Композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием (варианты), и способ ее получения
COMPOSITION WITH A SUPRAMOLECULAR STRUCTURE OF A COLLOIDAL MIXTURE OF COMPLEX COMPOUNDS OF NANOSTRUCTURE PARTICLES OF SILVER OR HYDROSOL OF SILVER CATIONS IN AN AQUEOUS OR IN AN AQUEOUS ORGANIC SOLUTION, HAVING ANTIMICROBIAL AND ANTITOXIC ACTION (VERSIONS), AND A METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Изобретение относится к области получения композиций комплексных соединений наноструктурных частиц серебра и гидрозоля катионов серебра с размерами структурных образований порядка нанометров и менее в присутствии комплексообразующих полимерных и биологических веществ, приготовленных в процессе образования раствора, содержащего в том числе супрамолекулярные структуры, обладающие антимикробным и антитоксическим действием. Полученные композиции могут быть использованы в пищевой парфюмерной и фармацевтической промышленности для производства БАД к пище, косметической продукции, изделий медицинского назначения, лекарственных средств, защитных и дезинфицирующих средств в виде растворов, гелей или пленок со специфическими свойствами.
В целом, композиция комплексных соединений наноструктурных частиц серебра и гидрозоля катионов серебра представляет собой супрамолекулярный комплекс, сформированный в результате ассоциации частиц активного вещества и вспомогательных веществ, удерживаемых вместе межмолекулярными силами.
Известно, что супрамолекулярные системы - это полимолекулярные структуры, сформированные в результате ассоциации частиц малых размеров, таких как молекулы, олигомеры, кластеры, удерживаемых вместе межмолекулярными силами [Патенты РФ 2423384, №2562113; Жан-Мари Лен. Супрамолекулярная химия. Концепции и перспективы. Наука, Новосибирск, 1998. - 334 с.].
Применение супрамолекулярных структур для разработки композиций, содержащих наноструктурные частицы серебра или синтезированные из них катионы серебра в присутствии комплексообразующих полимерных и биологических веществ, приготовленных в процессе образования раствора, открывает новые перспективы для получения разнообразных инновационных средств и материалов, широко используемых в пищевой, косметической и медицинской промышленностях для производства на их основе новых безопасных, антивирусных, антимикробных и антитоксических препаратов, которые в самое короткое время могут прийти на смену широкого спектра целого ряда химически синтезированных антибиотиков.
Так например, уже в настоящее время открыт новый класс супрамолекулярных структур, синтезированных на основе L-цистеина и нитрата серебра [Патенты РФ 2423384, №2562113]. Эти структуры построены из пересекающихся цепочек наноразмерных, положительно заряженных фрактальных кластеров [Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров. М.: Наука, 1991, - 136 с.] и представляют собой совокупность фрагментов трехмерной сетки, распределенных в водной или водно-органической среде [Патент РФ №2423384]. Установлено [Патент РФ №2562113], что эти структуры способны эффективно взаимодействовать с отрицательно заряженными группами, присутствующими на клеточной поверхности микроорганизма, что придает L-цистеин-серебряному раствору свойства катионного антисептика.
Известно [Т. Франклин, Дж. Сноу. Биохимия антимикробного действия; Перевод с анг. М.А. Панова. М.: Мир, 1984. - 238 с. с ил.], что к катионным антисептикам относятся химические соединения разной природы, имеющие в своей структуре сильно основные функциональные группы, среди которых важное значение имеют свободные или замещенные аминогруппы, иминогруппа, гуанидиновая группировка. Основные группы этих антисептиков в слабокислой среде приобретают положительный заряд и поэтому они взаимодействуют с отрицательно заряженными цитоплазматическими мембранами бактерий, нарушая их функционирование [Патент №2562113]. Хорошо известен [Т. Франклин, Дж. Сноу. Биохимия антимикробного действия; Перевод с анг. М.А. Панова. М.: Мир, 1984. - 238 с. с ил.] катионный антисептик - хлоргексидин, имеющий в своем составе две сильно основные дигуанидиновые группировки.
Проведенный анализ известных публикаций [Muzzarell R., Biagini G., Pugnaloni A., Reconstruction of parodontal tissue with chitosan // Biomaterials, 1989, v. 10, №9, p. 598-603; Патенты РФ 2423384, №2562113] показал, что в доступных информационных источниках описаны композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси с разнообразными соединениями, именно низкомолекулярными веществами, кластерами нитратов или цитратов серебра, неионогенными полимерами, отрицательно заряженными полиэлектролитами.
Однако, при разработке известных композиций лежат биоактивные и комплексообразующие свойства только хитозана во взаимосвязи с нитратами или цитрами серебра, обладающими, как известно [Патенты РФ №2601737 от 09.06.2015 г., №2609176 от 09.06.2015 г.], целым ряд недостатков, ограничивающих эффективность и область их применения.
Кроме того, известна композиция, содержащая хитозан (0,1%), аскорбиновую кислоту (0,165%) и аскорбанат натрия, применяемых в хирургической стоматологии для заживления дефектов парадонтальной ткани [Muzzarell R., Biagini G., Pugnaloni A., Reconstruction of parodontal tissue with chitosan // Biomaterials, 1989, v. 10, №9, p. 598-603.]. Разработаны антимикробные композиции на основе низкомолекулярного хитозана, включающие в свой состав загустители, такие как поливиниловый спирт, глицерин, полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон [- Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/256/2562113.html © FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2016]. На свойстве хитозана образовывать полиэлектролитные комплексы основано его применение в медицине и биотехнологии для разработки биоконструкционных материалов, пленок мембран, сорбентов [М.А. Краюхина, Н.А. Самойлова, И.Я. Ямсков, Успехи химии, 77, 854 (2008)], а также антимикробных композиций, например, с антибиотиком полипептидного типа, продуцируемого бактерией рода Streptococcus, низином [Козлов А.В. Разработка антимикробной композиции на основе низина и хитозана для применения в технологии натуральных мясных полуфабрикатов, копченостей и ветчины. Диссертация - М.; 2010. - 206 с. с ил.]. Известны также антимикробные композиции на основе микрогранул геля хитозана и кластерных частиц серебра малых размеров [Василенко С.К., Бурмистров В.А., Симонова О.Г., Беляев М.Д. Сила моря и серебра. Микрогранулированных хитозановый гель Арго ВАСНА НПЦ «Вектор-Инвест», Новосибирск, 2003 г.].
Проведенный анализ химического состава известных композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноразмерных частиц серебра или ионов серебра в водном или в водно-органическом растворе и способов их получения [Патенты РФ 2423384, №2562113] показал, что в этих и др. известных технических решениях для образования супрамолекулярных структур из числа серебросодержащих химических веществ применяются известные соли серебра в виде нитрата или цитрата серебра.
Не смотря на то, что созданные такого рода препараты, например, на основе коллоидного нитрата или цитрата серебра, находят широкое применение в медицине как антисептические средства наружного применения уже более 100 лет, они ограничены в своем применении до настоящего времени из за целого ряда присущих для них недостатков [Патенты РФ №2601737 от 09.06.2015 г., №2609176 от 09.06.2015 г.]. По этой причине на протяжении всего этого времени продолжается совершенствование составов и способов их получения. Так например, в получаемые химическим методом известные препараты коллоидного серебра (колларгол и протаргол) для повышения биологической активности введены стабилизаторы. Стабилизатором высокодисперсных частиц серебра служат белковые полимеры казеин и желатин [Машковский М.Д. Лекарственные средства. В 2 т. Том. 2. 14-е изд., перераб., испр. и доп. - М.: Новая волна, 2002. 608 с.].
Однако, наряду с широко опубликованным в России и за рубежом целым рядом положительных результатов, полученных от применения такого рода препаратов, в основе которых заложены как наноструктурные частицы металлов в водной и органической дисперсиях, так и ионы металлов в водной дисперсии, технология их получения остается по прежнему не совершенна для получения чистых без содержания примесей стабилизированных наноструктурных частиц серебра или катионов серебра, успешно применяемых в настоящее время в различных областях науки и техники, из-за присущих конечному продукту ряду недостатков, снижающих эффективность или ограниченность их целенаправленное применение в качестве средств, одновременно обладающих антимикробным и антитоксическим действием.
Нами установлено, что как при получении коллоидных растворов наноструктурных металлических частиц в органической и водной дисперсиях всеми выше указанными физическими и химическими методами, так и при получении коллоидных растворов ионов серебра из солей или кристаллов серебра в присутствии восстановителей всеми известными методами не достигается 100% получение или наноструктурных частиц серебра, или ионов серебра в чистых без примесей коллоидных растворах из-за технологического не совершенствования существующих известных технологий [Патенты РФ №2601737 от 09.06.2015 г., №2609176 от 09.06.2015 г.].
Как правило, при производстве коллоидных растворов наноструктурных частиц серебра тем или иным из известных методов по окончанию технологического процесса получают смесь наноструктурных частиц металлов с частью невосстановленных наноструктурных частиц металлов в виде оставшейся части солей металлов, атомов с нулевой валентность или ионов металлов, примесей хлорид-, нитрат- и сульфат-ионов [Патенты РФ №2601737 от 09.06.2015 г., №2609176 от 09.06.2015 г.].
Аналогично, при производстве ионов металлов в присутствии органических, или карбоновой, или других кислот известными методами так же трудно добиться чистых монодисперсных коллоидных растворов только ионов металлов, без примесей наноструктурных частиц металлов с размерами 2 нм и более, наноструктурных частиц оксидов металлов и наноструктурных частиц гидроксидов металлов, а так же примесей хлорид-, нитрат- и сульфат-ионов. Взаимодействие этих примесей с сформировавшимися наноструктурными частицами или ионами активных металлов приводит в дальнейшем к низкой стабильности производимых коллоидных растворов наноструктурных частиц металлов в органической или водной дисперсиях, или коллоидных растворах ионов активных металлов в водной дисперсии. Этот недостаток объясняется причинами образования в растворах ионов металлов с примесями малоактивных нерастворимых неорганическими и органических токсических соединений [Патенты РФ №2601737 от 09.06.2015 г., №2609176 от 09.06.2015 г.].
Происходящие в таких коллоидных растворах физико-химические процессы приводят к неустойчивой, изменяющейся во времени концентрации активных металлов в коллоидных растворах, их формы и наноразмерности, образованию нерастворимых неорганических и органических токсических соединений, что приводит одновременно к снижению бактерицидной активности и повышению токсичности применяемых препаратов.
Разработанные в настоящее время методы стабилизации производимых коллоидных растворов для снижения или устранения выше указанных недостатков так же не совершенны и не снимают сложившуюся проблему повышения качества получения бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в стабилизаторе.
Для обоснования сущности заявляемого технического решения, выявления совокупности отличительных признаков и доказательства соответствия заявляемого технического решения критерию изобретения «новизна», кроме выше рассмотренных технических решений, ниже по тексту рассматриваются технические решения, принятые авторами за аналоги и прототипы с указанием их недостатков.
В результате проведенного анализа состояния вопроса по разработке композиций с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием и способам их получения в настоящее время могут быть широко использованы наноструктурные частицы металлов и их производные в неполярных растворителях и водной дисперсии [Помогайло А.Ф. Полимериммобилизированные наноразмерные и кластерные частицы. - Успехи химии, 1997, т. 66, №8, - С. 750; Ревина А.А., Егорова Е.М. Радиационно-химическая наноструктурная технология синтеза стабильных металлических и биметаллических кластеров. Тезисы докладов международной конференции «Передовые технологии на пороге XXI века», ICAT 98, М., 1998, ч. II, - С. 411; Пилени М. и др. Наноструктурные частицы в коллоидных системах. - Лангмюр, 1997, т. 13, - С. 3266; Сергеев Г.Б. Нанохимия: учебное пособие / Г.Б. Сергеев. - 3-е изд. - М.: КДУ, 2009. - 336 с.: ил.; Рамбиди Н.Г. Физические и химические основы нанотехнологий / Н.Г. Рамбиди, А.В.Березкин. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2008. - 456 с.; Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И.П. Суздалев. - М.: Ком. Книга, 2006. - 597 с.].

