СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ КОЖИ ОТ ПОРАЖЕНИЙ АГРЕССИВНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ЖИДКОСТЯМИ
PREPARATION FOR SKIN PROTECTION AGAINST AFFECTION BY AGGRESSIVE TECHNICAL LIQUIDS

Изобретение относится к области медицины, а именно к комбустиологии и токсикологии, и касается средств защиты открытых участков кожи от поражений капельно-жидкими агрессивными техническими жидкостями (кислотами и щелочами), и может быть использовано при непосредственной работе с ними.
3
В качестве агрессивных технических жидкостей были рассмотрены концентрированная (дымящая) азотная кислота HNO (является компонентом ракетного топлива) и концентрированный раствор гидроксида натрия NaOH (используется для приготовления дегазирующего раствора № 2-бщ), как наиболее часто встречающиеся в практической деятельности.
В настоящее время для обработки открытых участков кожи с целью защиты их от поражений кислотами и щелочами используются как защитные кремы, так и пленкообразующие составы.
К числу первых, например, относится средство для защиты рук, включающее воск, масло облепиховое, желатин, эмульгатор, воду, масло растительное и консервант. В качестве эмульгатора используется, по крайней мере, один компонент или их смесь из группы: ланолин, моностеарат глицерина, стеарин косметический, триэтаноламин, квартамин. Компоненты берут в определенном количественном содержании. Крем образует защитную пленку, обеспечивает питательное действие и защищает от вредного воздействия различных растворителей, кислот, щелочей и других вредных компонентов [1].
Однако защитные кремы такого типа имеют существенный недостаток. Они легко стираются с поверхности кожи, что требует многократных обработок кожи рук в течение рабочего дня.
В качестве пленкообразующего средства для защиты кожи рук от воздействия щелочей, кислот и растворителей при производстве строительных материалов находит применение средство [2], содержащее сухой казеиновый клей, дистиллированную воду, глицерин, 96% этиловый спирт и мел в следующем соотношении, мас.%:
- казеиновый клей «ОБ» - 20;
- дистиллированная вода - 20;
- глицерин - 33;
- 96% этиловый спирт - 20;
- порошок мела - 7.
Способ приготовления такого раствора заключается в совместном перемешивании сухого казеинового клея, воды, глицерина, спирта, мела. Раствор указанного средства, нанесенный на поверхность кожи рук, быстро высыхает и образует предохранительную «искусственную» пленку.
Однако с точки зрения эффективности защиты кожи от поражений капельножидкими агрессивными техническими жидкостями, рассматриваемая рецептура имеет существенный недостаток, заключающийся в ее способности легко смываться водой.
Данная рецептура принята в качестве средства-прототипа как наиболее близкая по технической сущности (пленкообразующая).
Целью изобретения является изыскание средства защиты открытых участков кожи, обеспечивающего высокий уровень защитных свойств в отношении концентрированных азотной кислоты и раствора гидроксида натрия, не раздражающего кожу и обладающего высокими эксплуатационными свойствами.
Достижение указанной цели обеспечивается за счет создания рецептуры, в состав которой входят перфторполиэфир и фторированное поверхностно-активное вещество - фтортензид.
При этом в качестве перфторполиэфира используются соединения с молекулярной массой 1800-3000 Da следующей химической формулы:
, n=10-20.
В качестве фтортензида используются соединение с четвертичным аммониевым основанием γ-(оксиэтилдиметиламмонио)пропиламид перфторпеларгоновой кеслоты хлорид следующей химической формулы:
или поверхностно-активное соединение β-оксиэтиламид перфторпеларгоновой кислоты следующей химической формулы [3]:
8
17
2
2
4
CFCOHNHCHOH.
Таким образом, в состав предлагаемого защитного средства вошли следующие ингредиенты в количестве, мас.%:
- фтортензид - 5-10;
- перфторполиэфир - до 100.
Данный состав при нанесении на поверхность кожи обладает свойствами не только инертного барьера против концентрированных азотной кислоты и раствора гидроксида натрия, но и среды, эффективно препятствующей диффузии молекул указанных агрессивных технических жидкостей.
