Антибактериальный композиционный материал и способ его получения

Изобретение относится к области медицины, конкретно к производству материалов, содержащих наносеребро, и изделий на их основе бытового и медицинского назначения, и, в частности, к антибактериальным материалу и способу его получения, в том числе для производства лекарственных форм для лечения пациентов с широким спектром заболеваний различной этиологии, используемых для лечения пациентов с ожоговыми поражениями, герпесом, нейродермитом, псориазом, дерматитом, угревой сыпью, грибковыми поражениями и др. Изобретение позволяет расширить ассортимент материалов за счет использования антибактериального композиционного материала, содержащего серебро, локализованное на поверхности порошкообразного носителя, имеющего основный характер при толщине слоя серебра не менее 5 нм. В изобретении предложен также способ получения антибактериального композиционного материала, включающий предварительное тестирование образца на наличие основного характера поверхности и дальнейшее восстановление серебра на поверхности порошкового носителя из водного или водно-спиртового раствора нитрата серебра с концентрацией серебра 0,1-3,0% мас. раствором таннина с концентрацией 0,05-2,0% мас. при комнатной температуре. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области производства материалов, содержащих наносеребро, и изделий на их основе бытового и медицинского назначения, и, в частности, к антибактериальным материалу и способу его получения, в том числе для производства лекарственных форм для лечения пациентов с широким спектром заболеваний различной этиологии, используемых для лечения пациентов с ожоговыми поражениями, герпесом, нейродермитом, псориазом, дерматитом, угревой сыпью, грибковыми поражениями и др.

Известно, что одним из наиболее эффективных антибактериальных средств являются композиционные материалы, содержащие наноразмерные частицы металлического серебра или его малорастворимые в воде соединения. В патентной литературе описано применение таких композиционных материалов в виде

- целлюлозного и бор-алюмофосфатного стекловолокна [Patent US 6592858 July 2003; Patent US 6815379 Nov. 2003];

- волокнистых текстильных материалов (хлопок, лен, шелк, шерсть, кожа, искусственные и синтетические волокна или их комбинации), содержащих от 0,2 до 1,5% мас. наноразмерных (1-100 нм) частиц серебра, которые были получены при восстановлении нитрата серебра глюкозой, аскорбиновой кислотой, гидразином или гидразин-гидратом с последующим высушиванием пряжи при температуре 120-160°С в течение одного часа. Полученный продукт обладал антибактериальным эффектом относительно бактерий, грибков, включая Chlamydia, а также Escherichia coli, Methicillin resistant Staphylococcus aureus, Chlamydia trachomatis, Providencia stuartii, Vibrio vulnifikus, Pneumobacillus, Nitrate-negative bacillus, Staphyloccocus aureus, Candida albicans, Bacillus clocae, Bacillus allantoides, Morgan's bacillus (Salmonella morgani), Pseudomonas maltophila, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrohoeae, Bacillus aubtilis, Bacillus foecalis alkaligenes, Streptococcus hemolyticus B, Citobacter и Salmonella paratyphi C. [US Patent 6979491, кл. 428-361 от 27.12.2005 г.];

- гелей на основе крахмала и его производных, целлюлозы и ее производных, полимеров и сополимеров, акрилата или его производных, поливинилпиролидона, ксантогенатного геля [Патентная заявка US Patent Application 20030185889 от 2 октября 2003 г.];

- порошка активированного угля с удельной поверхностью 1200-1500 м²/г с нанесенным слоем наносеребра (диаметром частиц 30-100 нм и концентрацией 0,005 - 1000 ppm), полученным в результате термической обработки порошка, пропитанного раствором AgNO₃ при температуре 1 ОС-130°С. [US Patent Application 20060240980 от 26 октября 2006 г.];

- механической смеси наноразмерных частиц серебра с воском (патентная заявка сотрудников американской компании Tuscom US Patent Application 2005015992 от 14 июля 2005 г.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является антибактериальный волокнистый композиционный материал и способ его получения, описанный в патенте РФ №2337716 от 03.07.2007 (Кл. A61L 15/18), согласно которому восстановление серебра из водного раствора нитрата серебра осуществляют таннином при 80-90°С.

Задача предлагаемого изобретения состоит в расширении ассортимента материалов, содержащих наносеребро, в частности, за счет использования материалов с развитой поверхностью.

