КАРАНДАШ ПРОТИВОМИКРОБНЫЙ
ANTIMICROBIC PENCIL

Изобретение относится к области биотехнологии и предназначено для создания защитного покрытия, препятствующего развитию плесеней и бактерий, в том числе в герметичных жилых помещениях. Цель достигается использованием восковых карандашей с включением в их состав только натуральных смолоподобных компонентов - янтаря, прополиса, смолы сосны - обладающих способностью противостоять развитию микроорганизмов. Кроме того, карандаши содержат другие натуральные вещества, необходимые для придания им требуемых потребительских свойств.
Рост и развитие микроорганизмов (бактерий, грибов и др.) на различных поверхностях часто вызывает биокоррозию, обусловленную продуктами жизнедеятельности этих бактерий. На скорость и интенсивность течения коррозии оказывают влияние и условия окружающей среды - концентрация кислорода, органических и химических соединений, влажность воздуха, температурный режим. Совокупность условий для бурного роста микроорганизмов на рабочих поверхностях нередко складывается в герметичных жилых помещениях - космических станциях, подводных лодках и др. В противокоррозионной практике для изоляции поверхностей от агрессивной среды используют различные методы: покрытие металлами (металлизация напылением, окунание изделия в ванну с расплавленным металлом, гальванический, плакирование, диффузионный метод, электрохимический и др.) и неметаллические покрытия - лакокрасочные, полимерные, покрытия резинами, смазками, силикатными эмалями, пастами. Каждый из этих способов находит свое применение, однако они не пригодны для использования в герметичных жилых помещениях, например, для остановки и дальнейшего развития биокоррозии.
Основным способом защиты от биокоррозии является обработка поверхностей лакокрасочными материалами или защитными покрытиями, имеющими в своем составе бактерицидные вещества (хлор или формалин). Этот способ также не приемлем для применения в герметичных жилых помещениях, в которых исключается применение летучих растворителей или токсических веществ.
Чтобы обеспечить надежную защиту от коррозии, покрытие должно быть сплошным, иметь хорошую адгезию с поверхностью, быть непроницаемым для агрессивной среды, равномерно распределятся по поверхности, обладать, по крайней мере, бактериостатическими свойствами и достаточной прочностью. Этим условиям удовлетворяют пленка, формируемая при использовании восковых карандашей. Форма карандаша обеспечивает удобство в применении и хранении, а введенные в состав карандаша вещества придают ему разнообразные (защитные, красящие, бактериостатические и др.) свойства.
Настоящее изобретение направлено на создание средства, обеспечивающего возможность формирования на различных поверхностях, в том числе и в герметичных жилых помещениях, защитных покрытий, останавливающих и предотвращающих рост и развитие микроорганизмов и, как следствие, биокоррозию.
Цель достигается введением в состав карандаша только натуральных смолоподобных компонентов - янтаря, прополиса, смолы сосны [4].
Янтарь - ископаемая смола, натуральное органическое вещество [7], не подвергшееся в течение десятков миллионов лет биотрансформации.
Прополис и смола сосны - натуральные органические смолоподобные вещества сложного состава, обладающие ярко выраженным антимикробным эффектом [1, 6].
Известен карандаш для нанесения красочных покрытий [8], содержащий пигмент-наполнитель, масло и в качестве твердого связующего материала - стеарин, парафин, олеин, церезин, воск экстракционный и буроугольный, антистаритель или их смесь, а также дополнительно содержащий соединения щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и/или цинка. Состав предназначен для окрашивания различных поверхностей и не обладает антимикробными свойствами.
Известен противопотовый карандаш [9], содержащий сорбит дибензилидена в качестве гелеобразующего вещества, растворитель для сорбита дибензилидена и гуанидиновую составляющую, оказывающий противопотовое действие.
Также известна композиция антиперспирантов [10] для местного нанесения на кожу человека, относящаяся и к твердым композициям, пригодным для применения в качестве косметического карандаша для устранения или контроля выделения пота на поверхности кожи, при этом зачастую обеспечивая определенную степень дезодорирования.
