发明领域

本发明涉及用于改善和抑制细菌、病毒和其它微生物活性的组合物和方法，更 具体地说，本发明涉及某些金属：硫醇复合物以及金属/硫醇混合物，及其用途。其表 现出的杀菌和制菌性能是抗生物膜性能。本发明还涉及某些金属：吡啶硫酮(pyrithione) 复合物以及金属/吡啶硫酮混合物的抗生物膜用途。

相关领域描述

消化道传染病是全世界的一个主要的健康问题。在发展中国家中，传染性腹泻 性疾病是导致发病率和死亡率的一个主要原因。在发达国家，腹泻和结肠炎是抗生 素治疗期间常见的症状。食物被沙门氏菌属、志贺氏菌属、弯曲杆菌属或大肠杆菌 污染会引起主要的健康问题。腹泻是旅游者中最常见的不适。现在，甚至是溃疡病 也被认为是一种传染性疾病。

在1983年，发现幽门螺杆菌很可能是溃疡的病因，该发现很大地促进了消除肠 胃(GI)道内此生物体的治疗剂的开发。治疗剂已经出现，它们涉及抗生素、H2抑制 剂和铋化合物的组合。这些治疗剂主要依靠铋来防止复发。目前，较佳的铋剂给药 形式是碱式柠檬酸盐(subcitrate)(碱式柠檬酸铋胶体，即CBS)或碱式水杨酸盐 (subsalicylate)(BSS，向Pepto-Bismol*购得)。

亚柠檬酸铋胶体或亚水杨酸铋帮助消除幽门螺杆菌的机制还未被完全了解，目 前正在研究中。关于亚柠檬酸铋胶体的回顾参见Wagstaff等人，Drugs 36：132- 157(1988)。显然，单一铋活性机制不能解释文献中提出的所有抗溃疡效应。实际上， 其可能涉及了多种治疗活性。

铋化合物还有其它许多医学应用。例如，它们可口服作为抗腹泻剂治疗胃不适、 恶心、呕吐，可作为内部除臭剂以及皮肤抗菌剂。铋化合物还可用于预防旅游者腹 泻，它们还可作为碘仿石蜡糊浆来抑制外科伤口感染。总之，铋具有抗细菌性能， 有已经证实的医学用途。然而，铋化合物的效力相当低，尤其是有铁存在时。另外， 采用铋的一个主要的问题是其不溶于水溶液。

铋对细菌毒性因素的表达也有选择性地效果。然而低于抑制细菌生长的浓度却 能阻抑肺炎克雷伯氏菌及其肠杆菌科其它成员表达荚膜多糖。它还阻抑涉及粘附的 某些菌毛的表达。铋的抗细菌效力在低铁条件下是特别强的。增加铁会消除铋对细 菌的抑制效应。除了铋，锑和砷也表现出中等的抗细菌活性，但需要使用大的剂量。 由于它们通常有毒性，且不溶于水，这并不总是可行。

大多数现有技术中的抗菌剂在面对生物膜时利用率显著降低。“生物膜”是一种 细菌(有时是其它微生物，包括酵母)的共生群落，其中整个群落(可包括不同类型的 细菌)至少在部分时间是作为一个联合体起作用的。大量的荚膜多糖被分泌出并和生 物体结合在一起。相对于通常的细菌菌落，其代谢和再生明显减慢。生物膜对于大 多数趋化性干扰是相对无反应的。荚膜多糖防止抗生素进入表面以下的细菌。另外， 抗生素介导裂解表面细菌反而会为表面以下的细菌提供食物。功能为攻击细胞分化 和增殖的抗生素对于分化和增殖非常少的生物膜细菌作用很小。

发明概述

本发明的一个目的是提供了更有效的组合物和方法用于广泛的抗微生物应用， 包括预防或抑制细菌、真菌或病毒感染。

本发明的另一个目的是根除细菌。

本发明还有一个目的是预防腐败。

本发明还有一个目的是提供用于预防生物膜形成或生长以及用于减少已经形成 的生物膜的方法和组分。

本发明还有一个目的是治疗牛皮癣。

本发明还有一个目的是治疗鹅口疮。

本发明还有一个目的是治疗真菌和酵母菌感染。

本发明还有一个目的是治疗假丝酵母属和隐球菌属感染。

在一个实施方案中，本发明提供了一种抑制细菌生长的方法，该方法包括下列 步骤：向需要所述抑制的区域提供一种抗菌剂，该抗菌剂包含选自下列的抗菌配方：

(A)一种混合物，它包含(ⅰ)具有至少一个硫醇基团的非吡啶硫酮络合剂，和(ⅱ)Ⅴ 族金属或其化合物，所述Ⅴ族金属选自铋、锑和砷；

(B)一种络合物，其分子结构包括(ⅰ)具有至少一个硫醇基团的非吡啶硫酮络合 剂；(ⅱ)一种Ⅴ族金属或其化合物，所述Ⅴ族金属选自铋、锑和砷；和(ⅲ)连接(B)(ⅰ) 小段中含硫醇络合剂中至少一个硫原子和(B)(ⅱ)小段中的金属的配位键；和

(C)一种组合物，它包含(B)段的络合物以及至少一种选自下列的物质：(ⅰ)含硫醇 络合剂和(ⅱ)Ⅴ族金属或其化合物，所述Ⅴ族金属选自铋、锑和砷。

本文所用的术语“硫醇”指含有一个或多个硫原子，该硫原子能在合适的pH 条件下(例如明显低于化合物最低的pKa)以氢硫(巯)基形式存在的化合物，不论该硫 原子在使用巯基的条件下脱质子化或是全部或部分质子化。“硫醇(基团)”指“硫醇” 的硫或-SH基团。

术语“混合物”和“组合物”包括采用两种或多种相互充分接近的组分，它们 能在最终使用本发明的抗微生物剂的条件下相互反应，或是指包括本发明所述试剂 的制品。需要治疗特定疾病的患者是那些表现出症状或对诊断性测试有反应表明有 所述疾病存在的那些患者。需要预防性干预的患者是由于接触或比普通群体更有患 所述疾病危险的那些患者。

本文描述的抗微生物剂可用来抑制微生物生长、减少微生物侵染、处理产品或 表面来改进产品对微生物侵染的抵抗力，减少生物膜，防止细菌转变成生物膜，预 防或抑制微生物感染，防止腐败和本文描述的任何其它用途。它还可用于许多抗病 毒目的，包括预防或抑制疱疹家族病毒(如巨细胞病毒、1型单纯疱疹病毒和2型单 纯疱疹病毒)的病毒感染。本发明的微生物剂的其它内部和外部药学用途包括，但不 局限于，治疗或预防细菌感染、结核、幽门螺杆菌感染以及消化性溃疡疾病。在一 个实施方案中，试剂所用剂量通常不会使细菌致死，但却足以减少其产生诱导会抵 抗天然免疫反应的保护性多糖包被。因此，认为该技术将帮助免疫系统介导根除细 菌感染而不会象抗生素那样伤害人体的共生微生物(如正常肠道菌丛等)。

在一个实施方案中，本发明提供了一种减少生物膜的方法，该方法包括以下步 骤：使生物膜接触一种抗微生物剂，该抗微生物剂包含选自下列的抗微生物配方：

(A)一种混合物，它包含(ⅰ)吡啶硫酮络合剂，和(ⅱ)Ⅴ族金属或其化合物，所述Ⅴ 族金属选自铋、锑和砷；

(B)一种络合物，其分子结构包括(ⅰ)吡啶硫酮络合剂；和(ⅱ)一种Ⅴ族金属或其 化合物，所述Ⅴ族金属选自铋、锑和砷；和(ⅲ)连接(B)(ⅰ)小段中所述吡啶硫酮络合 剂和(B)(ⅱ)小段中的Ⅴ族金属的至少一个配位键；和

(C)一种组合物，它包含(B)段的络合物以及至少一种选自下列的物质：(ⅰ)吡啶硫 酮络合剂和(ⅱ)Ⅴ族金属或其化合物，所述Ⅴ族金属选自铋、锑和砷。

此同一含吡啶硫酮抗微生物剂可通过将制剂施加到生物膜上来减少生物膜。通 过使细菌接触亚致死量的制剂，它还能用来抑制细菌转变成生物膜而不除去细菌。 因此，该制剂适合制药用途，其不会象抗生素那样不加区别地伤害正常的肠道菌丛。 其它用途包括限制性治疗鹅口疮(例如用具有100微摩尔至1毫摩尔抗微生物剂的常 用漱口剂，每天漱洗1-3次)。其它用途包括，但不局限于，治疗牛皮癣、其它假丝 酵母属感染、隐球菌属感染和本文讨论的其它感染。

在另一个实施方案中，本发明提供了一种抑制细菌生长的方法，该方法包括下 列步骤：向需要所述抑制的区域提供至少一种抗微生物剂，该抗微生物剂包含选自下 列物质的抗微生物剂配方：

(A)一种混合物，其包含二硫醇络合剂，和铋或含铋化合物；

(B)一种络合物，其分子结构包括(ⅰ)二硫醇络合剂；(ⅱ)铋或含铋化合物；和(ⅲ) 连接含硫醇络合剂的至少一个硫原子和铋的一个配位键；和

(C)一种组合物，它包含(B)段的络合物以及至少一种选自下列的物质：(ⅰ)二硫醇 络合剂和(ⅱ)铋或含铋化合物；

其中铋与二硫醇络合剂在所述抗微生物配方中的摩尔比在1∶2至3∶1之间；

其中(A)、(B)和(C)段中的二硫醇络合剂有一个巯基基团与第一个碳原子连接， 另一个巯基基团与第二个碳原子连接，其中所述第一个碳原子与所述第二个碳原子 中间相隔0-3个原子；

其中所述5∶10毫摩尔的Ⅴ族金属：络合剂溶液在410纳米波长下的光吸收度至 少为1.5；和

其中当用等体积的水和丁醇以及5∶10毫摩尔的所述金属与所述络合剂溶液在25 ℃下进行分配测试时，至少1％的所述络合物从水中分配到丁醇中。

在另一个实施方案中，本发明提供了一种抗微生物剂，其包含选自下列物质的 抗微生物配方：

(A)一种混合物，它包含(ⅰ)一种络合剂，该络合剂具有至少一个巯基基团且其分 子结构中没有氧，和(ⅱ)Ⅴ族金属或其化合物，所述Ⅴ族金属选自铋、锑和砷；

(B)一种络合物，其分子结构包括(ⅰ)一种络合剂，该络合剂具有至少一个巯基基 团且其分子结构中没有氧，(ⅱ)一种Ⅴ族金属或其化合物，所述Ⅴ族金属选自铋、锑 和砷；和(ⅲ)连接(B)(ⅰ)小段中含硫醇络合剂的至少一个硫原子和(B)(ⅱ)小段中的金属 的一个配位键；和

(C)一种组合物，它包含(B)段的络合物以及至少一种选自下列的物质：(ⅰ)分子结 构中没有氧的含硫醇络合剂和(ⅱ)Ⅴ族金属或其化合物，所述Ⅴ族金属选自铋、锑和 砷，

其中所述抗微生物剂具有至少一个下列特征：

(1)它呈粉末状；

(2)抗微生物配方在溶液中，溶液pH低于7.0；

(3)抗微生物配方在含醇溶液中；

(4)当用等体积的水和丁醇以及所述5∶10毫摩尔的金属与所述络合剂溶液在25 ℃下进行分配时，至少1％的所述络合物从水中分配到丁醇中；或

(5)所述Ⅴ族金属的5毫摩尔溶液与含硫醇络合剂的10毫摩尔溶液在410纳米 波长下具有至少1.5的光吸收度。

本发明的其它特征和优点可参照附图从本发明的下列描述中明显看出。

附图简述

图1显示了铋：二巯基丙醇(BisBAL)(本发明的铋：二巯基络合物)以及洗必太 (CHX，一种用作抗菌、消毒和防腐的已知局部用制剂)对荚膜和细菌粘质表达的效 果比较。

图2显示了铋与硫醇化合物的摩尔比对铋-硫醇螯合剂制菌活性的影响。将硝酸 铋和不同摩尔比的丙烷二硫醇(○)、二巯基丙醇(●)、二硫苏糖醇(■)、3-巯基-2-丁 醇(Δ)、2-巯基乙胺(口)和1-单硫代甘油(◆)混合并加入肉汤培养基中。在摩尔比为4∶1 和1∶4之间测定大肠杆菌敏感性，一式三份。制菌浓度定义为与络合剂组合能抑制 生长24±2小时的铋浓度。数据表示一式三份进行的试验，以获得平均值和标准偏差。

图3显示出摩尔比和pH对铋：二巯基丙醇溶解度的效果。在pH3(■)或pH10(●) 下，使10％丙二醇中的5毫摩尔铋溶液与不同摩尔比的二巯基丙醇混合。沉降形成 的沉淀物、冻干并称重。通过沉淀物重量与加入成分的总重量之比测得溶解度百分 数。数据代表一式三份进行的实验，以获得平均值和标准偏差。

图4显示了pH对铋：二巯基丙醇杀菌活性的效果。使大肠杆菌在肉汤培养液中 生长至对数中期，洗涤一次并置于盐水中，在pH4(口)、pH5(■)、pH6(○)、pH7(●)、 pH8(◇)和pH9(◆)的10毫摩尔缓冲液存在下，用100/50μM铋：二巯基丙醇处理。 用合适的稀释液接种标准琼脂板，一式三份测定存活力随时间的减少，以获得平均 值和标准偏差。

图5显示了不同浓度的铋：对氯硫代苯酚(BisΦC1)在2∶1和1∶2的摩尔比下以及 铋：3，4-二巯基甲苯(Bis：TOL)在2∶1的摩尔比下对肺炎克雷伯氏菌中荚膜表达的效果。

发明详述

根据本发明，Ⅴ族金属和硫醇提供了协同水平的活性，该活性超过了二组分任 一单独能提供的中等活性。不希望受理论束缚，认为在本发明的某些实施方案中， 金属和硫醇形成了一种络合物，该络合物在金属和硫醇的至少一个硫原子之间具有 一个配位键。该络合物的形成能提供几个不同的优点。例如，络合物在亲水性和亲 脂性环境中能有更合适的溶解度，因此能更好地达到其目标。还不希望受理论束缚 的是，估计硫醇可作为Ⅴ族金属的载体，并能将金属输送至其目标，此后能和另一 个在局部区域能获得的金属配位，为其提供类似的输送和运输。还假设铋能经历载 体-硫醇与参与生物学过程的硫醇之间的硫醇交换。在含硫醇的酶中加入铋可能对细 胞和呼吸过程有不利影响。实际上，申请人认为，金属：硫醇络合物的效果至少部分 是由于降低了直接负责产生能量的细菌细胞膜中的膜电位的缘故。这一观点当大肠 杆菌在接触铋：2，3-二巯基丙醇的5：2.5μM的溶液时膜电位降低而得到证实。

