JP2542243B2 - 制菌性を有するガラス微小ビ―ズ及びかかる微小ビ―ズを製造する方法 - Google Patents

制菌性を有するガラス微小ビ―ズ及びかかる微小ビ―ズを製造する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は制菌性を有するガラス微小ビーズ、それらを
製造する方法及び火傷患者の処置を目的として病院流動
床にそれらを応用することに関する。
多数の合成又は天然産物の制菌性及び殺菌性が長い間
研究され、それらの産物の幾つかは抗生物質又は殺菌剤
の如き伝統的な薬局法の一部を形成している。
数年の間、烈しい火傷にかかつた個人の処置のため特
殊なベツドが病院で使用されて来ている。これらのベツ
ドは、ガス透過性布帛の下適所に保持され、空気の如き
ガス中で流動化された状態にされた粒子からなるいわば
マツトレス又はクツシヨンの流動床を含む。時にはベツ
ドは単に微小固体粒子を含有する鋼製タンクからなる。
基部にはフイルターを通して室から空気を吸入するブロ
ワーを有する。この空気は圧縮され、31〜38℃台の温度
に加熱される。空気は微小粒子の例えば厚さ約25cmの層
に入り、それらを流動化された状態にもたらす。粒子は
例えばポリエステルから作られたガス透過性布帛の下で
捕捉される。患者から排出された流体はかかる布帛を通
過し、粒子と凝集塊を形成し、かかる凝集塊はタンクの
底部に置かれた篩によつて周期的に除去される。
この種のベツドは微生物又は細菌の株の存在を促進し
たり、含有したりしてはならないことは明らかである。
従つてフランス特許出願（FR）第2523841号によれば、
流動化される媒体を形成するガラス微小ビーズの如き粒
子に殺菌性を有する別の材料の粒子を加えることが提案
された。提案された粒子は、カルシウム又はマグネシウ
ム又はアルミニウム又はビスマス又はケイ素粒子の如き
金属の粒子である。それらをガラス微小ビーズから凝離
（segregation）することなく流動化できるようにする
ため、かかる粒子の大きさの選択から生じうる困難は別
にして、この種の提案は使用に当たつての一定の危険を
有していることは明らかである。水分又は熱点の存在
下、又はカルシウムの場合においては室温でさえも粒子
の発火の危険がある。従つて殺菌性又は制菌性を有する
前記ベツド形成を与えるための簡単にして安全な他の手
段を見出すことが望まれている。
本発明によればガラス微小ビーズが、ガラスに共有的
に結合し、制菌性をビースに与える蛋白質でビーズを被
覆されていることを特徴とする。
本発明は殺菌性又は制菌性を有する前記ベツド形成を
与える問題に対する回答を提供する、何故ならば病院の
流動床中に導入すべき簡単な種類のビーズ、即ちそれ自
体が制菌性を有するガラス微小ビーズの使用を可能にす
るからである。更にかかる粒子は再循環及び再生するこ
とができる。
制菌力を提供する蛋白質が共有的に結合している本発
明による微小ビーズは、時間の経過と共にそれらの性質
を保有し、ビーズを乾燥し、密封した包装で良好な条件
の下に貯蔵するならば使用前数ケ月間これらの性質を維
持し、流動床の形でそれらを使用する間、換言すれば空
気に曝露して数日間又は数週間さえもそれらの制菌力を
維持する。この制菌力はビーズが湿つた雰囲気中にある
とき、又はそれらが中程度の温度（例えば60℃又は70℃
未満）に曝露されたとき維持される。ビーズがそれらの
取り扱い及び使用中それら自体の間で摩耗を受けたとき
でさえも静菌力を保持する。これは蛋白質とガラスの間
に存在する共有結合によるものと考えられる。全く意外
なことに、前記蛋白質が共有結合を介してガラスに結合
しているという事実にも拘らず、蛋白質がそれらの制菌
性を保持し、かかる性質をそれらを支持している微小ビ
ーズに与えることができることが見出される。
前述した如く、微小ビーズは制菌性を有し、多くの場
合、それらは蛋白質の種類及びそれらの濃度によつて殺
菌性でもある。例をあげると、エスケリチア・コリ（Es
cherichia coli）、サルモネラ（Salmonellae）、シユ
ードモナス（Pseudomonas）、レジオネラ（Legionella
e）及びスタヒロコツカス・アウレウス（Staphylococcu
s aureus）の如きバクテリアの生長及び増殖を抑制する
