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非合成低蛋白质橡胶胶乳产品及其测试方法.docx


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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。非合成低蛋白质橡胶胶乳产品及其测试方法专利名称::非合成低蛋白质橡胶胶乳产品及其测试方法技术领域::在此描述的本发明涉及一种得自植物原料的天然胶乳产品。更具体地说,本发明涉及一种非橡胶树(non-Hevea)的、非合成的、低蛋白质的且低致敏性的胶乳产品,该产品由原产于美国西南部和墨西哥的包括银胶菊(银胶菊属银胶菊)沙漠植物制成;还涉及测试这类产品特性的方法,以确定橡胶树(Hevea)的和合成的胶乳产品在数量和质量上的替代品或更优品,用于医疗器械,工业用途和消费性产品。背景技术::得自巴西橡胶树(HeveaZ^wz7/e似&)植物的天然橡胶,是很多工业产品的核心成分,例如在涂料,胶片和包装中。天然橡胶也被广泛应用于医疗器械和消费品中。更具体地说,胶乳被用于医疗产品中,包括手套,导管,实验室测试设备,测定,一次性套件,药物容器,注射器,瓣膜,密封件,端口,柱塞,镊子,滴管,塞子,绷带,辅料,检査床单,包裹物,覆盖物,端头,遮护物,内腔器械的护鞘,溶液袋,气球,温度计,条板(spatulas),管子,粘结剂,输液和储存系统,针冒,止血带,胶带,口罩,听诊器,医用黏合剂,胶乳伤口护理品。术后病人使用天然橡胶包括压紧带,系结件,缚紧带,充气系统,箍带,夹板,颈环和其他的支持器械,带子,衣物,以及轮椅和拐杖上的衬垫物。天然胶乳也被用于很多别的普通家用产品,诸如假奶嘴,橡胶带,黏合剂,避孕套,一次性尿布,艺术品,玩具,奶瓶,口香糖和电子器件,这里仅列出一些。然而,天然橡胶的广泛使用由于以下原因是有问题的。首先,绝大多数得自橡胶树的天然橡胶,都是由印度尼西亚、马来群岛和泰国的为数有限的品种生长出来的,并且都采用劳动密集型的收采做法。用橡胶树制成的橡胶及其产品,进口至包括美国在内的世界其他部分是相当昂贵的,而且供应链会限制原料的可获得性。此外,因为受限的生长区域和这些作物的基因相似性,植物的疫病、疾病或者自然灾害,都有可能在短时间内彻底摧毁全世界的大部分产量。第二,尤其在医疗和病人护理领域,估计有两千万美国人对在东南亚的得自橡胶树的天然橡胶的作物中发现的蛋白质过敏。如同许多其他植物一样,橡胶树会产生蛋白质,用于结构支撑以及在响应于环境条件时用于跟防御有关的目的。然而,有至少62种己知的橡胶树抗原与I型胶乳过敏有关,而且在这些得自橡胶树的胶乳蛋白质中,有12个以上是常见的人类致敏原,包括Z^vW,和用于橡胶生物合成的//^W,防御相关的蛋白质//evW,ZfevW,HevM见//evM刀2,Z/evMW,//e"7见i/e"7见//evWh以及Z/evW2,和其他蛋白质,例如//evZ5,i/ev6S,/fev69禾口//ev織当胶乳过敏个体暴露于这些蛋白质时,对橡胶树的过敏反应就开始了,引发免疫球蛋白E("IgE")抗体的产生。根据过敏的严重程度,IgE抗体会产生各种反应。典型地,胶乳过敏只限于皮肤发炎,但是,可能在某些个体中出现严重的反应,甚至死亡。另外,这些蛋白质的结构在进化中也被保留在很多植物中,而不仅仅是在橡胶树中,这就使得对橡胶树过敏的个体也受其他植物中的相似蛋白质的影响(交叉反应)。