因此，本发明的系统有关的(a)络合物、(b)未络合的硫醇、和(c)未络合的金属的 局部浓度将随时间而变化。如下文更详细地描述，本发明的抗微生物剂中所用的金 属和硫醇总体比可能会在宽的范围内变化，其取决于制剂所用的环境。金属和硫醇 的身份也可随预期的用途以及局部环境而变。在下文两个分开的章节中更详细地讨 论了本发明的金属和硫醇所采用的形式以及相互之间实现络合的方式，一个章节涉 及金属，另一个章节涉及硫醇。

特别有利的是，在水分存在下很容易原位形成此络合物。潮湿的环境对微生物 生长是有利的，而且有利的是，促进微生物生长的相同环境也会促进提供抗微生物 活性的较佳的络合物形成。

由于络合物能原位形成，且通过混合硫醇和金属提供的增效效果可能不完全归 功于络合物的形成，因此，本发明的抗微生物剂可以硫醇和金属的单纯混合物形式 提供，或使硫醇和金属足够毗邻，使得它们能相互作用以提供抗微生物活性。本文 所用的“混合物”包括使这些组分足够相互靠近，以致它们能在使用条件下相互作 用抵抗局部细菌或其它目标生物。当然，金属和硫醇所提供的形式宜应使它们容易 相互接触，并促进相互之间的配位键合，形成较佳的络合物。

另外，本发明的抗微生物剂可以这样的形式提供给其作用部位：它基本由金属： 硫醇络合物组成，只有少量未络合的硫醇或未络合的金属。本发明的这种形式可以 用多种方式来生产。例如，可以将金属和硫醇溶解在同一溶液中。在形成络合物后， 可用标准技术使络合物和未络合的硫醇或未络合的金属分离，这些技术包括但不局 限于，使一个组分或另一个组分沉淀，采用特异的清除剂、调节pH，以及使络合物 沉淀的其它技术。以类似的方法或用其它已知的技术，可以除去因最初以金属盐形 式提供金属而存在于溶液的阴离子。然而，不必非要除去该类阴离子。本系统中这 种阴离子的存在，或者甚至将这种阴离子加入金属：硫醇络合物的晶体(如果络合物以 粉末或晶体形式提供)中通常都不会使抗微生物活性发生严重的减少。

预计络合物的形成和分解均能原位发生，特别是在本发明的制剂与细菌相互作 用或使用时。因此，络合物、未络合的金属以及未络合的硫醇的相对浓度可能会随 时间而变。当然，可以在使用期间间歇地或连续地添加这三种组分中的一种或多种。

金属、硫醇或络合物可以液体或固体形式提供。本发明的抗微生物剂还可包括 溶剂、稀释剂、赋形剂、防腐剂、乳化剂、用于调节气味、口味、pH等的化合物。

为用于本发明的抗微生物剂不必只选用一种金属或一种硫醇。可采用多种不同 的金属(例如铋和锑一起)，也可采用多种硫醇(例如乙二硫醇和丁二硫醇一起)。金属 和硫醇能以各种不同方式提供给本系统。例如，一种金属可以游离离子供给，而其 它金属以盐形式加入。即使当只采用一种金属，其中的一些也可以游离形式加入， 而一些以盐形式加入。可以采用各种各样的不同的盐。同样，当将硫醇组分加入本 发明中时，也允许有一种或多种这样的变化。这些变化是可以互换的，但是如下文 所讨论的，某些优选方案提供在某些方面提供了更佳的结果。

本发明的抗微生物剂不仅能以液体或固体形式引到其作用部位上，还可以施加 液体形式的制剂并蒸发除去溶剂，只留下干的组分。例如，可以根据本发明来处理 导管以在使用时防止例如细菌的进一步生长。在一个实施方案中，可以将导管浸泡 在本发明的抗微生物剂溶液中，然后使其干燥，使本发明的抗微生物配方的干组分 留在导管上，这些干组分在贮藏时保留下来并直至使用。其它产品可以相同方式浸 渍。

金属

金属的存在

一些铋、锑或砷盐可用作本发明的金属组分。尽管金属不需要以盐形式存在， 但通常是用金属盐来将金属加入溶液中，并使其可被本发明的络合剂(包括硫醇化合 物)到达和接触。本发明的较佳的盐是使金属更是被络合剂到达和接触从而形成络合 物的盐。盐的例子包括，但不局限于，金属硝酸盐、碱式棓酸盐、柠檬酸盐、氧化 物和碱式水杨酸盐。较佳的金属盐是铋盐，如硝酸铋、碱式柠檬酸铋胶体和碱式水 杨酸铋。铋已经在本发明的抗微生物剂中显示出明显比锑和砷有效。例如，在用二 巯基丙醇作为硫醇的测试中，铋的性能远远超过锑和砷大约1个数量级。但是，锑 和砷与二巯基丙醇相互作用仍产生了优于单用二巯基丙醇、锑或砷的结果。

金属盐的溶解度

金属：硫醇络合物的活性能随所用盐类型而变。能影响该活性的一个因素是金属 盐在使用或制备络合物的条件下的溶解度。金属和络合剂组合的一个预期优点是金 属的溶解度提高。另外，推测金属盐越可溶，能与硫醇络合的金属就越多。在这方 面，从金属盐的溶解度考虑，选择溶解金属盐的溶剂对活性也有影响。

金属：络合剂的摩尔比

考虑使金属：络合剂的溶解度最大化的另一个因素是其最终的摩尔比。该比值是 确定金属盐最终浓度的一个因素，因此对金属盐的溶解度有影响。例如，在高的金 属浓度和较高的金属：络合剂比值下，金属盐的溶解度是一个更重要的因素。

pH对金属盐选择的影响

在选择金属盐以使金属：硫醇络合物活性最大时的另一考虑因素是制备的金属： 硫醇络合物溶液所需的pH，或应用本发明地方的局部pH，尤其当络合物是原位形 成时。较佳的，所用的金属盐应在包括最终络合物溶液所需pH的pH范围内具有良 好的缓冲性能。这样，盐还能被用作缓冲液来维持络合物溶液的pH在一定的限制范 围内。然而，金属盐不必在络合物溶液中作为缓冲液，尤其当这种溶液含有作为缓 冲剂的其它盐时。

然而，重要的是要注意，尽管该金属：硫醇络合物的活性随所用盐的类型而变， 但是申请人测得，这种活性却必定显著高于金属在硫醇不存在时的活性。因此，本 发明包括使用全部或部分、或可能全部或部分在本发明制备或使用的溶液中的金属 盐以及在溶剂中的络合剂。

硫醇

硫醇和吡啶硫酮增强铋的抗细菌活性以及增强的活性的较佳参数

申请人已经确定，有机硫醇化合物能增强铋的抗细菌活性。一些较佳的硫醇具 有1至2个氢硫基，尤其具有2个氢硫基。它们宜为两亲性的，能和铋、锑和砷形 成配位键。有许多还是醇，但是羟基的存在看来不会增强活性。实际上，一些非常 有活性的化合物，铋：丙二硫醇和铋乙二硫醇不含羟基。然而，羟基似乎提高了一些 铋-硫醇(例如铋：二巯基丙醇)的稳定性，而没有严重地阻碍活性。化合物铋：β-巯基乙 醇和铋：2-巯基乙胺的结构是相同的，只是铋：2-巯基乙胺中在羟基的相同位置上为氨 基。差别就是铋：2-巯基乙胺活性比铋：β-巯基乙醇减少5倍，且最优的摩尔比也不同。 尽管二巯基琥珀酸在结构上和二巯基丙醇相似，但是酸性基团的存在大大消除了和 铋的协同效果。硫醇上的氧原子(尤其是非醇基团部分的氧原子)、胺，尤其是酸基团 的取代会削弱活性。测试的众多其它硫醇化合物与铋没有协同性，这说明没有羧酸 的小的烃骨架(例如C6或更少，较佳的为C2-C4)上的硫醇基团是较佳的分子构型。除 碳、硫和氢外没有其它原子的硫醇也显示出特别有效。

申请人已经发现，二硫醇通常比单硫醇更具活性，因为它们是更好的螯合剂。 为获得最优的活性，较低水平的二硫醇比单硫醇更为需要。为获得相似的抑制活性， 需要约3倍于二巯基丙醇的3-溴基-2-丁醇。化合物DMSA以及二巯基丙烷-1-磺酸 是二硫醇，还是优秀的铋螯合剂，但是它们没有显示出有抗细菌协同性，它们也非 亲脂性的。如下文所详细讨论的那样，铋-硫醇螯合剂的亲脂性是抗细菌活性的一个 非常好的指示剂。该模型预计，任何疏水性单硫醇、或具有至少少许疏水性的任何 二硫醇均和铋有协同效果。申请人还确定，含有三个或多个巯基(例如三聚硫氰酸以 及2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑)也是很好的螯合剂。

因此，在一个较佳的实施方案中，本发明提供了一种组合物，该组合物包含被 硫醇化合物螯合的铋，该硫醇化合物含有一个氢硫基，例如是选自2-巯基-3-丁醇、 B-巯基乙醇、2-巯基乙胺、单硫代甘油和对氯苯硫酚的化合物。

最佳的该螯合化合物含有多个氢硫基(例如两个)，例如是选自3，4-二巯基甲苯、 乙二硫醇、2，3-丁二硫醇、2，3-二巯基-1-丙醇、1，4-二巯基-2，3-丁二醇、1，3-丙二硫醇 以及1，4-丁二硫醇的化合物。母申请中公开的硫醇包括二巯基丙醇、β-巯基乙醇和二 硫苏糖醇。需要时，这三种(需要时)可能被排除在本文的实施方案外。

由于铋在不同硫醇存在下的活性增强水平有差异，因此下面提出不同的模型来 预计这些增强效果：

巯基的接近性

化合物铋-2，3-BDT(2，3-丁二硫醇)看来在针对大多数细菌方面与铋：乙二硫醇(在 下文中有更详细的讨论)一样好。然而，铋-1，4-丁二硫醇(1，4-丁二硫醇)的活性却低几 乎100倍，这表明接近的二硫醇比分开的二硫醇的作用好得多。铋：丙二硫醇(1，3-丙 二硫醇)的作用相当好，但是不如靠近的二硫醇那样好，这说明接近的二硫醇的效果 最好，其次是隔开一个碳的那些二硫醇，而其它二硫醇的效果稍差。

因此，在本发明的一个较佳的实施方案中，螯合性硫醇化合物上的两个碳原子 的每一个与一个氢硫基相连，与硫原子相连的碳原子相互隔开0至3个中间原子， 较佳的隔开0至1个中间原子。最佳的为0个中间原子，即这两个碳原子直接共价 相连。

黄色强度

水溶液中的黄色强度预示在高摩尔比铋：硫醇下有增强的活性。大多数铋：硫醇 在410纳米波长下显示吸收系数为1.0至2.6，除具有较大的吸收系数(分别为6.2和 12.4)的铋：二巯基丙醇和铋：丙二硫醇外。铋：二巯基丙醇和铋：丙二硫醇最适合在高的 铋：硫醇比值(3∶1至2∶1)下工作。认为黄色是由配体到金属电荷-转移光带(ligand to metal charge-transfer bands，LMCT)产生的，这是金属离子络合物所常见的。“软”的 Bi3+离子和“软”的硫醇盐硫的组合应有助于配体到金属电荷-转移光带。因此，黄 色强度可用作形成的铋-硫醇络合物的量以及螯合物形成程度的衡量标准。然后，可 用碱性铋-硫醇溶液中的黄色来筛选在低浓度下螯合铋最佳的硫醇。因此，本发明的 铋:二硫醇组合物为5∶10毫摩尔的溶液在410纳米波长下的较佳的光吸收度至少约为 1.5，更佳的至少为10。

丁醇中的溶解度(亲脂性)

铋与硫醇组合的一个预期的优点认为是提高了铋的水溶解度。虽然这些制剂的 亲脂性对于活性很重要，但是水溶解度是也一个明显的特征。在各种条件下的溶解 度着重说明了铋-硫醇的多功能性和潜在的用途。这些制剂可以有许多配方和组成。 水中的溶解度既取决于pH，又取决于组成。例如，根据摩尔比，铋:二巯基丙醇溶 于酸或碱中。同样对于铋:二巯基丙醇，可以制得保留大多数抗细菌活性的粉末。配 制出该铋:二巯基丙醇，使其保留在不同环境中的溶解度，从而增加此类化合物的多 功能性。

然而，重要的是要注意，在每一类铋-单硫醇或铋-二硫醇类别中，最具活性的 铋-硫醇也最易溶于丁醇。因此，丁醇中的溶解度能够预测那种铋-二硫醇络合物具有 最大的协同效果。因此，在一个较佳的实施方案中，当用等体积的水和丁醇在25℃ 下进行分配时，铋-二硫醇为5∶10毫摩尔的溶液导致至少1％、更佳的至少10％、最 佳的至少50％的络合物从水中分配到丁醇中。

pH的影响

pH对铋-硫醇(如铋:二巯基丙醇)的化学性质的许多方面的影响是巯基电离作用 的反映。单用二巯基丙醇时，第一个巯基在pH10时完全脱质子化，第二个在pH11 时完全脱质子化。当铋以1∶2的摩尔比加入溶液中时，这种情况发生显著改变。二 种脱质子化均在低得多的pH值下发生，第一个巯基在pH5下完全脱质子化，第二 个在pH9下完全脱质子化。合理的结论是二巯基丙醇与Bi3+离子的配位作用促进了 电离。可以假定二巯基丙醇在该过程中保持和铋配位。不希望受理论束缚，铋:二巯 基丙醇在pH9时的溶解度的变化可作如下解释。如果铋：二巯基丙醇络合物是Bi(二 巯基丙醇)2，那么当两个巯基脱质子化时，络合物应更易溶解，因为它更具离子性。 然而，碱性条件促使硫醇自动氧化成二硫化物，该行为可由铋的存在来加速。这解 释了为何从pH4.5到9.0，不稳定性和抗细菌活性均有所增加。所有这些活性还可进 一步通过升高温度和改变摩尔比来增强。对于只有一个巯基电离(pH5-7)，铋：二巯 基丙醇表现出稍慢一些的活性。在pH4.5以下没有活性，可能没有形成络合物。最 大活性和不稳定性发生在高pH和高温下最适摩尔比下。pKa低的硫醇宜在明显酸性 的条件下使用。

