网状葡聚糖聚合物作为抗有害健康物质吸入的过滤器的应用 |
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| 申请号 | CN201280017342.3 | 申请日 | 2012-02-03 | 公开(公告)号 | CN103561824A | 公开(公告)日 | 2014-02-05 |
| 申请人 | HSD欧洲有限公司; | 发明人 | P·纳尔奇斯; E·因佩里; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及带静电荷的网状葡聚糖 聚合物 例如QAE作为抗有害健康物质（例如大气颗粒物）吸入的鼻 过滤器 的应用，或在适于降低焦油吸入百分比的香烟过滤器/过滤嘴的制备中的应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.包含网状葡聚糖聚合物和凝胶聚合物的凝胶或由网状葡聚糖聚合物和凝胶聚合物组成的凝胶在制备抗有害物质吸入的过滤器中的应用，所述网状葡聚糖聚合物具有通过α1->6糖苷键相互连接，通过α1->4、α1->2或α1->3糖苷键网状化的葡萄糖分子，并具有一个或更多个阴离子官能基团。 |
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| 说明书全文 | 网状葡聚糖聚合物作为抗有害健康物质吸入的过滤器的应用 [0001] 本发明涉及将网状葡聚糖聚合物作为抗有害健康物质吸入的过滤器的应用。本发明特别涉及带静电荷的网状葡聚糖聚合物例如QAE 作为抗有害健康物质（例如大气颗粒物）吸入的鼻过滤器的应用，或在适于降低焦油吸入百分比的香烟过滤器的制备中的应用。 [0002] 对于居民而言，以及对于短期或长期在户外工作的专业工作者而言，出于多种原因，暴露在城市环境中经空气传播的大气颗粒物下是一种风险源。不仅如此，吸烟也加剧了该问题，并且不吸烟的人由于被动吸烟而首当其冲。 [0005] 采取集体措施后，最终的个人保护行为包括个体保护措施，那就是单独佩戴的防止有害物质侵入机体的装置。在大气颗粒物的情况下，必须保护呼吸道、鼻子和口腔，这就需要使用面具状的装置。居民和/或交通工作者佩戴面具虽然有效，但通常繁琐并会对呼吸过程产生压力，因此很少有人使用。 [0006] 一种对机体有害的隐秘物质源是香烟烟雾。 [0007] 香烟烟雾含有细小颗粒，在实验室中可用缓冲过滤器将其收集。对所收集的颗粒物提取烟碱和水后，所得物称为“焦油”。肺由于吸入香烟烟雾而积聚焦油，这被认为是肺癌、喉癌、口腔癌以及呼吸道疾病例如慢性支气管炎、哮喘和肺气肿的主要元凶。 [0008] 已知可在香烟或低焦油香烟上加装一次性过滤器/过滤嘴来降低焦油吸入。然而，人们正在研究新系统，该新系统除了降低吸入焦油的比例外，不存在成本、香烟生产工艺方面的问题，并且能满足消费者的需要。 [0009] 鉴于上文所述，因此显然需要提供一种新的方法，该方法适合降低来自大气和香烟的对人体有害的物质的吸入。 [0010] 是网状葡聚糖多糖，其中葡萄糖分子通过α1->6糖苷键线性连接，而网状形成是由于存在α1->4糖苷键，有时是α1->2和α1->3糖苷键。特别是，对于QAE QAE前缀指葡萄糖分子被二乙基-(2-羟丙基)氨基乙基季胺基团官能化。下图显示了QAE 聚合物中分子如何连接的示例。 [0011] [0012] 其中R是所述的二乙基-(2-羟丙基)氨基乙基基团。 [0013] 上述聚合物通常用在实验室柱色谱中进行分子分离。 [0014] 本发明作者现已发现，基于带静电荷的网状葡聚糖聚合物的凝胶，例如QAE 可有利地用作抗有害健康物质（例如大气颗粒物或香烟焦油）吸入的过滤器。 [0015] 除了对所述凝胶的物理作用以外，颗粒物的吸附还归功于静电相互作用，因为二乙基-(2-羟丙基)氨基乙基基团使凝胶成为强阴离子交换剂。离子交换剂的强弱取决于取代基R的pK：强交换剂对酸具有极高的pK，因此其在较广的pH范围内保持离子化，该情况中为2～12pH单位。 [0016] 特别地，为了用作鼻过滤器，可将QAE 制备成无毒且生物相容的聚乙烯醇水凝胶（PVA，约2%）形式，也可以用化学剂、硼砂或更恰当地用十水合四硼酸钠(Na2B4O7*10H2O)来网状化。后者是具有多种用途的天然存在的化合物。纯的或绝对的（absolute）化合物本身像大多数化学化合物一样具有毒性，因此像所有化学化合物一样，其危险程度取决于所使用的量。在该情况中，虽然硼砂并不是绝对形式（absolute form）而是化学结合的，硼砂也低于0.3%。 [0017] 形成凝胶的组分的标示量仅仅是指示性的，并可在一个单位百分数内变化，其余组分由>97%的蒸馏水组成。因此所述凝胶实际上是无毒的，因为其几乎全部由水组成。 [0018] 所述凝胶通过以下方式制备，向热（即，约90℃）的已制备的4%PVA溶液中加入QAE Sephadex，将所述产物放置在室温下膨胀48小时或在90℃下膨胀2小时；然后将该溶液冷却。 [0019] 第二种溶液即硼砂水溶液（同样是4%）在室温下制备，或在更高温度下制备以便于溶解，用蒸馏水充分稀释至所需稀释度。在室温下搅拌混合所述两种溶液，形成凝胶相。 [0020] 可根据本发明向凝胶添加添加剂以改善过滤特性或产生杀真菌、杀细菌或抗病毒特性。 [0022] 活性碳是一大类基于碳的无定形材料，由于其大孔隙率而具有很高的比表面积(m2/g)，因此产生决定吸附特性的空间几何结构。可以以不同浓度将植物来源（例如木柴桦木碳）的活性碳分散在凝胶介质中，这也可赋予吸附特性。 [0023] 与活性碳类似的另一种常用吸附材料是沸石，其为具有规则微孔晶体结构的矿物，特征是晶体内具有大量空隙。这些矿物表现出基于铝硅酸盐的结构框架，该框架由内包阳离子的孔道或笼状空腔组成。因为这些笼子表现出晶体对称性，沸石相比活性碳代表了具有更大选择性的一类分子筛，后者展现出不规则空腔。由于提高了对单一化学物质的选择性，除非出现要截取的明确靶标，使用活性碳是有利的，虽然活性碳的吸附效率略低，但展现出针对上述许多类型的化合物的捕获活性。 [0024] β葡聚糖是来自酵母的天然纤维状产物，没有副作用，适于刺激自身免疫系统但不产生过敏反应。它是植物来源多糖，基于由具有很少间分支和内分支的葡萄糖分子组成的骨架，呈B-(1,3)-(1,6)-D-葡聚糖形式。它是一种通过活化特定类型白细胞（即巨噬细胞）来增强免疫系统的免疫调节剂。此外，β葡聚糖是适合用作自由基清除剂的抗氧化剂。 [0025] 泛醇是泛酸(维生素B5)类似醇，在室温下是透明水溶性黏稠液体。它是一种能减轻和缓解可能的皮肤炎症和刺激的水合剂，特别适用于粘膜保护。其粘度性质可有助于其作为共佐剂，与Sephadex的基础活性一起捕获PM10或大于0.1μm的大气颗粒物。如果接触鼻壁，它表现出如上文所述的保护和生物活性作用，事实上，它以对映异构体的形式天然存在，即具有相同原子但相对单个碳原子具有不同空间排列的两种分子（D和L），因此所述分子互为镜像。特别的是，D-泛醇（右泛醇）表现生物活性。 [0026] 乳酸是黄色黏稠无色/微黄色液体化合物，俗称2-羟基丙酸，C3H6O3，在许多生化过程中起重要作用，众所周知是使陈乳（aged milk）产生特征性苦涩味道的物质，但它也是肌肉无氧运动的副产物。不但众所周知而且尤其重要的是其具有与粘度有关的抗细菌活性，也可与Sephadex协同产生针对PM10或大于0.1μm的颗粒物的过滤活性。它是水溶性的，在水中自发聚合，从而进一步为凝胶提供稳定性。 [0027] 蜂胶是蜜蜂从植物皮层中采集并进一步加入蜡、花粉和酶的树脂物质。其基本由芳香和酚化合物的混合物组成，并加入了几种不同的物质（脂肪酸、萜类、氨基酸、维生素、矿物盐等），百分比分布随季节、植物种类不同而有很大变化。它展现出治疗、杀真菌、杀细菌和抗病毒特性。 [0028] 本发明所述的凝胶由于其过滤有害物质的能力特别适用于WO2008/139499所述的装置。该装置适于在确定的时间内减少PM10或大于0.1μm的颗粒物下的暴露。其工作原理是基于捕获因呼吸作用而穿过鼻腔的经空气传播的颗粒物。由于机械作用和静电过程均适合将固体颗粒吸附和引入装置内的固定相中，由此发生颗粒物的过滤。