Технология получения текстильных и гидрогелевых депо-материалов с радиопротекторными свойствами (1095146), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Полученные данные подтверждают возможностьиспользования альгината натрия при получении гидрогелевых лечебных композиционных материалов.По результатам эксперимента установлено, что оптимальная эффективная вязкость наблюдается у композиции с содержанием разрешенного для медицинских целей альгината натрия 7 % (ММ = 142 кДа). Наличие у данной системы комплекса реологических показателейхарактеризует ее как эластично-пластичную систему и определяет печатно-технические свойства печатных композиций, такие как обеспечение отсутствия растеков, равномерность распределения ЛП на ТМ большой площади, глубина проникновения ЛП в структуру текстильного носителя, максимальный полезный выход ЛП на ТМ [267].Проводя исследования реологических свойств полимерных композиций, мы принимаемво внимание тот факт, что одним из компонентов разрабатываемой нами лечебной полимернойкомпозиции является ЛП или препараты, введение которых в структуру загустки может оказывать заметное влияние на ее реологические свойства, и это следует учитывать при разработкерецептуры печатной композиции.
Следует предположить, что ЛП могут вызывать повышение(или снижение) эффективной сдвиговой вязкости [269]. Для водорастворимых ЛП (мексидол)повышение вязкости может быть обусловлено дополнительным структурированием системы100путем образования молекулами ЛП поперечных мостиков между соседними макромолекуламизагустителя. В случае использования водорастворимого ЛП мочевины за счет разрыва водородных связей альгината натрия вязкость системы снижается [269, 275, 276].
В случае водонерастворимых ЛП (метилурацил), которые находятся в печатной гидрогелевой системе в виде суспензии частиц ЛП коллоидных размеров, основной причиной повышения вязкости исходнойзагустки может являться ориентирующее действие поверхности частиц на макромолекулы загустителя, образующие структурную сетку загустки [269].Другим объектом нашего исследования по выбору полимеров для создания лечебнойкомпозиции, как было сказано ранее, являлся пектин, который нами предполагается рассматривать как с точки зрения потенциального загустителя, так и полимера, добавка которого можетулучшить реологические свойства альгинатной композиции или ее стабильность при хранениидо стадии стерилизации (за счет проявления свойств, характерных для консервантов) или впроцессе стерилизации, приводящей к изменению вязкостных характеристик гидрогелевой системы. Данные аспекты будут подробно рассмотрены нами в последующих разделах диссертационной работы.
В целях получения сравнительных данных о реологических свойствах пектиновых гидрогелей и сопоставления полученных данных с характеристиками композиции на основе альгината натрия, а также анализа возможности соединения этих полимеров в одной композиции, для исследования были использованы полимерные композиции с концентрацией пектина 7 % (Рисунок 21, Таблица 23). Для анализа, как было указано в методической части, намибыли отобраны образцы как промышленно выпускаемого и используемого в пищевой промышленности яблочного пектина (пектин №№ 4, 5), так и экспериментальные образцы пектина, полученные на основе экстракта лопуха (пектин №№ 1, 2, 3) с различной степенью метоксилирования (этерификации), величина которой указана в методической части, а также в таблице 23.Shear Stress (D/cm²)File2000Pectin1 7%Pectin2 7%Pectin3 7%Pectin4 7%1500DataShearShearShearShearStressStressStressStress(D/cm²)(D/cm²)(D/cm²)(D/cm²)Pectin5 7%1000500510152025Shear Rate (1/sec)Рисунок 21 – Кривые течения растворов пектина с содержанием полимера в композиции 7 %101Таблица 23 – Показатели реологических свойств полимерных композиций (концентрацияполимеров в композиции 7 %)СоставСтепеньполимерной метоксиликомпозиции рования, %АльгинатнатрияПектин № 1(лопуховый)Пектин № 2(лопуховый)Пектин № 3(лопуховый)Пектин № 4(яблочный)Пектин № 5(яблочный)-ЭффекКоэффици- Модель Оствальда-де- Модель Гершелятивнаяент тиксоВейляБалкливязкость,тропностииндексдостоиндексдостоПа∙с ( =5с-1)( =5с-1)течения верность, течения верность,(m)%(m)%21,01,0520,6498,40,56100,068 – 706,01,0090,7398,70,60100,0756,61,0260,8099,30,73100,0707,61,0200,7899,10,72100,065 – 6911,61,0040,7898,30,66100,069 – 738,41,0030,7898,80,69100,0Как видно из таблицы 23, метоксильное число оказывает достаточно большое влияние нагелеобразующие свойства пектина.