Известно [Электронный рессурс / Универсальное антибактериальное средство для дезинфекции на основе серебра и меди: суперконцентрат SumerSil // - Режим доступа: http://organic-silver.com/, или organic-silver.com/index/…копия], что наноструктурные металлические частицы получают физическим и химическим методами, в т.ч. фотохимическим, радиационно-химическим, электрохимическим, биохимическим методами Частицы вещества в диапазоне нанометрового размера 2-100 нм меняют свои химические, физические и биологические свойства, параметры которых имеют важное прикладное значение.

В настоящее время в связи с развитием явления антибиотико-резистентности микробов вновь наблюдается усиление интереса к разработке и созданию различного рода препаратов коллоидного серебра с использованием по размерности частиц серебра включительно в виде коллоидных растворов ионов серебра, меди, золота и др. активных металлов или их бинарных составов, например, ионов серебра и меди. [Электронный рессурс / Универсальное антибактериальное средство для дезинфекции на основе серебра и меди: суперконцентрат SumerSil // - Режим доступа: http://organic-silver.com/, или organic-silver.com/index/…копия].
Использование характерных особенностей веществ с размерами частиц менее 0,1 нанометров создает дополнительные, совершенно новые возможности для создания технологических приемов и средств, связанных с совершенствованием разработки композиций с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающих антимикробным и антитоксическим действием и способам их получения, с целью их дальнейшего применения в материаловедении, химии, физики, биологии, медицине и многих других областях науки и техники.
Учитывая опыт проводимых исследований в этом напрвлении на наш взгляд одним из основных направлений современных нанотехнологий является синтез наноструктурных металлических частиц, в основе которого лежит восстановление ионов металлов до атомов с последующей агрегацией атомов и ионов с образованием наноструктурных металлических частиц, без присущих эти структурам известных недостатков, проявлямым наноструктурным образваниям, получаемым на основе нитратов или цитратов серебра [Патенты РФ №2394668 от 19.12.2008 г., №2601737 от 09.06.2015 г., №2609176 от 09.06.2015 г.].
Началу выше указанных способов послужил разработанный и опубликованный в 1989 г биохимический метод получения наноструктурных металлических частиц [Робинсон Б. и др. Синтез и выделение микрочастиц в системе обратных мицелл: В сборнике «Структура и реактивность в обратных мицеллах», под редакцией Пилени М. Токио, 1989, - С. 198].
Однако не смотря на эффективность этого способа получения наноструктурных металлических частиц, ему присуще ряд недостатков, к которым прежде всего можно отнести:
- малую стабильность наноструктурных металлических частиц, получаемых с помощью многих разработанных способов;
- сложность технологического производства и практического применения наноструктурных металлических частиц;
- относительно небольшую скорость формирования наноструктурных металлических частиц, требующую значительный расход восстановителя, что повышает затраты на изготовление наноструктурных металлических частиц;
- в реакционной системе могут присутствовать избыток восстановителя и различные продукты реакции.
Из числа известных способов получения наноструктурных частиц металлов в качестве перспективных способов получения наноструктурных металлических частиц, описанных в [Патенты РФ: №2147487, 7 В22, F 9/24, опубл. 2000; №2202400, 7 B01D 39/00, B01J 20/20, опубл. 2003; №2341291 A61L 2/16 (2006.01), A01N 65/00 (2006.01), A61K 33/38 (2006.01), A61K 31/79 (2006.01), опубл. 20.12.2008; №2394668 от 19.12.2008 г., опубл. 20.07.2010 г.], приняты за аналоги в процессе композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе. К числу таких способов получения наноструктурных частиц серебра прежде всего отнесены:
а) Способ получения наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе [41. Патент РФ №2147487, 7 В22, F 9/24, опубл. 2000.];
б) Способ получения водной дисперсии наноструктурных частиц металла, полученной из их обратномицеллярного раствора [Патент РФ №2202400, 7 B01D 39/00, B01J 20/20, опубл. 2003.].
в) Бактерицидный раствор и способ его получения [Патент RU 2341291 A61L 2/16 (2006.01), A01N 65/00 (2006.01), A61K 33/38 (2006.01), A61K 31/79 (2006.01), опубл. 20.12.2008].
Известные изобретения отнесены к получению дисперсий наноструктурных металлических частиц в воде с бактерицидными свойствами, используемых в различных областях медицины, фармакологии, промышленности и экологии.
-4
-3
Вместе с тем, нами установлено, что при реализации вышеуказанных известных способов получения наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в обратномицеллярной дисперсии восстановителя в объемах более 0,1 л процесс приготовления мицеллярного раствора восстановителя при комнатной температуре (20-25°С) является технологически достаточно трудоемким во времени и требует больших энергетических затрат на его растворение в неполярном растворителе с сопровождением постоянного перемешивания смеси и занимает, как правило, от 3 до 5 суток, что экономически приводит к большим материальным и энергетическим затратам, несмотря на то, что в конечном итоге приводит к получению наноструктурных металлических частиц сравнительно с небольшой их концентрацией в неполярном растворителе (от 2⋅10 г-ион/л до 3⋅10 г-ион/л).
При реализации известных способов получения водной дисперсии наноструктурных металлических частиц [Патент РФ №2147487, 7 В22, F 9/24, опубл. 2000; Патент РФ №2202400, 7 B01D 39/00, B01J 20/20, опубл. 2003; Патент RU 2341291 A61L 2/16 (2006.01), A01N 65/00 (2006.01), A61K 33/38 (2006.01), A61K 31/79 (2006.01), опубл. 20.12.2008.], полученной из их обратномицеллярного раствора после разделения смеси водной дисперсии от неполярного растворителя в объеме смеси более 1 л, дальнейшее очищение водной дисперсии наноструктурных металлических частиц от избытка неполярного растворителя и поверхностно-активного вещества по известным способам является трудоемким процессом и занимает, как правило, 3-5 суток, что экономически приводит к большим энергетическим и временным затратам, малой производительности выхода готовой продукции и повышает уровень пожаро- и взрывоопасности производства.
Получение водной дисперсии наноструктурных металлических частиц путем центрифугирования двухфазной системы обратномицеллярного раствора наноструктурных металлических частиц и воды и отделения нижней водной фазы, содержащей наноструктурные металлические частицы, на практике является неприемлемым при даже небольших (более 1 л) объемах получения водного раствора наноструктурных металлических частиц.
Из числа проанализированных нами известных способов получения наноструктурных частиц металлов наиболее эффективным способом, лишенным выше перечисленных недостатков по указанным существенным признакам, является разработанный и запатентованный в РФ в 2008 г Способ получения наноструктурных металлических частиц [Патент на изобретение №2394668 от 19.12.2008 г. Способ получения наноструктурных металлических частиц. Опубликовано 20.07.2010 г., Бюл. №20.], техническое решение которого было принято в основу разработки двух новых способов получения: композиции бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебря и ионов серебря в стабилизаторе и монодисперсного коллоидного раствора ионов серебра, обладающего антимикробным и антитоксическим действием и способу их получения.
Результатом разработанных новых технологий являются запатентованные в Российской Федерации впервые созданные экологически чистые и безопасные технологии получения наноструктурных частиц серебра и катионов серебра, к числу которых относятся:
- патент на изобретение №2601757 от 09.06.2015 г. Композиция бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебря и ионов серебря в стабилизаторе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием (варианты) и способ ее получения. Опубликовано 10.11.2016 г., Бюл. №31;
- патент на изобретение №2609176 от 09.06.2015 г. Монодисперсный коллоидный раствор ионов серебра, обладающий антимикробным и антитоксическим действием (варианты) и способ их получения. Опубликовано 30.01.2017 г., Бюл. №1.
Указанные технические решения были приняты в качестве прототипов и положены в основу разработки заявляемого изобретения « Композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием (варианты) и способ ее получения».
«Композиция бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в стабилизаторе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием (варианты) и способ ее получения» [патент на изобретение №2601757 от 09.06.2015 г. Опубл. 10.11.2016 г., Бюл. №31] относится к способам получения наноструктурных частиц серебра и ионов серебра с размерами структурных образований порядка нанометров и менее в присутствии полимерных стабилизаторов, обладающих антимикробным и антитоксическим действием и используемых в различных областях науки, медицины, фармакологии, промышленности, сельского хозяйства и экологии.
Техническим результатом этого изобретения является получение экологически безопасных стабильных бинарных коллоидных смесей наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в присутствии стабилизаторов с заданной формой, размерами и концентрацией смеси наноструктурных частиц и ионов серебра в органической и водной дисперсиях, обладающих одновременно антимикробным и антитоксическим действием.
Композиция содержит серебро, стабилизатор и растворитель, при этом в качестве серебра содержит бинарную смесь коллоидного раствора наноструктурных частиц серебра с размером частиц 2-100 нм и ионов (катионов) серебра, а в качестве растворителя содержит неполярный растворитель из группы предельных углеводородов, воду дистиллированную, или воду деионизированную, в качестве стабилизатора содержит раствор гидросодержащего полимера, или акрилового полимера или сополимера в неполярном растворителе, или водный раствор акрилового полимера, или сополимера, или бинарную смесь гидроксилсодержащего полимера и водного раствора акрилового полимера, или сополимера и дополнительно содержит раствор гидрофобизатора на основе кремнийорганических соединений в неполярном растворителе или в водной дисперсии.
Предложенный способ получения бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в стабилизаторе заключается в восстановлении ионов серебра в системе обратных мицелл присутствующих в растворе при синтезе наностуктурных частиц серебра в водной дисперсии, в следствие чего увеличивается антимикробная и антитоксическая активность по сравнению с известными составами.
«Монодисперсный коллоидный водный раствор ионов серебра, обладающий антимикробным и антитоксическим действием (варианты) и способы их получения» [патент на изобретение №2609176 от 09.06.2015 г. Опубл. 30.01.2017 г., Бюл. №1.] относится к области нанотехнологий и нанохимии, а точнее к цитратам металлов, обладающих одновременно антимикробным и антитоксическим действием, и в настоящее время используется в парфюмерной, пищевой промышленности, в медицине, в сельском хозяйстве, в биологии и в других различных областях науки, промышленности и экологии.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение стабильных монодисперсных коллоидных водных растворов катионов серебра при их получении из наноструктурных частиц серебра в присутствии лимонной кислоты с заданной их концентрацией в водных растворах, обладающих одновременно антимикробным и антитоксическим действием.
Монодисперсный коллоидный водный раствор катионов серебра, включающий активные металлы в форме цитратов, восстановитель ионов серебра в водной дисперсии, воду дистиллированную или деионизированную, в качестве активного металла содержит монодисперсный коллоидный раствор катионов серебра в водной дисперсии, восстановитель выбран из группы органических кислот, в состав которых дополнительно введены стабилизатор катионов серебра и гидрофобизатор. В качестве стабилизатора катионов серебра содержит водный раствор гидросодержащего полимера, или водный раствор акрилового полимера или сополимера, или бинарную смесь гидроксилсодержащего полимера и водного раствора акрилового полимера, или сополимера и дополнительно содержит водный раствор гидрофобизатора на основе кремнийорганических соединений на основе кремнийорганических соединений в водной дисперсии.
Предложенный способ получения монодисперсного коллоидного водного раствора катионов сереба, включает стадию получения полидисперсной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра в водной дисперсии и стадии прямого взаимодействия полученного раствора наноструктурных частиц серебра в воде с восстановителем катионов серебра с образованием при этом монодисперсного коллоидного водного раствора катионов серебра, обладающего антимикробным и антитоксическим действием от токсических примесей и микробиологических загрязнений.
Проведенный анализ запатентованных в Российской Федерации известных технических решений, принятых в качестве прототипов, показал, что не смотря на их высокую эффективность антимикробных и антитоксических свойств, отсутствие токсических примесей в составах рецептур, высокую стабильность и безопасность их применения в различных областях науки и техники, эти технические решения до настоящего времени не применялись для создания заявляемой «Композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающей антимикробным и антитоксическим действием и способам ее получения» по ряду присущим им ограничениям, в первую очередь, из-за:
- высокой стабильности синтезируемых мицелл наноструктурных частиц серебра в водной дисперсии, связанной прежде всего с разработанной биохимической технологией их получения в водной дисперсии при заданных соотношений входящих в состав исходных компонентов и температурно-временного режима [Патент РФ №2601757 от 09.06.2015 г.] и как следствие отсутствием практической возможности получения в водных растворах чистых катионов серебра без присутствия в них остатков наноструктурных частиц серебра, что существенно ограничивает области их безопасного применения в биологии и медицине;
- сложности и длительности циклов технологического процесса, синтезируемого управляемого восстановления из наноструктурных частиц серебра в катионы серебра в водной или водно-органической дисперсиях» [Патент РФ №2609176 от 09.06.2015 г.], что существенно повышает трудозатраты на их производство и снижает экономическую целесообразнеость их дальнейшего применения на практике.
