Спосіб виготовлення водорозчинної металовмісної композиції з біоцидними властивостями

Реферат: Спосіб виготовлення водорозчинної металовмісної композиції з біоцидними властивостями включає відновлення іонного срібла у водному розчині поліакрилату натрію або амонію за допомогою аскорбінової кислоти або іншого відновника, що є нетоксичний для людини і тварин, не дає токсичних продуктів окислення і містить наночастки срібла. Підвищують концентрацію металовмісної композиції і отримують наночастинки срібла з меншими розмірами. UA 70275 U (12) UA 70275 U UA 70275 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель стосується біоцидних композицій, які можуть бути використані як самостійний дезінфікуючий засіб або як добавка до різних речовин і матеріалів, а також композицій з метою додання їм бактерицидної, фунгіцидної, віруліцидної і спороцидної активності і можуть бути використані в харчовій промисловості, сільському господарстві, комунальному господарстві, медицині, ветеринарії, косметології, будівництві, в побуті, учбових закладах, транспорті та різних інших галузях. Корисна модель відноситься до області нанотехнології, а саме до препаратів, що містять наночастки металів, а також до способу отримання водорозчинної бактерицидної композиції, що містить наночастки срібла з високою біологічною активністю. Відомий спосіб отримання наноструктурних металічних часток шляхом відновлення іонів металу у водному розчині [1]. У відомому способі як відновник застосовують гідразин та водень. Суттєвим недоліком цього способу є невелика стабільність отриманих наночасток, тому що відсутні стабілізуючі агенти. Також використання токсичного гідразину і необхідність використання інертної атмосфери ускладнює технологічний процес. Синтез наночасток у розчинах полімерів є напрямком у отриманні наночасток металів, який інтенсивно розвивається. Особливе місце серед полімерів займають полі-N-вінілпіролідон та полікарбонові кислоти. Вони здатні утворювати комплекси із катіонами металів, відновлювати їх, а також взаємодіяти із позитивно зарядженими кластерами наночасток, забезпечуючи їх стабілізацію [2]. Відомий спосіб отримання водорозчинної бактерицидної композиції, що містить високодисперсне срібло, який полягає у відновленні іонного срібла і одночасній стабілізації високодисперсного срібла низькомолекулярним полівінілпіролідоном [3]. При використанні як стабілізатора полівінілпіролідону, процес часто ведуть в атмосфері інертного газу при взаємодії з нітратом срібла у водно-спиртовому розчині. Реакцію проводять в темноті при нагріванні до 65-75 °С. Композиції, які одержують шляхом відновлення нітрату срібла полівінілпіролідоном або фотохімічним відновленням у присутності полікарбонових кислот, забруднюються органічними продуктами окислення полімеру невстановленого хімічного складу, що часто має негативні наслідки при їх використанні та зберіганні. Основними недоліками більшості відомих металовмісних композицій є широкий розподіл часток за розмірами, втрата їх стійкості у часі, а також значна токсичність багатьох з них. Задачею корисної моделі є створення способу отримання біоцидної композиції, що містить наночастки срібла із заданими розмірами і високою біологічною активністю та низькою токсичністю для людини і тварин, при цьому матеріали, що використовуються й параметри процесу дозволяють підвищити концентрацію кінцевого продукту при зменшенні матеріальних витрат та часу і одержувати наночастинки срібла з меншими розмірами (2-5 нм), що зберігають тривалий час агрегативну стійкість. Поставлену задачу вирішують створенням способу отримання водорозчинної бактерицидної композиції, яка містить наночастинки срібла в розчині поліакрилату натрію або амонію, що містить іонне срібло, як відновник, вводять розчин аскорбінової кислоти або іншого відновника, що є нетоксичний для людини і тварин, а також не дає токсичних продуктів окислення. Розмір наночасток, що утворюються, регулюють додаванням водного розчину перекису водню. Молекулярна маса поліакрилату не має важливого значення. Рекомендується використання низько- та середньо молекулярної фракції для зменшення в'язкості розчину. При цьому можна використовувати поліакрилати, які мають в своєму складі різні функціональні групи (напр. гідрофобні або поліетиленгліколеві) для надання додаткових властивостей кінцевому продукту (напр. краще змочування різних поверхонь розчином препарату або кращу водостійкість плівки поліакрилату, що містить наночастки срібла при додаванні біоцидної композиції до фарб, лаків та ін.). Кількість наночастинок срібла в отриманому препараті складає від 0,01 до 10 мас. %. Спільне використання наночастинок Mg, Zn, Cu, Pd, Pt, Au, Ir, Sn, Ti або наночастинок їх оксидів та гідроксидів дозволяє розширити спектр біоцидної дії отриманого препарату за рахунок взаємного синергетичного посилення їх біоцидної дії. Запропонований спосіб не вимагає інертної атмосфери та захисту від світла, не потребує додаткового нагрівання, а також складного обладнання. Саме одночасне використання активної відновлюючої сполуки та поліакрилатів як стабілізатора дозволяють суттєво зменшити час приготування композиції (1-2 години) і досягти високої агрегативної стійкості при зберіганні та використанні. 