か、これらを殺すことができるようにすることが非常に
容易である。
本発明による微小ビーズは、例えば包帯で巻いて皮ふ
と直接接触させた形で使用できる、この場合特殊な生分
解しうるガラスを選択するのが好ましい。殺菌の見地か
ら、人及び動物の消化管において、それらを活性にする
蛋白質を微小ビーズに結合させることもできる。流動床
に対する場合の如く、体と接触する滅菌媒体を作るため
にそれらを使用することもできる。この後者の用途の重
要性から、本発明の説明を特にそれを参照して示す、し
かし本発明はその使用に専ら限定されることがないこと
は理解すべきである。
本発明による微小ビーズを或る期間使用した後、再使
用のためそれらを再生する必要があり或いはそれが望ま
しいことがある。例えば新しい患者をベツドに移すと
き、火傷患者の処置のため流動床のビーズを変えること
が一般に必要である。使用したビーズは熱処理によつて
容易に滅菌することができる。例えばそれらは充分な長
さの時間約100℃の温度で処理することができる。かか
る処理はビーズから蛋白質被覆も除去する、しかし新し
い蛋白質の被覆をビーズに対して容易に共有的に結合さ
せることができ、従つてそれらは再使用できる。
本発明の最も好ましい実施態様においては、前記微小
ビーズは非孔質表面を有する。この特長の採用は衛生学
的見地から大きな利点を提供する。多孔質表面を有する
ビーズと接触状態になる体液は容易に吸着されうる。こ
の吸着された材料は前述した如く容易に滅菌することが
できるが、多孔質ビーズからそれを除去することは非常
に難しい、従つてそれは滅菌した後でさえも、又ビーズ
に制菌性蛋白質を結合させた後でさえも、健康上の危険
を残す可能性がある。かかる多孔質ビーズの制菌性被覆
に失敗したとき、吸着された材料は微生物学的繁殖の培
地になりうる。これは非孔質表面を有するビーズの場合
にはそのようなことはない。もしあつてもかかる材料が
吸着されるようになることは非常に少ないことが見出さ
れる、そして吸着されたものは滅菌中に容易に除去さ
れ、従つて患者に危険を与えることは非常に少なく、ビ
ーズを再使用することができる。非孔質表面を有するビ
ーズは、それらを作るのに一般に容易であり、従つて費
用が少なく、多孔質表面を有するビーズよりもすぐれた
利点を有する。
ガラス微小ビーズに結合される蛋白質は酵素であるの
が好ましい。酵素の選択は、バクテリアに対する実体上
有害なものをその場で作ることを可能にする全体として
選択的な特殊な機構によつてバクテリアの生長又は増殖
を抑制又は阻止することを可能にする。流動床に用いる
のに好ましい酵素はペルオキシダーゼである。これは血
漿又は血清の如き流体中に存在する各種イオンの酸化を
触媒し、殺菌性実体を作る。
トランスフエリン（transferrin）又はミエロペルオ
キシダーゼ（myeloperoxidase）の如き蛋白質はビーズ
に結合できる、しかしながらラクトフエリン（lactofer
rin）又はラクトペルオキシダーゼ（lactoperoxidase）
の如き蛋白質を選択することが好ましい。ラクトフエリ
ンは鉄イオンを吸収し、これによつてバクテリアの生長
に不適当な培地を作る。ラクトペルオキシダーゼは、過
酸化水素（グルコースについてのグルコースオキシダー
ゼの作用により又は代謝的に提供される）の如き酸化剤
及びSCN-イオンとで、バクテリアを破壊するOSCN-イオ
ンを含有する培地を形成する。
蛋白質の制菌作用は非常に効率的であるから蛋白質で
ビーズの表面を完全に被覆する必要はない。好ましく
は、蛋白質はガラスの重量に対して0.1重量％未満の割
合で存在させる。0.05重量％という少ない量でも有効で
あり、しばしば0.02重量％の量を使用して充分である。
前述した如く本発明による微小ビーズの大きな利点
は、それが受けることのある機械的及び熱的応力にも拘
らずそれらがその制菌性又は滅菌性を保持するという事
実にある。これは多分蛋白質とガラスの間の共有結合の
存在に関連している。ガラスへの蛋白質の共有結合を容
易にするため、ガラスの表面で、蛋白質の反応性基に対
する選択的結合位置を作ることのできるカツプリング剤
を使用するのが好ましい。これらの反応性基はアミノ酸
からなる。カツプリング剤として有機チタネートを使用
することができるが、シラン系カツプリング剤を選択す