也可能是人类在橡胶树的培育中,已经无意间选择了这些致敏蛋白质的存在,而这些致敏蛋白质起着普通抗原表位(蛋白质上的抗原位点)的作用,使免疫球蛋白质E抗体在对胶乳过敏的个体中产生,使得有效的除去这些蛋白质非常困难。通常,胶乳产品的潜在致敏性是通过测量已知的IgE抗原蛋白质、总蛋白质含量和确定在特定植物种类中对已知IgE抗原蛋白质的交叉反应来确定的。含IgE抗原蛋白质含量较低的产品,较小可能在对胶乳过敏的人中引发免疫球蛋白抗体的产生。因此,具有低数量和低含量的已知IgE抗原蛋白质的产品,其致敏性大大降低。而且,存在于胶乳中的蛋白质越多,暴露在一种或多种这些蛋白质中的人类被致敏的可能性越大,因此发展成对它的过敏症。因此,减少胶乳产品中的蛋白质含量,尤其是减少那些是常见人致敏原的蛋白质的含量,是减少随后过敏反应的总数量的第一步。特定蛋白质的敏感性在对胶乳过敏的各个人中是不同的。因此,要降低过敏反应的整体风险,希望有低总蛋白质含量。总蛋白质含量低的产品引起过敏反应的可能性较小,因而比蛋白质含量较高的产品其致敏性大大减小。橡胶树胶乳产品是由每克干重胶乳的总蛋白质含量一般大于9000微克的胶乳制成的,包括上述抗原蛋白质;而且每克干重胶乳的总蛋白质含量越高,过敏反应的可能性越大。已知道也有"些非橡胶树植物会与对橡胶树过敏的个休发生交叉反应。这些植物含有相似类型的结构支持和防御相关的植物蛋白质,可在人类中产生相似的过敏反应。这些类型的植物作为橡胶树的低致敏性天然橡胶的替代品的来源的可能性非常小。总的来说,在美国人群中广泛且普遍的胶乳过敏症的代价是很大的,尤其是在医疗领域。为了避免医疗过程中不必要的过敏反应,供应者必须确保只有替代的胶乳产品与一个对胶乳过敏的病人接触。而且,本身对胶乳过敏反应的从业人员,必须确保他们不接触到基于天然胶乳的产品。最后,合成橡胶替代物往往要比非橡胶树胶乳形式的产品贵得多,而且难以获得。因此,存在着一种对非合成的、低蛋白质的天然橡胶胶乳产品的需求,这些产品在质量和数量上应可适合于替代或者优于现有的橡胶树的或合成的胶乳产品。一般而言,为工业或医疗用途而提取的胶乳都要依照包括美国试验和材料协会(ASTM)在内的各种立法机构的标准规范进行测试。对每一类型的胶乳产品都赋予一个ASTM"类型"。例如,I型胶乳包括仅用氨或甲醛保存的离心的橡胶树胶乳。II型胶乳是已被乳酯化的、且仅用氨或先用甲醛后用氨保存的橡胶树胶乳,而III型胶乳是用低氨或其他保存剂保存的离心的橡胶树胶乳。I型、II型和III型胶乳产品根据各自的ASTMD1076-02标准进行测试。参见表1。表1tableseeoriginaldocumentpage7ASTM的D1076-02标准提供了一个标准表,列出了如表l中所示的I型、n型和in型胶乳产品的若干物理或化学的特性。这些特性的每一项都与一个标准数值或标准书面值(writtenvalue)相联系,标示出某一种胶乳产品符合其类型的要求所允许的标准最小值或最大值。在通过标准数值很难或不可能测量时,标准书面值提供了一种量化方法(例如,词语"不存在"或者"存在"即是书面值)。每个特性都是根据标准方法进行测量的,即按照ASTM的D1076-02标准并基于试验结果赋予一个检测到的数值或者检测到的书面值。然后,针对每一个特性,将这些检测到的书面值或者检测到的数值与标准数值和标准书面值进行比较。在所有特性都经过测定之后,就可以确定与ASTM的D1076-02标准的符合情况;如果所有特性都符合标准书面值或者标准数值,则该胶乳就符合ASTM的D1076-02标准。然而,即使是能符合这些标准的合成的或橡胶树的胶乳产品,当用于医疗产品或者医疗器械工业时,也有不顺从的问题。如上详细讨论,橡胶树胶乳会引起致敏作用和过敏反应。