Антисептическое изделие
ANTISEPTIC PRODUCT

Область техники
Изобретение преимущественно относится к области медицины и может найти свое применение в производстве перевязочного материала. Кроме того, предлагаемое решение может быть использовано в области косметологии.
Уровень техники
Эффективное лечение ран, особенно ожоговых, связано с необходимостью обеспечения высокого уровня антибактериального воздействия при щадящем воздействии на пораженные ткани организма.
В уровне техники существует направление, исследующее возможность использования в указанных целях бактерицидных свойств микрочастиц благородных металлов. Например, показана эффективность применения наноструктурных покрытий из серебра при первичной обработке травм, а также при лечении ран, в том числе инфицированных. Такие покрытия обладают не только бактерицидным действием, что сокращает первую фазу раневого процесса, но и способствуют более быстрому развитию регенераторных процессов за счет привлечения фибробластов в зону раневого дефекта, что приводит к сокращению сроков заживления ран (Адамян А.А. и др., «Экспериментальное изучение специфической активности раневых покрытий с наноструктурным покрытием серебра»; Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии, 2009/03, с. 77-88).
Успехи множества экспериментальных исследований дают импульс для разработки технических решений, в которых тем или иным образом используются отмеченные положительные свойства микроскопических металлических частиц.
Так, способы получения антибактериальных покрытий на основе серебра делятся на два типа: химические и физические. Независимо от способа получения серебряное покрытие наносится на предварительно подготовленные ткани (например, пропитанные в витаминном растворе или обработанные в нагретых растворах дубильных веществ).
Например, известен способ получения антибактериального покрытия на основе волокнистого материала (RU 2337716 С1, 10.11.2008).
Известный способ включает восстановление серебра из водного раствора нитрата серебра восстановительными агентами и нанесение восстановленного серебра на волокнистый материал. Восстановление нитрата серебра осуществляют восстановителем, закрепленном на волокнистом материале, для чего вначале проводят обработку волокнистого материала в нагретом до 70-90°С водном растворе дубильных веществ на основе таннина, выполняющего функции восстановителя, с концентрацией 0,2-2,0 мас.%, а после охлаждения отделяют водную фазу, высушивают и затем закрепляют дубильное вещество на волокнистом материале путем пропитки в водном растворе антимонилтартрата калия с концентрацией 0,5-1,5 мас.%.
Недостатком известного решения, является необходимость проведения большого количества технологических операций для получения продукта, которые при этом сопровождаются выделением вредных веществ. Кроме того, покрытие, полученное в результате осуществления указанного способа, имеет серьезные недостатки с точки зрения механических и гигроскопичных свойств волокна, которые утрачиваются вследствие обработки материала при высокой температуре и применения указанных реагентов.
Для преодоления недостатков в виде необходимости применения реагентов и выделения вредных веществ в уровне техники разработаны физические способы нанесения покрытий посредством вакуумного магнетронного напыления.
Например, известно раневое покрытие, содержащее частицы металла, обладающего биологической активностью по отношению к патогенной микрофлоре, нанесенного на основу с помощью магнетронного напыления в вакуумной камере (RU 2706425 C1, 19.11.2019). В известном решении указанные частицы (а именно, наночастицы серебра) нанесены в вакуумной камере с помощью магнетронного напыления. В качестве примера материала тканевой основы в указанном решении указано хлопчатобумажное волокно.
К недостатку указанного решения можно отнести сниженную впитывающую способностью по отношению к жидкостям вследствие того, что металлическое покрытие гидрофобизирует данный материал.
Хлопчатобумажное волокно имеет в своей основе природный полимер целлюлозу и содержит на поверхности значительное количество кислородосодержащих полярных групп типа -СООН, -ОН и др., которые придают ему высокую поверхностную энергию (поверхностное натяжение) и обеспечивают хорошую смачиваемость. При нанесении на материал металлического покрытия металл частично перекрывает поверхность волокон, вследствие чего материал приобретает поверхностную энергию металла, которая ниже поверхностной энергии исходных волокон, в результате чего ухудшается его смачиваемость.
Также известно аналогичное решение раневое покрытие на основе тканых и нетканых материалов природного или синтетического происхождения, содержащее частицы металла (наночастицы серебра), обладающего биологической активностью в патогенной флоре известно из патентного документа RU 2314834 C1, 20.01.2008. В качестве примера материала тканевой основы в указанном решении указано хлопчатобумажное волокно.