るのが好ましい、何故ならシランの範囲がアミノ酸と直
接的に反応することのできる物質の広い選択を提供する
からである。
改変例として、蛋白質をシラン及び第２カツプリング
剤によつて結合させることもでき好ましい。この場合シ
ランは、ミカエル型のカツプリングを介してグルタルア
ルデヒドと、又はアミド型のカツプリングを介して例え
ば無水こはく酸と、又はアゾ型のカツプリングを介して
例えばニトロベンゾイルクロライドと蛋白質に結合する
アミノ化ガラスを作る。又カツプリング鎖中にチオエス
テル結合を作ることもできる。これは再循環させるため
蛋白質からビーズを分離することが望ましいとき、それ
らが容易に開裂しうる利点を有する。グルタルアルデヒ
ドとのカツプリングが有利である、何故ならそれはガラ
スに対し広い範囲の蛋白質又は異なる酵素の迅速結合を
可能にするからである。
好ましくは本発明による微小ビーズは疎水性である。
この性質は湿分又は種々の生理学的流体の存在下にそれ
らの保全性を維持することを可能にし、中でもこれらの
流体の存在下に凝結することから防止できるようにす
る。本発明による疎水性微小ビーズは好ましくはシリコ
ーン被覆の存在によつてそれらの疎水性を受ける。共有
結合を介してガラスに結合することなくガラスの自由面
で重合するシリコーンを選択するのが好ましい。例えば
室温又はおだやかな温度で重合するダウ・コーニング社
の製品MDX4−4159の如きアミノ基含有ポリジメチルシロ
キサンコポリマーを使用できる。この種のシリコーンは
蛋白質の存在と両立することができ、驚いたことに、蛋
白質のみで被覆した同じ微小ビーズに対して微小ビーズ
の静菌活性を変性しないかしても無視しうる変性のみし
かしない。
本発明によるガラス微小ビーズは中実ガラス微小ビー
ズ又は中空微小ビーズである。病院での流動床に使用す
るためには、これらの微小ビーズは患者の支持を容易に
するため、１より大なる相対密度を有するのが好まし
い、しかし中空微小ビーズは少ない量の流動化空気を必
要とする利点を有し、流動化雰囲気の乾燥を少なくす
る。
微小ビーズは粒度分布が狭いものを選択するのが好ま
しい、これは凝離することなくそれらの流動化を容易に
する。例えば直径が65〜110μｍにあるガラス微小ビー
ズを選択する。80〜100μｍ、好ましくは85〜90μｍの
間にある平均直径を有する微小ビーズを使用することが
できる。かかるビーズはそれらの流動化のため非常に大
きすぎるエネルギーを必要とせず、病院の流動床のため
に通常使用される布帛のメツシユを通過することができ
ない。この特別な用途のため、中実ガラス微小ビーズ又
は中空微小ビーズを選択できる。
本発明はまた流動化ガス中に浮遊した制菌性を有する
微小ビーズを包含し、前述した如き微小ビーズを含有す
る流動化装置を含む火傷患者の処置のためのベツドを包
含する。
本発明はまた制菌性を有するガラス微小ビーズを作る
方法にも関し、これはガラスに対し共有的に結合する蛋
白質の被覆をこれらの微小ビーズに結合することを特徴
とする。この種の方法は、容易に流動化することがで
き、有効な制菌性を有しかつ保有する微粒子化材料を得
る利点を有する。この方法は、微小ビーズを例えば懸濁
又は粉末の形での蛋白質と接触状態にもたらす段階を組
入れる。
有利には、蛋白質と接触状態に微小ビーズをもたらす
段階の前に、ガラスの表面にカツプリング剤を結合させ
る段階をする。カツプリング剤は、室温で、溶液、懸濁
液又は粉末からガラスの表面に容易に付着するシランで
あるのが好ましい。また蛋白質のアミノ酸と反応しうる
例えばアミノ基又はオキシラン基をガラスの表面でグラ
フトすることもできる。
或る場合にはガラスを第２カツプリング剤で処理する
ことも有用である。これには例えばガラスのシラン化が
ガラスの表面でアミノ基を作る場合がある。この場合、
蛋白質はミカエル型のカツプリングを介してグルタルア
ルデヒドと又はアミド型のもしくはアゾ型のカツプリン
グを介して結合する。蛋白質の変性を避けるため、pHが
７を越えない前記蛋白質を含有する培地と接触させるよ
うにガラスをもたらし、ガラスに対する蛋白質の結合を
行うことを推奨する。pHが４〜５である蛋白質を含有す
る培地を選択するのが好ましい。
好ましくは前記蛋白質をガラスに結合した後、ビーズ
上にシリコーン被覆を付着させるため、シリコーンを含
