Спосіб отримання бактерицидних поліетилентерефталатних мембран

Спосіб отримання бактерицидних поліетилентерефталатних мембран шляхом 3 29307 Для модифікування поверхні трекових поліетилентерефталатних мембран з розміром пор 0,05мкм (виробництво ОІЯД м.Дубна, Росія) використовували мономер N-вініл-2-пірролідон ("Fluka") із концентрацією водного розчину 130%(мас.), що попередньо очищений від стабілізатора, в якості фото ініціатора застосовували розчин бензофенону концентрацією 2-6%(мас.) ("Fluka"). Для надання поверхні мембран бактерицидних властивостей використовували водно/спиртовий (70:30) розчин КІ×І2 ("Fluka") концентрацією 10-2-10-3Моль/л для утворення комплексу полівінілпіроллідон-йод. Для фото ініційованої модифікації поверхні мембран застосовували кварцовий фотохімічний реактор [6, 7], обладнаний УФ (ртутною) лампою з максимальною емісією при l =254нм і енергією випромінювання 16Вт/см 2. Мембрани для модифікування поміщали в кварцову комірку, розміщену у центрі фото-реактора. Відстань між джерелом випромінювання і зразком складала 30см. Заздалегідь через реактор продували очищений аргон для видалення кисню повітря. Температура реакції витримувалася в діапазоні 40±5°С. Після закінчення реакції мембрану відмивали бідистильованою водою від мономера і гомополімера в апараті Сокслета протягом 6 годин. Ступінь прищеплення (СП) модифікованих мембран (табл.1-3) визначали гравіметрично згідно співвідношення: СП=(Wt–W0)/W0 •100%, де W0 - маса початкової ПЕТФ мембрани, Wt - маса модифікованої ПЕТФ мембрани. Гідрофільність одержаних мембран вивчали, вимірюванням краєвих кутів змочування її поверхні водою методом сидячої краплі. Краєві кути змочування поверхні мембрани вимірювали за допомогою цифрової фо токамери (Olympus C765 Ultra Zoom) та обробляли у програмі Adobe Photoshop 7.0. Значення контактних кутів усереднювались вибіркою із 10; похибка вимірювання складала ±3° (табл.4). Наявність прищепленого комплексу полівініл2-пірролідону+І3 (ПВП+І3) досліджували методом ІЧ-спектроскопії (спектрометр TENSOR 37, BRUKER) на модифікованих та не модифікованих мембранах. Для дослідження бактерицидної активності отриманих мембран використовували штам Escherichia coli HB 101 (Тип-штам, типовий для 4 виду). Для культивування кишкової палички застосовували середовище Ендо. Бактерицидну активність модифікованих мембран визначали фільтруванням суспензії Escherichia coli HB 101 в фізіологічному розчині через досліджувану мембрану [8]. Фільтрацію проводили в установці непроточного типу Amicon 8200 (виробництво Millipore Corporation, USA) з використанням термостатування і перемішування об'ємом 0,15дм 3 і площею мембрани 26,4-10-4м 2. Робочий тиск становив 0,05МПа. Робоча температура 25°С. Культур у вирощували на селективному середовищі Ендо та вносили в фізіологічний розчин в концентрації близько 106 клітин/мл. Після розведення до концентрації 103 клітин/л 100мл суспензії фільтрували через досліджувану мембрану до сухого залишку. Контролем слугувала мембрана по прототипу, тобто немодифікована. Після фільтрації мембрану інкубували на твердому середовищі Ендо при 28°С протягом доби. Бактерицидну активність визначали як відсоток колонієутворюючи х одиниць на модифікованій мембрані до не модифікованої (табл.5, 6). Вплив концентрації розчину бензофенону та тривалості витримки на кількість прищепленого полівінілпіролідону (ПВП) представлено в табл.1. Вплив концентрації (СБФ,%) та тривалості витримки ( t , хв.) в розчині (СП ПВП, %) полівінілпіролідону СП П СБФ, % 10хв. 0 1,2 3,9 4,6 0 2 4 6 *Тривалість УФ- ініційованої прищеплювальної полімеризації пірролідону 10%. Як видно з табл.1, збільшення концентрації розчину бензофенону та тривалості витримки в ньому приводить до зростання ступеня прищеплення, що можна пояснити збільшенням активних центрів на поверхні мембрани, але при концентрації 6% та тривалості витримки 20хв. спостерігається втрата механічної стійкості мембрани. Вплив тривалості модифікування на ступінь прищеплення полівінілпіролідону на ПЕТФ мембрані представлено в табл.2. Вплив тривалості УФ- ініційованої прищепленої полімеризації ( бензофенону (СБФ, %) на ступінь прищеплення полівінілпіролідо t УФ, хв. 0 СБФ, % 0 5 5 10 20 30 29307 2 4 6 2 4 6 2 4 6 2 4 6 Концентрація розчину N-вініл-2-пірролідону 10%. Як видно з табл.2, чим триваліший був процес прищепленої полімеризації, тим більше відбувається зростання ступеня прищеплення полівінілпіролідону, але лише до певної величини і в подальшому майже не змінюється не залежно від часу модифікування. Вплив концентрації розчину N-вініл-2пірролідону на ступінь прищеплення полівінілпіролідону показано в табл.3. 