JP2020164857A - 抗菌性コロイド及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】小さい粒径の金属ナノ粒子と、高濃度の金属イオンと、を含み、硝酸イオンは含まない抗菌性コロイド、およびその製造方法を提供する。【解決手段】抗菌性コロイドは、１０nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ppmを超える濃度を有する複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンは含まない。【選択図】なし

Description

関連出願と優先権主張の相互参照
本出願は、台湾経済部智慧財産局での2019年3月29日に出願された特許出願第108111403号に基づく利益を主張し、その内容は参考として本明細書に取り入れるものとする。
本発明は、抗菌性コロイド及びその製造方法に関し、特に階層的メソ・マクロ多孔質(hierarchically meso-macroporous)構造を有するセラミック基材が、少なくとも一つのタンパク質成分を含む媒質と作用して、その徐放される金属イオンを複数の金属ナノ粒子に還元させることを通して製造される抗菌性コロイド及びその製造方法に関する。
近年、新興の銀ナノ粒子（ＡｇＮＰ）調製方法は、主に緑色媒質活性化合成方法(green medium activation synthesis methods)に基づいている。前記合成方法の大部分は、硝酸銀を銀イオン（Ａｇ＋）の前駆体として使用し、微生物、植物エキスなどによってＡｇ＋を還元し、ＡｇＮＰの安定剤として使用する。前記合成方法では、ＡｇＮＰの核生成速度と成長速度を制御できない。前記合成されたＡｇＮＰは安定ではなく、凝集、堆積及び析出しやすい。前記合成されたＡｇＮＰの粒径は大きく（平均粒径〜５０ｎｍ）、サイズ分布は不均一である。しかしながら、多剤耐性菌（ＭＤＲＯ）を効果的に阻害できるＡｇＮＰの粒径は１０ nm未満である必要があり、これはＭＤＲＯを阻害するこれらの合成方法を使用する場合の技術的なボトルネックである。一方、これらの合成方法によって調製されたＡｇＮＰは硝酸イオン（ＮＯ３ −）を残留し、硝酸イオンは溶液中の還元性陽イオン又は金属イオンに容易に結合し、熱分解中に酸化還元反応を引き起こし、熱的不安定性を持っている。毒性に関して、動物体内の毒性に関する研究は、硝酸銀がＡｇＮＰよりはるかに毒性であることを示している。それに、硝酸イオンは環境中に存在する汚染物質であり、最近の研究はそれらが人体の生殖系に有毒である可能性があることを示している。
メソ多孔質シリカベース材料は、高い比表面積、低毒性、良好なカプセル化及び徐放性を持つ典型的なアモルファス固体である。以前の研究で合成された銀含有メソ多孔質シリカベース材料は、Ａｇ＋を形成するために脱イオン水又は模擬体液を徐放媒質として使用し、得られたＡｇ＋濃度は約５ ppmにすぎない。このＡｇ＋濃度は、ただ一般的な薬剤耐性をもたない菌（大腸菌、黄色ブドウ球菌及び緑膿菌）のみを阻害でき、安定性は低いである。しばらくすると、銀粒子が析出し、不均一な相を示す。以前の研究の大部分は、銀含有メソ多孔質シリカベース材料が細胞への毒性を指摘していない。
上記に基づいて、出願人は、上記の欠点を改善するために、従来技術の欠点に鑑み、本発明「抗菌性コロイド及びその製造方法」を提案する。
小さい粒径の金属ナノ粒子と、高濃度の金属イオンと、を含み、硝酸イオンを含まない抗菌性コロイドを提供することが望ましい。
上述の目的を達成するために、本願は、抗菌性コロイドの製造方法を提案する。前記抗菌性コロイドの製造方法は、セラミック基材を構成する原料又はその前駆体、金属原料又はその前駆体、及びメソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤を提供及び混合して混合物を形成する工程であって、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体は、少なくともケイ素及び酸素を含む前記工程と、ゾルゲル技術により前記混合物を合成して起始ゲルを形成する工程と、マクロ多孔質構造を有する立体配置テンプレートを提供する工程と、前記立体配置テンプレートを前記起始ゲルに少なくとも一回浸す工程と、前記浸された立体配置テンプレート上に４００℃以上で熱処理を行ってセラミック基材を形成する工程であって、前記セラミック基材は、階層的メソ・マクロ多孔質構造を有し、前記階層的メソ・マクロ多孔質構造には、嵌め込まれた複数の第一金属ナノ粒子があり、前記複数の第一金属ナノ粒子はポジティブ徐放効果を有する前記工程と、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質を提供する工程と、前記媒質を前記セラミック基材と混合及び振動させて、前記複数の第一金属ナノ粒子が前記ポジティブ徐放効果により複数の金属イオンを放出させる工程と、前記タンパク質成分により前記複数の金属イオンの一部を還元して核形成及び成長させ、複数の第二金属ナノ粒子を形成し、前記抗菌性コロイドを形成する工程と、を含み、前記抗菌性コロイドは、前記媒質、１０ nm未満の平均粒径を有する前記複数の第二金属ナノ粒子、及び２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンを含み、硝酸イオンを含まない。
上述の目的を達成するために、本願は、微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドを提案する。前記微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドは、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンを含まなく、前記微生物は、第一状態では第一値Ａ１コロニー形成単位（ＣＦＵ）を有し、前記抗菌性コロイドが前記システムに入れられて特定の時間が経過した後の第二状態では第二値Ａ２ ＣＦＵを有し、（Ａ１−Ａ２）／Ａ１は０．５以上である。
上述の目的を達成するために、本願は、抗菌性コロイドを提案する。前記抗菌性コロイドは、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンを含まない。
以下の詳細な説明と添付の図面を参照した後には、本発明の目的及び利点がより容易に理解できる。
本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドの製造方法のフローチャートである。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドの透過型電子顕微鏡画像である。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドの紫外分光光度計による測定結果を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドの誘導結合プラズマ質量分析計による測定結果を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドを液体培地に添加することによって実施された黄色ブドウ球菌の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットである。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドを液体培地に添加することによって実施された緑膿菌の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットである。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドを液体培地に添加することによって実施されたメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 33592）の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットである。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドを液体培地に添加することによって実施されたメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 49476）の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットである。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドを液体培地に添加することによって実施されたメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（VISA 700698）の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットである。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドを液体培地に添加することによって実施されたメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（VISA 700699）の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットである。 本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイドを液体培地に添加することによって実施されたクレブシエラ・ニューモニエの時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットである。
