в ране, на или в ткани, на нетканевых поверхностях или в предоперационных или посттравматических условиях. Нанесение композиций на участок повреждения кожи помогает бороться с микробной инфекцией путем предотвращения и лечения бактериальной инфекции, включая биопленки. Композиции согласно изобретению могут применяться для оказания первой помощи или в хирургических условиях, для лечения кожи до, во время или после операции. Дезинфекция области перед хирургическим разрезом не только помогает дезинфицировать область операции, но также уменьшает вероятность распространения инфекции на другие ткани во время операции. Композиции хлорноватистой и уксусной кислот также могут применяться для удаления и очистки поврежденных тканей.The disclosed compositions and methods of treatment are effective against biofilms wherever they are, in a wound, on or in tissue, on non-tissue surfaces, or in preoperative or post-traumatic conditions. Application of the compositions to the site of skin injury helps fight microbial infection by preventing and treating bacterial infection, including biofilms. Compositions according to the invention can be used in first aid or in surgical settings, for skin treatment before, during or after surgery. Disinfecting the area before the surgical incision not only helps to disinfect the area of the operation, but also reduces the chance of infection spreading to other tissues during the operation. Compositions of hypochlorous and acetic acids can also be used to remove and clean damaged tissues.
Композиции, описанные в настоящем документе, можно комбинировать с различными вспомогательными веществами и носителями для облегчения наружного применения. Продукты, содержащие хлорноватистую кислоту (и органическую кислоту), могут принимать форму гелей, кремов, примочек, спреев, жидкостей, пен, порошков и других форм для доставки, известных в данной области. В альтернативе композиции могут быть включены в тканевые или волокнистые салфетки или повязки на рану.The compositions described herein may be combined with various excipients and carriers to facilitate topical application. Products containing hypochlorous acid (and organic acid) may take the form of gels, creams, lotions, sprays, liquids, foams, powders, and other delivery forms known in the art. In the alternative, the compositions may be included in tissue or fibrous wipes or wound dressings.
Поскольку раскрытые композиции способны проникать в ткани, они также эффективны для борьбы с биопленками под поверхностью раны, в подкожной ткани, например, в корне зуба, области хирургического вмешательства или глубокой ране.Because the disclosed compositions are capable of penetrating tissues, they are also effective in combating biofilms below the surface of a wound, in subcutaneous tissue, such as at the root of a tooth, surgical site, or deep wound.
В некоторых аспектах изобретение включает композицию, состоящую из уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты. Уксусная кислота присутствует в концентрациях больше чем приблизительно 0,1% и предпочтительно больше чем приблизительно 0,25%. Предпочтительная концентрация хлорноватистой кислоты составляет от приблизительно 10 до приблизительно 1000 м.д. В различных вариантах осуществления конкретные концентрации уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты зависят от предполагаемой области лечения и от того, насколько глубоко под поверхностью ткани требуется лечение.In some aspects, the invention includes a composition consisting of acetic acid and hypochlorous acid. Acetic acid is present in concentrations greater than about 0.1% and preferably greater than about 0.25%. The preferred concentration of hypochlorous acid is from about 10 to about 1000 ppm. In various embodiments, the specific concentrations of acetic acid and hypochlorous acid depend on the intended area of treatment and how deep below the surface of the tissue the treatment is required.
В некоторых вариантах уксусная кислота присутствует в концентрации, достаточной для проникновения под поверхность ткани. В некоторых вариантах осуществления концентрация уксусной кислоты составляет больше чем приблизительно 0,5 и предпочтительно больше чем приблизительно 1,0%, а в некоторых вариантах осуществления она составляет приблизительно 2,0% или больше. Уксусная кислота может быть заключена в наночастицу для контролируемого или отсроченного высвобождения. В некоторых вариантах осуществления хлорноватистая кислота присутствует в концентрации, достаточной для лечения биопленки на поверхности и непосредственно под поверхностью раны. Концентрация хлорноватистой кислоты может составлять от приблизительно 20 до приблизительно 200 м.д. Композиция может дополнительно включать гель, крем, мазь или масло.In some embodiments, the acetic acid is present in a concentration sufficient to penetrate below the surface of the fabric. In some embodiments, the concentration of acetic acid is greater than about 0.5%, and preferably greater than about 1.0%, and in some embodiments, it is greater than or equal to about 2.0%. The acetic acid can be nanoparticulated for controlled or delayed release. In some embodiments, the implementation of hypochlorous acid is present in a concentration sufficient to treat the biofilm on the surface and just below the surface of the wound. The hypochlorous acid concentration may be from about 20 to about 200 ppm. The composition may further include a gel, cream, ointment or oil.
В связанных аспектах изобретение включает способ лечения биопленки в или на ткани. Способы включают нанесение на ткань композиции, содержащей уксусную кислоту в концентрации, достаточной для проникновения через кожу, и хлорноватистой кислоты в количестве, достаточном для удаления биопленки на поверхности ткани и непосредственно под поверхностью ткани.In related aspects, the invention includes a method of treating biofilm in or on tissue. The methods include applying to the fabric a composition containing acetic acid in a concentration sufficient to penetrate the skin and hypochlorous acid in an amount sufficient to remove biofilm on the surface of the tissue and immediately below the surface of the tissue.
Уксусная кислота может присутствовать в количествах, достаточных для удаления биопленки под поверхностью кожи. Уксусная кислота может присутствовать в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,0%, а хлорноватистая кислота может присутствовать в концентрации от приблизительно 10 до приблизительно 1000 м.д.Acetic acid may be present in amounts sufficient to remove the biofilm below the surface of the skin. Acetic acid may be present in an amount of from about 0.1 to about 2.0%, and hypochlorous acid may be present in a concentration of from about 10 to about 1000 ppm.
В некоторых вариантах осуществления ткань, подлежащая лечению, является тканью мочевого пузыря, и концентрация хлорноватистой кислоты составляет приблизительно 80-250 м.д. В других вариантах осуществления ткань, подлежащая лечению, является тканью легкого, и концентрация хлорноватистой кислоты составляет приблизительно 15-60 м.д. В других вариантах осуществления ткань, подлежащая лечению, является зубной тканью, и концентрация хлорноватистой кислоты составляет приблизительно 5-60 м.д., а концентрация уксусной кислоты составляет от приблизительно 0,05 до приблизительно 5,0%.In some embodiments, the tissue to be treated is bladder tissue and the hypochlorous acid concentration is about 80-250 ppm. In other embodiments, the tissue to be treated is lung tissue and the hypochlorous acid concentration is about 15-60 ppm. In other embodiments, the tissue to be treated is dental tissue and the concentration of hypochlorous acid is about 5-60 ppm and the concentration of acetic acid is from about 0.05 to about 5.0%.
В некоторых вариантах осуществления биопленка, подлежащая лечению, сформирована на участке раны, на поверхности и под поверхностью раны. Концентрация уксусной кислоты для лечения раны может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 5,0%.In some embodiments, the biofilm to be treated is formed at the site of the wound, on the surface, and below the surface of the wound. The concentration of acetic acid for wound treatment may be from about 0.5% to about 5.0%.
В связанных аспектах способ лечения биопленки в ткани включает нанесение наночастицы, включающей уксусную кислоту, на участок ткани, в котором подозревается образование биопленки. Наночастица может быть жирорастворимой.In related aspects, a method of treating a biofilm in a tissue comprises applying a nanoparticle comprising acetic acid to a tissue site where biofilm formation is suspected. The nanoparticle may be fat soluble.
- 2 041951- 2 041951
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 является схемой, на которой показана иллюстративная система для получения хлорноватистой кислоты согласно способам изобретения.Fig. 1 is a diagram showing an exemplary system for producing hypochlorous acid according to the methods of the invention.
Фиг. 2 является схемой, на которой показано увеличенное изображение смесительного устройства, показанного на фиг. 1.Fig. 2 is a diagram showing an enlarged view of the mixing device shown in FIG. 1.
Фиг. 3 является схемой, на которой показан внутренний вид смесительной камеры смесительного устройства.Fig. 3 is a diagram showing an inside view of the mixing chamber of the mixing device.
Фиг. 4 является схемой, на которой показан вид спереди элементов, которые разделяют смесительную камеру на множество субкамер. На этом виде показаны отверстия в элементах.Fig. 4 is a diagram showing a front view of the elements that divide the mixing chamber into a plurality of sub-chambers. This view shows holes in the elements.
Фиг. 5 является схемой, на которой показан клапан, снабженный измерительными датчиками для переключения с линии сброса на линию сбора продукта.Fig. 5 is a diagram showing a valve provided with sensors for switching from a discharge line to a product collection line.
Фиг. 6 является схемой, на которой показан клапан на линии сброса и линии сбора продукта.Fig. 6 is a diagram showing a valve in the discharge line and the product collection line.
Фиг. 7 является схемой, на которой показана другая иллюстративная система для получения хлорноватистой кислоты согласно способам изобретения. Эта система предназначена для автоматизированного применения с забуференной деионизированной водой. Буфер может быть включен либо в подаваемую воду, либо может быть введен через отверстие для ввода. Буфер также может быть смешан во время процесса смешивания при использовании NaOH в NaOCl или введен отдельно, а также уксусная кислота или другие подобные кислоты или основания.Fig. 7 is a diagram showing another exemplary system for producing hypochlorous acid according to the methods of the invention. This system is designed for automated use with buffered deionized water. The buffer may be included either in the supply water or may be introduced through the inlet. The buffer can also be mixed during the mixing process using NaOH in NaOCl or introduced separately, as well as acetic acid or other similar acids or bases.
Фиг. 8 является графиком калибровочной кривой, на котором показана концентрация HOCl (м.д.), вычисленная косвенно, в зависимости от электропроводности.Fig. 8 is a graph of a calibration curve showing the HOCl concentration (ppm) calculated indirectly as a function of electrical conductivity.
Фиг. 9 является графиком, на котором показан спектрофотометрический анализ полученной HOCl. Газы, обычно образующиеся в процессе получения HOCl, являются ClO2, Cl2O и Cl2, при этом все они поддаются обнаружению в видимом диапазоне как желтые или желто-красные. График не показывает поглощения от цветных газов в полученной HOCl.Fig. 9 is a graph showing a spectrophotometric analysis of the resulting HOCl. Gases commonly produced during the production of HOCl are ClO 2 , Cl 2 O and Cl 2 , all of which are detectable in the visible range as yellow or yellow-red. The plot does not show absorption from non-ferrous gases in the resulting HOCl.
Фиг. 10 является графиком, на котором показано количество (миллионные доли (м.д.)) первоначально полученной HOCl (Т=0) и ее стабильность с течением времени.Fig. 10 is a graph showing the amount (parts per million (ppm)) of HOCl initially produced (T=0) and its stability over time.
Фиг. 11 является графиком, на котором показана, как рН продукта HOCl изменялся с течением времени.Fig. 11 is a graph showing how the pH of the HOCl product changed over time.
Фиг. 12 является графиком, на котором показано окисление и восстановление (окислительновосстановительный потенциал) продукта HOCl с течением времени.Fig. 12 is a graph showing the oxidation and reduction (redox potential) of the HOCl product over time.
Фиг. 13 показана противомикробная композиция, которая включает водный раствор хлорноватистой кислоты, заключенный в наночастицу.Fig. 13 shows an antimicrobial composition that includes an aqueous solution of hypochlorous acid enclosed in a nanoparticle.
Фиг. 14 является иллюстрацией способа получения противомикробной композиции, которая включает водный раствор хлорноватистой кислоты, заключенный в наночастицу.Fig. 14 is an illustration of a method for preparing an antimicrobial composition that includes an aqueous solution of hypochlorous acid enclosed in a nanoparticle.
На фиг. 15-21 приведены данные по уменьшению разных биопленок под воздействием композиций уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты в различных концентрациях по сравнению с коммерчески доступными средствами для лечения биопленки.In FIG. 15-21 show data on the reduction of various biofilms with compositions of acetic acid and hypochlorous acid at various concentrations compared to commercially available biofilm treatments.
Подробное описаниеDetailed description
Лечение бактериальной инфекции и биопленки достигается с помощью синергической композиции уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты. Такой компонент как уксусная кислота особенно эффективен для проникновения в ткани, тогда как хлорноватистая кислота особенно эффективна для лечения биопленки на внешней поверхности ткани. Уксусная кислота может проникать на глубину до 2 мм или больше под поверхность раны, что позволяет лечить биопленки, труднодоступные в иных условиях.Treatment of bacterial infection and biofilm is achieved with a synergistic composition of acetic acid and hypochlorous acid. A component such as acetic acid is particularly effective in penetrating tissues, while hypochlorous acid is particularly effective in treating biofilm on the outer surface of tissue. Acetic acid can penetrate up to 2 mm or more below the wound surface, allowing treatment of biofilms otherwise difficult to reach.
Композиции согласно изобретению включают хлорноватистую кислоту в синергической комбинации с уксусной кислотой. Было обнаружено, что сбалансированная композиция, в которой биоцидное количество уксусной кислоты (или эквивалентной органической кислоты) оптимизировано с помощью хлорноватистой кислоты, достигает максимальной терапевтической эффективности, независимо от того, наносят ли ее на поверхность или способом, предназначенным для проникновения в кожу. Например, для применения на поверхности относительное количество уксусной кислоты к хлорноватистой кислоте ниже, чем для проникающих применений. Согласно изобретению бактериальная контаминация поверхности или биопленка в достаточной степени поддаются лечению хлорноватистой кислотой с меньшим количеством уксусной кислоты; но для применений, требующих глубокого проникновения (например, раны), количество уксусной кислоты должно быть увеличено. В этом случае хлорноватистая кислота используется для уменьшения токсичности уксусной кислоты для окружающих тканей, позволяя уксусной кислоте действовать на биопленку. Кроме того, было обнаружено, что синергическая комбинация уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты селективно уничтожает вредную биопленку, сохраняя при этом полезную биопленку. Композиции согласно изобретению содержат сбалансированные концентрации уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты для селективного уничтожения вредной биопленки. Концентрации также сбалансированы с учетом применения, для которого они предназначены (например, обработка поверхности зуба или кожи в сравнении с обработкой глубоких тканей раны или корня зуба). В настоящей заявке приведено руководство по синергическому действию различных комбинаций уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты. Специалист в данной области на основе информации, предос- 3 041951 тавленной в настоящем описании, сможет определить относительные количества уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты, необходимые для лечения любой бактериальной инфекции или образования биопленки.Compositions according to the invention include hypochlorous acid in synergistic combination with acetic acid. A balanced composition in which the biocidal amount of acetic acid (or equivalent organic acid) is optimized with hypochlorous acid has been found to achieve maximum therapeutic efficacy, whether applied to the surface or in a manner intended to penetrate the skin. For example, for surface applications, the ratio of acetic acid to hypochlorous acid is lower than for penetrating applications. According to the invention, surface bacterial contamination or biofilm is sufficiently treatable with hypochlorous acid with less acetic acid; but for applications requiring deep penetration (such as wounds), the amount of acetic acid must be increased. In this case, hypochlorous acid is used to reduce the toxicity of acetic acid to surrounding tissues by allowing the acetic acid to act on the biofilm. In addition, a synergistic combination of acetic acid and hypochlorous acid has been found to selectively destroy harmful biofilm while maintaining beneficial biofilm. Compositions according to the invention contain balanced concentrations of acetic acid and hypochlorous acid to selectively kill harmful biofilm. The concentrations are also balanced with regard to the application for which they are intended (for example, treatment of the surface of the tooth or skin versus treatment of the deep tissues of the wound or root of the tooth). This application provides guidance on the synergistic action of various combinations of acetic acid and hypochlorous acid. One skilled in the art, based on the information provided herein, will be able to determine the relative amounts of acetic acid and hypochlorous acid needed to treat any bacterial infection or biofilm formation.
Лечение как поверхностных, так и подкожных инфекций обеспечивает лечение с двойным действием, которое особенно требуется для лечения ран. Хронические раны и экзема поражаются биопленкой, которая затрагивает субповерхностные участки раны. Эти раны часто инфицированы S. aureus, который обычно присутствует на поверхности или вблизи от поверхности и препятствует затягиванию и заживлению раны. Кроме того, часто присутствует инфекция P. aeruginosa, которая, как правило, локализуется глубже под поверхностью раны. При наличии глубокой инфекции важно поддерживать рану открытой и увлажненной при заживлении изнутри, чтобы предотвратить закрытие раны до заживления более глубокой инфекции. Лечение инфекции только на уровне поверхности приводит к тому, что рана закрывается и захватывает более глубокую биопленку внутрь ткани, что может привести к сепсису и другим осложнениям.Treatment of both superficial and subcutaneous infections provides a dual action treatment that is especially required for wound healing. Chronic wounds and eczema are affected by a biofilm that affects the subsurface of the wound. These wounds are often infected with S. aureus, which is usually present on or near the surface and prevents the wound from closing and healing. In addition, P. aeruginosa infection is often present and tends to be located deeper under the surface of the wound. In the presence of a deep infection, it is important to keep the wound open and hydrated while healing from the inside, to prevent the wound from closing until the deeper infection has healed. Treatment of the infection only at the surface level leads to the fact that the wound closes and traps a deeper biofilm inside the tissue, which can lead to sepsis and other complications.
Частая проблема, связанная с диабетическими язвами стопы, например, заключается в том, что они закрыты на поверхности, формируя открытую полость под поверхностью. Полость содержит гной как часть ответа иммунной системы, который состоит из дебриса, бактерий и лейкоцитов. Гной, содержащийся в закрытом компартменте, особенно при язве стопы, может способствовать распространению инфекции и потенциально может вызывать сепсис. Тем не менее, при правильно перевязанной открытой ране гной будет выходить в раневое ложе и повязку. Бактерии, которые выживают в гнойной среде внутри закрытой раны, могут распространять инфекцию. Таким образом, устранение инфекции S. aureus без предварительного или одновременного устранения инфекции P. aeruginosa может не полностью устранять биопленочную инфекцию, что приведет к раннему закрытию и, возможно, сепсису.A common problem with diabetic foot ulcers, for example, is that they close at the surface, forming an open cavity below the surface. The cavity contains pus as part of the immune system's response, which consists of debris, bacteria, and white blood cells. Pus contained in a closed compartment, especially in foot ulcers, may contribute to the spread of infection and potentially cause sepsis. However, with a properly dressed open wound, pus will flow into the wound bed and dressing. Bacteria that survive in the purulent environment inside a closed wound can spread infection. Thus, clearing the S. aureus infection without first or simultaneously clearing the P. aeruginosa infection may not completely clear the biofilm infection, leading to early closure and possibly sepsis.
Противомикробные растворы, такие как композиции, предложенные в настоящем документе, уменьшают инфекцию в глубоких областях ложа раны и позволяют заживлению раны изнутри наружу, так что поверхность не заживает быстрее, чем внутренняя рана. Уксусная кислота присутствует в количестве, достаточном для дезинфекции биопленки под слоем раны, а хлорноватистая кислота присутствует в количестве, достаточном для дезинфекции поверхности раны. Таким образом, композиция обеспечивает полную дезинфекцию раны для предотвращения преждевременного закрытия и улавливания биопленки под поверхностью закрытой раны.Antimicrobial solutions, such as the compositions provided herein, reduce infection in deep areas of the wound bed and allow the wound to heal from the inside out so that the surface does not heal faster than the inside wound. Acetic acid is present in an amount sufficient to disinfect the biofilm beneath the wound layer, and hypochlorous acid is present in an amount sufficient to disinfect the surface of the wound. Thus, the composition provides complete disinfection of the wound to prevent premature closure and trapping of biofilm under the surface of the closed wound.