Таким образом, данному решению вследствие указанных выше причин присущ тот же недостаток в виде снижения впитывающей способности основы при напылении частиц металла с помощью магнетронного напыления, что снижает антисептические (в частности, антибактериальные) свойства покрытия.
Каждое из представленных выше решений (RU 2706425 C1, 19.11.2019, RU 2314834 C1, 20.01.2008), может быть принято в качестве аналога предлагаемого изобретения, при этом в настоящей заявке представлено изделие, решающее задачу по комплексному устранению недостатков аналогов, как это будет показано ниже.
Раскрытие изобретения
Предложенное изобретение при своем осуществлении позволяет обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении смачиваемости изделия и, как следствие, в повышении его антисептических свойств.
Для достижения указанного технического результата в преимущественном варианте осуществления предлагается устройство - антисептическое изделие, состоящее из тканевой основы с нанесенным на нее посредством магнетронного напыления покрытием, отличающееся тем, что основа выполнена из гигроскопичной ткани на основе вискозы и полиэтилентерефталата с развитой поверхностью, а покрытие представляет собой напыленные в присутствии реактивного газа с ионным ассистированием инертным газом наночастицы серебра. Изделие в качестве основы имеет комбинацию полимерной сетки с размером ячейки менее 1 мм и вискозного термоскрепленного волокна. Полимерная сетка выступает в роли инертного «каркаса» изделия, облегчающей нанесение, фиксацию и снятия отработанного изделия с ран.
В развивающих вариантах осуществления, согласно предложенному решению, предусматривается дополнительная обработка покрытия холодной плазмой, выполнение покрытия с частицами размером около 10 нм, выполнение изделия в виде полотна, повязки, дезинфицирующей салфетки, части одежды, элемента одежды или белья.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 - общий вид антисептического изделия.
Антисептическое изделие состоит из тканевой основы 1 с нанесенным на нее посредством магнетронного напыления покрытием 2, основа выполнена из гигроскопичной ткани на основе вискозы и полиэтилентерефталата с развитой поверхностью и представляет собой комбинацию полимерной сетки с размером ячейки 3 менее 1 мм и вискозного термоскрепленного волокна.
Далее в описании представлены сведения, показывающие, каким образом может быть осуществлено предложенное изобретение и приведено обоснование достижения указанного технического результата.
Осуществление изобретения
Поскольку изготовление предложенного антисептического изделия непосредственно связано с технологией магнетронного напыления, далее приведены подробные сведения о средствах и методах такого изготовления.
Установка магнетронного напыления состоит из вакуумной камеры, вакуумных насосов высокой производительности, генераторов постоянного тока и блока управления. В качестве распыляемой мишени используется мишень, изготовленная из серебра 99.999%.
Внутри вакуумной камеры устанавливается приспособление, позволяющее равномерно прокатывать материал основы (подложки) через систему конвейерного типа. Предпочтительно, материал основы загружается в камеру в виде рулона.
В отличие от аналогов, в качестве материала основы в предложенном изделии используется гигроскопичная ткань на основе вискозы и полиэтилентерефталата с топологически развитой поверхностью.
Известно, что материалы с развитой поверхностью позволяют обеспечить эффективную коалесценцию мелких частиц (Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды, Л.: Химия, 1982, с. 94).
Развитая топология поверхности используемой в изделии ткани, участвующая в непосредственном контакте с ранами, способствует более эффективной конденсации осаждаемых частиц именно на поверхности материала и, как следствие, приводит к увеличению площади контакта антибактериального покрытия. Поскольку антисептическое действие проявляется за счет взаимодействия продуктов реакции частиц серебра с жидкостями, выделяемыми из раны или пораженного участка тела или кожи, повышение смачиваемости изделия непосредственно связано с повышением его антисептических свойств.
При этом использование ткани на основе вискозы и полиэтилентерефталата, позволяет устранить отмеченные выше недостатки уровня техники, связанные с использованием хлопчатобумажных тканей, при нанесении на которые металлического покрытия снижается смачиваемость изделий.
Следовательно, использование в качестве основы гигроскопичной ткани на основе вискозы и полиэтилентерефталата с развитой поверхностью является существенным для достижения указанного выше технического результата.
По пути следования материала подложки (гигроскопичной ткани с развитой топологией) по конвейеру установлена система ионных источников и магнетронов, причем в данном случае особую роль играет последовательность ряда ионный источник - магнетрон.
