Спосіб одержання аплікаційних срібловмісних композитів на основі волокнистих вуглецевих сорбентів

Реферат: Cпосіб одержання срібловмісних композитів на основі волокнистих вуглецевих сорбентів полягає у одержанні аплікаційного композиту, який поєднує дві активні складові - сорбційну матрицю та наносрібло, що міцно зв'язане з поверхнею сорбенту. Як сорбційну матрицю використовують активовані волокнисті вуглецеві сорбенти АУТ-М та АУВМ-МН у формі матеріалу або волокон, що просочуються розчином антисептичного засобу Аргодерм з UA 105609 C2 (12) UA 105609 C2 -1 концентрацією срібла від 0,1 до 1 г·л висушуються при температурі до 70 C. при кімнатній температурі протягом 15 хвилин та UA 105609 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі медицини, і саме до одержання засобів медичного призначення - срібловмісних композитів на сорбційній матриці, що можуть використовуватись у вигляді перев'язувальних засобів (аплікації, пов'язки, серветки, турунди, пластири, тампони) для профілактики та лікування ранової інфекції. Рівень техніки Для підвищення ефективності місцевого лікування мікробно-забруднених ран та профілактики гнійно-септичних ускладнень актуальною є задача одержання аплікаційних композитів з потужною бактерицидною дією та сорбційною активністю. Враховуючи сьогоднішню тенденцію підвищення толерантності патогенної мікрофлори до широкого кола антибіотиків, перспективним напрямком у цій галузі є використання бактерицидних властивостей деяких металів, які включаються до складу перев'язувальних засобів та аплікаційних композитів, наприклад, міді, заліза та, перш за все, срібла, потужна антимікробна дія якого відома щодо великої кількості мікроорганізмів, включаючи метицилін-резистентні штами золотистого стафілокока і ванкоміцин-резистентні штами ентерокока [1]. Велика увага при цьому приділяється так званим металевим наноагрегатам, які є колоїдними частками металів з нанорозмірами та мають більш високу реакційну здатність завдяки розвинутій поверхні. Існує декілька підходів щодо одержання металовмісних композитів медичного призначення. Відомо спосіб отримання антибактеріального композиційного матеріалу, що полягає у відновленні срібла на поверхні носія з водного або водно-спиртового розчину нітрату срібла відновлюючим розчином таніну [2]. Метод має певні обмеження: поверхня носія повинна мати лужний характер. Описано спосіб отримання срібловмісної мікрокристалічної целюлози, бавовняних тканин, льняного волокна шляхом їх просочення водним розчином солі срібла та наступним нагріванням при 85-150 °C протягом 1-4 годин [3]. Для збільшення вмісту імпрегнованого на матрицях срібла у водний розчин срібла додатково вводять аміак, гліцерин або їх суміш. Відомий також спосіб, що базується на техніці магнетронного напилення металів у вакуумній камері. За таким способом отримано ранове покриття на основі тканих і нетканих матеріалів природного або синтетичного походження, що містить наночастки срібла та у мінімальній кількості заліза і алюмінію [4]. Вищеописані металовмісні композитні матеріали, які отримані на несорбційній основі, мають лише антибактеріальні властивості і не мають поглинальних. Їх антимікробна дія здійснюється після виділення металу у рану. Кількість виходу металу важко контролювати, тому більш перспективними є металовмісні перев'язувальні засоби на сорбційній матриці, антибактеріальна дія яких основана на сорбції мікроорганізмів з рани та їх наступної інактивації в шарі пов'язки. Шляхом магнетронного напилення міді на активований вуглецевий волокнистий матеріал марки АУВМ-МН одержано композит, який поєднує антибактеріальну дію, що обумовлена властивостями міді, та високу сорбційну активність волокнистого вуглецевого сорбенту [5]. Однак, добре відомо, що бактерицидний ефект міді значно менший у порівнянні зі сріблом. Крім того, метод магнетронного напилення металів є багатоетапним процесом та потребує використання спеціального пристрою для катодного розпилення металів в аргоновій плазмі при низьких температурах. Відомий також спосіб виготовлення срібловмісних активованих вуглецевих волокон з антибактеріальними