Известен продукт для декоративной косметики с высоким содержанием воды [11], содержащий воду, пигменты, гелеобразующий агент с эмульгирующими свойствами, в состав которого входит смесь сополимеров акрилата натрия, гидрогенизированный полиизобутан, фосфолипиды растительного происхождения, полиглицерилацилат и масло, а также косметические добавки, носители, активные агенты. Однако эти карандаши [9, 10, 11], применяемые для решения конкретных задач, не пригодны для обеззараживания поверхностей. Кроме того, они содержат ароматические вещества, что препятствует их применению в герметичных жилых помещениях.
Известен восковой карандаш для реставрации поверхностей транспортного средства [12], содержащий вещество восковой структуры, пигмент и жидкий силиконовый полимерный материал, карнаубский воск, церезин, полиметилсилоксан, слюду, абиетиновую кислоту, предназначенный для защиты поверхностей транспортных средств от атмосферных явлений и одновременно являющийся средством автокосметики, в частности для заделки различных дефектов поверхности транспортного средства, однако не обеспечивает антимикробного действия.
Известен медицинский карандаш для лечения пародонтита [13], содержащий метронидазол, экстракт прополиса, парафин, вазелиновое масло, пентол, низкомолекулярный полиэтилен 1500-5000. Однако активный компонент метронидазол считается сильным антибиотиком, синтетическим препаратом, оказывающим мощное бактерицидное действие, и не активен в отношении плесневых грибов.
Губная помада в виде карандаша, [14], отличающаяся от других повышенным качеством за счет улучшения блеска, легкости нанесения и устойчивости на губах, содержащая воск пчелиный, парафин, церезин, масло парфюмерное, касторовое, какао, ланолин, антиоксидант, отдушки и красители, полибутен и/или жидкость полиэтилсилоксановую, моностеарат глицерина, эфирные кислоты, масляный экстракт моркови или корневища аира, тмина, рябины. Однако относится к средствам декоративной косметики и не пригодна для защиты поверхностей от микробного обрастания.
Также известен защитный антимикробный карандаш Геволь-мед - Gehwol [15]. Препарат состоит из нескольких компонентов, обладающих в совокупности высокой антигрибковой активностью и ухаживающими свойствами, содержит масло жожоба, клотримазол, Е-ацетат, бисаболол, пантенол. Однако данный антимикробный карандаш индивидуального применения служит для профессиональной защиты ногтей от грибковых заболеваний и не обладает антибактериальным действием.
Известны оздоровительные изделия [16.1, 16,2, 16.3], содержащие в своем составе компоненты как искусственного, так и естественного происхождения и направленные, как это следует из названия, на воздействие на живые организмы и окружающую среду, однако не предназначенные для нанесения защитных противомикробных покрытий поверхностей, в том числе и в герметичных жилых помещениях, для защиты от биокоррозии и не приемлемые для использования в них из-за включаемых в эти изделия ароматических и летучих компонентов.
Известны композиции из эфирных масел, обладающие обезболивающими, противовоспалительными, противомикробными, противовирусными, противопаразитарными, кровеостанавливающими свойствами, и композиции ладана, копала, мирры, сандарака, прополиса, шеллака, бензоина, обладающие укрывными и защитными свойствами, однако эти композиции из-за наличия в них ароматических веществ не пригодны для использования в герметичных жилых помещениях [17].
Известен медицинский карандаш, обладающий антимикробным действием, содержащий экстракт травы донника лекарственного [2]. При этом лечебно-косметическое средство, обладающее широким спектром антимикробной активности, содержащее в своем составе 30% полиэтиленоксидного экстракта травы донника, 30% ПЭО-4000 и по 20% ПЭО-1500 и ПЭО-400, является наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению по технической сущности, однако отличается от предложенного изобретения по составу, достигаемому результату и областью применения.
