АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ANTIBACTERIAL COMPOSITE AND METHOD FOR MAKING THEREOF

Изобретение относится к области производства материалов, содержащих наносеребро, и изделий на их основе бытового и медицинского назначения, и, в частности, к антибактериальным материалу и способу его получения, в том числе для производства лекарственных форм для лечения пациентов с широким спектром заболеваний различной этиологии, используемых для лечения пациентов с ожоговыми поражениями, герпесом, нейродермитом, псориазом, дерматитом, угревой сыпью, грибковыми поражениями и др.
Известно, что одним из наиболее эффективных антибактериальных средств являются композиционные материалы, содержащие наноразмерные частицы металлического серебра или его малорастворимые в воде соединения. В патентной литературе описано применение таких композиционных материалов в виде
- целлюлозного и бор-алюмофосфатного стекловолокна [Patent US 6592858 July 2003; Patent US 6815379 Nov. 2003];
- волокнистых текстильных материалов (хлопок, лен, шелк, шерсть, кожа, искусственные и синтетические волокна или их комбинации), содержащих от 0,2 до 1,5% мас. наноразмерных (1-100 нм) частиц серебра, которые были получены при восстановлении нитрата серебра глюкозой, аскорбиновой кислотой, гидразином или гидразин-гидратом с последующим высушиванием пряжи при температуре 120-160°С в течение одного часа. Полученный продукт обладал антибактериальным эффектом относительно бактерий, грибков, включая Chlamydia, а также Escherichia coli, Methicillin resistant Staphylococcus aureus, Chlamydia trachomatis, Providencia stuartii, Vibrio vulnifikus, Pneumobacillus, Nitrate-negative bacillus, Staphyloccocus aureus, Candida albicans, Bacillus clocae, Bacillus allantoides, Morgan's bacillus (Salmonella morgani), Pseudomonas maltophila, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrohoeae, Bacillus aubtilis, Bacillus foecalis alkaligenes, Streptococcus hemolyticus B, Citobacter и Salmonella paratyphi C. [US Patent 6979491, кл. 428-361 от 27.12.2005 г.];
- гелей на основе крахмала и его производных, целлюлозы и ее производных, полимеров и сополимеров, акрилата или его производных, поливинилпиролидона, ксантогенатного геля [Патентная заявка US Patent Application 20030185889 от 2 октября 2003 г.];
2
3
- порошка активированного угля с удельной поверхностью 1200-1500 м/г с нанесенным слоем наносеребра (диаметром частиц 30-100 нм и концентрацией 0,005 - 1000 ppm), полученным в результате термической обработки порошка, пропитанного раствором AgNO при температуре 1 ОС-130°С. [US Patent Application 20060240980 от 26 октября 2006 г.];
- механической смеси наноразмерных частиц серебра с воском (патентная заявка сотрудников американской компании Tuscom US Patent Application 2005015992 от 14 июля 2005 г.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является антибактериальный волокнистый композиционный материал и способ его получения, описанный в патенте РФ №2337716 от 03.07.2007 (Кл. A61L 15/18), согласно которому восстановление серебра из водного раствора нитрата серебра осуществляют таннином при 80-90°С.
Задача предлагаемого изобретения состоит в расширении ассортимента материалов, содержащих наносеребро, в частности, за счет использования материалов с развитой поверхностью.
Поставленная задача решается антибактериальным порошковым материалом, содержащим наносеребро, локализованное на его поверхности, причем в качестве носителя используют порошок, поверхность которого носит основный характер, а толщина нанесенного слоя серебра не менее 5 нм.
В качестве носителя может быть использован высокодисперсный порошок гидрооксида магния, оксида магния или оксокарбоната магния или природный каолин в косметических формах.
Поставленная задача решается также способом получения антибактериального композиционного материала, включающим стадии:
- предварительного тестирования порошкообразного материала на наличие у поверхности основного характера, определяемого по адсорбции органического красителя;
- восстановление серебра из водного или водно-спиртового раствора нитрата серебра с концентрацией серебра 0,1-3% мас. раствором таннина 0,05-2.0% мас., причем процесс проводят при комнатной температуре на поверхности порошкового носителя, которая является катализатором процесса и адсорбентом, фиксирующим реагирующие вещества и образовавшееся серебро.
Получение антибактериального композиционного материала, содержащего нано-серебро, осуществляется в технологическом процессе, включающем следующие операции.
1. Тестирование порошкообразных образцов на адсорбцию органического кислотного красителя.
2. Приготовление смешанных водных или водно-этанольных растворов нитратов серебра с концентрацией 0,1-3% мас. и таннина 0,05-2% мас., в котором взаимодействие реагентов при комнатной температуре происходит с малой скоростью и выражается в появлении спустя 10-15 минут слабовыраженной красно-коричневой окраски.