3
Активным действующим началом заявляемого средства являются модифицированные (не полностью фторированные) перфторуглероды - фтортензиды [3]. При смешивании их с дерфторполиэфиром они образуют гетерогенную среду, состоящую из перфторполиэфира, вмещающего в себя мицеллы (фторосомы) фтортензида. Мицеллы образуются в результате физико-химических взаимодействий молекул перфторполиэфира и фтортензида, когда одна часть молекулы этих соединений имеет тропность к перфторуглеродной среде, что позволяет ему растворяться в перфторполиэфире, а другая часть - к не фторированной части молекулы самого фтортензида. Это обеспечивает формирование надмолекулярных структур, отличительной особенностью которых является наличие у них центра физико-химического связывания молекул HNO и NaOH.
На схеме надмолекулярной структуры, формируемой фтортензидами в среде перфторполиэфира (фиг.1.), представлены молекула перфторполиэфира (1), молекула фтортензида (обращена фторированной частью в среду перфторполиэфира) (2) и фторосома (мицелла) (3).
Возможность достижения цели изобретения подтверждается следующими примерами.
Пример 1. Защитные свойства заявляемого средства и средства-прототипа в отношении концентрированных азотной кислоты и раствора гидроксида натрия в опытах in vitro.
Схема установки для проведения экспериментов in vitro приведена на фиг.2.
2
Сущность опытов in vitro заключалась в определении количеств азотной кислоты и гидроксида натрия, прошедших в дистиллированную воду (4) с рН 6,4 через нанесенный на кальку слой защитного средства (5). Калька (6) натягивалась на нижнее узкое отверстие воронки (7) радиусом 1 см и фиксировалась снаружи тонкой медной проволокой. Слой защитного средства (заявляемого средства или средства-прототипа) наносился на кальку со стороны большого отверстия воронки (с расходом 0,25 мл/дм) и равномерно распределялся по поверхности кальки в течение 30 мин. Затем сверху на слой защитного средства наносилась одна летящая капля азотной кислоты или гидроксида натрия.
В экспериментах использовали азотную кислоту «ХЧ» («Химэкс», г.Санкт-Петербург) [4], а также гидроксид натрия в чешуйках (чда) («Нева Реактив», г.Санкт-Петербург) [5], из которого готовили 10% водный раствор ex tempore. Масса капли азотной кислоты или раствора гидроксида натрия дозировалась микрошприцем и составляла 10 мг. Сразу после нанесения капли воронка закрывалась сверху герметичной резиновой мембраной и быстро помещалась в стеклянный стаканчик (9) с 10 мл дистиллированной воды таким образом, что воронка фиксировалась на уровне соприкосновения кальки с поверхностью воды. С этого момента производился отсчет времени диффузии кислоты или щелочи в воду. Стеклянная емкость помещалась на магнитную мешалку (10), и в течение всего опыта производилось равномерное перемешивание всего объема воды.
Оценка динамики диффузии капель азотной кислоты или гидроксида натрия через защитный слой из заявляемого средства или средства-прототипа осуществлялась путем измерения рН воды с помощью электродов иономера универсального ЭВ-74 (8). Измерения рН воды выполнялись в следующие интервалы времени: вначале через 1 мин и 5 мин от начала эксперимента, а затем через каждые 10 мин до остановки процесса диффузии (стабилизации значений рН). Количество проникших в воду азотной кислоты или гидроксида натрия определяли по соответствующим градуировочным кривым, устанавливающим зависимость между количеством агрессивной жидкости в воде и рН воды.
Контролем служила чистая калька без защитного слоя.
Результаты экспериментов представлены в таблицах 1-2.
При оценке динамики диффузии капель азотной кислоты и гидроксида натрия установлено, что в контроле, то есть без использования защитного средства, диффузия азотной кислоты через кальку происходит довольно быстро, и уже через 20 мин в воду проникает практически все нанесенное на кальку количество кислоты. Диффузия гидроксида натрия происходит в 3 раза медленнее, и все его количество проникает только через 60 мин.
В случае использования средства-прототипа диффузия азотной кислоты под защитный слой начинается сразу же, и через 70 мин в воду проникло 9,89 мг кислоты из 10,0 мг, нанесенных на обработанную кальку (98,9%).