Согласно литературным данным, растворимость пектина вводе возрастает с увеличением степени метоксилирования (этерификации) и с уменьшениемстепени полимеризации и, соответственно, сопровождается снижением вязкости системы [132,135]. Это подтверждается и полученными нами данными: при сравнении образцов яблочногопектина со степенью метоксилирования пектина 65 – 69 % (№ 4) и 69 – 73 % (№ 5) установлено, что вязкость пектина № 5 меньше на 27,6 %; вязкость пектина из экстракта лопуха № 3 превышает вязкость пектина № 2 (степень этерификации пектинов составляет соответственно 70 и75 %) на 13,2 %. Величина эффективной вязкости для пектина № 1 является наименьшим иззначений данного показателя для всех исследуемых образцов пектинов, что может быть обусловлено спецификой его получения (в отличие от образцов № 2 и № 3, полученных биохимическим способом, пектин № 1 получен химическим способом) и, как следствие, более низкимзначением молекулярной массы (молекулярная масса пектина № 1 составляет 22 кДа, № 2 и№ 3 – 33 кДа).
Реологическое поведение пектиновых гидрогелей, так же, как и альгинатных,наиболее точно описывается моделью Гершеля-Балкли (Таблица 23), обеспечивая максимальную достоверность результатов исследования (100 %).Таким образом, исходя из полученных данных, растворы пектина можно отнести к псевдопластичным материалам, для которых характерно явление тиксотропии. Полученные результаты иллюстрируют сложный характер неньютоновского вязкого течения исследуемых структурированных гидрогелевых систем.102Как видно из данных таблицы 23, величины вязкости и коэффициента тиксотропностигидрогелей пектинов по сравнению с раствором альгината натрия при одинаковой концентрации полимеров в композиции существенно ниже (на 44,8 – 71,4 % и 2,5 – 4,7 % соответственно,в зависимости от вида пектина), соответственно значения индекса течения пектинов больше (на12,3 – 20,0 % при рассмотрении модели Оствальда-де-Вейля и 6,7 – 23,3 % – в соответствии смоделью Гершеля-Балкли).
При сопоставлении технологических параметров процесса растворения нами было установлено, что растворение пектина (при t = 20 – 25 оС и периодическом перемешивании вручную до набухания полимера и гомогенизации системы) происходит в течение суток (альгината натрия в тех же условиях – 3 – 4 часа), что существенно осложняет технологический процесс и увеличивает его продолжительность, следствием чего является нецелесообразность его использования с этой точки зрения (в качестве загустителя), а также с учетомэкономических факторов (достаточно высокой стоимости пектина) при создании аппликаций срадиопротекторными свойствами.Тем не менее, нами была выявлена необходимость проведения дополнительных исследований, направленных на установление целесообразности применения пектина при получениилечебных материалов с радиопротекторными свойствами в композиции с альгинатом натрия, вчастности, и дополнительно рассмотреть вопрос повышения стабильности печатных композиций при хранении за счет введения пектина, его влияние на этот фактор.
Результаты исследований представлены в следующем пункте экспериментальной части.3.2.2.2 Исследование стабильности печатной композиции при храненииАктуальность проведения данного исследования заключается в том, что для созданияматериалов с лечебными, в т.ч. радиопротекторными свойствами по технологии печати важнымтехнологическим аспектом является определение температурно-временных параметров технологического процесса и нахождение максимально возможного времени производственного цикла, в течение которого гидрогелевая композиция должна сохранять стабильную вязкость и небыть подверженной росту микрофлоры.Технологический процесс получения разрабатываемых текстильных аппликаций и гидрогелевых композиций (Рисунок 22), включающий в себя стадии приготовления печатной композиции с ЛП, нанесения ее на ТМ, сушки ТМ с большим привесом композиции на воздухе прикомнатной температуре, достаточно длителен.
