控制包藏细菌的原生动物的方法

摘要

一种控制原生动物滋养体和孢囊的方法，其中将抗微生物剂或控制剂包封在微囊内，或者制成脂质体的核，然后将含抗微生物剂的微囊或脂质体引入含水系统。

说明书

发明领域

本发明的领域涉及控制在含水系统中携带或包藏细菌的原生动物滋养体和孢囊的方法。更具体地讲，本发明的实施方案涉及控制吞入变形虫型原生动物内的细菌的方法，细菌包括嗜肺性军团杆菌。

发明背景

胞内细菌性病原体，是栖居于另一种细胞或微生物的细菌性病原体，是人发病率和死亡率的主要原因。躲避敌对胞内环境是病原体能够在宿主细胞内生存、在宿主细胞内共生或寄生生长然而不被宿主细胞杀伤或抑制的方式之一。这些寄生物发展了作用和克服宿主细胞自然防御机制的途径。

嗜肺性军团杆菌，已知导致人军团病(Legionnaire′s Disease)和庞提雅克热(Pontiac fever)的细菌，就是此类型的寄生物。虽然如果暴露于某些化学剂和抗生素能够很容易地杀伤军团杆菌细胞，但也可在某些原生动物宿主内发现吞入(吞噬)的军团杆菌。军团杆菌通常发现于吸附到固体表面的生物膜中，例如配水系统、冷却塔、淋浴、水族馆、喷洒装置、温泉和清洁浴中的固体表面。原生动物为表面上的自然草食动物，并且作为其自然生活周期的部分吞入和消化细菌。在大多数情况下，原生动物通过用其吞噬体(消化液泡)中的消化酶消化这些细菌。然而，就军团杆菌而言，情况却不是这样。原生动物不能容易地使吞入的军团杆菌细胞分解，实际上，军团杆菌生长并且使其数量增加，同时在原生动物吞噬体内受到保护。人的军团杆菌病可由呼吸含自由生活细菌细胞的军团杆菌气溶胶或吸入在易感原生动物内聚集的军团杆菌的气溶胶感染。因此，军团杆菌控制剂必须能够杀伤自由生活军团杆菌、原生动物内的军团杆菌或原生动物自身。在本发明中所述的剂能够杀伤自由生活军团杆菌和宿主原生动物。能够包藏传染性军团杆菌的两个原生动物物种为棘阿米巴属和四膜虫属。

为了有效控制军团杆菌，除了杀伤自由生活菌或原生动物外，必须考虑另外的因素。某些原生动物，特别是变形虫型，已发展了用于在敌对环境中存活的机制。敌对环境的实例为高温、干燥、存在化学剂/抗生素、缺乏食物源等。在遇到敌对环境后，这些原生动物回复到很难被杀伤的孢囊形式。孢囊形式变得对在为非孢囊(滋养体)形式时容易杀伤相同生物体的化学剂更不易感。引入化学控制剂消灭棘阿米巴属可实际提供敌对环境，原生动物通过回复到孢囊形式响应这种敌对环境，从而使其不受化学剂伤害。在孢囊包含病原体军团杆菌时，化学剂可能不再达到被吞入的细菌，使化学处理无效。例如，可认为氯化或漂白对控制配水系统中的军团杆菌重要。暴露的军团杆菌容易被低量游离氯杀伤(0.2-0.5μg/ml)。

如果那些原生动物存在，在棘阿米巴属吞噬体中也可包含传染性军团杆菌。棘阿米巴属，感觉氯存在回复到孢囊形式，非有意地保存和保护吞入其内的军团杆菌寄生物。用＞500倍(＞100μg/ml“游离”氯)杀伤滋养体形式所需的浓度处理的棘阿米巴属孢囊不能在孢囊形式被杀伤。在去除氧化剂后，孢囊可回复到活性滋养体形式。

目前，在商业用途中还没有已知的孢囊去活化剂。虽然已知有效杀伤或处理军团杆菌的控制剂或抗微生物剂，但目前在应用中没有向其中存在军团杆菌和包藏军团杆菌的原生动物和孢囊的水系统有效引入抗微生物剂或控制剂的方法。杀伤包藏军团杆菌的原生动物和原生动物孢囊的控制剂为保证工人和公众健康提供更需要的另外工具，可预防由吸入军团杆菌或含军团杆菌的原生动物孢囊导致的呼吸性肺炎。例如，美国专利6,579,859公开通式(R₁)₃P⁺R₂·X^-的磷鎓盐的用途，其中R₁为1至8个碳原子的烷基，R₂为8至20个碳原子的正烷基，X为由卤离子、硫酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子等组成的阴离子。

