Бактерицидний деструктуючий пінополіуретановий матеріал

1. Бактерицидний деструктуючий пінополіуретановий матеріал, що включає суміш поліестерів та поліетерів, діізоціанат, воду, каталізатори (амінного та оловоорганічного типу), стабілізатори піни, бактерицид, який відрізняється тим, що як амінний каталізатор містить трис(диметиламінометил)фенол (УП-606|2), як оловоорганічний каталізатор містить октоат олова (О.О.), як поліестери та поліетери містить поліефіри молекулярної маси 500-5000, як діізоціанат містить прекурсор - продукт взаємодії 2,4(2,6) U 1 3 vulgaris, Klebsiella pneumoniae. Недоліком цього матеріалу є те, що такі ППУ не мають здатності до деструкції (руйнування) в умовах навколишнього середовища після завершення строку їхнього використання. Задачею корисної моделі є створення бактерицидного деструктуючого пінополіуретанового матеріалу пролонгованої дії, в складі якого є дисахарид, зв'язаний хімічними і фізичними зв'язками, завдяки чому отриманий ППУ-матеріал: 1) набуває здатності до деградації в умовах навколишнього середовища після завершення строку його використання; 2) виділяє дисахарид, що сприяє утворенню грануляційної (сполучної) тканини при заживленні ран або навкруги ділянки некрозу (омертвіння) та формуванню рубця; 3) зберігає бактерицидну активність пролонгованої дії відносно патогенних бактерій: Staphylococcus spp., Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae за рахунок введення в структуру макроланцюга ДНООХ антибактеріальної бактерицидної сполуки. Поставлена задача корисної моделі реалізується тим, що бактерицидний деструктуючий пінополіуретановий матеріал, що вміщує суміш поліестерів та поліетерів, діізоціанат, воду, каталізатори (амінного та оловоорганічного типу), стабілізатори піни, бактерицид, згідно з запропонованою корисною моделлю, як амінний каталізатор містить трис(диметиламінометил)фенол (УП-606|2), як оловоорганічний каталізатор містить октоат олова (О.О.), як поліестери та поліетери містить поліефіри молекулярної маси 500-5000, як діізоціанат містить прекурсор - продукт взаємодії 2,4(2,6)-толуїлендіізоціанату і дисахаридів (ТДІ+ДС) в мольному співвідношенні ТДІ:ДС=2:1 і 4:3 відповідно при наступному складі компонентів, мас. ч.: поліестери 100 поліетери 25,2-637 вода 2,4-9,5 трис-(диметиламінометил)фенол (УП-606|2) 4,4-20,0 діазобіциклооктан (ДАБКО) 3,2-20,0 октоат олова (О.О.) 4,0-50,0 кремнієорганічний блокспівполімер (КЕП-2) 2,4-15,0 вазелінове масло 0,8-5,0 1,4-ді-N-оксид 2,3біс(оксиметил)хіноксалін (ДНООХ) 2,7-36,00 прекурсор (ТДІ+ДС) 96,0-1505. Як поліестери містить П2200, ПДА-800, П-7. Як поліетери містить Л-5003, Л-3003, Л-2502. Прекурсор (ТДІ+ДС) як дисахарид містить речовину, вибрану із групи: лактоза (моногідрат) (Л), мальтоза (моногідрат) (М), сахароза (С). Спінювання здійснюється за рахунок діоксиду вуглецю, що виділяється за взаємодії діізоціанату з водою. Вирішення задачі корисної моделі забезпечується бактерицидним деструктуючим пінополіуретановим матеріалом, який містить як дисахарид, що вбудований в структуру одержаного ППУ-матеріалу, так і дисахарид, який знахо 63992 4 диться в ППУ-матеріалі як наповнювач, що: 1) надає здатності до деградації під дією різних деструктуючих факторів навколишнього середовища, а саме: а) тривалої дії підвищених вологості (до 87 % відн.) та температури (37 °C); б) пліснявих грибів (переважно роду Aspergillus і Реnісіlіum найбільш активних біодеструкторів); в) розчину 0,1 Н КОН і г) розчину 0,1 Н НСl; 2) сприятиме утворенню грануляційної (сполучної) тканини при заживленні ран