Раскрытые композиции являются особенно эффективными, поскольку оптимальный подбор концентраций хлорноватистой и уксусной кислот позволяет лечить биопленку на уровне поверхности, а также биопленку под поверхностью. Точный баланс зависит от участка обработки и требуемого уровня проникновения через поверхность. Хлорноватистая кислота может присутствовать в количестве от приблизительно 10 до приблизительно 500 м.д. или больше. Различные применения и типы тканей могут потребовать более высоких или более низких концентраций. Уксусная кислота может присутствовать в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 2,0% или больше и предпочтительно приблизительно 1,0%. При подборе концентраций двух компонентов композиция может оказывать двойное действие при лечении на поверхности и под поверхностью ткани или раны.The disclosed compositions are particularly effective because the optimal selection of concentrations of hypochlorous and acetic acids allows the treatment of biofilm at the surface level, as well as biofilm below the surface. The exact balance depends on the area to be treated and the level of penetration required through the surface. Hypochlorous acid may be present in an amount of from about 10 to about 500 ppm. or more. Different applications and tissue types may require higher or lower concentrations. Acetic acid may be present in an amount of from about 0.25 to about 2.0% or more, and preferably about 1.0%. With the selection of concentrations of the two components, the composition can have a dual effect in the treatment of the surface and subsurface of the tissue or wound.
Композиции согласно настоящему описанию могут быть созданы для различных применений. Например, композиция с относительно низким содержанием уксусной кислоты (до приблизительно 0,05%) и приблизительно 5-60 м.д. хлорноватистой кислоты является композицией, подходящей в качестве ополаскивателя для полости рта для борьбы с инфекцией в зубной ткани. Более низкая концентрация уксусной кислоты является достаточной в композициях ополаскивателей для полости рта, поскольку микробная инфекция обычно не проникает глубоко внутрь ткани.Compositions according to the present description can be created for various applications. For example, a composition with a relatively low content of acetic acid (up to about 0.05%) and about 5-60 ppm. hypochlorous acid is a composition suitable as a mouthrinse to fight infection in dental tissue. A lower concentration of acetic acid is sufficient in mouthrinse formulations because the microbial infection usually does not penetrate deep into the tissue.
Для лечения ран, с другой стороны, композиция может включать более высокую концентрацию уксусной кислоты (приблизительно 1,0, приблизительно 2,0, приблизительно 3,0, приблизительно 4,0 или приблизительно 5,0%) для более эффективной обработки биопленки глубоко внутри ткани.For wound healing, on the other hand, the composition may include a higher concentration of acetic acid (about 1.0, about 2.0, about 3.0, about 4.0, or about 5.0%) to more effectively treat the biofilm deep within. fabrics.
Для других целей может потребоваться больше или меньше каждого компонента. Например, композиция с концентрацией хлорноватистой кислоты приблизительно 80-250 м.д. может применяться для промывания мочевого пузыря, лечения, которое часто требуется пациентам с мочевым катетером для предотвращения инфекции или блокады. Композиция с концентрацией хлорноватистой кислоты приблизительно 15-60 м.д. является достаточной для лечения инфицированного легкого.Other uses may require more or less of each component. For example, a composition with a hypochlorous acid concentration of about 80-250 ppm. may be used to flush the bladder, a treatment often required in patients with a urinary catheter to prevent infection or blockage. Composition with a concentration of hypochlorous acid of about 15-60 ppm. is sufficient to treat an infected lung.
В некоторых вариантах осуществления композиция имеет форму геля, что обеспечивает более длительное время контакта с раной. Промывка раствором может быть недостаточной, так как время контакта антисептика будет очень коротким. Во многих случаях для полного удаления биопленки композиция должна контактировать с ней в течение длительного периода времени, составляющего от нескольких секунд до нескольких минут, до часа или больше.In some embodiments, the implementation of the composition is in the form of a gel, which provides a longer time of contact with the wound. Flushing with a solution may not be sufficient, as the contact time of the antiseptic will be very short. In many cases, in order to completely remove the biofilm, the composition must be in contact with it for an extended period of time ranging from a few seconds to several minutes, up to an hour or more.
Композиция может быть представлена в виде геля или крема, который препятствует быстрому испарению или рассеиванию. Гели, кремы, мази, масла и другие подобные носители для наружного применения известны в уровне техники.The composition may be presented as a gel or cream which prevents rapid evaporation or dispersal. Gels, creams, ointments, oils and other similar topical carriers are known in the art.
Кроме того, для лечения ран композиции в форме геля обладают преимуществом сохранения влаги на участке раны. Важно сохранять гидратацию раны в течение и после обработки композициями соглас- 4 041951 но изобретению. Раскрытые композиции в основном состоят из воды (обычно 95% или больше), что позволяет оставаться ране увлажненной, тогда как антисептические компоненты композиции борются с инфекцией в ране и предотвращают распространение новых инфекций. Поддержание увлажненного состояния также препятствует преждевременному закрытию раны и захвату биопленки внутрь ткани. Уксусную кислоту можно легко вводить в гель, потому что уксусная кислота не обладает слишком высокой реакционной способностью. Также могут использоваться другие органические кислоты, при этом предпочтительными являются такие кислоты, которые являются менее реакционноспособными.In addition, for the treatment of wounds, gel compositions have the advantage of retaining moisture at the wound site. It is important to maintain wound hydration during and after treatment with the compositions of the invention. The disclosed compositions are primarily water (typically 95% or more) to keep the wound moist while the antiseptic components of the composition fight infection in the wound and prevent the spread of new infections. Maintaining a hydrated state also prevents premature wound closure and entrapment of the biofilm into the tissue. Acetic acid can be easily incorporated into the gel because acetic acid is not too reactive. Other organic acids may also be used, with those acids being less reactive being preferred.
Также могут применяться композиции с замедленным высвобождением. В некоторых композициях уксусная кислота может быть заключена в жирорастворимые наночастицы, которые позволяют переносить уксусную кислоту под поверхность раны до ее высвобождения из наночастиц. Введение наночастиц с различными свойствами позволяет медленно высвобождать уксусную кислоту, предотвращать ее рассеивание и обеспечивает другие преимущества при введении. Уксусная кислота свободно диффундирует, растворима в воде и имеет высокое давление пара. Эти свойства увеличивают сложность контроля, куда будет проникать уксусная кислота. Инкапсулированная в наночастицах уксусная кислота позволяет более точно контролировать композицию. Наночастицы более подробно описаны ниже и показаны на фиг. 13 и 14.Sustained release compositions may also be used. In some compositions, the acetic acid may be encapsulated in lipid-soluble nanoparticles that allow the acetic acid to be transported to the subsurface of the wound before it is released from the nanoparticles. The introduction of nanoparticles with different properties allows the slow release of acetic acid, prevents its dispersion and provides other advantages during the introduction. Acetic acid is freely diffusible, soluble in water and has a high vapor pressure. These properties increase the difficulty of controlling where the acetic acid will go. Nano-encapsulated acetic acid allows more precise control of the composition. Nanoparticles are described in more detail below and shown in FIG. 13 and 14.
В некоторых вариантах осуществления композиция включает некоторое количество уксусной кислоты, которая свободна от наночастиц, и небольшое количество уксусной кислоты, которая инкапсулировна в наночастицах. В альтернативе формы с замедленным высвобождением могут применяться самостоятельно или в комбинации с другими лекарственными формами немедленного действия. Например, рану можно лечить композицией уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты, а затем лечить композицией, состоящей в основном из уксусной кислоты, инкапсулированной в наночастицах, чтобы обеспечить непрерывное высвобождение уксусной кислоты в глубокие участки раны после начального лечения.In some embodiments, the composition includes some acetic acid that is free of nanoparticles and a small amount of acetic acid that is encapsulated in nanoparticles. Alternatively, sustained release formulations may be used alone or in combination with other immediate dosage forms. For example, a wound can be treated with a composition of acetic acid and hypochlorous acid, and then treated with a composition consisting primarily of acetic acid encapsulated in nanoparticles to ensure continuous release of acetic acid into the deep areas of the wound after initial treatment.
Получение композиций хлорноватистой кислоты.Preparation of Hypochlorous Acid Compositions.
Основой композиций и способов изобретения является протонирование гипохлорит-иона (OCl)-. При использовании HCl или уксусной кислоты (HAc) и NaOCl в качестве примера, протонирование достигается при введении кислоты (например, HCl) в раствор, что приводит к протеканию следующей реакции:The basis of the compositions and methods of the invention is the protonation of hypochlorite ion (OCl) - . Using HCl or acetic acid (HAc) and NaOCl as an example, protonation is achieved by introducing an acid (eg HCl) into the solution, which results in the following reaction:
110^^^^0,,..^11^.11.,^/^0.^^^^^ или НАс(водн)+№ОС1(водн)^НОС1(водн)+№А1(водн).110^^^^0,,..^11^.11.,^/^0.^^^^^ or H A s (aq) + № OS1 (aq) ^ HOS1 (aq) + No A1 (aq) ).
Хлорноватистая кислота в водном растворе частично диссоциирует с образованием гипохлоританиона (OCl)-, таким образом, в водном растворе всегда существует равновесие между хлорноватистой кислотой и анионом (OCl)-. Это равновесие является pH-зависимым, и при более высоком pH анион доминирует. В водном растворе хлорноватистая кислота также находится в равновесии с другими соединениями хлора, в частности газообразным хлором, Cl2, и различными оксидами хлора. При кислотном pH хлорсодержащие газы становятся все более преобладающими, тогда как при нейтральном pH другое равновесие приводит к преобладанию в растворе хлорноватистой кислоты. Таким образом, при получении хлорноватистой кислоты важно контролировать контакт с воздухом и pH.Hypochlorous acid in an aqueous solution partially dissociates to form hypochloritanion (OCl) - , thus, in an aqueous solution there is always an equilibrium between hypochlorous acid and anion (OCl) - . This equilibrium is pH dependent and at higher pH the anion dominates. In aqueous solution, hypochlorous acid is also in equilibrium with other chlorine compounds, in particular gaseous chlorine, Cl 2 , and various oxides of chlorine. At acidic pH, chlorine-containing gases become increasingly dominant, while at neutral pH, a different equilibrium results in hypochlorous acid predominating in the solution. Thus, when preparing hypochlorous acid, it is important to control contact with air and pH.
Кроме того, на стабильность продукта влияет концентрация протонов (H)+. Известно, что концентрацию протонов можно регулировать при использовании кислоты, которая при данном pH имеет меньшую способность отдавать протон (т.е. кислота может обеспечивать буферную емкость). Например, проведение процесса с уксусной кислотой вместо соляной кислоты оптимально в том случае, когда требуемый pH конечного раствора приблизительно равен рКа уксусной кислоты. Это может быть достигнуто при смешивании отношений в воде 250х или больше, что означает 1 часть донора протонов при 100% концентрации (например, HCl или уксусной кислоты) на 250 частей воды.In addition, the concentration of protons (H) + affects the stability of the product. It is known that the concentration of protons can be controlled by using an acid which, at a given pH, has a lower ability to donate a proton (ie, the acid can provide buffering capacity). For example, running a process with acetic acid instead of hydrochloric acid is optimal when the desired pH of the final solution is approximately equal to the pKa of acetic acid. This can be achieved by mixing ratios in water of 250x or more, which means 1 part proton donor at 100% concentration (eg HCl or acetic acid) to 250 parts water.
В некоторых вариантах осуществления способы получения HOCl включают смешивание в воде, в безвоздушной среде, соединения, которое образует протон (Н)+ в воде, и соединения, которое образует гипохлорит-анион (OCl)- в воде, с получением, таким образом, не содержащей воздух хлорноватистой кислоты. Вода может быть водопроводной водой или очищенной водой, такой как вода, приобретенная в компании, занимающейся очисткой воды, такой как Millipore (Billerica, MA). Обычно pH воды во время способа поддерживают на уровне от приблизительно 4,5 до приблизительно 9, однако во время процесса получения pH может быть выше и ниже указанного диапазона. Проведение способов изобретения в безвоздушной среде предотвращает накопление хлорсодержащих газов в ходе процесса получения. Кроме того, проведение способов изобретения в безвоздушной среде дополнительно стабилизирует полученную HOCl.In some embodiments, methods for producing HOCl include mixing in water, in an air-free environment, a compound that forms a proton (H) + in water and a compound that forms a hypochlorite anion (OCl) - in water, thus obtaining not containing air hypochlorous acid. The water may be tap water or purified water such as water purchased from a water treatment company such as Millipore (Billerica, MA). Usually the pH of the water during the process is maintained at a level of from about 4.5 to about 9, however, during the production process, the pH can be above and below the specified range. Carrying out the processes of the invention in an airless environment prevents the accumulation of chlorine-containing gases during the production process. In addition, carrying out the processes of the invention in an airless environment further stabilizes the HOCl produced.
Может использоваться любое соединение, которое образует гипохлорит-анион (OCl)- в воде. Примеры соединений включают NaOCl и Ca(OCl)2. В конкретных вариантах осуществления таким соединением является NaOCl. Любое соединение, которое образует протон (Н)+ в воде, может использоваться в соответствии со способами изобретения. Примерами соединений являются кислоты, такие как уксусная кислота, HCl и H2SO4. В конкретных вариантах осуществления таким соединением является HCl. В предпочтительных вариантах осуществления соединением является уксусная кислота, поскольку это - 5 041951 более слабая кислота с предпочтительным рКа по сравнению с HCl, что означает то, это она отдает меньше протонов во время реакции, чем HCl, и способна лучше поддерживать предпочтительный уровень pH.Any compound that forms hypochlorite anion (OCl) - in water can be used. Examples of compounds include NaOCl and Ca(OCl) 2 . In specific embodiments, such a compound is NaOCl. Any compound that forms a proton (H) + in water can be used in accordance with the methods of the invention. Examples of compounds are acids such as acetic acid, HCl and H2SO4. In specific embodiments, such a compound is HCl. In preferred embodiments, the compound is acetic acid because it is a weaker acid with a preferred pKa than HCl, meaning it donates fewer protons during the reaction than HCl and is better able to maintain the preferred pH.
Смешивание может быть проведено в любом типе сосуда или камеры или флюидной системы. В некоторых вариантах осуществления флюидная система 100, показанная на фиг. 1, применяется для осуществления способов согласно изобретению. Система 100 включает серию сообщающихся труб 101а-с со множеством смесительных устройств 102 и 103, расположенных на линии со множеством труб 101а-с. Трубы и смесительные устройства могут быть соединены между собой с помощью уплотнений таким образом, чтобы весь воздух можно было удалить из системы, обеспечивая выполнение способов согласно изобретению в безвоздушной среде. В некоторых вариантах осуществления способы согласно изобретению также проводят под давлением. Получение HOCl в безвоздушной среде и под давлением позволяет получать HOCl, которая не взаимодействует с газами в воздухе (например, кислородом), которые могут снижать стабильность полученной HOCl.The mixing may be carried out in any type of vessel or chamber or fluid system. In some embodiments, the fluid system 100 shown in FIG. 1 is used to carry out the methods of the invention. System 100 includes a series of communicating pipes 101a-c with a plurality of mixing devices 102 and 103 in line with a plurality of pipes 101a-c. Pipes and mixing devices can be connected to each other by seals so that all air can be removed from the system, allowing the methods according to the invention to be carried out in an airless environment. In some embodiments, the methods of the invention are also carried out under pressure. Airless and pressurized production of HOCl produces HOCl that does not react with gases in the air (such as oxygen) that can reduce the stability of the resulting HOCl.
Трубы 101а-с обычно имеют внутренний диаметр в пределах от приблизительно 5 до приблизительно 50 мм, более предпочтительно от приблизительно 17 до приблизительно 21 мм. В определенных вариантах осуществления трубы 101а-с имеют внутренний диаметр приблизительно 21 мм. Трубы 101а-с обычно имеют длину от приблизительно 10 см до приблизительно 4 00 см, более предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 350 см. В некоторых вариантах осуществления трубы 101а-с имеют одинаковую длину. В других вариантах осуществления трубы 101а-с имеют разную длину. В определенных вариантах осуществления труба 101а имеет длину приблизительно 105 см, а труба 101Ь имеет длину приблизительно 40 см, и труба 101с имеет длину приблизительно 200 см.The pipes 101a-c typically have an internal diameter ranging from about 5 to about 50 mm, more preferably from about 17 to about 21 mm. In certain embodiments, pipes 101a-c have an internal diameter of approximately 21 mm. The pipes 101a-c typically have a length of from about 10 cm to about 400 cm, more preferably from about 15 to about 350 cm. In some embodiments, the pipes 101a-c are the same length. In other embodiments, the pipes 101a-c are of different lengths. In certain embodiments, conduit 101a is approximately 105 cm long, conduit 101b is approximately 40 cm long, and conduit 101c is approximately 200 cm long.
Трубы и смесители могут быть изготовлены из любого инертного материала, таким образом, материал труб и смесителей не участвует в реакции, протекающей во флюидной системе. Примеры материалов включают НПВХ. Трубы выпускает компания Georg Ficher AB. Трубы и смесители могут быть выполнены с возможностью линейного расположения, при этом трубы и смесители располагаются по прямой линии. В альтернативе трубы и смесители могут иметь нелинейную конфигурацию, при этом в ходе процесса вода должна течь через изгибы и кривые линии. Система 100 демонстрирует нелинейную конфигурацию труб 101а-с и смесителей 102 и 103.The pipes and mixers can be made from any inert material, so that the material of the pipes and mixers does not participate in the reaction in the fluid system. Examples of materials include PVC. The pipes are manufactured by Georg Ficher AB. Pipes and mixers can be made with the possibility of a linear arrangement, while the pipes and mixers are located in a straight line. Alternatively, pipes and mixers may be non-linear, with water flowing through bends and curves during the process. System 100 shows a non-linear configuration of pipes 101a-c and mixers 102 and 103.
Труба 101а является впускной трубой, в которую поступает вода, которая будет течь через систему. Обычно вода в трубах 101а-с находится под давлением по меньшей мере приблизительно 0,1 бар, таким как, например, 0,2 бар или больше, 0,3 бар или больше, 0,4 бар или больше, 0,5 бар или больше, 0,7 бар или больше, 0,9 бар или больше, 1,0 бар или больше, 1,2 бар или больше, 1,3 бар или больше или 1,5 бар или больше. При таких давлениях создается турбулентный поток воды, поэтому реагенты поступают в турбулентный поток воды, который способствует начальному перемешиванию реактивов с водой перед последующим перемешиванием в смесительных устройствах 102 и 103.Pipe 101a is an inlet pipe that receives water that will flow through the system. Typically, the water in pipes 101a-c is at a pressure of at least about 0.1 bar, such as, for example, 0.2 bar or more, 0.3 bar or more, 0.4 bar or more, 0.5 bar, or greater than, 0.7 bar or greater, 0.9 bar or greater, 1.0 bar or greater, 1.2 bar or greater, 1.3 bar or greater, or 1.5 bar or greater. At these pressures, a turbulent flow of water is created, so the reactants enter the turbulent flow of water, which facilitates the initial mixing of the reactants with water before subsequent mixing in the mixing devices 102 and 103.
Для регуляции pH в ходе процесса получения, поступающая вода должна иметь буферную емкость в пределах pH 3,5-9,0, более предпочтительно от 6,0 и 8,0, чтобы облегчить добавление соединений, которые образуют протон, и соединения, которое образует гипохлорит-анион. Растворенные соли и другие молекулы, обычно присутствующие в водопроводной воде, придают водопроводной воде буферную емкость в пределах pH 5,5-9,0, и, таким образом, водопроводная вода является подходящей водой, которая будет использоваться в соответствии со способами изобретения.For pH control during the production process, the feed water should have a buffering capacity between pH 3.5-9.0, more preferably between 6.0 and 8.0, to facilitate the addition of compounds that form a proton and a compound that forms hypochlorite anion. Dissolved salts and other molecules normally present in tap water give tap water a buffering capacity in the range of pH 5.5-9.0 and thus tap water is the appropriate water to be used in accordance with the methods of the invention.
В некоторых вариантах осуществления используется деионизированная вода с добавлением известных буферных веществ для получения воды, имеющей буферную емкость в пределах pH 3,5-9,0. Одним из примеров буфера в этом конкретном диапазоне является фосфатный буфер. Для лучшего управления процессом и единообразия использование подготовленной деионизированной воды может быть предпочтительным в сравнении с использованием водопроводной воды, поскольку водопроводная вода может изменяться в зависимости от местоположения, а также с течением времени. Кроме того, использование деионизированной воды с известными добавками также гарантирует стабильное значение pH поступающего потока воды. Этот процесс более подробно обсуждается ниже.In some embodiments, deionized water is used with the addition of known buffering agents to produce water having a buffering capacity in the pH range of 3.5-9.0. One example of a buffer in this particular range is phosphate buffer. For better process control and consistency, the use of treated deionized water may be preferred over the use of tap water, as tap water may vary by location and also over time. In addition, the use of deionized water with known additives also guarantees a stable pH value of the incoming water stream. This process is discussed in more detail below.