В начале пути движения ткани были установлены два ионных источника (ИИ). Такое решение позволяет провести обезвоживание и физическую дегазацию перед тем, как на поверхности ткани начнет конденсироваться материал покрытия.
После этого ткань подается через чередующиеся средства: магнетрон - ИИ. Чередование магнетронов и источников необходимо для того, чтобы ограничить коалесценцию атомов на поверхности ткани и контролировать размер образующихся частиц.
Известно, что металлы представляют собой совокупность множества кристалликов микроскопических размеров (кристаллитов). Например, кристаллическая структура серебра представляет собой кубическую плотнейшую гранецентрированную (Кульман А.Г., Общая химия, изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1979, с. 327-328).
В предложенном решении распыление мишени разрушает упорядоченную кристаллическую структуру металла и при напылении на основу образует прочно связанную с основой структуру покрытия в виде атомно неупорядоченных, но плотноупакованных кристаллитов, т.е. кристаллических частиц серебра низкой размерности (расстояние между частицами не превышает трех размеров сформированных кристаллитов), которые сконцентрированы на топологических элементах (сетки) гигроскопической ткани. Такая структура покрытия увеличивает площадь контакта материала покрытия и поверхности ранения по сравнению с аналогами. В ячейках ткани наблюдается уменьшение плотности материала покрытия, что положительно сказывается на гигроскопических свойствах конечного продукта. Размеры частиц серебра составляют около 10 нм, что позволяет использовать топологию ткани различной размерности. Кроме этого, снижение размерности частиц по сравнению с известными решениями существенно улучшает эффективность антисептического эффекта.
В процессе напыления в камеру также подается реактивный газ (кислород), который при одновременном воздействии плазмы (ионов инертного газа) образует тонкую окисленную пленку на поверхности частиц серебра и позволяет стабилизировать полученные на поверхности основы наноструктурированные частицы за счет формирования химических связей между конгламератами (органо-неорганических соединений) - реактивным газом, частицами серебра и поверхностью ткани, при этом частицы являются стабильными и сохраняют высокие антибактериальные свойства в течение длительного периода.
Нанесение серебряного покрытия для изготовления предложенного изделия производится с помощью магнетронного напыления с одновременным ионным ассистированием. Температура нанесения составляет выше ноля градусов Цельсия. Ионное ассистирование приводит к целому ряду структурных изменений в покрытии: увеличивается дисперсность частиц, снижается размер кристаллитов до 10 нм (с учетом погрешности измерений), возрастает площадь поверхности самого антибактериального покрытия. Совокупность перечисленных изменений в структуре покрытия приводит к увеличению эффективности антибактериального, антисептического эффекта по сравнению с существующими аналогами. Проявление антибактериального эффекта обуславливается, в частности тем, что серебро блокирует дыхательные ферменты патогенного микроорганизма, подавляя жизнедеятельность бактерий и снижая их способность к репродукции. Таким образом, создается среда, которая делает невозможным выживание и размножение болезнетворных организмов.
Кроме этого, использование ионного ассистирования в процессе нанесения серебряного покрытия позволяет отказаться от особых температурных условий при изготовлении, так как размер кристаллических частиц в данном случае ограничивается потоком атомов инертного газа.
Следовательно, изготовленное указанным способом покрытие представляет собой слой напыленных с (одновременным) ионным ассистированием инертным газом наночастиц серебра, что является существенным для достижения технического результата.
Следует отметить, что одновременно с началом напыления с помощью ионного ассистирования происходит ионная дегазация и обезвоживание порового пространства гигроскопичной ткани что в итоге улучшает эффект смачивания и адгезию покрытия.
Из указанного выше следует, что лишь при совместном использовании основы из гигроскопичной ткани на основе вискозы и полиэтилентерефталата с развитой поверхностной топологией, и покрытия в виде напыленных в присутствии реактивного газа с ионным ассистированием инертным газом наночастиц серебра возможно решение поставленной задачи и достижение указанного технического результата.
Дополнительно, на выходе материала из системы (конвейера) могут быть установлены два последовательных источника ионов инертного газа. Такая конфигурация позволяет осуществлять (холодную) плазменную пост обработку уже сформированного покрытия, что приводит к еще более высокой степени активации поверхности покрытия и улучшению гигроскопичности.
При этом управление параметрами плазмы на ионных источниках может осуществляться независимо, что позволяет гибко подбирать параметры процесса. В конечном счете, это приводит к высокой воспроизводимости структуры антисептического, антибактериального покрытия.