重要的是应注意，许多微生物的天然防御机制在较酸性的pH下被显著削弱， 在这些pH下，这些防御机制一点也不起作用。通常，细菌靠其自身的保护性氢硫基 化合物(例如谷胱甘肽和DBS周质酶)来除去有毒的氢硫基化合物和金属。然而，在 pH3或更低的pH下，这些内源性氢硫基化合物被质子化，活性很低。出于这个原 因，在可能时，环境宜为酸性。当在酸性环境中时，本发明的在较酸性pH下有活性 的硫醇(例如具有相当低的pKa的那些硫醇)是较佳的。这些硫醇有利地脱质子化(全 部或部分)，更好地形成较佳的本发明硫醇金属络合物，而低的pH同时削弱了目标 的天然防御机制。这样一个很好的例子是1，3-丙二硫醇，其在低pH环境中铋存在下 有相当高的活性。因此，铋：丙二硫醇可在胃的酸性环境中有利地用来治疗溃疡(例如 削弱或根除幽门螺杆菌)。在其它实施方案中，本发明的低pKA硫醇可以在前一种 情况的酸性培养基中提供。尽管酸性是有用的，但是如果pH低于所选硫醇在金属存 在下的有效pKa，则它也会对络合物的形成有不利的影响。因此，当预计有较低的pH 环境时，pKa是选择硫醇非常重要的标准。

金属和硫醇的络合

用硫醇化合物以络合物形式螯合铋、锑和砷可增强它们的溶解度，减少了这些 金属作有效治疗所需的剂量，因此减少了毒性。这种螯合作用可通过例如将硫醇化 合物溶解在含铋、锑或砷盐的丙二醇溶液中来实现。随后，可用水或丙二醇将样品 进一步稀释至所需浓度。

用作抗细菌涂层的铋-硫醇制剂

插入片或装置如导管、胃管、气管内管和假体装置可涂覆铋-硫醇，以最大程度 地减少细菌(尤其是葡萄球菌属)的粘附或持续存在。可使诸如通风器、贮水器、空调 单元、过滤器、涂料或其它物质的装置长期没有生物膜。在补牙或移植期间在移植、 骨代替后口服或全身给予少量铋-硫醇可预防葡萄球菌属和其它细菌定居。将制剂掺 入装置中可能更为有效，它能在愈合期间的几周内缓慢地局部释放抗微生物剂。

作为抗细菌、抗真菌和抗生物膜制剂的金属-吡啶硫酮

铋：吡啶硫酮络合物显示出比单用吡啶硫酮或铋有显著增加的抗细菌活性。铋吡 啶硫酮还表现出对酵母菌(如假丝酵母属和隐球菌属)有优良的抗真菌活性。

申请人惊奇地发现，铋：吡啶硫酮络合物抗生物膜有效，它似乎渗透细菌粘液， 并且甚至会减少无生物膜的细菌菌落中的粘液形成。预计锑和砷会形成类似的络合 物，但是它们的金属/硫醇混合物和络合物的效果可能滞后于铋。因此，本发明提供 了一种防止生物膜形成或生长、或减少已经形成的生物膜的方法，该方法是施加有 效量的本发明的抗微生物金属/吡啶硫酮混合物和络合物，其中所述金属选自铋、锑 和砷。铋是较佳的。金属和吡啶硫酮能以上文关于金属和硫醇所述的所有不同方式 提供给生物膜生成系统。

在与某些硫醇化合物组合时，铋的抗细菌活性能增加1000倍。铋-硫醇对广泛 的细菌有活性，并抑制荚膜多糖(CPS)的表达。硫醇吡啶硫酮(PYR)具有很好的抗细 菌和抗真菌活性，并且也抑制CPS表达。铋和PYR的组合物(BisPYR)表现出优秀的 性能。细菌抑制根据NCCLS标准用Mueller Hinton肉汤中的微量肉汤稀释液来评价。 荚膜多糖的表达这样来测定：使其在确定的培养基中生长18小时，然后对CPS进行 阳离子洗涤剂萃取和乙醇沉淀，靠糖醛酸含量来测定。当以2∶1的摩尔比组合时， 铋吡啶硫酮(BisPYR)显示出其抗细菌活性比单用PYR增加6倍。对万古霉素抗性肠 球菌属的几个菌株的MBC(PYR单位)从50-60降低至10-20μM；对绿脓杆菌，从140 降低至30μM内；对金黄色葡萄球菌，从40降低至10μM。对于肺炎克雷伯氏菌， MBC减少4倍(从60到15μM)，在2μM下，超过90％的CPS受抑制。还利用PRMI 肉汤中的微量肉汤稀释液测试BisPYR的抗真菌的效果。对于假丝酵母属和隐球菌 属的几个种类，BisPYR的MIC比单用PYR降低2至10倍。曲霉属或镰刀菌属种 类通常对PYR和BisPYR有抗性。与PYR相比，BisPYR通常对于广谱细菌和酵母 菌更具活性，并表现出对CPS表达的抑制比单用铋或PYR有所增强。

本发明还提供了低于致死细菌通常所需剂量的铋：吡啶硫酮的药物用途。预计铋： 吡啶硫酮的亚致死剂量约为50-150微克铋/千克体重(静脉内给药)。口服剂量将高 10-100倍，每千克体重1-10毫克，更具体的是每千克体重3-7毫克。不希望受理论 束缚，认为当给予亚致死剂量后，金属和吡啶硫酮(混合物、络合物或两者)将减少或 消除保护性多糖包膜，从而使细菌或酵母菌对通常的人体免疫反应更易感。这种处 理的优点是基本上保护了正常的健康的微生物群落，如所需的肠道菌丛等。约150 微克至约1毫克的静脉剂量可能会提供直接的杀伤作用而对患者无显著毒性。

铋：硫醇的抗病毒性能

还不知道铋是一种抗病毒剂。实际上，单独的Bi(NO3)3和二巯基丙醇对几种病 毒的感染性滴度均没有明显的效果。然而，体内实验表明，在用本发明的铋：硫醇组 合物处理后，巨细胞病毒、1型单纯疱疹病毒(HSV-1)和HSV-2的感染性滴度均显著 减少。采用的是50μM Bi(NO3)3和25μM二巯基丙醇的混合物(铋：二巯基丙醇)。因此， 本发明提供了一种预防或抑制由选自巨细胞病毒、1型单纯疱疹病毒和2型单纯疱 疹病毒引起的病毒性感染的方法，该方法包括下列步骤：给予需要的患者治疗性抗病 毒有效量的组合物，该组合物包含与硫醇化合物螯合的铋，形式为金属：硫醇络合物。

铋-硫醇组合的摩尔比

在宽的摩尔比范围内测试铋-硫醇组合，以确定最优的活性。尽管在腹膜内给予 小鼠时其毒性比单用铋或二巯基丙醇低4至6倍，但铋：二巯基丙醇在1∶2的摩尔比 下对小鼠最具毒性。高的硫醇含量也表现出恶臭和对皮肤有刺激性。以2∶1的比例 将硝酸铋加入硫醇溶液中消除了硫的恶臭和二巯基丙醇的刺激作用，但是在1∶2比 例下并不完全。由于这些不利的影响，仅在较高硫醇浓度下获得最优活性的铋-硫醇 化合物的利用率可能较低。资料表明，铋：二巯基丙醇的每一个组分缓和了另一个组 分的不利的特性。

因此，在本发明的一个较佳的实施方案中，金属(较佳的是铋)和硫醇化合物(较 佳的是二硫醇)的摩尔比约为1∶2至3∶1。更佳的，该摩尔比在约1∶1至3∶1之间，还 要佳的，在约2∶1至3∶1之间，最佳的约为3∶1。从下文将看出，对于本发明的具体 用途，偏好有一定程度的变化。

本发明的较佳的用途

本发明适用于本文所述的各种抗微生物用途。用途有各种，有表面消毒剂、外 用药剂、个人卫生应用(例如抗微生物肥皂、除臭剂等)以及全身性药剂产品(例如用 来治疗体内细菌感染，如幽门螺杆菌引起的溃疡)。下面描述了其它许多应用。因此， 本发明可掺入各种产品中。本发明可直接用于已经有微生物污染的区域，或者预防 性地用于某区域以抑制以后的污染。下表1的栏1中列出了并非全部的用途清单。 针对每一用途的栏2-4列出了某些参数可以变化以获得最佳结果的偏爱程度。这些 偏好在本文其它处讨论的常见偏好之外，并提供了令人惊奇的效果。例如，较低的 摩尔比有增强本发明组分的表面吸收的趋势。 表1     用途     较佳的参数     硫醇 金属与硫醇的摩尔比 溶液pH 医疗装置表面的涂层 二巯基丙醇 乙二硫醇 吡啶硫酮     1∶1-1∶2     8-10 外用药剂 二巯基丙醇 乙二硫醇 吡啶硫酮     2∶1     5-7 治疗幽门螺杆菌引起的溃     疡的口服药剂 1，3-丙二硫醇     2∶1     ≤3 表面消毒剂 1，3-丙二硫醇     2∶1     ≤3 除臭剂 乙二硫醇     2∶1     5-7 抗微生物肥皂 乙二硫醇     2∶1  6-8，尤其是     7

药物用途

如下文所讨论的，可以给予金属：络合剂来治疗或预防已患或易患微生物感染的 患者体内状况。具体地说，本发明的组合物可用来治疗或避免获得由幽门螺杆菌引 起的消化性溃疡、疱疹、牛皮癣、假丝酵母属感染和隐球菌属感染。预防用的建议 剂量与本文描述的治疗性剂量相同。

根据本发明的一个方面，一旦确定有微生物(细菌、病毒或酵母)感染，就给予 足量的金属：硫醇络合剂以到达并消除微生物。然而，较佳的是给予较低剂量的本发 明抗微生物剂(当口服给药时为1-10毫克，较佳的为5-10毫克金属/千克体重，当静 脉内给药时为100微克至1毫克，较佳的为500微克至1毫克金属/千克体重)，该剂 量足以削弱细菌包膜，使其对天然的人体免疫反应更敏感。当然，主治医师可以根 据个体患者的反应升高或降低剂量。

当金属：络合剂(无论是吡啶硫酮还是其它硫醇)是通过经皮肤或透粘膜技术给予 时，可以用已知的方式升高或降低输送剂量，即(1)通过改变洗液、油膏、乳膏、凝 胶或贴剂的施加位置，(2)通过改变所时间表面区域的大小，(3)通过改变活性组分的 浓度，(4)通过改变赋形剂或载体等。例如，如果活性组分的浓度保持恒定，则增加 表面积通常会增加输送的活性组分的剂量。同样，输送的剂量会随输送基质中活性 组分浓度的增加而增加，并随浓度的降低而降低。改变赋形剂或载体也能以已知的 方式改变输送的剂量。随后，可从症状上来监测患者，以确认症状是否缓解，或用 已知的技术测定感染情况。

如本文所用的，本发明的金属：络合剂(无论是吡啶硫酮还是其它硫醇)可以和或 不和附加的载体或稀释剂一起通过口服、全身性、经皮肤或透粘膜或其它典型途径 给予。在用于口服给药的药物组合物中，金属：络合剂存在的浓度宜为组合物总重量 的5-99％(重量)，更佳的在50和99％之间，尤其是在80和99％之间。

当配制成用于经皮肤给药时，金属：络合剂存在的浓度宜为组合物总重量的2- 20％(重量)，更佳的在5至15％之间，尤其在5至10％之间。

金属：络合剂可以单独或在其它抗细菌、抗病毒或抗真菌剂存在下给予。在一个 实施方案中，将附加的抗真菌剂加入本发明的金属硫醇混合物和/或络合物中。

口服给药-消化性溃疡

为了治疗幽门螺杆菌引起的消化性溃疡疾病，较佳的给药方式是口服，较佳的 金属：络合剂是铋和1，3-丙二硫醇(各自的摩尔比为2∶1)，给予的亚致死剂量为100微 克-1毫克，较佳的为500微克-1毫克的铋/千克体重。预计这些剂量将杀死细菌，尤 其是在低pH时。至少，它应阻抑细菌定居并削弱细菌使其对免疫系统反应更为敏感。 实际上，对于后一目的来说，甚至更低的剂量也可能有效。预计上述剂量将杀死而 不只是削弱细菌的原因是：(1)在低pH下，细菌的易感性增加，和(2)铋∶1，3-丙二硫醇 在使用条件下有高的效力。1，3-丙二硫醇是在胃酸性环境中治疗幽门螺杆菌的较佳的 络合剂，因为其氢硫基的pKa低。在酸性环境下，低的pKa有助于确保巯基基团脱 质子化，从而金属与硫醇的硫之间更容易形成所需的配位键。

当口服途径给药时，本发明的抗微生物剂可以和常规的药物赋形剂如喷雾干燥 的乳糖以及硬脂酸镁一起配制到口服给药用片剂或胶囊剂中，其浓度提供的剂量在 100微克至1毫克/千克体重范围内，较佳的在500微克至1毫克/千克体重范围内。

通过和固体、粉末状载体物质(如柠檬酸钠、碳酸钙或磷酸二钙)、粘合剂(聚乙 烯吡咯烷酮、明胶或纤维素衍生物)混合，可将活性物质制入片剂或糖丸核心，可能 还可加入润滑剂如硬脂酸镁、十二烷基硫酸钠、“Carbowax”或聚乙二醇。当然，在 口服给药形式的情况下，可以加入改善口味的物质。活性物质还可以在合适载体中 以固体分散体状态给予。这些载体例如可以选自分子量在1000至20000道尔顿之间 的聚乙二醇以及聚乙烯吡咯烷酮(例如，American Chemicals LtdMontreal，Canada的 Povidone)。

作为其它形式，可以采用例如硬明胶的栓胶囊，以及闭合的包含软化剂或增塑 剂(如甘油)的软明胶胶囊。栓胶囊含有的活性物质宜为颗粒形式，例如其与填充剂的 混合物，这些填充剂例如是乳糖、蔗糖、甘露糖醇、淀粉(如土豆淀粉或支链淀粉)、 纤维素衍生物或高度分散的硅酸。在软明胶胶囊中，活性物质宜溶解或悬浮在合适 的液体，如植物油或液体聚乙二醇中。