або навкруги ділянки некрозу (омертвіння) та формуванню рубця; 3) зберігає бактерицидну активність пролонгованої дії відносно патогенних бактерій: Staphylococcus spp., Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae за рахунок введення в структуру макроланцюга ДНООХ антибактеріальної бактерицидної сполуки. Відомо, що введення в склад полімерів ланок природних сполук (моно- і дисахаридів) дає можливість створення полімерів, здатних до біодеструкції [3]. Дисахариди застосовують як допоміжні речовини для заживлення (грануляції) ран в пінополіуретанових перев'язувальних матеріалах [4]. Підтвердження складу та структури отриманого пінополіуретанового матеріалу проводили методом ІЧ-спектроскопії (креслення). Представлені на кресленні ІЧ-спектри показали, що в спектрі ППУ-лактози (ППУ на основі прекурсору ТДІ:Л=4:3) -1 з'являються зміни смуг в області 3600-3000 см , з'являються смуги, характерні для лактози, а саме: 3528, 3380, 3340. В області валентних коливань -1 СН 21800-3000 см спостерігається накладення піків ППУ-матриці (ППУ без лактози) і лактози. В -1 області 1800-1500 см проявляються коливання уретанової групи (смуги амід І і амід II), однакові як для ППУ-матриці, так і для ППУ-лактози, тобто реакція уретаноутворення в обох ППУ проходила по однаковому механізму. Невеликі зміни -1 спостерігаються в області 1500-1300 см , деформаційних коливань СН, де проявляються смуги як ППУ-лактози, так і ППУ-матриці, що також може свідчити про те, що лактоза в запропонованому пінополіуретановому матеріалі є хімічно зв'язана. Кількість лактози, яка знаходиться в ППУматеріалі як наповнювач, оцінювали по динаміці вивільнення її із ППУ у дистильовану воду при температурі 37,0 °C. Зразки ППУ-лактози та ППУматриці однакової маси поміщали в бюкси, заливали 25 мл дистильованої води і витримували в термостаті при температурі 37 °C. Через визначені проміжки часу відбирали проби для аналізу. Вміст лактози в пробах визначали фотоелектроколориметричним методом з використанням пікринової кислоти за методикою, описаною в [5]. В розчин порівняння замість витяжки ППУ-лактози вносили витяжку ППУ-матриці. Результати дослідження динаміки вивільнення лактози з ППУ-лактозі представлені в табл. 1. Дослідження динаміки вивільнення лактози показало, що із ППУ-лактози вивільняється вже за 24 години у дистильовану воду 32,2 мас. ч. лактози, але потім відбувається поступове вивільнення її протягом 360 годин (15 діб) до 40,6 мас. ч., що може характеризувати пролонговану дію лікувального ефекту утворення 5 грануляційної (сполучної) тканини при заживленні рани та формування рубця (табл. 1). Суть корисної моделі пояснюється такими прикладами: Бактерицидний деструктуючий пінополіуретановий матеріал, запропонованого складу, (мас. ч.) одержують наступним чином: Приклад 1 При кімнатній температурі в широкогорлу склянку вносять, мас. ч.: воду (2,4), додають ДАБКО (3,2), перемішують, додають [О.О.] (4,0), вазелінове масло (0,8), КЕП-2 (2,4) і знову перемішують. В отриману масу вносять Лапрол3003 (25,2) і П-2200 (100). Після перемішування і одержання гомогенної маси додають ДНООХ (36), знову ретельно перемішують до однорідності і додають прекурсор (ТДІ+Л) у мольному співвідношенні ТДІ:Л=2:1 відповідно (96), перемішують до появи піни (за 2-3 хв.). Після цього заливають у форми. Склад та співвідношення реагентів пінополіуретанового матеріалу прикладів 1-8 наведені в табл. 2. Бактерицидну активність пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, визначали методом дисків, розміщених в живильному середовищі. Для