本发明涉及用于破坏细菌生物膜的包含亲水性2-羟基羧酸的组合物，以及使用上述组合物破坏细菌生物膜的方法。
背景技术：
0、发明背景
1、细菌生物膜是复杂的表面附着细菌群落，由自身产生的聚合物基质结合在一起。生物膜基质由物质例如蛋白质(例如纤维蛋白)、多糖(例如藻酸盐)和细胞外dna组成。致密的多糖基质形成保护下面菌落的屏障，这对于清除整个自然界中存在的慢性细菌感染(包括人类疾病、作物维护、商业动物养殖场、动物疾病和生物污垢包括海洋生物污垢、膜、传感器和管道的生物污垢)来说可能是个问题。
2、生物膜是细菌分泌的有效的保护性基质。生物膜包裹并有时定位细菌菌落，形成坚不可摧的屏障来阻挡有害环境和药剂，例如杀菌或抑菌抗生素，从而保护生物膜菌落中的细菌免受伤害。此外，已知跨生物膜包裹的菌落和生物膜基质建立的浓度梯度会诱导引起抗生素耐受性和/或耐药性的机制，因此生物膜感染是全球抗菌素耐药性的主要原因。例如，跨生物膜集落的外排泵的不同存在可导致细胞突变率增加，从而导致对抗菌化合物的耐受性和/或耐药性。此外，细胞外dna的存在以及生物膜基质中细胞之间的紧密接触有利于耐受或抗性基因的水平基因转移，从而实现生存。由于这些和其他机制，生物膜中的细菌对抗菌药物的耐药性可能高出1000倍。
3、生物膜的形成对医疗保健、饮用水分配系统、食品和海洋工业等有害。例如，在食品工业中，致病菌能够在加工设施内形成生物膜，导致食品腐败并危害消费者的健康。在医院环境中，生物膜也已被证明会持续存在于医疗器械表面、患者组织上或作为漂浮聚集体而导致持续感染和其他表面(例如皂液器泵的内部)。此外，生物膜形成细菌会导致人类或动物危及生命的感染和疾病，例如囊性纤维化(cf)相关肺炎、中耳炎、牙周炎、鼻窦炎、感染性心内膜炎(ie)、慢性伤口、眼部感染和骨髓炎。
4、包裹的生物膜多糖基质可防止与所应用的治疗剂直接相互作用，治疗剂可以是抗生素或具有不同抗菌作用模式的药剂，例如用于帮助清除的噬菌体、防腐剂、盐水、氯基化合物(例如漂白剂)、碘基化合物、铜基化合物、重金属等。抗生素对生物膜菌落的持续应用加上这些菌落通过群体感应进行传播的能力，与抗生素耐药性有关。
5、生物膜的形成可以从自由漂浮的微生物附着到表面开始。生物膜的形成可以从自由漂浮的微生物附着到表面开始。这些第一批菌落(colonists)最初通过范德华力通过微弱的可逆粘附力粘附到表面。如果该菌落(colonists)没有立即与表面分离，它们可以利用菌毛等细胞粘附结构更永久地固定自己。有些物种无法自行附着在表面上，但有时能够将自己固定在基质上或直接固定在早期的菌落(colonists)上。正是在这种定植过程中，细胞能够通过群体感应进行通信。一旦定植开始，生物膜就会通过细胞分裂和募集的组合而生长。或者，生物膜可以通过细菌彼此附着、附着至另一种生物体或附着至非活体颗粒来开始，以形成自由漂浮的与生物膜相关的细菌聚集体。
6、抗生素耐药性的存在可能会阻碍用抗生素消除病原性细菌感染的尝试，细菌生物膜使抗生素耐药性变得更加困难。未能成功清除这些细菌可能会导致慢性感染，并因长期炎症而损害周围粘膜组织。
7、目前缺乏可用的受监管的生物膜破坏疗法。抗生素和疫苗治疗仍然是抗感染治疗的金标准。
8、破坏、溶解、去除或以其他方式影响生物膜基质或菌落的功能是一种重要的抗菌治疗策略，其可用于去除细菌菌落或将其暴露于免疫系统、恶劣环境和其他抗菌剂；或中断微生物对抗菌治疗的耐受和/或耐药机制。目前规定的抗生物膜策略仅限于去除生物膜的机械方法，或使用例如重金属的化学处理，其阻碍生物膜活性导致其崩溃。需要新颖、可扩展、无毒的抗生物膜疗法来消除或影响有问题的生物膜菌落和感染，并减少人类、动物和植物健康对其他抗菌疗法的耐药性；以及航运和风力涡轮机等工业应用。
9、需要替代治疗来破坏和/或去除细菌生物膜；或者至少提供生物膜破坏剂来补充额外的细菌治疗。本发明寻求提供用于破坏和去除细菌生物膜的改进的或替代的方法。
10、先前对背景技术的讨论仅旨在促进对本发明的理解。该讨论并不承认或承认所提及的任何材料是或曾经是截至申请的优先权日的公知常识的一部分。
技术实现思路
0、发明概述
1、本发明提供了用于破坏生物膜的组合物，所述组合物包含亲水性2-羟基羧酸。亲水性2-羟基羧酸优选具有立体化学，并且优选所述立体化学的一种对映异构体。具有优选立体化学的本发明的2-羟基羧酸在本文中被称为“2-羟基羧酸的优选对映异构体”、“优选的对映异构体”或“优选的2-羟基羧酸”。一方面，2-羟基羧酸的优选对映异构体是d-乳酸。
2、当优选的2-羟基羧酸不是d-乳酸时，本发明中使用的优选的2-羟基羧酸可以是其中就羟基的3维取向而言，2-羟基羧酸的羟基所对应的手性中心的绝对立体化学与d-乳酸中相应的手性中心的绝对立体化学一致的那些，如下图所示：
3、