Сушка полотен проводится при температуре, непревышающей 25 оС без принудительного обдува (в противном случае ухудшается качество печатного слоя, возрастает его ломкость) и зависит, в т.ч. от объема помещения и количества высушиваемого материала. Производство подобных материалов (так называемых «медицинских103изделий») проводят, согласно ПР 64-05-001-2002, в помещениях, имеющих класс чистоты «D»,предполагающий возможность нахождения в 1 м3 воздуха оснащенной рабочей зоны взвешенных частиц в количестве 3500000 для частиц, имеющих диаметр менее 0,5 мкм и 20000 – длядиаметра частиц 5 мкм, а также жизнеспособных микроорганизмов в количестве 200 – 500; взонах производства типа С, характеризуемых более высоким уровнем чистоты помещения,производится работа при непосредственном контакте с ЛП [277].ПриготовлениеполимернойкомпозицииВведение ЛП вполимернуюкомпозициюНанесение композиции на ТМпо технологиитекстильнойпечатиСушка (t=20-25оС)УпаковкаРадиационнаястерилизацияРезкаУпаковкаГидрогелевыеаппликацииТекстильныеаппликацииРисунок 22 – Схема получения лечебных аппликаций с ЛП-радиопротекторамиОчевидно, что в описанных выше условиях производства, создается благоприятная средадля роста микрофлоры, особенно с учетом подверженности обсеменению природных полисахаридов.
Рассматривая технологический режим, следует отметить, что точно оценить временной интервал с момента начала производственного цикла до поступления полученных изделийна операцию стерилизации (ориентировочно составляющий 1 – 7 суток), обеспечивающуюуничтожение микроорганизмов и их спор, не всегда представляется возможным, так как зависит от организации производственного цикла многими структурами, в т.ч. осуществляющимиоперацию гамма-стерилизации.В связи с этим, разработка способов увеличения устойчивости полимерной композициик биодеструкции является важной технологической задачей, определяющей технологическийрегламент производства лечебных аппликаций и гидрогелевых материалов и их дальнейшегохранения.
Вопросу поведения полимерных композиций в процессе проведения обязательногодля медицинских изделий процесса стерилизации лечебных материалов будет посвящен отдельный раздел.Реологические свойства исследуемого раствора альгината натрия характеризуются колебанием (увеличением) вязкости в течение 3 суток до 20 % (Рисунок 23), что соответствует литературным данным о времени установления динамического равновесия «ассоциация – диссоциация» в водном растворе альгината натрия, составляющем 2 – 3 суток [126].Эффективная вязкость, Па∙с104353025Alg-Na7%+сорбатК0,5%20Alg-Na7%+сорбатК1%15Alg-Na6%+пектин№1-1%10Alg-Na5%+пектин№1-1%5Альгинат натрия 7%0Пектин №1 7%01234567891011121314СуткиРисунок 23 – Изменение эффективной вязкости раствора альгината натрия во время хранения вприсутствии стабилизирующих добавокОднако, в соответствии с полученными нами результатами, согласующимися с литературными данными, вследствие деполимеризации вязкость раствора альгината натрия с течением времени очень быстро снижается, что обусловлено воздействием грамотрицательных палочкообразных бактерий альгиномас и альгинобактер [129].
Образуется плесень, в результате чегозагустка становится непригодной для применения. При хранении исследуемых нами композиций более чем в течение 3 суток прочность гелей альгината натрия по Блуму становится равной5,7 г для альгината натрия 7 % и 6,2 г для альгината натрия 8 %, что свидетельствует о протекании микробиологического разложения полимера и деполимеризации системы.Фермент класса лиаз – альгиназа (альгинатлиаза, альгинатдеполимераза) – разрушаетполисахарид с образованием олигосахаридов [278, 279].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