在许多这些终端应用中,利用合成聚合物来进一步取代橡胶树胶乳是一种不够的解决方案,因为这些合成聚合物往往不能按需要进行工作。因此,ASTM的D1076-02标准对确定非橡胶树的天然胶乳的物理或化学特性是不够的,因为它仅仅针对橡胶树胶乳。因此,还需要一种确定高质量的、低蛋白质的、低致敏性的、无交叉反应的、本国内的天然橡胶源的化学或物理特性的方法和标准,可用来在数量上和质量上评价非橡胶树天然橡胶胶乳替代品的可替代性和优越性,以用于医疗、工业和消费产品及应用。图1是比较橡胶树胶乳蛋白质和非橡胶树胶乳蛋白质的免疫印迹照片。图2是描绘具有变化的含硫量的橡胶树胶乳手套和银胶菊胶乳手套薄膜的拉伸强度的曲线图。图3是描绘具有变化的含硫量的橡胶树胶乳手套和银胶菊胶乳薄膜的断裂伸长率水平的曲线图。图4是描绘用粘度计在多个每分钟转速(RPM)下测得的银胶菊胶乳和橡胶树胶乳的粘度的曲线图,图5是描绘在存在不同数量的两种起稳定作用的化合物时银胶菊胶乳的机械稳定性的曲线图。图6是描绘不同含硫量的、未老化的和已老化的银菊胶胶乳薄膜的断裂伸长率的曲线图,与具有可比的含硫量的、未老化的和已老化的橡胶树胶乳薄膜进行对比。图7是描绘具有不同含硫量的、未老化的和已老化的银菊胶胶乳薄膜的模量特性的曲线图,与时未老化的和已老化的具有相当含硫量的橡胶树胶乳薄膜进行对比。图8是参照橡胶外科手套的ASTM的D3577-02标准规范,描绘了未老化的和已老化的银菊胶胶乳薄膜的各种特性的条形图,与己老化的和未老化的橡胶树胶乳薄膜进行对比。图9是对比胶银菊胶乳薄膜和橡胶树胶乳薄膜物理特性的曲线图。图IOA和10B是对比银胶菊胶乳薄膜和橡胶树胶乳薄膜的伸展-松弛特性的曲线图。图11显示为银胶菊胶乳手套进行水凝胶涂层的三种可选方案的流程图。具体实施例方式这里揭示的内容是针对符合美国试验与材料协会(ASTM)的I型、II型或m型胶乳产品的规范的非橡胶树的、非合成的、低蛋白质的胶乳产品的。这里揭示的内容还提供了非橡胶树天然胶乳产品特性的确定方法,以评估非橡胶树天然胶乳产品对现有橡胶树胶乳的和合成的胶乳产品的可替代性,同时显示了这里揭示的非橡胶树的、非合成的、低蛋白质的且低致敏性的胶乳产品的优越性和优点。这里揭示的方法提供了非橡胶树天然橡胶胶乳的新标准(为便于参考,这里称为"银胶菊标准")。银胶菊标准的概要内容列于表2。而且,根据如以下表2所示的新近形成并在此揭示的银胶菊标准,在此揭示的产品是符合或者超过针对非橡胶树天然橡胶产品中化学和物理组成的标准的产品。表2tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10非橡胶树天然橡胶源的例子包括但不限于银胶菊(银胶菊属银胶菊)、续随子(大戟属续随子)、马里奥拉(mariola)(银胶菊属)、银鲛(橡胶草属nauseosus)、乳草属植物(马利筋属)、秋麒麟草属植物(一枝黄花属)、白印度车前草(蟹甲草属atripilcifolia)、树胶蔓藤(Crypstogeiagrandiflora)、俄罗斯蒲公英(蒲公英属和鸦葱属)、山薄荷(密花薄荷属incanum)、美州石蚕属植物(Teucreumcanadense)、高吊钟花(风铃草属亚美利加)。所有这些非橡胶树天然橡胶源都能根据所揭示的方法进行评估,以确定其是否适合用于所揭示的非合成的、低蛋白质的、低致敏性的胶乳产品。特别地,银胶菊(银胶菊属银胶菊)是一种原产于美国西南部和墨西哥北部的沙漠植物,与橡胶树胶乳相比较,它可生产出胶乳质量基本相同或更好的多聚异戊二烯。因此,非橡胶树天然橡胶胶乳和银胶菊胶乳这两个术语在本文中可交替使用。另外,经处理的银胶菊胶乳没有会引起橡胶树胶乳的致敏特性的蛋白质。