вивчення пролонгованості бактерицидної дії пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, застосовано зразки полімерів через три роки після їх отримання. Результати досліджень наведено в табл. 3. Із таблиці видно, що всі зразки ППУ, які містять у своєму складі ДНООХ, проявляють антибактеріальні властивості, про що свідчить наявність зон пригнічення під цими зразками і відсутність інфікування самих зразків. Біосумісність пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, визначали методом тканинної культури із застосуванням сполучної тканини білих пацюків. Показники гістотоксичності знаходяться в межах 0,79-0,82, що характеризує всі досліджені зразки як такі, що нетоксичні та можуть розглядатися як біосумісні. Для встановлення здатності до деструкції під дією різних деструктуючих факторів навколишнього середовища пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, було проведено встановлення природної контамінації і відношення мікодеструкторів до вологості повітря та вологості субстрату звичайними методами експериментальної мікології [6], а також дослідження дії мікодеструкторів (пліснявих грибів) згідно з [7]. Дослідження проводили наступним чином: зразки пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, у вигляді дисків витримували у вологій камері (до 87 % відн., t=27 °C) та розміщували на живильне середовище "Сабуро". Дію мікодеструкторів оцінювали за наявністю росту грибів на зразках. Результати досліду наведено в табл. 4. Проведені дослідження показали (табл. 4), що перед початком дослідження на всіх зразках ППУ було відмічено по одній колонії мікодеструкторів (пліснявих грибів) до 1-2 мм в діаметрі, спороносній, з якої виділяли і ідентифікували Реnісіlіum сусlоріum. 63992 6 У вологій камері на зразках відмічено збільшення колонії, і життєздатність гриба зберігалась до кінця досліду. На живильному середовищі без додаткового інфікування зразки заросли грибами однаково на 3-4 бали, життєздатність колоній також зберігалась. Всі зразки ППУ спочатку заростали Реnісіlіum сусlоріum, а потім Aspergillus niger. Таким чином, дослідження показали, що дія мікодеструкторів посилюється при витримці зразків у вологій камері, та ще більше посилення дії мікодеструкторів спостерігається на живильному середовищі табл. 4. Для визначення деструкції пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, під дією різних деструктуючих факторів навколишнього середовища вихідні зразки ППУ, зразки ППУ, що витримувались у вологій камері та на живильному середовищі (згідно з [6]), занурювались в 0,1 Н розчин КОН та 0,1 Н розчин НСl і витримувались при температурі 36,6-37,0 °C протягом 30 діб. Результати досліджень наведено в табл. 5. Згідно з табл. 5, показники деструкції зразків ППУ, на основі прекурсору (ТДІ+ДС) в мольному співвідношенні ТДІ:ДС=2:1, як під впливом природної контамінації, так і під впливом природної контамінації у вологій камері та на живильному середовищі після витримки в кислотному середовищі, вищі, ніж в лужному. Деструкція під впливом природної контамінації зразків ППУ, на основі прекурсору (ТДІ+ДС) в мольному співвідношенні ТДІ:ДС=4:3, після витримки як в лужному, так і в кислотному середовищах, відбувається на одному рівні в межах 26,90-26,88 % мас. при деструкції ППУ-матриці 1,5-1,0 % мас. відповідно (табл. 4). Посилюється деструктивний процес на зразках ППУ, на основі прекурсору (ТДІ+ДС) в мольному співвідношенні ТДІ:ДС=4:3, під впливом природної контамінації у вологій камері та на живильному середовищі і становить 30,48-36,67 % мас. після витримки