Таким образом, отсутствие в настоящее время технологий получения высокоочищенных композиций бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в стабилизаторе, обладающих высокой избирательной способность их перевода в монодисперсный коллоидный водный раствор катионов серебра, обладающего антимикробным и антитоксическим действием, которые в последующем могут быть использованы для разработки и создания новой «Композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающей антимикробным и антитоксическим действием и способам ее получения» без проявления выше указанных недостатков, присущих всем проанализированным известным техническим решениям, является актуальной научно-практической задачей, а следовательно, необходимостью разработки и создания современной бионанотехнологии их производства.
Для устранения вышеуказанных недостатков в процессе разработки технологии производства нового поколения коллоидных составов на основе монодисперсных коллоидных растворов катионов серебра, нами серьезное внимание уделялось, прежде всего, целенаправленному физико-химическому конструированию наноструктурных частиц и строго контролируемому восстановлению из них гидрозоля катионов серебра с заданными концентрацией, физическими параметрами и биологическими свойствами.
В процессе проведенных исследований и полученных результатов нами было установлено, что повышения качества получения наноструктурных частиц серебра с дальнейшей трансформацией получения из них водных растворов гидрозоля катионов серебра можно было достигнуть путем совершенствования ранее нами разработанных технологий получения наноструктурных частиц серебра и катионов серебра [Патенты РФ №2601757 от 09.06.2015 г., РФ №2609176 от 09.06.2015 г.] за счет уточнения входящих в состав ингредиентов применяемых исходных компонентов и технологических процессов их получения с заданными параметрами их распределения по размерам и их концентрацией в водных растворах в присутствии восстановителя и его экологической чистоты.
Таких результатов, прежде всего, мы достигли за счет повышения качества производства наноструктурных частиц серебра и физико-химического управления процессом восстановления катионов серебра до получения высокоочищенных водных растворов гидрозоля катионов серебра с заданными контролируемыми параметрами восстанавливаемых катионов серебра, их концентрацией и стабильностью в водных растворах.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение нового класса композиций с супрамолекулярной структурой, синтезированной на основе комплексных соединений наноструктурных частиц серебра и/или гидрозоля катионов серебра и ассоциации частиц малых размеров, таких как молекулы, олигомеры, кластеры комплексообразующих химических и биологических веществ, распределенных в водной или водно-органической среде и удерживаемых вместе межмолекулярными силами с образованием стабилизированных синтезированных структур, обладающих антимикробным и антитоксическим действием.
Технический результат настоящего изобретения заключается в том, что получена новая композиция с супрамолекулярной структурой, синтезированной на основе комплексных соединений наноструктурных частиц серебра и/или гидрозоля катионов серебра, сочетающихся с ассоциацией разветвленных и разреженных сеточных молекулярных структур комплексообразующих низкомолекулярных и высокомолекулярных химических и биологических веществ, распределенных в водной или водно-органической среде и удерживаемых вместе межмолекулярными силами с образованием стабилизированных синтезированных структур, обладающих антимикробным и антитоксическим действием. При этом спектр антимикробного и антитоксического действия и эффективность всего ряда композиций сохраняется при всех вариантах суммарного содержания входящих в композицию комплексообразующих компонентов.
Указанная выше задача решается тем, что в композицию с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающей антимикробным и антитоксическим действием, включающей активные металлы в виде бинарной смеси коллоидного раствора наноструктурных частиц серебра с размером частиц 2-100 нм и ионов серебра в водной дисперсии, или коллоидный раствор катионов серебра, восстановитель катионов серебра выбранный из группы органических пищевых кислот, включающей лимонную кислоту, или аскорбиновую кислоту, стабилизатор бинарной смеси коллоидного раствора наноструктурных частиц серебра и ионов серебра или катионов серебра в водной дисперсии в виде водного раствора гидроксилсодержащего полимера, включающего или поливиниловый спирт, или хитин, или хитозан, или целлюлозу, или амилозу, или 2-гидроксиэтилметакрилат, или бинарной смеси гидроксилсодержащего полимера и водного раствора акрилового полимера или сополимера в виде вторичной акриловой дисперсии, воду дистиллированную или деионизированную. При этом, в качестве коллоидного раствора катионов серебра композиция содержит гидрозоль катионов серебра в водном или водно-органическом растворе, в состав которой дополнительно введены комплексные соединения эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината, выполняющего дополнительную функцию стабилизатора, диспергирующего агента, участвующего в восстановлении серебра в виде гетероциклического соединения поливинилпирролидона, выполняющего дополнительную функцию стабилизатора, загустителя в виде глицерина, комплексообразующих биологически-активных веществ в виде экстракта мицелия вешенки «ОВОДОРИН» и носитель коллоидной смеси комплексных соединений пропиленгликоль.
При этом:
Во-первых, композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием, в качестве серебра содержит бинарную коллоидную смесь водной дисперсии наноструктурных частиц серебра и катионов серебра в эмульгаторе в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцинат а в качестве стабилизатора содержит карбоксиметилцеллюлозу натриевую соль и воду при следующем соотношении компонентов масс, %:
- наноструктурные частицы серебра
- 0,00399-0,0118;
- катионы серебра
- 0,0008-0,0024;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- стабилизатор
- 0,25-0,5;
- вода, остальное
- до 100.
Во-вторых, композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием, в качестве серебра содержит гидрозоль катионов серебра в водной дисперсии в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината, выполняющего вторичную функцию стабилизатора, и воды при следующем соотношении компонентов %, масс:
- катионы серебра
- 0,00046-0,00092;
- восстановитель катионов серебра
- 0,15-0,2;
- эмульгатор, он же стабилизатор
- 0,015-0,035;
- вода, остальное
- до 100.
В-третих, композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием, что в качестве серебра содержит гидрозоль катионов серебра в водной дисперсии в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината, диспергирующий агент в виде гетероциклического соединения поливинилпирролидон, участвующий в восстановлении серебра и одновременно выполняющий вторичную функцию стабилизатора, и воду при следующем соотношении компонентов %, масс:
- катионы серебра
- 0,00046-0,00092;
- восстановитель катионов серебра
- 0,15-0,2;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- диспергирующий агент, он же стабилизатор
- 0,5-1,0;
- вода, остальное
- до 100.
В-четвертых, композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием, в качестве серебра содержит гидрозоль катионов серебра в водной дисперсии в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината, в качестве стабилизатора содержит 0,1-0,3% (масс) водного раствора гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт и воду при следующем соотношении компонентов %, масс:
- катионы серебра
- 0,00046-0,00092;
- восстановитель катионов серебра
- 0,15-0,2;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- стабилизатор
- 0,002-0,004;
- вода, остальное
- до 100.
В-пятых, композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием, в качестве серебра содержит гидрозоль катионов серебра в водной дисперсии в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината, в качестве стабилизатора содержит бинарная смесь 0,1-0,3% (масс) гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт и 0,1-0,3% (масс), или водного раствора акриловых полимеров лак на водной основе, или сополимеров при соотношении 1:1 масс, % и воду при следующем соотношении компонентов %, масс:
- катионы серебра
- 0,00046-0,00092;
- восстановитель катионов серебра
- 0,15-0,2;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- стабилизатор
- 0,002-0,004;
- вода, остальное
- до 100.
В-шестых, композиция с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием, в качестве серебра содержит гидрозоль катионов серебра в водной дисперсии в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината, в качестве стабилизатора содержит 0,1-0,3% (масс) водного раствора гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт, в качестве носителя коллоидной смеси комплексных соединений содержит пропиленгиколь, в качестве комплексообразующих биологически-активных веществ содержит экстракт мицелия вешенки «ОВОДОРИН», в качестве загустителя содержит глицерина и воду при следующем соотношении компонентов %, масс:
- катионы серебра
- 0,00092-0,00139;
- восстановитель катионов серебра
- 0,2-0,25;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- стабилизатор
- 0,002-0,004;
- носитель коллоидной смеси
комплексных соединений
- 10,0-55,0;
- комплексообразующие
биологически активные вещества
- 0,5-1,5;
- загуститель
- 0,25-30,0;
- вода, остальное
- до 100.
В-седьмых, в способе получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, включающем стадию получения полидисперсной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра в водной дисперсии при выбранной концентрации водного раствора аммиачной соли серебра и концентрации поверхностно активного вещества, изменяющейся от 5.0 до 8.0, в зависимости от степени гидратации, и прямом взаимодействии полученного раствора наноструктурных частиц серебра в воде с восстановителем катионов серебра с образованием при этом водного коллоидного раствора катионов серебра, в который добавляют стабилизатор в виде водного раствора гидроксилсодержащего полимера, или бинарной смеси гидроксилсодержащего полимера и водного раствора акрилового полимера или сополимера в виде вторичной акриловой дисперсии, затем смесь перемешивают в течение 20-30 мин до образования реакционной дисперсионной среды и охлаждают до температуры 20-25°С, при чем получение водного коллоидного раствора катионов серебра производят в 3 этапа.
-4
-3
-2
-2
При этом на первом этапе получают обратномицеллярный раствор наноструктурных частиц серебра с концентрацией наноструктурных частиц серебра 0,0399-0,0508% (масс) на основе поверхностно-активного вещества бис-2-этилгексил сульфосукцината натрия в неполярном растворителе, путем восстановления ионов серебра в системе обратных мицелл, включающем приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя из группы флавоноидов с молярной концентрацией от 6,6⋅10 до 3,3⋅10 М в неполярном растворителе из группы предельных углеводородов: н-гексана, или н-гептана, или н-октана, или н-декана, или циклогексана, или изооктана, поверхностно-активного вещества бис-2-этилгексил сульфосукцината натрия с молярной концентрацией от 0,09 до 0,1 М и введение в нее ионов серебра в виде водного раствора соли металла Ag, с молярной концентрацией от 3,7⋅10 до 5,0⋅10 М, при этом приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя наноструктурных частиц серебра ведут при перемешивании восстановителя и поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе при температуре 60-80°С с обратным холодильником в течение 0,5-1,0 час с последующим охлаждением приготовленной смеси до температуры 20-25°С и фильтрацией, введение в нее ионов серебра проводят в виде водного раствора аммиачной соли серебра.
На втором этапе получают исходный концентрат водной дисперсии наноструктурных частиц серебра с концентрацией наноструктурных частиц серебра 0,0399-0,0508% (масс), для чего в полученный на первом этапе обратномицеллярный раствор наноструктурных частиц серебра на основе поверхностно-активного вещества бис-2-этилгексил сульфосукцината натрия в неполярном растворителе вводят дистиллированную или дионизированную воду, перемешивают, отстаивают и отделяют первичную водную смесь наноструктурных частиц серебра от неполярного растворителя, отделенную первичную водную смесь наноструктурных частиц серебра с наличием в ней избытка неполярного растворителя и поверхностно-активного вещества нагревают до температуры 50-60°С в течение 1-2 час до полного отделения избытка неполярного растворителя, затем охлаждают до температуры 20-25°С и выдерживают при этой температуре в течение 24 час до полного отделения избытка поверхностно активного вещества от водной первичной смеси.
На третьем этапе гидрозоль катионов серебра в водном растворе получают за 1 цикл, для чего приготавливают рабочий раствор водной дисперсии наноструктурных частиц серебра в концентрациях или 0,5-1,0% масс, или 1,0-1,5% масс, от исходной концентрации коллоидного водного раствора наноструктурных частиц серебра 0,0399-0,0508% (масс) и нагревают его до температуры 80-90°С, затем в приготовленный рабочий раствор водной дисперсии вводят соответственно или 0,15-0,2% масс, или 0,2-0,25% масс, восстановителя катионов серебра из группы органических пищевых кислот и перемешивают полученную бинарную смесь мешалкой при скорости перемешивания 80-100 об/мин в течение, соответственно или 7,0-10,0 час, или 10,0-15,0 час, до появления в ней опалесценции, после чего реакционную смесь охлаждают до 20-25°С, выдерживают при этой температуре в течении 1-2 час до исчезновения опалесценции и образования гидрозоля катионов серебра в водной дисперсии с концентрацией катионов серебра соответственно или 0,00046-0,00092% масс, или 0,00092-0,00139% масс. При этом продолжительность цикла перемешивания реакционной смеси в заданном температурно-временном интервале 80-90°С зависит от соотношения концентраций рабочих растворов водной дисперсии наноструктурных частиц серебра и восстановителя катионов серебра в водной дисперсии и для заданного соотношения концентраций % масс наноструктурных частиц серебра и восстановителя катионов серебра, соответственно составляет (%) масс:
0,5-1,0: 0,15-0,2: 7,0-10,0 час;
1,0-1,5: 0,2-0,25: 10,0-15,0 час.