Заявленное изобретение представляет собой карандаш с бактериостатическими и фунгистатическими свойствами, отличающийся тем, что содержит в своем составе, мас.%:
- янтарь в виде частиц с размером 0,6-5 мкм, предварительно растворенный (до 40%) при ультразвуковом воздействии в одном из растительных масел (льняном, подсолнечном рафинированном, грецкого ореха) при массовом соотношении раствора янтаря в масле, вводимого в композицию, 1:3-1:2, соответственно от 30-50 мас.%;
- прополис до 6 мас. %;
- смолу сосны до 20 мас.%;
а также вещества, необходимые для придания карандашу необходимой формы и консистенции:
пчелиный или эмульсионный воск - остальное.
3
Для гомогенизации состава, из которого формируется карандаш, предварительно разогретую до 80-95°С массу выдерживают в течение часа при этой температуре, после чего подвергают действию ультразвука [3] с плотностью мощности 1-10 Вт/см, с частотой 22 кГц в течение 10 минут и затем смесь заливают в бумажные или пластмассовые гильзы.
Для оценки защитных свойств приготовленных образцов исследовали их влияние на Aspergillus niger, Penicillum funiculosum, Trichoderma viride, Fusarium culmorum, Candida albicans, Bacillus subtilis, Bacillus turingensis, культивируемые на стандартных средах.
Для определения антимикробной активности использовали диско-диффузионный метод, с высевом на чашки Петри и метод по задержке роста при выращивании микроорганизмов на жидких питательных средах по изменению их оптической плотности.
Для определения фунгицидной активности исследуемых, содержащих янтарь образцов использовали метод по ГОСТ [19, 20].
Результаты исследований выявили способность полученных карандашей предотвращать рост и распространение грибов и бактерий.
Проверка эффективности действия защитных покрытий, полученных с применением заявленных карандашей, показала, что помещенные в эксикатор с влажной средой и содержащий споры грибов и бактерии, защищенные образцы, в отличие от контрольных, не обрастали плесенью и бактериальной пленкой.
Изобретение поясняется примерами, которые не носят ограничивающего характера.
ПРИМЕР 1.
3
3
Янтарь (мелкие куски янтаря, непригодные для использования в производстве, или производственные отходы обработки янтаря) моют в ультразвуковой ванне в течение 15 минут, сушат, измельчают до размера частиц 0,6÷5 мкм на планетарной мельнице, смешивают в соотношении 1:3 с льняным растительным маслом, подвергают термической обработке при Т=80-95°С в течение одного часа, помещают смесь в поле стержневого ультразвукового излучателя и подвергают ультразвуковому воздействию, с частотой 22 кГц и плотностью мощности 5 Вт/см в течение 10 мин, после чего полученный раствор отделяют от осадка и вводят в него прополис в концентрации 6%, смолу сосны - 10% и эмульсионный воск - остальное. Полученную смесь гомогенизируют в ультразвуковом поле с плотностью мощности 5 Вт/см, при температуре Т=80-95°С в течение 10 мин. Полученный однородный продукт заливают в бумажные или пластмассовые гильзы и остужают, после чего он приобретает консистенцию, обеспечивающую сохранность формы при комнатной температуре, сопротивление нажиму и требуемую намазываемость, определяемую по методике, описанной в [18], защиту поверхности, определяемую по методике [19, 20], а также эластичность при испытании на излом.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании ровный сплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 90%-ную защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму и не ломается при изгибе.
ПРИМЕР 2: отличающийся от п. 1 тем, что пластифицирующим агентом в образце служит пчелиный воск.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании несплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 80%-ную защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму, но ломается при изгибе.
ПРИМЕР 3: отличающийся от п. 1 тем, что в составе не использовали смолу сосны, а использовали только прополис в количестве 6%.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании сплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 82%-ную защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму, не ломается при изгибе.
ПРИМЕР 4: отличающийся от п. 1 тем, что в составе не использовали прополис, а использовали только смолу сосны в количестве 20%.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании сплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 85%-ную защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму, не ломается при изгибе.
ПРИМЕР 5: Пример по п. 1, отличающийся тем, что соотношение янтарь-масло изменили до значения 1:2, масло используется льняное, в надосадочную массу вводят прополис в концентрации 5%, и пластифицирующим агентом в образце служит эмульсионный воск - остальное.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании сплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 80%-ную защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму, не ломается при изгибе.