根据可能的构造，该装置由非常柔软的、生物相容的、医疗级别的PVC以及添加物构成，记载于1973年3月21号的意大利部长法令（Decreto Ministeriale Italiano）并继续更新，相对应的是欧洲标准EEC2008/39（European Standard EEC2008/39）。所述装置由一对桥连的截短圆锥组成，从而防止过度插入并可简便移除。每个截短圆锥围绕一个由相同材料制成的锥形螺旋线以增加装置的活性内表面，因此使其与呼入的空气的接触最大化。在该装置内表面上铺展本发明所述的生物凝胶，因其静电荷和粘性而适合吸引并捕获经空气传播的颗粒形式的化学剂。本发明所述生物凝胶实际上具有高粘度的特性，并且因为其强阴离子交换特性而被选择。该原理可扩展到涉及气流通过曲折系统的多种应用，该系统使大气颗粒物接触生物凝胶。 [0029] 另外，本发明作者已发现带静电荷的网状葡聚糖聚合物，例如QAE可有利地用作过滤经空气传播的固体焦油部分的过滤器。因此，可采用这些化合物制备适合显著降低焦油吸入百分比的香烟过滤器/过滤嘴。根据一个实施方式，上述QAE 和PVA凝胶，可以在吸附添加剂例如活性碳或沸石的存在下用于吸附纤维，例如乙酸纤维素纤维，以制备香烟过滤器/过滤嘴。该凝胶可干燥，留下QAE 吸附在纤维上。 [0030] 因此本发明的一个具体目的是包含网状葡聚糖聚合物和凝胶聚合物或由其组成的凝胶在制备抗有害物质吸入的过滤器中的应用，所述网状葡聚糖聚合物具有通过α1->6糖苷键互相连接，通过α1->4、α1->2或α1->3糖苷键网状化的葡萄糖分子，并具有一个或更多个阴离子官能基团，例如二乙基-(2-羟丙基)氨基乙基、二乙基氨基乙基、羧基甲基或磺丙基，优选二乙基-(2-羟丙基)氨基乙基。 [0031] 在这些带静电荷的网状葡聚糖聚合物中，可提及QAE 、DEAE CM 和SP 如不同的前缀所显示，它们分别具有 不同的取代基，即二乙基-(2-羟丙基)氨基乙基(QAE)、二乙基氨基乙基(DEAE)、羧基甲基(CM)或磺丙基(SP)基团，在离子交换能力上有差别。DEAE 是在pH范围2～9中作用的弱阴离子交换剂；而CM 是在pH范围6～10中作用的弱阳离子交换 剂；最后SP 是在pH范围2～12中作用的强阳离子交换剂。 [0032] 所述凝胶聚合物可选自下组：聚乙烯醇、琼脂、硅酮类、聚丙烯酰胺，优选聚乙烯醇。通常水凝胶由特征为水性介质含量超过99％的水分散性聚合物链组成。多种天然存在的化合物例如琼脂和不同多糖分子以及人工化合物例如硅酮和聚丙烯酰胺可形成水凝胶。建议可根据生物相容性的需要选择所述QAE Sephadex和PVA。若预计用于过滤处理的凝胶不直接接触人体，可考虑不同的配方，考虑使用其它聚合物和共聚物。 [0033] 除了引入带静电荷的网状葡聚糖聚合物外，所述凝胶还可包含十水合四硼酸钠。 [0034] 另外，本发明所用的凝胶还可包含选自下组的添加剂：吸附剂例如活性碳和沸石、β-葡聚糖、泛醇、乳酸、蜂胶。 [0035] 引入所述凝胶的过滤器可以是鼻过滤器或香烟过滤器/过滤嘴。香烟过滤器/过滤嘴优选包含上述带静电荷的网状葡聚糖聚合物凝胶、PVA和吸附剂例如活性碳和/或沸石。 [0036] 有害物质指，例如，大气颗粒物、焦油例如香烟释放出的焦油。 [0037] 本发明另一个目的是带有过滤嘴的香烟，所述过滤嘴含有上述限定的凝胶。 [0038] 此外，本发明包含用于制备香烟过滤器/过滤嘴的纤维，所述纤维内或纤维上浸渍或包被有干燥的所限定的凝胶。 [0039] 本发明还涉及包含上述限定凝胶的鼻过滤装置或一次性香烟过滤器/过滤嘴。 [0040] 现在根据其优选实施方式，通过举例而非限定的方式来描述本发明。 [0041] 实施例1：QAE Sephadex、PVA和四硼酸钠凝胶的制备 [0042] 用于约2,5kg凝胶的溶液制备 [0043] PVA溶液的制备 [0044] 在90℃下于至少8小时内，在960ml蒸馏水中溶解40g PVA，避免该溶液沸腾。在室温下冷却。 [0045] 加入QAE Sephadex |
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