Диссертация (1091405), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Впервые предложена новая технология создания антибактериальныхэластомерных материалов, заключающаяся в нанесении на изделие защитногопокрытия, в котором сочетается применение антибактериального агента икомпонентов, вызывающих самоочищение поверхности за счет регулируемойдеструкцииповерхностногослоя,атакжедобавок,способствующихуменьшению адгезии бактерий к поверхности эластомерного материала.2. Разработаны принципы составления рецептур защитных покрытий дляэластомерныхизделийсповышеннойустойчивостьюкобразованиюбактериальных биопленок.2.1.
На основании комплексного исследования микробиологических,адгезионных, физико-механических и токсикологических свойств обоснованавозможность применения бутадиен-стирольных термоэластопластов в качествеэластомерной основы для антибактериальных эластомерных покрытий.2.2. Впервые достигнут эффект самоочищения поверхности материала отбактерий в водных средах благодаря введению в эластомерную композицию от1до10%масс.биоразлагаемыхпластиков(полилактида,7полигидроксибутирата), обеспечивающих существенное снижение (в 2-3 раза)адгезии бактериальных клеток по сравнению с традиционно применяемымиэластомерными материалами медицинского назначения.2.3.
Впервые в составе полимерной композиции для покрытийпредложеноиспользоватьчетвертичныеорганическиесолиаммония,являющиеся антибактериальными агентами и катионными поверхностноактивными веществами, которые при введении в эластомерный материалспособствуют снижению адгезии клеток. Применение антибактериальныхагентов совместно с биоразлагаемыми пластиками способствует получениюматериалов, полностью невосприимчивых к образованию биопленок.2.4.Разработаниобосновансоставсмесевогорастворителясиспользованием компонентов, обладающих близкими значениями летучестипри температуре получения пленки, что способствует формированию пленкизащитного покрытия из смесевого растворителя с параметром растворимости,не меняющимся по мере удаления растворителя.
Это обусловливает не толькоулучшение эксплуатационных характеристик, но и их стабильность независимоот условий формирования пленки покрытия.3. Исследования структуры смесевых композитов, полученных израстворов ДСТ с биоразлагаемыми пластиками, с привлечением методоврастровой электронной микроскопии, электронного парамагнитного резонанса,термогравиметрическогоанализапозволилиустановить,чтоэффектсамоочищения поверхности материалов, сформированных из растворов данныхполимеров, обусловлен локализацией пластиков в областях статистическогосополимера стирол-бутадиен вокруг доменов полистирола, что приводит кускоренной деструкции ДСТ в условиях контакта с водными средами.Практическая значимость.
Предложен способ защиты поверхностиматериаловотприкрепленияантибактериальныхпокрытийбактерийиспомощьюэластичныхразработанарецептураполимерныхкомпозиций для их получения. Разработанные составы представляют собойрастворыТЭПворганическихрастворителях,модифицированные8биоразлагаемыми пластиками и антибактериальными агентами. Растворнаякомпозиция наносится на поверхность материала любым удобным дляпроизводства образом — маканием, разбрызгиванием и др. — с последующейсушкой при комнатной или повышенной температурах. В зависимости отначальной концентрации и вязкости раствора, а также от способа нанесения,можно получать защитные покрытия различной толщины и, соответственно,срока действия.Подбор системы растворителей позволяет в широких пределах изменятьтехнологические свойства растворных композиций.Имеютсяактыпроизводственногоопробованияразработанныхкомпозиций в ООО «Химтек» (приложение 1) и микробиологическихиспытаний в ФГБНУ «ВНИИТеК» (приложение 2).По результатам работы зарегистрирована заявка на патент РФ «Составэластичного антибактериального материала» (регистрационный №2016145101от 17.11.2016).Апробацияработы.Материалы, представленныев диссертации,докладывались на V и VI Молодежных научно-технических конференциях«Наукоѐмкие химические технологии», Москва, 2013, 2015; на 24 и 27симпозиумах «Проблемы шин, РТИ и эластомерных композитов», Москва,2013, 2014, 2015, 2016; на VI Всероссийской Каргинской конференции«Полимеры — 2014», Москва; на IV и VI Всероссийских конференциях (смеждународным участием) «Каучук и резина: традиции и новации», Москва,2014, 2016; на XV Международной конференции «Наукоемкие химическиетехнологии — 2014», Москва; на ХХ юбилейной конференции «Резиноваяпромышленность.
Сырье, материалы, технологии-2015», Москва; во Второймеждународной научно-технической конференции «Современные достиженияв области клеев и герметиков: материалы, сырьѐ, технологии», Дзержинск,2016.Достоверность и обоснованность выводов, научных положений,результатов и рекомендаций, представленных в диссертации, подтверждены9совокупностью данных, полученных с использованием современных методовисследования полимерных композиций, в том числе спектрометрическихметодов, термических методов физико-химического анализа, лабораторныхмикробиологических методов, стандартных методов определения физикомеханических и эксплуатационных свойств эластомерных материалов, методовопределения адгезионных характеристик композиций и покрытий из них.Результаты обработаны с использованием методов математической статистикии соответствующих программных продуктов. Рекомендации по получению иприменению композиций подтверждены в производственных условиях.Публикации.
