用于检测感染的溶致变色指示剂

相关申请

本申请要求2021年4月12日提交的美国临时专利申请号63/173,611的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及使用溶致变色指示剂有效检测pH的变化的组合物和方法。在特定实施方式中，本发明还涉及基于pH变化的可视检测在手术部位有效检测感染。

背景技术

手术部位感染是医院内或医院获得性感染最常见的原因之一。这些感染通常由革兰氏阳性菌种(如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes))，以及革兰氏阴性菌种(如铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)或大肠杆菌(Escherichia coli))引起。临床症状可包括局部发红、疼痛、伤口引流、延迟愈合、肿胀和发烧。

数百万的外科手术在住院医院、门诊医院附属医院或独立环境中进行。手术部位感染可发生在高达5％的这些外科手术中，并且感染与显著的发病率和死亡率相关。此外，这经常导致由于长期抗生素治疗的住院时间增加和额外费用。

外科手术的核心指南通常包括通常在整个外科手术中通用的预防手术部位感染的建议。在这些建议中，最常用的方法包括在皮肤切口前施用术前抗微生物剂、在手术前后清洁皮肤以及伤口监测。此外，世界各地的医院都调整了手术方案，以努力降低手术部位感染的可能性。然而，尽管感染迹象一旦出现，就很难控制，进而成为手术部位感染如此危险的原因，但是检查切口部位明显感染迹象的方案没有改变。如果手术部位感染早期发现，就可以用抗生素治疗伤口，而不需要额外的手术。这些担忧广泛适用于任何类型的伤口部位，尤其是在难以获得医学治疗的欠发达国家。

为此，存在对在临床和非临床环境中有效检测细菌感染的方法的需要。本公开内容的组合物、方法和用途提供了有效地检测医学、生物医学、兽医或临床环境或需要保持无细菌的任何其他环境中的pH变化。pH变化的检测可以应用于可视检测在伤口部位(如手术部位)的感染。本文公开了用于检测pH变化以及进而检测任何环境中的细菌感染的新方法。

此外，在发展中国家存在对用以诊断感染的廉价且易于获得的工具的需要。在这些国家，人们可能没有能力去就医，使用简单且广泛适用的组合物来指示感染将使人们知道需要医疗护理。

发明内容

在一个方面中，本公开内容提供了一种组合物，其包含来自至少一种甜菜(Betavulgaris)球茎的提取物、来自至少一种姜黄(Curcuma longa)根的提取物和至少10％的醇。

在一个方面中，本公开内容提供了一种组合物，其包含溶致变色指示剂，其中所述溶致变色指示剂是pH响应性可视指示剂，以及所述组合物进一步包含来自至少一种姜黄根的提取物。

在一个方面中，本公开内容提供了一种方法，其包括：从至少一种甜菜球茎制备第一提取物，从至少一种姜黄根制备第二提取物，和在包含醇的溶液中合并所述第一和第二提取物。

附图说明

专利或申请文件包含至少一个以彩色绘制的附图。经请求并支付必要费用后，专利局将提供带有彩色附图的本专利或专利申请公开文本的副本。

本实施方式通过附图中的图来说明，其未必是按比例的，其中相似的附图标记指示相似的元件，并且其中：

图1：图1A显示了甜菜提取物在一系列pH条件下的色标。图1B显示了用甜菜提取物处理的一组聚酯-棉混纺缝线。从左到右，缝线经受pH 5的溶液、无溶液对照和pH 9的溶液。该图像显示了经过5分钟后的缝线。图1C显示了与图1B中相同组的三条缝线，除了经过约60小时以外。用甜菜提取物和pH 9的溶液处理的缝线目视与对照和pH 5处理的不同。

图2：图2A描绘了一组拭子。每个拭子都已使用1mL甜菜球茎提取物处理。图2B描述了在应用以下溶液一小时后的同一组拭子；从左到右：不添加任何物质的对照、pH 5溶液、pH 9溶液、蒸馏水、91％乙醇以及pH 9溶液，然后应用1mL水。

图3：图3显示了包含来自甜菜球茎的提取物的混合物的抗菌性质。图3A显示了当在37℃的皮氏培养皿上生长12小时时大肠杆菌(E.coli)的正常生长。图3B显示了与图3A相同的皮氏培养皿、但包含来自甜菜球茎的提取物的丝覆盖在培养皿的这一部分上，并且看不到大肠杆菌的生长。图3C是去除丝后拍摄的照片，并且同样，在丝接触的区域内或周围没有看到大肠杆菌生长。

图4：图4A是派瑞林C(parylene C)的化学结构的示例性说明，其可与本发明的溶致变色指示剂一起用作薄膜涂层化合物。图4B是派瑞林C薄膜涂层的涂覆工艺中的步骤的示例性说明。(VSi派瑞林“涂覆和沉积工艺”

https://vsiparylene.com/about-parylene/#deposition-process)。

图5：图5A-C显示了三组缝线，每组包含三条缝线，其包含在10％醇中的来自甜菜的提取物和来自姜黄的提取物的混合物并使用派瑞林C涂覆。图5D-F显示了与图5A-C中所示相同的三组缝线，除了图5D已在pH 5的溶液中处理，图5F已在pH 9的溶液中处理。图5E没有添加溶液，代表阴性对照。图5G-I显示了应用上述溶液10分钟之后的与图5D-F相同组的缝线。与图5G-H相比，响应碱性pH9的变化是清楚的。