外用局部给药-牛皮癣或皮肤感染

为了治疗微生物性皮肤感染或牛皮癣，较佳的给药方式是外用。本领域中通常 用来制备外用凝胶、油膏、洗液等的任何药学上可接受的基质均可被用作基质。本 发明的抗微生物剂宜以20μM-10mM金属浓度、更佳的是以100μM-1mM的金属浓 度提供。建议每天向受累区域施加一至两次。

透皮输送

当将本发明的组合物配制成油膏、洗液、凝胶、乳膏等用于透皮给药时，将活 性化合物与合适的载体共混，该载体与人皮肤或粘膜相容并增强化合物透皮或透粘 膜渗透通过皮肤或粘膜。合适的载体是本领域中已知的，其包括但不局限于购自 Glaxal Canada Limited的Klucel HF和Glaxal基质。其它合适的载体可在Koller和Buri， S.T.P.Pharma 3(2)，115-124，1987中找到。载体宜为活性组分能在室温下以所用活性 组分浓度下溶于其中的载体。载体应具有足够的粘度以维持前体在组合物所施加的 皮肤或粘膜的局部区域上，在一定时间内不会流动或蒸发，以允许前体基本上渗透 通过局部皮肤区域。载体通常是几种组分的混合物，例如是药学上可接受的溶剂和 增稠剂。有机溶剂和无机溶剂的混合物(例如水和醇如乙醇)可有助于亲水性和亲脂性 溶解度。理想的载体是这样的，如果配制成10％(重量)金属：络合剂和90％(重量)载 体并以10微克至10毫克(较佳的为100微克至1毫克，更佳的为500微克至1毫克) 金属的量以金属：络合剂的形式向受累区域每天施加两次，则其应能减少或消除感染 或牛皮癣症状。

载体可包括常用于油膏、洗液、凝胶以及乳膏以及化妆品和医学技术领域熟知 的各种添加剂。例如，可以有香料、抗氧化剂、芳香剂、胶凝剂、增稠剂如羧甲基 纤维素、表面活性剂、稳定剂、润肤剂、着色剂和其它类似的制剂。

应将洗液、油膏、凝胶或乳膏充分揉入皮肤内，使得没有过量的物质可见，而 且该区域的皮肤不应被洗涤，直至大部分已经透皮渗透，较佳的是在施加后至少15 分钟，更佳的为施加后30分钟。

根据已知的技术可用透皮贴剂来输送本发明的组合物。其施加的时间通常较长， 例如0.5至4天，但是通常是使活性组分与较小的表面区域接触，使活性组分缓慢 恒定的输送。

许多已经开发出来并在使用中的透皮药物输送系统适用于输递本发明的活性组 分。释放速度通常由基质扩散来控制，或靠使活性组分通过控制膜来控制。

透皮装置的机理是本领域中所熟知的，并且在例如纳入本文作参考的美国专利 4，162，037，5，154，922，5，135，480，4，666，441，4，624，665，3，742，951，3，797，444，4，568，343， 4，064，654，5，071，644，5，071，657中有所描述。欧洲专利0279982和英国专利申请 2185287中提供了另外的背景资料。

该装置可以是本领域已知的任何常用类型，包括粘合基质以及贮器型透皮输递 装置。装置可以包括含有药物的基质，其中掺入了吸收活性组分和/或载体的纤维。 在贮器型装置中，贮器可以定义为载体和活性组分不能渗透的聚合物膜。

在透皮装置中，该装置本身保持使活性组分与所需的局部皮肤表面接触。在该 装置中，活性组分用的载体的粘度不如载体或凝胶。透皮装置用的溶剂系统可以包 括，例如，油酸、乳酸直链醇酯和双丙甘醇或本领域已知的其它溶剂系统。活性组 分可以溶解或悬浮在该载体中。

为了接触皮肤，透皮贴剂可以固定在一外科粘合带上，该粘合带中间冲出了一 个通孔。在使用前，粘合剂宜用剥离衬里覆盖，来保护它。适合剥离的典型材料包 括聚乙烯和聚乙烯涂覆的纸，较佳的是用硅氧烷涂覆，便于除去。为了施加该装置， 可简单地剥去剥离衬里，使粘合剂与患者的皮肤接触。在公开内容纳入本文作参考 的美国专利4，135，480中，Bannon等人描述了另一种装置，该装置具有非粘合性方 式，保证将装置固定到皮肤上。

静脉内注射

无菌溶液也可通过静脉内给予。活性组分可以制成最终剂量为每千克体重有100 微克至1毫克、较佳的有500微克至1毫克金属的金属：络合剂形式作为无菌固体组 合物，该组合物可在给药时用无菌水、盐水或其它合适的无菌可注射基质溶解或悬 浮。载体打算包括必需的惰性粘合剂、悬浮剂、润滑剂、调味剂、增甜剂、防腐剂、 染料和包衣。

希望根据本发明进行治疗直至微生物感染的所有症状消失。应注意不要使治疗 时间延长超过所需的时间，以便不损害体内存在的菌群。

抗真菌剂的加入

即使本发明的制剂本身具有抗真菌活性，但如果需要，本发明的抗微生物剂中 可以添加已知的抗真菌剂或与已知的抗真菌剂混合。

铋：二巯基丙醇作为一个较佳的组合物：

制备，摩尔比，剂量和毒性

铋-硫醇组合物，如铋：二巯基丙醇，可以用任何标准的方法制得。在一个较佳 的实施方案中，为了制得含铋-硫醇比为10mM/5mM(2∶1)的1毫升溶液，将200微升 硝酸铋原液(48.5毫克Bi(NO3)3在10毫升丙二醇中)加入795微升丙二醇中。然后， 将5微升1摩尔硫醇溶液(在此例中为2，3-二巯基丙醇)加入该混合物中剧烈振荡。在 另一个实施方案中，为了制得含铋-硫醇比为5mM/10mM(1∶2)的1毫升溶液，将200 微升硝酸铋原液(48.5毫克Bi(NO3)3在10毫升丙二醇中)加入778微升丙二醇中。然 后，在混合物中加入20微升1摩尔硫醇溶液(在此例中为2，3-二巯基丙醇)，并剧烈 振荡。加入氢氧化钠以起稳定化作用。

通过加热至沸腾并高压灭菌，测试将铋：二巯基丙醇原液置于极端温度下对其抗 细菌活性的影响。发现铋：二巯基丙醇对沸腾有抵抗力，但是被高压灭菌破坏。定期 测试长期置于室温和4℃下的各种铋：二巯基丙醇制备物的稳定性。发现铋：二巯基丙 醇是相当稳定的化合物。如果置于4℃下，铋：二巯基丙醇的活性将稳定至少一个月， 但是在室温下(RT)，500/600μM铋：二巯基丙醇溶液将在两周内失去50％的活性。在 室温下，500/150μM的铋：二巯基丙醇溶液将在数天内失去50％的活性。

已经发现，铋与二巯基丙醇的理想的摩尔比在约1∶2至3∶1的范围内。铋∶二巯 基丙醇在1∶2下最具抗细菌活性，但是最稳定的形式在2∶1下。根据组合物的所需特 征，可以采用不同比值。

尽管不可能将50μM的Bi3+加入水溶液中，但是500mM Bi3+可进入pH为9-10 的1.2M二巯基丙醇的溶液。另外，因为二巯基丙醇是亲脂性的，因此铋：二巯基丙 醇可溶于丙酮、乙醇、异丙醇、乙腈、DMSO甚至是1-丁醇中，但不溶于氯仿、辛 醇、乙酸乙酯或异戊醇。但是，不同的铋硫醇具有独特的溶解度曲线。

根据凝胶过滤分析，2∶1的铋：二巯基丙醇以聚阳离子形式存在。铋：二巯基丙醇 的一端有高正电荷，这增加了它在酸中的水溶解度。在另一端，它是亲脂性的，因 此它可溶于非极性溶剂。

二巯基丙醇对Bi3+的亲和力很大，因为当铋：二巯基丙醇浓溶液的pH下降至低 于碱性范围时，形成了黄色的沉淀。单单Bi3+是形成白色沉淀。当沉降沉淀、除去 上清并加入新鲜的碱性缓冲液后，沉淀物重新溶解，并且有抗细菌活性，这表明沉 淀物并不是单独的Bi3+，而是完整的铋：二巯基丙醇。这提示，1∶2的铋：二巯基丙醇 可能会在酸性的胃中沉淀，但是会在小肠中重新溶解。有肠溶衣的铋：二巯基丙醇将 能避免这种沉淀作用。

已经发现，口服的Bi3+最适剂量在每天0.01毫克/千克至357毫克/千克范围内， 外用剂量不超过500毫克/千克的二巯基丙醇，注射剂量不超过50毫克/千克二巯基 丙醇。这与在人体内用于Pepto-Bismol的延长给药方案相符，其中一天给予30毫 升(525毫克碱式水杨酸铋)四次，持续3周。人体内碱式水杨酸铋的最大吸收为4.2 克/天。这与在30克小鼠中18毫克/天的Bi3+、或600毫克/千克/天、或300毫克/千 克标价(bid)等价。人用碱式水杨酸铋中Bi3+的最大口服剂量与用于小鼠的铋：二巯基 丙醇的最高安全剂量相似。铋：二巯基丙醇治疗不需要改变其它治疗性Bi3+化合物已 经建立的最大Bi3+浓度。令人惊奇的是，铋：二巯基丙醇的毒性比现有的Bi3+化合物 低，即使其抗细菌效力高出1000倍。已经发现二巯基丙醇是限制性因素，因为在高 剂量下二巯基丙醇有毒性，死亡迅速并伴随严重的震颤。

根据两个分开的试验，当腹膜内注射给予小鼠后，铋：二巯基丙醇(LD50=140±40 毫克Bi3+／千克)的毒性低于Bi(NO3)3(LD50=52±13毫克Bi3+/千克)或Bi-半胱氨酸(LD50 =49±12毫克Bi3+/千克)。小鼠腹膜内注射能耐受铋：二巯基丙醇形式中的60毫克Bi3+／ 千克，在至少5天内没有发病或死亡的征兆。因此，铋：二巯基丙醇螯合物的Bi3+/千 克的毒性比其它化合物更低，尤其当腹膜内给药时。

铋：二巯基丙醇对各类细菌均有活性。它对幽门螺杆菌、金黄色葡萄球菌以及艰 难梭菌(C.difficile)特别有效，对肠球菌属和某些厌氧菌有较小的效果。在测试的47 株二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌中，没有一株显示出有任何抗性的迹象。 大多数细菌在低于17μM Bi3+下被铋：二巯基丙醇抑制。然而，在琼脂稀释研究中， 对于大肠杆菌的MIC高3倍，这表明琼脂培养基中的组分中和了铋：二巯基丙醇的活 性。琼脂扩散研究的数据与肉汤培养基中所见的相关良好。

铋-乙二硫醇(BisEDT)

适合许多应用的一种较佳的铋-硫醇组合物是铋：乙二硫醇。它是一种比铋：二巯 基丙醇更强的抗微生物剂。其对大多数细菌的效果要好4倍，对非常有抗性的生物 体(伯克氏菌属或有万古霉素抗性的肠球菌属)的效果好10倍。最大的改进是抗表皮 葡萄球菌，它是一种正常的皮肤细菌，但还是一种机会致病菌，它粘附在植入物如 人工髋、心脏瓣膜、导管上。抑制表皮葡萄球菌ATCC 12228所需的铋：乙二硫醇的 MIC为0.1μM Bi3+，其中的铋比土壤中通常发现的少。10株二甲氧基苯青霉素抗性 表皮葡萄球菌(MRSE)都对铋：乙二硫醇中0.85和1.75μM之间的铋敏感。极低浓度的 铋：乙二硫醇(6μM铋)能抑制所有细菌，包括厌氧菌、革兰阳性和革兰阴性菌、以及 有抗生素抗性的细菌。它比其它非硫醇铋化合物好1000倍。

这里是对铋：乙二硫醇有如此敏感程度的细菌种类：洋葱伯克氏菌、粪肠球菌、 寡养单胞菌属、粘质沙雷氏菌、普通变形菌、阴沟肠杆菌、肠炎沙门氏菌、大肠杆 菌、肺炎克雷伯氏菌、绿脓杆菌、表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、斯氏普罗威登 斯菌属、单核细胞增生李斯特菌、结核分支杆菌、霍乱弧菌、嗜水气单胞菌、军团 菌属、B组链球菌、酿脓链球菌、肺炎链球菌、流感嗜血菌、弗氏志贺氏菌、幽门 螺杆菌、鸟分支杆菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、和弯曲杆菌属。测试的厌氧菌在1 和8μM Bi3+之间均是敏感的，包括6株艰难梭菌、2株产气荚膜梭菌和2株脆弱拟 杆菌。采用乙二硫醇的一个缺点是其有恶臭。然而，当铋和乙二硫醇联合时，它不 再有臭味。铋：乙二硫醇的其它方面是有利的。与铋：二巯基丙醇相比，铋：乙二硫醇 便宜50倍，且没有更多的毒性。根据Aldrich Chemical Company所附的MSDS说明 书，铋：乙二硫醇对小鼠的致死性非常类似于二巯基丙醇。铋：乙二硫醇的毒性比铋： 二巯基丙醇低，因为所需量较少。其在所有摩尔比和pH下均是更稳定的化合物。

实验细节

细菌菌株和培育

用细菌偏爱培养物(Difco Laboratories，Detroit，MT)测试广谱细菌。细菌菌株包 括阴沟肠杆菌ATCC 23355、大肠杆菌ATCC 25922、肺炎克雷伯氏菌ATCC 13883、 普通变形菌ATCC 13315、绿脓杆菌ATCC 27853、粘质沙雷氏菌ATCC 8100、金黄 色葡萄球菌ATCC 25923、酿脓链球菌ATCC 19615、粪肠球菌ATCC29212和鼠伤寒 沙门氏菌ATCC 14028。所用的其它肠病原菌是肠毒性大肠杆菌ATCC 43896、肠出 血性(产生Vero细胞毒素)大肠杆菌ATCC 35150、弗氏志贺氏菌ATCC 12022、和小 肠结肠炎耶尔森氏菌ATCC 27729。万古霉素抗性肠球菌属(VRE)和二甲氧基苯青霉 素抗性金黄色葡萄球菌(MRSA)是临床菌株。侵肺军团菌菌株3-69、B2-5-D1、ATCC 33152以及Glover分离物由Binax，Inc.提供。厌氧菌包括艰难梭菌ATCC 9698、脆 弱拟杆菌ATCC 23745和脆弱拟杆菌的一个临床分离物、溶组织梭菌ATCC 19401、 产气荚膜梭菌ATCC 13124、卵形假杆菌ATCC 8483以及溶齿放线菌ATCC 17929。 测试的另一菌株是尿肠球菌ATCC 2358。厌氧菌培养条件用BBL GasPak Plus系统 来建立。厌氧菌在含有5％羊血(BBL，Cockysville，MD)的Trypticase Soy琼脂上培育， 6株抗生素抗性幽门螺杆菌临床菌株培养在BBL Campy Pouch微量嗜气性系统 (Becton Dickinson，Cockeysville，MD)中的Mueller-Hinton血琼脂上。