властивостями за допомогою імерсії у розчині нітрату срібла [6]. Метод не забезпечує необхідного утримання срібла на вугіллі: в умовах контакту з водним середовищем вже за одну добу вміст срібла в отриманих композитах знижується до 45 % залежно від його початкового вмісту. Вибраний як показник рівня техніки і водночас як прототип, спосіб отримання антибактеріального срібловмісного композиту на основі активованого вугілля шляхом вакуумного імпрегнування (просочення) ацетатом срібла є найбільш близьким до запропонованого за технічною суттю і результатом [7]. Цей спосіб (надалі - відомий спосіб) дозволяє одержувати композити з достатньо високою антибактеріальною активністю. Десорбції срібла в умовах контакту композитів, що одержуються за цим способом, з водним середовищем дорівнює за одну добу не менш ніж 30 %. Основний недолік способу полягає в тому, що у міру збільшення концентрації ацетату срібла у розчині з метою підвищення його вмісту у композиті збільшується розмір частинок металу, тобто знижується їх реакційна поверхня, тоді як питома поверхня активованого вугілля та сумарний об'єм і середній розмір сорбційних пор знижуються, що призводить до значного зменшення поглинальної активності композиту. В основу способу, що заявляється, поставлено задачу отримання за допомогою нескладної технологічної схеми аплікаційного композиту, що поєднує дві активні складові - сорбційну матрицю, яка обумовлює його високу поглинальну здатність, та наносрібло, що міцно зв'язане з поверхнею сорбенту та забезпечує антибактеріальний ефект композиту. 1 UA 105609 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача розв'язується завдяки способу, що базується на використанні як сорбційної основи активованих волокнистих вуглецевих сорбентів марки АУВМ-МН або АУТ-М у вигляді матеріалу або волокон довжиною 2-4 мм, які мають велику сорбційну поверхню та унікальні сорбційно-кінетичні характеристики, необхідні для міцної іммобілізації додаткових функціональних агентів, а також швидкого поглинання з ранового вмісту великої кількості різноманітних біологічно активних компонентів [8, 9]. Крім того, сорбційний шар блокує локальні джерела інтоксикації і запобігає повторному інфікуванню уражених поверхонь. Як бактерицидний агент використовується засіб плівкоутворюючий антисептичний "Аргодерм-2" (надалі - Аргодерм) [10], який являє собою біологічно-активний комплекс наносрібла у альгінатній матриці, що забезпечує відновлення і стабілізацію наночастинок срібла [11]. До того альгінат має гемостатичні та репаративні властивості. Отримання аплікаційного срібловмісного композиту на сорбційній основі здійснюється у технологічному процесі, що включає такі операції: 1) підготовка сорбційного матеріалу або волокон шляхом дворазової промивки дистильованою водою для видалення механічних забруднень; 2) просочування при кімнатній температурі підготовленого за п. 1 сорбційного матеріалу або -1 волокон розчином Аргодерм в деіонізованій воді з концентрацією срібла від 0,1 до 1 г · л . 3) висушування отриманого композиту при кімнатній температурі. Для прискорення процесу висушування температура може бути підвищена, але не більш ніж до 70 °C. Вміст імпрегнованого на вуглецевій сорбційній основі срібла розраховується за різницею концентрації срібла у вихідному розчині Аргодерм та у розчині після просочування. Концентрація срібла визначається за допомогою методу атомно-абсорбційного спектрального аналізу на атомно-абсорбційному спектрофотометрі при λ=265,9 нм. Відмінними ознаками способу, що заявляється, є 1) використання як бактерицидної складової біологічно-активного комплексу наносрібла, включеного у альгінатну матрицю, завдяки чому зникає необхідність технологічних операцій відновлення іонів срібла на поверхні вуглецевої основи; 2) використання як сорбційної матриці активованих волокнистих вуглецевих сорбентів АУВМ-МН та АУТ-М, що характеризуються високим ступенем активації, у двох формах (матеріалу або волокон) 3) можливість висушування отриманого композиту при температурі до 70 °C, що прискорює тривалість процесу висушування без впливу на властивості композиту. Приклади