图6：图6A显示了在pH 5的溶液(左，标记为C5)和pH 9的溶液(右，标记为C9)中的两管紫甘蓝提取物。图6B显示了在pH 5的溶液(左，标记为BC5)和pH 9的溶液(右，标记为BC9)中的两管等份的紫甘蓝提取物和甜菜提取物。图6C显示了在pH 5的溶液(左，标记为B5)和pH 9的溶液(右，标记为B9)中的两管甜菜提取物，作为阳性对照展示。

具体实施方式

除非另有定义，否则所使用的所有技术和科学术语具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。在术语以单数形式提供的情况下，发明人还考虑了由该术语的复数形式描述的本公开内容的各方面。如果通过引用并入的参考文献中使用的术语和定义存在差异，则本申请中使用的术语应具有本文给出的定义。所使用的其他技术术语在其使用的领域中具有其普通含义，如通过各特定领域的词典来举例说明的，例如，“The American

本文引用的任何参考文献，包括例如所有专利、已公开的专利申请和非专利出版物，均通过引用整体并入本文。

当提出一组备选方案时，会具体设想组成该组备选方案的成员的任何和所有组合。例如，如果一个项目选自由A、B、C和D组成的组，则发明人特别地设想每个单独的备选方案(例如，单独的A、单独的B等)，以及诸如A、B和D；A和C；B和C等的组合。当在两个或更多个项目的列表中使用时，术语“和/或”指单独列出的项目中的任何一个，或与任何一个或多个其他列出的项目组合。例如，表达“A和/B”旨在表示A和B中的一个或两个，即，单独的A、单独的B或A和B的组合。表达“A、B和/或C”旨在表示单独的A、单独的B、单独的C、A和B的组合、A和C的组合、B和C的组合或者A、B和C的组合。

当本文中提供数字范围时，该范围被理解为包括该范围的边界以及该范围的限定边界之间的任何数字。例如，“1与10之间”包括介于1与10之间的任何数字，以及数字1和数字10。

当术语“约”用于指代数字时，被理解为指加或减10％。例如，“约100”将包括从99至110。

如在本文中所使用的，除非上下文清楚地另外指明，单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”包括复数形式。例如，术语“一个化合物”或“至少一种化合物”可以包括多种化合物，包括其混合物。

如在本文中所使用的，甜菜碱，也称为无水甜菜碱或三甲基甘氨酸，是具有带有正电荷阳离子官能团的中性化合物。甜菜碱天然存在于人体内，可以在诸如甜菜和菠菜的食物中找到。在一个实施方式中，甜菜碱是从至少一种甜菜中获得的。在一个进一步的实施方式中，甜菜碱是从甜菜以外的来源获得的。在一个进一步的实施方式中，将甜菜碱用作在伤口部位或手术部位的溶致变色指示剂以诊断细菌感染。

如在本文中所使用的，将pH定义为溶液酸度和碱度的测量值，其为比例尺上的数字，其中值7表示中性，数字越低表示酸度增加，数字越高表示碱度增加，每个变化单位表示酸度或碱度的十倍或对数变化。pH也可以定义为以每升溶液的克当量表示的有效氢离子浓度或氢离子活性的负对数。低于7的pH值也称为酸性pH分数，高于7的pH值也称为碱性pH分数。

健康的人类皮肤是天然酸性的，并且通常具有5的pH。伤口部位和手术部位可能会感染微生物或细菌，这些感染可能会导致患者生病或死亡。感染伤口具有9或更高的pH。本发明提供了使用与变色指示剂相组合的医疗装置来检测在手术部位的感染的器械和方法。

如在本文中所使用的，溶致变色指示剂指，但不限于，可用于通过UV、可见或近红外光谱测量获得溶剂极性的化合物。参见，例如，Reichardt,Chem.Rev.,1994,第2319-2358页。在一个实施方式中，溶致变色指示剂在暴露于相对于溶致变色指示剂的此前环境具有碱性pH的材料时提供pH的变化的可视指示。在一个进一步的实施方式中，pH的变化的可视指示是包含溶致变色指示剂的组合物的颜色变化。在另一个实施方式中，溶致变色指示剂显示了当应用于具有细菌感染的伤口部位时pH的变化的可视指示。在一个进一步的实施方式中，包含甜菜碱的溶致变色指示剂在暴露于与当将指示剂应用于细菌感染部位时出现的中性pH相比的碱性pH时变暗。在一个进一步的实施方式中，包含甜菜球茎的提取物的溶致变色指示剂在暴露于与当将指示剂应用于具有细菌感染的部位时出现的中性pH相比的碱性pH时变暗。在一个进一步的实施方式中，包含甜菜球茎的提取物的溶致变色指示剂在暴露于与当将指示剂应用于具有细菌感染的部位时出现的中性或酸性pH相比的碱性pH时由红色变成紫色。