易感性研究

易感性研究用几种方法进行，包括肉汤稀释、琼脂稀释和琼脂扩散。对于肉汤 稀释研究，使起始培养物在35℃、200rpm下4小时，生长至对数中期，用来制得 0.5McFarland标准悬浮液，该悬浮液在Mueller-Hinton肉汤培养基(BBL)中进一步作 1∶100稀释(5×105CFU/毫升)。培育培养物，并在Avantage微生物学系统(Abbott Laboratories，Irving，TX)中监测浊度。监测培养生长开始前的滞后时间(6)以及在生长 24小时用标准方法接种细菌一式三份，测定生长抑制情况。培养滞后时间从计算机 产生的生长曲线获得。MIC表示成抑制浊度24±2小时的最低药物浓度。通过在营养 性琼脂(Nutrient Agar(BBL))上标准接种，进行活菌计数(CFU/毫升)和传代培养。对 于琼脂扩散研究，用无菌拭子将0.5MacFarland标准品分散到营养性琼脂上。将吸 收性纸圆片置于琼脂表面上。圆片浸渍了多达15微升的含硝酸铋、二巯基丙醇或两 者的溶液。

36℃培育平板过夜。用游标卡尺测定包括直径为6毫米的圆片在内的抑制区的 直径。琼脂扩散研究通常在Mueller-Hinton Ⅱ琼脂上进行。军团菌属在BCYE琼脂(BBL) 上培养和测试。对于琼脂稀释研究(幽门螺杆菌和厌氧菌)，制得含有铋：二巯基丙醇 的Mueller-Hinton血琼脂。将熔融的Mueller-Hinton琼脂培养基冷却至50℃，加入 去纤维蛋白的马血至最终浓度为5％。逐渐加入铋：二巯基丙醇粉末同时倒入琼脂平 板，产生铋：二巯基丙醇浓度渐增的琼脂培养基。将等价于No.1 MacFarland标准的 幽门螺杆菌的悬浮液点种(10微升)到琼脂表面上。使平板在Campy pouches中37℃ 培育5天。MIC表达成抑制生长的最低药物浓度。

杀菌试验在肉汤培养基上进行。最低杀菌浓度记录成在18-24小时的培育时间 内使最初的活菌计数减少99.9％的药物浓度。通过在合适的琼脂培养基上标准接种， 测定活菌计数。通过在盐水中洗涤对数期大肠杆菌ATCC 25922细胞并调节活菌计数 到109CFU/毫升，测得pH对杀菌活性有影响。制得在指定pH下含有10毫摩尔下 列缓冲液的样品：柠檬酸盐，pH4；2[N-吗啉代]乙磺酸(MES)，pH5和pH6；3[N-吗 啉代]丙磺酸(MOPS)，pH7；三[羟甲基]氨基甲烷(Tris)，pH8和pH9。还采用pH3 和pH4下的磷酸缓冲液(10毫摩尔)。将铋：二巯基丙醇加入样品中至100微摩尔。36 ℃培育培养物24小时，并反复取样计数菌落。

在几个温度下评价铋：二巯基丙醇对大肠杆菌ATCC 25922的杀菌活性。用75/37.5 μM铋：二巯基丙醇在25℃、35℃、42℃和50℃下培育109/毫升对数晚期细菌的盐水 悬浮液。靠营养性琼脂(BBL)上的标准琼脂接种测定细菌存活率。

稳定性和溶解度

制得摩尔比在2∶1和1∶2之间的铋：二巯基丙醇(BisBAL)，方法是将2.5至10微 升10M二巯基丙醇(Sigma Chemical CoSt.Louis，MO)加入含50毫摩尔硝酸铋的1 毫升丙二醇中。将样品稀释在水或丙二醇中。丙二醇的最终浓度保持小于等于1％， 以避免破坏抗细菌效果。加入10N氢氧化钠或浓盐酸调节pH。每周测试样品抗肉汤 培养中大肠杆菌ATCC 25922效果的稳定性。溶解度测试涉及在各种摩尔比下混合 铋：二巯基丙醇组分，在Eppendorf 5414微量离心机中离心2分钟使沉淀物沉降。将 沉降的铋：二巯基丙醇冻干在预先称重的管中。测定沉降物重量，除以20.8(组分的总 重量(毫克))，获得溶解度百分数。滴定实验涉及将氢氧化钠加入5毫升含100毫摩 尔二巯基丙醇或含50/100毫摩尔BisBAL的水中，记录每次加入氢氧化物后的pH 增量。

用1-丁醇作两相分离评价铋-硫醇的亲脂性。制得在纯水中为5/10毫摩尔的铋- 硫醇溶液，加入10N氢氧化钠使溶液pH为9-10。加入等体积的1-丁醇，剧烈混合 试管30秒，脉冲离心以分离液相。用Milton Roy Spectronic 601 UV/VIS分光光度计 在410纳米波长下记录两个相中亮黄色溶液的吸光值(A410纳米)。丁醇中的铋：二巯基 丙醇的吸光度大于水中的吸光度，并调节成最初吸光数据的0.8。

生物化学制剂

在丙二醇(Sigma)中配制得50毫摩尔硝酸铋(Sigma)原液。以不同比例加入从 Sigma获得的硫醇试剂和络合剂。筛选协同效应的标准摩尔比为1∶2铋比硫醇。所有 溶液均每天制备并置于室温下，除用于稳定性研究的那些以外。

实施例1：铋：二巯基丙醇的毒性

在35克Swiss-Webster雌性小鼠中进行铋：二巯基丙醇的毒性实验。口服和腹膜 内给予铋：二巯基丙醇。如表2所示，小鼠耐受12.5毫克口服Bi3+(357毫克/千克；50 等价人剂量)，其有相当高剂量的二巯基丙醇。和Bi3+组合后，500毫克/千克的二巯 基丙醇是无害的，而1克/千克的二巯基丙醇却在数小时内杀死了所有的小鼠。当单 独给予时，500毫克/千克的二巯基丙醇在1小时内杀死了所有的小鼠，250毫克/千 克的二巯基丙醇杀死了5只小鼠中的一只。

计算出单用二巯基丙醇的口服LD50是333毫克/千克。在大鼠中单用二巯基丙 醇的肌内LD50为86.7毫克/千克(Merck Manual)。在小鼠中，二巯基丙醇的腹膜内LD50 为60毫克/千克。小鼠的口服LD50高5倍多，估计这是由于肠对二巯基丙醇有限的 吸收所致。对于铋：二巯基丙醇中的二巯基丙醇的口服LD50更是高达556毫克/千克。 显然，Bi3+降低了二巯基丙醇的口服毒性。因此，二巯基丙醇是铋：二巯基丙醇口服 制剂中的毒性部分，但当和Bi3+组合时，它并不象口服那样有毒性。实际上，口服 给予铋：二巯基丙醇中的二巯基丙醇的毒性比腹膜内给予二巯基丙醇少几乎10倍。

人体对二巯基丙醇的临界毒性肌内剂量低于5毫克／千克(Sulzberger，1946)，该 剂量是以铋：二巯基丙醇形式口服所能耐受的二巯基丙醇剂量的百分之一。这些数据 提示，在铋：二巯基丙醇治疗期间，二巯基丙醇毒性不会有问题，因为铋：二巯基丙醇 中的二巯基丙醇的最低抑制浓度(MIC)为100-500微克/千克。 表2     试剂 口服LD50(毫克/千克) 腹膜内LD50(毫克/千克)     Bi(NO3)3     ＞357     53±13     BAL     333±60     60±10     BisBAL     357/556±25     142±54/234±91     Bi-半胱氨酸     156±20     49±12

在其它实验中，用肺炎克雷伯氏菌攻击烧伤的小鼠，研究铋：二巯基丙醇的外用 毒性。当在局部或焦痂下施加376/621毫克/千克的铋：二巯基丙醇时，死亡率在2-3 天内加速。然而，当局部施加38/62毫克/千克的剂量时，死亡率没有加速，当局部 或焦痂下给予3.8/6.2毫克/千克的剂量时，死亡率不受影响。铋：二巯基丙醇在烧伤 败血症模型中的致死率与口服模型中的平行。数据表明，以铋：二巯基丙醇形式口服 或局部给予的二巯基丙醇的毒性临界值大于500毫克/千克，而全身性毒性临界值大 于50毫克/千克。

作为消毒剂或用于无生命的表面上，铋：二巯基丙醇浓度可以超过上述限度。具 体地说，高达并超过500毫摩尔的Bi3+和1摩尔的二巯基丙醇浓度可用于消毒剂目 的。另外，低达或低于50微摩尔的Bi3+和100微摩尔的二巯基丙醇浓度可用作抗菌 或防腐剂。

另一个考虑因素是铋：二巯基丙醇对于哺乳动物细胞的毒性。根据动物研究和其 它非正规的观察报告，铋：二巯基丙醇没有显著的细胞毒性或促炎性。在经处理的动 物的粪便中没有血液或粘液的证据，大剂量的铋：二巯基丙醇也没有任何刺激性征 兆。手偶尔接触少量二巯基丙醇就会有相当的刺激性，而即使在100倍于该二巯基 丙醇的浓度下，铋：二巯基丙醇对皮肤也没有刺激。单用二巯基丙醇非常有毒，当以 5％溶液(Cattell，1942)给予时，其对胃粘膜有很高的刺激性。初步结果进一步显示， 铋：二巯基丙醇对中性粒细胞没有细胞毒性，即使是在100倍的制菌浓度下。

实施例2：铋：二巯基丙醇的抗微生物活性

细菌和培养条件

用医院病原体确定铋：二巯基丙醇抗微生物活性的范围。将下列细菌培养在标准 肉汤培养基(例如Mueller-Hinton Ⅱ)中过夜：肺炎克雷伯氏菌O1：K2菌株52145，Non O1 霍乱弧菌菌株NRT36S，肠炎沙门氏菌菌株ATCC 14028，弗氏志贺氏菌ATCC 12022， 小肠结肠炎耶尔森氏菌ATCC 27729，肠出血性大肠杆菌O157：H7(ATCC 35150)，和 肠产毒性大肠杆菌ATCC 43896。厌氧菌包括产气荚膜梭菌ATCC 13124和脆弱拟杆 菌ATCC 23745。10株对氨基糖苷类抗生素有抗性的绿脓杆菌菌株从Schering-Plough Collection获得。测试了普罗威登斯菌属、沙雷氏菌属和黄单胞菌属的几个临床分离 株；变形菌株包括普通变形菌O：19、普通变形菌ATCC 49990、奇异变形菌ATCC 49995、奇异变形菌ATCC 51286、和奇异变形菌ATCC 49565、幽门螺杆菌的洋葱 伯克霍尔德氏菌分离株、二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌(MRSA)和万古霉素 抗性肠球菌属(VRE)也被采用。提供金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)、大肠杆菌(ATCC 25922)和绿脓杆菌PA01的参照菌株作为对比。采用了绿脓杆菌的Pyoverdene突变 种PAO6609和K394。采用下列铁受体突变株：大肠杆菌H1443(野生型)、大肠杆菌 H854(fiu)、大肠杆菌C1087(cir)、大肠杆菌C1072(tonB)、大肠杆菌AB1515和大肠 杆菌AB1515-1F(Fe2+运输缺陷)。采用了大肠杆菌的多抗生素抗性(mar)和sox突变株， 其包括MC4100(野生型)、MC4100/p9(Mar)、MC4100 Tn9 △1738和MC4100 Tn1Okan soxR201菌株。这些菌株通过传代培养在含所需氨苄青霉素(50微克/毫升)、卡那霉 素(20微克/毫升)或氯霉素(10微克/毫升)的琼脂培养基上来维持。霍乱弧菌菌株包括 395、569、E1 tor Ogawa N16961、E1 tor Inaba P27459、1837、168019和MO-10。已 知菌株1837、168019和MO-10具有荚膜。每周将细菌传代培养在血平板或营养琼 脂平板上。

Mueller Hinton Ⅱ肉汤(BBL System，USA)是大多数易感性研究中所用的培养基。 用含过量葡萄糖和有限氮的化学成分明确的培养基(DW)促进肺炎克雷伯氏菌培养物 (Domenico，1991)中产生荚膜。从对数中期起始培养物制得MacFarland标准悬浮液 (0.5)，并进一步1∶100稀释在测试培养基中。将细菌和化疗剂置于定制的研究用小杯 中，并装载在Advantage System(Abbott Laboratories，USA)中。在34.5℃下缓慢摇动 培养物，在A670纳米下反复监测。通过记录培养物开始生长前的滞后时间评价抑制 作用。滞后时间从计算机产生的生长曲线获得。24小时抑制浓度(IC24)定义为使培养 物产生滞后时间为24±1小时的抗生素平均浓度(N≥3)。该数据为统计性测定(即斯徒 登特t检验)提供了参数。通过在血琼脂或Mueller-Hinton琼脂板上进行琼脂扩散并 粘附于NCCLS标准，分析了一些细菌的易感性。在液体培养基中用大肠杆菌ATCC 25922评价铋：二巯基丙醇的各种混合物的杀菌活性(CFU/毫升减少99.9％)。在Campy 试剂包(Becton Dickinson，Cockeysville，MD)中的血琼脂板上测试幽门螺杆菌对铋二巯 基丙醇的易感性。36℃培育平板5天。另用琼脂扩散测定易感性。

通过加入有限的或过量的各种必需组分，在化学组成确定的培养基中评价培养 基组分对铋：二巯基丙醇活性的影响。通过在需氧、微量需氧的(Candle jar)和厌氧的 (GasPak)条件下进行琼脂扩散，确定氧张力效应。滤纸圆片用157微克Bi3+、186微 克二巯基丙醇或157微克/31微克铋：二巯基丙醇(摩尔比3∶1)浸润。测试其它的量和 比例。在肉汤培养基中评价培养物条件(如pH或温度)的影响。