1 UA 70275 U 5 Розміри і форма наночасток срібла досліджували методом просвітлювальної електоронної мікроскопії (ПЕМ). Агрегативна стійкість визначалася за зміною оптичної щільності отриманої композиції, що визначалась фотоколориметрично протягом року. В результаті застосування даної моделі досягається наступний результат: Для визначення бактерицидної активності засобу застосовували адаптований суспензійний метод згідно EN 13727:2003 на тест-штамах Stapylococcus aureus та E.coli. (Табл.1) Таблиця 1 Бактерицидна активність розчину металовмісної композиції залежно від часу дії (концентрація наночасток срібла 10 мг/л). Тест-штам E.coli (вихідна 7 конц. 7,4×10 КУО/мл) S.aureus (вихідна 7 конц. 6,8×10 КУО/мл) 10 Експозиція, години 1 год. Контроль умов досліду (КУО/мл) 6 1,9×10 3 год. 8,5×10 3 год. 3,1×10 Дослід (КУО/мл) 8,0×10 5 2,5×10 4 6 год. 0 4 3 Ефективність знезараження 95,0 0 9,5×10 100 3 91,9 100 Вивчення віруліцидної активності композиції проводили на моделі вакцинного штаму поліовірусу типу 2 (Р 712, ch, 2 ав), який є високо резистентним до дії фізико-хімічних факторів -6 навколишнього середовища. Вказаний вірус використовували в робочій концентрації 10 ТДЦ50/мл та культивували на перещеплювальній культурі клітин НЕр-2. Дослідження здійснювали згідно з Методичними рекомендаціями "Визначення віруліцидної активності дезінфікуючих препаратів", затвердженої наказом МОЗ України №333 від 26.05.2006 р. (табл.2) 15 Таблиця 2 Віруліцидна активність препарату при знезараженні вакцинного поліовірусу типу 2 на батистових тест-об'єктах Повторність досліду Пасаж 1 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 Концентрація наночасток срібла, мг/л 3 5 5 5 10 10 10 20 2 Експозиція (хвилин) 15 30 60 4 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 5 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### –––– –––– –––– 6 #### #### #### #### #### #### #### #### #### –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– UA 70275 U Продовження таблиці 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 КЗТО КЖВ ККТ 5 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 3 20 20 40 40 40 60 60 60 – – – 4 #### #### #### #### #### #### –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– #### #### #### #### #### #### –––– –––– –––– 5 –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– #### #### #### #### #### #### –––– –––– –––– 6 –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– –––– #### #### #### #### #### #### –––– –––– –––– Примітка: #### наявність цитопатогенної дії поліовірусу; – – – – відсутність цитопатогенної дії поліовірусу; – дослідження не проводили; КЗТО - контроль зараженості тест-об'єктів поліовірусами; КЖВ - контроль життєздатності поліовірусів; ККТ - контроль культури клітин. 10 15 20 Таким чином водний розчин отриманої композиції з концентрацією наночасток срібла 10 мг/л призводить до інактивації вірусу поліомієліту через 60 хвилин; концентрація 20 мг/л - через 30 хвилин. Відповідно, препарат буде виявляти противірусну дію до менш стійких вірусів, зокрема - грипу, вірусу імунодефіциту людини, кору, епідемічного паротиту та інших. Джерела інформації: 1. Бутенко А.В. и др. Цайт. физ. Д. Атомы, молекулы и кластеры, 1990, т. 17, с. 283. 2. Сергеев Б.М. Дирюхин М.В., Бахов Ф.Н.,Сергеев В.Г. Фотохимический синтез наночастиц серебра в водных растворах поликарбоновых кислот. Влияние полимерной матрицы на размер и форму частиц // Вестник. Моск. ун-та. Серия 2. Химия. 2001, - Т. 42, №5. с. 308-314. 3. Патент 2088234 РФ, МКИ А61К 31/79, 33/38: Водорастворимая бактерицидная композиция и способ ее получения / В.В Копейкин, Е.Ф.Панарин, Ю.Г. Сантурян и др. - Опубл. 07.27.1996. 3 UA 70275 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб виготовлення водорозчинної металовмісної композиції з біоцидними властивостями, що включає відновлення іонного срібла у водному розчині поліакрилату натрію або амонію за допомогою аскорбінової кислоти або іншого відновника, що є нетоксичний для людини і тварин, а також не дає токсичних продуктів окислення, що містить наночастки срібла, який відрізняється тим, що підвищують концентрацію металовмісної композиції при зменшенні матеріальних витрат та часу і отримують наночастинки срібла з меншими розмірами (2-5 нм), що зберігають тривалий час агрегативну стійкість. 10 Комп’ютерна верстка А. Рябко 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