在银胶菊胶乳中的天然橡胶聚合物具有高的分子量,因此用这种材料制成的产品可用于高性能应用中。在天然状态下,产自银胶菊植物的树液其蛋白质并不低。可是,通过儿个处理步骤,可从银胶菊中提取低蛋白质的天然橡胶胶乳。低蛋白质银胶菊胶乳是通过在水悬浮液中从银胶菊植物的完整薄壁组织细胞中除去橡胶颗粒而获得的。在处理之前,该植物保持在水合状态,在碱性水溶液萃取介质中均质化。然后,将特定比重略小于1的橡胶颗粒采用一系列离心步骤和/或乳化剂浮选从均匀混合浆中进行纯化。这一过程所产生的天然橡胶胶乳其残余细胞质或可溶性蛋白质成分非常少。另外,根据所希望的用途,还可以使用各种稳定剂和添加剂来改变物理特性、储存时间或质量。例如,采用加硫的方法,通过在现有的胶乳聚合物链之间形成硫交联,可改变该材料的柔韧性或"松弛性"。根据所希望的用途,还可以在银胶菊胶乳中添加其他的化学品或者稳定剂等添加剂。总之,经纯化的银胶菊胶乳可长期保持稳定,还可用来制造很多种产品,包括医疗用的低致敏性产品。银胶菊胶乳因其具有低致敏的特性而在医疗产品市场中有很多潜在的应用。这些特性包括(1)蛋白质非常少,每克(g)干重胶乳含蛋白质总量低于200微克(吗);(2)没有可检出量的任何已知的橡胶树IgE抗原蛋白质;(3)有限量的残留蛋白质是疏水性的,并且结合在橡胶相中,限制了被吸收到人体皮肤中、组织中或者被抽提到体液中的可能性;(4)在银胶菊胶乳中的蛋白质中,没有和对橡胶树胶乳(I型胶乳)产品的胶乳过敏是交叉反应的。由于种种原因,随着时间的推移,银胶菊胶乳也不太可能引起长期的胶乳敏感性或者广泛的过敏反应。在历史上,充分渗滤的橡胶树胶乳产品在医疗产业中广泛应用了好几十年,用来防止疾病的传播而不引起I型胶乳过敏,而且这些产品含有的蛋白质多很多,比银胶菊胶乳产品蛋白质含量的45倍还多。当人类更多地暴露到这类产品时,尤其是暴露到可溶性蛋白质含量高的渗滤很差的产品时,会在很大比例的人口开始引发过敏。而这不太可能发生在不含可溶性胶乳蛋白质的银胶菊。银胶菊胶乳产品,正如在此所揭示的,也具有只有天然橡胶材料才拥有的物理优点,并且由其制成的医疗产品可达到或超过适用于橡胶树产品的ASTM的D3577-01的物理特性标准,而这是合成的聚合材料达不到的。这些性质也与产品的安全性有关,因为它们提高了胶乳薄膜的强度和弹性,还提高了产品的适配度和触感,比如外科手套。首先,根据本文的揭示内容,银胶菊胶乳产品含有非常少量的可溶性蛋白质,因为它们是由植物均匀混合浆中的橡胶颗粒纯化而制得的。与橡胶树胶乳不同,银胶菊胶乳在可使用之前必须经过纯化。这个过程除去了非橡胶植物成分,包括可溶性蛋白质和水溶性植物色素。还未经充分纯化的银胶菊胶乳含有高含量的绿色和棕色色素。这些色素可为胶乳的质量和可溶性蛋白质含量提供视觉线索。有颜色的胶乳质量较低,不足以产生高性能的胶乳,并会有较高含量的可溶性蛋白质。第二,根据本文所揭示的内容,在相同的干重下,银胶菊胶乳产品其总蛋白质含量比橡胶树胶乳低约90倍。第三,银胶菊胶乳产品的处理无需经过减少蛋白质的渗滤步骤,因为银胶菊胶乳产品的可溶性蛋白质含量非常低。任何残留蛋白质的大部分都是不可溶的或疏水性的,这意味着该产品不会被吸收到人体皮肤内,而这在未经过渗滤或渗滤很差的橡胶树产品中是成问题的,其总蛋白质的高达50%或以上是亲水性的或高可溶性的。这种高可溶性是促进敏感性的主要因素,并最终引发过敏反应。相比较之下,存在于银胶菊胶乳中的可溶性蛋白质的含量比即使是渗滤最好的橡胶树胶乳产品也低约

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