В конкретных вариантах осуществления начальный pH воды перед добавлением любого из соединений, которое образует протон, или соединения, которое образует гипохлорит-анион, составляет по меньшей мере приблизительно 8,0, включая 8,1 или больше, 8,2 или больше, 8,3 или больше, 8,4 или больше, 8,5 или больше, 8,6 или больше, 8,7 или больше, 8,8 или больше, 8,9 или больше, 9,0 или больше, 9,5 или больше, 10,0 или больше, 10,5 или больше или 10,8 или больше. В определенных вариантах осуществления pH воды перед добавлением любого из соединений, которое образует протон, или соединения, которое образует гипохлорит-анион, составляет 8,4.In specific embodiments, the initial pH of the water prior to addition of any of the compounds that form a proton or the compound that forms a hypochlorite anion is at least about 8.0, including 8.1 or more, 8.2 or more, 8, 3 or more, 8.4 or more, 8.5 or more, 8.6 or more, 8.7 or more, 8.8 or more, 8.9 or more, 9.0 or more, 9.5 or more greater than, 10.0 or greater, 10.5 or greater, or 10.8 or greater. In certain embodiments, the pH of the water prior to addition of any of the compounds that form a proton or the compound that forms the hypochlorite anion is 8.4.
Способы получения HOCl включают введение в воду соединения, которое образует протон, и соединения, которое образует гипохлорит-анион, в любом порядке (например, одновременно или последовательно) и любым способом (водная форма, твердая форма и т.д.). Например, соединение, которое образует протон, и соединение, которое образует гипохлорит-анион, представляют собой водные растворы, и их вводят в воду последовательно, например соединение, которое образует протон, могут вводить в воду первым, а соединение, которое образует гипохлорит-анион, могут вводить в воду вторым.Methods for producing HOCl include introducing a compound that forms a proton and a compound that forms a hypochlorite anion into water in any order (eg, simultaneously or sequentially) and in any manner (aqueous form, solid form, etc.). For example, a compound that forms a proton and a compound that forms a hypochlorite anion are aqueous solutions, and they are introduced into water sequentially, for example, a compound that forms a proton can be introduced into water first, and a compound that forms hypochlorite anion , can be introduced into the water second.
- 6 041951- 6 041951
Система 100 выполнена с возможностью последовательного введения реактивов в поток воды, и в настоящем документе описан процесс, в котором соединение, которое образует протон, вводят в воду первым, а соединение, которое образует гипохлорит-анион, вводят в воду вторым. В некоторых вариантах осуществления соединение, которое образует протон, и соединение, которое образует гипохлоританион, вводят в воду малыми аликвотами, например, от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,6 мл. Многократные и точные титрования позволяют регулировать pH несмотря на добавления кислоты (соединение, которое образует протон) и щелочи (соединение, которое образует гипохлорит-анион). В некоторых вариантах осуществления в воду вводят количество соединения, которое образует протон, не больше чем приблизительно 0,6 мл, в одной временной точке. В других вариантах осуществления в воду вводят количество соединения, которое образует гипохлорит-анион, не больше чем приблизительно 0,6 мл, в одной временной точке.The system 100 is configured to sequentially introduce reactants into a water stream, and a process is described herein in which a compound that forms a proton is introduced into the water first, and a compound that forms the hypochlorite anion is introduced into the water second. In some embodiments, the proton-forming compound and the hypochloritanion-forming compound are introduced into the water in small aliquots, eg, from about 0.1 to about 0.6 ml. Repeated and accurate titrations allow pH to be adjusted despite the addition of an acid (a compound that forms a proton) and an alkali (a compound that forms the hypochlorite anion). In some embodiments, an amount of a compound that forms a proton is introduced into the water, not greater than about 0.6 ml, at one time point. In other embodiments, no more than about 0.6 ml of a compound that forms the hypochlorite anion is introduced into the water at one time point.
Для введения реагентов в воду труба 101а включает отверстие для ввода 104, и труба 101b включает отверстие для ввода 105. Отверстия для ввода 104 и 105 позволяют вводить реагенты в поток воды. В этом варианте осуществления водное соединение, которое образует протон, вводят в воду в трубе 101а через отверстие для ввода 104. Соединение, которое образует протон, вводят с помощью инфузионного насоса, который герметично соединен с отверстием 104. Таким способом регулируют скорость потока и, следовательно, количество соединения, которое образует протон, вводимое в воду в любой момент времени. Инфузионным насосом можно управлять автоматически или вручную. Скорость введения соединения, которое образует протон, в воду зависит от качества поступающей воды (электропроводности и уровня pH), а также давления и потока поступающей воды. В некоторых вариантах осуществления насос позволяет вводить в воду приблизительно 6,5 л/ч соляной кислоты. Введение может осуществляться путем непрерывной инфузии или периодически. Так как вода течет по трубам в турбулентном режиме, происходит начальное перемешивание соединения, которое образует протон, с водой при введении соляной кислоты в воду.To introduce chemicals into the water, pipe 101a includes an inlet 104 and pipe 101b includes an inlet 105. Injections 104 and 105 allow the chemicals to be introduced into the water stream. In this embodiment, the aqueous compound that forms the proton is introduced into the water in the pipe 101a through the inlet 104. The compound that forms the proton is administered by means of an infusion pump that is hermetically connected to the orifice 104. In this way, the flow rate is controlled and therefore , the amount of a compound that forms a proton, introduced into the water at any given time. The infusion pump can be controlled automatically or manually. The rate at which the compound that forms the proton is introduced into the water depends on the quality of the incoming water (electrical conductivity and pH), as well as the pressure and flow of the incoming water. In some embodiments, the pump allows approximately 6.5 L/hr of hydrochloric acid to be injected into the water. Administration may be by continuous infusion or intermittently. Since the water flows through the pipes in a turbulent mode, there is an initial mixing of the compound that forms the proton with water when hydrochloric acid is introduced into the water.
Последующее перемешивание происходит, когда вода поступает в первое смесительное устройство 102. На фиг. 2 показано увеличенное изображение смесительного устройства 102, показанного на фиг. 1. В показанном варианте осуществления смесительное устройство включает длину приблизительно 5,5 см и диаметр приблизительно 5 см. Специалисту в данной области будет известно, что это примерные размеры, и способы изобретения могут быть проведены со смесительными устройствами, имеющими другие размеры, отличающиеся от размеров, представленных в качестве примера. Смесительное устройство 102 включает впускной патрубок текучей среды 106, который герметично присоединен к трубе 101а, и выпускной патрубок текучей среды 107, который герметично присоединен к трубе 101b. Таким способом вода может поступать в смесительную камеру 108 устройства 102 из трубы 101а и выходить из камеры 108 устройства 102 через трубу 101b.Subsequent mixing occurs as water enters the first mixing device 102. FIG. 2 is an enlarged view of the mixing device 102 shown in FIG. 1. In the embodiment shown, the mixing device comprises a length of approximately 5.5 cm and a diameter of approximately 5 cm. Those skilled in the art will recognize that these are exemplary dimensions, and the methods of the invention may be carried out with mixing devices having other dimensions than presented as an example. The mixing device 102 includes a fluid inlet 106 which is hermetically connected to the pipe 101a and a fluid outlet 107 which is hermetically connected to the pipe 101b. In this way, water can enter the mixing chamber 108 of the device 102 from the pipe 101a and exit the chamber 108 of the device 102 through the pipe 101b.
Смесительное устройство 102 выполнено с возможностью создания множества вихрей текучей среды внутри устройства. Примерное устройство, устроенное таким образом, показано на фиг. 3, которая является фигурой, на которой представлен внутренний вид камеры 108 устройства 102. Камера 108 включает множество элементов 109, установленных с интервалами и неподвижно внутри камеры 108, перпендикулярно к впускному отверстию и выпускному отверстию, с формированием множества субкамер 110. Каждый элемент 109 включает по меньшей мере одно отверстие 111, через которое может течь текучая среда. На фиг. 4 показан вид спереди элементов 109, при этом можно видеть отверстия 111. Размер отверстий будет зависеть от потока воды и давления в системе.The mixing device 102 is configured to create a plurality of fluid vortices within the device. An exemplary device so arranged is shown in FIG. 3, which is a figure showing an interior view of chamber 108 of device 102. Chamber 108 includes a plurality of elements 109 installed at intervals and fixed within chamber 108, perpendicular to an inlet and outlet, to form a plurality of sub-chambers 110. Each element 109 includes at least one opening 111 through which fluid can flow. In FIG. 4 is a front view of the elements 109 showing the openings 111. The size of the openings will depend on the flow of water and the pressure in the system.
Любое количество элементов 109 может быть неподвижно установлено в камере 108, при этом количество элементов, 109 неподвижно установленных в камере 108, будет зависеть от требуемой интенсивности перемешивания. На фиг. 4 показаны четыре элемента 109а-d, которые неподвижно установлены в камере с формированием четырех субкамер 110a-d. Элементы 109 могут быть расположены с разными интервалами в камере 108, с формированием субкамеры 110 одинакового размера. В альтернативе элементы 109 могут быть расположены с разными интервалами в камере 108, с формированием субкамер 110 разного размера. Элементы 109 имеют такой размер, что они могут быть неподвижно прикреплены к внутренней стенке камеры 108. В результате вода не может течь вокруг элементов и может только течь через отверстия 111 в каждом элементе 109, проходя через смесительное устройство 102. Обычно элементы будут иметь диаметр от приблизительно 1 до приблизительно 10 см. В определенных вариантах осуществления элементы имеют диаметр приблизительно 3,5 см.Any number of elements 109 can be fixed in the chamber 108, with the number of elements 109 fixed in the chamber 108 will depend on the desired intensity of mixing. In FIG. 4 shows four elements 109a-d which are fixedly mounted in the chamber to form four sub-chambers 110a-d. Elements 109 may be located at different intervals in the chamber 108, with the formation of the sub-chamber 110 of the same size. Alternatively, elements 109 may be spaced at different intervals within chamber 108 to form subchambers 110 of varying sizes. The elements 109 are sized such that they can be fixedly attached to the inner wall of the chamber 108. As a result, water cannot flow around the elements and can only flow through holes 111 in each element 109 passing through the mixing device 102. Typically, the elements will have a diameter of about 1 to about 10 cm. In certain embodiments, the elements are about 3.5 cm in diameter.
Вихревой поток текучей среды образуется в каждой субкамере 110а-d. Вихри возникают в результате протекания воды через отверстия 111 в каждом элементе 109. Способы согласно изобретению допускают любую конфигурацию отверстий 111 около каждого элемента 109. На фиг. 4 представлены неограничивающие примеры различных конфигураций отверстий 111 в элементе 109. Отверстия могут иметь любую форму. На фиг. 4 представлены круглые отверстия 111. В некоторых вариантах осуществления все отверстия 111 расположены на одном и том же месте на элементах 109. В других вариантах осуществления отверстия 111 расположены в разных местах на элементах 109. В одном элементе 109 все отверстия 111 могут быть одного диаметра. В альтернативе в одном элементе 110 по меньшей мере два отверстия 111 имеют разные размеры. В других вариантах осуществления все отверстия 111 в одномA swirling fluid flow is formed in each subchamber 110a-d. The vortices result from water flowing through openings 111 in each element 109. The methods of the invention allow for any configuration of openings 111 near each element 109. FIG. 4 shows non-limiting examples of various configurations of openings 111 in member 109. The openings may be of any shape. In FIG. 4 depicts circular holes 111. In some embodiments, holes 111 are all located at the same location on elements 109. In other embodiments, holes 111 are located at different locations on elements 109. In one element 109, all holes 111 may be the same diameter. Alternatively, in one element 110, at least two holes 111 have different sizes. In other embodiments, all holes 111 in one
- 7 041951 элементе 110 имеют разные размеры.- 7 041951 element 110 have different sizes.
В некоторых вариантах осуществления отверстия 111 в элементе 110 имеют первый размер, и отверстия 111 в другом элементе 110 имет другой, второй размер. В других вариантах осуществления отверстия 111 по меньшей мере в двух разных элементах 110 имеют одинаковый размер. Размер отверстий будет зависеть от потока воды и давления в системе. Примерные диаметры отверстий составляют от приблизительно 1 мм до приблизительно 1 см. В определенных вариантах осуществления отверстия имеют диаметр приблизительно 6 мм.In some embodiments, openings 111 in element 110 are of a first size and openings 111 in another element 110 are of a different, second size. In other embodiments, openings 111 in at least two different elements 110 are of the same size. The size of the holes will depend on the flow of water and the pressure in the system. Approximate hole diameters are from about 1 mm to about 1 cm. In certain embodiments, the holes have a diameter of about 6 mm.
Раствор поступает в смесительное устройство 102 через впускной патрубок 106, который герметично присоединен к трубе 101а. Раствор поступает в камеру 108, и турбулентное перемешивание происходит в каждой из субкамер 110а-d при проходе раствора через элементы 109a-d, благодаря отверстиям 111 в каждом элементе 109а-d. После смешивания в последней субкамере 110d вода выходит из камеры 108 через выпускной патрубок текучей среды 107, который герметично присоединен к трубе 101b.The solution enters the mixing device 102 through the inlet 106, which is hermetically attached to the pipe 101a. The solution enters the chamber 108 and turbulent mixing occurs in each of the subchambers 110a-d as the solution passes through the elements 109a-d due to the holes 111 in each element 109a-d. After mixing in the last sub-chamber 110d, the water leaves the chamber 108 through the fluid outlet 107 which is hermetically connected to the pipe 101b.
Соединение, которое образует гипохлорит-анион, затем вводят в раствор, которое течет по трубе 101b, через отверстие для ввода 105. Соединение, которое образует гипохлорит-анион, вводят с помощью инфузионного насоса, который герметично соединен с отверстием 105. Таким способом регулируют скорость потока и, таким образом, количество вводимого в воду соединения, которое образует гипохлорит-анион, в любой момент времени. Инфузионным насосом могут управлять автоматически или вручную. Скорость введения соединения, которое образует гипохлорит-анион, в воду зависит от свойств раствора (электропроводности и уровня pH), а также давления и потока раствора. В некоторых вариантах осуществления насос позволяет вводить приблизительно 6,5 л/ч соединения, которое образует гипохлорит-анион, в раствор. Введение может быть непрерывной инфузией или осуществляться периодически. Поскольку раствор течет по трубам в турбулентном режиме, происходит начальное перемешивание соединения, которое образует гипохлорит-анион, с раствором при введении соединения, которое образует гипохлорит-анион, в раствор.The compound that forms the hypochlorite anion is then injected into the solution that flows through the pipe 101b through the injection hole 105. The compound that forms the hypochlorite anion is injected using an infusion pump that is hermetically connected to the hole 105. In this way, the rate is adjusted flow and, thus, the amount of compound introduced into the water, which forms the hypochlorite anion, at any given time. The infusion pump can be controlled automatically or manually. The rate of introduction of the compound that forms the hypochlorite anion into water depends on the properties of the solution (electrical conductivity and pH level), as well as the pressure and flow of the solution. In some embodiments, the pump allows approximately 6.5 L/hr of the compound that forms the hypochlorite anion to be injected into the solution. Administration may be by continuous infusion or intermittently. As the solution flows through the pipes in a turbulent manner, there is an initial mixing of the compound that forms the hypochlorite anion with the solution as the compound that forms the hypochlorite anion is introduced into the solution.
Дополнительное перемешивание происходит, когда раствор поступает во второе смесительное устройство 103. Смесительное устройство 103 включает все признаки, обсуждаемые выше в отношении смесительного устройства 102. Смесительное устройство 103 может иметь такую же или другую конфигурацию по сравнению со смесительным устройством 102, например такое же или другое количество субкамер, такой же или другой диаметр отверстий, такой же или другой размер субкамер и т.д. В любом случае, как и смесительное устройство 102, смесительное устройство 103 выполнено с возможностью получения вихревого потока текучей среды в каждой субкамере.Additional mixing occurs when the solution enters the second mixing device 103. The mixing device 103 includes all of the features discussed above with respect to the mixing device 102. The mixing device 103 may have the same or a different configuration compared to the mixing device 102, for example the same or different number of subchambers, same or different hole diameter, same or different subchamber size, etc. In any case, like the mixing device 102, the mixing device 103 is configured to produce a swirling fluid flow in each sub-chamber.
Раствор поступает в смесительное устройство 103 через входной патрубок в устройстве, который герметично присоединен к трубе 101b. Раствор поступает в смесительную камеру, при этом в каждой субкамере смесительного устройства происходит турбулентное перемешивание по мере прохождения раствора через элементы в камере благодаря отверстиям в каждом элементе. После перемешивания в последней субкамере вода выходит из камеры через выпускной патрубок в смесительном устройстве, который герметично присоединен к трубе 101с.The solution enters the mixing device 103 through the inlet in the device, which is hermetically connected to the pipe 101b. The solution enters the mixing chamber, with turbulent mixing occurring in each sub-chamber of the mixing device as the solution passes through the elements in the chamber due to the holes in each element. After mixing in the last sub-chamber, the water leaves the chamber through an outlet in the mixing device, which is hermetically connected to the pipe 101c.
На этом этапе реакция завершена, и образовался HOCl. Получение контролируют путем измерения pH и электропроводности. Показатель pH используют в сочетании с электропроводностью на основе предварительно калиброванного отношения между электропроводностью и концентрацией HOCl, измеренной с помощью спектрофотометрии. Измеренная электропроводность является показателем способности растворителя проводить электрический ток. При сравнении полученной матрицы с различными известными концентрациями HOCl и OCl-, была построена калибровочная кривая (фиг. 8), которую используют в сочетании с метром pH, чтобы регулировать титрование и контролировать процесс.At this point, the reaction is complete and HOCl is formed. The preparation is controlled by measuring pH and electrical conductivity. The pH value is used in conjunction with the electrical conductivity based on a pre-calibrated relationship between the electrical conductivity and the HOCl concentration measured by spectrophotometry. The measured electrical conductivity is a measure of the solvent's ability to conduct electrical current. By comparing the resulting matrix with various known concentrations of HOCl and OCl - , a calibration curve was generated (FIG. 8) and used in conjunction with a pH meter to adjust the titration and control the process.
Труба 101с может быть соединена с многоходовым клапаном 112, который переключает поток между линией сброса 113 и линией сбора продукта 114. Показано на фиг. 5 и 6. Клапан 112 включает pHметр и измеритель электропроводности. Эти устройства измеряют концентрацию (м.д.), чистоту и pH получаемой HOCl и обеспечивают обратную связь для изменения таких свойств полученной HOCl. Если HOCl, полученная в трубе 101с, соответствует требуемым показателям концентрации, чистоты и pH, клапан 112 переключает поток с линии сброса 113 на линию сбора продукта 114 для сбора целевого продукта.Conduit 101c may be connected to a multi-way valve 112 which switches flow between discharge line 113 and product collection line 114. Shown in FIG. 5 and 6. Valve 112 includes a pH meter and a conductivity meter. These devices measure the concentration (ppm), purity, and pH of the HOCl produced and provide feedback to change such properties of the HOCl produced. If the HOCl produced in pipe 101c meets the required concentration, purity, and pH, valve 112 switches flow from waste line 113 to product collection line 114 to collect the desired product.
Полученную безвоздушным способом HOCl собирают и разливают во флаконы в безвоздушной среде. Помещение жидкостей во флакон в безвоздушной среде известно в уровне техники. Иллюстративный способ включает помещение во флакон надувной емкости (такой как баллон). Надувная емкость соединена непосредственно с линией сбора 114, и HOCl закачивается напрямую в надувную емкость во флаконе без какого-либо воздействия воздуха. Другой способ включает наполнение флаконов в вакууме. Другой безвоздушный способ наполнения включает наполнение флаконов в среде инертного газа, который не взаимодействует с HOCl, такой как аргоновая среда.The airless HOCl is collected and bottled in an airless environment. Placing liquids in a vial in an airless environment is known in the art. An exemplary method includes placing an inflatable container (such as a balloon) into the vial. The balloon is connected directly to collection line 114 and the HOCl is pumped directly into the balloon in a vial without any exposure to air. Another method involves filling the vials under vacuum. Another airless filling method involves filling the vials in an inert gas atmosphere that does not react with HOCl, such as argon.