以下に本発明を実施例に基づいて詳述するが、あくまでも例示であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載されており、さらに特許請求の範囲の記載と均等な意味及び範囲内での全ての変更を含んでいる。
本願は、抗菌性コロイドの製造方法を提供する。前記抗菌性コロイドの製造方法は、セラミック基材を構成する原料又はその前駆体、金属原料又はその前駆体、及びメソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤を提供及び混合して混合物を形成する工程であって、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体は、少なくともケイ素及び酸素を含む前記工程と、ゾルゲル技術により前記混合物を合成して起始ゲルを形成する工程と、マクロ多孔質構造を有する立体配置テンプレートを提供する工程と、前記立体配置テンプレートを前記起始ゲルに少なくとも一回浸す工程と、前記浸された立体配置テンプレート上に４００℃以上で熱処理を行ってセラミック基材を形成する工程であって、前記セラミック基材は、階層的メソ・マクロ多孔質構造を有し、前記階層的メソ・マクロ多孔質構造には、嵌め込まれた複数の第一金属ナノ粒子があり、前記複数の第一金属ナノ粒子はポジティブ徐放効果を有する前記工程と、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質を提供する工程と、前記媒質を前記セラミック基材と混合及び振動させて、前記複数の第一金属ナノ粒子が前記ポジティブ徐放効果により複数の金属イオンを放出させる工程と、前記タンパク質成分により前記複数の金属イオンの一部を還元して核形成及び成長させ、複数の第二金属ナノ粒子を形成し、前記抗菌性コロイドを形成する工程と、を含み、前記抗菌性コロイドは、前記媒質、１０ nm未満、より好ましくは約２ nm〜５ nmの平均粒径を有する前記複数の第二金属ナノ粒子、及び２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンを含み、硝酸イオンを含まない。
本発明は、抗菌性コロイドの製造方法を提供し、ここで、セラミック基材を構成する原料又はその前駆体の一つは、オルトケイ酸テトラエチルであってもよい。金属原料又はその前駆体は、硝酸銀(silver nitrate)、硝酸水素金(gold hydrogen nitrate)、硝酸亜鉛六水和物(zinc nitrate hexahydrate)、硝酸第二銅三水和物(cupric nitrate trihydrate)、三硝酸鉄九水和物(iron trinitrate nonahydrate)、又は硝酸ストロンチウム(strontium nitrate)であってもよい。メソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤は、熱可逆性ヒドロゲル（Pluronic F-127）であってもよい。
本発明は、抗菌性コロイドの製造方法を提供し、ここで、ゾルゲル技術は、セラミック及びガラスを製造するための低温湿式化学合成方法である。この技術は、システムの液相（ゾル）から固相（ゲル）への変換を含む。反応物には一連の加水分解反応と重合反応があり、コロイド懸濁液を形成する。
本発明は、抗菌性コロイドを製造する方法を提供し、ここで、立体配置テンプレートは、多孔質生物(porous organism)又は合成多孔質体(synthetic porous body)であってもよい。多孔質生物は天然海綿であってもよく、合成多孔体はポリウレタンフォーム又はポリ乳酸マクロ多孔質構造であってもよい。
本発明は、抗菌性コロイドを製造する方法を提供し、ここで、前記階層的メソ・マクロ多孔質構造は、複数のマクロポアと、複数のメソポアが配置される壁と、を含み、前記複数のマクロポアは前記壁により分離されている。前記壁は前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体から形成され、前記複数の第一金属ナノ粒子は前記金属原料又はその前駆体から形成される。前記メソ多孔質構造を形成する前記テンプレート界面活性剤及び前記浸された立体配置テンプレートは、前記熱処理中に除去され、前記マクロ多孔質構造は、前記メソ多孔質構造を形成する前記テンプレート界面活性剤及び前記浸された立体配置テンプレートを除去するためのチャネルを提供する。金属原料又はその前駆体に含まれる硝酸イオンも、熱処理中に除去される。
本発明は、抗菌性コロイドを製造する方法を提供し、ここで、還元性官能基がＳ-Ｈ又はＮ-Ｈであってもよい。タンパク質成分はカゼインであってもよい。カゼインは、動物乳又は植物エキスから得られてもよい。カゼインの濃度は１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌであってもよい。振動の条件は、３５℃で２４時間、１６０ rpmで振ることであってもよい。
本発明は、抗菌性コロイドの製造方法を提供し、前記抗菌性コロイドを濾過するフィルターを提供し、セラミック基材及び不純物を除去する工程、を更に含む。
本発明は、抗菌性コロイドの製造方法を提供し、前記抗菌性コロイドは、微生物の成長を阻害する又は微生物を殺す特性を持っている。前記微生物は、細菌、ウイルス、真菌、又は原生動物であってもよい。前記細菌は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、クレブシエラ・ニューモニエ、及びそれらの組み合わせから１種類或いは多種類選択されるものであってもよい。
本発明は、抗菌性コロイドの製造方法を提供し、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体の総量がＭ１モルの場合、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体に含まれるケイ素の量はＭSiモルであり、前記金属原料又はその前駆体の量はＭmetalモルであり、ＭSiはＭ１の少なくとも７０％であり、ＭmetalはＭ１の１０％以下である。好ましくは、ＭmetalはＭ１の１％である。
本発明は、微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドを提供する。前記微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドは、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンを含まず、前記微生物は、第一状態では第一値Ａ１コロニー形成単位（ＣＦＵ）を有し、前記抗菌性コロイドが前記システムに入れられて特定の時間が経過した後の第二状態では第二値Ａ２ ＣＦＵを有し、（Ａ１−Ａ２）／Ａ１は０．５以上である。
本発明は、微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドを提供し、ここで、前記微生物は、細菌、ウイルス、真菌、又は原生動物であってもよい。前記細菌は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、クレブシエラ・ニューモニエ、及びそれらの組み合わせから１種類或いは多種類選択されるものであってもよい。
本発明は、微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドを提供し、ここで、前記システムは、細胞、生物組織、生物器官、化粧品、薬物、医療器具、又は生体材料である。
本発明は、微生物を含むシステムを提供し、システムに生物活性剤及び抗菌性コロイドを特定の期間後に添加し、特定の期間後に抗菌効果が生じ、システムはFIC indexを有する。前記抗菌性コロイドは、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンを含まない。ＦＩＣ指数は０.５以下である。
本発明は、微生物を含むシステムを提供し、ここで、生物活性剤はゲンタマイシンであってもよい。