После этого приготовленный водный раствор гидрозоля катионов серебра с заданной концентрацией серебра переносят в отдельный реактор с мешалкой со скоростью перемешивания смесей 80-100 об/мин, повторно нагревают водный раствор гидрозоля катионов серебра до температуры 45-50°С и дополнительно последовательно вводят или/и диспергирующий агент, участвующий в восстановлении серебра в виде гетероциклического соединения поливинилпирролидон, или/и загуститель в виде глицерина, или/и комплексообразующие биологически-активные вещества в виде экстракта мицелия вешенки «ОВОДОРИН», или/и носитель коллоидной смеси комплексных соединений пропиленгиколь, или/и воду дистиллированную или деионизированную, затем смесь перемешивают в течение 0,5-1,0 час до образования однородной реакционной дисперсионной среды, охлаждают до температуры 20-25°С и получают ту или иную форму композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений серебра в стабилизаторе, обладающей антимикробным и антитоксическим действием.
В-восьмых, в способе получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, для получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра в стабилизаторе, полученный водный раствор бинарной смесей наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в эмульгаторе в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцинат с концентрацией серебра 0,5-1,0% масс, полученной от исходной концентрации серебра 0,0508% (масс), повторно нагревают до 45-50°С, и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него стабилизатор карбоксиметилцеллюлозу натриевую соль и воду, затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до образования композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси водного раствора наноструктурных частиц серебра в стабилизаторе и охлаждают до температуры 20-25°С при следующем соотношении компонентов масс, %:
- наноструктурные частицы серебра
- 0,00399-0,0118;
- ионы серебра
- 0,0008-0,0024;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- стабилизатор
- 0,25-0,5;
- вода, остальное
- до 100.
В-девятых, в способе получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, для получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе, полученный водный раствор гидрозоля катионов серебра в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината, выполняющего также вторичную функцию стабилизатора, повторно нагревают до температуры 45-50°С и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него воду, затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до образования композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе и охлаждают до температуры 20-25°С при следующем соотношении компонентов масс, %:
- катионы серебра
- 0,00046-0,00092;
- восстановитель катионов серебра
- 0,15-0,2;
- эмульгатор, он же стабилизатор
- 0,015-0,035;
- вода, остальное
- до 100,0.
В-десятых, в способе получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, для получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе, полученный водный раствор гидрозоля катионов серебра в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината повторно нагревают до 45-50°С и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него диспергирующий агент в виде гетероциклического соединения поливинилпирролидон, участвующего в восстановлении серебра и одновременно выполняющего также вторичную функцию стабилизатора, и воду, затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до образования композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе и охлаждают до температуры 20-25°С при следующем соотношении компонентов масс, %:
- катионы серебра
- 0,00046-0,00092;
- восстановитель катионов серебра
- 0,15-0,2;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- диспергирующий агент, он же стабилизатор
- 0,5-1,0;
- вода, остальное
- до 100.
В-одинадцатых, в способе получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, для получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе, полученный водный раствор гидрозоля катионов серебра в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината повторно нагревают до 50-60°С и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него стабилизатор в виде 0,1-0,3% (масс) водного раствора гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт и воду, затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе и охлаждают до температуры 20-25°С при следующем соотношении компонентов масс, %:
- катионы серебра
- 0,00046-0,00092;
- восстановитель катионов серебра
- 0,15-0,2;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- стабилизатор
- 0,002-0,004;
- вода, остальное
- до 100,0.
В-двенадцатых, в способе получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, для получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе, полученный водный раствор катионов серебра в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината повторно нагревают до 50-60°С и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него стабилизатор в виде бинарной смеси 0,1-0,3% (масс) гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт и 0,1-0,3% (масс) водного раствора акриловых полимеров лак на водной основе, или сополимеров при соотношении 1:1 масс, % и воду, затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе и охлаждают до температуры 20-25°С при следующем соотношении компонентов масс, %:
- катионы серебра
- 0,00046-0,00092;
- восстановитель катионов серебра
- 0,15-0,2;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- стабилизатор
- 0,002-0,004;
- вода, остальное
- до 100,0.
В-тринадцатых, в способе получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, для получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе, полученный водный раствор гидрозоля катионов серебра в смеси восстановителя катионов серебра в виде лимонной кислоты, или аскорбиновой кислоты и эмульгатора в виде ПАВ натрий диоктилсульфосукцината повторно нагревают до 45-50°С и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него стабилизатор в виде 0,1-0,3% (масс) водного раствора гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт, носитель коллоидной смеси комплексных соединений пропиленгиколь, комплексообразующие биологически-активные вещества экстракт мицелия вешенки «ОВОДОРИН», загуститель глицерин и воду, затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до образования композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе и охлаждают до температуры 20-25°С при следующем соотношении компонентов масс, %:
- катионы серебра
- 0,00092-0,00139;
- восстановитель катионов серебра
- 0,2-0,25;
- эмульгатор
- 0,015-0,035;
- стабилизатор
- 0,002-0,004;
- носитель коллоидной смеси
комплексных соединений
- 10,0-55,0;
- комплексообразующие биологически-активные
вещеста
- 0,5-1,5;
- загуститель
- 0,25-30,0;
- вода, остальное
- до 100.
Минимальные и максимальные значения входящих в состав композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе ингредиентов химических веществ, выраженных в % соотношении их масс, обосновываются прежде всего их практической значимостью проявляющихся свойств заявляемых вариантов новой композиции бинарной смеси нанострукткурных частиц серебра и ионов серебра, и/или гидрогеля катионов серебра, сочетающихся с ассоциацией разветвленных и разреженных сеточных молекулярных структур комплексообразующих химических и биологических веществ, распределенных в водной или водно-органической среде.
Приведенные в описании заявки варианты выбраны исходя из установленного на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований физико-химического агрегатного состояния ингредиентов химических и биологических веществ, входящих в состав композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, влекущей за собою изменение плотности, вязкости и агрегатного состояния самого коллоидного раствора исходя из заданных их свойств.
По результатам проведенных исследований нами установлено, что вводимые в состав композиции комплексообразующие химические и биологические вещества при их сочетанном применении с наноразмерными частицами серебра или катионами серебра не «маскируют», т.е. не снижают биологическую эффективность заявляемых вариантов композиции относительно их антимикробного и антитоксического действия.
К этим веществам относятся:
- стабилизатор в виде комплексные соединения эмульгатора ПАВ натрий диоктилсульфосукцината;
- восстановитель катионов серебра, выбранный из группы органических пищевых кислот, включающих или лимонную кислоту, или аскорбиновую кислоту;
- стабилизатор в виде водного раствора гидроксилсодержащего полимера, включающего или поливиниловый спирт, или хитин, или хитозан, или целлюлозу, или амилозу, или 2-гидроксиэтилметакрилат, или бинарной смеси гидроксилсодержащего полимера и водного раствора акрилового полимера или сополимера в виде вторичной акриловой дисперсии;
- диспергирующий агент в виде гетероциклического соединения поливинилпирролидона, выполняющего дополнительную функцию стабилизатора;
- загуститель в виде глицерина;
- комплексообразующие биологически-активные вещества в виде экстракта мицелия вешенки «ОВОДОРИН»;
- носитель коллоидной смеси комплексных соединений пропиленгликоль.
Таким образом, при осуществлении заявляемого способа производства заявляемых вариантов получают по окончании технологического процесса в сокращенном временном интервале композицию с супрамолекулярной структурой химических и биологических веществ в водном или водно-органическом растворе.
Введенные в состав заявляемых вариантов композиции бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и катионов серебра, или гидрзоля катионов серебра в сочетании с ассоциацией разветвленных и разреженных сеточных молекулярных структур комплексообразующих химических и биологических веществ, распределенных в водной или водно-органической среде с заданной контролируемой концентрацией и входящими в композицию ингредиентами этих веществ, не включает в себя токсически опасных наночастиц оксидов металлов и наночастиц гидроксидов металлов, а также примесей хлорид-, нитрат- и сульфат-ионов.
Отсутствие в получаемом коллоидном растворе заявляемых вариантов композиции с супрамолекулярной структурой химических и биологических веществ вышеуказанных примесей обеспечивает высокую контролируемую стабильность и экологическую безопасность коллоидных растворов сформировавшихся композиций в течение длительного времени, обеспечивая тем самым их достаточную антимикробную активность и антитоксическое действие.
Разработан новый способ получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, включающий в себя новый алгоритм технологического процесса получения водного раствора гидрозоля катионов серебра.
В заявляемом способе в отличие от известного способа (см. патент РФ №2609176 от 09.06.2015 г.) получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений серебра, включающем стадию получения полидисперсной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра в водной дисперсии и прямом взаимодействии полученного раствора наноструктурных частиц серебра в воде с восстановителем катионов серебра, получение на 3 этапе водного раствора гидрозоля катионов серебра с образованием его рабочих растворов, производят за 1 цикл в течение, соответственно или 7,0-10,0 час, или 10,0-15,0 час, до появления в ней опалесценции в зависимости от соотношений выбранных концентраций восстановителя катионов серебра из группы органических пищевых кислот (или 0,5-1,0% масс, или 1,0-1,5% масс) к выбранной исходной концентрации коллоидного водного раствора наноструктурных частиц серебра 0,0399-0,0508% (масс).
После получения гидрозоля катионов серебра с заданной их концентрацией для получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений серебра в этот раствор, в зависимости от получаемого варианта композиции дополнительно вводят или/и диспергирующий агент, участвующий в восстановлении серебра в виде гетороциклического соединения поливинилпирролидон, или/и загуститель в виде глицерина, или/и комплексообразующие биологически-активные вещества в виде экстракта мицелия вешенки «ОВОДОРИН», или/и носитель коллоидной смеси комплексных соединений пропиленгиколь, или/и воду дистиллированную или деионизированную и получают тот или вариант заявляемой композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающей антимикробным и антитоксическим действием.
В результате были устранены присущие известным составам композиций с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений серебра с химическими и биологическими веществами и технологиям их получения существующие недостатки, снижающие эффективность или ограничивающие их целенаправленное применение в качестве средств, одновременно обладающих антимикробным действием и механизмом трансформации химических веществ с токсическими свойствами в трансформацию безопасных органических (неорганических) веществ.
При анализе известных технических решений авторами не обнаружены аналогичного рода композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений серебра с химическими и биологическими веществами и способы их получения, обладающие антимикробным и антитоксическим действием, с указанной в предлагаемом техническом решении совокупностью существенных признаков, что доказывает соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения «новизна».
В исследуемых технических решениях, которые вошли в уровень техники, авторами не выявлено влияние предписываемых предлагаемому техническому решению преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата, что доказывает соответствие предлагаемого технического решения критерию изобретения «изобретательский уровень».
На практике способ получения композиции (ее вариантов) с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе осуществляют в 3 стадии:
1 стадия. Способ получения композиции бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра, включает следующие технологические операции:
-3
1. Получение концентрата наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в обратномицеллярной дисперсии восстановителя с их концентрацией 0,0399-0,0508% (масс), что соответствует 3,7-4,7*10 г. ион/л, включающей следующие операции:
- растворение поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе температуре 20-25°С;
- приготовление обратномицеллярной дисперсии флавоноида, включающее смешивание раствора поверхностно-активного вещества, неполярного растворителя и флавоноида при температуре от 60°С до 80°С с обратным холодильником в течение 0,5-1 час;
- приготовление водного раствора аммиачной соли металла при температуре 20-25°С;
- смешивание охлажденной обратномицеллярной дисперсии флавоноида с водным раствором аммиачной соли металла при температуре 20-25°С до получения однородного мицеллярного раствора.