Полученная хлорноватистая кислота не содержит воздух и будет иметь pH от приблизительно 4,5 до приблизительно 7,5. Однако pH полученной HOCl можно доводить после процесса получения при добавлении любой кислоты (например, HCl) или щелочи (например, NaOCl) в полученную хлорноватистую кислоту. Например, pH от приблизительно 4,5 до приблизительно 7 особенно подходит для приме- 8 041951 нения при повторной стерилизации термочувствительных медицинских инструментов. Другие применения, такие как ее использование в немедицинских условиях, например, для обработки домашней птицы и рыбы, а также общие сельскохозяйственные и нефтехимические применения, удаление бактериальной биопленки и очистка воды, могут потребовать других уровней pH.The resulting hypochlorous acid does not contain air and will have a pH of about 4.5 to about 7.5. However, the pH of the resulting HOCl can be adjusted after the production process by adding any acid (eg HCl) or alkali (eg NaOCl) to the resulting hypochlorous acid. For example, a pH of about 4.5 to about 7 is particularly suitable for use in the re-sterilization of heat sensitive medical instruments. Other applications, such as non-medical use such as poultry and fish processing, as well as general agricultural and petrochemical applications, bacterial biofilm removal and water treatment, may require different pH levels.
Процесс могут выполнять вручную или в автоматическом режиме. Флюидные системы, описанные в настоящем документе, могут быть функционально подключены к компьютеру, который управляет производственным процессом. Компьютер может представлять собой систему PCL-логического контроллера. Компьютер открывает и закрывает клапаны для подачи воды, выпуска отработанной воды и выпуска продукта в соответствии с обратной связью, получаемой от датчиков в системе (например, электропроводность, pH и концентрация получаемого продукта (м.д.)). Компьютер также может хранить значения давления воды и количества воды и может регулировать их в соответствии с обратной связью, получаемой от датчиков относительно свойств получаемой HOCl. Компьютер также может управлять инфузионными насосами, которые вводят реагенты в воду для процесса получения.The process can be performed manually or automatically. The fluid systems described herein may be operatively connected to a computer that controls a manufacturing process. The computer may be a PCL logic controller system. The computer opens and closes valves for water inlet, waste water outlet and product outlet according to feedback received from sensors in the system (eg conductivity, pH and product concentration (ppm)). The computer can also store water pressure and water quantity values and can adjust them according to feedback received from the sensors regarding the properties of the HOCl produced. The computer can also control infusion pumps that inject reagents into the water for the receiving process.
Процесс могут выполнять многократно, например труба 101с может быть присоединена ко второй флюидной системе, и получаемая HOCl при этом течет через вторую систему, где процесс, описанный выше, повторяется, причем исходным раствором является HOCl вместо воды. В этом способе получают повышенный выход HOCl. Любое количество флюидных систем может быть подключено согласно способам изобретения.The process can be performed multiple times, for example pipe 101c can be connected to a second fluid system and the resulting HOCl flows through the second system where the process described above is repeated with HOCl instead of water as the feed solution. In this way, an increased yield of HOCl is obtained. Any number of fluid systems may be connected according to the methods of the invention.
Фиг. 7 является схемой, на которой показан другой пример системы 200 для получения хлорноватистой кислоты согласно способам изобретения. Система 200 выполнена с возможностью регулирования pH поступающей воды и введения буфера для стабильности. В системе 200 вода подается в трубу 201а. К трубе 201а подключен pH-метр 208. pH-метр 208 измеряет pH поступающей воды. pH-метр 208 соединен с отверстием для ввода 202. Отверстие для ввода 202 позволяет вводить по меньшей мере одно буферное вещество в поступающую воду. Буферное вещество подает инфузионный насос, который герметично подсоединен к отверстию 202. В этом способе регулируется скорость потока и, таким образом, количество буферного вещества, вводимого в воду в любой момент времени. Инфузионным насосом можно управлять автоматически или вручную. Скорость введения буферного вещества к воде зависит от качества поступающей воды (электропроводности и уровня pH), состава буфера, а также давления и потока поступающей воды. Введение можно осуществлять путем непрерывной инфузии или периодически. Поскольку вода течет по трубе 201а в турбулентном режиме, происходит начальное перемешивание буферного вещества с водой при введении буфера в воду. Такое начальное перемешивание может быть достаточным, чтобы надлежащим образом регулировать показатели поступающей воды.Fig. 7 is a diagram showing another example of a system 200 for producing hypochlorous acid according to the methods of the invention. The system 200 is configured to adjust the pH of the incoming water and introduce a buffer for stability. In system 200, water is supplied to pipe 201a. Connected to pipe 201a is a pH meter 208. The pH meter 208 measures the pH of the incoming water. The pH meter 208 is connected to the inlet 202. The inlet 202 allows at least one buffer substance to be introduced into the incoming water. The buffering agent is supplied by an infusion pump which is hermetically connected to port 202. In this method, the flow rate and thus the amount of buffering agent injected into the water at any given time is controlled. The infusion pump can be controlled automatically or manually. The rate at which the buffer is added to the water depends on the quality of the incoming water (conductivity and pH), the composition of the buffer, and the pressure and flow of the incoming water. Administration can be by continuous infusion or intermittently. Because the water flows through the pipe 201a in a turbulent manner, there is an initial mixing of the buffer substance with the water when the buffer is introduced into the water. This initial mixing may be sufficient to properly control the performance of the incoming water.
В некоторых вариантах осуществления дополнительное перемешивание воды и буфера выполняют перед проведением процесса получения HOCl. В таких вариантах осуществления дополнительное перемешивание происходит, когда вода с буферным веществом поступает в первое смесительное устройство 203. Смесительное устройство 203 включает все признаки, обсуждаемые выше относительно смесительного устройства 102. Смесительное устройство 203 может иметь такую же или другую конфигурацию по сравнению со смесительным устройством 102, например такое же или другое количество субкамер, такой же или другой диаметр отверстий, такие же или другие размеры субкамер и т.д. В любом случае, как и смесительное устройство 102, смесительное устройство 203 выполнено с возможностью получения вихревого потока текучей среды в каждой субкамере.In some embodiments, additional mixing of water and buffer is performed prior to the HOCl production process. In such embodiments, additional mixing occurs when the buffered water enters the first mixing device 203. The mixing device 203 includes all of the features discussed above with respect to the mixing device 102. The mixing device 203 may have the same or a different configuration compared to the mixing device 102 , for example the same or different number of subchambers, the same or different hole diameters, the same or different sizes of subchambers, etc. In any case, like the mixing device 102, the mixing device 203 is configured to produce a swirling fluid flow in each sub-chamber.
Раствор поступает в смесительное устройство 203 через впускной патрубок в устройстве, который герметично присоединен к трубе 201а. Раствор поступает в смесительную камеру, при этом в каждой субкамере смесительного устройства происходит турбулентное перемешивание по мере прохождения раствора через элементы в камере, благодаря отверстиям в каждом элементе. После смешивания в последней субкамере вода выходит из камеры через выпускной патрубок текучей среды в смесительном устройстве, который герметично присоединен к трубе 202b. Вода имеет pH по меньшей мере приблизительно 8,0, предпочтительно 8,4, и буферную емкость pH 5,5-9,0.The solution enters the mixing device 203 through an inlet in the device, which is hermetically connected to the pipe 201a. The solution enters the mixing chamber, with turbulent mixing occurring in each sub-chamber of the mixing device as the solution passes through the elements in the chamber, due to the holes in each element. After mixing in the last sub-chamber, water exits the chamber through a fluid outlet in the mixing device, which is hermetically connected to pipe 202b. The water has a pH of at least about 8.0, preferably 8.4, and a buffer capacity of pH 5.5-9.0.
Далее процесс проводят, как описано выше для получения HOCl. Соединение, которое образует протон, затем вводят в воду, которая течет по трубе 201b, через отверстие для ввода 204. Соединение, которое образует протон, вводят с помощью инфузионного насоса, который герметично подсоединен к отверстию 204. В этом способе регулируют скорость потока и, таким образом, количество соединения, которое образует протон, вводимое в воду в любой момент времени. Инфузионным насосом можно управлять автоматически или вручную. Скорость введения соединения, которое образует протон, в воду зависит от свойств воды (электропроводности и уровня pH), состава буфера, а также давления и потока воды. В некоторых вариантах осуществления насос позволяет вводить от приблизительно 6,5 л/ч до приблизительно 12 л/ч соединения, которое образует протон, в воду. Введение могут производить путем непрерывной инфузии или периодически. Поскольку вода течет по трубам в турбулентном режиме, происходит начальное перемешивание соединения, которое образует протон, с водой при введении соляной кислоты в воду.Next, the process is carried out as described above to obtain HOCl. The compound that forms the proton is then injected into the water that flows through the pipe 201b through the injection hole 204. The compound that forms the proton is injected using an infusion pump that is hermetically connected to the hole 204. In this method, the flow rate is controlled and, thus, the amount of a compound that forms a proton introduced into water at any given time. The infusion pump can be controlled automatically or manually. The rate at which a compound that forms a proton is introduced into water depends on the properties of the water (electrical conductivity and pH), the composition of the buffer, and the pressure and flow of the water. In some embodiments, the implementation of the pump allows you to enter from about 6.5 l/h to about 12 l/h of the compound that forms a proton in the water. Administration may be by continuous infusion or intermittently. Since the water flows through the pipes in a turbulent mode, there is an initial mixing of the compound that forms the proton with the water when hydrochloric acid is introduced into the water.
Дополнительное перемешивание происходит, когда раствор поступает во второе смесительное устройство 205. Смесительное устройство 205 включает все признаки, обсуждаемые выше относительноAdditional mixing occurs as the solution enters the second mixing device 205. The mixing device 205 includes all of the features discussed above with respect to
- 9 041951 смесительного устройства 102. Смесительное устройство 205 может иметь такую же или другую конфигурацию по сравнению со смесительным устройством 203, например такое же или другое количество субкамер, такой же или другой диаметр отверстий, такие же или другие размеры субкамер и т.д. В любом случае, как и смесительное устройство 203, смесительное устройство 205 выполнено с возможностью получения вихревого потока текучей среды в каждой субкамере.- 9 041951 mixing device 102. Mixing device 205 may have the same or different configuration compared to the mixing device 203, for example, the same or different number of subchambers, the same or different hole diameters, the same or different sizes of subchambers, etc. In any case, like the mixing device 203, the mixing device 205 is configured to produce a swirling fluid flow in each sub-chamber.
Раствор поступает в смесительное устройство 205 через впускной патрубок в устройстве, который герметично присоединен к трубе 201b. Раствор поступает в смесительную камеру, при этом в каждой субкамере смесительного устройства происходит турбулентное перемешивание по мере прохождения раствора через элементы в камере, благодаря отверстиям в каждом элементе. После смешивания в последней субкамере вода выходит из камеры через выпускной патрубок текучей среды в смесительном устройстве, который герметично присоединен к трубе 201с.The solution enters the mixing device 205 through an inlet in the device, which is hermetically connected to the pipe 201b. The solution enters the mixing chamber, with turbulent mixing occurring in each sub-chamber of the mixing device as the solution passes through the elements in the chamber, due to the holes in each element. After mixing in the last sub-chamber, water exits the chamber through a fluid outlet in the mixing device, which is hermetically connected to the pipe 201c.
Соединение, которое образует гипохлорит-анион, затем вводят в раствор, которое течет по трубе 201с, через отверстие для ввода 206. Соединение, которое образует гипохлорит-анион, вводят с помощью инфузионного насоса, который герметично подсоединен к отверстию 206. В этом способе регулируют скорость потока и, таким образом, количество соединения, которое образует гипохлорит-анион, вводимое в воду в любой момент времени. Инфузионным насосом можно управлять автоматически или вручную. Скорость введения соединения, которое образует гипохлорит-анион, в воду зависит от свойств раствора (электропроводности и уровня pH), а также давления и потока раствора. В некоторых вариантах осуществления насос позволяет вводить приблизительно 6,5-12 л/ч соединения, которое образует гипохлорит-анион, в раствор. Вводимое количество зависит от требуемой концентрации HOCl (м.д.) и потока воды через трубы. Введение могут производить путем непрерывной инфузии или периодически. Поскольку раствор течет по трубам в турбулентном режиме, происходит начальное пемешивание соединения, которое образует гипохлорит-анион, с раствором при введении соединения, которое образует гипохлорит-анион, в раствор.The compound that forms the hypochlorite anion is then injected into the solution that flows through the pipe 201c through the injection hole 206. The compound that forms the hypochlorite anion is injected using an infusion pump that is hermetically connected to the hole 206. In this method, the the flow rate, and thus the amount of compound that forms the hypochlorite anion, introduced into the water at any given time. The infusion pump can be controlled automatically or manually. The rate of introduction of the compound that forms the hypochlorite anion into water depends on the properties of the solution (electrical conductivity and pH), as well as the pressure and flow of the solution. In some embodiments, the pump allows about 6.5-12 L/hr of the compound that forms the hypochlorite anion to be injected into the solution. The amount to be injected depends on the desired HOCl concentration (ppm) and the flow of water through the pipes. Administration may be by continuous infusion or intermittently. As the solution flows through the pipes in a turbulent manner, there is an initial mixing of the compound that forms the hypochlorite anion with the solution as the compound that forms the hypochlorite anion is introduced into the solution.
Дополнительно перемешивание происходит, когда раствор поступает во второе смесительное устройство 207. Смесительное устройство 207 включает все признаки, обсуждаемые выше относительно смесительного устройства 102. Смесительное устройство 207 может иметь такую же или другую конфигурацию по сравнению со смесительными устройствами 205 или 203, например такое же или другое количество субкамер, такой же или другой диаметр отверстий, такие же или другие размеры субкамер и т.д. В любом случае, как и смесительные устройства 205 и 203, смесительное устройство 207 выполнено с возможностью получения вихревого потока текучей среды в каждой субкамере.Additionally, mixing occurs when the solution enters the second mixing device 207. The mixing device 207 includes all of the features discussed above with respect to the mixing device 102. The mixing device 207 may have the same or different configuration compared to the mixing devices 205 or 203, for example, the same or a different number of subchambers, the same or different hole diameters, the same or different sizes of subchambers, etc. In any case, like the mixing devices 205 and 203, the mixing device 207 is configured to produce a swirling fluid flow in each sub-chamber.
Раствор поступает в смесительное устройство 207 через впускной патрубок в устройстве, который герметично присоединен к трубе 201с. Раствор поступает в смесительную камеру, при этом в каждой субкамере смесительного устройства происходит турбулентное перемешивание по мере прохождения раствора через элементы в камере, благодаря отверстиям в каждом элементе. После смешивания в последней субкамере вода выходит из камеры через впускной патрубок текучей среды в смесительном устройстве, который герметично присоединен к трубе 201d.The solution enters the mixing device 207 through an inlet in the device, which is hermetically connected to the pipe 201c. The solution enters the mixing chamber, with turbulent mixing occurring in each sub-chamber of the mixing device as the solution passes through the elements in the chamber, due to the holes in each element. After mixing in the last sub-chamber, the water leaves the chamber through the fluid inlet in the mixing device, which is hermetically connected to the pipe 201d.
На этом этапе реакция завершена, и получена HOCl. Полученная HOCl может быть измерена и собрана, как описано выше. Труба 201d может быть соединена с многоходовым клапаном, который переключает поток между линией сброса и линией сбора продукта. Клапан включает pH-метр и измеритель электропроводности. Эти устройства измеряют концентрацию, чистоту и pH полученной HOCl и обеспечивают обратную связь для изменения таких свойств полученной HOCl. Если полученная HOCl в трубе 201d соответствует требуемым показателям концентрации, чистоты и pH, клапан переключает поток с линии сброса на линию сбора продукта для сбора целевого продукта.At this point, the reaction is complete and HOCl is obtained. The resulting HOCl can be measured and collected as described above. Pipe 201d may be connected to a multi-way valve that switches flow between a discharge line and a product collection line. The valve includes a pH meter and an electrical conductivity meter. These devices measure the concentration, purity, and pH of the HOCl produced and provide feedback to change these properties of the HOCl produced. If the HOCl produced in pipe 201d meets the desired concentration, purity, and pH, the valve switches the flow from the waste line to the product collection line to collect the desired product.
В другом варианте осуществления деионизатор расположен на линии с поступающей водой. Деионизатор деионизирует воду, и затем в деионизированную воду подается буферное вещество. Затем процесс получения затем проводят, как описано для вариантов осуществления системы 200, с получением воды, имеющей pH по меньшей мере приблизительно 8, например 8,4, и буферную емкость pH 6-8.In another embodiment, the deionizer is located in line with the incoming water. The deionizer deionizes the water, and then a buffer substance is introduced into the deionized water. The production process is then then carried out as described for system 200 embodiments to produce water having a pH of at least about 8, such as 8.4, and a buffer capacity of pH 6-8.
HOCl, полученная с помощью вышеуказанного процесса, может применяться в ряде различных применений, например медицине, предприятиях общественного питания, торговле продовольственными товарами, сельском хозяйстве, при обработке ран, в лабораториях, гостиничном бизнесе, стоматологии, при делигнификации или в цветочной индустрии.The HOCl produced by the above process can be used in a number of different applications, such as medicine, catering, food retail, agriculture, wound care, laboratories, hospitality, dentistry, delignification, or the flower industry.
Обработка ран.Treatment of wounds.
В некоторых вариантах осуществления композиции согласно изобретению применяются для обработки раны. Обработка раны включает лечение поврежденной или пораженной кожи, включая ссадины, рваные раны, разрывы, проколы или ожоги. Конкретные способы обработки ран включают в себя лечение биопленок. Биопленки могут образовываться, когда свободно плавающие микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, прикрепляются к поверхности. Как известно, биопленки ухудшают заживление кожных ран и снижают противобактериальную эффективность при заживлении или лечении инфицированных ран. Другие частые патологии, связанные с биопленками, включают инфекции мочевыводящих путей, инфекции среднего уха, хронические раны и образование зубного налета. Муковисцидоз, эндокардит собственного клапана, средний отит, периодонтит и хронический простатит также включаютIn some embodiments, the compositions of the invention are used to treat a wound. Wound care includes the treatment of injured or diseased skin, including abrasions, lacerations, tears, punctures, or burns. Particular wound treatments include biofilm treatment. Biofilms can form when free-swimming microorganisms such as bacteria and fungi attach to surfaces. Biofilms are known to impair skin wound healing and reduce antibacterial efficacy in healing or treating infected wounds. Other common pathologies associated with biofilms include urinary tract infections, middle ear infections, chronic wounds, and plaque formation. Cystic fibrosis, intrinsic valve endocarditis, otitis media, periodontitis, and chronic prostatitis also include
- 10 041951 микроорганизмы, которые образуют биопленки. Микроорганизмы, обычно связанные с биопленками, включают Candida albicans, коагулазоотрицательные стафилококки, Enterococcus, Klebsiella pneumoniae,- 10 041951 microorganisms that form biofilms. Microorganisms commonly associated with biofilms include Candida albicans, coagulase-negative staphylococci, Enterococcus, Klebsiella pneumoniae,
Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus и другие.Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus and others.
Биопленки часто устойчивы к традиционным противомикробным препаратам и поэтому представляют серьезную угрозу здоровью. Устойчивость биопленок делает традиционные антибиотики и противомикробные средства неэффективными. Поскольку биопленки могут значительно снижать восприимчивость к антибиотикам и дезинфицирующим средствам, требуются такие методы лечения, которые способны разрушать биопленки, но при этом не являются слишком токсичными для пациента.Biofilms are often resistant to traditional antimicrobials and therefore pose a serious health threat. The persistence of biofilms makes traditional antibiotics and antimicrobials ineffective. Because biofilms can significantly reduce susceptibility to antibiotics and disinfectants, treatments are required that can destroy biofilms without being too toxic to the patient.
