166223 (Полимерные композиты на основе активированной перекисью водорода целлюлозы и малеиногуанидинметакрилатом), страница 5

Вторым компонентом, используемым нами для получения биоцидного волокнистого нанокомпозита, явился метакрилат аминогуанидина. Как отмечалась в литературном обзоре, метакриловая кислота и ее производные характеризуются значительной реакционной способностью в реакциях ра- дикальной гомо- и сополимеризации. Ее производные, содержащие виниловый фрагмент и химически активные функциональные группы, представляют собой перспективный ряд мономеров. Соответствующие им полимеры могут сохранять потенциал активности, являясь удобными носителями биологически активных веществ.

Аминогуанидин NH₂-NH-C(=NH)-NH₂, который входит в метакрила- таминогуанидина, в отличие от гуанидина NH2-C(=NH)-NH₂, наряду с амино- и иминогруппой содержит гидразиновую группу. Данный фрагмент в силу своего химического строения расширяет возможности химической модификации и способен дополнительно выполнять ту или иную специфическую функцию, в частности, введение такого фрагмента приводит к усилению биоцидных свойств.

синтезировали по предлагаемой в литературе методике. По этой методике соль гуанидина (сульфат, карбонат, нитрат и др.) помещали в этилат натрия, через 12 часов отфильтровывали выпавшую натриевую соль и затем к раствору аминогуанидина при температуре 0-5 °С прикапывали очищенную от ингибиторов радикальной полимеризации метакриловую кислоту.

Были были найдены оптимальные условия проведения этой реакции: 2 М раствор одной из солей неорганических кислот аминогуанидина в абсолютном этаноле обрабатывали эквимольным количеством этилата натрия, при этом высаждается натриевая соль неорганической кислоты. К фильтрату, содержащему раствор аминогуанидина в этиловом спирте, при низких температурах приливали эквимольное количество метакриловой кислоты. Полученный продукт реакции высаждали из раствора диэтиловым эфиром. Аминогуанидин метакрилат перекристаллизовывали из смеси воды и этанола. Выход «80 - 85%. Температура плавления аминогуанидинметакрилата - 171 °С

Строение и чистоту полученной соли определяли с помощью элементного анализа

Результаты элементного анализа: аминогуанидинметакрилат - Найдено, %: С =37,26; Н =7,71; N =35,08 . Вычислено для C₅H₁₂N₄0₂ %: С = 37,50; Н = 7,50; N = 35,00 В ИК-спектре метакрилатаминогуанидина ионизованный координационно-связанный карбоксил проявляется в спектре в виде типичной интенсивной полосы поглощения 1555,19 см"¹, характерной для делокализо- ванного цвиттер-иона Остальные характеристические полосы поглощения, наблюдаемые в ИК спектре метакрилат аминогуанидина, приведены в таблице 1. ИК-спектральные данные для аминогуанидинметакрилата (АГМ) (в см"¹)

Таблица 1

Биоцидный композит на основе окисленной целлюлозы и метакрилата аминогуанидина получали следующим путем. К суспензии окисленной целлюлозы (ОЦХ) в воде при перемешивании добавляли метакрилатаминогуа- нидин и персульфат аммония, нагревали смесь до 60°С и проводили полимеризацию в течение 4-20 часов. Соотношение ОЦХ : Н₂0 = 1:6 масс., концентрация АГМ в воде - варьировалась от 10 до 50% (масс), соотношение АГМ : ПСА = 1:0,001 мае. Полученный композит отделяли от маточного раствора, выдерживали 1 час в дистиллированной воде при 60°С, промывали в воде для отделения метакрилатаминогуанидина, не иммобилизованного в ОЦХ, и сушили.

Проведенные исследования показали, что количество аминогуани- динметакриалата, вошедшего в состав композита, зависит от концентрации мономера.

Структуры, образующиеся при взаимодействии окисленной целлюлозы (ОЦХ) с цвиттер-ионными делокализованными парами метакрилат- и поли- метакрилатаминогуанидина представлены в общем виде на схемах а,б,в.

Для мономер/полимерных катионотропных четвертичных иминопроизвод- ных солей метакрилатаминогуанидина можно ожидать первый тип связывания (а) основного биоцидного компонента - катиона аминогуанидиния (C(NH))® (прото- нированная форма исходного гуанидина, который имеет симметрию третьего порядка) с карбоксилат-анионом метакриловой кислоты (исходный носи-тель основного биоцидного компонента, имеющий симметрию второго порядка). Надо отметить, что длина связи C-N в катионе равна 0,132 нм, и он является прекрасным центром связывания с различными структурными фрагментами нук- леофильной природы, т.к. остается протонированным в очень широком диапазоне рН, например,4% водные растворы гуанидингидрохлорида (H₂N)₂C=NH-HC1 и гуанидингидрокарбоната (H₂N)₂C=NH-0,5H₂CО₃ имеют значения рН = 6,4 и 11,2 [4]. Данный тип наиболее вероятен для истинных четвертичных иминопро- изводных солей слабых кислот [5]. Второй тип связыва-ния (б) скорее следует ожидать при наличии нуклеофилов, конкурирующих с карбоксилат-анионами (исходными носителями основного биоцидного компо-нента) при стабилизации четвертичных аммониевых катионов гуанидиния, но не образующих истинные цвитгер-ионные резонансные структуры. В нашем случае нуклеофильной составляющей -X в таких мономер/полимерных цвиттер- ион-ных делокализо- ванных резонансных структурах может выступить атом кислорода карбоксиль- ной(-СООН) или гидроксильной (-ОН) групп активированной целлюлозы химической. При этом указанные связи относительно легко могут разрушаться и восстанавливаться (иногда образуя другие структуры) как под действием различных природных факторов, так и в результате направленного целевого воздействия (изменение рН среды, температуры, природы растворителя, а также за счет взаимодействия с конкурирующими обменными катионами или мембранной поверхностью бактериальной клетки) [6]. Третий тип связывания (в) возможен за счет образования альдиминовых связей C=N (азот- углеродных ковалентных связей) при реакции конденсации метакрилатгуа- нидина с активированной целлюлозой. Не исключается также возможность образования углерод - углеродных связей за счет радикальной привитой сопо- лимеризации активированной целлюлозы с виниловой составляющей метак- рилатаминогуанидина. [7]. В этих случаях получаются достаточно устойчивые модифицированные продукты.