有抗性的细菌

测试对氨基糖苷有抗性的绿脓杆菌菌株，包括酶灭活型和渗透性减少的菌株。 测试大肠杆菌的多种抗性(mar或sox)突变株，因为这些细菌利用汇流机制来抵抗抗 生素。测定普罗威登斯菌属、沙雷氏菌属和黄单胞菌属的几个临床分离株对铋：二巯 基丙醇的敏感性，因为这些细菌对洗必太(CHX)有抗性。变形菌对洗必太也有抗性。 测试洋葱伯克霍尔德氏菌。这是最具抗性的一株。

结果

发现铋：二巯基丙醇对革兰阳性菌如二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌 (MRSA)特别有效。甚至是万古霉素抗性肠球菌属(VRE)也被铋：二巯基丙醇抑制。表 3中归纳了37℃培育24小时后各制剂对抗生素抗性菌株所产生的抑制区的直径。

表3 有抗性的革兰阳性细菌对铋：二巯基丙醇的易感性     菌株 (分离株的数量)     抑制区直径(毫米) Bi(NO3)3(157微克)  BAL(186微克)   BisBAL(157/31微克) MRSA(27) VRE(10)     7.3±2.8         ≤6.0          18.6±3.5     7.3±1.4         ≤6.0          9.7±0.8

测试的万古霉素抗性肠球菌属和二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌的所有 菌株被铋：二巯基丙醇抑制，但是被Bi(NO3)3的抑制较少，而单用二巯基丙醇没有抑 制。二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌是特别敏感的，显示出还有一个大小为 27.9±2.5毫米的部分抑制区。而万古霉素抗性肠球菌属分离株没有发现有部分抑制 区域。

还发现革兰阴性细菌对铋：二巯基丙醇也非常敏感。所有的肠病原体均很敏感。 用24小时抑制浓度(IC24)作为终点，使下列细菌在Mueller-Hinton Ⅱ中生长过夜：霍 乱弧菌、鼠伤寒沙门氏菌、弗氏志贺氏菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、肠产毒性大肠 杆菌和肠侵染性大肠杆菌。大肠杆菌和沙门氏菌在250-500微摩尔的Bi3+下生长良 好，而霍乱弧菌、弗氏志贺氏菌以及小肠结肠炎耶尔森氏菌能耐受高达50微摩尔的 Bi3+。培养物滞后时间和18小时时的最终培养物浊度均没有受这些Bi3+浓度或多或 少地影响。完全相反，12微摩尔的Bi3+(4.3微克/毫升)和3微摩尔二巯基丙醇(0.37 微克/毫升)的组合却完全抑制了所有细菌。对于大肠杆菌ATCC 25922的制菌和杀菌 浓度近似(约15微摩尔Bi3+/5微摩尔二巯基丙醇)。大肠杆菌的多种抗性(mar或sox) 突变株对铋：二巯基丙醇同样敏感。其它革兰阴性好氧菌，如肺炎克雷伯氏菌(IC24= 30/10微摩尔)和绿脓杆菌(IC24=8/2.7微摩尔)也显示出对铋：二巯基丙醇敏感。在10 株对氨基糖苷类抗生素有抗性的绿脓杆菌菌株中，所有菌株均对铋：二巯基丙醇有同 样的敏感性，不论其是氨基糖苷类渗透型还是酶灭活型突变株。6株变形菌、2株普 罗威登斯菌和1株沙雷氏菌菌株也表现出低的敏感性(≤30/10微摩尔)。7株黄单胞菌 分离株有相似的敏感性。7株霍乱弧菌(包括Ogawa和Inaba)对于15/5微摩尔的铋： 二巯基丙醇均是敏感的。洋葱伯克霍尔德氏菌的1株临床分离株是唯一表现出较高 MIC(90/30微摩尔)的菌株。

还测试了厌氧菌，溶齿放线菌在22.5/45微摩尔的铋：二巯基丙醇下受抑制，梭 菌属在50/100微摩尔下受抑制，拟杆菌属在100/200微摩尔的铋：二巯基丙醇下受抑 制。幽门螺杆菌显示出对1至6微摩尔Bi3+之间的铋：二巯基丙醇敏感。

数据清楚地表明，测试的有所革兰阳性和革兰阴性细菌和厌氧菌和好氧菌均对 铋：二巯基丙醇敏感。应注意，在拟杆菌中发现的对铋：二巯基丙醇有较高的抗性可能 是有用的，因为认为它们是肠内正常的菌群。另外，已经发现铋：二巯基丙醇对葡萄 球菌和绿脓杆菌特别有活性，这是该抗菌剂的一个不同寻常的非常有用的特征。

由于居住在肠胃道中的细菌在厌氧条件下生长，因此测定铋：二巯基丙醇在厌氧 环境下的抑制效果。用BBL GasPakPlus厌氧系统(Becton Dickinson，Cockeysville，MD) 通过琼脂扩散测试6株大肠杆菌。所选菌株是已经用于铁摄取研究的那些菌株，因 为铋抗细菌活性会被铁逆转。结果归纳在表4中。

表4

厌氧条件对Bi/BAL敏感性的影响     细菌     BisBAL的区域直径(毫米)     +O2     -O2     大肠杆菌AB1515-1(野生型)     12.6     11.0     大肠杆菌AB1515-1F(Fe2+)     15.0     11.8     大肠杆菌H1443(野生型)     11.8     10.0     大肠杆菌H854(fiu)     11.4     10.0     大肠杆菌C1087(cir)     11.9     11.4     大肠杆菌C1072(tonB)     12.2     10.4

数据表明，在厌氧条件下，铋：二巯基丙醇活性只减少10-20％。采用严格的厌 氧菌产气荚膜梭菌和脆弱拟杆菌的琼脂扩散研究也表明，在缺O2时，铋：二巯基丙醇 活性受到很小影响，这可能是由于溶解度降低的缘故。另外还通过琼脂扩散在微量 需氧的气氛下测试了幽门螺杆菌的10株临床分离株对铋：二巯基丙醇的敏感性。虽 然单用Bi3+(157微克)或二巯基丙醇(186微克)不产生或产生很小的抑制区，但是铋： 二巯基丙醇(157/31微克)却通常产生了直径8至10毫米的抑制区。

铋：二巯基丙醇是强效的抗微生物剂。与单用Bi3+或二巯基丙醇相比，铋：二巯基 丙醇的活性高1个数量级。除很少的例外，其它铋化合物或二巯基丙醇显示MIC在 1-10毫摩尔的范围内，并且效果比铋：二巯基丙醇差100至1000倍。其它三价金属(如 Al3+，Ga3+，Cr3+，Ru3+，Fe3+，Sc3+，Y3+)在和二巯基丙醇螯合时没有表现出增强的抗细菌 活性。

还发现，与Bi3+相反，铋：二巯基丙醇的抗菌效果不依赖于铁浓度。在培养基中 加入微摩尔量的铁可以逆转Bi3+(或其它三价金属)的抗菌效果。然而，即使是毫摩尔 量的铁也不会逆转或消除铋：二巯基丙醇对细菌的作用。与其它铋化合物相反，铋：二 巯基丙醇组合物与铁浓度无关是其在厌氧条件和富含铁的下肠胃道中的治疗性优 点。铋：二巯基丙醇已显示出对肠道菌丛有显著的效果，而单用碱式水杨酸铋对这些 细菌没有显著的抑制生长效果。具体地说，铋：二巯基丙醇单剂量在24小时期间使 大鼠粪便细菌的产生减少60％。每天对小鼠喂食两次100微升的1毫摩尔或10毫摩 尔铋-二巯基丙醇(2∶1)持续两周，结果导致在血琼脂上需氧或厌氧生长的粪便细菌数 目减少90％或99％。

还发现其它阳离子，如铜、银和金对铋：二巯基丙醇活性有中和作用。具体地说， 78微摩尔的铜中和了1x和10x、但不中和100x的二巯基丙醇MIC的抑制效果。因 此，这些拮抗剂可用来在需要的时候中和铋：二巯基丙醇。

铋：二巯基丙醇也能显著抑制荚膜多糖(CPS)的产生。许多细菌能产生荚膜多糖 来保护自己避免脱水和伪装抵抗宿主防御机制。进行的实验显示，在肺炎克雷伯氏 菌MIC为0.25倍时，铋：二巯基丙醇能抑制60％的荚膜表达，在低于MIC半值下， 铋：二巯基丙醇使荚膜表达减少80％以上(经糖的化学试验测得)。相反，洗必太(CHX， 一种用作抗菌剂、消毒剂和防腐剂的外用制剂)即使在0.75的MIC下对荚膜多糖表 达也没有显著的作用。这种荚膜表达减少是重要的，因为随之荚膜多糖表面包膜的 减少，细菌在抗荚膜血清存在下变得对血白细胞(WBC)吞噬摄取越来越脆弱。还显 示出，在低于0.5的MIC下，每100个WBC吞噬的细菌数从未经铋：二巯基丙醇处 理的19个增加到经铋：二巯基丙醇处理的600个以上。尽管一些其它的铋化合物对 荚膜多糖表达和吞噬摄取具有相似的效果，但是需要高100倍的浓度。而且，如上 所述，在培养基中加入铁会中和Bi(NO3)3或碱式水杨酸铋的抗荚膜多糖效果，但却 不会影响铋：二巯基丙醇的效果。

铋：二巯基丙醇还显示有效地抑制生物膜生物。具体地说，铋：二巯基丙醇显示 出能有效对抗生物膜中的细菌(它是浮游生物上的细菌)。没有其它已知的药剂具有此 功能。

铋：二巯基丙醇具有强粘附性能，这应能提高该组合物的安全性和耐受性，因为 铋：二巯基丙醇在最初接触时牢固地附着在组织上而不是通过血液自由流动。另外， 铋：二巯基丙醇的这些性能增加了组合物对细菌的固着，因为组合物牢牢地粘附在皮 肤、肠粘膜或其它组织上，从而增加了起保护作用的时间。

应理解，铋：二巯基丙醇组合物可以和改进其整体价值或用途的其它制剂组合使 用。具体地说，铋：二巯基丙醇可以和添加剂如抗氧化剂一起使用，以延长使用期。 抗氧化剂如生育酚已经表明与铋：二巯基丙醇相容。另外，可以加入聚阳离子洗涤剂， 如cetrimide或Zwittergent 3-14，因为这些试剂已经表现出能提高此组合物的活性。 铋：二巯基丙醇对洗涤剂(如SDS，吐温80)的中和作用的抵抗力比另一种膜活性杀生 物剂洗必太高100倍。因此，铋：二巯基丙醇容易和肥皂和洗涤剂组合。另外，其中 可包括增加覆盖率或效力的抗生素混合物、抗真菌、抗分支杆菌或抗病毒剂，尤其 是用来对抗肠胃道溃疡病的抗幽门螺杆菌的制剂。最后，可以包括其它化合物，如 碱、缓冲剂、H2阻断剂等原位增加pH并改善溶解度的试剂以及易与铋：二巯基丙醇 混溶而改变稠度或存留的载体化合物。考虑到二巯基丙醇有令人讨厌的气味，因此 可以加入其它试剂以改善所得产物的味道或气味。

铋：二巯基丙醇可用来抑制或预防各种传染因子和病原体的感染。组合物可以口 服、腹膜内、肌内、皮下、静脉内和局部给予，能以液体、粉末、片剂或胶囊剂的 形式给予。还考虑到组合物可用来涂布医学器械或植入物，如导管或浓集在外科用 刷中。铋：二巯基丙醇还能掺入肥皂中作为抗菌剂，或用于除臭剂/止汗剂(脚用或腋 下用)、漱口剂、接触透镜溶液、清洁剂、涂料、食物和其它易腐烂产品。另外，铋： 二巯基丙醇可用来抑制工业装置上，例如泵和纸浆生产中、在水塔、水过滤器、通 风器、空调中形成生物膜，或掺入抗臭混合物。铋：二巯基丙醇可用来预防或杀死各 种装置上、游泳池内、船上和其它受潮湿条件作用的表面上的生物膜菌群。最后， 它能用作化妆品或个人护理产品中的防腐剂或抗菌剂。

尽管还未完全了解铋：二巯基丙醇的作用机理，但是知道铋：二巯基丙醇的活性 不可能单单是溶解度增加的缘故，因为高度可溶的形式(Bi3+／二巯基丙醇之比为1∶2) 的活性与溶解度低100倍的种类(比例为2∶1)相似。另外，其它含硫醇螯合剂，即二 巯基琥珀酸(DMSA)、2，3-二巯基丙烷-1-磺酸(DMPS)以及氨基酸半胱氨酸也能和二巯 基丙醇一样或更好地溶解铋，但是不能提高它们的抗细菌性能。

铋：二巯基丙醇是两亲性(双嗜性)和聚阳离子性的。具有这样的性能的混合物通 常是膜活性剂；即它们主要通过破坏细菌膜起作用。经100/33.3微摩尔铋：二巯基丙 醇处理的大肠杆菌的电子显微照片支持了这些发现。铋：二巯基丙醇看来浓缩在膜 内。然而，没有或很少发生大分子渗漏，这提示铋：二巯基丙醇不促进裂解或渗透。 用铋：二巯基丙醇处理大肠杆菌后不久胞外戊糖的增加也提示有核酸释放。

还认为铋：二巯基丙醇可能通过Bi3+的硫醇交换灭活膜的酶活性(具体地说是膜 ATP酶活性)来发挥其作用的。荚膜和粘液的表达是高强能量的，但基本上被亚抑制 水平的铋：二巯基丙醇所关闭；这可能是ATP酶受抑制的结果。非必需的是，荚膜多 糖生产能在细菌受影响之前被关闭。这种抑制发生在大于500微摩尔的Bi(NO3)3时， 但对于铋：二巯基丙醇为5微摩尔。如上所述，效力的显著增加不能解释成在水中的 溶解度增加，而是认为是铋：二巯基丙醇的新结构促进其渗入细菌膜。渗透通过革兰 阴性细菌的外膜看来与孔蛋白没有很大关系，并且不受抗生素汇流(afflux)机制的影 响。相反，铋：二巯基丙醇以类似于洗必太或多粘菌素B的方式渗入外膜；其聚阳离 子性双亲性结构促进了对带负电荷、双亲性外膜的吸附。

