[发明专利]生物递送系统

说明书

发明领域

总体而言，本发明的领域涉及用于向工业系统提供诸如化学物质的产品或化合物的生物递送系统。本发明还涉及组合物，其适用于靶向递送所述组合物到细菌生物膜各种环境。

发明背景

细菌生物膜存在于天然、医学和工业环境中。生物膜对微生物提供选择优势以确保微生物存活或允许它们某一时间以休眠状态存在直到出现合适的生长条件。遗憾的是，该选择优势对健康或对工业系统的效率和寿命造成严重威胁。必须使生物膜减至最小或将其破坏以改进工业系统的效率或去除潜在的健康威胁。

许多工业或商业操作由于各种原因而依赖大量水，诸如冷却系统，或者所述系统可产生大量废水，这导致产生需要处理的生物膜。这些工业包括但不限于农业、石油、石油钻井、石油管线、石油储存、天然气钻井、天然气管线、天然气储存、化学、制药、采矿、金属电镀、纺织、造纸、酿造、食品和饮料加工和半导体工业。在这些操作中，天然存在的生物膜会在许多结构或设备表面上或在天然或生物表面上连续产生。在工业装置中，这些生物膜的存在导致工业机械效率降低，需要增加维修并呈现潜在的健康危害。一个实例是水冷却塔的表面变得越来越被微生物产生的生物膜粘液涂覆，生物膜粘液缩小水流并减小热交换容量。具体地说，在流水或静水中，生物膜可造成严重问题，包括管线堵塞、由于膜下微生物生长腐蚀设备和潜在有害的病原菌生长。水冷却塔生物膜可形成维持致病微生物(诸如嗜肺性军团杆菌(Legionella pneumophila))生长的港口或储库。

工业系统的另一实例是食品和饮料工业中见到的那些系统。食品制备线经常被其中生物膜常包含潜在病原体的机械和食品二者上的生物膜积累困扰。工业生物膜(诸如，食品工业中见到的工业生物膜)是通过表面驻留微生物产生并制作的不溶性富多糖生物聚合物的复杂组合。更详细地讲，生物膜或微生物粘液包含从某些微生物挤出的多糖、蛋白质和脂多糖，这些物质使它们粘着到与水环境接触的固体表面上并形成在保护膜内旺盛生长的固着细菌的持续菌落。这种膜可允许厌氧物类生长，产生酸性或腐蚀性条件。为了控制这些问题，需要一些方法和抗微生物产品来控制生物膜的形成和生长。控制生物膜包括防止微生物附着和/或从表面去除已有的生物膜。虽然在很多情形下去除通过用高碱性或氧化剂短时清洗处理完成，但控制生物膜的最通常使用的物质为抗微生物剂和分散剂。在美国专利5,411,666号中指出了去除生物膜或防止生物膜在固体基质上积累的方法，所述方法包括组合至少两种生物产生的酶(诸如酸性或碱性蛋白酶和葡糖淀粉酶或α淀粉酶)和至少一种表面活性剂。美国专利6,759,040号指出了制备以去除特定生物膜为目标的生物膜降解、多特异性水解酶混合物的方法。

美国专利6,267,897号涉及通过向商业和工业水系统中加入一种或多种植物油来抑制系统中生物膜形成的方法。然而，虽然抗微生物剂有效控制分散的微生物悬浮体，即浮游微生物，但抗微生物剂不能充分地对抗固着微生物(生物膜的基础)。这是由于抗微生物剂穿透微生物细胞周围的多糖/蛋白质粘液层困难。较厚的生物膜受到较少抗微生物剂穿透，结果是抗微生物剂效力不良。设法较佳控制生物膜的一种已知方法是将分散剂和湿润剂加到抗微生物剂组合物中以提高抗微生物剂效力。生物分散剂可促使保持浮游微生物充分分散，以使它们不附聚或达到引起担负锚接到表面或引发薄膜或菌落形成机制的胞外过程所需的局部密度。作为抗微生物处理制剂中的组分，这些生物分散剂有助于打开生物膜中的通道，以允许更佳的毒剂渗透性，并且使已弱化并从表面释放的微生物聚集体和团块更好地分散。然而，已经证明生物分散剂防止初始生物膜形成比去除已有的生物膜更有效。在很多情况下，生物分散剂的活性只负责从生物结污表面去除25-30％的生物质，即使与抗微生物剂结合使用。

因此，仍然明确需要在诸如工业系统的系统内递送微生物化合物的高效且有效的方法，所述抗微生物化合物更能穿透已有的生物膜和生物基质且更有效地杀伤生物膜基质内所含的微生物、因此杀伤并清除生物膜以及防止生物膜将来形成或积累。减少微滤系统污垢和提供不太频繁的清洗和/或更换(其将增强总过滤过程)也是有待解决的需要。

发明概述

已经发现了生物递送系统，其通过使用脂质体载体提高抗微生物化合物引入复杂生物膜基质的效率和有效性，其可用于天然、医学和工业应用中。在工业应用中，所述递送系统可减少或消除工业系统中的污垢，这些工业系统包括但不限于含水系统，诸如管道、热交换器、冷凝器、过滤系统和介质及流体储槽。