в лужному середовищі та 29,27-29,65 % після витримки в кислотному середовищі в порівнянні з ППУматрицею 5,08-5,15 % мас. і 3,40-3,49 % мас. відповідно. Отже, на деструктивні процеси ППУ, на основі прекурсору (ТДІ+ДС) в мольному співвідношенні ТДІ:ДС=4:3, і ППУ-матриці лужне середовище впливає значно більше, ніж кислотне (табл. 5). Таким чином, встановлено, що бактерицидний деструктуючий пінополіуретановий матеріал, запропонованого складу, який містить дисахарид, зв'язаний хімічними і фізичними зв'язками, 1) набуває здатності до деградації під дією різних деструктуючих факторів навколишнього середовища, а саме: а) тривалої дії підвищених вологості (до 87 % відн.) та температури (37 °C); б) пліснявих грибів (переважно роду Aspergillus і Реnісіlіum - найбільш активних біодеструкторів); в) розчину 0,1 Н КОН і г) розчину 0,1 Н НСl; 2) сприятиме утворенню грануляційної (сполучної) тканини при заживленні ран або навкруги ділянки некрозу (омертвіння) та формуванню рубця; 3) зберігає бактерицидну активність пролонгованої дії 7 63992 відносно патогенних бактерій: Staphylococcus spp., Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae за рахунок введення в структуру макроланцюга ДНООХ антибактеріальної бактерицидної сполуки. Перевагою бактерицидного деструктуючого пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, в порівнянні з прототипом, є те, що біосумісний та бактерицидний пінополіуретановий матеріал, що містить дисахарид, що вбудований в структуру одержаного ППУ-матеріалу, і дисахарид, який знаходиться в ППУ-матеріалі як наповнювач: 1) надає здатності до деградації під дією різних деструктуючих факторів навколишнього середовища, а саме: а) тривалої дії підвищених вологості (до 87 % відн.) та температури (37 °C); б) пліснявих грибів (переважно роду Aspergillus і Реnісіlіum - найбільш активних біодеструкторів); в) розчину 0,1 Н КОН і г) розчину 0,1 Н НСl; 2) сприятиме утворенню грануляційної (сполучної) тканини при заживленні ран або навкруги ділянки некрозу 8 (омертвіння) та формуванню рубця при збереженні бактерицидної активності пролонгованої дії відносно патогенних бактерій: Staphylococcus spp., Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae, за рахунок введення в структуру макроланцюга ДНООХ - антибактеріальної бактерицидної сполуки. Застосування заявленого бактерицидного деструктуючого пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, відкриває широкі перспективи для вирішення актуальних проблем охорони здоров'я. Предмет корисної моделі може знайти застосування в медичній практиці як тимчасові замінники шкіри, перев'язувальні засоби, гігієнічні губки, які здатні розкладатися в умовах навколишнього середовища після завершення строку їхнього використання, що запобігає накопиченню відходів використаних пінополіуретанових матеріалів. Таблица 1 Динаміка вивільнення дисахариду лактози із бактерицидного деструктуючого пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, на основі прекурсору ТДІ:Л=4:3 у дистильовану воду, мас. ч. Час, год. 0 1 2 3 6 24 48 120 240 360 Вміст лактози в ППУ-лактозі 100 86,4 82,3 80,8 76,0 67,8 65,2 64,8 59,8 59,4 Масова частка вивільненої лактози За поточний період З початку досліду 0 0 13,6 13,6 4,1 17,7 1,5 19,2 4,8 24,0 8,2 32,2 2,6 34,8 0,4 35,2 5,0 40,2 0,4 40,6 Таблиця 2 Склад бактерицидного деструктуючого пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу, мас. ч. Прекурсор (ТДІ+ДС) № ВазеП- П- ПДА- ЛЛЛУУПКЕПТДІ: ТДІ: зраВода О.