Вся технологическая процедура получения антисептического покрытия проводится в одном цикле напыления. Таким образом, обусловленная раскрытым выше способом возможность нанесения покрытия на основу без изменения начальной ее формы, обеспечивает дальнейшую возможность по произвольному формованию изделия. Например (но не ограничиваясь этим), изделие может быть известными методами выполнено в виде (например, иметь форму) полотна, повязки, дезинфицирующей или гигиенической (косметической) салфетки, части одежды, элемента одежды или белья.
Раскрытый выше технологический метод изготовления предложенного изделия был апробирован в рамках опытного производства, в результате чего были получены изделия, соответствующие заявленным требованиям.
Применение предложенного изделия может быть осуществлено, например, следующим образом. Предварительно очищенную рану промывают чистой водой. Накладывают на рану изделие (например, в виде повязки или полотна) металлическим покрытием к ране. Закрепляют изделие, например, пластырем или бинтом. Минимально необходимое время нахождения изделия на ране составляет семь дней, при этом по достижении заживления изделие легко отходит от кожи самостоятельно. Первый видимый эффект наблюдается на 48 час применения.
В частном случае реализации изобретения, антисептические изделия, реализованные в виде повязок, могут выпускаться в форме салфеток различных типоразмеров, преимущественно 5×5 см, 9*9 см, 10×10 см, 10*20 см, 20*30 см в герметичной упаковке из многослойного комбинированного материала. Стерилизация проводится любым известным способом, например, радиационным.
Практические исследование предложенного изобретения, реализованного в качестве перевязочного средства «Сильвер асептика», проводились на базе хирургических и ожоговых отделений нескольких медицинских исследовательских центров РФ. После вскрытия упаковки перевязочное средство «Сильвер асептика» прикладывали сетчатой серебристой стороной к раневой поверхности. Сверху повязку фиксировали бинтом или марлей. Благодаря повышению смачиваемости заявленного средства, избыток экссудата из раны свободно проходил сквозь повязку и впитывался в фиксирующий материал, что позволяло избежать мацерации. Во время очередной перевязки достаточно было сменить фиксирующий материал, не снимая антисептическое изделие. Одновременно отмечалось существенное облегчение перевязки и снижение дискомфорта, болевых ощущений у пациентов. Когда регенерация раны завершилась, повязка легко и безболезненно отделилась от раны без усилий.
Отмечено также, что наночастицы серебра активизируют работу фибробластов в очаге поражения, тем самым стимулируя процессы регенерации в ране.
Применение антисептического изделия положительно сказалось на сорбции раневого экссудата, подавлении раневой инфекции, закрытии пересаженных аутодерматрансплантатов. По сравнению с контрольной группой было отмечено уменьшение отека тканей, сокращение сроков эпителизации ран, общего времени лечения пациентов, а также улучшение их самочувствия и общего состояния. В ходе исследования не было замечено побочных эффектов от применения заявленного средства.
Пример 1
Пациентка 28 лет, лечилась в ожоговом отделении с ожогом ног II-III степени. На перевязках проводилась обработка ожоговых ран антисептиком, затем накладывалось антисептическое изделие, реализованное в качестве перевязочного полотна «Сильвер асептика».
Перевязки проводились через день. Использование представленного средства позволило производить замену сорбционного слоя без снятия атравматичной сетки.
У пациентки на третьи сутки исчез отек кожных покровов, нагноения ран не наблюдалось. Полная эпителизация ран произошла на 3 дня раньше, чем в контрольной группе пациентов.
Пример 2
Пациент 46 лет, для закрытия раневого дефекта после ожога проводилась пересадка кожного лоскута. После этого наблюдались признаки воспалительного процесса: повышение местной температуры, отек, гиперемия.
На этом фоне было предложено использовать антисептическое изделие, реализованное в виде перевязочного полотна «Сильвер асептика». На третий день после его применения отмечено уменьшение отека и других признаков воспаления. Лоскут-трансплантат полностью прижился без формирования грубых келоидных рубцов.
Таким образом, благодаря тому, что предложенное изделие выполнено из тканевой основы из гигроскопичной ткани на основе вискозы и полиэтилентерефталата с развитой поверхностью с нанесенным посредством магнетронного напыления покрытием, которое представляет собой напыленные в присутствии реактивного газа с ионным ассистированием инертным газом наночастицы серебра, отмечено повышение смачиваемости изделия, что обеспечило быстрое заживление ран за счет улучшенных антисептических свойств заявленного изделия.