4、优选的上述通式的2-羟基羧酸可以是其中取代基r选自以下基团的那些2-羟基羧酸及其药学上可接受的盐：氢、卤素(f、cl、br、i)、甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、环己基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、2,2-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、环庚基、苯基、苄基、呋喃基、四氢呋喃基、乙烯基(ethenyl)、乙烯基(vinyl)、烯丙基、丁烯基、异戊烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、2-甲基丙-2-烯基、己烯基、丁二烯基、戊二烯基、己二烯基、2,3-二甲基-2-丁烯基、庚烯基、辛烯基、辛三烯基、丁二烯基、1,3-戊二烯基、1,4-戊二烯基、环戊二烯基和环己二烯基，其中每个取代基(氢和卤素除外)可以是未取代的或被一个或多个选自以下的取代基取代：氢、卤素、羟基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、羧酸、酰胺或酯取代基。
5、本发明的组合物可包含0.001％至100％的总2-羟基羧酸。组合物的其余部分可以包含载体、稀释剂或赋形剂和/或其他活性剂。
6、本发明的组合物可包含非优选立体化学的2-羟基羧酸，例如l-乳酸。具有非优选的立体化学的本发明的2-羟基羧酸在本文中被称为“2-羟基羧酸的非优选的对映异构体”、“非优选的对映异构体”或“非优选的2-羟基羧酸”。非优选的2-羟基羧酸的百分比可以小于20％。或者，本发明的组合物可以不含非优选的2-羟基羧酸。因此，组合物可以仅包含具有优选立体化学的2-羟基羧酸作为2-羟基羧酸。
7、当非优选的2-羟基羧酸不是l-乳酸时，根据本发明的非优选的2-羟基羧酸是其中就羟基的3维取向而言，2-羟基羧酸的羟基所对应的手性中心的绝对立体化学与l-乳酸中相应的手性中心的绝对立体化学一致的那些，如下图所示：
8、
9、本发明还提供了破坏生物膜的方法，其包括以下步骤：
10、i.将2-羟基羧酸的优选对映异构体施用至生物膜。
11、本发明还提供了破坏生物膜的方法，包括以下步骤：
12、i.将2-羟基羧酸的优选对映异构体施用至生物膜，
13、其中2-羟基羧酸的优选对映异构体与抗微生物化合物组合。
14、本发明还提供了治疗或预防细菌感染的方法，包括以下步骤：
15、i.将2-羟基羧酸的优选对映异构体施用至感染部位。
16、本发明还提供了破坏或预防细菌感染的方法，包括以下步骤：
17、i.将2-羟基羧酸的优选对映异构体施用至感染部位，
18、其中2-羟基羧酸的优选对映异构体与抗微生物化合物组合。
19、抗微生物化合物可以是抗生素或具有不同抗菌作用模式的药剂，例如噬菌体、防腐剂、盐水、氯基化合物(例如漂白剂)、碘基化合物、铜基化合物、重金属等。
20、本发明的2-羟基羧酸组合物的优选对映异构体可用于破坏活体和非活体表面上的生物膜，以及自由漂浮的生物膜相关的细菌聚集体。
21、本发明还提供了用于治疗或预防受试者的细菌感染的包含2-羟基羧酸的优选对映异构体的组合物，其中所述细菌感染呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
22、本发明进一步提供了包含2-羟基羧酸的优选对映异构体与抗微生物化合物组合的组合物，其用于治疗或预防受试者的感染，其中所述感染与生物膜相关并且其中所述组合物破坏生物膜。
23、本发明进一步提供了包含2-羟基羧酸的优选对映异构体的组合物，其用于治疗或预防表面的微生物定植，其中所述微生物定植与生物膜相关并且其中所述组合物破坏生物膜。
24、本发明进一步提供了包含2-羟基羧酸的优选对映异构体与抗微生物化合物组合的组合物，其用于治疗或预防表面微生物定植，其中所述微生物定植与生物膜相关并且其中所述组合物破坏生物膜。
25、优选地，所述感染或定植是细菌的感染或定植。
26、本发明提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体在制备用于破坏生物膜的组合物中的用途。
27、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体用于破坏生物膜的用途。
28、本发明提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体在制备与抗微生物化合物组合的用于破坏生物膜的组合物中的用途。
29、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体与抗微生物化合物组合用于破坏生物膜的用途。
30、2-羟基羧酸的优选对映异构体可以与抗微生物化合物在相同的组合物中或者可以在单独的组合物中。抗微生物化合物可以是抗生素或具有不同抗微生物作用模式的试剂，例如噬菌体、防腐剂、盐水、氯基化合物(例如漂白剂)、碘基化合物、铜基化合物或重金属。