практичного виконання Приклад № 1: Зразок промитого водою активованого волокнистого вуглецевого сорбенту АУВМ-МН у 2 формі матеріалу площею 4 см (маса - 0,045 г) розміщували у 250 мл робочого розчину -1 Аргодерм в деіонізованій воді з концентрацією срібла 1 г · л та витримували в ньому 15 хвилин при кімнатній температурі. Зразок після стікання робочого розчину висушували при кімнатній температурі. Вміст адсорбованого срібла у отриманому матеріалі склав 2,05 мас. %. Приклад № 2: Процес проводили як у прикладі № 1, але зразок висушували у термостаті при температурі до 70 °C. Вміст адсорбованого срібла у отриманому матеріалі складав 2,12 мас. %. Приклад № 3: Процес проводили як у в прикладі № 1, але з концентрацією срібла у робочому розчину 0,5 г -1 • л . Вміст адсорбованого срібла у отриманому матеріалі склав 1,18 мас. %. Приклад № 4: Зразок промитого водою активованого волокнистого вуглецевого сорбенту АУВМ-МН у формі волокон довжиною 2-4 мм і масою. 0,045 г розмішували у 250 мл робочого розчину -1 Аргодерм в деіонізованій воді з концентрацією срібла 0,5 г · л та витримували в ньому 15 хвилин при кімнатній температурі. Зразок клали у марлеву серветку та підвішували для стікання робочого розчину, після чого висушували при кімнатній температурі. Вміст адсорбованого на волокнах срібла склав 1,5 мас. %. Застосування способу, що заявляється, забезпечує: 1. Збереження більшої частини поглинальної ємності сорбентів після їх покриття наносріблом. У Таблиці 1 представлені результати тестування адсорбційної ємності активованих волокнистих вуглецевих сорбентів АУВМ-МН у формі матеріалу до та після покриття наносріблом у кількості від 0,5 до 2 мас. %. Поглинальну активність вуглецевої сорбційної основи та срібловмісного композиту оцінювали за сумарним об'ємом пор за бензолом та адсорбцією низькомолекулярного (барвник метиленовий блакитний), середньомолекулярного (вітамін В12) і високомолекулярного 2 UA 105609 C2 (альбумін) маркерних речовин, а також бактеріального ендотоксину [12]. Величина адсорбції визначалась за зниженням вмісту маркерної речовини у розчині після контакту з сорбентом та розраховувалась на 1 г маси сорбенту. Таблиця 1 Адсорбційна ємність активованих волокнистих вуглецевих сорбентів АУВМ-МН до та після покриття наносріблом Маркерні речовини Сумарний об'єм пор за 3 бензолом, г/см Метиленовий блакитний, мг/г Вітамін В12, мг/г Альбумін, мг/г Ендотоксин Е. соlі Вихідна адсорбційна ємність Втрата сорбційної ємності після покриття сріблом, % Кількість іммобілізованого срібла, % 0,5 1 2 1,59 22,0 28,5 34,0 168 12,5 17,3 27,4 82,8 810 16,0 22,0 19,1 15,8 29,2 26,2 18,8 37,0 29,0 23,9 5 10 15 Представлені дані підтверджують те, що покриття активованих волокнистих вуглецевих сорбентів наносріблом за допомогою способу, що заявляється, забезпечує збереження значного залишкового сорбційного потенціалу вуглецевої матриці. 2. Низьку десорбцію срібла в умовах лужного і кислого рН. Міцність утримання срібла на зразках вуглецевих сорбентів, покритих наносріблом у кількості 2 мас. % оцінювали за показником його десорбції в умовах інкубування у 1/15 М фосфатному буферному розчині з лужним рН = 7,98 та кислим рН = 5,10 протягом 24 годин при температурі 37 °C (таблиця 2). Дані, що наведені у таблиці 2, свідчать, що десорбція срібла з композитів, отриманих за допомогою способу, що заявляється, не перевищує 0,5 %. Таблиця 2 Десорбція наносрібла з АУТ-М та АУВМ-МН срібловмісних композитів Буферний розчин РН 7,98 РН 5,10 20 25 30 Кількість наносрібла, що десорбується у буферний розчин, % АУТ-М у формі АУВМ-МН у формі АУВМ-МН у формі матеріалу матеріалу волокон 0,2-0,4 0,2-0,5 ≤0,2 ≤0,4 ≤0,4 ≤0,3 3. Потужну антибактеріальну дію Антибактеріальну активність сорбційних срібловмісних композитів визначали у відношенні до культури золотистого стафілококу (штам АТСС 25923) та синьогнійної палички (штам АТСС 4 -1 27853). Добову культуру у розведенні 3×10 мл висівали у кількості 0,1 мл на чашки Петрі з твердим поживним середовищем. Половину поверхні середовища покривали срібловмісним композитом. Чашки інкубували у термостаті при 37 °C протягом 