本発明は、微生物を含むシステムを提供し、ここで、前記抗菌性コロイドは、微生物の成長を阻害する又は微生物を殺す特性を持っている。前記微生物は、細菌、ウイルス、真菌、又は原生動物であってもよい。前記細菌は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、クレブシエラ・ニューモニエ、及びそれらの組み合わせから１種類或いは多種類選択されるものであってもよい。最も好ましくは、前記細菌はクレブシエラ・ニューモニエであってもよい。
本発明は、微生物を含むシステムを提供し、前記システムは、細胞、生物組織、生物器官、化粧品、薬物、医療器具、又は生体材料である。
本発明は、抗菌性コロイドを提供する。前記抗菌性コロイドは、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンを含まない。
本発明は、抗菌性コロイドを提供し、より好ましくは、複数の金属イオンは４０ ppmを超える濃度を有する。
本発明は、抗菌性コロイドを提供し、ここで、セラミック基材を更に含む。
本発明は、抗菌性コロイドを提供し、ここで、タンパク質成分は、動物又は植物から得られてもよい。還元性官能基がＳ-Ｈ又はＮ-Ｈであってもよい。タンパク質成分がカゼインであってもよい。カゼインは、動物乳又は植物エキスから得られてもよい。タンパク質の濃度は１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌであってもよい。
本発明は、抗菌性コロイドを提供し、前記抗菌性コロイドは、微生物の成長を阻害する又は微生物を殺す特性を持っている。前記微生物は、細菌、ウイルス、真菌又は原生動物であってもよい。前記細菌は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、クレブシエラ・ニューモニエ、及びそれらの組み合わせから１種類或いは多種類選択されるものであってもよい。
本発明に記載の「抗菌」には、「静菌」及び「殺菌」が含まれる。
本発明を適用できる産業には、化粧品産業、歯科材料産業、生物医学材料産業、及び生物医学製薬産業が含まれるが、これらとは限らない。
本発明を適用できる製品には、様々な化粧品、抗菌性創傷被覆材、薬剤耐性細菌用の抗菌性創傷被覆材、骨補填材料、抗菌性骨補填材料、消臭口腔ゲル、消臭口腔うがい薬、消臭口腔スプレー、歯科パッチ、歯科の骨補填材料、抗菌性歯科の骨補填材料、抗菌性及び知覚過敏ケア歯磨きの粉、ペットケア口腔スプレー、ペットケア歯磨きの粉、及びペット口臭スプレーが含まれるが、これらとは限らない。
従来技術では、銀ナノ粒子（ＡｇＮＰ）は、銀イオン源としてＡｇＮＯ３を使用して調製され、銀イオンは溶液中で完全に解離し、溶液中に徐放されなく、核形成速度及び成長速度を自動的に停止することはできなく、その結果、不均一なサイズ分布と不十分な安定性をもたらし、凝集、堆積、沈殿が発生しやすくなる。本発明において、銀イオンを銀原子に還元し、核形成し、銀ナノ粒子に成長させるプロセスは、タンパク質成分を含む媒質中で行われ、本発明の銀含有セラミック基材は、銀イオンを徐放することができる。製造方法において、タンパク質成分は還元剤及び安定剤の役割を果たし、銀イオンの形成を促進し、銀ナノ粒子の成長を制限する機能を有し、粒子の凝集又はオストワルド熟成を引き起こさない。１０ nm以下の均一な直径の緑色合成銀ナノ粒子コロイドを得ることができる。また、本発明の抗菌性コロイドに含まれるタンパク質成分は、還元性官能基を有しており、銀イオンの放出効果を高め、より多くの銀イオンを放出させることができる。
一方、本発明の製造方法には熱処理の工程があり、この工程で硝酸イオンが除去される。上記のように、硝酸イオンは熱不安定性と動物毒性を持ち、人体の生殖系に有毒である恐れがある。本発明の抗菌性コロイドの製造方法は、硝酸イオンを除去することができるため、安定性と安全性の利点を有する。
第一実施形態
本実施形態は、銀含有抗菌性コロイド、その製造方法、及びそれを含むシステムを提供する。実施形態の説明をより詳細かつ完全にするために、図１〜１１を参照してください。本発明は、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の銀ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する複数の銀イオンと、少なくとも一つのタンパク質成分を含む媒質と、を含む抗菌性コロイドを掲示している。前記コロイドが微生物を含むシステムに入れられる場合、複数の銀ナノ粒子と複数の銀イオンは、微生物の細胞壁を破壊するか、活性酸素種（ＲＯＳ）を形成することにより、微生物構造を破壊でき、それにより、微生物の繁殖を阻害する又は微生物を殺す効果を達成する。
図１を参照してください。本実施形態は、銀含有抗菌性コロイドの製造方法を提供し、そのプロセス（１０）は、最初に、銀イオン（Ａｇ＋）源として階層的メソ・マクロ多孔質構造を有する銀含有セラミック基材（ＭＭＣＰ−Ａｇ）を形成し（１１）、次にタンパク質活性化方法によりコロイドを形成することを含む。階層的メソ・マクロ多孔質構造を有する銀含有セラミック基材を形成するステップ（１１）は、セラミック基材を構成する原料又はその前駆体、銀原料又はその前駆体、及びメソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤を提供及び混合して混合物を形成する工程であって、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体は、少なくともケイ素及び酸素を含む前記工程と、ゾルゲル技術により前記混合物を合成して起始ゲルを形成する工程と、マクロ多孔質構造を有する立体配置テンプレートを提供する工程と、前記立体配置テンプレートを前記起始ゲルに少なくとも一回浸す工程と、前記浸された立体配置テンプレート上に４００℃以上で熱処理を行って、立体配置テンプレート及びメソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤を除去する工程と、を含む。セラミック基材を構成する原料又はその前駆体の一つは、オルトケイ酸テトラエチルである。銀原料又はその前駆体は、硝酸銀であってもよい。メソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤は、熱可逆性ヒドロゲル（Pluronic F-127）である。マクロ多孔質構造を有する立体配置テンプレートは、多孔質生物の天然海綿又は合成多孔質体、例えばポリウレタンフォーム又は３Ｄプリンティング技術により形成されるマクロ多孔質構造のポリ乳酸体。前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体の総量がＭ１モルの場合、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体に含まれるケイ素の量はＭSiモルであり、前記銀原料又はその前駆体の量はＭmetalモルであり、ＭSiはＭ１の少なくとも７０％であり、ＭmetalはＭ１の１０％以下である。好ましくは、ＭmetalはＭ１の１％である。前記階層的メソ・マクロ多孔質構造を有する銀含有セラミック基材は、複数のマクロポアと、複数のメソポアが配置される壁と、を含み、前記複数のマクロポアは前記壁により分離されている。前記壁は前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体から形成され、前記複数の銀ナノ粒子は前記銀原料又はその前駆体から形成され、前記階層的メソ・マクロ多孔質構造に嵌め込まれ、ポジティブ徐放効果を有する。銀ナノ粒子のポジティブ徐放効果は、銀ナノ粒子が、室温で親水性媒質中に１時間に少なくとも２ ppmの濃度の銀イオンを２４時間以上ポジティブに放出する。親水性媒質は、生物体液、水を含む溶液、アルコール、人の血液、脱イオン水、微生物培養基、及び模擬体液から１種類或いは多種類選択される。セラミック基材を構成する原料又はその前駆体は、リン、カルシウム又はそれらの組み合わせを更に含む。もちろん、階層的メソ・マクロ多孔質構造を有する銀含有セラミック基材に好適な各種原料又はその前駆体及び銀原料又はその前駆体は、本発明の範囲内であり、これらに限定されない。タンパク質活性化方法のステップは、Ｓ−Ｈ、Ｎ−Ｈなどの少なくとも一つの還元性官能基を含むタンパク質成分を含む媒質を提供する（１２）。本実施形態は、１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌのカゼインを含む媒質を使用し、カゼインは動物乳又は植物エキスから得られる。銀含有セラミック基材を、タンパク質成分を含む媒質と攪拌混合し（１３）、３５℃、１６０ rpmで２４時間振って、階層的メソ・マクロ多孔質構造を有する銀含有セラミック基材から放出される銀イオンが還元、核形成、成長して銀ナノ粒子を再形成することを促進する（１４）。最終的に１０ nm未満の平均粒径を有する銀ナノ粒子及び２０ ppmを超える濃度（最大６８ ppm）を有する銀イオンを含む銀含有抗菌性コロイドが調製される（１６）。別の実施形態において、調製された抗菌性コロイドは、フィルターを使用して濾過され、階層的メソ・マクロ多孔質構造を有する銀含有セラミック基材及び他の不純物を除去する（１５）ことができる。別の実施形態において、タンパク質成分を含む媒質は、モリンダ・シトリフォリア葉抽出物を含む媒質であってもよい。もちろん、タンパク質活性化に適した還元性官能基を含む様々な媒質は、本発明の範囲内であり、それに限定されない。製造方法のフローチャートについて、図１を参照することができる。本実施形態で提案する銀ナノ粒子を含む抗菌性コロイドの製造方法は、従来技術とは異なるため、製造された抗菌性コロイドは硝酸イオンを含まない。