2. Получение концентрата водной дисперсии наноструктурных металлических частиц из их обратномицеллярного раствора с их концентрацией 0,0399-0,0508% (масс), включающей следующие операции:
- в мицеллярный раствор добавляют дистиллированную воду в соотношении по объему 1:1,0-1:1,5;
- полученную смесь интенсивно перемешивают при температуре 20-25°С в течение 5-10 мин;
- перемешанную смесь отстаивают в течение 1-3 час до визуализируемой четкой границы разделения органической фазы первичной водной смеси наноструктурных частиц серебра с наличием в ней избытка неполярного растворителя и поверхностно-активного вещества при температуре 20-25°С;
- отделяют первичную водную смесь от органической фазы;
- отделенную первичную водную смесь нагревают до температуры 50-60°С в течение 1-2 час до полного удаления из смеси избытка неполярного растворителя;
- нагретую первичную смесь охлаждают до температуры 20-25°С и выдерживают при этой температуре в течение 24 час до полного отделения избытка поверхностно-активного вещества от первичной водной смеси, содержащей наноструктурные частицы серебра;
- отделяют водную смесь от избытка поверхностно-активного вещества до получения готовой продукции - водной дисперсии наноструктурных частиц серебра с их концентрацией 0,0399-0,0508% (масс).
3. Получение водного раствора наноструктурных частиц серебра с концентрацией 0,5%, 1,0%, 1,5% (масс) наностуктурных частиц серебра от их исходной концентрации 0,0399-0,0508% (масс).
2 стадия. Способ получения гидрозоля катионов серебра с образованием его рабочих растворов (вариантов) включает следующие технологические операции:
В соответствие с заявляемой формулой изобретения, необходимый вариант получения гидрозоля катионов серебра в водной дисперсии с требуемой концентрацией серебра (соответственно или 0,00046%, или 0,00092%, или 0,00139% масс) осуществляют за 1 цикл, для чего:
- приготавливают рабочий раствор водной дисперсии наноструктурных частиц серебра с концентрацией или 0,5%, или 1,0%, или 1,5% масс, от исходной концентрации коллоидного водного раствора наноструктурных частиц серебра 0,0508% (масс) и нагревают его до температуры 80-90°С;
- в приготовленный рабочий раствор наноструктурных частиц серебра с концентрацией серебра или 0,5%, или 1,0%, вводят соответственно или 0,15%, или 0,2% масс восстановителя катионов серебра из группы органических пищевых кислот, а в приготовленный рабочий раствор наноструктурных частиц серебра с концентрацией серебра или 1,0%, или 1,5% масс вводят соответственно или 0,2%, или 0,25% масс восстановителя катионов серебра из группы органических пищевых кислот и перемешивают полученную бинарную смесь мешалкой при скорости перемешивания 80-100 об/мин в течение, соответственно или 7,0-10,0 час, или 10,0-15,0 час, до появления в ней опалесценции, после чего реакционную смесь охлаждают до 20-25°С, выдерживают при этой температуре в течении 1-2 час до исчезновения опалесценции и образования гидрогеля катионов серебра в водной дисперсии с концентрацией катионов серебра соответственно или 0,00046%, или 0,00092%, 0,00139% масс;
- приготовленные варианты гидрозоля катионов серебра с концентрацией катионов серебра соответственно или 0,00046%, или 0,00092%, или 0,00139% масс используют для получения заявляемых вариантов композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе.
3 стадия. Способы получения заявляемых вариантов композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе включает следующие технологические операции:
Для получения заявляемых вариантов композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе приготовленный с заданной (соответственно или 0,00046%, или 0,00092%), или 0,00139% масс) концентрацией катионов серебра водный раствор гидрогеля катионов серебра переносят в отдельный реактор с мешалкой со скоростью перемешивания смесей 80-100 об/мин, повторно нагревают выбранный вариант раствора катионов серебра до температуры 45-50°С и дополнительно последовательно вводят или/и диспергирующий агент, участвующий в восстановлении серебра в виде гетероциклического соединения поливинилпирролидон, или/и загуститель в виде глицерина, или/и комплексообразующие биологически-активные вещества в виде экстракта мицелия вешенки «ОВОДОРИН», или/и носитель коллоидной смеси комплексных соединений пропиленгиколь, или/и воду дистиллированную или деионизированную, затем смесь перемешивают в течение 0,5-1,0 час до образования однородной реакционной дисперсионной среды, охлаждают до температуры 20-25°С и получают ту или иную форму композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра и катионов, или гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе, обладающей антимикробным и антитоксическим действием. При этом:
1. На первой стадии, для получения заявляемых вариантов композиции бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра, применяли следующие виды сырья:
3
- серебро азотнокислое (AgNO) по ГОСТ 1277;
- изооктан эталонный по ГОСТ 12433;
20
37
7
- натрий диоктилсульфосукцинат (С Н Na О S, CAS 577-11-7) (аэрозоль - ОТ или АОТ);
15
10
72
2
- кверцетин (С Н О. HO, пентагидроксифлавон, CAS 6151-25-3);
- аммиак водный «ОСЧ» по ГОСТ 24147;
- вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72.
При чем:
-2
-2
Концентрацию соли металла варьировали в пределах от 3,7⋅10 до 5,0⋅10 М Соотношение молярных концентраций воды и поверхностно-активного вещества в обратномицеллярной дисперсии соли металла (степень гидратации, W=[H2O]/[AOT] выбирали в диапазоне 5 до 8.
-4
-3
Молярную концентрацию вещества из группы флавоноидов в обратномицеллярной дисперсии восстановителя выбирали в диапазоне от 6,6⋅10 до 3,3⋅10 М.
2. На второй стадии, для получения заявляемых вариантов водного раствора гидрозоля катионов серебра с образованием его рабочих растворов (вариантов), применяли следующие виды сырья:
- концентрат серебра в водной дисперсии «Неосильвер концентрат-Био» для производства биологически активных добавок к пище с концентрацией серебра 12,0 мг/л., ТУ 9185-008-17572054-15, ЕАС Евразийский экономический союз Декларация о соответствии N RU Д-RU. АГ47.В.13085 от 01.06.2017 г.;
- кислота лимонная моногидрат пищевая, ГОСТ 908-2004;
- вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72.
3. На третьей стадии, для получения заявляемых вариантов композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, применяли следующие виды сырья:

- концентрат катионов серебра в водной дисперсии «АКВИВОН» с концентрацией коллоидного серебра 8,5-12,5 мг/л, ТУ 20.42.15-038-87552538-16, АС Евразийский экономический союз Декларация о соответствии NRU Д-RU. АБ05.В.14961 от 18.02.2016 г.;
- концентрат катионов серебра в водно-органической дисперсии «ПРОМЕТЕЙ», ТУ 20.42.15-040-87552538-17 с концентрацией катионов серебра С=7,5-9,0 мг/л, ЕАС Таможенный Союз Декларация о соответствии ТС N RU Д-RU АГ47.В.13238 от 13.06.2017 г.;

- «Экстракт мицелия вешенки «ОВОДОРИН» по ТУ 9317-032-87552538-15, Декларация о соответствии ТС N RU Д-RU. АБ05.В.01738 от 28.10.2015 г.;
- Пищевая добавка Е1201 «Поливинилпирролидон» Марка «Ко Vidone К30». Boai NKY Pharmaceuticals Ltd Изготовитель Китай, Certiflcat of Analysis, Report No: RE05S01-201508002-0;
- Пищевая добавка E466 «Карбоксиметилцеллюлозы натриевая соль, CAS 9004-32-4, Производитель: «Foodchem international Corporation» Спецификация партии №20140428 от 28.08.2-14 г.;
- Пищевая добавка « Глицерин» (Е 422) (Европейская фармакология, CAS-№56-81-5, EG 200-289-5). Изготовитель Германия, сертификат анализа AZ-14-184, Свидетельство о государственной регистрации № BY.70.06.01.009Е.00374607.14 от 07.07.2014 г.;
- Пищевая добавка «Пропиленгликоль (Propyleneglycol) USP / ЕР» (Директива ЕС 2000/63/ЕС с изменениями 96/77/ЕС (пищевые добавки) USP, Eur., JP) PRS-CODEX, производитель Германия, спецификация, Свидетельство о государственной регистрации № RU.77.99.26.009.E.005872.03.11 от 16.03.11 г.;
- Пищевая добавка Е460 « Целлюлоза микрокристаллическая FLOCEL 102 (МКЦ 102), CAS 9004-34-6, Декларация о соответствии ТС N RU Д-DE.АЯ46.B.75650 от 26.02.2015 г.;
- поливиниловый спирт марка 1599, номер CAS: 9002-89-5, страна происхождения: Германия от 18.03.2011 г.;
- лак на водной основе для мебели и стен по ТУ 2316-028-48797870-2015, СГР № RU.77.01.34.008.Е.000891.04.16 от 21.04.20 16 г.;
- лак акриловый ВД-АК-1113;
- водная дисперсии акрилового сополимера Новопол-002А, Новопол-002Б;
- вода очищенная ФС.2.020.15.
При чем:

1. Концентрат катионов серебра в водной дисперсии «АКВИВОН» с концентрацией коллоидного серебра 8,5-12,5 мг/л, ТУ 20.42.15-038-87552538-16, АС Евразийский экономический союз Декларация о соответствии N RU Д-RU. АБ05.В.14961 от 18.02.2016 г. в своем составе сдержит следующие исходные компоненты:
- коллоидное серебро по ТУ 20.42.15-038-87552538-16, ЕАС Таможенный Союз Декларация о соответствии ТС N RU Д-RU АБ05. В.14961 от 18.02.2016 г.;
20
37
7
- ПАВ натрий диоктилсульфосукцинат (CHNaOS) CAS 577-11-7, не кислота лимонная моногидрат пищевая ГОСТ 908-2004;
- вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72.
2. Концентрат катионов серебра в водно-органической дисперсии «ПРОМЕТЕЙ», ТУ 20.42.15-040-87552538-17 с концентрацией катионов серебра С=7,5-9,0 мг/л, ЕАС Таможенный Союз Декларация о соответствии ТС N RU Д-RU АГ47.В.13238 от 13.06.2017 г. в своем составе сдержит следующие исходные компоненты:

- Концентрат катионов серебра в водной дисперсии «АКВИВОН» с концентрацией коллоидного серебра 8,5-12,5 мг/л, ТУ 20.42.15-038-87552538-16, АС Евразийский экономический союз Декларация о соответствии N RU Д-RU. АБ05.В.14961 от 18.02.2016 г.;
- Пищевая добавка Е1520 «Пропиленгликоль (Propyleneglycol) USP / ЕР» по спецификации изготовителя. Свидетельство о государственной регистрации № RU 77.99.26.009.E.005872.03.11 от 18.03.2011 г.
3. Разработанная технология промышленного многостадийного культивирования мицелия гриба Pleurotus ostreatus (Fr.) Kumm (штамм 1137, ВКПМ F 819) [патент РФ на изобретение №2487930 от 19.06.2012. Бюл. №20 от 20.07.2013 г.] позволяет регулировать состав биологически активных веществ в производимом экстракте мицелия вешенки [Герасименя В.П. Инновационные биотехнологии промышленного культивирования грибов Pleurotus ostreatus (Fr.) Kumm, используемых в фармацевтической практике для создания медицинских препаратов: монография / В.П. Герасименя, С.В. Захаров, В.М. Брусникин, М.А. Клыков, Л.П. Семашева; под ред. В.П. Герасимени, В.Ю. Полякова. - М.: Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, ООО «Инбиофарм», 2013. - 212 с.].

В результате проведенных исследований [Герасименя В.П. Экстракты базидиальных грибов и их полифункциональная медико-биологическая активность: монография / В.П. Герасименя, К.З. Гумаргалиева, С.В. Захаров, Т.И. Милевич, А.В. Трезвова; под ред. В.П. Герасимени, В.Ю. Полякова. - М.: Институт химической физики им. Н.Н. Семенова, ООО «Инбиофарм», 2014. - 128 с.] было установлено, что полученный «Экстракт мицелия вешенки «ОВОДОРИН» по ТУ 9317-032-87552538-15, Декларация о соответствии ТС N RU Д-RU. АБ05.В.01738 от 28.10.2015 г. в своем составе сдержит следующие исходные компоненты в природном соотношении масс:
- углеводы (глюкоза, галактоза, манноза, арабиноза, ксилоза, галактоза, глюкозамин);
- аминокислоты (аспарагин, серии, треонин, глутамин, пролин, глицин, аланин, валин, лейцин, лизин, гистидин, аргинин, цистеин, метионин, тирозин, фенилаланин);
- жирные кислоты (С10-С22);
- органические кислоты (масляная, молочная, уксусная, яблочная, щавелевая);
- витамины (В1, В2, В6, РР, D, Е, С),
- металлы и микроэлементы (натрий, калий, кальций, магний, фосфор, сера, железо, цинк, марганец, селен, медь, алюминий, бор, барий, кремний, литий и др.);
- вода до 30%.