ПРИМЕР 6: Пример по п. 1, отличающийся тем, что соотношение янтарь-масло 1:2, масло используется льняное, в надосадочную массу вводят смолу сосны в концентрации 20% и пластифицирующим агентом в образце служит эмульсионный воск в достаточном количестве.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании не сплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 85%-ную защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму, не ломается при изгибе.
ПРИМЕР 7: Пример по п. 1, отличающийся тем, что соотношение янтарь-масло 1:2, масло используется льняное, в надосадочную массу вводят прополис в концентрации 5%, смолу сосны в концентрации 20% и пластифицирующим агентом в образце служит эмульсионный воск в достаточном количестве.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании сплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 90%-ную защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму, не ломается при изгибе.
3
ПРИМЕР 8: Пример по п. 1, п. 7, отличающийся тем, что образец подвергается ультразвуковой обработке (10 мин) с плотностью мощности 10 Вт/см и частотой 22 кГц до полного растворения и гомогенизации раствора. Полученный карандаш приобретает темный цвет и прогорклый запах.
3
ПРИМЕР 9: Пример по п.1, п.7, отличающийся тем, что образец подвергается ультразвуковой обработке (10 мин) с плотностью мощности 0,1 Вт/см и частотой 22 кГц. В полученной консистенции обнаруживается большое количество нерастворенного осадка.
ПРИМЕР 10: Пример по п.1, отличающийся тем, что масло используется грецкого ореха, в надосадочную массу вводят прополис в концентрации 5%, смолу сосны в концентрации 20% и пластифицирующим агентом в образце служит эмульсионный воск в достаточном количестве.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании сплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 90%-ную защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму, не ломается при изгибе.
ПРИМЕР 11: Пример по п. 1, п. 10 отличающийся тем, что масло используется подсолнечное рафинированное.
Полученный в этих условиях карандаш оставляет при намазывании сплошной слой, обеспечивает высвобождение антимикробных веществ и 90%-ую защиту поверхности от разрастания бактериальных и грибковых пленок; при комнатной температуре сохраняет свою форму, не ломается при изгибе.
3
3
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что композиции 1, 10 включающие в себя янтарь в виде раствора частиц с размером 0,6-5 мкм в растительном масле при массовом соотношении 1:3 соответственно - 30 масс. %; прополис - 6 масс. %; смолу сосны до 20 масс. %; эмульсионный воск - остальное, а также композиция 7, включающая в себя янтарь в виде раствора частиц с размером 0,6-5 мкм в растительном масле при массовом соотношении 1:2 соответственно - 50 масс. %; прополис - 6 масс. %; смолу сосны до 20 масс. %; эмульсионный воск - остальное, близки к оптимальному составу. Полученные противомикробные карандаши обладают необходимой однородной консистенцией и не резким запахом. При плотности мощности ультразвука 0,1 Вт/см янтарь медленно растворяется в масле, при плотности мощности ультразвука 10 Вт/см наблюдается окисление масла за счет дополнительного нагрева обусловленного высокой плотностью мощности ультразвука и появляется запах прогорклого масла.
Для определения намазываемости образцы материала карандашей по 1,0 г помещали на стеклянную пластинку 10×10, накрывали второй стеклянной пластинкой, предварительно измерив диаметр карандаша. После этого на все стеклянные пластинки с карандашами помещали груз (гиря 1 кг). Карандаши под действием груза расходились, образуя пятно определенного диаметра. Через 10 минут измеряли диаметр каждого карандаша. Чем диаметр больше, тем более мягкую консистенцию имеет карандаш и, следовательно, легче намазывается. Результаты определения приведены в табл. 1.
Из данных табл.1 следует, что наилучшей намазывающей способностью обладают карандаши составов №1, 7, 10.
Таким образом, изложенные выше сведения свидетельствуют о том, что заявленное изобретение - защитные карандаши, предназначенное для использования в биотехнологии, с целью создания противомикробного защитного покрытия, обладает заявленными свойствами.