Концентрированный раствор гидроксида натрия начинает проникать под защитный слой из средства-прототипа также через 1 мин после нанесения, а через 80 мин количество проникшей в воду щелочи составило 9,88 мг, то есть 98,8% от нанесенного на кальку количества.
Применение же заявляемого средства позволяет существенно эффективнее сдерживать проникновение как азотной кислоты, так и гидроксида натрия, которое начинается значительно позднее, то есть только через 70 мин и количество проникших при этом азотной кислоты и гидроксида натрия составило по 0,01 мг каждого. Через 140 мин после начала эксперимента количество проникших в воду азотной кислоты и гидроксида натрия составило, соответственно, 3,07 мг и 1,67 мг, что соответствует 31,0% и 16,9% от нанесенных на кальку количеств агрессивных жидкостей.
2
Как видно, данные всех экспериментов in vitro свидетельствуют о том, что защитные свойства заявляемого средства в отношении концентрированных азотной кислоты и раствора гидроксида натрия превысили защитные свойства средства-прототипа. Защитный слой из заявляемого средства с минимальным расходом, составляющим 0,25 мл/дм, полностью препятствовал проникновению рассматриваемых агрессивных химических соединений в течение 60 мин.
Пример 2. Защитные свойства заявляемого средства и средства-прототипа в отношении концентрированных азотной кислоты и раствора гидроксида натрия в опытах in vivo.
Защитную эффективность заявляемого средства и средства-прототипа оценивали в опытах in vivo на белых беспородных крысах-самках массой тела 180-220 г при аппликации капель концентрированной азотной кислоты и 10% раствора гидроксида натрия массой 10 мг.
2
В эксперименте формировали 3 группы животных по 10 крыс в каждой. За сутки до эксперимента в области спины крыс освобождали от волосяного покрова при помощи ножниц участок кожи площадью 10 см.
У животных первой группы участок кожи не защищали и использовали в качестве контроля.
2
В день опыта за один час до нанесения агрессивной технической жидкости подготовленный участок кожи у животных второй группы защищали средством-прототипом, а у животных третьей группы - заявляемым средством. Норма расхода защитных средств составляла 0,25 мл/дм.
Оценочными критериями защитной эффективности исследуемых средств служили:
- время появления гиперемии на коже;
- диаметр очагов поражения кожи;
- максимальная тяжесть поражения кожи;
- срок заживления кожных поражений.
Тяжесть местного поражения кожи оценивали в баллах по пятибальной системе [6].
Результаты исследований защитной эффективности заявляемого средства и средства-прототипа относительно концентрированной азотной кислоты и 10% раствора гидроксида натрия представлены, соответственно, в таблицах 3 и 4.
При нанесении на кожу крыс концентрированного раствора гидроксида натрия была выявлена следующая защитная эффективность исследуемых рецептур. При защите кожи средством-прототипом диаметр развившихся очагов поражения был в два раза меньше, чем в контроле, и заживали они на неделю раньше. При защите заявляемым средством поражений кожи вообще не наблюдалось.
При воздействии на кожу крыс концентрированной азотной кислоты применение средства-прототипа не позволяет обеспечивать достоверного уменьшения как диаметра очагов поражения кожи, так и снижения срока заживления кожных поражений. Поражение кожи при этом соответствовало 4,3 баллам.
В случае же защиты кожного покрова заявляемым средством диаметр развившихся очагов поражения по сравнению с контролем был меньше на 4,1 мм (33,6%), поражение кожи не превышало 2,7 баллов, и срок заживления кожных поражений уменьшился в 3 раза.
Пример 3. Оценка раздражающего действия заявляемого средства и средства-прототипа на кожу.
Оценку раздражающего действия заявляемого средства и средства-прототипа на кожу проводили на крысах-самках массой тела 200-220 г. В эксперименте участвовали две группы животных по 10 крыс в каждой.
2
2
В день опыта животных фиксировали на станках и ножницами освобождали от волосяного покрова участки кожи спины площадью 10 см. Один раз в день в течение трех дней животным наносили заявляемое средство или средство-прототип. Норма расхода защитного средства составляла 0,25 мл/дм, температуры воздуха - +16°C. Через 5 ч экспозиции каждый раз защитные средства смывали с кожи теплой водой с мылом, затем просто теплой водой и промокали фильтровальной бумагой.
