Диссертация (Эластомерные материалы на основе бутадиен-стирольных термоэластопластов с повышенной устойчивостью к образованию бактериальных биопленок)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«Московский технологический университет»На правах рукописиИльин Андрей АлександровичЭластомерные материалы на основе бутадиен-стирольныхтермоэластопластов с повышенной устойчивостью к образованиюбактериальных биопленокСпециальность 05.17.06 – технология и переработка полимеров и композитовДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук,профессор Люсова Л.Р.Москва – 20172СодержаниеСписок сокращений...................................................................................................4Введение.....................................................................................................................51. Литературный обзор.............................................................................................101.1.

Проблема биопленок и способы ее решения.........................................101.2. Антимикробные поверхности из полимерных материалов.................171.2.1. Высвобождающие поверхности................................................171.2.2. Контакт-активные поверхности.................................................191.2.3.

Отталкивающие поверхности....................................................221.2.4. Самоочищающиеся поверхности..............................................281.3. Бутадиен-стирольные термоэластопласты............................................331.3.1. Синтез бутадиен-стирольных ТЭП...........................................371.3.2. Растворители и свойства растворов ТЭП.................................391.3.3. Свойства и применение бутадиен-стирольных ТЭП...............411.4. Заключение по обзору литературы.........................................................432.

Объекты и методы исследования........................................................................462.1. Объекты исследования............................................................................462.2. Методы исследования.............................................................................533. Экспериментальная часть.....................................................................................613.1. Обоснование выбора направления и объектов исследования.............613.2. Изучение влияния смесевого растворителя на свойства пленок ипокрытий из ДСТ.......................................................................................................673.3.

Физико-механические и адгезионные свойства материалов из ДСТ..753.3.1. Изучение физико-механических свойств пленок....................753.3.2. Изучение адгезионных свойств покрытий...............................793.3.3. Физико-механические и адгезионные свойства пленок ипокрытий,содержащиходновременнопластикииантибактериальныеагенты.........................................................................................................................843.4. Набухание пленок из ДСТ в водных средах..........................................873.5. Микробиологические испытания материалов из ДСТ.........................9633.5.1. Исследование влияния биоразлагаемых пластиков на адгезиюбактерий к покрытию................................................................................................973.5.2.

Исследование влияния антибактериальных агентов наадгезию бактерий к покрытию...............................................................................1023.5.3. Исследование влияния совместного введения пластиков иантибактериальных агентов на адгезию бактерий к покрытию.........................1053.5.4. Исследование влияния состава покрытия на угнетение ростамодельных бактерий...............................................................................................1073.6.

Поверхностные свойства и структура материалов из ДСТ................1093.6.1. Растровая электронная микроскопия поверхности материаловиз ДСТ......................................................................................................................1103.6.2. Термогравиметрический анализ материалов из ДСТ............1113.6.3. Исследование структуры и молекулярной подвижностиматериалов из ДСТ методом электронного парамагнитного резонанса............1163.7.

Токсикологические исследования материалов из ДСТ......................121Выводы.....................................................................................................................124Литература...............................................................................................................126Приложения.............................................................................................................1434Список сокращенийДСТ — бутадиен-стирольный термоэластопласт ДСТ-30-01ДСДМАХ — дистеарилдиметиламмония хлоридКОЕ — колониеобразующая единицаЛД50 — полулетальная доза, средняя доза вещества, вызывающая гибельполовины членов испытуемой группы организмовМСК — мезенхимальные стволовые клеткиМЭК — метилэтилкетонНК — натуральный каучукПАВ — поверхностно-активное веществоПГБ — поли-3-гидроксибутиратПЛА — полилактидПТР — показатель текучести расплаваРЭМ — растровая электронная микроскопияСБС — стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимерСКТВ — силоксановый каучук СКТВ-1ТГА — термогравиметрический анализТМДЭТА — тетраметилендиэтилентетраминТЭП — термоэластопластХФ — хлороформЦГ — циклогексан5ВведениеАктуальность работы.

Микроорганизмы неизбежно присутствуют вовсех сферах жизни человека. Несмотря на исключительную важностьсимбиотических процессов, происходящих между человеком и бактериями,нельзя забывать и о деятельности бактерий как паразитов и вредителей: отинфекционных заболеваний человека до порчи конструкций, механизмов иизделий.Материалы, работающие в зараженной бактериями среде, неизбежностановятся субстратом для бактериальных колоний – биопленок, которыеспособствуют дальнейшему инфицированию среды и повышают устойчивостьклеток бактерий к внешним воздействиям. Биопленки представляют угрозу дляработоспособности изделий, а применительно к медицинским изделиям,работающим в среде организма человека — вызывают осложнения у пациентав результате воспалительных процессов вплоть до летального исхода.Поскольку обеспечение внешнего дезинфицирующего воздействия невсегда возможно реализовать, одним из путей решения проблемы являетсясоздание материалов, устойчивых к образованию биопленок.

К материалам,которым чаще всего необходимо придать антибактериальные свойства,относятся полимерные, в частности, эластомерные материалы. Ввиду ихтехнологической гибкости и огромным возможностям для модификации, ониявляются наиболее перспективными с точки зрения создания устойчивых кобразованию биопленок материалов.В мировой практике борьбы с биопленками предпочтение отдаетсяметодам создания антибактериальных поверхностей. Однако, несмотря нанакопленный опыт в области создания антибактериальных материалов донастоящего времени в нашей стране крайне мало работ, посвященныхобоснованию принципов борьбы с биопленками. Имеющиеся публикации носятэпизодический характер. В связи с этим работа, направленная на созданиеэластомерных материалов, устойчивых образованию биопленок, являетсясвоевременной и актуальной.6Цель диссертационной работы.

Целью настоящей работы являетсяразработка антибактериальных эластичных покрытий на основе бутадиенстирольных термоэластопластов (ТЭП) для защиты изделий из эластомерныхматериалов от образования биопленок на их поверхности.Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:-изучение структуры композиционных материалов из ТЭП, содержащихбиоразлагаемые пластики и антибактериальные агенты.-определение связи между структурой композиционных материалов изТЭП и физико-механическими и адгезионными свойствами, в том числе поотношению к бактериям.-разработкарецептурматериаловнаосновеТЭП,содержащихантибактериальные агенты и биоразлагаемые пластики, для полученияматериалов с комбинированной защитой от образования биопленок.Научная новизна.1.