美国专利公布2005/002710教授使原生动物暴露于季铵盐，而美国专利公布2005/0080142公开用胍或双胍盐控制自由生活态和以滋养体形式吞入或棘阿米巴在孢囊形式吞入的军团杆菌型细菌。

然而，将这些剂引入军团杆菌的方法已有障碍，特别在实际工作条件下。因此，仍需要传输已知的抗微生物剂(如以上所列)，以高效和有效方式与军团杆菌接触，并有商业用途的方法。

发明概述

本发明的一个实施方案包括一种控制原生动物滋养体和孢囊的方法，其中将一种或多种抗微生物剂或控制剂包封在微囊内，然后引入含水系统。

根据本发明的另一个实施方案，利用在含水脂质体核内或在疏水脂质体膜内包含抗微生物剂或控制剂制备脂质体，然后将这些脂质体引入含水系统，以控制原生动物滋养体或孢囊。

体现本发明特点的不同新特征特别在加到本公开并形成本公开部分的权利要求中指明。当然，可对本发明的不同组分作出变化和替代。本发明也在于所述要素的子组合和子系统及使用它们的方法。

发明详述

虽然已关于优选的实施方案描述本发明，但本发明相关领域的技术人员可在不脱离本发明的技术范围下对这些实施方案作出各种变化或替代。因此，本发明的技术范围不仅包括以上所述的那些实施方案，而且包括落在附加权利要求范围的所有实施方案。

如在整个说明书和权利要求中所用，可用近似语言修改任何定量表达，这些表达可容许改变，而不引起所涉及的基本功能的改变。因此，由术语例如“约”修饰的数值不限于所指定的精确值。至少在某些情况下，近似语言对于测定数值可相应于仪器的精确度。范围限度可以组合和/或互换，这些范围经确定，并包括其中包含的所有子范围，除非环境或语言另外指明。除了操作实施例外，或者另外指明，说明书和权利要求书中使用的所有涉及成分的量、反应条件等的数字或表达均应理解为在所有情况下受术语“约”修饰。

本文所用术语“包括”、“包含”、“具有”或其任何变型旨在覆盖非排他性包含。例如，包含一列要素的过程、方法、制品或装置不一定只限于那些要素，而是可包括未明确列举或这些过程、方法、制品或装置固有的其他要素。

本发明涉及控制在含水系统中携带或包藏细菌的原生动物滋养体和孢囊的方法。更具体地讲，本发明的实施方案涉及控制吞入变形虫型原生动物内的细菌的方法，细菌包括嗜肺性军团杆菌。

在本发明中申请人的认识是，由于军团杆菌被吞入并保护于原生动物的吞噬体内，军团杆菌杀伤剂、抗微生物剂或控制剂必须处于原生动物内，接近军团杆菌细胞，而不使原生动物生成到孢囊阶段。一个供选的实施方案引入抗微生物药或剂，所述抗微生物药或剂对原生动物显现良性，并诱导它们脱囊或回复到活性滋养体形式。“抗微生物剂”旨在包括但不限于抗微生物剂、抗微生物剂组合物、杀伤剂、控制剂及其组合。

一个实施方案提供一种控制原生动物滋养体和孢囊的方法，所述方法包括将抗微生物剂、杀伤剂或控制剂包封在微囊或纳米囊内，然后将微囊或纳米囊以有效量引入含水系统。微囊或纳米囊以有效大小制备和应用，即被原生动物吞噬的大小，例如约0.025至约10微米。制备微囊或纳米囊，使得它具有适合由所述原生动物消化的外部组成。含水系统包括但不限于配水系统、冷却塔、淋浴、水族馆、喷洒装置、温泉和清洁浴。一个供选或另外的实施方案制备脂质体，使得抗微生物药或剂包含于含水脂质体核内或截留于疏水脂质层内。随后将脂质体引入含水系统。脂质体可以为含抗微生物剂的包囊体，或者这种含抗微生物剂的脂质体可自身被进一步包囊，例如通过保护性材料的薄壳。在后一种情况下，壳可以被例如复合，以对脂质体提供进一步的临时保护覆盖，例如可降解的皮，这种覆盖提高脂质体在含水系统中的寿命，然而在某一时间后或在某些条件下溶解、腐坏或另外分解，从而释放然后可作用于目标生物体的脂质体。