Карандаш не содержит в своем составе летучих или ароматических веществ, не имеет выраженного запаха и может использоваться для защиты различных поверхностей от биокоррозии, вызываемой бактериями и плесневыми грибами, в том числе и в герметичных жилых (космические станции, подводные лодки) помещениях, осуществляет оптимальный контакт (мягкий мазок), оставляя ровный сплошной слой на поверхности, обеспечивает максимальное высвобождение антимикробных компонентов карандаша.
В результате проведенного анализа уровня техники оценки, источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".
Простота решения, не реализованного до сегодняшнего дня, свидетельствует о соответствии предлагаемого способа условию "изобретательский уровень".
Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
Список литературы
1. Ступин А.Ю., Грузинов Е.В., Никитина Э.С., Чубатова О.Ю. Использование прополиса в пищевых эмульсиях, полученных с применением ультразвука. Пищевая промышленность, 2010, 2, с. 54-56.
2. Разработка состава, технологии мази и медицинского карандаша антимикробного действия с полиэтиленоксидным экстрактом травы донник лекарственного. Автореферат Пантюхиной Елены Валерьевны, Пятигорск, 2008, 23 с.
3. Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. - М. Издательство МГТУ им. Баумана, 2005, 224 с.
4. Ступин А.Ю. Суспензии природных смол и смолоподобных веществ // М. ФГНУ «Росинформагротех». - 2010. - 67 С.
5. Исследование консистентных свойств дерматологических карандашей с экстрактом донника лекарственного // Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины: материалы 65-й откр. науч. - практ. конф. молодых ученых и студентов с междунар. участием. - Волгоград: ВолГМУ, 2007. - С. 203-204. (соавт.: A.M. Сампиев).
6. Получение и применение дисперсных форм антимикробных препаратов на основе смолы сосны и прополиса. Автореферат Бамбура М.В., Щелково, 2011 г.
7. Н.Н. Мошков. Исцеляющее тепло янтаря (история, медицина, косметология). - Калининград. - 2006 г. - 151 с.
8. Курсков С.Н.; Решетов В.А.; Клейменов В.В. Состав карандаша для нанесения красочных покрытий. Патент РФ №2135538, 1999 г.
9. Радхакришна Б .Касат (US); Вильсон Ли (US); Дэвид Р. МакКарти (US); Норайр Дж. Телян (US). Чистый противопотовый карандаш. Патент РФ №2140255, 1999 г.
10. ЭДВАРДС Кристофер Джон Карратерс (GB); ЭССЕР Изабелл Клэр Хелен Мари (GB). Композиция антиперспиранта. Патент РФ №2187997, 2002 г.
11. Бароне Салваторе Дж. (US). Продукт для декоративной косметики с высоким содержанием воды. Патент РФ №2357723, 2009 г.
12. Шаповал С.В. Восковой состав для реставрации поверхностей транспортного средства. Патент РФ №2394863, 2010 г.
13. Лазарева Е.А., Лиходед В.А., Чемикосова Т.С., Тенякова Л.Л. Карандаш для лечения пародонтита. Патент РФ №2175865, 2001 г.
14. Жолудева И. Н. [LV]; Герчиков И.З. [LV] Губная помада. Патент РФ №2025117, 1994 г.
15. Защитный антимикробный карандаш Геволь-мед - Gehwol, Германия, компания Gehwol
16. 1. Бородатов А.И. Пластмасса, обладающая бактрицидными и ароматическими свойствами, Патент РФ, №2232173, 2004.
16.2. Бородатов А.И. Оздоровчий Вир1б, Патент UA 12710 U, 2006.
16.3. Borodatov A.I. Bioplastic, WO/2012/054003 (PCT/UA2011/000041), 2011.
17. Jentsch P., Jilinski J. Zusammensetzung und Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche mit einer Mikroorganismen abweisenden Schicht. DE102009023269A1.
18. Кузнецова Л.С., Лихота T.T. Разработка состава, технологии и анализа карандашей медицинских с камфарой // Фундаментальные исследования. - 2011. - №11 (часть 3). - стр. 522-525;
19. ГОСТ 9.049-91 и ГОСТ 9.049-75.
20. ГОСТ 9.048-89.