1 і 3 годин, композити видаляли з поверхні середовища. Після наступної інкубації чашок при 37 °C протягом 24 годин підраховували кількість колоній. Після 1-годинного контакту культури синьогнійної палички з активованим волокнистим вуглецевим сорбентом АУТ-М, покритим наносріблом у кількості 20 мг/г, частина загиблих клітин становила 98 %, а після контакту із срібловмісними композитами на основі АУВМ-МН ріст колоній був відсутнім. Після 1-годинного контакту срібловмісних композитів на основі вуглецевих сорбентів АУТ-М та АУВМ-МН у формі матеріалу і волокон з культурою золотистого стафілококу було зафіксовано не більш, ніж 0,5 % живих клітин. Тригодинної експозиції було достатньо для повного знищення мікробних клітин. Таким чином, запропонований спосіб, забезпечує одержання аплікаційних сорбційних композитів з потужною антимікробною дією, яка доведена у відношенні до грампозитивних і 3 UA 105609 C2 5 10 15 20 25 30 35 грамнегативних збудників ранової інфекції, та високим сорбційним потенціалом щодо речовин різної молекулярної маси, включаючи бактеріальні ендотоксини. Джерела інформації: 1. Ovington LG The truth about silver. Ostomy Wound Manage 2004; 50 (9ASuppl): 1S-10S. 2. Пат. 2407550 C1 RU МПК A61L15/18, A61K 33/38, B82B1/00, B82B1/00, A61P31/04. Антибактериальный композиционный материал и способ его получения / Вишняков А.В., Гарбер А.Г., Манаева Т.В., Чащин В.А.; заявитель Вишняков А.В., Гарбер А.Г., Манаева Т.В., Чащин В.А. - № 2009114866; опубл. 27.10.2010. 3. Пат. 2256675 С2 RU МПК C08L1/02, С08K3/28, С08В1/00. Способ получения серебросодержащих целлюлозных материалов / Котельникова Н.Е., Лашкевич О.В., Панарин Е.Ф.; заявитель Котельникова Н.Е., Лашкевич О.В., Панарин Е.Ф. - № 2001120798/04; опубл. 20.07.2008. 4. Пат. 2314834 С1 RU MПK A61L15/18, A61L15/44, А61Р17/02, A61F13/00. Раневое покрытие / Добыш С.В., Волков А.А.; заявитель Добыш С.В., Волков А.А. - № 2006124606/15; опубл. 20.01.2008. 5. Авторское свидетельство СССР № 1817483. Ерецкая Е.В., Сахно Л.А., Пимоненко Н.Ю., Абрамов В.Л., Соколова Ю.А., Лозинская И.А. Способ получения металлизированного углеродного перевязочного материала. 16.10.1990. 6. Soo-Jin Park, Yu-Sin Jang. Preparation and characterization of activated carbon fibers supported with silver metal for antibacterial behavior // J. Colloid, Interface Scie. - 2003. - 261, № 2. 238-243. 7. Wang Z.Q., Liu S.X. Preparation and characterization of activated carbon-silver composite with antibacterial behavior via vacuum impregnation method // Huan Jing Ke Xue. - 2011. - 32(1). - 145150. 8. Eretskaya E.V., Sakhno L.A., Nikolaev V.G. Application sorption: experience in clinical use and prospects of development // Biomater Artif Cells Immobilization Biotechnol. - 1991. - 19(1). - P. 129145. 9. Sakhno L.A., Nikolaev V.G, Lozinskaya I.A., Yudin V.M., Vovyanko S.I. Basic studies of local adsorption in burn treatment // Biomater Artif Cells Immobilization Biotechnol. - 1991. - 19(1). - P. 111128. 10. Свідоцтво про державну реєстрацію № 10767/2011 "Засіб плівкоутворюючий антисептичний "Аргодерм". 11. Патент на корисну модель 10539, Україна, МПК А61K33/38,31/715. Спосіб отримання водорозчинної бактерицидної композиції, що містить наночастки срібла / І.М. Юркова, В.Р. Естрела-Льопис, В.І. Рябушко, Л.І. Рябушко. - Опубл. 15.11.2005, бюл. № 11. 12. Доклиническое изучение энтеросорбентов. Методические рекомендации. МЗ Украины, Государственный экспертный центр МЗ Украины (протокол № 9, 28.102010), Киев, - 56 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Спосіб одержання аплікаційних срібловмісних композитів на основі волокнистих вуглецевих сорбентів з просоченням бактерицидним агентом, який відрізняється тим, що як сорбційну матрицю використовують активовані волокнисті вуглецеві сорбенти АУТ-М та АУВМ-МН у формі матеріалу або волокон, що просочують розчином плівкоутворюючого антисептичного засобу -1 Аргодерм в деіонізованій воді з концентрацією срібла від 0,1 до 1 г·л при кімнатній температурі протягом 15 хвилин, потім висушують при температурі до 70 °C. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4