図２は、本実施形態で製造された銀含有抗菌性コロイドの透過型電子顕微鏡画像を示し、そこに含まれる銀ナノ粒子は約２ｎｍ〜５ｎｍの範囲の粒径を有し、平均粒径は約４ nmで、分布は均一である。図３は、本実施形態で製造された銀含有抗菌性コロイドの紫外分光光度計による測定結果であり、波長４１３ nmでの銀ナノ粒子（ＡｇＮＰ）の表面プラズマ共鳴特性の吸収ピークを示す。本実施形態で提案する製造方法により、ＡｇＮＰをうまく合成できることが確認された。
別の実施形態は、銀イオン（Ａｇ＋）源として、異なる銀含有量（２．５ｍｇ／ｍＬ、５ｍｇ／ｍＬ、１０ｍｇ／ｍＬ及び２０ｍｇ／ｍＬ）の階層的メソ・マクロ多孔質構造を有する銀含有セラミック基材（ＳＣＮＳ）を使用し、カゼインを含む媒質によって活性化され、銀含有抗菌性コロイドを形成する。誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）を使用し、測定と分析した結果を図４に示す。図４からわかるように、放出された銀イオン濃度は、それぞれ２２.２ ppm、２２.５ ppm、３５.１ ppm及び６８.１ ppmである。つまり、ＳＣＮＳの銀含有量が高いほど、銀イオンを放出する効果が高くなる。この銀イオン濃度は、銀カプセル化バイオガラス溶解方法(silver encapsulated bioglass dissolution method)に関する現在の公開文献に開示されている放出された銀イオン限界濃度（５ ppm）の４〜１３倍である。
別の実施形態では、セラミック基材のＳｉ：Ｃａ：Ｐ：Ａｇモル比が８０：１５：５：１となるように、１ mol％の銀が階層的メソ・マクロ多孔質構造を有するセラミック基材を構成する原料又はその前駆体に添加される。階層的メソ・マクロ多孔質構造を有する銀含有セラミック基材（ＳＣＮＳ）は、銀イオン（Ａｇ＋）源として使用され、カゼインを含む媒質によって活性化され、銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）を形成する。銀含有抗菌性コロイドの様々な微生物に対する最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は、時間殺菌試験によって測定される。本実施形態で形成される銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）は、親水性媒質及び微生物を含む環境又はシステム（液体培地など）に添加されるか、又は添加されない。３７℃で特定の期間培養した後、各グループの試験溶液が形成され、各グループの試験溶液における微生物の数が測定される。つまり、特定の量の試験溶液の濁度が測定され、変換されて微生物の数が得られる。試験溶液の濁度は、ＥＬＩＳＡリーダーにより波長６００ nmの吸光度値（ＯＤ値）により測定される。横軸を経過時間、縦軸を吸光度（ＯＤ600）として、この環境又はシステムでの試験微生物の時間殺菌曲線がプロットされる。試験微生物は、細菌、ウイルス、真菌又は原生動物であってもよい。前記細菌は、例えば、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（Methicillin-resistant staphylococcus aureus）、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）、大腸菌(Escherichia coli)、アグリゲイティバクター・アクチノミセテムコミタンス（Aggregatibacter actinomycetemcomitans）、カンジダ・アルビカンス（Candida albicans）、クレブシエラ・ニューモニエ（Klebsiella pneumoniae）、及びエンテロコッカス・フェカリス（Enterococcus faecalis）であってもよい。前記真菌は、例えば、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）であってもよい。液体培地の条件は、銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの重量（ｍｇ）と、トリプティックソイブロス（tryptic soy broth，ＴＳＢ）などの特定の培地それぞれの体積（ｍｌ）の比は、５、１０、及び２０である。３７℃のインキュベーターに置き、２４時間で１６０ rpmの抽出条件で、３０００ rpmで５分間遠心分離した後、上清液が吸引される。これが試験サンプルのエキスである。試験微生物を解凍し、特定の各培地（agar）に接種し、特定の温度のインキュベーターで特定の期間培養する。滅菌綿棒で菌株をこすり、各滅菌液体培地に接種する。試験細菌溶液を濁度計で測定し、その濃度を約１.５×１０８ ＣＦＵ/ｍｌ(colony-forming units per milliliter)に調整する。溶液は、試験サンプルのエキスが調製された９６ウェルマイクロタイタープレートに添加され、各ウェル中の細菌溶液の濃度は、接種後約５×１０５ ＣＦＵ/ｍｌである。細菌溶液を３７℃で培養し、吸光度を１時間ごとに２４時間分光光度計で測定し、時間殺菌試験の時間殺菌曲線をプロットして、異なる微生物上の本実施形態の銀含有抗菌性コロイドの最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）を見つける。最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）とは、２４時間の培養後に微生物の成長を阻害及び観察できる最低濃度を指す。対照群の条件は、異なる試験菌株を含む各液体培地は、銀含有抗菌性コロイドを含む各試験溶液を添加せずに２４時間培養する。
本実施形態で形成された銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）の黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 33592、MRSA 49476、VISA 700698、及びVISA 700699）、並びにクレブシエラ・ニューモニエ（Klebsiella pneumoniae，ＫＰ）に対する時間殺菌試験結果を図５〜１１に示す。
１. 黄色ブドウ球菌の時間殺菌試験：
図５は、本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）を液体培地に添加することによって実施された黄色ブドウ球菌の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットを示す。液体培地の条件は、銀含有抗菌性コロイドエキスの重量（ｍｇ）と、特定の培養液それぞれの体積（ｍｌ）の比は、５、１０、及び２０である。図５から、２０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が高いことがわかる。１０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が限定的であり、黄色ブドウ球菌は１０時間目から繁殖する。従って、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は１０ｍｇ／ｍＬ〜２０ｍｇ／ｍＬと推定される。５ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害しない。
２. 緑膿菌の時間殺菌試験：
図６は、本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）を液体培地に添加することによって実施された緑膿菌の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットを示す。液体培地の条件は、銀含有抗菌性コロイドエキスの重量（ｍｇ）と、特定の培養液それぞれの体積（ｍｌ）の比は、５、１０、及び２０である。図６から、２０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が高いことがわかる。１０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が限定的であり、緑膿菌は８時間目から繁殖する。従って、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は１０ｍｇ／ｍＬ〜２０ｍｇ／ｍＬと推定される。５ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害しない。
３. メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 33592）の時間殺菌試験：
図７は、本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）を液体培地に添加することによって実施されたメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 33592）の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットを示す。液体培地の条件は、銀含有抗菌性コロイドエキスの重量（ｍｇ）と、特定の培養液それぞれの体積（ｍｌ）の比は、５、１０、及び２０である。図７から、１０ｍｇ／ｍＬ及び２０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が高いことがわかる。５ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が限定的であり、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 33592）は３時間目から繁殖する。従って、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は５ｍｇ／ｍＬ〜１０ｍｇ／ｍＬと推定される。
４. メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 49476）の時間殺菌試験：
図８は、本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）を液体培地に添加することによって実施されたメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 49476）の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットを示す。液体培地の条件は、銀含有抗菌性コロイド抽出物の重量（ｍｇ）と、特定の培養液それぞれの体積（ｍｌ）の比は、５、１０、及び２０である。図８から、１０ｍｇ／ｍＬ及び２０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が高いことがわかる。５ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が限定的であり、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA 49476）は４時間目から繁殖する。従って、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は５ｍｇ／ｍＬ〜１０ｍｇ／ｍＬと推定される。
５. メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（VISA 700698）の時間殺菌曲線試験：
図９は、本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）を液体培地に添加することによって実施されたメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（VISA 700698）の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットを示す。液体培地の条件は、銀含有抗菌性コロイドエキスの重量（ｍｇ）と、特定の培養液それぞれの体積（ｍｌ）の比は、５、１０、及び２０である。図９から、１０ｍｇ／ｍＬ及び２０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が高いことがわかる。５ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が限定的であり、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（VISA 700698）は５時間目から繁殖する。従って、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は５ｍｇ／ｍＬ〜１０ｍｇ／ｍＬと推定される。
６. メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（VISA 700699）の時間殺菌曲線試験：
図１０は、本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）を液体培地に添加することによって実施されたメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（VISA 700699）の時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットを示す。液体培地の条件は、銀含有抗菌性コロイドエキスの重量（ｍｇ）と、特定の培養液それぞれの体積（ｍｌ）の比は、５、１０、及び２０である。図１０から、１０ｍｇ／ｍＬ及び２０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が高いことがわかる。５ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が限定的であり、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（VISA 700699）は７時間目から繁殖する。従って、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は５ｍｇ／ｍＬ〜１０ｍｇ／ｍＬと推定される。
７. クレブシエラ・ニューモニエ（ＫＰ）の時間殺菌試験：
図１１は、本発明の第一実施形態に係る銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）を液体培地に添加することによって実施されたクレブシエラ・ニューモニエの時間殺菌試験の時間殺菌曲線プロットを示す。液体培地の条件は、銀含有抗菌性コロイドエキスの重量（ｍｇ）と、特定の培養液それぞれの体積（ｍｌ）の比は、５、１０、及び２０である。図１１から、１０ｍｇ／ｍＬ及び２０ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が高いことがわかる。５ｍｇ／ｍＬの銀含有抗菌コロイド（Casein-SCNS）エキスの濃度は、細菌の繁殖を阻害する効果が限定的であり、クレブシエラ・ニューモニエは６時間目から繁殖する。従って、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は５ｍｇ／ｍＬ〜１０ｍｇ／ｍＬと推定される。
結論：本発明の第一実施形態の銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）は、上記の試験は微生物の繁殖を阻害する効果を有し、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌及びクレブシエラ・ニューモニエに特に有効である。その理由は、銀含有抗菌性コロイド（Casein-SCNS）が、１０ nm未満の平均粒径を有する銀ナノ粒子及び２０ ppmを超える濃度を有する銀イオンを含むためである。これらの銀ナノ粒子と遊離した銀イオンは、微生物の細胞壁を破壊するか、又は活性酸素種を形成することにより、微生物構造を破壊でき、それにより、微生物の繁殖を阻害する効果、又は微生物を殺す効果が達成できる。
第二実施形態
本実施形態は、銀含有抗菌性コロイド、その製造方法、及びそれを含むシステムを提供する。実施形態の説明をより詳細かつ完全にするために、表１〜２を参照してください。本発明は、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の銀ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する複数の銀イオンと、少なくとも一つのタンパク質成分を含む媒質と、を含む抗菌性コロイドを掲示する。本実施形態の銀含有抗菌性コロイドの製造方法は、第一実施形態と同様である。