将有效量含抗微生物剂的微囊或脂质体引入包含受传染原生动物的含水系统。活性原生动物(滋养体阶段)然后以微囊或脂质体为食，把它们误认为是细菌细胞。一旦结合到原生动物细胞，即，一旦已将它们吞噬，含抗微生物剂的微囊或脂质体由原生动物自然酶促分解就会导致抗微生物剂、杀伤剂或控制剂以高浓度在原生动物中直接接近被吞入的军团杆菌释放。然后军团杆菌快速死亡。微囊或脂质体的良性表面结构的另一个优点是，与传统控制剂不同，它不应诱导产生更多处理屏障的孢囊形成。一般预料包囊的控制剂具体由原生动物吸收并导向原生动物的能力允许较低浓度处理物质加到流体系统，然而比使用自由抗微生物剂更加高度有效，使用自由抗微生物剂效力取决于在流体整体中的水平。含抗微生物剂的微囊或脂质体的有效量取决于其中加入的抗微生物药或剂。然而，有效量包括约0.05至约500微克/毫升，或者约0.1至约100微克/毫升。

此方法也会引起抗微生物药或剂破坏宿主原生动物。在原生动物已处于孢囊阶段的情况下，加入用细菌细胞大小和适合膜性质制备的脂质体或微囊应诱导孢囊脱囊或回复到活性滋养体阶段，以便利用新的食物源。然后在那点脂质体被原生动物食用和吞入，如上所述。

脂质体，为其中脂质加到含水缓冲剂以形成囊泡(包围一定体积的结构)的系统，可通过任何已知方法制备。这些方法可利用但不限于注射、挤出(例如，通过多孔膜将含水抗微生物剂压力挤成脂质体，或者反之亦然)、声处理、微流体处理器和转子-定子混合器。含抗微生物剂的脂质体应以约0.05至约15μ或者约0.1至10.0μ的模拟细菌细胞大小制备。类似地，可通过已知的包囊方法将这种剂包封在其他油或类油相内，以具有一个或多个限定微囊寿命、输送性质和使用环境的保护性外层。

可在本发明的方法中使用任何可利用的抗微生物剂或杀伤剂，包括但不限于胍或双胍盐、季铵盐和磷鎓盐。胍或双胍盐的实例为以下通式的化合物：

或

或

其中R、R¹、R²独立为H、C₁-C₂₀取代或未取代的烷基(线形或支化)或芳基，X为有机或无机酸，n为0-20，z为1-12。

可接受的磷鎓盐的通式的实例包括(R₁)₃P⁺R₂·X^-，其中R₁为1至8个碳原子的烷基，R₂为8至20个碳原子的正烷基，X为由卤离子、硫酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子及其组合组成的阴离子。

一个供选式的条件为，R₁为具有1-8个碳原子的烷基，R₂为具有6-20个碳原子的正烷基，X^-为阴离子，如卤离子、硫酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子及其混合物。优选X^-为氯离子、溴离子、碘离子、SO₄^＝和NO₃^-、NO₂^-或其混合物。

另一个实施方案的条件为，R₁和R₂为具有1-4个碳的羟基烷基，X^-为阴离子，如卤离子、硫酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子及其混合物。优选X^-为氯离子、溴离子、碘离子、SO₄^＝和NO₃^-、NO₂^-或其混合物。

季铵盐为可包囊或制成脂质体核的抗微生物药或剂的另一个实例，并具有以下通式：

其中R₁为链长度C₈-C₁₈的正烷基，R₂和R₃为CH₃或链长度C₂-C₈的正烷基，X^-为阴离子，如卤离子、硫酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子及其混合物。

本发明的一个供选的实施方案提供控制其他细菌种类或带传染性的原生动物的方法，包括但不限于导致变形虫性痢疾、疟疾、贾兰第鞭毛虫病、毛滴虫病、隐孢子虫病的那些生物和其他致病性原生动物。另外，通过在被传染原生动物开始以传染数量出现时将未受影响含水系统处理成准备攻击，可在检修或主动措施中使用含抗微生物剂的脂质体或微囊。

虽然已关于优选的实施方案描述了本发明，但本发明相关领域的技术人员可在不脱离本发明的技术范围下对这些实施方案作出各种变化或替代。因此，本发明的技术范围不仅包括以上所述的那些实施方案，而且包括落在附加权利要求范围的所有实施方案。