如在本文中所使用的，“提取物”指从细胞壁和细胞膜的破裂获得的组合物，固体、液体或者这两者的组合。细胞壁和细胞膜内的分子可以通过本领域公知的任何手段提取。在一个实施方式中，提取物是通过常规工艺制备的，如混合、研磨、压碎、敲打、摩擦或其任何组合，是包含需要提取的分子的材料。在一个实施方式中，通过本领域常用的技术，如超声处理制备提取物。可以设想，本领域公知的任何等效方法都可以用于制备用于所公开的方法和组合物的提取物。还设想对提取物进行进一步处理以去除杂质，包括但不限于任何类型的尺寸排阻方法。

在一个方面中，将包含来自甜菜植物球茎的提取物的溶致变色pH指示剂用于对缝线或伤口覆盖物进行染色。在存在碱性pH时，包含含有甜菜的溶致变色pH指示剂的缝线或伤口覆盖物将变色。在一个进一步的方面中，溶致变色pH指示剂通过紫色标记碱性pH环境。已知细菌感染会在受感染的伤口部位产生碱性pH条件。通过这种方式，包含含有甜菜的溶致变色pH指示剂的本文公开的组合物提供了一种用于检测在伤口部位的细菌感染的新方法。

甜菜植物的球茎含有化学品甜菜碱，其是溶致变色指示剂。含有甜菜碱的溶致变色指示剂的一个实例是Reichardt氏染料。在一个方面中，当在细菌存在并活跃代谢时出现的pH变得更碱性时，本发明的指示剂经历可见的颜色变化。在一个进一步的方面中，颜色变化是在碱性pH环境中向颜色紫色的变化。在另一个方面中，本发明的溶致变色指示剂可以含有从植物根获得的提取物形式的姜黄。在一个进一步的方面中，将姜黄提取物混合到包含溶致变色指示剂的溶液中。在另一个方面中，将甜菜与异丙醇或任何其他醇混合在溶液中。在一个其他方面中，含有溶致变色指示剂的溶液包含约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。在一个进一步的方面中，含有溶致变色指示剂的溶液包含至少13％的醇。在一个进一步的方面中，含有溶致变色指示剂的溶液包含至少15％的醇。在一个进一步的方面中，含有溶致变色指示剂的溶液包含至少20％的醇。在一个进一步的方面中，含有溶致变色指示剂的溶液包含至少7％的醇。在一个进一步的方面中，含有溶致变色指示剂的溶液包含至少5％的醇。在一个进一步的方面中，含有溶致变色指示剂的溶液包含至少3％的醇。在另一个方面中，在最终溶液中醇在水中稀释。

在一个实施方式中，溶致变色指示剂包含等份甜菜提取物和等份姜黄提取物。在一个实施方式中，溶致变色指示剂包含两份甜菜提取物和一份姜黄提取物。在一个实施方式中，溶致变色指示剂包含一份甜菜提取物和两份姜黄提取物。在一个实施方式中，溶致变色指示剂包含两份甜菜提取物和三份姜黄提取物。

如在本文中所使用的，丝是指，但不限于，任何天然或合成材料，适用于吸收或涂覆包含溶致变色指示剂的组合物。在一个方面中，溶致变色指示剂包含甜菜碱。在一个优选实施方式中，甜菜碱存在于来自甜菜球茎的提取物中。在一个实施方式中，丝可以是多孔的或无孔的。在一个进一步的实施方式中，丝适用于医疗程序。在一个进一步的实施方式中，丝适合用作伤口缝线。在另一个实施方式中，丝适合用作伤口覆盖物。丝的非限制性实例包括纱布、医用拭子、棉、普里林(prolene)、丝线、聚酯、肠线、羟乙酸乳酸聚酯(polyglactin)、聚乙二醇、聚卡普隆(poliglecaprone)、聚对二氧环己酮(polydioxanone)、聚酰胺及其混合物。在一个进一步的实施方式中，丝由合成纤维构成。在一个进一步的实施方式中，丝由天然纤维构成。

在一个实施方式中，丝，如缝线或伤口覆盖物，可以被本发明的溶致变色指示剂浸透、灌注、涂覆或以其他方式处理。在一个方面中，溶致变色指示剂包含甜菜碱。在一个优选实施方式中，甜菜碱存在于来自甜菜球茎的提取物中。在一个进一步的方面中，提供了一种方法，通过该方法在应用到伤口之前将包含溶致变色指示剂的溶液添加到缝线或伤口覆盖物中。在另一个方面中，提供了一种方法，通过该方法在应用到伤口之后将包含溶致变色指示剂的溶液添加到缝线或伤口覆盖物中。在这些实施方式的每一个中，由细菌的存在触发的pH变化所产生的颜色变化是足够明显的，足以被无辅助的人眼检测到。

如在本文中所使用的，伤口部位是人或动物身体上的位置，其中皮肤表面已被破坏或擦伤。在一个方面中，手术部位是伤口部位。不受限制地，伤口可以是裂伤、割伤、切伤、撕裂、孔洞、切口或病变。在一个其他方面中，伤口部位可以是任何易于细菌生长和/或感染的环境。

如在本文中所使用的，在本公开内容中将手术部位定义为已经进行了手术的人或动物身体的特定部分。手术部位还可以包括已经发生其他开放性伤口(如裂伤、割伤、切伤、撕裂、孔洞、切口或病变)的身体上的部位。手术部位感染可能发生在这些部位中的任何一个，使用传统方法检测可能需要很长时间。