6 інтенсивність цих піків. Абсорбціяпри 1713см -1 є 1,2 типовою для ароматичних 2,3 сполук С-Н та С=О . Також спостерігається зростання інтенсивності 3,7 піку при 3394см -1. 2,6 Гідрофілізацію одержаних мембран вивчали, 8,5 вимірюванням крайових кутів змочування її 8,8 поверхні водою методом сидячої краплі (табл.4) 4,2 9,6 10,3 4,5 Гідрофілізація поверхні мембран (крайові кут 10,0 10,5 Модифікована ме Мембрана за прототипом УФ+ПВП Кут змочування 47° 40° *Кут змочування не модифікованої мембрани 65°. Отримані результати (табл.4) свідчать про істотну гідрофілізацію поверхні мембрани по відношенню до мембрани за прототипом. Вплив концентрації розчину КІ І2 на бактерицидну активність мембран показано в табл.5. Таблиця 3 Бактерицидна прищеплення (СП Вплив концентрації розчину N-вініл-2-пірролідону (CN.В2П,%) на ступінь активність (Б, %) модифікованих мембран від кон ПВП %) полівінілпіролідону Мембрана за прототипом CN.В2П, % СП ПВП, % Б,% 86 0 0 1 1,6 З результатів 5,1 наведених в табл.5 5 бактерицидна активність модифікованих мембран 10 8,5 запропонованим способом становить 100%, при 20 9,8 досліджуваних концентраціях розчину КІ І2 . 30 10,7 Бактерицидну активність отриманих мембран від терміну їх експлуатації представлено в таблиці *Тривалість УФ- ініційованої прищепленої полімеризації - 10 хв. Концентрація розчину бензофенону 4%. 6. Результати наведені у таблицях 1-3 показують, що УФ-ініційована полімеризація Nвініл-2-трролідону приводить до утворення на поверхні полімерних мембран прищепленого полівініл-2-пірролідону, кількість якого залежить від концентрації розчину бензофенону (2-6%), тривалості витримки в ньому мембран (10-20хв.) і їх опромінювання (5-30хв.) так і від концентрації розчину мономеру (1-30%). Враховуючи викладене, утворення комплексу ПВП+І3 проводили за таких умов: концентрація розчину бензофенону 4%, тривалість витримки в розчині бензофенону 20хв., тривалість УФініційованої полімеризації 10хв., концентрація розчину мономеру 10% мас. Як видно з ІЧ-спектру мембран, до (1), після (2) УФ-ПВП, і (3) утворення на мембрані комплексу ПВП+І3 (розчин КІ І2 концентрацією 10-3 М), поява нового піку поглинання із довжиною хвилі 1655см1 , відповідає коливанням амід-карбонільної групи в кільці N -вініл-2-тролідону. Крім того, із підвищенням ступеню прищеплення ПВП, зростає Бактерицидна активність (Б, %) модифікованих мембран в Тривалість експлуатації, діб 0 1 5 10 20 30 Модифікована мембрана запропоно способом Б,% 100 100 100 100 100 100 Поліетилентерефталатні мембрани одержані запропонованим способом забезпечують: - бактерицидні властивості; - підвищену гідрофільність поверхні; - подовження терміну експлуатації мембран шляхом зменшення їх біологічного забруднення продуктами життєдіяльності мікроорганізмів. Джерела: 7 29307 1. Вакулюк П.В., Бурбан А.Ф., Брик М.Т., Протасова Н.В., Шевченко В.В. Модифікування трекових мембран аніонними біанкерними сполуками та вивчення їх розділювальних характеристик, Доповіді НАН України. - 2002. №10. - 0.133-138. 2. Вортман М.Я., Протасова Н.В., Вакулюк П.В., Клименко Н.С., Бурбан А.Ф., Брик М.Т., Шевченко В.В. Бактерицидна активність олігоуретансемикарбазидів. Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. Т.42. С.14-19. 3. H.-C. Flemming, G. Schaule, Biofouling on membranes a microbiological approach, Desalination 70 (1988) 95. 4. Деклараційний патент України на корисну модель №15337, MПK7 B01D71/00, 15.06.2006, Бюл. №6, 2006р. - прототип. 5. A. Bhattacharya, B.N. Misra. Grafting: a versatile means to modify Polymers Techniques, factors and applications. Prog. Polym. Sci. 29 (2004) 767-814. 6. Jeffrey Mueller, Protein fouling of surfacemodified polymeric microfiltration membranes // J. Membr. Sci., 116(1) (1996) 47-60. 7. Masahide Taniguchi, Georges Belfort, Low protein fouling synthetic membranes by UV-assisted surface grafting modification: varying monomer type // J. Membr. Sci., 231 (2004) 147-157. 8. Василевская И.А., Сергейчук М.Г., Згонник В.В., Фур тат И.М., Ми хальський Л.А. Усовершенствование метода бактериологического контроля в производстве лизина // Мікробіол. журн. - 1996. - 58, №5. - С.66. 8