3. Добавление приготовленного раствора к порошку носителя, имеющего основной характер с последующей гомогенизацией смеси. В качестве носителей, в частности, могут быть использованы оксид, гидроксид и гидроксокарбонат магния, природный каолин в косметических формах
- белой, голубой и розовой глин.
4. Высушивание полученного порошка до сыпучего состояния.
Примеры практического исполнения.
Пример №1
2
Порошкообразный оксид магния производства завода «Красный химик» с удельной поверхностью 5,8 м/г (расчет по уравнению БЭТ из данных по адсорбция аргона) был проверен на адсорбцию кислотного красного красителя. Для этого 2 г оксида магния было введено в водный раствор красителя кислотного красного-С. После взбалтывания суспензии в течение 2-3 минут и последующего осаждения порошка из суспензии регистрировали оптическую плотности раствора. Наблюдали уменьшение плотности окраски и окрашивание порошка после сливания раствора. Положительный результат испытаний давал основание к использованию данного материала в качестве носителя для приготовления композиционного материала, содержащего серебро.
С этой целью оксид магния в количестве 5 г был тщательно перемешан в фарфоровой чашке с 10 мл воды до получения однородной вязкотекучей массы. К полученной массе при комнатной температуре (20°С) и постоянном перемешивании был добавлен водной раствор, составленный из 10 мл 0,3% мас. раствора таннина и 5 мл 2% мас. нитрата серебра. Образовавшаяся подвижная масса приобретала равномерную темно-коричневую окраску.
Для удаления воды полученную смесь нагревали в потоке горячего воздуха. Содержание серебра в приготовленном композиционном материале составляло 1,3% мас. Взаимосвязь между концентрацией серебра (мас.%) в композиционном материале и толщиной слоя (δ) серебра (нм) выражается формулой:
Ag
3
2
где ρ - плотность серебра, равная 10,5 г/см; S - удельная поверхность порошкообразного носителя (м/г).
Нанесенное серебро было распределено по поверхности носителя в виде слоя с толщиной 21,3 нм.
Пример №2
2
Порошкообразный оксид магния производства завода «Красный химик» с удельной поверхностью 11,8 м/г был проверен на основность поверхности, как это описано в примере №1. После положительного результата тестирования навеска оксида магния массой 5 г была тщательно перемешана в фарфоровой чашке с 10 мл воды до получения однородной равномерной густой пасты. К полученной массе при комнатной температуре (20°С) и постоянном перемешивании был добавлен водный раствор, составленный из 10 мл 0,3% мас. раствора таннина и 5 мл 2% мас. нитрата серебра. Образовавшаяся подвижная масса приобретала равномерную желто-коричневую окраску. Для удаления воды полученную смесь нагревали в потоке горячего воздуха. Содержание серебра в приготовленном композиционном материале составляло 1,3% мас. Нанесенное серебро было распределено по поверхности носителя в виде слоя с толщиной 10,5 нм.
Пример №3
2
К порошкообразному оксиду магния производства завода «Красный химик» с удельной поверхностью 5,8 м/г (по примеру №1), взятому в количестве 2 г, был добавлен водно-спиртовой (1:1 по объему) раствор, составленный из 2 мл 2,0% мас. раствора таннина и 50 мл 0,1% мас. нитрата серебра. Смесь была тщательно перемешана в фарфоровой чашке до вязкотекучей массы. Образовавшаяся масса приобретала равномерную темно-коричневую окраску. Для удаления воды полученную смесь нагревали в потоке горячего воздуха. Содержание серебра в приготовленном композиционном материале составляло 1,6% мас. Нанесенное серебро было распределено по поверхности носителя в виде слоя с толщиной 26,6 нм.
Проверку антибактериальной активности приготовленных композиционных материалов проводили при использовании их в форме паст на основе глицерина, получаемых в результате смешивания порошка с глицерином, до консистенции, которая обеспечивала сохранение формы при нанесении на поверхность. Тестирование в отношении St.epidermidis и Ps.Aeroginosa проводили в Испытательном центре перевязочных, шовных и полимерных материалов в хирургии при ФГУ «Институт хирургии им. А.В.Вишневского Росмедтехнологий» в соответствии с Методическими указаниями Минздрава. Результаты испытаний показали, что образцы по примеру №1 и по примеру №3 обладали удовлетворительной бактерицидной активностью как по отношению к культуре Staphylococcus aureas, так и по отношению к Ps.Aeroginosa (3 усл.ед.). Наблюдаемый эффект некоторого снижения активности у образца №2 до 2 усл.ед. был обусловлен снижением толщины слоя нанесенного серебра.
Как видно из приведенных примеров, предлагаемый антибактериальный композиционный материал, содержащий наноразмерный слой серебра, локализованный на поверхности носителя с основными свойствами, обладает антимикробной активностью и может быть использован для изготовления паст, мазей и линиментов на его основе.