在一个非限制性实例中，通常与伤口部位感染相关的细菌包括葡萄球菌属亚种(Staphylococcus ssp.)、链球菌属亚种(Streptococcus ssp.)、假单胞菌属亚种(Pseudomonas ssp.)、埃希氏菌属亚种(Escherichia ssp.)、肠球菌属亚种(Enterococcusssp.)、变形杆菌属亚种(Proteus ssp.)、沙雷氏菌属亚种(Serratia ssp.)、肠杆菌属亚种(Enterobacter ssp.)、不动杆菌属亚种(Acetinobacter ssp.)和克雷伯氏菌属亚种(Klebsiella ssp.)。通常与伤口部位感染相关的其他细菌包括但不限于化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)、粘质沙雷氏菌(Serratiamarcescens)、阴沟肠杆菌(Enterobacter clocae)、硝酸盐阴性不动杆菌(Acetinobacteranitratus)、肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphyloccus aureus)和凝固酶阴性葡萄球菌(Staphylococci)。

如在本文中所使用的，缝线指一种医疗装置，通常用于在手术后通过将身体组织保持在一起来闭合切口、穿刺、裂伤等，如存在于手术或伤口部位的那些。缝线通常是连接到针上的线，针穿过开放的身体组织缝合。缝线用外科结固定。在一个实施方式中，缝线用本公开内容的溶致变色指示剂浸透。在另一个实施方式中，缝线被涂覆本公开内容的溶致变色指示剂。在一个方面中，溶致变色指示剂包含甜菜碱。在一个优选实施方式中，甜菜碱存在于来自甜菜球茎的提取物中。

伤口覆盖物通常用于封闭或包覆伤口或手术部位。伤口覆盖物的非限制性实例包括纱布海绵、纱布绷带、非粘性垫、非粘性伤口敷料、泡沫敷料、藻酸钙、水凝胶辅料、水胶体、藻酸盐、复合物和透明敷料。在一个实施方式中，本公开内容的任何溶致变色指示剂可以与任何伤口覆盖物结合使用。在一个方面中，溶致变色指示剂包含甜菜碱。在一个优选实施方式中，甜菜碱存在于来自甜菜球茎的提取物中。

如在本文中所使用的，薄膜涂层指在包含本公开内容的任何溶致变色指示剂的材料上物质的沉积。在一个方面中，溶致变色指示剂包含甜菜碱。在一个优选实施方式中，甜菜碱存在于来自甜菜球茎的提取物中。在一个进一步的实施方式中，薄膜涂层允许外部环境与本公开内容的溶致变色指示剂相互作用。在一个实施方式中，本发明的薄膜涂层是派瑞林C或具有相似性质的任何合适物质的薄膜涂层。薄膜涂层可以涂覆在包括本公开内容的任何溶致变色指示剂的任何材料上。薄膜涂层可以沉积在包括本公开内容的任何溶致变色指示剂的任何材料上。

在一个方面中，本公开内容提供了一种方法，其包括将伤口与包含至少一种溶致变色指示剂的丝接触，基于该至少一种溶致变色指示剂中的可视变化来检测pH的变化，以及基于所述可视变化来诊断细菌感染。在一个进一步的实施方式中，至少一种溶致变色指示剂是来自至少一种甜菜球茎的提取物。在一个进一步的实施方式中，溶剂包含来自至少一种姜黄根的提取物。在一个进一步的实施方式中，溶剂包含约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少13％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少15％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少20％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少7％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少5％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少3％的醇。在另一个方面中，在最终溶液中醇在水中稀释。在另一个实施方式中，溶致变色指示剂是甜菜碱。在另一个实施方式中，将伤口与缝线形式的丝接触。在另一个实施方式中，将伤口与伤口覆盖物形式的丝接触。在一个进一步的实施方式中，丝被薄膜涂层涂覆。

在一个方面中，本公开内容提供了一种方法，其包括将伤口与丝接触，向该丝应用包含至少一种溶致变色指示剂的溶液，基于该至少一种溶致变色指示剂的可视变化来检测pH的变化，以及基于该可视变化来诊断细菌感染。在一个进一步的实施方式中，至少一种溶致变色指示剂是来自至少一种甜菜球茎的提取物。在一个进一步的实施方式中，溶液包含来自至少一种姜黄根的提取物。在一个进一步的实施方式中，溶液包含1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少13％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少15％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少20％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少7％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少5％的醇。在一个方面中，溶液还包含至少3％的醇。在另一个方面中，在最终溶液中醇在水中稀释。在另一个实施方式中，溶致变色指示剂是甜菜碱。在另一个实施方式中，将伤口与缝线形式的丝接触。在另一个实施方式中，将伤口与伤口覆盖物形式的丝接触。在一个进一步的实施方式中，丝被薄膜涂层涂覆。