有する培体と微小ビーズを接触状態にする。かく処理し
たビーズは疎水性であり、凝着する傾向を有しない。シ
リコーンを含有する媒体は４〜５のpHを有するのが好ま
しい。一般に蛋白質を変性させないため、60〜70℃を越
えない温度でシリコーンを付着させるか、適切な場合に
は重合させることが推奨される。
微小ビーズを一定の時間使用したとき、例えば火傷を
処置するため流動床での患者を交換する間、微小ビーズ
を再生することが必要であることは明らかである。これ
をするためには、先ず使用したビーズを滅菌することが
望ましい。かかるビーズは熱処理によつて、例えばそれ
らを数時間100℃台の温度で処理することによつて容易
に滅菌できる。この処理は共有的に結合した蛋白質を除
去するが、ガラスの表面でのシリコーンは残す。従って
本発明はまたガラス微小ビーズの制菌性を回復するため
の方法を包含し、これは熱処理によつて滅菌された微小
ビーズを次いで前述した如く蛋白質を共有的に結合する
方法によつて処理することを特徴とする。
本発明を下記実施例によつて更に詳細に説明する。
実施例 １ 65μｍより小さく、また106μｍより大きいビーズを
除くためソーダアルカリライムガラス微小ビーズを篩分
けした。選択したビーズの平均直径（重量で）85μｍで
あつた。
微小ビーズを、ビーズ1Kgについてシラン0.1c.c.の割
合（これはビーズ1Kgについてシラン約100mgに相当す
る）で、室温でアルコール溶液の形で（γ−グリシドキ
シプロピル）トリメトキシシラン（ユニオン・カーバイ
ド社のA187）で処理した。
次にラクトフエリンをビーズに共有的に結合した。ラ
クトフエリンは、シランのエポキシ基にそのアミノ酸を
介して結合した。この操作はpH4〜５で、オレオフイナ
（Olofina）によつて市販されているウシラクトフエ
リンの10％力価水溶液とシラン処理ビーズを接触状態に
し、室温で生起させた。かくしてガラスの重量に対して
活性生成物約0.01重量％となつた。
次に微小ビーズを60℃を越えないよう注意してゆるや
かに加熱し、それらをシリコーン流体と接触させた。シ
リコーンは、ダウ・コーニング社のアミノ基含有ポリジ
メチルシロキサン共重合体MDX4−4159であつた、これは
ガラス1Kgについて0.2c.c.の割合（これはビーズ1Kgに
ついてシラン約200に相当する）で使用した。
これらの微小ビースの制菌性力は、不動態化されてい
ない溶液中のラクトフエリンのそれと同じであつた。例
えばこれらの微小ビーズはエスケリチア・コリ株の生長
を阻止することが判つた。
これらの微小ビーズは疎水性であり、凝集の危険なし
に貯蔵し、使用し、操作できた。
実施例 ２ 実施例１での微小ビーズと同じアルカリライムガラス
微小ビーズをアルコール溶液の形でユニオン・カーバイ
ド社の（γ−アミノプロピル）トリメトキシシランA110
0を用い、ガラス1Kgについてシラン0.1c.c.の割合（こ
れはガラス1Kgについてシラン約100mgに相当する）で処
理した。次にビーズの表面を理論割合でpH6.5未満でグ
ルタルアルデヒドとシランを反応させて活性化した。
ビーズをオレオフイナによつて市販されているラクト
ペルオキシダーゼの水溶液と接触させてビーズにラクト
ペルオキシダーゼを結合させた。これによつてガラスに
対して0.02重量％のラクトペルオキシダーゼが共有的に
結合した。次に実施例１のシリコーンと同じシリコーン
をビーズの表面に付着させた。
ラクトペルオキシダーゼはガラスに共有的に結合して
いるにも拘らずその酵素活性を保有していたことが判つ
た。この酵素活性はｏ−フエニレン−ジアミン法で分析
した、ガラスに結合したラクトペルオキシダーゼの350U
/mgの価が観察された、一方溶液の形で同じ量のラクト
ペルオキシダーゼについて用いた同じ方法では酵素の約
400U/mgの活性を有していた（U/mgは1mgについての蛋白
質の比活性の単位である；活性の１単位は、基質として
H2O2及びｏ−フエニレン−ジアミンを用い、pH5で、37
℃で波長490nmでの吸収増大0.1を１分間で生ぜしめる酵
素の量である）。
比較のため、前述した如く処理したがシリコーンを担
持しない微小ビーズを同じエスケリチア・コリ株と接触
状態にした。ビーズに対して結合したラクトペルオキシ
ダーゼの同じ量に対して、ラクトペルオキシダーゼとシ