Предложены способы введения композиции пациенту, нуждающемуся в лечении инфекции, связанной с биопленкой. Способы согласно изобретению включают профилактику, терапию или лечение инфекции, связанной с биопленкой. Способы включают введение одной или более единичных доз композиции в терапевтически или профилактически эффективном количестве для лечения существующей инфекции, связанной с биопленкой, или для предотвращения развития инфекции, связанной с биопленкой, у пациента. В некоторых вариантах осуществления ингибируется распространение ассоциированной с биопленкой инфекции на другой участок у пациента. В различных вариантах осуществления композицию могут применять парентерально, перорально, местно или наружно. Композиции можно применять путем внутривенной, внутримышечной или подкожной инъекции. В способах согласно изобретению композиции могут вводить в фармацевтически приемлемом носителе, примеры которых обсуждаются ниже.Methods are provided for administering the composition to a patient in need of treatment for a biofilm-associated infection. The methods of the invention include the prevention, therapy, or treatment of a biofilm-associated infection. The methods include administering one or more unit doses of the composition in a therapeutically or prophylactically effective amount to treat an existing biofilm infection or to prevent a patient from developing a biofilm infection. In some embodiments, the spread of the biofilm-associated infection to another site in the patient is inhibited. In various embodiments, the implementation of the composition can be used parenterally, orally, topically or topically. The compositions can be administered by intravenous, intramuscular or subcutaneous injection. In the methods of the invention, the compositions may be administered in a pharmaceutically acceptable carrier, examples of which are discussed below.
Лечение включает уничтожение микроорганизмов, населяющих биопленку, или удаление биопленки, ингибирование образования биопленки и разрушение существующей биопленки. Композиции, раскрытые в настоящем документе, особенно эффективны для лечения микробных биопленок в ране или на ее поверхности. Композиция может быть в форме композиции для лечения ран для наружного применения, которая содержит соединение хлорноватистой кислоты и уксусной кислоты. Композиция может быть объединена с дополнительным противомикробным средством.Treatment includes killing the microorganisms inhabiting the biofilm or removing the biofilm, inhibiting the formation of the biofilm, and destroying the existing biofilm. The compositions disclosed herein are particularly effective for treating microbial biofilms in or on a wound. The composition may be in the form of a topical wound treatment composition which contains a compound of hypochlorous acid and acetic acid. The composition may be combined with an additional antimicrobial agent.
Композиции согласно изобретению могут вводить субъекту наружно, например, путем прямого наложения или распределения композиции на эпидермальную или эпителиальную ткань субъекта. Композиция может быть изготовлена в форме жидкости, порошка, примочки, крема, геля, масла, мази, геля, твердой, полутвердой формы или аэрозольного спрея. Такие лекарственные формы могут быть изготовлены стандартным способом при использовании подходящих носителей, которые хорошо известны специалисту в данной области.Compositions of the invention may be administered topically to a subject, for example by direct application or distribution of the composition to the subject's epidermal or epithelial tissue. The composition may be in the form of a liquid, powder, lotion, cream, gel, oil, ointment, gel, solid, semi-solid, or aerosol spray. Such dosage forms can be manufactured in a standard way using suitable carriers, which are well known to the person skilled in the art.
Подходящие носители для наружного применения предпочтительно остаются на месте нанесения на коже в виде сплошной пленки и устойчивы к удалению при потоотделении или погружении в воду. Носитель может включать фармацевтически приемлемые смягчающие средства, эмульгаторы, загустители, растворители и т.п.Suitable topical carriers preferably remain in place on the skin as a continuous film and are resistant to removal by perspiration or immersion in water. The carrier may include pharmaceutically acceptable emollients, emulsifiers, thickeners, solvents, and the like.
Композиция может быть предоставлена как часть раневой повязки, где композиция находится внутри раневой повязки или на ее контактирующей с раной поверхности. Раневая повязка может быть предназначена для нанесения на обрабатываемую рану и включает субстрат, содержащий композиции в соответствии с изобретением. Такая повязка особенно удобна, потому что она доставляет композицию согласно изобретению на обрабатываемую рану и одновременно обеспечивает ее перевязку. Раневая повязка может быть, например, волокнистой, пеной, гидроколлоидом, коллагеном, пленкой, листом, гидрогелем или их комбинацией. Раневая повязка может быть в форме многослойной повязки, в которой один или более слоев сформированы, по меньшей мере частично, или являются одним из или состоят из следующего: натуральные волокна, альгинат, хитозан, производные хитозана, целлюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, хлопок, вискоза, нейлон, акрил, полиэфир, полиуретановая пена, гидрогели, гидроколлоиды, поливиниловый спирт, крахмал, крахмальная пленка, коллаген, гиалуроновая кислота и ее производные, биоразлагаемые материалы и другие материалы, известные в уровне техники. Способы согласно изобретению могут дополнительно включать терапию ран отрицательным давлением, как известно в уровне техники. Такие терапии включают создание отрицательного давления на ране, например, с помощью вакуумной повязки.The composition may be provided as part of a wound dressing, wherein the composition is present within the wound dressing or on its wound contact surface. The wound dressing may be intended to be applied to the wound being treated and includes a substrate containing compositions in accordance with the invention. Such a dressing is particularly convenient because it delivers the composition according to the invention to the treated wound and at the same time provides its dressing. The wound dressing may be, for example, fibrous, foam, hydrocolloid, collagen, film, sheet, hydrogel, or a combination thereof. The wound dressing may be in the form of a multi-layered dressing in which one or more layers are formed, at least in part, of or are one of or consist of the following: natural fibers, alginate, chitosan, chitosan derivatives, cellulose, carboxymethyl cellulose, cotton, viscose, nylon , acrylic, polyester, polyurethane foam, hydrogels, hydrocolloids, polyvinyl alcohol, starch, starch film, collagen, hyaluronic acid and its derivatives, biodegradable materials and other materials known in the art. The methods of the invention may further include negative pressure wound therapy, as is known in the art. Such therapies include applying negative pressure to the wound, for example with a vacuum dressing.
Композицию могут вводить в однократной суточной дозе или в многократных дозах, например 2, 3, 4 или более доз, в день. Полное суточное количество композиции может составлять приблизительно 0,01, 0,1, 1, 2 мг и т.д., до приблизительно 1000 мг. В некоторых вариантах осуществления вводимое полное суточное количество составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 1 мг, от приблизительно 1 до приблизительно 10 мг, от приблизительно 10 до приблизительно 100 мг, от приблизительно 100 до приблизительно 500 мг или от приблизительно 500 до приблизительно 1000 мг. Фактическая доза может изменяться в зависимости от определенной вводимой композиции, способа введения, типа или локализации биопленки, подлежащей лечению, а также от других факторов, известных в уровне техники. В некоторых вариантах осуществления доза также может быть подобрана так, чтобы обеспечивать заданное количество композиции на килограмм веса пациента.The composition may be administered in a single daily dose or in multiple doses, eg 2, 3, 4 or more doses per day. The total daily amount of the composition may be about 0.01, 0.1, 1, 2 mg, etc., up to about 1000 mg. In some embodiments, the total daily amount administered is about 0.01 to about 1 mg, about 1 to about 10 mg, about 10 to about 100 mg, about 100 to about 500 mg, or about 500 to about 1000 mg . The actual dose may vary depending on the particular composition administered, the route of administration, the type or location of the biofilm being treated, and other factors known in the art. In some embodiments, the implementation of the dose can also be adjusted to provide a given amount of composition per kilogram of patient weight.
Применение соединения в сочетании с другим известным противомикробным лечением может увеличивать эффективность противомикробного средства. В некоторых вариантах осуществления способыThe use of a compound in combination with another known antimicrobial treatment may increase the effectiveness of the antimicrobial agent. In some embodiments, the methods
- 11 041951 согласно изобретению дополнительно включают введение (одновременно или последовательно с композициями согласно изобретению) одной или более доз антибиотического вещества, включающего, без ограничения перечисленными, ципрофлоксацин, ампициллин, азитромицин, цефалоспорин, доксициклин, фузидовую кислоту, гентамицин, линезолид, левофлоксацин, норфлоксацин, офлоксацин, рифампицин, тетрациклин, тобрамицин, ванкомицин, амикацин, дефтазидим, цефепим, триметоприм/сульфаметоксазол, пиперациллин/тазобактам, азтреонам, меропенем, колистин или хлорамфеникол. В некоторых вариантах осуществления способы согласно изобретению дополнительно включают введение одной или более доз антибиотического вещества из класса антибиотиков, включающего, без ограничения перечисленными, аминогликозиды, карбацефем, карбапенемы, цефалоспорины первого поколения, цефалоспорины второго поколения, цефалоспорины третьего поколения, цефалоспорины четвертого поколения, гликопептиды, макролиды, монобактам, пенициллины, полипептиды, хинолоны, сульфонамиды, тетрациклины, линкозамиды и оксазолидиноны. В некоторых вариантах осуществления способы согласно изобретению включают введение неантибиотического противомикробного вещества, включающего, без ограничения перечисленными, сертралин, рацемические и стереоизомерные формы тиоридазина, бензоила пероксид, тауролидин и гексэтидин.- 11 041951 according to the invention further include the administration (simultaneously or sequentially with compositions according to the invention) of one or more doses of an antibiotic substance, including, without limitation, ciprofloxacin, ampicillin, azithromycin, cephalosporin, doxycycline, fusidic acid, gentamicin, linezolid, levofloxacin, norfloxacin , ofloxacin, rifampicin, tetracycline, tobramycin, vancomycin, amikacin, deftazidime, cefepime, trimethoprim/sulfamethoxazole, piperacillin/tazobactam, aztreonam, meropenem, colistin, or chloramphenicol. In some embodiments, the methods of the invention further comprise administering one or more doses of an antibiotic substance from a class of antibiotics, including, but not limited to, aminoglycosides, carbacephem, carbapenems, first generation cephalosporins, second generation cephalosporins, third generation cephalosporins, fourth generation cephalosporins, glycopeptides, macrolides, monobactam, penicillins, polypeptides, quinolones, sulfonamides, tetracyclines, lincosamides and oxazolidinones. In some embodiments, the methods of the invention include administering a non-antibiotic antimicrobial agent including, but not limited to, sertraline, racemic and stereoisomeric forms of thioridazine, benzoyl peroxide, taurolidine, and hexetidine.
Лечение биопленки на других тканях.Treatment of biofilm on other tissues.
Композиции согласно изобретению могут применяться для лечения биопленок, поражающих различные части тела или прикрепившиеся к различным поверхностям. В некоторых вариантах осуществления способы согласно изобретению включают введение терапевтически эффективной композиции нуждающемуся в этом пациенту для лечения связанной с биопленкой инфекции в мочевом пузыре, почке, сердце, среднем ухе, синусах, коже, легком, суставе, подкожной ткани, мягкой ткани, сосудистой ткани и/или в глазу. В других вариантах осуществления терапевтически эффективное количество композиции вводят нуждающемуся в этом пациенту для лечения одного или более следующих состояний, связанных с биопленкой: инфекция мочевых путей; хронический бактериальный вагиноз; простатит; бактериальная инфекция на фоне диабета, такая как диабетическая язва на коже; пролежневая язва; язва, связанная с венозным катетером; или хирургическая рана (например, инфекция хирургического поля). В некоторых вариантах осуществления биопленка находится на коже человека. В некоторых вариантах осуществления биопленка связана с раной, включающей царапины, рваные раны, разрывы, проколы, ожоги и хронические раны. В некоторых вариантах осуществления биопленка расположена под поверхностью кожи, в подкожной ткани, такой как глубокая рана или инфекция хирургического поля.Compositions according to the invention can be used to treat biofilms affecting various parts of the body or attached to various surfaces. In some embodiments, the methods of the invention comprise administering a therapeutically effective composition to a patient in need thereof for treating a biofilm-associated infection in the bladder, kidney, heart, middle ear, sinuses, skin, lung, joint, subcutaneous tissue, soft tissue, vascular tissue, and / or in the eye. In other embodiments, a therapeutically effective amount of the composition is administered to a patient in need thereof for the treatment of one or more of the following biofilm-related conditions: urinary tract infection; chronic bacterial vaginosis; prostatitis; a bacterial infection associated with diabetes, such as a diabetic skin ulcer; pressure ulcer; an ulcer associated with a venous catheter; or a surgical wound (eg, infection of the surgical field). In some embodiments, the implementation of the biofilm is on the skin of a person. In some embodiments, the biofilm is associated with a wound, including scratches, lacerations, tears, punctures, burns, and chronic wounds. In some embodiments, the implementation of the biofilm is located under the surface of the skin, in subcutaneous tissue, such as a deep wound or infection of the surgical field.
Лечение биопленки на нетканевых поверхностях.Biofilm treatment on non-tissue surfaces.
Также предусмотрены другие применения для обработки биопленок. Например, композиция согласно изобретению может применяться для обработки микробных биопленок на поверхностях, например поверхностях в больницах (таких как операционные комнаты или комнаты для ухода за пациентами), а также других поверхностях (например, рабочих поверхностях в домашнем хозяйстве). Изобретение также охватывает обработку биопленок, которые образуются на имплантированных медицинских устройствах и протезах.Other applications for processing biofilms are also contemplated. For example, the composition according to the invention can be used to treat microbial biofilms on surfaces, such as surfaces in hospitals (such as operating rooms or patient care rooms), as well as other surfaces (eg, work surfaces in the home). The invention also covers the treatment of biofilms that form on implanted medical devices and prostheses.
Как известно из уровня техники, имплантируемые медицинские устройства подвержены образованию биопленок, включая грибковые биопленки и бактериальные биопленки. Способы и композиции согласно изобретению также могут применяться для обработки биопленок, которые образуются на поверхностях имплантируемых медицинских устройств, таких как катетеры и протезы. Композиции согласно изобретению могут наносить на медицинское устройство перед имплантацией. В альтернативе медицинское устройство может содержать резервуар, содержащий композицию, при этом композиция может высвобождаться контролируемым образом после имплантации. Способы обработки имплантируемых медицинских устройств можно найти в патентах США 5902283 и 6589591, а также в патентной публикации США 2005/0267543, которые полностью включены в настоящее описание посредством отсылки.As is known in the art, implantable medical devices are susceptible to the formation of biofilms, including fungal biofilms and bacterial biofilms. The methods and compositions of the invention can also be used to treat biofilms that form on the surfaces of implantable medical devices such as catheters and prostheses. The compositions of the invention may be applied to a medical device prior to implantation. Alternatively, the medical device may comprise a reservoir containing the composition, wherein the composition may be released in a controlled manner after implantation. Methods for processing implantable medical devices can be found in US Pat.
Стоматологическое лечение.Dental treatment.
В другом варианте осуществления изобретения предложен способ лечения биопленки, ассоциированной с полостью рта, такой как зубной налет. В изобретении предложены способы профилактики образования зубного налета, лечения инфекции, ассоциированной с зубным налетом, лечения гиперчувствительности зубов, стерилизации корневого канала или лечения стоматологического заболевания.In another embodiment, the invention provides a method for treating an oral associated biofilm such as dental plaque. The invention provides methods for preventing plaque formation, treating plaque-associated infection, treating tooth hypersensitivity, sterilizing a root canal, or treating a dental disease.
Способы согласно изобретению включают контакт поверхности полости рта, такой как зубы, десны или язык, с терапевтически эффективным количеством композиции. Некоторые способы согласно изобретению включают предотвращение образования биопленки, ассоциированной с полостью рта, путем введения пациенту профилактически эффективного количества композиции. Композиция может быть изготовлена в виде средства для чистки зубов, такой как зубная паста, для лечения или профилактики зубного налета. В других вариантах осуществления биопленка может быть расположена на языке, слизистой оболочке полости рта или деснах. В некоторых вариантах осуществления композиция изготовлена в виде ополаскивателя для полости рта. В некоторых вариантах осуществления композиция изготовлена в виде краски, пены, геля или лака, например фторсодержащей композиции. В одном варианте осуществления композиция находится в форме геля или пены в капе, которую пациент носит в течение нескольких минут для обработки фтором. В других вариантах осуществления композиция контактирует с клейMethods of the invention include contacting an oral surface such as teeth, gums or tongue with a therapeutically effective amount of the composition. Some methods of the invention include preventing the formation of an oral associated biofilm by administering a prophylactically effective amount of the composition to a patient. The composition may be formulated as a dentifrice, such as toothpaste, for the treatment or prevention of dental plaque. In other embodiments, the biofilm may be located on the tongue, oral mucosa, or gums. In some embodiments, the composition is in the form of a mouthwash. In some embodiments, the composition is in the form of a paint, foam, gel, or varnish, such as a fluoride composition. In one embodiment, the composition is in the form of a gel or foam in a cap that the patient wears for several minutes for fluoride treatment. In other embodiments, the composition is in contact with an adhesive
- 12 041951 кими полосками, которые могут быть нанесены на зубы или другую поверхность в полости рта. Композиция может содержать жидкую полимерную композицию, которая является композицией, которую предпочтительно наносят на поверхность, такую как зуб, на кожу, на слизистую оболочку, и которая высыхает в виде пленки, прикрепившейся к этой поверхности, которая устойчива к удалению при нормальных условиях, таких как прием пищи или чистка щеткой, для нанесения на зубы и слизистую оболочку полости рта, или нормального мытья и чистки при нанесении на кожу. В альтернативе композицию могут наносить на повязки, перевязочные материалы, марлю, кисти, имплантаты и т.д. и оставлять для сушки с получением пленки перед ее введением пациенту.- 12 041951 strips that can be applied to teeth or other surfaces in the oral cavity. The composition may contain a liquid polymeric composition which is a composition which is preferably applied to a surface such as a tooth, skin, mucous membrane and which dries as a film adhered to that surface which is resistant to removal under normal conditions such as eating or brushing, for application to the teeth and oral mucosa, or normal washing and brushing when applied to the skin. Alternatively, the composition may be applied to dressings, dressings, gauze, brushes, implants, and the like. and leave to dry to form a film prior to administration to the patient.
Лечение мастита.Mastitis treatment.
В другом варианте осуществления изобретения предложены композиции и способы для лечения мастита. Мастит - воспаление ткани в молочной железе или вымени млекопитающего. Он часто связан с бактериальными инфекциями, такими как Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Streptococcus agalactiae, Streptococus uberis и другие. Некоторые бактерии, которые, как известно, вызвают мастит, также формируют биопленки, однако мастит не всегда возникает в результате формирования биопленки.In another embodiment, the invention provides compositions and methods for the treatment of mastitis. Mastitis is inflammation of tissue in the mammary gland or udder of a mammal. It is often associated with bacterial infections such as Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Streptococcus agalactiae, Streptococus uberis and others. Some bacteria known to cause mastitis also form biofilms, however mastitis does not always result from biofilm formation.
Мастит может появиться у любого млекопитающего, такого как человек, корова (молочный скот) и других животных. Мастит представляет особую проблему для молочного скота. У крупного рогатого скота это состояние возникает, когда лейкоциты проникают в молочную железу, часто в ответ на бактерии в сосковом канале. Коров, которые постоянно заражаются, часто нужно отбраковывать, чтобы предотвратить широкое распространение инфекции в стаде. Потеря молока от зараженных коров и потеря коров и целых стад из-за инфекции приводит к большим экономическим потерям в молочной промышленности во всем мире. Например, в США потери молочной промышленности из-за мастита, по некоторым оценкам, составляют 2 млрд долларов ежегодно.Mastitis can occur in any mammal such as humans, cows (dairy cattle) and other animals. Mastitis is a particular problem for dairy cattle. In cattle, this condition occurs when white blood cells infiltrate the mammary gland, often in response to bacteria in the teat canal. Cows that are constantly infected often need to be culled to prevent widespread infection in the herd. The loss of milk from infected cows and the loss of cows and entire herds due to infection causes great economic losses in the dairy industry worldwide. In the United States, for example, mastitis is estimated to cost the dairy industry $2 billion annually.
Предложены способы введения композиции млекопитающему, нуждающемуся в лечении мастита. Способы согласно изобретению включают профилактику, терапию или лечение мастита. В некоторых вариантах осуществления предотвращается распространение мастита в другую четверть вымени или другому животному.Methods are provided for administering the composition to a mammal in need of mastitis treatment. The methods of the invention include the prevention, therapy or treatment of mastitis. In some embodiments, the spread of mastitis to another quarter of the udder or to another animal is prevented.