在一个方面中，本公开内容提供了一种方法，其包括从至少一种甜菜球茎制备第一提取物，从至少一种姜黄根制备第二提取物，以及在包含醇的溶液中合并所述第一提取物和所述第二提取物。在一个实施方式中，溶液包含约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。在一个进一步的方面中，溶液还包含至少13％的醇。在一个其他方面中，溶液还包含至少15％的醇。在一个其他方面中，溶液还包含至少20％的醇。在一个其他方面中，溶液还包含至少7％的醇。在一个其他方面中，溶液还包含至少5％的醇。在一个其他方面中，溶液还包含至少3％的醇。在另一个方面中，在最终溶液中醇在水中稀释。在另一个实施方式中，该方法包括将溶液应用于丝。在一个进一步的实施方式中，丝是选自由以下组成的组的形式：缝线、拭子、纱布海绵、纱布绷带、非粘性垫和非粘性伤口敷料。在另一个实施方式中，该方法包括将丝封闭在薄膜涂层中。在一个进一步的实施方式中，薄膜涂层是派瑞林C的涂层。在一个进一步的实施方式中，使用超声或等效方法以破碎细胞壁和细胞膜来制备来自至少一种甜菜球茎的第一提取物和来自至少一种姜黄根的第二提取物。

在一个方面中，本公开内容提供了一种用于检测在伤口部位的细菌感染的组合物，其包含溶致变色指示剂，其中所述溶致变色指示剂是pH响应性可视指示剂。在另一个方面中，溶致变色指示剂包含来自至少一种甜菜球茎的提取物。在另一个实施方式中，溶致变色指示剂包含来自至少一种姜黄根的提取物。在一个进一步的实施方式中，溶致变色指示剂包含来自至少一种甜菜球茎的提取物和来自至少一种姜黄根的提取物。在一个实施方式中，溶致变色指示剂包含约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少13％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少15％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少20％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少7％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少5％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少3％的醇。在另一个方面中，在最终溶液中醇在水中稀释。在另一个方面中，醇是异丙醇。

在一个方面中，本公开内容提供了一种用于检测在手术部位的细菌感染的组合物，其包含溶致变色指示剂，其中所述溶致变色指示剂是pH响应性可视指示剂。在另一个方面中，溶致变色指示剂包含甜菜碱。在另一个实施方式中，溶致变色指示剂包含来自至少一种姜黄根的提取物。在一个进一步的实施方式中，溶致变色指示剂包含甜菜碱和来自至少一种甜菜根的提取物。在另一个实施方式中，溶致变色指示剂包含约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少13％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少15％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少20％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少7％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少5％的醇。在一个方面中，溶致变色指示剂包含至少3％的醇。在另一个方面中，在最终溶液中醇在水中稀释。在另一个方面中，醇是异丙醇。

在一个方面中，本公开内容提供了一种组合物，所述组合物包含溶致变色指示剂和丝。在一个方面中，溶致变色指示剂包含甜菜碱。在一个优选实施方式中，甜菜碱存在于来自甜菜球茎的提取物中。在一个实施方式中，丝选自由以下组成的组：棉、普里林、丝线、聚酯、肠线、羟乙酸乳酸聚酯、聚乙二醇、聚卡普隆、聚对二氧环己酮、聚丙烯和聚酰胺。在另一个实施方式中，丝包含薄膜涂层。在一个进一步的实施方式中，薄膜涂层包含派瑞林C。

在一个方面中，本公开内容提供了一种用于在伤口部位处或伤口部位上使用的包含溶致变色指示剂的组合物。在一个方面中，溶致变色指示剂包含甜菜碱。在一个优选实施方式中，甜菜碱存在于来自甜菜球茎提取物中。在一个实施方式中，伤口部位是在人身体上。在另一个实施方式中，伤口部位是在动物身体上。在一个进一步的实施方式中，动物选自由以下组成的组：犬、猫、牛、绵羊、山羊、美洲驼、猪、马和驴。

本领域普通技术人员应理解，本文提供的组合物和方法可应用于本文未公开但与已知需要检测细菌生长的任何领域相关的应用。例如，本文提供的组合物和方法可适合在检测食品工业中食品表面或制剂表面上的细菌生长中使用。在一个方面中，以非限制性的方式设想在专业厨房、工业厨房、私人厨房、食品储存设施、食品储存冰箱、食品储存冷柜等中的食品工业中的用途。在已知需要检测细菌生长的生物医学工业中，还设想了其他应用。例如，导管的使用在很多医学领域(即，肾病学)中是常见的，并且需要用于检测细菌的组合物和方法。包含所公开的组合物的导管可以满足这些要求。此外，设想可以将另外的试剂添加到本申请的组合物中，其提供对无孔的或在没有所述另外的试剂的情况下表现出对所公开的溶致变色指示剂的不良吸收的材料的结合亲和力。以这种方式，固体表面可以用溶致变色指示剂处理，并用薄膜涂层涂覆，以用于由pH变化指示的细菌生长检测。

设想了以下示例性、非限制性实施方式：

实施方式1：一种组合物，其包含来自至少一种甜菜球茎的提取物、来自至少一种姜黄根的提取物以及至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。

实施方式2：根据实施方式1所述的组合物，其进一步包含丝。

实施方式3：根据实施方式1或2所述的组合物，其中所述丝是缝线形式。

实施方式4：根据实施方式1至3中任一项所述的组合物，其进一步包含封闭所述丝的薄膜涂层。

实施方式5：根据实施方式1至4中任一项所述的组合物，其中所述薄膜涂层包含派瑞林C。

实施方式6、：一种用于检测在伤口部位的细菌感染的组合物，其包含溶致变色指示剂，其中所述溶致变色指示剂是pH响应性可视指示剂，其中所述组合物进一步包含来自至少一种姜黄根的提取物。

