СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОГЕЛЯ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА
METHOD FOR OBTAINING HYDROGEL OF POLYVINYL ALCOHOL

Изобретение относится к способам получения полимерного гидрогеля для изготовления лечебных пленочных материалов медицинского назначения.
Изобретение относится к химии полимеров и медицине, а именно к способам получения композитных материалов из поливинилового спирта для изготовления лечебных гелей с высокой адгезией и быстрым образованием защитной пленки.
В настоящее время гидрогели находят широкое применение в качестве модификаторов различных полимерных материалов, предназначенных для контакта с открытыми ранами и покровами кожи. Но эффективность таких составов очень мала и редко используется в ветеринарии, аналоги зарубежные с хорошей эффективностью в лечении гнойно-некротических заболеваний в ветеринарии стоят немалых денег, и не каждый рядовой фермер способен приобрести подобные препараты. Сейчас очень актуальной является задача в создании высокоэффективной лечебной полимерной основы с простой схемой производства, доступными реактивами и невысокой стоимостью.
Известен способ получения полимерных гидрогелей (Пат. 1597371, 1990). в котором водорастворимый полимер - поливиниловый спирт или крахмал - смешивают с 2-гидроксиэтилметакрилатом и поли-N-винилпирролидоном в апротонном растворителе при определенной температуре в течение 0,2-3 часов. SU 1597371, МПК C08L 29/04, C08L 39/06, B29D 11/00, опубл. 07.10.1990.
Однако 2-гидроксиэтилметакрилат раздражает кожу и слизистую при прямом попадании, а поли -N-винилпирролидон редко, но дает аллергическую реакцию.
Известен способ получения криогеля поливинилового спирта, заключающийся в том, что поливиниловый спирт растворяют в диметилсульфоксиде, гидрофобный наполнитель вносят в полученный раствор с дальнейшим замораживанием приготовленной суспензии при температуре 15…-30°С, выдерживают в замороженном состоянии в течение 1-24 ч с последующим оттаиванием и дальнейшей промывкой водой полученного композитного криогеля для замены диметилсульфоксида на воду. RU 2190644, МПК C08L 29/04, опубл. 10.10.02.
К недостаткам способа относится длительность процесса.
Известен состав гидрофильного геля на основе редкосшитого полимера хитозана, где в качестве стабилизатора используют поливиниловый спирт. Недостатком является то, что этот гель используется совместно с перевязочными средствами и не образует отдельно устойчивую пленку. RU №2422133, A61K 9/00, A61L 15/22, A61L 15/28, A61F 13/02, A61L 15/44, опубл. 27.06.2011.
Известен способ получения биопрепарата, включающий смешивание оксигидроксида железа с водорастворимым полимером с последующей обработкой суспензии ультразвуком, при этом используют гелеобразный оксигидроксид железа (ОГЖ-гель), выделенный на станциях обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и дополнительно вводят глицерин. В качестве водорастворимого полимера используют полимер, выбранный из группы поливиниловый спирт (ПВС), полиэтиленгликоль (ПЭГ), поливинилпирролидон (ПВП) или полиакриламид (ПАА). RU 2466713, МПК A61K 9/06, A61K 47/30, А61Р 17/02, A61J 3/04, A61K 33/26, B01J 9/10, опубл. 20.11.2012.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является US 20070167541 Systems and methods for controlling and forming polymer gels (Cambridge Polymer Group) 19.07.2007. см. параграф [0207], п. 164-166 формулы. В документе раскрывается способ получения гидрогеля винилового полимера, выбранного в том числе из поливинилового спирта. Способ получения гидрогеля с виниловым полимером включает стадии получения раствора винилового полимера, содержащего виниловый полимер, растворенный в первом растворителе, в частности в воде; нагревание раствора винилового полимера до температуры, повышаемой выше температуры плавления физических ассоциаций винилового полимера, смешивание раствора винилового полимера с гелеобразователем, в частности с этиловым спиртом, где полученная смесь имеет более высокий параметр взаимодействия Флори, чем раствор винилового полимера, вызывающий гелеобразование смеси раствора винилового полимера и гелеобразователя; и контролируют скорость гелеобразования с образованием вязкоупругого раствора, в котором обрабатываемость поддерживается в течение заданного периода времени, тем самым создавая гидрогель винилового полимера, имеющий желаемое физическое свойство.
Однако данное изобретение не содержит информации о получении гидрогеля для лечебных пленочных материалов медицинского назначения, которые имеют пониженное время отверждения.
Задачей настоящего изобретения является создание гидрогеля поливинилового спирта с вязкостью, способной к быстрому образованию защитной пленки, за счет уменьшения времени отверждения, расширяющего арсенал средств для изготовления лечебных пленочных материалов медицинского назначения.
Задача изобретения достигается способом получения гидрогеля поливинилового спирта для изготовления лечебных пленочных материалов медицинского назначения, включающим растворение поливинилового спирта в первом растворителе - воде с последующим добавлением второго растворителя этилового спирта, согласно изобретению поливиниловый спирт измельчают до получения фракции не более 0,5 мм, растворение поливинилового спирта в воде осуществляют при температуре 70-80°С, добавление этилового спирта осуществляют при снижении температуры до 60-70°С, затем температуру снижают до 40-50°С и после введения растворителей вводят сухой бриллиантовый зеленый, диметилсульфоксид и феноксиэтанол при следующих соотношениях компонентов, мас. %:
Поливиниловый спирт
15,0-35,0
Этанол
5,0-10,0
Диметилсульфоксид
3,0-7,0
Феноксиэтанол
0,5-1,0
Дистиллированная вода
Остальное
При этом в способ можно дополнительно вводить сухой бриллиантовый зеленый в количестве 1-3 мас. % от общей массы гидрогеля.