Возможность образования лабильных связей в ходе иммобилизации за счет взаимодействия альдегидных или гидроксильных групп активированной целлюлозы с мономер/полимерными цвиттер-ионными парами метак- рилатгуанидина была доказана ИК-спектроскопией, элементным и рентгено- дифракционным анализами опытных образцов целлюлозы хлопковой в виде волокнистого материала и бинта (ЦХ), окисленной целлюлозы (ОЦХ), композитов целлюлоза хлопковая + метакрилатаминогуанидин (ЦХ+АГМ), окисленная целлюлоза + метакрилатаминогуанидин (ОЦХ+АГМ), целлюлоза хлопковая + по- лиметакрилатаминогуанидин (ЦХ+ПАГМ), окисленная целлюлоза + полиме- такрилатаминогуанидин (ОЦХ+ ПАГМ). Косвенным подтверждением иммобилизации явилось наличие биоцидных свойств у исследованных образцов.

Обработка ОЦХ водным раствором АГМ (механическая смесь) приводит к увеличению степени кристалличности образцов, что связано, видимо, с рекристаллизацией ОЦХ.

Антимикробную активность ОЦХ/АГМ изучали в условиях Нальчикской городской ветеринарной лечебницы. Перед использованием препарата рану предварительно механически очищали без использования антимикробных препаратов, а затем покрывали салфетками из ОЦХ/АГМ и перевязывали стерильными бинтами. При необходимости в раны вставляли турунды из исследуемого композита и ставили провизорные швы.

Бактерицидная эффективность модифицированной целлюлозы оценивалась по динамике воспалительного процесса и характеру заживления раневого дефекта. При оценке течения раневого процесса учитывался внешний вид раны, наличие отделяемого, гиперемии, отека и инфильтрации окружающих тканей, сроки формирования грануляций, очищения раны от некротических тканей, эпителизации раневой поверхности и заживления ран. Наблюдение проводилось ежедневно с учетом гистологических изменений в ранах. Через 3 суток от начала лечения отмечено, что при применении ОЦХ/АГМ степень выраженности воспалительных процессов была снижена. Так, язвенный дефект кожи с гнойно-некротическими изменениями в дне сохранялся в течение первых 2 суток, к 5-м суткам происходило практически полное очищение раны от гнойно-некротического детрита и формирование соединительно-тканного рубца.

Таким образом, гистологические исследования свидетельствуют о том, что использование нанокомпозита ОЦХ/АГМ при лечении гнойных ран приводит к скорейшему купированию гнойного воспаления и ускоряет заживление инфицированных дефектов кожных покровов. Бактериологическими исследованиями установлено, что ОЦХ/АГМ эффективна против протея вульгарного (Proteus vulgaris), синегнойной палочки (Ps. aureginosa) и золотистого стафилококка (Staph. Aureus).

3 Экспериментальная часть

3.1 Очистка исходных веществ

Все растворители очищались соответствующими способами. Чистоту растворителей контролировали по их температурам кипения и показателям преломления, которые совпали с литературными данными и приведены в таблице 1.

Все реагенты очищались по соответствующим методикам, чистоту реагентов контролировали по температурам плавления, которые совпадали с литературными данными и приведены в таблице 1.

Этанол абсолютный (Эт) (С₂Н₅ОН). В продаже имеются очищенный спирт («95%) и технический абсолютный спирт. Только перегонкой спирт не удается обезводить, так как он с водой образует постоянно кипящую смесь, содержащую 95,6% спирта. Поэтому остаток воды удаляют химическим путем.

Очистку проводили в несколько стадий [54]:

Этанол (ректификат) кипятили над свежепрокаленным сульфатом меди C11SO4 (на 1 л этанола 200 г Q1SO4 ). По интенсивности синей окраски сульфата меди можно судить о качестве исходного спирта.

В колбу, снабженную обратным холодильником, помещали 5 г магниевой стружки, приливали 50-75 мл технического абсолютного спирта, высушенного над сульфатом меди, прибавляли 0,5 г сублимированного йода. Смесь нагревали до момента начала экзотермической реакции (по мере необходимости прибавляли еще 0,5 г сублимированного йода) [55]. После окончания реакции колбу нагревали до растворения всего магния. Затем добавляли остальное количество спирта 900 мл, раннее обработанного сульфатом меди, кипятили в течение 2 часов с обратным холодильником без доступа влаги воздуха затем перегоняли спирт обычным способом ( первую порцию дистиллята отбрасывали).

В основе способа лежит реакция:

Mg + 2С₂Н₅ОН = Н₂ + Mg(0 С₂Н₅) ₂

Mg(0 С₂Н₅) ₂ + 2Н₂0 =Mg(OH)₂ + 2С₂Н₅ОН