实施例3：几种Bi-硫醇和铋-非硫醇的抗微生物活性。

为了通过提高溶解度来增强活性，将铋和几种潜在的螯合剂组合。测试的非硫 醇化合物是D-青霉胺、2，2′-二氨基丁酸、亚精胺、顺式1，3-二氯丙烯、EDDA、2-溴 -2-硝基-1，3-丙二醇、水杨基异羟肟酸、亚硫酸氢钠和EDTA。测试的硫醇包括二巯 基丙醇(铋)、β-巯基乙醇(βME)、2-巯基乙胺(MEN)、二硫苏糖醇(DTT)、二巯基丙-1- 磺酸(DMPS)、二巯基琥珀酸(DMSA)、1-单硫代甘油(MTG)、1，3-丙二硫醇(PDT)、3- 巯基-2-丁醇(MBO)、2-巯基嘧啶、2-硫代尿嘧啶、1-硫代-6-D-葡萄糖、硫代水杨酸、 硫柳汞、硫代乳酸、内消旋-1-1′-二巯基己二酸、2，3-二巯基丙醇三丁酸酯、硫代乙 醇酸、硫链丝菌肽、L-半胱氨酸、还原的谷胱苷肽、对-硫代甲酚、硫代二甘油、2- 巯基苯并噻唑、吡啶硫酮、苯甲硫醚、2-羟乙基二硫化物、1，4-丁二硫醇、2，3-丁二 硫醇(BDT)、1，5-戊二硫醇、1-戊二硫醇、1，6-己二硫醇、1，2-乙二硫醇(EDT)。乙二 硫醇和丁二硫醇显示出使铋活性增强几乎1000倍。非硫醇类化合物对铋的抗细菌活 性没有影响。然而，硫醇螯合剂铋、丙二硫醇、二硫苏糖醇、3-巯基-2-丁醇、β-巯 基乙醇、2-巯基乙胺和1-单硫代甘油使铋抗细菌活性增强25至300倍(通过大肠杆 菌生长的抑制测得)(表5)。硝酸铋或硫醇各自的MIC在低的毫摩尔范围内(约3毫摩 尔)，但是由于其不溶于生长培养基，其MIC不能精确地测得。没有一种硫醇酸(即 二巯基丙烷-1-磺酸或二巯基-琥珀酸)在和铋组合后增强了活性，尽管它们在溶液中 表现出相似的性能，例如呈黄色且水溶解度提高。

表5 几种铋-硫醇化合物的颜色强度、亲脂性、

最优摩尔比以及制菌浓度之间的关系 硫醇a MIC2∶1b  MIC最优c 最优比 丁醇中的Bi-硫醇比e 吸光度(410纳米)f     分子结构式 二硫醇 PDT BAL DTT DMSA 单硫醇 MBO βME MEN MTG        8.6     12.0     20.9     3000          36.5     98.8     291     650          12.0     12.0     10.8     3000          11.1     26.7     154     120      3∶1   2∶1   1∶1   -      1∶1   1∶2   1∶3   1∶4          58.5±4.9     15.5±1.7     2.7±0.5     0          81.5±0.5     38.3±0.1     8.1±0.5     8.5±0.5          12.4±0.88     6.2±0.23     2.0±0.04     1.9±0.01          1.0±0.10     1.5±0.01     2.6±0.05     2.1±0.56    SHCH2CH2CH2SH  OHCH2CHSHCH2SH  SHCH2(CHOH)2CH2SH  CO2hCHSH)2CO2H    CH3CHSHCHOHCH3  CH2OHCH2SH  CH2NH2CH2SH  CH2OHCHOHCH2SH

aPDT，1，3-丙二硫醇；BAL 2，3-二巯基丙醇；DTT，1，4-二硫苏糖醇；DMSA， 二巯基琥珀酸；MBO，2-巯基-3-丁醇；βME，2-巯基乙醇；MEN，2-巯基乙胺；MTG， 1-单硫代甘油

b铋在摩尔比为2∶1时抗肉汤中的大肠杆菌的MIC(微摩尔)；三次试验的平均值

c在最优摩尔比下抗大肠杆菌的MIC；三次试验的平均值。

d产生最优抗菌活性的铋：硫醇的摩尔比

e来自5/10毫摩尔铋-硫醇溶液的黄色颜料从水中分配到丁醇中的百分数

f5/10毫摩尔溶液的黄色颜料强度

7种活性铋-硫醇络合物在不同摩尔比下表现出最优的活性。图2中描述了摩尔 比和MIC之间的关系。铋的抗细菌活性随硫醇浓度的增加而增加，但到达顶峰后再 加入硫醇减弱了作用。MIC最优定义为在最优摩尔比下铋的抑制浓度，其基本上是用 最少的硫醇加入量获得最优的抗菌活性。如果加入足够的硫醇，四种最具活性铋-硫 醇化合物(铋：1，3-丙二硫醇、铋：二巯基丙醇、铋：二硫苏糖醇和铋：3-巯基-2-丁醇)产生 了相当低的MIC。在其各自的最优比例下，它们的MIC比Bi(NO3)3(MIC：约为3000 微摩尔)低几乎300倍。然而，只有铋：1，3-丙二硫醇和铋：二巯基丙醇在3∶1的比例下 有效。铋：二硫苏糖醇和铋：2-3-巯基-2-丁醇的MIC最优发生在1∶1的比例下。铋：β-巯 基乙醇的MIC最优发生在1∶2的摩尔比下，其是铋：二巯基丙醇的两倍。最后，2-巯基 乙胺和1-单硫代甘油的MIC最优发生在分别为1∶3和1∶4的摩尔比下，其比铋：二巯基 丙醇高8倍，但比Bi(NO3)3低25倍。

表5中给出了在最优MIC以及2∶1的比例下抗大肠杆菌的MIC数据总结。二 硫醇在铋-硫醇最优摩尔比为3∶1至1∶1下和铋产生了最大的协同作用。单硫醇通常 没有如此的协同性，其最优的抗菌活性要求摩尔比在1∶1至1∶4之间。铋-硫醇化合 物的抗菌活性和亲脂性之间非常相关，尤其当单硫醇和二硫醇分开时。每个目录中 最具活性的铋-硫醇也是最易溶于丁醇的(表5)。铋：丙二硫醇和铋：二巯基丙醇在碱性 溶液中也产生了最大程度的黄色，该黄色是形成络合物的量的指征。

为了和铋比较，使几种三价金属和硫醇化合物结合并测试其抗菌活性。测试的 金属包括三价铁、氯化铝(Ⅲ)、氯化铬(Ⅲ)、氧化镓(Ⅲ)、钌红、氧化钪(Ⅲ)、硝酸钇 (Ⅲ)和氧化钇(Ⅲ)。这些金属离子以1∶2的摩尔比与二巯基丙醇结合在一起后发现对 大肠杆菌的抗菌活性没有增强。发现二巯基丙醇使锑或砷的抗细菌活性有所增强， 但是程度不如铋。

浓缩的铋：二巯基丙醇溶液的稳定性取决于pH、温度和二巯基丙醇(铋)的浓度。 铋：二巯基丙醇在酸性溶液中稳定，但在近中性或碱性溶液中不稳定。在pH9，500 微摩尔Bi3+／600微摩尔二巯基丙醇在25℃的半寿期约为3周，而500/150微摩尔的 溶液不到1周。因此，在碱性pH、稳定性取决于铋：二巯基丙醇的摩尔比。相反， 铋：二巯基丙醇为2∶1的溶液在pH2表现出25℃2个月后活性没有明显丧失。铋：二 巯基丙醇水溶液(5毫摩尔/2.5毫摩尔)在pH小于4时无限稳定，但是在pH6-7逐渐 分解(t1／2为1-2周)。以丙二醇制备的铋：二巯基丙醇溶液显示出在pH值为3至11.6 之间不丧失稳定性，但是加入100毫摩尔HCl却破坏了活性。对铋：二巯基丙醇溶液 进行高压蒸气处理破坏了其活性，但是在100℃加热30分钟对活性没有可辨别的影 响。

杀菌活性随温度的升高而升高。75/37.5微摩尔的铋：二巯基丙醇溶液在24小时 内，在25℃使存活的大肠杆菌计数减少1个对数单位，在35℃使计数减少几乎6个 对数单位，在42℃或50℃使计数减少9个对数单位。当没有铋：二巯基丙醇存在时， 在这些温度下培育的细菌在25℃或35℃显示存活率不减少，42℃存活率下降1个对 数单位，50℃下下降3-4个对数单位。

用氢氧化钠滴定二巯基丙醇以及铋：二巯基丙醇(摩尔比为1∶2)。二巯基丙醇滴定 的结果揭示了pH9-10和10-11的两个转折区域，对应于二巯基丙醇上两个硫醇基团 的pKa值为8.5和10。在整个滴定期间，溶液均一澄清。铋：二巯基丙醇的滴定曲线 也揭示了两个转折区域，在pH3.5-4/5.0(pKa为2.9)和pH6.0-9.0(pKa为5.3)处。与 铋滴定相反，溶液因黄色沉淀而混浊，直至pH为8.0时该沉淀溶解形成澄清的黄色 溶液。

另一个与pH有关的变量是抗菌活性(图4)。100/50微摩尔的铋：二巯基丙醇对109/ 毫升大肠杆菌的杀菌活性从pH4.5到9是逐渐增加的。这与氢氧化钠对铋：二巯基丙 醇的滴定曲线以及黄色铋：二巯基丙醇沉淀的溶解度相符。在pH8和9下，杀菌活 性相对迅速，在5小时的培育时间内存活的细菌减少至接近101CFU/毫升。在pH5- 7下，整个24小时内有杀菌活性，而在5小时的培育时间里只观察到杀菌活性减少 了1-2个对数单位。在pH4下，没有观察到高于对照值的杀菌活性，这表明铋：二巯 基丙醇在该pH下大部分灭活。使大肠杆菌处在pH4或9下而没有铋：二巯基丙醇， 其存活率只受到很小的影响。

铋：二巯基丙醇的活性谱证明是相当宽的。表6中列出了铋：二巯基丙醇对几种 医学上重要的细菌的抑制和杀菌浓度。其液体形式的MIC在5.9至63.0微摩尔Bi3+的范围内，粉末形式的MIC在8.3至33.2微克/毫升的范围内。粪肠球菌对铋：二巯 基丙醇最具抗性。相反，金黄色葡萄球菌和酿浓链球菌对铋：二巯基丙醇的敏感性高 6倍。铋：二巯基丙醇还抑制肠道革兰阴性病原体、鼠伤寒沙门氏菌、肠产毒性大肠 杆菌、肠出血性(产生Vero细胞毒素)大肠杆菌、弗氏志贺氏菌、和小肠结肠炎耶尔 森氏菌，以及阴沟肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌、普通变形菌和绿脓杆菌。铋：二巯基丙 醇对几种病原体的抑制比单用铋增强100倍以上。杀菌浓度比MIC高25-30％。总 共只有粪肠球菌对铋：二巯基丙醇的杀菌活性有抗性。

表6 细菌对肉汤稀释液中的铋：二巯基丙醇的易感性

a碱性水溶液中1．5：1的铋：二巯基丙醇的冻干沉淀

*MIC，抑制细菌生长24小时的药物浓度

t MBC，减少存活率99．9％的药物浓度

NP未进行

另通过琼脂扩散测试了几种菌株的易感性。通常所有测试的细菌对于铋：二巯基 丙醇均比对单用硝酸铋或二巯基丙醇敏感(从表7中记录的抑制区来证实)。在革兰阳 性细菌中，铋：二巯基丙醇对葡萄球菌非常有效，但对链球菌的活性较低。在47株 二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌(MRSA)分离株和18株万古霉素抗性肠球菌 (VRE)中，二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌显示出抑制的部分区域延伸至 27．9±3．5毫米。没有看见二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌有部分区域。用琼 脂扩散测试的革兰阴性细菌包括6株大肠杆菌、4株侵肺军团菌和3株绿脓杆菌分 离株，所有这些菌株均显示出对铋：二巯基丙醇敏感，但是对其组成部分的反应非常 小。

表7 琼脂扩散中细菌对铋：二巯基丙醇的易感性

a二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌

b万古霉素抗性肠球菌

铋：二巯基丙醇对幽门螺杆菌和厌氧细菌也是有效的。表8归纳了各种临床分离 株和参照菌株的琼脂稀释研究。在厌氧条件下串联研究几种兼性细菌。在铋和二巯 基丙醇为l∶2的比例下，所得MIC从2．2到100微摩尔Bi3+不等。拟杆菌属通常比 其它细菌更具抗性，而幽门螺杆菌、艰难梭菌和金黄色葡萄球菌是最敏感的。幽门 螺杆菌的结果是6株抗生素抗性分离株的平均值，包括四环素、氨苄青霉素和灭滴 灵抗性菌株。铋：二巯基丙醇对大肠杆菌的抑制还发生在琼脂稀释研究中的厌氧条件 下。

表8

厌氧生长的细菌对铋：二巯基丙醇的琼脂扩散敏感性     细菌菌株     MIC(微摩尔Bi3+／微摩尔BAL)     幽门螺杆菌(6株临床分离株)     艰难梭菌ATCC 9689     溶组织梭菌ATCC 19401     产气荚膜梭菌ATCC 13124     脆弱拟杆菌ATCC 23745     卵形假杆菌ATCC 8483     脆弱拟杆菌临床分离株     溶齿放线菌ATCC 17929     大肠杆菌ATCC 25922     尿肠球菌ATCC 2358     金黄色葡萄球菌MRSA X2283l     2．2／4．4     7．5／15     22．5／45     50／100     15／30     100／200     100／200     22．5／45     50／100     50／100     7．5／15

如图3所示，铋：二巯基丙醇在水中的溶解度还取决于pH和摩尔比。在pH10 下，随着更多硫醇的加入，铋：二巯基丙醇(5毫摩尔Bi3+)逐渐可溶，直至摩尔比为 1∶1.8。比例大于1.5∶1的BisBAL在碱中最不易溶，而比例小于1∶1.5的更易溶。在pH 3，铋：二巯基丙醇(5毫摩尔Bi3+)随着更多硫醇的加入变得逐渐不溶，且在酸中、1.2∶1 的摩尔比下完全溶解，而在小于1∶1.5下最不易溶。摩尔比在1∶1上下稍稍变动就会 大大改变其在酸或碱中的溶解度。在碱性溶液中，1∶2形式的铋：二巯基丙醇使水中 的Bi3+溶解度增加至接近500毫摩尔，而在酸溶液中，2∶1的形式使丙二醇中的Bi3+ 溶解度增加至大于50毫摩尔Bi3+。其它硫醇化合物，如二硫苏糖醇、β-巯基乙醇、 1-单硫代甘油、二巯基丙烷-1-磺酸和二巯基-琥珀酸，也以类似方式明显增强了其在 水中的溶解度。