相乗的静菌試験は、本実施形態で製造された銀含有抗菌性コロイド（緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤）と生物活性剤（例としてゲンタマイシンを使用する）を用いて実施される。FIC indexは、相乗効果の参考指標として使用される。相乗効果とは、二つ以上の物質が互いに混合され、全体的な効果は、各物質単独の利点よりも大きいか、又は各物質単独の欠点よりも小さい現象である。相乗的静菌試験は、実験株としてそれぞれクレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) 700623及びクレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) BAA-1705を用いるチェッカーボード試験を用いて実施される。生物活性剤のゲンタマイシンを最初に１６０μｇ. ｍＬ−１〜６４０μｇ. ｍＬ−１に希釈し、５０μＬのゲンタマイシンを、微生物培養基（ＭＨＢ）を使用して二倍連続希釈で９６ウェルマイクロプレートに横方向に加える。二倍連続希釈では、クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) 700623に使用されるゲンタマイシンの濃度は、１.２５μｇ. ｍＬ−１〜４０μｇ. ｍＬ−１の範囲であり、クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) BAA-1705に使用されたゲンタマイシンの濃度は、５μｇ. ｍＬ−１〜１６０μｇ. ｍＬ−１の範囲である。ＴＳＢ培地で抽出された緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤エキスを使用し、緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤エキスの濃度を１０ｍｇ. ｍＬ−１に希釈するために上記手順を繰り返す。５０μＬの緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤を、ＭＨＢを使用して二倍連続希釈で９６ウェルマイクロプレートに縦方向に加える。その後、０.３１ｍｇ. ｍＬ−１〜１０ｍｇ. ｍＬ−１の濃度範囲で六回の二倍連続希釈を行う。０.５マクファーランド濁度を細菌溶液の定量標準として使用する（０.５マクファーランド＝１０８ ＣＦＵ/ｍＬ）。次に、細菌溶液の濃度を５×１０５ ＣＦＵ/ｍＬに希釈し、１００μＬの細菌溶液を９６ウェルマイクロプレートに加える。最後に、９６ウェルマイクロプレートを３７℃のインキュベーターに１８〜２４時間置く。クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) 700623及びクレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) BAA-1705の静菌効果は、異なる濃度のゲンタマイシン及び緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤と組み合わせて判読される。
Clinical and Laboratory Standards Institute（ＣＬＳＩ）規格によれば、０.５以下のＦＩＣindexは相乗効果を示し、０.５〜２のＦＩＣindexは不関効果を示し、２以上のＦＩＣindexは拮抗効果を示す。ＦＩＣindexの式は次のとおりである：
ＦＩＣ＝ＦＩＣＡ＋ＦＩＣＢ
ＦＩＣＡ＝組み合わせのＡのＭＩＣ濃度／単独のＡのＭＩＣ濃度
ＦＩＣＢ＝組み合わせのＢのＭＩＣ濃度／単独のＢのＭＩＣ濃度
１. クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) 700623の相乗効果評価（この実験は少なくとも三回実施される）：
細菌の繁殖は吸光度値から決定され、実験結果は表１に示される。クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) 700623については、単独で使用した場合のゲンタマイシンのＭＩＣは４０μｇ. ｍＬ−１であり、ＭＩＣＧで示され、単独で使用した場合の緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤のＭＩＣは２.５ｍｇ. ｍＬ−１であり、ＭＩＣＭで示される。組み合わせて使用する場合、ゲンタマイシンの濃度は５μｇ. ｍＬ−１であり、緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤の濃度は０.６３ｍｇ. ｍＬ−１であり、それぞれＧ-ＭＩＣ-com及びＭ-ＭＩＣ-comで示される。ＦＩＣindexは、FIC index式により０．３７７と計算され、クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) 700623は、プレート上に塗いても２４時間繁殖しないことが確認される。０.５未満のＦＩＣindexは、ゲンタマイシンが緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤と組み合わされた場合の相乗効果を示す。
表１
２. クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) BAA-1705の相乗効果評価（この実験は少なくとも三回実施される）：
細菌の繁殖は吸光度値から決定され、実験結果は表２に示される。クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) BAA-1705については、単独で使用した場合のゲンタマイシンのＭＩＣは４０μｇ. ｍＬ−１であり、ＭＩＣＧで示され、単独で使用した場合の緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤のＭＩＣは５ｍｇ. ｍＬ−１であり、ＭＩＣＭで示される。組み合わせて使用する場合、ゲンタマイシンの濃度は１０μｇ. ｍＬ−１であり、緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤の濃度は０.６３ｍｇ. ｍＬ−１であり、それぞれＧ-ＭＩＣ-com及びＭ-ＭＩＣ-comで示される。ＦＩＣindexは、FIC index式により０．３７６と計算され、クレブシエラ・ニューモニエ(K. pneumoniae) BAA-1705は、プレート上に塗いても２４時間繁殖しないことが確認される。０.５未満のＦＩＣindexは、ゲンタマイシンが緑色媒質ＡｇＮＰ阻害剤と組み合わされた場合の相乗効果を示す。
表２
別の実施形態の生物活性剤は、抗菌剤、抗ウイルス剤、抗腫瘍剤、抗炎症剤、鎮痛剤、麻酔剤、組織再生剤及びその組み合わせから1種類或いは多種類選択されるものであってもよい。
結論：相乗的静菌試験は、本発明の第二実施形態の銀含有抗菌性コロイド及びゲンタマイシンを用いて実施され、ＦＩＣindex値は０．５未満であり、二つを組み合わせた場合の相乗効果を示す。ゲンタマイシンの濃度は、大幅に低減し、意図された病原菌の抑制を達成し、使用中の副作用を低減することができる。
実施例
１、抗菌性コロイドの製造方法は、セラミック基材を構成する原料又はその前駆体、金属原料又はその前駆体、及びメソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤を提供及び混合して混合物を形成する工程であって、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体は、少なくともケイ素及び酸素を含む前記工程と、ゾルゲル技術により前記混合物を合成して起始ゲルを形成する工程と、マクロ多孔質構造を有する立体配置テンプレートを提供する工程と、前記立体配置テンプレートを前記起始ゲルに少なくとも一回浸す工程と、前記浸された立体配置テンプレート上に４００℃以上で熱処理を行ってセラミック基材を形成する工程であって、前記セラミック基材は、階層的メソ・マクロ多孔質構造を有し、前記階層的メソ・マクロ多孔質構造には、嵌め込まれた複数の第一金属ナノ粒子があり、前記複数の第一金属ナノ粒子はポジティブ徐放効果を有する前記工程と、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質を提供する工程と、前記媒質を前記セラミック基材と混合及び振動させて、前記複数の第一金属ナノ粒子が前記ポジティブ徐放効果により複数の金属イオンを放出させる工程と、前記タンパク質成分により前記複数の金属イオンの一部を還元して核形成及び成長させ、複数の第二金属ナノ粒子を形成し、前記抗菌性コロイドを形成する工程と、を含み、前記抗菌性コロイドは、前記媒質、１０ nm未満の平均粒径を有する前記複数の第二金属ナノ粒子、及び２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンを含み、硝酸イオンを含まないことを特徴とする。
２、実施例１に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記抗菌性コロイドを濾過するフィルターを提供し、セラミック基材及び不純物を除去する工程、を更に含むことを特徴とする。
３、実施例１〜２に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記階層的メソ・マクロ多孔質構造は、複数のマクロポアと、複数のメソポアが配置される壁と、を含み、前記複数のマクロポアは前記壁により分離されていることを特徴とする。