实施方式7：根据实施方式6所述的组合物，其中所述溶致变色指示剂包含甜菜碱。

实施方式8：根据实施方式6或7所述的组合物，其中所述溶致变色指示剂包含来自至少一种甜菜球茎的提取物。

实施方式9：根据实施方式6至8中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。

实施方式10：根据实施方式6至9中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含丝。

实施方式11：根据实施方式6至10中任一项所述的组合物，其中所述丝是选自由以下组成的组的形式：缝线、纱布、纱布海绵、纱布绷带、非粘性垫和非粘性伤口敷料。

实施方式12：根据实施方式6至11中任一项所述的组合物，其进一步包含封闭所述丝的薄膜涂层。

实施方式13：根据实施方式6至12中任一项所述的组合物，其中所述薄膜涂层包含派瑞林C。

实施方式14：一种方法，其包括：

从至少一种甜菜球茎制备第一提取物，

从至少一种姜黄根制备第二提取物，和

在包含醇的溶液中合并所述第一提取物和所述第二提取物。

实施方式15：根据实施方式14所述的方法，其进一步包括向丝应用所述溶液。

实施方式16：根据实施方式14或15所述的方法，其进一步包括将所述丝封闭在薄膜涂层中。

实施方式17：根据实施方式14至16中任一项所述的方法，其中所述薄膜涂层包含派瑞林C。

实施方式18：根据实施方式14至17中任一项所述的方法，其中所述丝是选自由以下组成的组的形式：缝线、纱布海绵、纱布绷带、非粘性垫和非粘性伤口敷料。

实施方式19：根据实施方式14至18中任一项所述的方法，其中通过超声或等效方法制备所述第一提取物和所述第二提取物。

实施方式20：根据实施方式14至19中任一项所述的方法，其中所述溶液包含至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇的浓度。

实施方式21：一种用于检测在伤口部位的细菌感染的组合物，其包含溶致变色指示剂，其中所述溶致变色指示剂包含pH响应性可视指示剂。

实施方式22：一种用于检测在伤口部位的细菌感染的组合物，其包含来自至少一种甜菜球茎的提取物。

实施方式23：一种用于检测在伤口部位的pH变化的组合物，其包含来自至少一种甜菜球茎的提取物和来自至少一种姜黄根的提取物。

实施方式24：一种用于检测在伤口部位的pH变化的组合物，其包含来自至少一种甜菜球茎的提取物、来自至少一种姜黄根的提取物和异丙醇。

实施方式25：一种用于检测在伤口部位的pH变化的组合物，其包含来自至少一种甜菜球茎的提取物、来自至少一种姜黄根的提取物以及至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。

实施方式26：一种用于检测在伤口部位的pH变化的组合物，其包含丝、来自至少一种甜菜球茎的提取物和来自至少一种姜黄根的提取物。

实施方式27：一种用于检测在伤口部位的pH变化的组合物，其包含丝、来自至少一种甜菜球茎的提取物、来自至少一种姜黄根的提取物和异丙醇。

实施方式28：一种用于检测在伤口部位的pH变化的组合物，其包含丝、来自至少一种甜菜球茎的提取物、来自至少一种姜黄根的提取物以及至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。

实施方式29：一种用于检测在伤口部位的细菌感染的组合物，其包含甜菜碱。

实施方式30：一种用于检测在伤口部位的细菌感染的组合物，其包含甜菜碱和来自至少一种姜黄根的提取物。

实施方式31：一种用于检测在伤口部位的pH变化的组合物，其包含丝和甜菜碱。

实施方式32：一种用于检测在伤口部位的pH变化的组合物，其包含丝、甜菜碱和来自至少一种姜黄根的提取物。

实施方式33：一种组合物，其包含丝、甜菜碱、来自至少一种姜黄根的提取物和异丙醇，用于检测在伤口部位的pH变化。

实施方式34：一种组合物，其包含丝、甜菜碱、来自至少一种姜黄根的提取物以及至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇，用于检测在伤口部位的pH变化。

实施方式35：一种组合物，其包含丝、甜菜碱和来自至少一种姜黄根的提取物，用于检测在伤口部位的pH变化。

实施方式36：根据实施方式21至35中任一项所述的组合物，其中所述丝选自由以下组成的组：棉、普里林、丝线、聚酯、肠线、羟乙酸乳酸聚酯、聚乙二醇、聚卡普隆、聚对二氧环己酮、聚丙烯、聚酰胺。

实施方式37：根据实施方式21至36中任一项所述的组合物，其中丝进一步包含薄膜涂层。

实施方式38：根据实施方式21至37中任一项所述的组合物，其中薄膜涂层包含派瑞林C。

实施方式39：根据实施方式23至28、30和32至35中任一项所述的组合物，其中来自至少一种姜黄根的提取物构成所述组合物的至少约10％、20％、30％、40％、50％或60％。

实施方式40：根据实施方式22至28和32至35中任一项所述的组合物，其中来自至少一种甜菜球茎的球茎的提取物构成所述组合物的至少约10％、20％、30％、40％、50％或60％。