リコーンで被覆したビーズの活性は究極的にシリコーン
化しないビーズのそれと同じであつた。ここで驚いたこ
とは、シリコーンの存在及び不動態化した酵素の活性の
間に妨害がないことである。同じ結果が他のバクテリ
ア、例えばシュードモナス及びスタヒロコツカス・アウ
レウスでも見出された。
実施例 ３ 第一に（γ−グリシドキシプロピル）トリメトキシシ
ランを、実施例１と同じガラス微小ビーズに実施例１に
記載した如く結合させた、そして0.05重量％のラクトペ
ルオキシダーゼを直接微小ビーズに結合させた。実施例
１及び２に記載したのと同じシリコーンを付着させて処
理を完了した。
実施例２のバクテリア培養試験を繰返し、バクテリア
の生長を止めるためには培養培地１についてビーズ7g
で充分であることが判つた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０３Ｃ 17/42 Ｂ０１Ｊ 13/02 Ｌ

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ガラスビーズを、ガラスに共有的に結合
    し、ビーズに制菌性を与える蛋白質で被覆したことを特
    徴とするガラス微小ビーズ。
  2. 【請求項２】前記微小ビーズが非孔質表面を有する請求
    項１記載の微小ビーズ。
  3. 【請求項３】被覆が酵素を含有する請求項１又は２記載
    のガラス微小ビーズ。
  4. 【請求項４】前記蛋白質をラクトフエリン及びラクトペ
    ルオキシダーゼから選択する請求項１又は２記載の微小
    ビーズ。
  5. 【請求項５】前記蛋白質が微小ビーズの0.1重量％未
    満、好ましくは0.05重量％未満の割合で存在する請求項
    １〜４の何れかに記載の微小ビーズ。
  6. 【請求項６】前記蛋白質がシラン系カツプリング剤を介
    してガラスに結合している請求項１〜５の何れかに記載
    の微小ビーズ。
  7. 【請求項７】前記蛋白質がシラン及び第２カツプリング
    剤を介してガラスに結合している請求項６記載の微小ビ
    ーズ。
  8. 【請求項８】第２カツプリング剤がグルタルアルデヒド
    である請求項７記載の微小ビーズ。
  9. 【請求項９】それらが疎水性である請求項１〜８の何れ
    かに記載の微小ビーズ。
  10. 【請求項１０】それらがシリコーン被覆を担持する請求
    項９記載の微小ビーズ。
  11. 【請求項１１】平均直径が80〜100μｍ、好ましくは85
    〜90μｍの間にある請求項１〜10の何れかに記載の微小
    ビーズ。
  12. 【請求項１２】それらが流動化ガス中に浮遊している請
    求項１〜11の何れかに記載の微小ビーズ。
  13. 【請求項１３】請求項12記載の微小ビーズを含有してい
    ることを特徴とする流動化装置を含む火傷患者の処置用
    ベツド。
  14. 【請求項１４】蛋白質の被覆がガラス微小ビーズに共有
    的に結合することを特徴とするガラス微小ビーズに制菌
    性を与える方法。
  15. 【請求項１５】前記ビーズを蛋白質を含有する媒体と接
    触するようにする前にシラン系カツプリング剤によつて
    前記ビーズを処理する請求項14記載の方法。
  16. 【請求項１６】シラン化処理に続いてビーズ上に第２カ
    ツプリング剤を付着させる請求項15記載の方法。
  17. 【請求項１７】ビーズを、pHが７未満である前記蛋白質
    を含有する媒体と接触状態にもたらすことによつて前記
    蛋白質をビーズに結合させる請求項14〜16の何れかに記
    載の方法。
  18. 【請求項１８】前記蛋白質がビーズに結合した後、それ
    らをシリコーンを含有する溶液と接触状態にする請求項
    14〜17の何れかに記載の方法。
  19. 【請求項１９】ビーズを蛋白質で被覆する前に熱処理で
    滅菌する請求項18記載の方法。
  20. 【請求項２０】請求項19記載の方法によつて処理したシ
    リコーン化微小ビーズを次いで請求項14〜17の何れかに
    記載の方法で処理する使用したガラス微少ビーズの制菌
    性を回復させる方法。
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