По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, втом числе 2 статьи, опубликованные в рецензируемых специализированныхжурналах, рекомендованных ВАК РФ («Клеи. Герметики. Технологии», «Всематериалы. Энциклопедическийсправочник»), 1статьяв зарубежнойпериодической монографии, 6 статей в научно-технических журналах и 9тезисов докладов в сборниках материалов конференций.Объем и структура работы.
Настоящая диссертация состоит извведения, литературного обзора (глава 1), описания объектов и методовисследования (глава 2), основной части (глава 3), выводов и спискаиспользованной литературы, а также приложений.Работа изложена на 146 страницах, включает 49 рисунков, 11 таблиц, 144наименования литературных источников.101. Литературный обзор1.1. Проблема биопленок и способы ее решенияБактерии, присутствующие и играющие огромную, а порой и решающуюроль во всех сферах жизни на Земле [1, 2], неизбежно вовлечены и в жизнь, и вдеятельностьчеловекаОтрицательной[3].сторонойэтоготесноговзаимодействия является вред, причиняемый бактериями людям, начиная отмикробиологической порчи конструкций, оборудования, предметов обихода ипродуктов питания и заканчивая последствиями тяжелых инфекционныхзаболеваний человека. Традиционными методами борьбы как с бактериями, таки с другими микроорганизмами, являются различные виды антимикробнойобработки, в том числе стерилизация [4, 5], а в медицинской практике также ииспользование антибактериальных медикаментов [5, 6].Существует множество факторов вредного влияния микроорганизмов.Порча материалов изделий в зараженной среде за счет выделяемыхмикроорганизмами биологически активных соединений, способствующихбиохимическому разложению материала (биодеструкция и биокоррозия), вслучае, если материал является неустойчивым к данному типу воздействия.Материалы, устойчивые к действию биологически агрессивных агентов, тем неменее также подвержены порче вследствие колонизации поверхностимикроорганизмами, которая приводит к изменению эксплуатационных свойствизделия, накоплению форм микроорганизмов в рабочей среде [1-4].
Например,металлические и пластиковые трубы для коммуникаций подвержены какмедленному, но верному биохимическому разложению в почве в присутствииферментов, выделяемых почвенными микроорганизмами, так и, в случае ихиспользованиявканализационнойкачествесети,элементовподверженыводопроводной,мощномуводоотводной,обрастаниювнутреннейповерхности микроорганизмами с уменьшением рабочего просвета трубы [710]. Обрастание морскими организмами днищ судов, технических конструкций,находящихся в морской воде и приводящее к серьезным последствиям,начинаетсясколонизацииповерхностиматериаловморскими11микроорганизмами [11, 12].
В свою очередь, вред микроорганизмов длячеловека связан не только с возникновением, развитием и распространениеминфекций, но и с вторичными (по возникновению, но не по важности)проблемами, связанными с колонизацией человеческого организма бактериями,грибами и простейшими, такими, как развитие вторичных инфекций,хронизации воспалительных процессов и другими осложнениями (количестволитературы, посвященной проблеме вторичных инфекций, поистине огромно,примеры в [13-16]).Сложность борьбы с микроорганизмами во всех сферах деятельностичеловека заключается, прежде всего, в том, что даже при успешномуничтожении какой-либо требуемой группы или всех микробов в заданномместе неизбежно повторное заражение, за исключением случаев, когда, кпримеру,стерилизованныйпредметилисредаявляютсягерметичноизолированными от окружающей среды.
Для ряда случаев, в том числе вмедицине при лечении инфекционных заболеваний, такое изолированиеневозможно. Другим вариантом постоянной защиты от микробов являетсяобеспечение непрерывного или периодического антимикробного воздействияна защищаемый объект, например, наличие постоянного стерилизующегофактора.Стерилизация в общем смысле подразумевает уничтожение всехмикроорганизмов, а также неактивных форм (спор, цист и т.п.) в заданномобъеме помещения, устройства, изделия с помощью физического либохимического воздействия на клетки микроорганизмов и их неактивные формы.К распространенным методам физической стерилизации относятся нагревизделий в различных средах, воздействие ультрафиолетового, микроволновогои различных ионизирующих излучений [4].
Физические методы стерилизациипри правильно подобранной интенсивности воздействия отличаются высокойэффективностью. Недостатки методов физической стерилизации чаще всегосвязаны либо с невозможностью их реализации в данном конкретном случае,либо с вредным влиянием стерилизующего фактора на стерилизуемый12объект/предмет или на материал, из которого этот предмет изготовлен.
Крометого, в ряде случаев важно обеспечение избирательного воздействия намикробы, часть из которых может являться, условно говоря, полезными [4].Если от вредных микроорганизмов необходимо очистить такой сложныйобъект, как организм человека, то физические стерилизационные методывообще нельзя использовать ввиду их вредного действия на клетки организма,кроме некоторых немногочисленных специальных случаев физиотерапии [5,6].Химическая стерилизация подразумевает обработку стерилизуемогообъекта или среды с применением антимикробных веществ, не обладающихизбирательным действием, и, как правило, способных уничтожать покоящиесяформы микробов [3, 4].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