Раздражающее действие исследуемых средств оценивали ежедневно визуально, а также путем измерения температуры поверхности кожи и толщины кожной складки в сравнении с контрольными измерениями, проведенными за 30 мин до опыта.
Измерение температуры поверхности кожи животных проводили с помощью прибора «Nihon Konden» (модель MGA-III). Датчик на поверхности кожи удерживали в течение 60 сек.
Измерение толщины кожной складки проводили с помощью микрометра МК-50. Взятую с двух сторон в складку кожу, и слегка оттянутую, вводили между измерительными поверхностями микрометра. При появлении третьего звука трещотки измерение считали законченным.
В течение трехдневного нанесения заявляемого средства на кожу и последующего пятидневного наблюдения за животными визуально не отмечали каких-либо признаков раздражения кожи (гиперемии, отека, инфильтрации, шелушения и т.п.). Сами участки аппликации защитного средства животных не беспокоили, пальпация их была безболезненной. Температура поверхности кожи у подопытных животных практически не изменялась, о чем свидетельствуют данные, представленные в таблице 5.
Измерение толщины кожной складки в местах аппликации заявляемого средства после одно-, дву- и трехкратного их нанесения показало, что она ни в одном случае достоверно не изменяется (p>0,05) по сравнению с исходными показателями. Результаты эксперимента, представленные в таблице 6, объективно подтверждают отсутствие отека кожи даже после многократного нанесения заявляемого средства.
Таким образом, трехкратное ежедневное нанесение заявляемого средства на кожу крыс с пятичасовой экспозицией не сопровождалось раздражающим действием на кожу.
В случае же применения средства-прототипа проявляется тенденция к увеличению толщины кожной складки и повышению температуры поверхности кожи, что связано, вероятно, с механическим воздействием сухой корки компонентов средства-прототипа.
Пример 4. Оценка эксплуатационных свойств заявляемого средства и средства-прототипа.
Оценку эксплуатационных свойств заявляемого средства и средства-прототипа проводили путем исследования их стекаемости и стираемости с поверхности кожи крыс. Динамику стекания средств с вертикальной поверхности кожи за пределы отмеченного участка регистрировали в течение 30 мин. Стираемость защитного слоя из исследуемых средств оценивали после 30 мин стекания.
2
2
Изучение особенностей формирования защитного слоя из исследуемых средств проводили на коже беспородных крыс-самок массой тела 180-210 г. В день опыта животных фиксировали в станках, с кожи спины ножницами удаляли шерстный покров, отмечали участок кожи размером 10 см и на него наносили заявляемое средство или средство-прототип. Расход защитных средств составил 0,25 г/дм, температура воздуха - +16°C. Исследуемые средства набирали в стеклянную пипетку и взвешивали на аналитических весах типа ВЛР-200 с точностью до четвертого знака после запятой. После обработки пипетку взвешивали снова и по разнице весов определяли количество нанесенного средства.
Сначала определяли стекаемость защитных средств. В опыте учитывали, что у человека большая часть участков кожи имеет вертикальную поверхность. Для этого животных сразу после нанесения исследуемого защитного средства вместе со станком фиксировали в вертикальном положении. Стекавшее средство собирали фильтровальной бумагой, а его количество определяли путем взвешивания. Интервалы наблюдения составили 2, 5, 10, 15 и 30 мин после нанесения средства.
2
Затем определяли у этих же животных стираемость исследуемых защитных средств с поверхности кожи, для чего трехкратно промокали обработанные участки кожи кусочками фильтровальной бумаги площадью 20 см, а потом эти кусочки взвешивали. Показатели стекаемости и стираемости исследуемых средств с поверхности кожи выражали в процентах от их первоначально нанесенного количества.
Определяли также сохраняемость средств на коже подопытных животных - одно из важнейших эксплуатационных свойств, представляющее отношение остаточного количества средства после трехкратного стирания к общему его количеству, нанесенному на поверхность кожи, выраженное в процентах и определяющее длительность защитного эффекта средства.