Лекарственные формы, дозы и пути введения, обсуждаемые выше, могут применяться к этим вариантам осуществления изобретения. Например, в различных вариантах осуществления композицию могут вводить парентерально, перорально, местно или наружно. Композиции могут применять путем внутривенной, внутримышечной или подкожной инъекции. Композиции могут применять путем инфузии через сосковый канал, как известно в уровне техники. В способах согласно изобретению композиции могут вводить в фармацевтически приемлемом носителе, который может включать смягчающие средства, эмульгаторы, загустители, растворители и т.п.Dosage forms, doses and routes of administration discussed above may apply to these embodiments of the invention. For example, in various embodiments, the composition may be administered parenterally, orally, topically, or topically. The compositions may be administered by intravenous, intramuscular or subcutaneous injection. The compositions may be administered by infusion through the teat canal, as is known in the art. In the methods of the invention, the compositions may be administered in a pharmaceutically acceptable carrier, which may include emollients, emulsifiers, thickeners, solvents, and the like.
Композицию могут вводить в однократной суточной дозе или в многократных дозах, например 2, 3, 4 или более доз, в день. Полное суточное количество композиции может составлять приблизительно 0,01, 0,1, 1, 2 мг и т.д., до приблизительно 1000 мг. В некоторых вариантах осуществления вводимое полное суточное количество составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 1 мг, от приблизительно 1 до приблизительно 10 мг, от приблизительно 10 до приблизительно 100 мг, от приблизительно 100 до приблизительно 500 мг или от приблизительно 500 до приблизительно 1000 мг. Фактическая доза может изменяться в зависимости от конкретной вводимой композиции, способа введения и других факторов, известных в уровне техники. Композицию могут вводить в сочетании с другим известным противомикробным лечением, таким как антибиотик.The composition may be administered in a single daily dose or in multiple doses, eg 2, 3, 4 or more doses per day. The total daily amount of the composition may be about 0.01, 0.1, 1, 2 mg, etc., up to about 1000 mg. In some embodiments, the total daily amount administered is about 0.01 to about 1 mg, about 1 to about 10 mg, about 10 to about 100 mg, about 100 to about 500 mg, or about 500 to about 1000 mg . The actual dose may vary depending on the particular composition administered, route of administration, and other factors known in the art. The composition may be administered in combination with another known antimicrobial treatment such as an antibiotic.
Композиции могут применять наружно на вымени коровы путем непосредственного нанесения или распределения композиции на вымени или соске. Композиция может быть изготовлена в форме жидкости, порошка, примочки, крема, геля, масла, мази, геля, твердой, полутвердой формы или аэрозоля. Способы согласно изобретению могут дополнительно включать погружение соска в композицию. Погружение соска может применяться для лечения уже зараженного вымени или для профилактического предотвращения развития мастита. Композицию могут наносить непосредственно перед дойкой и/или непосредственно после дойки. Способы погружения соска известны в уровне техники и описаны более подробно в патенте США 4113854, а также в патентных публикациях США 2003/0235560 и 2003/0113384, которые полностью включены в настоящий документ посредством отсылки. Способы могут дополнительно включать применение герметика для соска с целью создания физического барьера для изолирования отверстия соска после применения композиции.The compositions can be applied topically to the udder of a cow by direct application or distribution of the composition to the udder or teat. The composition may be in the form of a liquid, powder, lotion, cream, gel, oil, ointment, gel, solid, semi-solid, or aerosol. The methods of the invention may further include dipping the teat into the composition. Teat dip can be used to treat an already infected udder or as a prophylactic to prevent the development of mastitis. The composition can be applied immediately before milking and/or immediately after milking. Teat dipping techniques are known in the art and are described in more detail in US Pat. No. 4,113,854 and in US Patent Publications 2003/0235560 and 2003/0113384, which are incorporated herein by reference in their entirety. The methods may further include the use of a nipple sealant to provide a physical barrier to seal the opening of the nipple after application of the composition.
В других вариантах осуществления композиции могут быть предоставлены путем интрамаммарной инфузии. Интрамаммарная инфузия включает введение антибиотика через сосковый канал в вымя. Инфузионная жидкость может содержать раскрытую в настоящем документе композицию в комбинации с фармацевтически приемлемым носителем, таким как масло канолы. Перед инфузией сосок очищают, например, с помощью спиртового тампона. Устройство для инфузии антибиотиков может включать канюлю, имеющую размер и форму, подходящие для канала соска. Канюля могут полностью или частично вводить через сосковый канал. Способы инфузии известны в уровне техники и описаны, например, в патентах США 4983634 и 5797872, каждый из которых полностью включен в настоящее описание посред- 13 041951 ством отсылки.In other embodiments, the compositions may be provided by intramammary infusion. Intramammary infusion involves the administration of an antibiotic through the teat canal into the udder. The infusion fluid may contain the composition disclosed herein in combination with a pharmaceutically acceptable carrier such as canola oil. Before infusion, the nipple is cleaned, for example, with an alcohol swab. The antibiotic infusion device may include a cannula sized and shaped to fit the teat canal. The cannula may be inserted wholly or partially through the teat canal. Infusion methods are known in the art and are described, for example, in US Pat. Nos. 4,983,634 and 5,797,872, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
Способы согласно изобретению могут дополнительно включать введение антибиотиков в сочетании с композициями согласно изобретению, или в последовательных дозах, до или после введения композиций.The methods of the invention may further include administering the antibiotics in combination with the compositions of the invention, or in sequential doses, before or after the administration of the compositions.
Раны и хирургические применения.Wounds and surgical applications.
Композиции могут применяться для предотвращения и лечения биопленки на других типах живых тканей. Ткань включает, например, кожу, слизистые оболочки, раны или стомы. Как было описано выше, композиция может применяться для лечения ран. Раны включают пролежни, хронические раны, ожоги, пролежневые раны, диабетические раны и другие формы повреждений кожи. Раны часто подвержены образованию биопленки, что препятствует заживлению и может приводить к хроническим заболеваниям. Композиции хлорноватистой и уксусной кислот могут применяться для удаления и очистки поврежденных тканей.The compositions can be used to prevent and treat biofilm on other types of living tissue. Tissue includes, for example, skin, mucous membranes, wounds, or stomas. As described above, the composition can be used to treat wounds. Wounds include bedsores, chronic wounds, burns, decubitus wounds, diabetic wounds, and other forms of skin injury. Wounds are often prone to biofilm formation, which prevents healing and can lead to chronic disease. Compositions of hypochlorous and acetic acids can be used to remove and clean damaged tissues.
Композиции также могут применяться в хирургических условиях для лечения кожи до или после операции. Композиция предотвращает инфекцию, которая может привести к образованию биопленки. Иногда область, требующая хирургического вмешательства, такая как травматическое ранение, уже может подвергаться риску развития биопленки. Композиция хлорноватистой кислоты может применяться для дезинфекции области перед хирургическим разрезом, что не только поможет устранить биопленку, но и уменьшит вероятность ее распространения на другие ткани во время операции. Композиции могут применяться для дезинфекции любой поверхности в пределах операционного поля.The compositions may also be used in a surgical setting to treat the skin before or after surgery. The composition prevents infection, which can lead to the formation of a biofilm. Sometimes an area requiring surgery, such as a traumatic injury, may already be at risk for developing a biofilm. The hypochlorous acid composition can be used to disinfect the area before the surgical incision, which will not only help eliminate the biofilm, but also reduce the likelihood of it spreading to other tissues during surgery. The compositions can be used to disinfect any surface within the surgical field.
Другие медицинские применения.Other medical applications.
В дополнение к уходу за раной композиции HOCl согласно изобретению также могут применяться для нетравматического лечения тканей. Они могут применяться для ирригации мочевого пузыря, для предотвращения или лечения инфекций мочевого пузыря или катетер-ассоциированных инфекций мочевыводящих путей и т.п. Они также могут применяться для лечения инфекций в аэродигестивном тракте, таких как инфекции пазух и легких или инфекции в ротовой полости, глотке, околоносовых пазухах, синоназальном тракте, гортани, грушевидном синусе или пищеводе. Они могут применяться для борьбы с ростом микроорганизмов, который приводит к инфекции, и для уменьшения аллергенов, которые вызывают нежелательные иммунные ответы. Композиции также могут вводить в желудочно-кишечный тракт, включая желудок, кишечник и толстую кишку, для борьбы с микробными инфекциями, такими как гастроэнтерит, инфекция Clostridium difficile и синдром избыточного бактериального роста в тонкой кишке (SIBO).In addition to wound care, the HOCl compositions of the invention can also be used for non-traumatic tissue healing. They can be used for bladder irrigation, to prevent or treat bladder infections or catheter-associated urinary tract infections, and the like. They may also be used to treat infections in the aerodigestive tract, such as sinus and lung infections, or infections in the mouth, pharynx, paranasal sinuses, sinonasal tract, larynx, piriform sinus, or esophagus. They can be used to control microbial growth that leads to infection and to reduce allergens that cause unwanted immune responses. The compositions may also be administered to the gastrointestinal tract, including the stomach, intestines and colon, to combat microbial infections such as gastroenteritis, Clostridium difficile infection, and Small Intestine Bacterial Overgrowth Syndrome (SIBO).
В различных других вариантах осуществления композиции могут вводить в форме глазных капель для борьбы с глазными инфекциями или могут применять для очистки или хранения контактных линз, для предотвращения роста бактерий и образования биопленки. В других вариантах осуществления композиция может применяться в качестве жидкости для полоскания или ополаскивателя для полости рта для борьбы с ростом биопленки в полости рта, или она может применяться для чистки или хранения зубных протезов.In various other embodiments, the compositions may be administered in the form of eye drops to combat eye infections or may be used to clean or store contact lenses to prevent bacterial growth and biofilm formation. In other embodiments, the composition may be used as a mouthwash or rinse to combat biofilm growth in the oral cavity, or it may be used to clean or store dentures.
В дополнение к применению в качестве антисептика для лечения или предотвращения образования биопленки на живой ткани композиции могут применяться в качестве дезинфицирующего средства на других поверхностях, например, для применения в учреждениях здравоохранения, для приготовления пищи, кухонных принадлежностей и т.п. Композиции могут применяться для дезинфекции рабочих поверхностей, больничных коек или поверхностей для приготовления пищи.In addition to use as an antiseptic to treat or prevent biofilm formation on living tissue, the compositions can be used as a disinfectant on other surfaces, such as healthcare, food preparation, kitchen utensils, and the like. The compositions can be used to disinfect work surfaces, hospital beds, or food preparation surfaces.
Композиции могут применяться, например, для дезинфекции медицинских устройств и хирургических инструментов. Медицинские устройства изначально поставляются стерильными, но могут требовать дополнительной или последующей очистки, дезинфекции или стерилизации. Медицинские изделия многократного применения, в частности, нужно стерилизовать или дезинфицировать перед повторным применением. Композиции можно наносить на медицинское устройство при использовании любой известной методики. Например, композицию можно наносить путем протирания или ее распределения по поверхности устройства, распыления аэрозольной формы композиции на устройство, погружения устройства в емкость, содержащую некоторый объем композиции, или путем помещения устройства в поток композиции, например, из крана. Дополнительно или альтернативно медицинские устройства и хирургические инструменты также можно хранить погруженными в композицию и извлекать на время использования.The compositions can be used, for example, for the disinfection of medical devices and surgical instruments. Medical devices are initially supplied sterile, but may require additional or subsequent cleaning, disinfection, or sterilization. Reusable medical devices in particular need to be sterilized or disinfected before being reused. The compositions can be applied to the medical device using any known technique. For example, the composition can be applied by wiping or spreading the composition over the surface of the device, spraying an aerosol form of the composition onto the device, immersing the device in a container containing a volume of composition, or by placing the device in a stream of composition, such as from a tap. Additionally or alternatively, medical devices and surgical instruments can also be stored immersed in the composition and removed for the duration of use.
Обработку композицией хлорноватистой кислоты, раскрытой в настоящем документе, можно выполнять в дополнение к другим известным способам, таким как автоклавирование. В альтернативе композицию можно применять вместо автоклавирования. Поскольку термическая стерилизация может применяться не для всех устройств (например, некоторые устройства содержат деликатные детали или электронику, которая не может выдерживать высокие температуры), композиции хлорноватистой кислоты являются подходящей альтернативой, обеспечивая эффективный способ стерилизации или дезинфекции таких устройств.Treatment with the hypochlorous acid composition disclosed herein can be performed in addition to other known methods such as autoclaving. Alternatively, the composition may be used instead of autoclaving. Since thermal sterilization may not be applicable to all devices (for example, some devices contain delicate parts or electronics that cannot withstand high temperatures), hypochlorous acid compositions are a suitable alternative, providing an effective way to sterilize or disinfect such devices.
Композиции также могут применяться для дезинфекции имплантатов и протезов перед их введением в организм. Такие устройства включают в себя ортопедические имплантаты, спицы, винты, стержни,The compositions can also be used to disinfect implants and prostheses prior to their introduction into the body. Such devices include orthopedic implants, pins, screws, rods,
- 14 041951 искусственные диски, эндопротезы суставов, филлеры мягких тканей, кардиостимуляторы, внутриматочные устройства, коронарные стенты, тимпаностомические трубки, искусственные линзы, зубные имплантаты и многие другие, известные в уровне техники.- 14 041951 artificial discs, joint endoprostheses, soft tissue fillers, pacemakers, intrauterine devices, coronary stents, tympanostomy tubes, artificial lenses, dental implants and many others known in the art.
Стабилизированные композиции хлорноватистой кислоты и уксусной кислоты, описанные в настоящем документе, могут применяться как для предотвращения образования биопленки, так и для удаления биопленки на всех поверхностях и тканях, обсуждаемых в настоящем документе. Поскольку биопленки делают микробы гораздо более устойчивыми к традиционным противомикробным средствам, микробы, которые образуют биопленки, в большей степени способны передавать друг другу и изменять свои гены устойчивости и распространяться в воздухе и окружающей среде. В результате развития биопленки простая инфекция может стать хронической, антибиотики и антисептики перестают действовать, и появляются новые штаммы инфекций.The stabilized hypochlorous acid and acetic acid compositions described herein can be used to both prevent and remove biofilm on all of the surfaces and tissues discussed herein. Because biofilms make microbes much more resistant to traditional antimicrobials, the microbes that form biofilms are more able to transfer to each other and change their resistance genes and spread through the air and environment. As a result of biofilm development, a simple infection can become chronic, antibiotics and antiseptics no longer work, and new strains of infections appear.
Как уксусная кислота (или другие органические кислоты), так и хлорноватистая кислота, тем не менее, особенно полезны для лечения и предотвращения образования биопленок. Композиции HOCl, раскрытые в настоящем документе, воспроизводят естественное дезинфицирующее средство иммунной системы. Поэтому композиции не чувствительны к микробной устойчивости. Кроме того, они нетоксичны, не вызывают жжения и облегчают зуд.Both acetic acid (or other organic acids) and hypochlorous acid, however, are particularly useful in the treatment and prevention of biofilm formation. The HOCl compositions disclosed herein mimic the immune system's natural disinfectant. Therefore, the compositions are not susceptible to microbial resistance. In addition, they are non-toxic, do not cause burning and relieve itching.
Различные варианты осуществления и применения, описанные выше, включают множество способов введения, как будет известно в уровне техники.The various embodiments and uses described above include a variety of routes of administration, as will be known in the art.
Композиции хлорноватистой кислоты особенно эффективны для трансдермального лечения из-за небольшого размера молекулы HOCl. Хлорноватистая кислота способна проникать через эпителий и раневые поверхности, и поэтому может достигать более глубоких слоев ткани без необходимости инъекции. Это особенно полезно в случае биопленочной инфекции, которая формируется под верхним слоем кожи. В отличие от многих других противомикробных средств, уксусная кислота и подобные органические кислоты могут проникать в более глубокие слои кожи, не требуя инвазивного механизма доставки.Hypochlorous acid compositions are particularly effective for transdermal treatment due to the small size of the HOCl molecule. Hypochlorous acid is able to penetrate the epithelium and wound surfaces, and therefore can reach deeper tissue layers without the need for injection. This is especially useful in case of a biofilm infection that forms under the top layer of the skin. Unlike many other antimicrobials, acetic acid and similar organic acids can penetrate deeper layers of the skin without requiring an invasive delivery mechanism.
Впрочем, в некоторых вариантах осуществления может быть желательным препятствовать проникновению HOCl в кожу, и поэтому композиции могут быть объединены со вспомогательными веществами, носителями, эмульгаторами, полимерами или другими компонентами, примеры которых обсуждаются в заявке на патент США 2016/0271171, которая полностью включена в настоящий документ посредством отсылки.However, in some embodiments, it may be desirable to prevent HOCl from penetrating the skin, and therefore the compositions may be combined with excipients, carriers, emulsifiers, polymers, or other components, examples of which are discussed in US Patent Application 2016/0271171, which is incorporated in its entirety. this document by reference.
В дополнение к наружному применению, где композиции могут распылять, протирать или втирать в кожу, в других вариантах осуществления композиции могут вводить в конкретную ткань, требующую лечения. Композиции могут принимать внутрь в форме капсул для введения в желудочно-кишечный тракт. Они могут поставляться в капсулах замедленного или отсроченного высвобождения. Композиции могут быть представлены в форме суппозитория для введения в прямую кишку или влагалище.In addition to topical use, where the compositions may be sprayed, rubbed, or rubbed into the skin, in other embodiments, the compositions may be administered to the specific tissue in need of treatment. The compositions may be taken orally in the form of capsules for administration to the gastrointestinal tract. They may be supplied in sustained or delayed release capsules. The compositions may be presented in the form of a suppository for insertion into the rectum or vagina.
В других вариантах осуществления композиции могут быть представлены в форме назального спрея для лечения аэродигестивного тракта, что может включать лечение аллергических реакций, инфекций носовых пазух и т.п. Назальный спрей может быть в форме капель, аэрозоля, геля или порошка. Забуференная композиция хлорноватистой кислоты и уксусной кислоты может быть объединена с одним или более из антиконгестанта или противовоспалительного или антигистаминного средства при необходимости. Композицию можно распылять с помощью дозатора для распыления назального спрея, как известно в уровне техники.In other embodiments, the compositions may be in the form of a nasal spray for the treatment of the aerodigestive tract, which may include the treatment of allergic reactions, sinus infections, and the like. The nasal spray may be in the form of drops, aerosol, gel, or powder. The buffered composition of hypochlorous acid and acetic acid may be combined with one or more of an anticongestant, or an anti-inflammatory or antihistamine, as needed. The composition can be dispensed with a nasal spray dispenser as is known in the art.
Назальный спрей также может включать фармацевтически приемлемый носитель, такой как разбавитель, для облегчения доставки на слизистую оболочку полости носа. Носитель может быть водным носителем, таким как раствор хлорида натрия. Композиция может быть изотонической, имеющей такое же осмотическое давление как кровь и слезная жидкость. Подходящие нетоксичные фармацевтически приемлемые носители известны специалистам в данной области. Различные носители могут особенно подходить для разных лекарственных форм композиции, например, для использования в качестве капель или в качестве спрея, назальной суспензии, назальной мази, назального геля или другой назальной формы. Также могут быть включены другие добавки, вспомогательные вещества, эмульгаторы, диспергирующие вещества, буферные вещества, консерванты, смачивающие вещества, модификаторы консистенции и гелеобразователи. Предпочтительно следует выбирать добавки, которые придают требуемую характеристику, не снижая при этом стабильность хлорноватистой кислоты. Добавки могут помогать равномерному применению композиции на слизистой оболочке или для уменьшения скорости или задержки абсорбции композиции.The nasal spray may also include a pharmaceutically acceptable carrier, such as a diluent, to facilitate delivery to the nasal mucosa. The carrier may be an aqueous carrier such as sodium chloride solution. The composition may be isotonic, having the same osmotic pressure as blood and lacrimal fluid. Suitable non-toxic pharmaceutically acceptable carriers are known to those skilled in the art. Various carriers may be particularly suitable for different dosage forms of the composition, for example, for use as drops or as a spray, nasal suspension, nasal ointment, nasal gel, or other nasal form. Other additives, adjuvants, emulsifiers, dispersing agents, buffering agents, preservatives, wetting agents, consistency modifiers and gelling agents may also be included. Preferably, additives should be selected that impart the required performance without compromising the stability of the hypochlorous acid. Additives may aid in uniform application of the composition to the mucosa, or to reduce the rate or delay in absorption of the composition.