４、実施例１〜３に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記壁は前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体から形成され、前記複数の第一金属ナノ粒子は前記金属原料又はその前駆体から形成されることを特徴とする。
５、実施例１〜４に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記メソ多孔質構造を形成する前記テンプレート界面活性剤及び前記浸された立体配置テンプレートは、前記熱処理中に除去され、前記マクロ多孔質構造は、前記メソ多孔質構造を形成する前記テンプレート界面活性剤及び前記浸された立体配置テンプレートを除去するためのチャネルを提供することを特徴とする。
６、実施例１〜５に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記タンパク質成分がカゼインであることを特徴とする。
７、実施例１〜６に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記カゼインは、動物乳又は植物エキスから得られることを特徴とする。
８、実施例１〜７に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記カゼインの濃度は１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌであることを特徴とする。
９、実施例１〜８に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体の総量がＭ１モルの場合、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体に含まれるシリコンの量はＭＳｉモルであり、前記金属原料又はその前駆体の量はＭmetalモルであり、ＭＳｉはＭ１の少なくとも７０％であり、ＭmetalはＭ１の１０％以下であることを特徴とする。
１０、実施例１〜９に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、ＭmetalはＭ１の１％であることを特徴とする。
１１、実施例１〜１０に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記金属原料又はその前駆体中の金属は、金、銀、ストロンチウム、亜鉛、銅、鉄、及びそれらの組み合わせから１種類或いは多種類選択されることを特徴とする。
１２、実施例１〜１１に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記抗菌性コロイドは、微生物の繁殖を阻害する又は微生物を殺す特性を持って、前記微生物は、細菌、ウイルス、真菌又は原生動物であり、前記細菌は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、クレブシエラ・ニューモニエ、及びそれらの組み合わせから1種類或いは多種類選択されることを特徴とする。
１３、実施例１〜１２に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、前記複数の第二金属ナノ粒子は、２ nm〜５ nmの平均粒径を有することを特徴とする。
１４、実施例１〜１３に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、セラミック基材を構成する原料又はその前駆体の一つは、テトラエチルオルトシリケートであり、金属原料又はその前駆体は、硝酸銀、硝酸水素金、硝酸亜鉛六水和物、硝酸第二銅三水和物、三硝酸鉄九水和物又は硝酸ストロンチウムであり、メソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤は、熱可逆性ヒドロゲル（Pluronic F-127）であることを特徴とする。
１５、実施例１〜１４に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、立体配置テンプレートは、多孔質生物又は合成多孔質体であることを特徴とする。
１６、実施例１〜１５に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、多孔質生物は天然海綿であり、合成多孔質体はポリウレタンフォーム又はポリ乳酸マクロ多孔質構造であることを特徴とする。
１７、実施例１〜１６に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、振動の条件は、３５℃で２４時間、１６０ rpmで振ることを特徴とする。
１８、実施例１〜１７に記載の抗菌性コロイドの製造方法において、還元性官能基はＳ-Ｈ又はＮ-Ｈであることを特徴とする。
１９、微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドは、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンを含まなく、前記微生物は、第一状態では第一値Ａ１コロニー形成単位（CFU）を有し、前記抗菌性コロイドが前記システムに入れられて特定の時間が経過した後の第二状態では第二値Ａ２CFUを有し、（Ａ１-Ａ２）/Ａ１は０．５以上であることを特徴とする。
２０、実施例１９に記載の微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドにおいて、前記微生物は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、クレブシエラ・ニューモニエ及びそれらの組み合わせから1種類或いは多種類選択されることを特徴とする。
２１、実施例１９〜２０に記載の微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドにおいて、前記複数金属ナノ粒子は、２ｎｍ〜５ｎｍの平均粒径を有することを特徴とする。
２２、実施例１９〜２１に記載の微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドにおいて、還元性官能基はＳ-Ｈ又はＮ-Ｈであることを特徴とする。
２３、実施例１９〜２２に記載の微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドにおいて、前記タンパク質成分がカゼインであることを特徴とする。
２４、実施例１９〜２３に記載の微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドにおいて、前記タンパク質成分の濃度は１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌであることを特徴とする。
２５、実施例１９〜２４に記載の微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドにおいて、前記システムは、細胞、生物組織、生物器官、化粧品、薬物、医療器具、又は生体材料であることを特徴とする。
２６、微生物を含むシステムは、システムに生物活性剤及び抗菌性コロイドを特定の期間後に添加し、特定の期間後に抗菌効果が生じ、システムはFIC indexを有する。前記抗菌性コロイドは、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンを含まない。ＦＩＣindexは０.５以下であることを特徴とする。
２７、実施例２６に記載の微生物を含むシステムにおいて、生物活性剤はゲンタマイシンであることを特徴とする。
２８、実施例２６〜２７に記載の微生物を含むシステムにおいて、前記微生物は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、クレブシエラ・ニューモニエ及びそれらの組み合わせから1種類或いは多種類選択されることを特徴とする。
２９、実施例２６〜２８に記載の微生物を含むシステムにおいて、前記複数金属ナノ粒子は、２ｎｍ〜５ｎｍの平均粒径を有することを特徴とする。
３０、実施例２６〜２９に記載の微生物を含むシステムにおいて、還元性官能基はＳ-Ｈ又はＮ-Ｈであることを特徴とする。
３１、実施例２６〜３０に記載の微生物を含むシステムにおいて、前記タンパク質成分がカゼインであることを特徴とする。
３２、実施例２６〜３１に記載の微生物を含むシステムにおいて、前記タンパク質成分の濃度は１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌであることを特徴とする。
３３、抗菌性コロイドは、１０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンと、少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、を含み、硝酸イオンを含まないことを特徴とする。