Ниже приведены примеры реализации изобретения для заявляемого способа получения композиции (ее вариантов) с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе
Пример 1. Получение 1000,0 мл концентрата бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов в водной дисперсии с концентрацией серебра 0,0399% (масс).
В 960 мл изооктана растворяют 40 г диоктилсульфосукцината натрия при 20-25°С и добавляют 300-400 мг кверцетина. Полученную смесь нагревают в колбе с обратным холодильником до 60-70°С и перемешивают в течении 05-1 час, после чего нагретую смесь охлаждают до 20-25°С и фильтруют.
9,0 мл водного раствора аммиачной соли серебра добавляют к мицеллярному раствору кверцетина, полученному ранее. Смесь перемешивают при 20-25°С в течении 1-3 минут до получения однородного темного мицеллярного раствора наноструктурных частиц серебра с концентрацией 0,0399% (масс).
К 1000 мл мицеллярного раствора наноструктурных частиц серебра, полученного по примеру 1, добавляют 1000-1500 мл дистиллированной воды и интенсивно перемешивают при температуре 20-25°С в течение 5-10 минут. Далее перемешанную смесь отстаивают в течение 1-3 час, до визуализируемой четкой границы раздела органической фазы первичной водной смеси наноструктурных частиц серебра с наличием в ней избытка изооктана и диоктилсульфосукцината натрия при температуре 20-25°С, после чего отделяют первичную водную смесь наноструктурных частиц серебра от изооктана.
Отделенную первичную водную смесь наноструктурных частиц серебра нагревают до температуры 50°-60°С в течение 1 час до полного удаления из смеси избытка изооктана. После этого нагретую водную смесь наноструктурных частиц серебра охлаждают до температуры 20-25°С и выдерживают при этой температуре в течение 24 час до получения готовой продукции - водной дисперсии наноструктурных частиц серебра с концентрацией 0,0399% (масс).
После получения готовой продукции с концентрацией 0,0399% (масс), или 0,5%, или 1,0%, или 1,5% (масс) водный раствор бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов от исходной концентрации наноструктурных частиц серебра 0,0399% (масс) приготавливают путем его разбавления дистиллированной водой при температуре 20-25°С.
Пример 2. Получение 1000,0 мл концентрата бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов в водной дисперсии серебра с концентрацией серебра 0,0508% (масс).
Растворение диоктилсульфосукцината натрия в неполярном растворителе и приготовление обратномицеллярной дисперсии флавоноида при температуре 20-25°С производят аналогично примеру 1.
Далее полученную смесь нагревают в колбе с обратным холодильником до температуры 60-80°С и перемешивают в течение 05-1 час, после чего нагретую смесь охлаждают до 20-25°С и фильтруют.
12,0 мл водного раствора аммиачной соли серебра добавляют к мицеллярному раствору кверцетина, полученному ранее. Смесь перемешивают при 20-25°С в течении 1-3 минут до получения однородного темного мицеллярного раствора наноструктурных частиц серебра с концентрацией 0,0508% (масс).
Введение дистиллированной воды в мицеллярный раствор наноструктурных частиц серебра, их перемешивание, отстаивание и отделение первичной водной смеси наноструктурных частиц серебра от изооктана производят аналогично примеру 1.
Далее отделенную первичную водную смесь наноструктурных частиц серебра нагревают до температуры 50-60°С 60°С при перемешивании в течение 1 часа до полного удаления из смеси избытка изооктана.
Охлаждение нагретой первичной смеси с ее выдержкой в течение 24 часов и отделение от водной смеси избытка диоктилсульфосукцината натрия до получения готовой продукции - водной дисперсии наноструктурных металлических частиц производят аналогично примеру 1 до получения готовой продукции - водной дисперсии наноструктурных частиц серебра с концентрацией 0,0508% (масс).
После получения готовой продукции с концентрацией 0,0508% (масс), приготавливают водный раствор бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов с концентрацией серебра или 0,5%, или 1,0%, или 1,5% (масс) от исходной концентрации наноструктурных частиц серебра 0,0508% (масс) приготавливают путем его разбавления дистиллированной водой при температуре 20-25°С.
Пример 3. Получение 1000,0 мл композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном растворе с концентрацией серебра 0,00092%, (5,64 мг/л) масс:
В соответствие с заявляемой формулой п. 10 изобретения, выбранный вариант получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном растворе с выбранной концентрацией серебра 0,00092%, осуществляют следующим образом:
- приготавливают 1000 мл водного раствора наноструктурных частиц серебра с концентрацией 1,0%, масс, от исходной концентрации 0,0508% (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра аналогично примеру 2 и нагревают его до температуры 80-90°С;
- в приготовленный рабочий раствор наноструктурных частиц серебра с концентрацией серебра 1,0%, масс, от исходной концентрации 0,0508% масс бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра вводят 0,2% кислоты лимонной моногидрата пищевой и перемешивают полученную смесь мешалкой при скорости перемешивания 80-100 об/мин в течение, 10,0-15,0 час, до появления в ней опалесценции, после чего реакционную смесь охлаждают до 20-25°С, выдерживают при этой температуре в течении 1-2 час до исчезновения опалесценции и образования гидрозоля катионов серебра в водном растворе с концентрацией катионов серебра 0,00092% масс (5,64 мг/л).
Пример 4. Получение 1000,0 мл композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном растворе, с концентрацией серебра 0,00046%, (2,96 мг/л) масс:
В соответствие с заявляемой формулой п. 11 изобретения, выбранный вариант получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном растворе с концентрацией серебра 0,00046%, осуществляют следующим образом:
- приготавливают 1000 мл водного раствора наноструктурных частиц серебра с концентрацией 0,5%, масс, от исходной концентрации 0,0508% (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра аналогично примеру 2 и нагревают его до температуры 80-90°С;
- в приготовленный рабочий раствор бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра с концентрацией серебра 0,5%, (масс) от исходной концентрации 0,0508% (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра вводят 0,15% кислоты лимонной моногидрата пищевой и перемешивают полученную смесь мешалкой при скорости перемешивания 80-100 об/мин в течение, 7,0-10,0 час, до появления в ней опалесценции, после чего реакционную смесь охлаждают до 20-25°С, выдерживают при этой температуре в течении 1-2 час до исчезновения опалесценции и образования гидрозоля катионов серебра в водной дисперсии с концентрацией катионов серебра 0,00046%, (2,96 мг/л) масс.
Далее полученный водный раствор гидрозоля катионов серебра повторно нагревают до 45-50°С и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него 0,5% диспергирующего агента в виде гетероциклического соединения поливинилпирролидон, участвующего в восстановлении серебра и выполняющего также вторичную функцию стабилизатора, и воду, затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до образования композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе с концентрацией в ней катионов серебра 0,00046%, (2,96 мг/л) масс и охлаждают до температуры 20-25°С.
Пример 5. Получение 1000,0 мл композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном растворе с концентрацией серебра 0,00046%, (2,96 мг/л) масс:
В соответствие с заявляемой формулой п. 12 изобретения, выбранный вариант получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном растворе с концентрацией серебра 0,00046%, осуществляют следующим образом:
- приготавливают 1000 мл водного раствора наноструктурных частиц серебра с концентрацией 0,5%, масс, от исходной концентрации 0,0508% (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра аналогично примеру 2 и нагревают его до температуры 80-90°С;
- в приготовленный рабочий раствор наноструктурных частиц серебра с концентрацией серебра 0,5%, масс, от исходной концентрации 0,0508% (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра вводят 0,15% кислоты лимонной моногидрата пищевой и перемешивают полученную смесь мешалкой при скорости перемешивания 80-100 об/мин в течение, 7,0-10,0 час, до появления в ней опалесценции, после чего реакционную смесь охлаждают до 20-25°С, выдерживают при этой температуре в течении 1-2 час до исчезновения опалесценции и образования катионов серебра в водной дисперсии с концентрацией катионов серебра 0,00046%, (2,96 мг/л) масс. Далее полученный монодисперсный коллоидный раствор катионов серебра повторно нагревают до 50-60°С и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него стабилизатор в виде 0,2% (масс) водного раствора гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт и воду. Затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до образования композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе с концентрацией в нем катионов серебра 0,00046%, (2,96 мг/л) масс и охлаждают до температуры 20-25°С.
Пример 6. Получение 1000,0 мл композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений катионов серебра в водном растворе с образованием его рабочего раствора с концентрацией серебра 0,00092%масс, (5,64 мг/л) масс:
В соответствие с заявляемой формулой п. 13 изобретения, выбранный вариант получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водном растворе с концентрацией серебра 0,00092%, осуществляют следующим образом:
- приготавливают 1000 мл водного раствора наноструктурных частиц серебра с концентрацией 1,0%, масс, от исходной концентрации 0,0508% (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра аналогично примеру 2 и нагревают его до температуры 80-90°С;
в приготовленный рабочий раствор наноструктурных частиц серебра с концентрацией серебра 1,0%, масс, от исходной концентрации 0,0508%) (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра вводят 0,2% кислоты лимонной моногидрата пищевой и перемешивают полученную смесь мешалкой при скорости перемешивания 80-100 об/мин в течение 10,0-15,0 час, до появления в ней опалесценции, после чего реакционную смесь охлаждают до 20-25°С, выдерживают при этой температуре в течении 1-2 час до исчезновения опалесценции и образования гидрозоля катионов серебра в водном растворе с концентрацией катионов серебра 0,00092%), (5,64 мг/л) масс.
Далее полученный водный раствор гидрозоля катионов серебра повторно нагревают до 50-60°С и в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него стабилизатор в виде бинарной смеси 0,1% (масс) гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт и 0,1% (масс) водного раствора акрилового полимера, в виде лака на водной основе для мебели и стен, или лака акрилового ВД-АК-1113, или сополимера в виде водной дисперсии акрилового сополимера Новопол-002А или Новопол-002Б при соотношении 1:1 масс, % и воду.
Затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80-100 об/мин до образования до образования композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе с концентрацией в нем катионов серебра 0,00092%, (5,64 мг/л) масс и охлаждают до температуры 20-25°С.
Пример 7. Получение 1000,0 мл композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водно-органическом растворе с концентрацией серебра 0,00139% масс, (8,52 мг/л) масс.
В соответствие с заявляемой формулой п. 14 изобретения, выбранный вариант получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в водно-органическом растворе с концентрацией серебра 0,00139%, осуществляют следующим образом:
- приготавливают 1000 мл водного раствора наноструктурных частиц серебра с концентрацией 1,5%, масс, от исходной концентрации 0,0508% (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра аналогично примеру 2 и нагревают его до температуры 80-90°С;
- в приготовленный рабочий раствор наноструктурных частиц серебра с концентрацией серебра 1,5%, масс, от исходной концентрации 0,0508% (масс) бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра вводят 0,2% кислоты лимонной моногидрата пищевой и перемешивают полученную смесь мешалкой при скорости перемешивания 80-100 об/мин в течение 10,0-15,0 час, до появления в ней опалесценции, после чего реакционную смесь охлаждают до 20-25°С, выдерживают при этой температуре в течении 1-2 час до исчезновения опалесценции и образования гидрозоля катионов серебра в водном растворе с концентрацией катионов серебра 0,00139% масс, (8,52 мг/л) масс.
Далее полученный водный раствор гидрозоля катионов серебра повторно нагревают до 45-50°С в процессе перемешивания смеси последовательно добавляют в него 0,02% масс стабилизатора в виде 0,1-0,3% (масс) водного раствора гидроксилсодержащего полимера поливиниловый спирт, 10,0% масс носитель коллоидной смеси комплексных соединений пропиленгиколь, 15,0% масс комплексообразующих биологически-активных веществ экстракта мицелия вешенки «ОВОДОРИН», 10,0% масс загуститель глицерин и остальное, до 100, 0% воды.