实施方式41：根据实施方式1至13和21至40中任一项所述的组合物，其中所述组合物能够检测在人身体上的伤口部位上的细菌感染。

实施方式42：根据实施方式1至13和21至40中任一项所述的组合物，其中所述组合物能够检测在动物身体上的伤口部位上的细菌感染。

实施方式43：根据实施方式42所述的组合物，其中所述动物选自由以下组成的组：犬、猫、牛、绵羊、山羊、美洲驼、猪、马和驴。

实施方式44：一种方法，其包括：

向伤口部位应用包含溶液的丝，所述溶液含有甜菜碱、来自至少一种姜黄根的提取物以及至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇，

可视检测在颜色指示剂中的颜色变化，和

诊断存在或不存在感染；

其中当所述颜色指示剂与碱性pH接触时出现所述颜色变化。

实施方式45：一种方法，其包括：

向伤口部位应用伤口覆盖物，

向所述伤口覆盖物应用包含甜菜碱的溶液，

可视检测在颜色指示剂中的颜色变化，和

诊断存在或不存在感染；

其中当所述颜色指示剂与碱性pH接触时出现所述颜色变化。

实施方式46：根据实施方式29或30所述的方法，其中所述溶液进一步包含来自至少一种姜黄根的提取物和至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。

实施方式47：根据实施方式27所述的方法，其中所述感染选自由以下组成的组：葡萄球菌属亚种、链球菌属亚种、假单胞菌属亚种、埃希氏菌属亚种、肠球菌属亚种、变形杆菌属亚种、沙雷氏菌属亚种、肠杆菌属亚种、不动杆菌属亚种和克雷伯氏菌属亚种。

实施方式48：根据实施方式14至20和44至47中任一项所述的方法，其中所述方法在动物上进行。

实施方式49：根据实施方式48所述的方法，其中所述动物选自由以下组成的组：犬、猫、牛、绵羊、山羊、美洲驼、猪、马和驴。

实施方式50：根据实施方式1至13和21至40中任一项所述的组合物，其中所述组合物能够用于食品服务行业。

实施方式51：根据实施方式1至13和21至40中任一项所述的组合物，其中将所述组合物应用于导管。

实施方式52：一种组合物，其包含溶致变色指示剂，其中所述溶致变色指示剂是pH响应性可视指示剂，其中所述组合物进一步包含来自至少一种姜黄根的提取物。

实施方式53：根据实施方式52所述的组合物，其中所述溶致变色指示剂是甜菜碱。

实施方式54：根据实施方式52或53所述的组合物，其中所述溶致变色指示剂是来自至少一种甜菜球茎的提取物。

实施方式55：根据实施方式52至54中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或至少20％的醇。

实施方式56：根据实施方式52至55中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含丝。

实施方式57：根据实施方式52至56中任一项所述的组合物，其中所述丝是选自由以下组成的组的形式：缝线、纱布、纱布海绵、纱布绷带、非粘性垫和非粘性伤口敷料。

实施方式58：根据实施方式52至57中任一项所述的组合物，其进一步包含封闭所述丝的薄膜涂层。

实施方式59：根据实施方式52至58中任一项所述的组合物，其中所述薄膜涂层包含派瑞林C。

现在已经概括地描述了本公开内容，通过参考以下实施例将更容易理解本公开内容，这些实施例是以说明的方式提供的，并且除非特别说明，否则不旨在限制本公开内容。

实施例

实施例1：确定会随pH改变颜色的可行材料

将至少一种甜菜植物的球茎切成测量约200g的小块。将切块加入在烧杯中的400毫升(ml)蒸馏水中，并在400℃煮沸。将聚酯-棉混纺的丝材料切成两米长的线，并搅拌入沸腾的混合物中，煮沸至少30分钟，经常搅拌。煮沸后，移除丝，并使其在非吸收性表面上干燥。使用不同类型的材料重复该过程，包括纱线、聚酯、棉、薇乔(vicryl)和单乔(monocryl)。

干燥后，用pH 5、pH 7(中性，对照)或pH 9的溶液处理每种丝材料，以确定溶致变色反应期间可视反应的强度。溶液在pH 5时呈现红色和在pH 9时呈现紫色。参见图1A。用pH9的溶液处理的材料表现出明显区分pH 9和pH 5的颜色反应。聚酯-棉混纺显示出最稳健(robust)的颜色反应。参见图1B和C。纱线(75％粘胶纤维和25％聚酯纤维)在pH 9时也显示出稳健的颜色变化。通过向棉拭子添加提取物并针对pH 5和pH 9时以及添加水和91％异丙醇的溶液进行测试，对甜菜提取物的颜色变化反应进行进一步测试。参见图2。添加91％异丙醇对颜色变化反应没有任何影响，并且有助于含提取物的溶液的溶解度。过量加水可以减少颜色变化反应。参见图2。

实施例2：甜菜提取物的生产

通过将250克甜菜球茎切成小方块来制备甜菜的提取物。将甜菜方块添加至600mL蒸馏水中并在400℃煮沸至少45分钟。将混合物停止加热并使其冷却，随后用浸入式搅拌机混合。可替代地，可以对混合物进行超声或等效处理。然后，将混合物重新加热并煮沸至少30分钟。然后，将混合物停止加热并冷却。添加100mL的91％异丙醇，并将混合物经漏斗倒入过滤器以除去任何残留的固体材料。可以根据需要重复过滤步骤，直至除去所有固体材料。