Отличием заявляемого способа от известных является простота, доступность компонентов. Вводимый в гель диметилсульфоксид, обладающий обезболивающим, противовоспалительным и бактерицидным действием, является биполярным апротонным растворителем, хорошо смешивается с этиловым спиртом и участвует в гелеобразовании. При этом растворители диметилсульфоксид и феноксиэтанол выступают в качестве стабилизаторов вязкости, так как их добавление в гидрогель поливинилового спирта приводит к изменению баланса межмолекулярного взаимодействия, которое выражается в смещении свободной межфазной энергии Гиббса в сторону ее увеличения за счет адгезионно-способных свободных радикалов функциональных ОН-групп поливинилового спирта. См. показатели вязкости в табл. 1, при их добавлении вязкость резко возрастает. При нанесении на кожу уменьшается энергия Гиббса, что, в свою очередь, способствует увеличению прочностных и адгезионных свойств пленок. Также эти растворители при стереохимическом соотношении компонентов приводят к аморфизации кристаллической фазы ПВС, а следовательно, увеличивается подвижность и гибкость макромолекул полимера, что приводит к увеличению адгезионной способности ПВС. Что касается бриллиантового зеленого, то он выступает в качестве индикатора, так как при образовании гнойных воспалений в области раны меняется рН и бриллиантовый зеленый меняет цвет до желто-зеленого или кислотного желтого в зависимости от кислотности раствора. Растворение поливинилового спирта при температуре воды 70-80°С позволяет получить однородный гель и предотвратить протекание гидролитической деструкции полимера. Снижение температуры до 60-70°С способствует началу увеличения межмолекулярного взаимодействия и вязкости, а введение диметилсульфоксида и феноксиэтанола в качестве стабилизаторов вязкости позволяет получить гель с увеличенными прочностными и адгезионными свойствами пленок.
Способ иллюстрируется примерами 1-5.
Пример 1.
Способ осуществляют следующим образом: вначале измельчают поливиниловый спирт в мельнице, затем просеивают через вибросита и отбирают фракцию меньше 0,5 мм. После чего данный мелкодисперсный порошок поливинилового спирта растворяют в нагретой до 70-80°С дистиллированной воде при постоянном помешивании на водяной бане до получения однородного гидрогеля. После снижения температуры до 60-70°С в гидрогель добавляют этанол в заданном количестве и продолжают перемешивать. Это позволит уменьшить время отверждения готовой лечебной полимерной пленки. Затем добавляют сухой бриллиантовый зеленый в заданном количестве, что придает гелю антисептическое свойство. Для осуществления способа компоненты берут в следующих количествах, мас. %:
Поливиниловый спирт
15
Этанол
10
Бриллиантовый зеленый
1
Дистиллированная вода
74
Свойства полученного гидрогеля приведены в табл. 1.
Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1.
При этом после добавления этанола уменьшают температуру гидрогеля до 40-50°С и добавляют диметилсульфоксид. Затем добавляют бриллиантовый зеленый. При этом для осуществления способа компоненты берут в следующих количествах, мас. %:
Поливиниловый спирт
20
Этанол
8
Диметилсульфоксид
5
Бриллиантовый зеленый
2
Дистиллированная вода
65
Свойства полученного гидрогеля приведены в табл. 1.
Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. При этом после добавления этанола уменьшают температуру гидрогеля до 40-50°С и добавляют феноксиэтанол. Затем добавляют бриллиантовый зеленый. При этом для осуществления способа компоненты берут в следующих количествах, мас. %:
Поливиниловый спирт
25
Этанол
6
Феноксиэтанол
0,75
Бриллиантовый зеленый
2
Дистиллированная вода
66,25
Свойства полученного гидрогеля приведены в табл. 1.
Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1. При этом после добавления этанола уменьшают температуру гидрогеля до 40-50°С и добавляют диметилсульфоксид и феноксиэтанол. Затем добавляют бриллиантовый зеленый. При этом для осуществления способа компоненты берут в следующих количествах, мас. %:
Поливиниловый спирт
20
Этанол
5
Диметилсульфоксид
3
Феноксиэтанол
0,5
Бриллиантовый зеленый
2
Дистиллированная вода
69,5
Свойства полученного гидрогеля приведены в табл. 1.
Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1 и 4. При этом для осуществления способа компоненты берут в следующих количествах, мас. %:
Поливиниловый спирт
35
Этанол
6
Диметилсульфоксид
7
Феноксиэтанол
1
Бриллиантовый зеленый
3
Дистиллированная вода
48
Увеличенное содержание поливинилового спирта позволяет использовать гель для глубоких ран с высокой вязкостью и усиленным ранозаживляющим и анестезирующим действием.
Свойства полученного гидрогеля приведены в табл. 1.
Из таблицы следует, что составы 1 и 3, полученные заявляемым способом, имеют показатели, которые позволят использовать их в качестве средства для обработки небольших ран и царапин. Добавление компонентов, таких как диметилсульфоксид и феноксиэтанол, делает составы более устойчивыми к набуханию и они имеют повышенную вязкость, что позволит использовать их для лечения глубоких ран.