Композиция может быть доставлена с помощью различных устройств, известных в уровне техники для введения капель, воздушно-капельных дисперсий и аэрозолей. Композиция назального спрея может быть доставлена с помощью капельницы, пипетки или дозатора. Мелкие капли, спреи и аэрозоли могут быть доставлены с помощью интраназального дозирующего насоса или мягкого сжимаемого флакона. Композицию также можно вдыхать через дозирующий ингалятор, такой как ингалятор сухого порошка или небулайзер.The composition can be delivered using various devices known in the art for the introduction of droplets, airborne dispersions and aerosols. The nasal spray composition can be delivered using a dropper, pipette or dispenser. Small drops, sprays and aerosols can be delivered using an intranasal dosing pump or soft squeezable vial. The composition can also be inhaled through a metered dose inhaler such as a dry powder inhaler or nebulizer.
Контролируемое высвобождение при инкапсулировании в наночастицах.Controlled release when encapsulated in nanoparticles.
Стабильные водные растворы хлорноватистой кислоты и/или уксусной кислоты могут быть инкап- 15 041951 сулированы в наночастицах, которые обеспечивают контролируемое высвобождение кислоты из наночастиц. Контролируемое высвобождение обеспечивает постоянную противомикробную защиту.Stable aqueous solutions of hypochlorous acid and/or acetic acid can be encapsulated in nanoparticles which provide controlled release of the acid from the nanoparticles. Controlled release provides consistent antimicrobial protection.
На фиг. 13 показана противомикробная композиция 1301, включающая водный раствор 1303 хлорноватистой кислоты, инкапсулированный в наночастице 1305. Водный раствор 1303 хлорноватистой кислоты получен способом, описанным в настоящем документе, с получением раствора, в котором кислота является стабильной. Стабильный раствор 1303 хлорноватистой кислоты затем инкапсулируют в наночастице 1305. Наночастица обеспечивает постепенное высвобождение хлорноватистой кислоты. Хотя это не показано, уксусная кислота может быть также инкапсулирована в наночастице для контролируемого высвобождения.In FIG. 13 shows an antimicrobial composition 1301 comprising an aqueous hypochlorous acid solution 1303 encapsulated in a nanoparticle 1305. An aqueous hypochlorous acid solution 1303 is obtained by the method described herein to obtain a solution in which the acid is stable. The stable hypochlorous acid solution 1303 is then encapsulated in a nanoparticle 1305. The nanoparticle provides a gradual release of hypochlorous acid. Although not shown, acetic acid can also be encapsulated in a controlled release nanoparticle.
Наночастица может быть любым типом наночастицы, которая обеспечивает контролируемое высвобождение кислоты из наночастицы. Наночастица может включать полимер, такой как органический полимер. Примеры полимеров, подходящих для наночастиц с контролируемым высвобождением, включают акриловую кислоту, каррагинан, целлюлозные полимеры (например, этилцеллюлозу или гидроксипропилцеллюлозу), хитозан, циклодекстрины, желатин, гуаровую камедь, крахмал с высоким содержанием амилазы, гиалуроновую кислоту, камедь рожкового дерева, пектин, полиакриламид, поли-D,Lлактид-ко-гликолидную кислоту, полимолочную кислоту, поли-(адипат салицилат ксилита), полиангидрид, полиэтиленоксид, полиэтиленимин, сложный полиэфир глицерина и жирной кислоты, полисахариды, поливиниловый спирт, повидон, альгинат натрия и ксантановую камедь. Для получения дополнительной информации о применении полимеров для получения наночастиц с контролируемым высвобождением см. Binnebose, et al., PLOS Negl Trop Dis 9:e0004713 (2015); Campos, et al., Scientific Reports 5:13809 (2015); Dasgupta et al., Mol. Pharmaceutics 12:3479-3489; Gao, et al., The Journal of Antibiotics 64:625-634, (2011); Lee, et al., International Journal of Nanomedicine 11:285-297 (2016); и патент США 8449916 (включенный посредством отсылки). Наночастица может содержать алюмосиликат (такой как цеолит, например, анальцим, шабазит, клиноптилолит, гейландит, лейцит, монтмориллонит, натролит, филлипсит или стильбит), нитрат кальция аммония, гидроксиапатит (например, модифицированный мочевиной гидроксиапатит), гидроксид металла, оксид металла, полифосфат или соединение кремния (например, диоксид кремния). Наночастица может содержать липиды, т.е. она может быть липидной наночастицей. Наночастица может включать липосому. Для получения дополнительной информации о применении липосом для получения наночастиц с контролируемым высвобождением см. Weiniger et al., Anaesthesia 67:906-916 (2012). Липосома может быть многослойной. Наночастица может содержать гель, гель-золь, эмульсию, коллоид или гидрогель. Для получения дополнительной информации о применении гидрогелей для получения наночастиц с контролируемым высвобождением см. Grijalvo et al., Biomater. Sci. 4:555 (2016). Наночастица может содержать комбинацию форматов, таких как гидрогель, инкапсулированный в липосоме. Наночастица может иметь структуру ядро-оболочка. Наночастица может быть биоразлагаемой. Композиции согласно изобретению могут включать антиметаболическое средство. Антиметаболическое средство может быть ионом металла. Например, антиметаболическим средством может быть цинк, медь или серебро.The nanoparticle can be any type of nanoparticle that provides controlled release of acid from the nanoparticle. The nanoparticle may include a polymer such as an organic polymer. Examples of polymers suitable for controlled release nanoparticles include acrylic acid, carrageenan, cellulose polymers (e.g. ethyl cellulose or hydroxypropyl cellulose), chitosan, cyclodextrins, gelatin, guar gum, high amylase starch, hyaluronic acid, locust bean gum, pectin, polyacrylamide, poly-D,L-lactide-co-glycolidic acid, polylactic acid, poly-(xylitol salicylate adipate), polyanhydride, polyethylene oxide, polyethyleneimine, glycerol fatty acid polyester, polysaccharides, polyvinyl alcohol, povidone, sodium alginate, and xanthan gum. For more information on the use of polymers to produce controlled release nanoparticles, see Binnebose, et al., PLOS Negl Trop Dis 9:e0004713 (2015); Campos, et al., Scientific Reports 5:13809 (2015); Dasgupta et al., Mol. Pharmaceutics 12:3479-3489; Gao, et al., The Journal of Antibiotics 64:625-634, (2011); Lee, et al., International Journal of Nanomedicine 11:285-297 (2016); and US Pat. No. 8,449,916 (incorporated by reference). The nanoparticle may contain an aluminosilicate (such as a zeolite, e.g., analcime, chabasite, clinoptilolite, heulandite, leucite, montmorillonite, natrolite, phillipsite, or stilbite), ammonium calcium nitrate, hydroxyapatite (e.g., urea-modified hydroxyapatite), metal hydroxide, metal oxide, polyphosphate or a silicon compound (eg silicon dioxide). The nanoparticle may contain lipids, ie. it may be a lipid nanoparticle. The nanoparticle may include a liposome. For more information on the use of liposomes to produce controlled release nanoparticles, see Weiniger et al., Anaesthesia 67:906-916 (2012). The liposome may be multilayered. The nanoparticle may contain a gel, gel-sol, emulsion, colloid or hydrogel. For more information on the use of hydrogels to produce controlled release nanoparticles, see Grijalvo et al., Biomater. sci. 4:555 (2016). The nanoparticle may contain a combination of formats such as a hydrogel encapsulated in a liposome. A nanoparticle can have a core-shell structure. The nanoparticle may be biodegradable. Compositions according to the invention may include an antimetabolic agent. The antimetabolite agent may be a metal ion. For example, the antimetabolite may be zinc, copper, or silver.
Наночастица, которая обеспечивает контролируемое высвобождение хлорноватистой кислоты или уксусной кислоты, позволяет диффузии кислоты происходить медленнее, чем кислота будет диффундировать из равного объема такого же водного раствора кислоты, который не инкапсулирован в наночастице. Контролируемое высвобождение хлорноватистой кислоты или уксусной кислоты может быть обусловлено характеристиками проницаемости наночастиц, например наночастиц, которые частично или плохо проницаемы для кислоты. Наночастица с контролируемым высвобождением может быть наночастицей, которая высвобождает кислоту при разрушении наночастицы или нарушении ее структурной целостности зависимым от времени образом. Высвобождение кислоты из наночастиц может быть вызвано условиями окружающей среды, такими как pH, температура, свет, давление, окислительновосстановительные условия или присутствие определенного химического вещества.A nanoparticle that provides controlled release of hypochlorous acid or acetic acid allows acid to diffuse more slowly than the acid would diffuse from an equal volume of the same aqueous acid that is not encapsulated in the nanoparticle. The controlled release of hypochlorous acid or acetic acid may be due to the permeability characteristics of the nanoparticles, for example nanoparticles that are partially or poorly acid permeable. A controlled release nanoparticle may be a nanoparticle that releases an acid when the nanoparticle breaks down or its structural integrity is compromised in a time dependent manner. The release of acid from the nanoparticles can be triggered by environmental conditions such as pH, temperature, light, pressure, redox conditions, or the presence of a specific chemical.
Фиг. 14 является иллюстрацией способа 1401 получения противомикробной композиции, которая включает водный раствор 1403 хлорноватистой кислоты, инкапсулированный в наночастице 1405. Способ включает смешивание 1411 в воде, в камере 1413, из которой был удален воздух, соединения 1415, которое образует протон (Н)+ в воде, и соединения 1417, которое образует гипохлорит-анион (OCl)- в воде. Смешивание 1411 дает не содержащий воздуха водный раствор 1403 хлорноватистой кислоты. Затем раствор 1403 инкапсулируют 1421 в наночастице 1405. Инкапсулирование может быть выполнено в безвоздушной среде с получением композиции, которая по существу не содержит воздух.Fig. 14 is an illustration of a method 1401 for preparing an antimicrobial composition that includes an aqueous solution 1403 of hypochlorous acid encapsulated in a nanoparticle 1405. The method includes mixing 1411 in water, in an evacuated chamber 1413, compound 1415, which forms a proton (H) + in water, and compound 1417, which forms hypochlorite anion (OCl) - in water. Mixing 1411 gives an air-free aqueous solution 1403 of hypochlorous acid. Solution 1403 is then encapsulated 1421 in nanoparticle 1405. Encapsulation can be performed in an airless environment to produce a composition that is substantially free of air.
Композиции для лечения аэродигестивного тракта.Compositions for the treatment of the aerodigestive tract.
В изобретении предложены композиции и способы лечения и/или регуляции аэродигестивного тракта с применением композиций, включающих хлорноватистую кислоту. Согласно изобретению композиции хлорноватистой кислоты, полученные, как описано в настоящем документе, являются безопасными и эффективными для лечения аэродигестивных инфекций и/или регуляции биома пищеварительного тракта.The invention provides compositions and methods for treating and/or regulating the aerodigestive tract using compositions comprising hypochlorous acid. According to the invention, hypochlorous acid compositions prepared as described herein are safe and effective for the treatment of aerodigestive infections and/or regulation of the gut biome.
Композиции, включающие хлорноватистую кислоту и уксусную кислоту, могут быть представлены в виде назального спрея для лечения аэродигестивного тракта. Назальный спрей может быть в формеCompositions comprising hypochlorous acid and acetic acid may be presented as a nasal spray for the treatment of the aerodigestive tract. The nasal spray can be shaped
- 16 041951 воздушно-капельной диперсии, аэрозоля, геля или порошка. Забуференная композиция хлорноватистой кислоты и уксусной кислоты может быть объединена с одним или более из антиконгестанта или противовоспалительного или антигистаминного средства при необходимости. Композицию можно распылять с помощью дозатора для распыления назального спрея, как известно в уровне техники.- 16 041951 airborne dispersion, aerosol, gel or powder. The buffered composition of hypochlorous acid and acetic acid may be combined with one or more of an anticongestant, or an anti-inflammatory or antihistamine, as needed. The composition can be dispensed with a nasal spray dispenser as is known in the art.
Назальный спрей может также включать фармацевтически приемлемый носитель, такой как разбавитель, для облегчения доставки на слизистую оболочку носа. Носителем может быть водный носитель, такой как физиологический раствор. Композиция может быть изотонической, иметь такое же осмотическое давление, как кровь и слезная жидкость. Подходящие нетоксичные фармацевтически приемлемые носители известны специалистам в данной области. Различные носители могут особенно подходить для разных лекарственных форм композиции, например, для применения в виде капель или спрея, назальной суспензии, назальной мази, назального геля или другой назальной формы. Также могут быть включены другие добавки, вспомогательные вещества, эмульгаторы, диспергирующие вещества, буферные вещества, консерванты, смачивающие вещества, модификаторы консистенции и гелеобразователи. Предпочтительно нужно выбирать добавки, которые придают требуемую характеристику без снижения стабильности хлорноватистой кислоты. Добавки могут способствовать равномерному применению композиции на слизистой оболочке или уменьшению скорости или задержке абсорбции композиции.The nasal spray may also include a pharmaceutically acceptable carrier, such as a diluent, to facilitate delivery to the nasal mucosa. The carrier may be an aqueous carrier such as saline. The composition may be isotonic, having the same osmotic pressure as blood and lacrimal fluid. Suitable non-toxic pharmaceutically acceptable carriers are known to those skilled in the art. Various carriers may be particularly suitable for different dosage forms of the composition, for example, for use as drops or spray, nasal suspension, nasal ointment, nasal gel or other nasal form. Other additives, adjuvants, emulsifiers, dispersing agents, buffering agents, preservatives, wetting agents, consistency modifiers and gelling agents may also be included. Preferably, additives should be selected that give the desired performance without compromising the stability of the hypochlorous acid. Additives may aid in uniform application of the composition to the mucosa or reduce the rate or delay absorption of the composition.
Композиции для применения согласно изобретению получают, как описано в настоящем документе, и изготавливают в форме для доставки во все части или часть аэродигестивного тракта. Например, хлорноватистая кислота может быть изготовлена в форме аэрозоля для интраназальной доставки, как описано в настоящем документе. Интраназальная доставка может быть средством для адресного лечения всего аэродигестивного тракта, но в основном применяется для лечения инфекций в носу, пазухах, легких и верхних отделах желудочно-кишечного тракта. В других примерах хлорноватистая кислота включена в форму для пероральной доставки. Композиции согласно изобретению изготавливают в подходящем разбавителе или адъюванте для фармацевтической доставки (например, перорального введения) или включают в состав жидкости, которую доставляют в виде напитка. Согласно изобретению композиции хлорноватистой кислоты могут быть изготовлены в виде гидратирующего напитка (например, спортивного напитка), молочного коктейля, напитка для восстановления электролитного баланса, смузи и т.п. Композиции согласно изобретению также могут быть добавлены в пищу, такую как йогурт. Кроме того, композиции согласно изобретению могут быть изготовлены в форме для доставки непосредственно в пищеварительный тракт, например, в форме суппозитория, клизмы, или для непосредственного применения во время операции.Compositions for use according to the invention are prepared as described herein and formulated for delivery to all or part of the aerodigestive tract. For example, hypochlorous acid can be formulated into an aerosol for intranasal delivery as described herein. Intranasal delivery can be a means to target the entire aerodigestive tract, but is mainly used to treat infections in the nose, sinuses, lungs, and upper gastrointestinal tract. In other examples, hypochlorous acid is included in an oral delivery form. Compositions of the invention are formulated in a suitable diluent or adjuvant for pharmaceutical delivery (eg, oral administration) or incorporated into a liquid that is delivered as a beverage. According to the invention, hypochlorous acid compositions can be formulated as a hydrating drink (eg, sports drink), milkshake, electrolyte replenishment drink, smoothie, and the like. Compositions according to the invention can also be added to foods such as yogurt. In addition, the compositions according to the invention can be formulated for delivery directly to the digestive tract, for example in the form of a suppository, enema, or for direct use during surgery.
Композиции согласно изобретению могут быть включены в лекарственную форму вместе с другими компонентами. Например, композиции хлорноватистой кислоты можно комбинировать с антибиотиками, противовирусными средствами, пробиотиками и другими лекарственными средствами или нутрицевтиками. Таким образом, композиции согласно изобретению могут применяться как для регуляции аэродигестивного тракта, так и для лечения инфекций в аэродигестивном тракте.Compositions according to the invention may be included in the dosage form along with other components. For example, hypochlorous acid compositions can be combined with antibiotics, antivirals, probiotics, and other drugs or nutraceuticals. Thus, the compositions according to the invention can be used both for the regulation of the aero-digestive tract and for the treatment of infections in the aero-digestive tract.
Композиция может быть доставлена с помощью различных устройств, известных в уровне техники для введения капель, воздушно-капельных дисперсий и аэрозолей. Композиция назального спрея может быть доставлена с помощью капельницы, пипетки или дозатора. Мелкие капли, спреи и аэрозоли могут быть доставлены с помощью интраназального дозирующего насоса или мягкого сжимаемого флакона. Композицию также можно вдыхать через дозирующий ингалятор, такой как ингалятор сухого порошка или небулайзер.The composition can be delivered using various devices known in the art for the introduction of droplets, airborne dispersions and aerosols. The nasal spray composition can be delivered using a dropper, pipette or dispenser. Small drops, sprays and aerosols can be delivered using an intranasal dosing pump or soft squeezable vial. The composition can also be inhaled through a metered dose inhaler such as a dry powder inhaler or nebulizer.
Композиции уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты для лечения биопленки.Compositions of acetic acid and hypochlorous acid for biofilm treatment.
Раскрытые лекарственные формы уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты превосходны для лечения биопленок на поверхностях, включая кожу или другие ткани. Композиции имеют сбалансированную формулу, в которой комбинация уксусной кислоты и гипохолоровой кислоты обеспечивает более высокие дезинфицирующие свойства, чем какое-либо вещество в отдельности. Фактически в настоящем изобретении конкретные раскрытые комбинации обеспечивают более высокую дезинфицирующую способность, чем можно было бы ожидать при добавлении уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты. Другими словами, было обнаружено, что композиции превышают сумму своих компонентов. Эти преимущества показаны в данных, представлены на фиг. 15-21, которые демонстрируют, как сбалансированные композиции уксусной и хлорноватистой кислот обеспечивают улучшенные дезинфицирующие свойства против биопленок и превосходят все остальные продукты на рынке. Различия в производительности показаны в широком диапазоне концентраций.The disclosed dosage forms of acetic acid and hypochlorous acid are excellent for treating biofilms on surfaces, including skin or other tissues. The compositions have a balanced formula in which the combination of acetic acid and hypocholoric acid provides superior disinfectant properties than either substance alone. In fact, in the present invention, the specific disclosed combinations provide a higher disinfectant capacity than would be expected with the addition of acetic acid and hypochlorous acid. In other words, the compositions have been found to exceed the sum of their components. These advantages are shown in the data presented in FIG. 15-21, which demonstrate how balanced compositions of acetic and hypochlorous acids provide improved disinfectant properties against biofilms and outperform all other products on the market. Performance differences are shown over a wide range of concentrations.
Кроме того, поскольку уксусная кислота является токсичной в высоких концентрациях, в предшествующем уровне техники отсутствовали сведения о ее применении на коже или других тканях, за исключением следовых количеств. Некоторые из раскрытых композиций содержат уксусную кислоту в количестве 2% или более, и в комбинации с HOCl доказали свою безопасность и эффективность для лечения кожи и других тканей. Было обнаружено, что HOCl в этих композициях оказывает модулирующее действие на уксусную кислоту. Это позволяет использовать в композициях противомикробные свойства уксусной кислоты, не повреждая ткани. Кроме того, HOCl обладает анальгетической функцией, поэтому это также позволяет использовать более высокие концентрации HAc на коже или других тканях, не вы- 17 041951 зывая чрезмерной боли или дискомфорта у пациента.In addition, because acetic acid is toxic at high concentrations, there has been no prior art knowledge of its use on skin or other tissues except in trace amounts. Some of the disclosed compositions contain acetic acid in an amount of 2% or more, and in combination with HOCl have proven to be safe and effective for the treatment of skin and other tissues. It was found that HOCl in these compositions has a modulating effect on acetic acid. This allows the use of the antimicrobial properties of acetic acid in the compositions without damaging the tissue. In addition, HOCl has an analgesic function, so this also allows higher concentrations of HAc to be used on the skin or other tissues without causing undue pain or discomfort to the patient.