О. лін. ДАБКО ДДНООX ТДІ:Л- ТДІ:МТДІ:С- ТДІ:С2200 7 800 3003 5003 2502 606/2 2 ЛМзка масло 4:3 2:1 2:1 4:3 2:1 4:3 1 100 25,2 2,4 4,0 2,4 0,8 3,2 2,7 96,0 2 100 25,2 2,4 4,0 2,4 0,8 3,2 2,7 - 240,8 3 100 637 7,5 20 50 15 5,0 36 600 4 - 100 637 7,5 50 15 5,0 20 36 1505 5 - 100 637 7,5 50 15 5,0 20 36 585 6 - 100 637 7,5 20 50 15 5,0 36 1460 7 - 100 125 9,5 9,5 14 9,5 2,0 36 381 8 - 100 189 3,7 4,4 8,2 4,4 0,92 11,2 443 9 63992 10 Таблиця 3 Результати встановлення бактерицидної активності зразків бактерицидного деструктуючого пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу № зразка ППУ Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 Е.соli АТС 25922 6-11 11 14 13 15 15 14 14 15 Е.coli 150 6-10 12 15 14 15 14 13 12 14 Тест-культури/Зона інгібування, мм Klebsiella S. aureus Pseudomonas Proteus mi- Proteus mipneumon. 180 aeruginosa rabilis F-403 rabilis 6054 6447 5-10 5-9 6-8 4-8 6-8 13 14 8 14 13 15 12 10 17 14 15 11 10 16 14 15 12 11 19 14 14 11 11 17 13 15 12 12 18 14 13 10 11 17 12 15 12 13 19 14 Proteus vulgaris 8718 4-8 12 20 21 22 21 23 21 22 Таблиця 4 Встановлення природної контамінації і дії мікодеструкторів (пліснявих грибів) бактерицидного деструктуючого пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу № зразка ППУ Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 Оцінка дії мікодеструкторів (росту грибів, бали) На зразках до початку досліду У вологій камері На живильному середовищі 1 1-2 2 1 2 3 1 2 4 1 2 3 1 2 4 1 2 4 1 2 4 1 2 4 1 2 4 Таблиця 5 Визначення деструкції бактерицидного деструктуючого пінополіуретанового матеріалу, запропонованого складу Значення деструкції ППУ після 30-добової витримки в різних середовищах, % мас. Деструкція під впливом Деструкція під впливом природної Деструкція під впливом № зразка природної контамінації та контамінації та живильного сереприродної контамінації ППУ вологої камери довища Розчин 0,1 Н Розчин 0,1 Розчин 0,1 Н Розчин 0,1 Н Розчин 0,1Н КОН Розчин 0,1 Н HCl КОН Н HCl КОН HCl Прототип 1,5 1,0 5,08 3,4 5,15 3,59 1 20,66 22,96 7,96 12,59 17,2 22,96 2 26,34 26,54 29,93 28,71 35,65 29,65 3 20,83 23,17 8,12 12,48 17,92 23,21 4 26,31 26,88 30,14 29,21 35,78 29,31 5 21,11 23,35 8,56 13,24 18,11 22,29 6 26,90 26,81 30,48 29,27 36,35 29,43 7 20,58 22,97 8,43 13,56 18,43 23,89 8 26,78 26,64 30,12 29,26 36,67 29,34 Джерела інформації: 1. JP 58093715 А, 03.06.1983, JP 62001715 А, 07.01.1987, US 5104909, 14.04.1992. 6 2. Пат. 33837, Україна, МПК C08G 18/08, А 61 L 15/26, 15/22, 15/16. Спосіб одержання пінополіуретанів, що мають біосумісність та бактерицидність // Ю.В. Савельев, Л.А. Марковська, О.О. Савельева, Н.А. Галатенко, А.В. Руденко, А.П. Греков, В.Я. Веселов, К.О. Коропачинська. Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН 11 України. № 99042154. Заявл. 16.04.1999; опубл. 17.03.2003. Бюл. № 3 – прототип. 3. Савельєв Ю.В., Веселов В.Я., Сухорукова С.А., Брикова О.М., Гібридні полімерні системи поліуретан-полісахарид / Вопросы химии и хим. технологии.-2003. - № 6. - С. 100-103. 7 4. WO/2007/136176, IС A61L 15/10 (2006.01). Polyurethane foam dressing comprising drugcontaining layer and method for manufacturing the same / Kim W.Il, Kang J.Yl. - Publ. 29.11.2007. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 63992 12 5. Шапиро Д.К. Практикум по биологической химии / Под ред. Вечера А.С. - Минск: Высш. школа, 1976.-288 с. 6. Методы экспериментальной микологии. Справочник. - К.: Наук. думка, 1989.-540 с. 7. ГОСТ 9.048-9.053-75 (91). Материалы и изделия. Методы испытания на микробиологическую устойчивость. Підписне Тираж 23 прим. 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