31、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体在制备用于治疗或预防受试者感染的组合物中的用途，其中所述感染呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
32、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体在制备与抗微生物化合物组合的用于治疗或预防受试者感染的组合物中的用途，其中所述感染呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
33、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体用于治疗或预防受试者感染的用途，其中所述感染呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
34、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体与抗微生物化合物组合用于治疗或预防受试者感染的用途，其中所述感染呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
35、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体在制备用于治疗或预防表面微生物定植的组合物中的用途，其中所述微生物定植呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
36、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体在制备与抗微生物化合物组合的用于治疗或预防表面微生物定植的组合物中的用途，其中所述微生物定植呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
37、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体用于治疗或预防表面微生物定植的用途，其中所述微生物定植呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
38、本发明进一步提供了2-羟基羧酸的优选对映异构体与抗微生物化合物组合用于治疗或预防表面微生物定植的用途，其中所述微生物定植呈生物膜的形式并且其中所述组合物破坏生物膜。
39、本发明提供了用于破坏生物膜的试剂盒，其包含：
40、a)2-羟基羧酸的优选对映异构体；和
41、b)使用说明书。
42、本发明提供了用于破坏生物膜的试剂盒，其包含：
43、a)2-羟基羧酸的优选对映异构体；和
44、b)使用说明书。
45、其中所述2-羟基羧酸的优选对映异构体与抗微生物化合物组合。
46、在上述实施方案中，2-羟基羧酸的优选对映异构体可以是d-乳酸。
47、在上述实施方案中，优选地，感染或定植是细菌的感染或定植。
1.用于破坏生物膜的组合物，所述组合物包含下式的2-羟基羧酸：
2.权利要求1的组合物，其中该2-羟基羧酸是具有下式的2-羟基羧酸的优选对映异构体：
3.权利要求2的组合物，其进一步包含具有下式的2-羟基羧酸的非优选对映异构体：
4.权利要求3的组合物，其中该2-羟基羧酸的非优选对映异构体的百分比小于20％。
5.权利要求2的组合物，其中该组合物不包含2-羟基羧酸的非优选对映异构体。
6.破坏生物膜的方法，该方法包括以下步骤：
7.权利要求6的方法，其中该2-羟基羧酸与抗微生物化合物组合使用。
8.包含权利要求1或2中任一项的2-羟基羧酸的组合物，其用于治疗或预防受试者中的微生物感染，其中该微生物感染与生物膜相关并且其中该组合物破坏该生物膜。
9.权利要求8的组合物，其中该组合物还包含抗微生物化合物。
10.权利要求1或2中任一项的2-羟基羧酸在制备用于破坏生物膜的组合物中的用途。
11.权利要求1或2中任一项的2-羟基羧酸用于破坏生物膜的用途。
12.权利要求1或2中任一项的2-羟基羧酸在制备用于治疗或预防受试者中的微生物感染的组合物中的用途，其中该微生物感染与生物膜相关并且其中该组合物破坏该生物膜。
13.权利要求1或2中任一项的2-羟基羧酸用于治疗或预防受试者中的微生物感染的用途，其中该微生物感染与生物膜相关并且其中该组合物破坏该生物膜。
14.权利要求1或2中任一项的2-羟基羧酸用于破坏或防止非活体表面上生物膜形成的用途。
15.权利要求10至14中任一项的用途，其中权利要求1或2中任一项的2-羟基羧酸与抗微生物化合物组合使用。
16.本发明提供了用于破坏生物膜的试剂盒，所述试剂盒包含：
17.权利要求16的试剂盒，其中所述2-羟基羧酸与抗微生物化合物组合使用。
18.权利要求1的组合物，其中该2-羟基羧酸是d-乳酸。