На фиг. 15, например, показано сравнение различных концентраций HOCl и уксусной кислоты с другими доступными в продаже противомикробными композициями. Тестировали восемь различных терапий, перечисленных на оси X. Каждую композицию подвергали 24-часовому контакту с выращенной на фильтре биопленкой S. aureus, и уменьшение биопленки измеряли в колониеобразующих единицах на 1 мл (КОЕ/мл) и приводили в логарифмическом масштабе на оси Y. Измерение уменьшения биопленки регистрировали через 3 и 6 ч. Поэтому каждая колонка содержит два столбца и демонстрирует действие каждой композиции на биопленку в динамике.In FIG. 15, for example, shows a comparison of different concentrations of HOCl and acetic acid with other commercially available antimicrobial compositions. Eight different therapies were tested, listed on the x-axis. Each formulation was subjected to 24-hour contact with filter-grown S. aureus biofilm, and biofilm reduction was measured in colony forming units per ml (cfu/ml) and plotted logarithmically on the y-axis. Measurement of biofilm reduction was recorded after 3 and 6 hours. Therefore, each column contains two columns and demonstrates the effect of each composition on the biofilm over time.
Первые три колонки показывают действие 200 м.д. HOCl с тремя разными концентрациями уксусной кислоты (0,25, 1,0 и 2,0% соответственно). В четвертой колонке показана только 1% уксусная кислота. В следующих четырех колонках показаны доступные в продаже противомикробные продукты: Prontosan; Octenilin; Pyrisept; а также Microdacyn, который является композицией хлорноватистой кислоты.The first three columns show the effect of 200 ppm. HOCl with three different concentrations of acetic acid (0.25, 1.0 and 2.0%, respectively). The fourth column shows only 1% acetic acid. The next four columns show the commercially available antimicrobial products: Prontosan; Octenilin; Pyrisept; as well as Microdacyn, which is a composition of hypochlorous acid.
Результаты показывают, что все три комбинации уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты были более эффективными против биопленки, чем любая другая композиция. Через 3 ч тестируемая композиция А (200 м.д. HOCl и 0,25% HAc) показала приблизительно такую же эффективность, как Prontosan, текущий лидер рынка в лечении биопленки. Она также значительно превосходила 1% HAc или другие доступные на рынке продукты. Через 6 ч, тем не менее, композиция А показала намного более высокую эффективность, даже чем Protosan.The results show that all three combinations of acetic acid and hypochlorous acid were more effective against biofilm than any other composition. After 3 hours, test composition A (200 ppm HOCl and 0.25% HAc) showed approximately the same efficacy as Prontosan, the current market leader in biofilm treatment. It was also significantly superior to 1% HAc or other products available on the market. After 6 hours, however, Composition A showed a much higher efficacy even than Protosan.
Между тем тестируемая композиция В (200 м.д. HOCl и 1,0% HAc) была еще более эффективной при лечении биопленки. Сравнение композиции В с 1% HAc (в четвертой колонке) показало неожиданную выгоду от добавления HOCl. Несмотря на присутствие такой же концентрации уксусной кислоты, композиция В значительно превосходила 1% HAc через 3 и через 6 ч.Meanwhile, test composition B (200 ppm HOCl and 1.0% HAc) was even more effective in treating the biofilm. Comparison of composition B with 1% HAc (in the fourth column) showed an unexpected benefit from the addition of HOCl. Despite the presence of the same concentration of acetic acid, formulation B was significantly superior to 1% HAc at 3 and 6 hours.
Композиция С (200 м.д. HOCl и 2,0% HAc) показала безусловно наибольшее уменьшение биопленки из протестированных композиций. Через 3 и 6 ч она на несколько порядков была более эффективной, чем доступные в продаже продукты.Composition C (200 ppm HOCl and 2.0% HAc) showed by far the largest biofilm reduction of the compositions tested. After 3 and 6 hours, it was several orders of magnitude more effective than commercially available products.
Эти данные показывают, что в дополнение к тому, что они были более эффективными при уменьшении биопленки, чем любой из доступных в продаже продуктов, композиции, содержащие уксусную кислоту и хлорноватистую кислоту, были более эффективными, чем одна уксусная кислота (1% HAc) или одна хлорноватистая кислота (Microdacyn), при этом такие превосходные результаты нельзя объяснить просто аддитивным эффектом двух компонентов. Без ограничения каким-либо конкретным механизмом, данные показывают, что комбинация уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты обеспечивает синергический эффект, который позволяет композиции быть более эффективной, чем можно было бы прогнозировать на основе эффективности каждого отдельного компонента.These data show that in addition to being more effective at reducing biofilm than any of the commercially available products, formulations containing acetic acid and hypochlorous acid were more effective than acetic acid alone (1% HAc) or one hypochlorous acid (Microdacyn), while such excellent results cannot be explained simply by the additive effect of the two components. Without being limited to any particular mechanism, the data show that the combination of acetic acid and hypochlorous acid provides a synergistic effect that allows the composition to be more effective than would be predicted based on the effectiveness of each individual component.
На фиг. 16-19 показано действие различных композиций HOCl и HAc на биопленки P. aeruginosa. На фиг. 16 показано сравнение композиций, содержащих 1% уксусную кислоту и различные концентрации HOCl. Пять других терапий тестировали с HOCl в концентрациях 0, 50, 100, 150 и 200 м.д. Каждую композицию подвергали 24-часовому контакту с выращенной на фильтре биопленкой P. aeruginosa, и уменьшение биопленки измеряли в колониеобразующих единицах на 1 мл (КОЕ/мл) и регистрировали в логарифмическом масштабе на оси Y. Измерения уменьшения биопленки регистрировали через 2 и 4 ч.In FIG. 16-19 show the effect of various formulations of HOCl and HAc on P. aeruginosa biofilms. In FIG. 16 shows a comparison of compositions containing 1% acetic acid and various concentrations of HOCl. Five other therapies were tested with HOCl at concentrations of 0, 50, 100, 150 and 200 ppm. Each composition was subjected to 24-hour contact with a filter-grown P. aeruginosa biofilm and biofilm reduction was measured in colony forming units per ml (CFU/mL) and recorded on a logarithmic scale on the y-axis. Biofilm reduction measurements were recorded at 2 and 4 hours.
Как показано на графике, уменьшение через 2 ч было больше при увеличении концентрации HOCl с особенно значимым пиком при 150 м.д. Через 4 ч пик наблюдали при еще более низких концентрациях HOCl.As shown in the graph, the decrease after 2 hours was greater with increasing HOCl concentration, with a particularly significant peak at 150 ppm. After 4 hours, a peak was observed at even lower HOCl concentrations.
На фиг. 17 показано действие на P. aeruginosa различных композиций, где концентрация HOCl сохранялась на уровне 100 м.д., а процент уксусной кислоты изменялся от 0,25 до 2%. На фиг. 18 показаны эффекты при увеличении как HOCl, так и как HAc.In FIG. 17 shows the effect on P. aeruginosa of various compositions, where the concentration of HOCl was maintained at 100 ppm, and the percentage of acetic acid varied from 0.25 to 2%. In FIG. 18 shows the effects of increasing both HOCl and HAc.
На фиг. 19-21 показаны различные композиции HOCl и HAc против S. aureus и P. aeruginosa при различных условиях. На чертежах показаны превосходные результаты, полученные с комбинациями хлорноватистой кислоты и уксусной кислоты, которые демонстрируют синергический эффект этих двух соединений.In FIG. 19-21 show different formulations of HOCl and HAc against S. aureus and P. aeruginosa under different conditions. The drawings show excellent results obtained with combinations of hypochlorous acid and acetic acid, which demonstrate the synergistic effect of the two compounds.
Различные раскрытые композиции могут быть эффективными для лечения инфекций биопленки в различных типах ткани. Например, композиция, содержащая 200 м.д. HOCl и 0,25% HAc, может применяться для наружных применений, таких как дезинфекция рук или полоскание рта. Эта композиция более эффективная по сравнению с другими доступными в продаже продуктами при лечении биопленок на уровне поверхности, как показано на фиг. 15. Для лечения в случае более глубокого проникновения в ткань, или для устранения особо тяжелых биопленочных инфекций или инвазивных биопленок, которые проникли под поверхность, можно использовать более высокий процент HAc, например, композицию 200 м.д. HOCl с 2% HAc. Эта композиция может применяться для лечения инфицированных ран, предотвращения образования биопленки в ранах, лечения экземы или лечения других инфекций. Эта композиция, как было обнаружено, была эффективной для борьбы с биопленками, которые сформировались в корне зубов.The various disclosed compositions may be effective in treating biofilm infections in various tissue types. For example, a composition containing 200 ppm HOCl and 0.25% HAc, can be applied for topical applications such as hand sanitizer or mouthwash. This composition is more effective than other commercially available products in treating biofilms at the surface level, as shown in FIG. 15. For treatment in case of deeper tissue penetration, or to eliminate especially severe biofilm infections or invasive biofilms that have penetrated below the surface, a higher percentage of HAc can be used, for example, a composition of 200 ppm. HOCl with 2% HAc. This composition can be used to treat infected wounds, prevent biofilm formation in wounds, treat eczema, or treat other infections. This composition was found to be effective in combating biofilms that had formed at the root of the teeth.
На фиг. 20 и 21 показаны дополнительные данные, подтверждающие неожиданную эффективность композиций уксусной кислоты и хлорноватистой кислоты в отношении различных биопленок, особенноIn FIG. 20 and 21 show additional data supporting the unexpected efficacy of acetic acid and hypochlorous acid compositions on various biofilms, especially
- 18 041951 в сравнении с предшествующим уровнем техники и доступными в продаже композициями. Как можно видеть на чертежах, различные композиции, которые содержат разные концентрации HOCl и HAc, обеспечивают целый ряд дезинфицирующих композиций, которые могут воздействовать на разные типы биопленок на различных типах ткани.- 18 041951 in comparison with the prior art and commercially available compositions. As can be seen in the drawings, different compositions that contain different concentrations of HOCl and HAc provide a range of disinfectant compositions that can act on different types of biofilms on different types of tissue.
Другое преимущество раскрытых композиций HOCl и HAc состоит в том, что, хотя они особенно эффективны при уменьшении патогенных биопленок, было обнаружено, что они не ингибируют рост хороших биопленок и других микробов, которые живут симбиотически на и в тканях. В некоторых исследованиях хорошая биопленка уменьшалась в меньшей степени, чем патогенная биопленка, и росла быстрее, чем целевая биопленка. Особенно по сравнению с дезинфицирующими средствами на спиртовой основе, раскрытые композиции оказались более эффективными для борьбы с патогенной биопленочной инфекцией без повреждения полезных микробов. Таким образом, раскрытые композиции представляют собой адресное лечение для борьбы с биопленочными инфекциями без нарушения естественной флоры организма.Another advantage of the disclosed HOCl and HAc compositions is that although they are particularly effective in reducing pathogenic biofilms, they have not been found to inhibit the growth of good biofilms and other microbes that live symbiotically on and in tissues. In some studies, good biofilm decreased to a lesser extent than pathogenic biofilm and grew faster than the target biofilm. Especially when compared to alcohol-based disinfectants, the disclosed compositions have proven to be more effective in controlling pathogenic biofilm infection without harming beneficial microbes. Thus, the disclosed compositions are targeted treatments for combating biofilm infections without disturbing the body's natural flora.
Включение посредством отсылки.Inclusion by referral.
Любые возможные ссылки на другие документы, такие как патенты, заявки на патент, патентные публикации, журналы, книги, статьи, веб-источники, которые были сделаны в тексте настоящего описания, полностью включены в настоящий документ посредством отсылки во всех отношениях.Any possible references to other documents, such as patents, patent applications, patent publications, journals, books, articles, web sources, which have been made in the text of this specification are hereby incorporated by reference in their entirety in all respects.
Эквиваленты.Equivalents.
Изобретение может быть осуществлено в других определенных формах без отступления от своей сущности или существенных признаков. Таким образом, предшествующие варианты осуществления следует считать во всех отношениях иллюстративными, а не ограничивающими изобретение, описанное в настоящем документе.The invention may be embodied in certain other forms without departing from its spirit or essential features. Thus, the foregoing embodiments are to be considered in all respects illustrative and not limiting of the invention described herein.
ПримерыExamples
Пример 1. Анализ продукта.Example 1 Product Analysis.
Если спектрофотометрия расширена с охватом также видимого диапазона, можно детектировать цвета. Обычно при получении HOCl образуются такие газы, как ClO2, Cl2O и Cl2, которые можно обнаруживать в видимом диапазоне как желтые или желто-красные (Tzanavaras et al., Central European J. of Chemistry, 2007, 5(1) 1-12). Данные на фиг. 9 показывают, что HOCl, полученная с применением способов согласно изобретению, не демонстрирует поглощения от окрашенных газов, на что указывает отсутствие окрашенного вещества. Известно, что HOCl дает пик при 292 нм (Feng et al., 2007, J. Environ. Eng. Sci. 6, 277-284).If the spectrophotometry is extended to also cover the visible range, colors can be detected. Typically, HOCl production produces gases such as ClO2, Cl2O and Cl 2 which can be detected in the visible range as yellow or yellow-red (Tzanavaras et al., Central European J. of Chemistry, 2007, 5(1) 1-12 ). The data in FIG. 9 show that HOCl made using the methods of the invention shows no absorption from colored gases, as indicated by the absence of colored matter. HOCl is known to peak at 292 nm (Feng et al., 2007, J. Environ. Eng. Sci. 6, 277-284).
Пример 2.Example 2
HOCl, полученную в процессе, описанном выше, хранили в условиях теплового напряжения при 40°С, чтобы ускорить разложение, при использовании четырех различных типов водных растворов: (1) вода чда (деионизированная вода); (2) водопроводная вода; (3) вода чда с фосфатным буфером и (4) водопроводная вода с фосфатным буфером. Характеристики продукта HOCl контролировали сразу после реакции (Т=0); через четыре недели (Т=4); восемь недель (Т=8) и двенадцать недель (Т=12).The HOCl obtained in the process described above was stored under thermal stress at 40° C. to accelerate decomposition using four different types of aqueous solutions: (1) pure water (deionized water); (2) tap water; (3) Phosphate buffered reagent grade water; and (4) Phosphate buffered tap water. The characteristics of the HOCl product were monitored immediately after the reaction (T=0); after four weeks (T=4); eight weeks (T=8) and twelve weeks (T=12).
Фиг. 10 является графиком, на котором показано количество (в миллионных долях (м.д.)) полученной HOCl сразу после реакции (Т=0) и ее стабильность с течением времени. Данные показывают, что вода чда (деионизированная вода) без фосфатного буфера являлась наиболее стабильной в течение двенадцати недель, показав наименьший уровень разложения продукта относительно его первоначально полученного количества. Деионизированная вода дает намного более стабильный продукт, чем при использовании водопроводной воды. Кроме того, и неожиданно, данные показывают, что фосфатный буфер может отрицательно повлиять на количество получаемого продукта HOCl.Fig. 10 is a graph showing the amount (in parts per million (ppm)) of HOCl produced immediately after the reaction (T=0) and its stability over time. The data show that pure water (deionized water) without phosphate buffer was the most stable over twelve weeks, showing the least level of product degradation relative to its original amount. Deionized water gives a much more stable product than using tap water. In addition, and unexpectedly, the data show that phosphate buffer can adversely affect the amount of HOCl product produced.
Фиг. 11 является графиком, на котором показано, как pH продукта HOCl изменялся с течением времени. Во всех случаях pH с течением времени уменьшался, однако, во всех случаях, в течение двенадцати недель pH оставался в диапазоне pH 4-7.Fig. 11 is a graph showing how the pH of the HOCl product changed over time. In all cases, the pH decreased over time, however, in all cases, within twelve weeks, the pH remained in the pH range of 4-7.
Фиг. 12 является графиком, на котором показана окислительная способность продукта HOCl с течением времени. Данные показывают, что продукт сохранял окислительную способность в течение двенадцати недель, независимо от исходной воды.Fig. 12 is a graph showing the oxidizing power of the HOCl product over time. The data show that the product retained its oxidative capacity for twelve weeks, regardless of the original water.
Пример 3. Уксусная кислота в сравнении с соляной кислотой.Example 3 Acetic acid versus hydrochloric acid.
При использовании вышеописанного процесса, HOCl получали с использованием соляной кислоты (HCl) и уксусной кислоты, после чего хранили в условиях тепловой нагрузки при 40°С. Регистрировали первоначально полученное количество HOCl (Т=0), а затем регистрировали количество продукта HOCl, оставшегося после двенадцати дней. Получали по три партии каждого продукта. Данные для HOCl, полученной с HCl, показаны в табл. 1. Данные для HOCl, полученной с уксусной кислотой, показаны в табл. 2.Using the above process, HOCl was obtained using hydrochloric acid (HCl) and acetic acid, and then stored under heat load at 40°C. The amount of HOCl initially received was recorded (T=0) and then the amount of HOCl product remaining after twelve days was recorded. Three batches of each product were received. Data for HOCl, obtained with HCl, are shown in table. 1. Data for HOCl, obtained with acetic acid, are shown in table. 2.
- 19 041951- 19 041951
Таблица 1Table 1
HOCl, полученная с HClHOCl made with HCl
Таблица 2table 2
HOCl, полученная с уксусной кислотойHOCl made with acetic acid
Данные показывают, что использование уксусной кислоты обеспечивает более высокую стабильность продукта, скорее всего из-за более высокой стабильности при pH. Без ограничения какой-либо конкретной теорией или механизмом действия, считается, что разная протонная емкость уксусной кислоты и соляной кислоты, т.е. то, что уксусная кислота отдает меньше протонов в жидкость, чем соляная кислота, приводит к более высокой стабильности HOCl с течением времени.The data show that the use of acetic acid provides higher product stability, most likely due to higher pH stability. Without being limited by any particular theory or mechanism of action, it is believed that the different proton capacities of acetic acid and hydrochloric acid, i.e. the fact that acetic acid donates fewer protons to the liquid than hydrochloric acid results in higher stability of HOCl over time.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/438,189 | 2016-12-22 | ||
US62/438,204 | 2016-12-22 | ||
US62/438,198 | 2016-12-22 | ||
US62/438,202 | 2016-12-22 | ||
US15/612,571 | 2017-06-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA041951B1 true EA041951B1 (en) | 2022-12-19 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230277585A1 (en) | Acetic acid and hypochlorous acid compositions for treatment of biofilms and wound care | |
AU2017380595B2 (en) | Compositions comprising acetic acid and hypochlorous acid and methods for treating biofilm | |
US20230050822A1 (en) | Compositions and methods for treating biofilms | |
US20220387484A1 (en) | Acetic acid and hypochlorous acid compositions for treatment of skin trauma | |
JP7467445B2 (en) | Compositions and methods for treating transient biofilms | |
BR112021008550A2 (en) | compositions for the treatment of biofilms without inducing antimicrobial resistance | |
US11452741B2 (en) | Compositions and methods for treating transient biofilms | |
US11484549B2 (en) | Compositions and methods for treating biofilms without inducing antimicrobial resistance | |
JP7211951B2 (en) | Compositions and methods comprising acetic acid and hypochlorous acid for treating biofilms | |
US20220378819A1 (en) | Compositions and methods for aerodigestive treatment | |
US20240252530A1 (en) | Compositions and methods for treating transient biofilms | |
US20230116077A1 (en) | Compositions and methods for treating biofilms without inducing antimicrobial resistance | |
EA041951B1 (en) | COMPOSITION AND METHOD FOR BIOFILM TREATMENT |