一些铋-硫醇化合物也溶于1-丁醇，这可作为亲脂性的衡量标准。在pH9-10下， 50/100毫摩尔的溶液从水中分配到丁醇相中的百分数在2.7到81.5范围内(表5)。MIC 与亲脂性有关，尤其在将二硫醇与单硫醇分开后。含有硫醇和酸性基团的络合物， 如二甲氧基苯青霉素抗性金黄色葡萄球菌、二巯基丙烷-1-磺酸、L-半胱氨酸、二巯 基己二酸和铋没有表现出协同作用，而分配到丁醇达到某种程度的所有络合物均表 现出抗细菌协同增效作用。

实施例4：铋：二巯基丙醇的抗病毒活性

有人提出铋硫醇(如铋：乙二硫醇或铋：二巯基丙醇)可用于病毒(如疱疹)处理。在 37℃下用50微摩尔Bi(NO3)3、25微摩尔二巯基丙醇(铋：二巯基丙醇)作用3小时后， 腺病毒、艾可病毒和呼吸道合胞病毒的感染滴度没有改变。然而，巨细胞病毒、1 型单纯疱疹病毒(HSV-1)和HSV-2的感染滴度分别降低83％、99.2％和99.9％以上。 单用Bi(NO3)3或二巯基丙醇没有效果。体内实验包括局部(25微升)和经口(100微升) 给药处理皮肤受到1型单纯疱疹病毒感染的无毛发小鼠。处理为每天3次，持续5 天。病灶计分为0至10(严重的带状疱疹样溃疡)。局部处理采用8周龄小鼠，10只 用DMSO处理，10只用10毫摩尔Bi(NO3)3、5毫摩尔二巯基丙醇处理。对照组的PMLS 第6天为7.5，第14天的致死率为50％，与其相比，实验组在第6天的PMLS为2.9， 第14天的致死率为14％。因此，铋-二巯基丙醇灭活了胞外疱疹病毒的感染力，并 改变了1型单纯疱疹病毒对小鼠的感染。

实施例5：单用吡啶硫酮以及和硝酸铋组合使用对假丝酵母属、新型隐球菌和菌 丝状真菌的活性

研究单用吡啶硫酮(在丙二醇中)以及和硝酸铋组合使用(硝酸铋∶吡啶硫酮为2∶1) 对白假丝酵母(7株分离株)、近平滑假丝酵母(1株分离株)、C.grabrata(1株分离株)、 热带假丝酵母(1株分离株)、新型隐球菌(5株分离株)、烟曲霉菌(1株分离株)、黄曲 霉菌(1株分离株)以及腐皮镰孢菌(1株分离株)的效果。抗真菌易感性测试用PRMI 肉汤(含L-谷氨酰胺和3[N-吗啉代]丙磺酸缓冲液165毫摩尔，没有碳酸氢钠)中的微 量肉汤稀释方法进行。对于酵母菌，根据NCCLS(M27-T，15卷，No.10)测定MICS。 对于丝状真菌，根据建议的标准化程序(J.Clin.Microb.1997，35：139-143)。将103CFU 细菌接种到只含有吡啶硫酮连续两倍稀释液(40到0.3微摩尔)以及硝酸铋和吡啶硫酮 组合(2∶1)的连续两倍稀释液(40/20-0.6/0.3微摩尔)的孔中。生长对照孔中没有药物， 阴性对照在RPMI中没有细菌。然后35℃培育MIC微量稀释液平板48小时(假丝酵 母属)和72小时(隐球菌属和丝状真菌)。MIC定义为导致生长对照有80％抑制的最低 浓度(MIC-2)以及能防止任何可辨别生长的浓度(MIC-0)。单用吡啶硫酮以及和硝酸 铋组合使用的最低杀真菌浓度通过将各孔100微升样品接种到Sabouraud葡萄糖琼 脂上来测得。MFC定义为在培育24小时后导致最初接种物的CFU数目减少90％的 最低浓度。

在比较吡啶硫酮和铋：吡啶硫酮抗各种假丝酵母菌的效果时，表9中列出了下列 结果。尽管MIC-2和MFC值之间没有看到有明显的不同，但是在许多酵母分离株 中，吡啶硫酮和铋：吡啶硫酮的MIC-0明显不同。因此，根据MIC-0数据，铋：吡啶 硫酮对假丝酵母的抑制效果比单用吡啶硫酮高4倍或更多。

表9 单用吡啶硫酮以及和硝酸铋组合使用对假丝酵母属的MIC和MFC     生物体     微摩尔     单用吡啶硫酮     硝酸铋a/比啶硫酮 MIC-2  MIC-0  MFC  MIC-2  MIC-0  MFC     白假丝酵母96-14b 2.5  10  20  10/5  10/5 ＞40/20     自假丝酵母96-99 1.25  1.25  2.5  2.5/1.25  2.5/1.25  5/2.5     白假丝酵母Y537 1.25  ＞40  2.5*  5/2.5  10/5  10/5     白假丝酵母MY1012 20  40  40  10/5  20/10  40/20     白假丝酵母96-95 0.6  ＞40  10*  10/5  5/2.5  20/10     白假丝酵母96-59 1.25  ＞40  5*  10/5  10/5  10/5     白假丝酵母96-66 0.6  40  5*  2.5/1.25  5/2.5  5/2.5     白假丝酵母96-79 2.5  ＞40  2.5*  10/5  10/5  10/5     近平滑假丝酵母96-101 2.5  ＞40  ＞40  10/5  20/10  ＞40/20     C.grabrata 96-91 2.5  ＞40  ＞40  20/10  40/20  ＞40/20     热带假丝酵母96-54 2.5  ＞40  40  5/2.5  10/5  40/20     C.Krusei 96-101 ＞40  ＞40  ＞40  ＞40/20  ＞40/20  ＞40/20

a硝酸铋在丙二醇中的MIC大于等于80微摩尔。

*吡啶硫酮的MIC和MFC重复测定三次。

在隐球菌属中，当吡啶硫酮和铋组合时，通常其活性比单用吡啶硫酮也有2-4 倍的增加(表10)。

表10

单用吡啶硫酮以及和硝酸铋组合使用对新型隐球菌的MIC和MFC     生物体     微摩尔     单用吡啶硫酮     硝酸铋a/吡啶硫酮 MIC-2  MIC-0  MFC  MIC-2  MIC-0  MFC     新型隐球菌95-116  40  ＞40  ＞40  20/10  40/20  40/20     新型隐球菌96-93  2.5  2.5  2.5  5/2.5  10/5  10/5     新型隐球菌97-55  20  20  20  5/2.5  10/5  10/5     新型隐球菌96-77  20  40  40  20/10  20/10  40/20     新型隐球菌96-84  20  40  40  20/10  40/20  40/20

表11中显示的结果揭示烟曲霉菌、黄曲霉菌和腐皮镰孢菌对吡啶硫酮单用以及 其与硝酸铋的合用均有抗性。

表11 单用吡啶硫酮以及其和硝酸铋的组合对曲霉菌和镰孢菌属的体外活性     生物体     微摩尔     单用吡啶硫酮     硝酸铋a/吡啶硫酮     MIC-2     MIC-0     MIC-2     MIC-0 烟曲霉菌6     ＞40     ＞40   ＞40/＞20   ＞40/＞20 黄曲霉菌2     ＞40     ＞40   ＞40/＞20   ＞40/＞20 腐皮镰孢菌18     ＞40     ＞40   ＞40/＞20   ＞40/＞20

实施例6：铋-硫醇抗洋葱伯克霍尔德氏菌的活性

使铋和作为潜在螯合剂的不同硫醇化合物组合，以测试其对洋葱伯克霍尔德氏 菌的活性。测试的不同硫醇是2-巯基-3-丁醇、对氯苯硫酚、3，4-二巯基甲苯、吡啶 硫酮、1，2-乙二硫醇和2，3-二巯基-1-丙醇。表12归纳了不同的铋-硫醇以及氯霉素对 洋葱伯克霍尔德氏菌的抑制性活性的结果。

表12

铋-硫醇抗62株洋葱伯克霍尔德氏菌分离株的抑制浓度     最低抑制浓度(微摩尔Bi3+)：           BisTol  BisPYR  BisBAL  BisMBO  BisφCl  BisEDT   CAP  MIC50  20.8     7.8   125.0    7.8     31.2     7.8     16.0  MIC90  41.6    31.2   125.0   15.6     62.5    62.5     64.0  MBC50  41.6    31.2   250     15.6     250      125      64  MBC90  83.2    62.5   ＞250    31.2    ＞250    250      ＞64

MBO=2-巯基-3-丁醇

φCl=对氯苯硫酚

TOL=3，4-二巯基甲苯

PYR=吡啶硫酮

EDT=1，2-乙二硫醇

BAL=2，3-二巯基丙醇

CAP=氯霉素

表12的数据表明铋-硫醇化合物，尤其是铋：3，4-二巯基甲苯、铋：吡啶硫酮和铋：2- 巯基-3-丁醇，对洋葱伯克霍尔德氏菌具有抑制性活性。铋：2-巯基-3-丁醇比所有其它 组(包括氯霉素)都优越。因此，应考虑选择铋：2-巯基-3-丁醇作为治疗或预防囊性纤 维化患者肺感染的制剂。

在分开的实验中，铋：对氯苯硫酚也表现出对洋葱伯克霍尔德氏菌(MIC=7.2±0.3 微摩尔Bi3+)和大肠杆菌(MIC=13.3微摩尔Bi3+)有抗菌活性。

实施例7：铋：硫醇对肺炎克雷伯氏菌荚膜表达的影响

使铋以不同比例和不同浓度与对氯苯硫酚以及3，4-二巯基甲苯化合物组合，以 测试它们阻止肺炎克雷伯氏菌中荚膜表达的能力。图5中所示的结果表明，摩尔比 在2∶1至1∶2之间的铋：对氯苯硫酚以及摩尔比为2∶1的铋：3，4-二巯基甲苯阻止了肺炎 克雷伯氏菌中荚膜的表达。摩尔比为1∶2的铋：对氯苯硫酚以及摩尔比为2∶1的铋：3，4- 二巯基甲苯阻止肺炎克雷伯氏菌中荚膜表达的程度与铋：二巯基丙醇相似。

本发明效果的实验证据

杀死不同细菌的效果。铋：乙二硫醇对二甲氧基苯青霉素抗性表皮葡萄球菌的 MIC90为1.63微摩尔Bi3+。对表皮葡萄球菌的参照菌株(ATCC 12228)的MIC为0.09 微摩尔。金黄色葡萄球菌ATCC 25923在2.1微摩尔下是敏感的。基本上所有细菌， 包括非常有抗性的病原体，对于小于等于5.2微摩尔的铋：乙二硫醇是敏感的。万古 霉素抗性肠球菌属和B组链球菌稍稍更具抗性，其MIC高达15微摩尔铋：乙二硫醇。

细菌生长的延迟。涂覆了铋：二巯基丙醇(50/75毫摩尔)的水凝胶导液管使细菌生 长延迟数周。每天将涂覆的导液管植入接种了细菌的新鲜琼脂中。导液管使大肠杆 菌的生长延迟了20天，并且在39天后仍有抑制性。因此，将水凝胶涂覆的塑料浸 渍铋-硫醇提供了缓慢释放到水性环境中的抗菌涂层。此涂层对不同细菌的作用能持 续3周或更长时间。

铋-硫醇作为抗生物膜试剂的效果。铋-硫醇(BTs)可用于对抗医药和工业中的生 物膜。目前已经发现了几种铋：硫醇，它们各自有不同的质量和效力。铋-硫醇的抗生 物膜作用的优点是：

1)在相当低的浓度下有效。10微摩尔的铋-二巯基丙醇抑制假单胞菌属、芽孢杆 菌属、食酸菌属、或弧菌属形成生物膜达数周时间。克雷伯氏菌或假单胞菌的荚膜 和粘液表达基本上被铋-二巯基丙醇中的5微摩尔铋消除。结果表明，与用于相同目 的的5ppm氯相比，只需用2ppm(10微摩尔)的铋-二巯基丙醇就能防止生物膜。

2)阻止生物膜的形成。铋：二巯基丙醇(1-10微摩尔Bi3+)能阻止90％以上的产粘 液细菌(假单胞菌属、食酸菌属、芽孢杆菌属、弧菌属)形成生物膜超过15天。铋：二 巯基丙醇也在25微摩尔的Bi3+防止海洋细菌生丝单胞菌属形成生物膜。

3)抑制荚膜和粘液的形成。90％以上的克雷伯氏菌荚膜表达被5微摩尔Bi3+的铋： 二巯基丙醇抑制。含2.5微摩尔Bi3+的铋：二巯基丙醇抑制了90％以上的假单胞菌海 藻酸表达，含4微摩尔Bi3+的铋：乙二硫醇抑制了80％以上的假单胞菌海藻酸表达。

4)对预先形成的生物膜的效果与对浮游生物的效果相同。生物膜对抗生素杀伤 作用的抗性通常比浮游生物高50-500倍，但是对于铋：二巯基丙醇，浮游生物MBC 与生物膜MBC大致相同。据信阳离子亲脂性试剂能渗入生物膜的中央并杀死固着生 物。铋：二巯基丙醇看来是杀死细菌而不是裂解或穿透它们，因此不会为生物膜中更 深层的其它细菌提供食料。

因此，本发明提供了一种阻止生物膜形成或生长的方法，该方法包括下列步骤： 向需要阻止生物膜形成或生长的区域施加有效量的组合物，该组合物包含金属：硫醇 络合物形式的、硫醇化合物螯合的金属，其中所述金属选自铋、砷和锑。

尽管本发明已经就其具体实施方案作了描述，但是其它许多变化和改进以及其 它用途对于本领域技术人员来说是显而易见的。

本申请是1997年10月28日提交的美国申请No.08/960，031续展申请，而该申 请是1997年6月26日提交的美国申请No.08/883，584的续展申请，而后一申请又 是1995年4月25日提交、现在撤回的美国申请No.08/428，464的续展申请。