实施例3：姜黄提取物的生产

通过将500克姜黄根切成小方块制备姜黄的提取物。将姜黄方块添加至1200mL的蒸馏水中并400℃煮沸至少45分钟。将混合物停止加热并使其冷却，随后用浸入式搅拌机混合。可替代地，可以对混合物进行超声或等效处理。然后，将混合物重新加热并煮沸至少30分钟。然后，将混合物停止加热并冷却。添加100mL的91％异丙醇，并将混合物经漏斗倒入过滤器以除去任何残留的固体材料。可以根据需要重复过滤步骤，直至除去所有固体材料。

实施例4：溶致变色混合物的生产

分别如实施例2和实施例3所述制备甜菜的提取物和姜黄的提取物。通过将等份的甜菜的提取物和姜黄的提取物混合来制备包含约10％异丙醇的溶致变色混合物。溶致变色混合物可以以类似于实施例1中所述的甜菜的提取物的方式使用。

实施例5：溶致变色混合物包含抗细菌性质

为考察实施例1和实施例2的溶致变色混合物是否具有抗细菌性质，将甜菜球茎的提取物暴露于培养中的大肠杆菌。使用标准程序制作含有LB琼脂培养基或类似物的皮氏培养皿。采用标准实验室程序使用大肠杆菌接种皮氏培养皿。使用实施例1、实施例2、实施例3或实施例4的溶致变色混合物来处理丝材料，并一起煮沸灭菌。在短暂冷却期后，将丝材料放置在皮氏平板的一半上，另一半是阳性生长对照。使平板在37℃孵育12小时。孵育后，皮氏平板的阳性生长对照一侧显示出正常生长，而用溶致变色混合物处理的一侧没有显示生长，证实了溶致变色混合液的抗细菌性质。参见图3。

实施例6：包含溶致变色混合物的材料的开发

任何形式的无菌丝都可以用于生产包含溶致变色指示剂的材料，所述溶致变色指示剂可用于诊断生物医学环境或其中细菌生长是令人担忧的任何其他环境的细菌感染，如食品服务行业。

例如，适于缝线的任何材料可以用于生产包含溶致变色混合物的缝线。将丝材料加入到装有35mL的实施例4的溶致变色混合物的试管中。使该材料在室温下在溶致变色混合物中浸泡48小时。48小时后，将材料从溶致变色混合物中移除，并使其在非吸收性表面上干燥。

实施例7：处理的丝的薄膜涂层

可以用薄膜涂层处理所生产的包含实施例5中的溶致变色混合物的材料，以锁定溶致变色混合物，同时允许与外部环境相互作用。例如，派瑞林C的薄膜涂层(图4A)显示出与本公开内容的溶致变色混合物良好配合，锁定溶致变色混合物，同时具有足够的渗透性以允许检测外部环境中的pH。简言之，任何沉积工艺都可以用于应用薄膜涂层。这里，使用VSi派瑞林C沉积工艺涂覆用溶致变色混合物处理的缝线(图4B，VSi Parylene,BroomfieldColorado,80021)。如图4B所示，使用液体促进粘附方案和随后的涂覆来沉积派瑞林C。

将派瑞林C处理的缝线缝合到模拟皮肤的材料。设置三组缝线，一组用pH 5溶液处理，一组用pH 9溶液处理和一组对照。参见图5A至C。将适当的pH溶液添加到缝线，作为零时间点，并且对照不进行处理。参见图5D至F。10分钟后，可以看到响应pH 9的溶液的颜色变化反应，而pH 5的溶液不会引起颜色变化(比较图5G和5I)。值得注意的是，派瑞林C仍然能够吸收已在人造膜下扩散的pH 9溶液，这表明薄膜涂层不会影响吸收到缝线中和随后的颜色变化(参见对照缝线中细微的颜色变化，图5H)。

实施例8：用于诊断细菌感染的另外的溶致变色指示剂的鉴定

任何具有允许响应碱性pH环境的可见颜色变化反应的溶致变色性质的物质都可以用于产生溶致变色指示剂，用于本文公开的方法中。例如，紫甘蓝(有紫色或红色叶子的甘蓝(Brassica oleracea))，也称为红甘蓝或Blaukraut，具有适宜的性质，并显示出响应pH 9环境的强烈颜色变化。参见图6A。

将250克紫甘蓝叶切成细条，加入600mL的400℃的蒸馏水中，煮沸至少45分钟。将条停止加热并使其冷却10分钟。冷却期后，使用浸入式搅拌机来破裂细胞膜。也可以将超声或任何等效程序用于生产紫甘蓝叶提取物。然后将混合物重新加热并再煮沸30分钟。冷却至少10分钟后，向溶液中添加100mL的91％异丙醇。将混合物经漏斗倒入过滤器中，以除去任何残留的固体材料。可以根据需要重复过滤步骤，直至除去所有固体材料。甘蓝提取物可单独使用或与甜菜提取物组合使用。参见图6A和6B。