３４、実施例３３に記載の抗菌性コロイドにおいて、セラミック基材を更に含むことを特徴とする。
３５、実施例３３〜３４に記載の抗菌性コロイドにおいて、前記タンパク質成分は、動物又は植物から得られることを特徴とする。
３６、実施例３３〜３５に記載の抗菌性コロイドにおいて、前記タンパク質成分がカゼインであることを特徴とする。
３７、実施例３３〜３６に記載の抗菌性コロイドにおいて、前記カゼインは、動物乳又は植物エキスから得られることを特徴とする。
３８、実施例３３〜３７に記載の抗菌性コロイドにおいて、前記カゼインの濃度は１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌであることを特徴とする。
３９、実施例３３〜３８に記載の抗菌性コロイドにおいて、前記複数の金属イオンは４０ ppmを超える濃度を有することを特徴とする。
４０、実施例３３〜３９に記載の抗菌性コロイドにおいて、前記複数金属ナノ粒子は、２ｎｍ〜５ｎｍの平均粒径を有することを特徴とする。
４１、実施例３３〜４０に記載の抗菌性コロイドにおいて、前記抗菌性コロイドは、微生物の繁殖を阻害する又は微生物を殺す特性を持って、前記微生物は、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、クレブシエラ・ニューモニエ及びそれらの組み合わせから１種類或いは多種類選択されることを特徴とする。
４２、実施例３３〜４１に記載の抗菌性コロイドにおいて、還元性官能基はＳ-Ｈ又はＮ-Ｈであることを特徴とする。

Claims (20)

  1. 抗菌性コロイドの製造方法であって、
    セラミック基材を構成する原料又はその前駆体、金属原料又はその前駆体、及びメソ多孔質構造を形成するテンプレート界面活性剤を提供及び混合して混合物を形成する工程であって、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体が、少なくともケイ素及び酸素を含む、前記工程と、
    ゾルゲル技術により前記混合物を合成して起始ゲルを形成する工程と、
    マクロ多孔質構造を有する立体配置テンプレートを提供する工程と、
    前記立体配置テンプレートを前記起始ゲルに少なくとも一回浸す工程と、
    前記浸された立体配置テンプレート上に４００℃以上で熱処理を行ってセラミック基材を形成する工程であって、前記セラミック基材が、階層的メソ・マクロ多孔質構造を有し、前記階層的メソ・マクロ多孔質構造が、そこに嵌め込まれた複数の第一金属ナノ粒子を有し、前記複数の第一金属ナノ粒子が、ポジティブ徐放効果を有する、前記工程と、
    少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質を提供する工程と、
    前記媒質を前記セラミック基材と混合及び振動させて、前記複数の第一金属ナノ粒子が前記ポジティブ徐放効果により複数の金属イオンをそこから放出させる工程と、
    前記タンパク質成分により前記複数の金属イオンの一部を還元して核形成及び成長させることで、複数の第二金属ナノ粒子を形成し、前記抗菌性コロイドを形成する工程と、
    を含み、
    前記抗菌性コロイドが、前記媒質、１０ nm未満の平均粒径を有する前記複数の第二金属ナノ粒子、及び２０ ppmを超える濃度を有する前記複数の金属イオンを含むが、硝酸イオンは含まないことを特徴とする、抗菌性コロイドの製造方法。
  2. 前記抗菌性コロイドを濾過するフィルターを提供し、セラミック基材及び不純物を除去する工程
    を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  3. 前記階層的メソ・マクロ多孔質構造が、複数のマクロポアと、複数のメソポアが配置される壁と、を含み、
    前記複数のマクロポアが、前記壁により分離されていることを特徴とする、請求項１に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  4. 前記壁が、前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体から形成され、
    前記複数の第一金属ナノ粒子が、前記金属原料又はその前駆体から形成されることを特徴とする、請求項３に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  5. 前記メソ多孔質構造を形成する前記テンプレート界面活性剤、及び前記浸された立体配置テンプレートが、前記熱処理中に除去され、
    前記マクロ多孔質構造が、前記メソ多孔質構造を形成する前記テンプレート界面活性剤、及び前記浸された立体配置テンプレートを除去するためのチャネルを提供することを特徴とする、請求項１に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  6. 前記タンパク質成分が、カゼインであることを特徴とする、請求項１に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  7. 前記カゼインが、動物乳又は植物エキスから得られることを特徴とする、請求項６に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  8. 前記カゼインの濃度が、１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌであることを特徴とする、請求項６に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  9. 前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体の総量が、Ｍ１モルの場合、
    前記セラミック基材を構成する原料又はその前駆体に含まれるケイ素の量は、ＭSiモルであり、
    前記金属原料又はその前駆体の量は、Ｍmetalモルであり、
    ＭSiは、Ｍ１の少なくとも７０％であり、
    Ｍmetalは、Ｍ１の１０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  10. Ｍmetalが、Ｍ１の１％であることを特徴とする、請求項９に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  11. 前記金属原料又はその前駆体中の金属が、金、銀、ストロンチウム、亜鉛、銅、鉄、及びそれらの組み合わせからからなる群から選択される１種類であることを特徴とする、請求項１に記載の抗菌性コロイドの製造方法。
  12. 微生物を含むシステム内の抗菌性コロイドであって、
    １０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、
    ２０ ppmを超える濃度を有する複数の金属イオンと、
    少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、
    を含み、
    前記抗菌性コロイドが、硝酸イオンを含まず、
    前記微生物が、第一状態では第一値Ａ１コロニー形成単位（ＣＦＵ）を有し、前記抗菌性コロイドが前記システムに入れられて特定の時間が経過した後の第二状態では第二値Ａ２ ＣＦＵを有し、
    （Ａ１−Ａ２）／Ａ１が、０．５以上であることを特徴とする、微生物を含むシステム内の抗菌性コロイド。
  13. 前記システムが、細胞、生物組織、生物器官、化粧品、薬物、医療器具、又は生体材料であることを特徴とする、請求項１２に記載の抗菌性コロイド。
  14. 抗菌性コロイドが、
    １０ nm未満の平均粒径を有する複数の金属ナノ粒子と、
    ２０ ppmを超える濃度を有する複数の金属イオンと、
    少なくとも一つの還元性官能基を含有するタンパク質成分を含む媒質と、
    を含み、
    硝酸イオンは含まないことを特徴とする、抗菌性コロイド。
  15. セラミック基材を更に含むことを特徴とする、請求項１４に記載の抗菌性コロイド。
  16. 前記タンパク質成分が、動物又は植物から得られることを特徴とする、請求項１４に記載の抗菌性コロイド。
  17. 前記タンパク質成分が、カゼインであることを特徴とする、請求項１４に記載の抗菌性コロイド。
  18. 前記カゼインが、動物乳又は植物エキスから得られることを特徴とする、請求項１７に記載の抗菌性コロイド。
  19. 前記カゼインの濃度が、１０ｇ/Ｌ〜３０ｇ/Ｌであることを特徴とする、請求項１７に記載の抗菌性コロイド。
  20. 前記複数の金属イオンが、４０ ppmを超える濃度を有することを特徴とする、請求項１４に記載の抗菌性コロイド。
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