Затем смесь перемешивают со скоростью перемешивания смеси 80 -100 об/мин до образования композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений гидрозоля катионов серебра в стабилизаторе с концентрацией в нем катионов серебра 0,00139% масс, (8,52 мг/л) масс и охлаждают до температуры 20-25°С.
Контроль за формированием в бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра, а так же гидрозоля катионов серебра и оценку их стабильности осуществляли спектрофотометрически по изменениям основных характеристик спектров оптического поглощения (для наноструктурных частиц серебра - положения максимума полосы поглощения и величины оптической плотности в максимуме полосы поглощения в области 400-425 нм, а для стабилизированных катионов серебра в водном растворе гидрозоля катионов серебра - положения максимума полосы поглощения и величины оптической плотности в максимуме полосы поглощения в области 465-490 нм.).
Наличие в составе бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра, а так же наличие в составе водного раствора гидрозоля катионов серебра определяли 2-мя методами:
- методами спектрального анализа, соответственно в области 400-425 нм и 465-490 нм, с использованием двухлучевого спектрофотометра «HELIOS ALPHA» (Великобритания) [ТУ 9185-025-87552538-12 «Концентрат коллоидного серебра в водной дисперсии». - М.: ООО «Инбиофарм», 2012. - 16 с.; Пятницкий И.И., Сухан В.В. Аналитическая химия серебра / И.И. Пятницкий, В.В. Сухан. - М.: Наука, 1975. - 264 с.];
- методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП), на плазменном приборе ICAP-6500 Duo (England), программное обеспечение ITEVA [Деменьтева О.В., Филиппенко М.А., Андреева Т.Н. и др. Рос. Нанотехнологии 2012. Т 7 №9-10. - С. 54-63; Sedukh Е.М., Dementeva О.V., Rudoy V.M., et aii // Book of abstrakts ESAS 2014, 16-21 March. Prague, Czech Republic, - P. 231].
Для эффективного применения разработанных вариантов заявляемой композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе в ходе проведенных исследований были изучены физические параметры водного раствора гидрозоля катионов серебра.
В результате исследования общего содержания серебра в составе водного раствора гидрозоля катионов серебра было установлено, что в приготовленных вариантах с концентрацией катионов серебра 0,5%, 1,0%, 1,5% (масс) общее количество серебра соответственно составляет 0,00046%, или 0,00092%, или 0,00139% масс (соответственно или 2,96 мг/л, или 5,64 мг/л, или 8,52 мг/л) водного раствора, что не противоречит полученным результатам качественного контроля наличия катионов серебра в аналогичных вариантах методом контроля оценки достоверности содержания в составе водного раствора гидрозоля катионов серебра с использованием двухлучевого спектрофотометра УФ- и видимой области «HELIOS АЬРНА» (Великобритания) с микропроцессорной системой управления и подтверждает достоверность их получения с применением заявляемых вариантов получения композиции (ее вариантов) с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе.
Таким образом, в результате проведенных исследований по разработке и созданию композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающей антимикробным и антитоксическим действием, нами получены документальные подтверждения, описывающие процесс контроля на наноуровне (спектральные характеристики и др.) нанотехнологических переделов (формируемых в водном растворе бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в процессе восстановления катионов серебра в водной дисперсии) в технологическом процессе их производства.
Для подтверждения биологической эффективности заявляемой композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе и способа его получения нами были проведены лабораторные испытания образцов водных растворов разработанных вариантов композиции (см. примеры 1-7) на уровне in vitro с определением их антимикробной и антитоксической активности.
Изучение антимикробной активности разработанных вариантов композиции на уровне in vitro проводили на приготовленных образцах:
- для 1,5% концентрации бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в водной дисперсии, полученной от исходной концентрации наноструктурных частиц серебра 0,0508% масс (вариант №1);
- для трех концентраций водного раствора гидрозоля катионов серебра с концентрацией серебра 0,5% 1,0% 1,5%, полученного соответственно из 0,5%, 1,0% и 1,5% масс водного раствора наноструктурных частиц серебра (варианты №1, 2, 3)
методом диффузии в агар (лунки) в соответствии с [ГФ XII (Метод диффузии в агар ОФС 42-0068-07) и Практикумом по микробиологии под редакцией А.И. Нетрусова. - М.: Издательский цент «Академия», 2005. - 606 с.].
Метод основан на способности антибиотических веществ диффундировать в агаризованные среды и образовывать зоны, в которых не растут тест-организмы. Величина зоны отсутствия роста указывает на степень активности данного антибиотического вещества в отношении тест-организма.
Антимикробную активность исследуемых образцов препаратов испытывали на Тест-культурах:
- грамположительные - Micrococcus flavus и споровые Bacillus mycoides;
- грамотрицательные - Escherichia coli 113/3;
- микроскопические грибы - Aspergillus niger и Penicillium chrysogenum (коллекция кафедры микробиологии МГУ имени М.В. Ломоносова).
Бактерии выращивали на МПА, микромицеты выращивали на среде Сабуро следующего состава (г/л): 40,0; пептон - 10,0; агар - 20,0; левомицетин - 2,5%.
В качестве опытных образцов композиции испытывали изготовленные варианты образцов с содержанием в их составе:
а). Бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и катионов серебра в водной дисперсии с концентрацией серебра 1,5% масс от исходной их концентрации 0,0508% (масс), в соответствие с приведенными в описании изобретения примером №2:
- вариант №1 (образец №1), С=1.5%;
б). Водного раствора гидрозоля катионов серебра с концентрацией серебра 0,00046%, 0,00092%, 0,00139% масс, полученного из бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в водной дисперсии с концентрацией серебра 0,5%, 1,0%, 1,5% масс, в соответствие с приведенными в описании изобретения примерами №3-6:
- вариант №2 (образец №2), С=0,00092% (масс);
- вариант №3 (образец №3), С=0,00046% (масс);
- вариант №4 (образец №4), С=0,00139% (масс).
9
Изготовление лунок в агаре производили следующим образом. Тест-культуры, предварительно выращенные на косяках в агаровых средах, смывали с косяков физраствором для получения бактериальной суспензии с количеством клеток 1×10 (ОП=0,9 светофильтр №6, кювета 10) или по отраслевому стандартному образцу мутности (ОСО мутности), вырабатываемому ГОСНИИ стандартизации и контроля медицинских биологических препаратов им. Л.А. Тарасевича, г. Москва.
Суспензию вносили в МПА (для бактериальных культур) или среду Сабуро (для микромицетов) и разливали в чашки Петри слоем 20 мл.
Стерильным металлическим сверлом (предварительно обработанным 70%-ным спиртом и фломбированным в пламени горелки) в застывшей агаровой среде с тест-культурой делали лунки диаметром 7 мм.
Методика и результаты испытаний по определению антимикробной активности разработанных вариантов образцов заявляемой композиции
В лунки агара с тест-культурой, подготовленные по описанной выше методике, добавляли по 900 мкл каждого из исследуемых образцов. Для изучения спектра антимикробного действия использовано 6 вариантов приготовленных образцов в повторностях не менее 3-х. В качестве контроля была использована стерильная дистиллированная вода (объем 900 мкл), также инокулированная в лунку. После суточного инкубирования при оптимальных для роста культур температурах (37°С - для бактерий Micrococcus flavus и Bacillus mycoides, 42°С - для E.coli, а для грибов Aspergillus niger и Penicillium chrysogenum - 28°С) и в течение последующих 6 суток проводили замеры размеров диаметров ингибирования роста тест-культур относительно лунок с исследуемыми образцами.
Сравнивали антимикробное действие исследуемых образцов с активностью препаратов антибиотиков. Были использованы индикаторные бумажные диски, пропитанные антибиотиками. Для грамположительных бактерий (Micrococcus flavus и Bacillus mycoides) использовали диски с ристомицином (25 мкг) - антибиотиком, относящимся к группе полициклических гликопептидов, действие которого направлено на подавление синтеза нуклеиновых кислот.Ристомицин широко применяется для лечения инфекций, вызываемых грамположительными бактериями. В отношении грамотрицательных (Escherichia coli 113/3) были использованы диски с левомицетином (30 мкг), который относится к семейству ароматических антибиотиков. Левомицетин (хлорамфеникол) подавляет синтез белка, имеет широкий спектр бактерицидного действия, но не подавляет рост и развитие микромицетов. Этот антибиотик широко применяется в медицинской практике. В отношении микромицетов (Aspergillus niger и Penicillium chrysogenum) были использованы диски с нистатином (15 мкг), относящимся к семейству полиеновых антибиотиков, которые обладают фунгицидным действием.
По результатам испытаний были установлены значения ингибирования роста Penicillium chrysogenum, Bacillus mycoides, Escherichia coli 113/3, Aspergillus niger и Penicillium chrysogenum на агаризованной среде исследуемыми вариантами №1-4 образцов бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и катионов серебра и образцов водного раствора гидрозоля катионов серебра в течение 1-6 суток по сравнению с контролем антибиотиков Ристомицин, Левомицетин и Нистатин. Результаты испытаний представлены в таблицах 1-5.
В результате испытаний разработанных вариантов образцов композиции №1-4 по выше указанной методике определения спектра действия исследуемых вариантов образцов было установлено, что практически все испытываемые 4 варианта образцов по своей антибактериальной и фунгицидной активности значительно превосходят по значениям антибактериальную и фунгицидную активности всех контрольных значений исследуемых антибиотиков на протяжении всех 6-ти суток наблюдения.
Необходимо отметить тот факт, что преимущество активности испытанных образцов перед активностью известных антибиотиков объективно подтверждается значениями ингибирования тест-культур на агаризованной среде с 1-ых по 6-е сутки наблюдения включительно.
Так, было установлено, что в первые 3 суток все концентрации (от 0,5% до 1,5%) испытываемых опытных образцов ингибируют рост всех исследуемых тест-организмов на уровне ингибирования применяемых известных антибиотиков. Начиная с 4-х суток до окончания испытаний (6 суток) все 6 испытываемых опытных образцов по активности ингибирования тест-культур не снижают уровень эффективности концентраций препаратов, установленных в первые 3-е суток, в то время, кода применяемые антибиотики Нистатин для ингибирования Penicillium chrysogenum, Левомицетин для ингибирования E.coli113/3 и Ристомицин для ингибирования Micrococcus flavus полностью утрачивают антимикробную активность, в результате чего на контрольных чашках Петри с этими вариантами происходит вторичный рост тест-культур.
Таким образом, экспериментально установленные факты антибактериальной и фунгицидной активности всех испытываемых образцов, приготовленных вариантов препаратов в соответствии с приведенными в описании примерами и исследованных в лабораторных условиях на тест-культурах в агаризованной среде, безусловно подтверждают технический результат заявляемой композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием.
Методика и результаты испытаний по определению антитоксического действия разработанных вариантов образцов заявляемой композиции Эффективность антитоксического действия (каталитических свойств) заявляемой композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, изучалась на примере применения изготовленных 4-х вариантов картриджей для воздушного фильтра, применяемого в процессе моделирования очистки воздуха летучих углеводов (тестовых загрязнителей воздуха: паров ацетона и углекислого газа), растворенных в воздушной среде изолированного герметичного бокса по разработанной методике на созданном специальном лабораторном контрольно-измерительном комплексе [патент на изобретение РФ №2400286 от 13 марта 2009, опубл. 27.09.2010 Бюл. №27. Фильтрующий материал для очистки жидких и газообразных веществ и способ его получения] при фильтрации загрязнителей воздуха пористым носителем (картриджем) воздушного фильтра с заранее нанесенным на его поверхность активным катализатором в виде изготовленных вариантов заявляемой композиции с заданной концентрацией серебра.
Изготовление опытных образцов фильтрующего материала (картриджей) с нанесением на поверхности фильтрующего материала стабилизированных или наноструктурных частицами серебра, или катионов серебра осуществлялась следующим образом.