Результаты исследования формирования на поверхности кожи крыс защитного слоя из заявляемого средства и средства-прототипа, представленные в таблице 7, показали, что динамика стекания заявляемого средства заметно отличалась от указанной характеристики средства-прототипа. Так, через 2 мин после нанесения на коже опытных животных заявляемого средства оставалось 96,5% от первоначально нанесенного количества, что на 9,4% больше, чем средства-прототипа. Средство-прототип стекало с кожи быстрее, и через 15 мин остаточное количество заявляемого средства на коже опытных животных превышало аналогичный показатель у средства прототипа на 18,6%, а через 30 мин, когда процесс стекания средств закончился, на коже крыс осталось 86,6% заявляемого средства, что на 32,8% больше, чем средства-прототипа.
Результаты изучения стираемости, представленные в таблице 8, показали, что количество заявляемого средства, оставшегося на поверхности кожи опытных животных после стекания в течение 30 мин и последующего трехкратного стирания, составило 48,8% от первоначально нанесенного, что в 5 раз больше, чем у средства-прототипа в аналогичных условиях. Сохраняемость заявляемого средства в 5 раз превосходит данную характеристику средства-прототипа.
Таким образом, данные приведенных исследований свидетельствуют о том, что заявляемое средство можно использовать для защиты кожных покровов от концентрированной азотной кислоты и 10% раствора гидроксида натрия. По эффективности и длительности обеспечения защитных свойств заявляемое средство превосходит средство-прототип, так как полностью препятствовало проникновению рассматриваемых агрессивных химических соединений в течение 60 мин. Кроме того, оно обладает более высоким уровнем эксплуатационных свойств (сохраняемость заявляемого средства на коже в 5 раз превышает данную характеристику средства-прототипа). При этом заявляемое средство не оказывает раздражающего действия на кожу даже после трехкратного нанесения.
Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию «новизна», так как впервые предложено средство, обеспечивающее не только механическую защиту кожного покрова от воздействия агрессивных технических жидкостей, но и активно препятствующее диффузии их молекул за счет образующихся мицелл фтортензида.
Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию «изобретательский уровень», так как в нем не используются известные технические решения. Из доступных источников информации наблюдаемое проявление защитных свойств у предлагаемого средства в отношении агрессивных жидкостей не было очевидным.
Соответствие критерию «пригодность для промышленного применения» доказывается результатами приведенных исследований, из которых видно, что заявляемое средство может широко применяться на практике, поскольку входящие в ее состав компоненты представляют собой малотоксичные соединения, выпускающиеся отечественной химической промышленностью. Заявляемое средство отличается высокой защитной эффективностью, отсутствием раздражающего действия на кожу, высоким уровнем эксплуатационных свойств.
Средство защиты кожи от поражений агрессивными техническими жидкостями
Таблица 1
Динамика диффузии капли азотной кислоты массой 10 мг через слой заявляемого средства или средства-прототипа (n=5)
Продолжительность диффузии, мин
Количество азотной кислоты, проникшей через защитный слой (M±m), мг
Контроль
Средство-прототип
Заявляемое средство
1
4,75±0,27
0,59±0,10*
0
5
9,98±0,02
2,88±0,21*
0
10
9,96±0,03
5,45±0,18*
0
20
9,98±0,02
8,56±0,23*
0
30
-
9,91±0,04
0
60
-
9,88±0,02
0
70
-
9,89±0,03
0,01±0,01*
80
-
-
0,07±0,03*
90
-
-
0,27±0,06*
110
-
-
0,92±0,11*
120
-
-
1,74±0,14*
130
-
-
2,37±0,16*
140
-
3,07±0,15*
* - различия достоверны (p<0,05)
Средство защиты кожи от поражений агрессивными техническими жидкостями
Таблица 2