При экспериментальной отработке вариантов фильтрующего материала использовали:
- в качестве пористой основы - синтетический нетканый гидрофобный рулонный материал [ГОСТ R 51251-99, CENEN 779-1993; CENEN 1822-1998] марки ФМ-3Х, h=15 мм, класс очистки G3, тип волокна полиэфир;
- в качестве активного катализатора:
- 1,5% водный раствор бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра от исходной концентрации наноструктурных частиц серебра 0,0508% (масс), полученный по примеру 2;
- 1,0 водный раствор гидрозоля катионов серебра, полученной по примеру 3, от исходной концентрации наноструктурных частиц серебра 1,0% (масс);
- 1,5% водный раствор гидрозоля катионов серебра, полученной по примеру 5, от исходной концентрации наноструктурных частиц серебра 1,5% (масс);
- 1,5% водный раствор гидрозоля катионов серебра от исходной концентрации наноструктурных частиц серебра 1,5% (масс), стабилизированный 0,2% водным растворов ПВС марки 11/2, 16/1, сорт высший или первый, ГОСТ 10779-78 в количестве 2,0% от массы бинарной смеси, полученный по примеру 6.
Модификацию фильтрующего материала наноструктурными частицами серебра или гидрозолем катионов серебра производили следующим образом.
Варианты примеров получения фильтрующего материала: Вариант 1. В соответствии с приведенным в описании заявки примером 2 получают 1 л водного раствора наночастиц серебра с концентрацией 1,5% водного раствора бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра из исходного раствора с концентрацией серебра 0,0508% (масс). Для нанесения на пористый носитель фильтрующего материала бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра (катализатор) помещают пластину из синтетического нетканого материала марки ФМ-3Х, класс очистки G3, h=15 мм, размером 330×330 мм при температуре 20-25°С в подготовленный водный раствор и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа. Далее пластину сушат при 40-50°С в течение 3-4 часов. Вариант 1 картриджа с нанесенным на его поверхность катализатором готов к применению.
Вариант 2. В соответствии с приведенным в описании заявки примером №3 приготавливают 1 л композиции с содержанием 0,00092% водного раствора гидрозоля катионов серебра из 1,0% (масс) водного раствора бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра. В приготовленный раствор помещают пластину из нетканого материала марки ФМ-3Х, класс очистки G3, h=15 мм, размером 330×330 мм и пропитывают пористую основу материала в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С, далее высушивают при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час до установления их постоянной массы. Варианты 2 картриджа, с нанесенным на их поверхность катализатором готовы к применению.
Вариант 3. В соответствии с приведенным в описании заявки примером 5 приготавливают 1 л композиции с содержанием 0,00046% (масс) водного раствора гидрозоля катионов серебра из 0,5% (масс) водного раствора бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра, стабилизированных 0,2% водным растворов ПВС марки 11/2, 16/1, сорт высший или первый, ГОСТ 10779-78 в количестве 2,0% от массы смеси стабилизатора. В приготовленный раствор помещают пластину из нетканого материала марки ФМ-3Х, класс очистки G3, h=15 мм, размером 330×330 мм и пропитывают пористую основу материала в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С, далее высушивают при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час до установления их постоянной массы. Вариант 3 картриджа с нанесенным на его поверхность катализатором готовы к применению.
Вариант 4. В соответствии с приведенным в описании заявки примером 6 приготавливают 1 л композиции с содержанием с 0,00139% (масс) водного раствора гидрозоля катионов серебра из 1,5% (масс) водного раствора бинарной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра, стабилизированных бинарной смесью 0,2% водным растворов ПВС марки 11/2, 16/1, сорт высший или первый, ГОСТ 10779-78 и лака акрилового ВД-АК-1113 в количестве 2,0% от массы бинарной смеси. Далее технологические операции проводят аналогично примеру 2 или 3.
Эффективность фильтрации или фильтрующую способность изготовленных вариантов фильтрующего материала для очистки воздуха от тестовых загрязнителей воздуха проводили на примере очистки воздуха от смеси ОСЧ ацетона и углекислого газа на специальном лабораторно-измерительном комплексе.
Комплекс состоит из следующих частей:
- герметичного бокса объемом 200 л, выполненного из нержавеющей стали;
- компьютера, осуществляющего регистрацию и отображения сигналов сенсора в реальном масштабе времени.
В боксе размещен электронагреватель для испарения жидкого тестового вещества.
В боковой стенке бокса имеются штуцеры для ввода в бокс газообразных тестовых загрязнителей и подключения внешнего сенсора газов.
Для измерения концентрации летучих углеводов в процессе испытаний применяются стационарные газоанализаторы серии «ИГС-98», производства ФГУП НПП «ДЕЛЬТА». Необходимые для испытаний газовые сенсоры подключаются к системе регистрации данных контрольно-измерительного комплекса.
Для регистрации концентрации углекислого газа использовался внешний оптический инфракрасный газовый сенсор ИГС-016-00, имеющий встроенный микропроцессор для рециркуляции воздуха из бокса. Диапазон измерения относительной концентрации углекислого газа 0-1%. Точность измерения сенсора ±0,1%.
Для регистрации концентрации паров ацетона использовался газовый термокаталитический сенсор углеводородов.
Предварительно термокаталитический сенсор углеводородов был откалиброван в испытательном боксе на парах ОСЧ ацетона (мВ/мг). Точность измерения сенсора ±10%.
Все газоанализаторы сертифицированы в Российской Федерации и прошли государственную поверку.
Вне бокса размещены блок питания и обработки сигналов газовых сенсоров и электронный блок обработки сигналов и связи с компьютером.
В качестве экспериментального образца очистителя воздуха использовался доработанный серийно выпускаемый корпус с вентилятором от фотокаталитического воздухоочистителя «Aero Barrier», модель AP270FC.
В доработанный корпус воздухоочистителя «Aero Barrier» устанавливались последовательно изготовленные варианты фильтрующего материала (см. варианты 1-4) в качестве воздушного картриджа, подвергающегося испытаниям. Воздухоочиститель с установленным вариантом картриджа помещался в бокс.
3
Воздухоочиститель включался, устанавливался режим работы его вентилятора ВОЗДУХООБМЕН СРЕДНИЙ (0~150 м/час), после чего бокс закрывался. Включалось все остальное оборудование.
Через некоторое время (~10 мин.) в бокс через воздушный штуцер производился впрыск бинарной смеси тестовых загрязняющих веществ: углекислого газа и ОСЧ ацетона.
В процессе проведения эксперимента деструкция загрязняющих веществ происходит при нормальных атмосферных условиях при продувании газовой смеси через нанокаталитическую пористую мембрану (картридж) вентилятором воздушного фильтра.
2
2
В течении ~1,5…2,5 час производится регистрация и автоматическая запись в память компьютера показаний сенсоров с начала включения фильтра падения концентрации тестового загрязняющего вещества в боксе, во времени. Регистрация и запись показаний сенсоров производится в течение заданного времени с точностью измерения 1 с. При этом регистрируется уменьшение уровня концентрации тестового загрязняющего вещества в процессе глубокой деструкции загрязняющего вещества на простейшие составляющие молекулы: (С, Н, O).
Скорость деструкции летучих углеводородов представляется изменением величины относительной концентрации во времени: %/час, и пересчитывается в абсолютные величины, мг/час.
Таким образом, при проведении испытаний изготовленных вариантов фильтрующего материала для очистки воздуха получали эффективность работы каждого варианта изготовленного картриджа по деструкции тестовых загрязняющих веществ во времени.
Результаты оценки эффективности очистки воздуха воздухоочистителем от тестовых загрязняющих веществ, в частности смеси углекислого газа и паров ОСЧ ацетона, исследуемыми картриджами, выполненными с применением катализаторов на основе заявляемой композиции приведены в таблице 6.
В результате проведенных лабораторных испытаний изготовленных вариантов фильтрующего материала для очистки воздуха установлено следующее.
При работе воздухоочистителя со всеми применяемыми вариантами 1-4 фильтрующего материала (картриджа), в течение заданного времени фильтрации воздуха в герметичном боксе происходит значительное уменьшение в воздухе концентрации тестовых загрязняющих веществ углекислого газа и паров ОСЧ ацетона от первоначально созданной в боксе концентрации.
2
При работе экспериментальных образцов воздухоочистителя происходит значительное уменьшение концентрации углеводородов по ацетону от первоначально созданной в камере концентрации со скоростью деструкции 11,75-21,8 мг/час, а так же происходит значительная деструкция углекислого газа со скоростями 208,7-293,7 мг/час, при начальных концентрациях ~0,25% СО..
При этом, деструкция каждого загрязнителя происходит по схеме, идентичной деструкция моно загрязнителя, то есть эффективность работы фильтрующего материала мало зависит от количества загрязняющих веществ в воздухе без влияния процесса деструкции одного вещества на другое.
Проведенные испытания показали высокую эффективность каталитических свойств изготовленных вариантов картриджей.
На основании приведенных собственных результатов исследования и сравнения их с известными результатами исследования антимикробной и антитоксической активности композиций на основе наноструктурных частиц серебра и катионов серебра в водных дисперсиях, можно сделать вывод, о том, что заявляемая композиция, обладая одновременно каталитическим и дезинфицирующим (бактерицидным, фунгицидным и вирулицидным) действиями, создает настоящий барьер для предотвращения загрязнения поверхностей объектов и окружающей их воздушной среды от токсических примесей и микробиологических загрязнений, защищая тем самым организм человека от патогенных химически- и биологически опасных загрязнений.
Таким образом, изобретение обеспечивает достижение технического результата.
Настоящее изобретение может быть использовано для получения композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном или в водно-органическом растворе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием, применяемой в парфюмерной, пищевой промышленности и в медицине для производства БАД к пище, косметической продукции, изделий медицинского назначения, лекарственных средств, защитных и дезинфицирующих средств в виде растворов, гелей или пленок, обладающих антимикробным и антитоксическим действием.
Таблица 1 - Значения ингибирования роста Micrococcus flavus на агаризованной среде исследуемыми образцами композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном растворе (варианты 1-4, соответствующие примерам 2-6), в течение 1-6 суток в зависимости от концентрации в образцах серебра, равной соответственно 0,00046% масс (2,96 мкг/мл), 0,00092% масс (5,64 мкг/мл), 0,00139% масс (8,52 мкг/мл) и контролем антибиотика Ристомицин
Таблица 2 - Значения ингибирования роста Bacillus mycoides на агаризованной среде исследуемыми образцами композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном растворе (варианты 1-4, соответствующие примерам 2-6), в течение 1-6 суток в зависимости от концентрации в образцах серебра, равной соответственно 0,00046% масс (2,96 мкг/мл), 0,00092% масс (5,64 мкг/мл), 0,00139% масс (8,52 мкг/мл) и контролем антибиотика Ристомицин
Таблица 3 - Значения ингибирования роста Escherichia coli 113/3 на агаризованной среде исследуемыми образцами композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоя катионов серебра в водном растворе (варианты 1-4, соответствующие примерам 2-6), в течение 1-6 суток в зависимости от концентрации в образцах серебра, равной соответственно 0,00046% масс (2,96 мкг/мл), 0,00092% масс (5,64 мкг/мл), 0,00139% масс (8,52 мкг/мл) и контролем антибиотика Левомицетин
Таблица 4 - Значения ингибирования роста Aspergillus niger на агаризованной среде исследуемыми образцами композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном растворе (варианты 1-4, соответствующие примерам 2-6), в течение 1-6 суток в зависимости от концентрации в образцах серебра, равной соответственно 0,00046% масс (2,96 мкг/мл), 0,00092% масс (5,64 мкг/мл), 0,00139% масс (8,52 мкг/мл) и контролем антибиотика Нистатин
Таблица 5 - Таблица 10 - Значения ингибирования роста Penicillium chrysogenum на агаризованной среде исследуемыми образцами композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном растворе (варианты 1-4, соответствующие примерам 2-6), в течение 1-6 суток в зависимости от концентрации в образцах серебра, равной соответственно 0,00046% масс (2,96 мкг/мл), 0,00092% масс (5,64 мкг/мл), 0,00139% масс (8,52 мкг/мл) и контролем антибиотика Нистатин
Таблица 6 - Результаты оценки эффективности очистки воздуха воздухоочистителем от тестовых загрязняющих веществ (токсических примесей) исследуемыми картриджами, выполненными с применением катализатора на основе разработанных вариантов композиции с супрамолекулярной структурой коллоидной смеси комплексных соединений наноструктурных частиц серебра или гидрозоля катионов серебра в водном растворе, обладающих антимикробным и антитоксическим действием