Динамика диффузии капли гидроксида натрия массой 10 мг через слой заявляемого средства или средства-прототипа (n=5)
Продолжительность диффузии, мин
Количество гидроксида натрия, проникшего через защитный слой (M±m), мг
Контроль
Средство-прототип
Заявляемое средство
1
0,88±0,12
0,09±0,03*
0
5
2,82±0,30
0,21±0,18*
0
10
5,64±0,26
0,59±0,22*
0
20
9,88±0,04
2,88±0,23*
0
30
9,92±0,05
5,50±0,26*
0
60
9,89±0,04
8,62±0,15*
0
70
-
9,92±0,06
0,01±0,01*
80
-
9,88±0,04
0,02±0,01*
90
-
-
0,08±0,04*
110
-
-
0,28±0,09*
120
-
-
0,65±0,11*
130
-
-
0,97±0,13*
140
-
-
1,67±0,12*
* - различия достоверны (p<0,05)
Средство защиты кожи от поражений агрессивными техническими жидкостями
Таблица 3
Защитная эффективность заявляемого средства и средства-прототипа (расход - 0,25 г/дм<sup>2</sup>, экспозиция 1 час) при нанесении азотной кислоты (капля массой 10 мг) на кожу крыс (M±m), n=10)
Исследуемая рецептура
Оценочные критерии защитной эффективности
Диаметр очага поражения кожи, мм
Поражение кожи, балл
Срок заживления кожных поражений, сут
Контроль
12,2±0,54
5
24±1,2
Заявляемое средство
8,1±0,22*
2,7±0,87*
8±1,8*
Средство-прототип
10,3±0,67
4,3±0,17
19±2,2
* - различия достоверны (p<0,05)
Таблица 4
Защитная эффективность заявляемого средства и средства-прототипа (расход - 0,25 г/дм<sup>2</sup>, экспозиция 1 час) при нанесении гидроксида натрия (капля массой 10 мг) на кожу крыс (M±m), n=10)
Исследуемая рецептура
Оценочные критерии защитной эффективности
Диаметр очага поражения кожи, мм
Поражение кожи, балл
Срок заживления кожных поражений, сут
Контроль
10,2±0,54
5
22±1,0
Заявляемое средство
0
0
Средство-прототип
5,3±0,67*
4
15±0,7*
* - различия достоверны (p<0,05)
Средство защиты кожи от поражений агрессивными техническими жидкостями
Таблица 5
Влияние пятичасовой экспозиции заявляемого средства на температуру поверхности кожи у крыс (M±m), n=10
Исследуемое защитное средство
Температура поверхности кожи, °C
исходная
после нанесения защитного средства
однократно
двукратно
Трехкратно
Заявляемое средство
32,8±0,40
28,9±1,52
29,4±1,63
29,2±1,42
Средство-прототип
32,7±0,45
33,2±1,70
33,5±2,10
34,1±2,20
Таблица 6
Влияние пятичасовой экспозиции заявляемого средства на толщину кожной складки у крыс (M±m), n=10
Исследуемое защитное средство
Толщина кожной складки, мм
исходная
после нанесения защитного средства
однократно
двукратно
Трехкратно
Заявляемое средство
1,54±0,03
1,49±0,040
1,56±0,08
1,53±0,09
Средство-прототип
1,56±0,03
1,63±0,035
1,66±0,09
1,70±0,08
Средство защиты кожи от поражений агрессивными техническими жидкостями
Таблица 7
Динамика формирования защитного слоя заявляемого средства и средства-прототипа на коже крыс (M±m), n=10
Исследуемое защитное средство
Остаточное количество защитного средства (% от нанесенного количества) через промежуток времени, мин
2
5
10
15
30
Заявляемое средство
96,5±1,5
94,0±2,2
91,4±2,6
86,1±3,1
86,6±2,7
Средство-прототип
88,2±3,3
83,8±4,2
77,9±5,6
72,6±6,0
65,2±5,8
Таблица 8
Стираемость защитного слоя заявляемого средства и средства-прототипа с кожи крыс через 30 мин стекания (M±m), n=10
Исследуемое защитное средство
Стираемость защитного средства, % от нанесенного количества
Осталось после стекания
Стерлось
Осталось после трехкратного стирания (сохраняемость)
Заявляемое средство
86,6±2,7
7,8±2,5
48,8±0,8
Средство-прототип
65,2±5,8
55,6±5,4
9,6±1,8*
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. RU 2286138 C1, 27.10.2006.
2. RU 2118154 C1, 27.08.1998.
3. Максимов Б.Н. Промышленные фторорганические продукты: Справ. изд. / Б.Н.Максимов [и др.] - Изд. 2-е, пер. и доп. - СПб.: Химия, 1996. - 544 с.
4. ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия.
5. ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия.
6. ГОСТ В 26534-89 Пакет индивидуальный противохимический. Технические и медико-биологические требования.