Поставленная задача решается антибактериальным порошковым материалом, содержащим наносеребро, локализованное на его поверхности, причем в качестве носителя используют порошок, поверхность которого носит основный характер, а толщина нанесенного слоя серебра не менее 5 нм.

В качестве носителя может быть использован высокодисперсный порошок гидрооксида магния, оксида магния или оксокарбоната магния или природный каолин в косметических формах.

Поставленная задача решается также способом получения антибактериального композиционного материала, включающим стадии:

- предварительного тестирования порошкообразного материала на наличие у поверхности основного характера, определяемого по адсорбции органического красителя;

- восстановление серебра из водного или водно-спиртового раствора нитрата серебра с концентрацией серебра 0,1-3% мас. раствором таннина 0,05-2.0% мас., причем процесс проводят при комнатной температуре на поверхности порошкового носителя, которая является катализатором процесса и адсорбентом, фиксирующим реагирующие вещества и образовавшееся серебро.

Получение антибактериального композиционного материала, содержащего нано-серебро, осуществляется в технологическом процессе, включающем следующие операции.

1. Тестирование порошкообразных образцов на адсорбцию органического кислотного красителя.

2. Приготовление смешанных водных или водно-этанольных растворов нитратов серебра с концентрацией 0,1-3% мас. и таннина 0,05-2% мас., в котором взаимодействие реагентов при комнатной температуре происходит с малой скоростью и выражается в появлении спустя 10-15 минут слабовыраженной красно-коричневой окраски.

3. Добавление приготовленного раствора к порошку носителя, имеющего основной характер с последующей гомогенизацией смеси. В качестве носителей, в частности, могут быть использованы оксид, гидроксид и гидроксокарбонат магния, природный каолин в косметических формах

- белой, голубой и розовой глин.

4. Высушивание полученного порошка до сыпучего состояния.

Примеры практического исполнения.

Пример №1

Порошкообразный оксид магния производства завода «Красный химик» с удельной поверхностью 5,8 м²/г (расчет по уравнению БЭТ из данных по адсорбция аргона) был проверен на адсорбцию кислотного красного красителя. Для этого 2 г оксида магния было введено в водный раствор красителя кислотного красного-С. После взбалтывания суспензии в течение 2-3 минут и последующего осаждения порошка из суспензии регистрировали оптическую плотности раствора. Наблюдали уменьшение плотности окраски и окрашивание порошка после сливания раствора. Положительный результат испытаний давал основание к использованию данного материала в качестве носителя для приготовления композиционного материала, содержащего серебро.

С этой целью оксид магния в количестве 5 г был тщательно перемешан в фарфоровой чашке с 10 мл воды до получения однородной вязкотекучей массы. К полученной массе при комнатной температуре (20°С) и постоянном перемешивании был добавлен водной раствор, составленный из 10 мл 0,3% мас. раствора таннина и 5 мл 2% мас. нитрата серебра. Образовавшаяся подвижная масса приобретала равномерную темно-коричневую окраску.

Для удаления воды полученную смесь нагревали в потоке горячего воздуха. Содержание серебра в приготовленном композиционном материале составляло 1,3% мас. Взаимосвязь между концентрацией серебра (мас.%) в композиционном материале и толщиной слоя (δ) серебра (нм) выражается формулой:

где ρ_Ag - плотность серебра, равная 10,5 г/см³; S - удельная поверхность порошкообразного носителя (м²/г).

Нанесенное серебро было распределено по поверхности носителя в виде слоя с толщиной 21,3 нм.

Пример №2

Порошкообразный оксид магния производства завода «Красный химик» с удельной поверхностью 11,8 м²/г был проверен на основность поверхности, как это описано в примере №1. После положительного результата тестирования навеска оксида магния массой 5 г была тщательно перемешана в фарфоровой чашке с 10 мл воды до получения однородной равномерной густой пасты. К полученной массе при комнатной температуре (20°С) и постоянном перемешивании был добавлен водный раствор, составленный из 10 мл 0,3% мас. раствора таннина и 5 мл 2% мас. нитрата серебра. Образовавшаяся подвижная масса приобретала равномерную желто-коричневую окраску. Для удаления воды полученную смесь нагревали в потоке горячего воздуха. Содержание серебра в приготовленном композиционном материале составляло 1,3% мас. Нанесенное серебро было распределено по поверхности носителя в виде слоя с толщиной 10,5 нм.

Пример №3

К порошкообразному оксиду магния производства завода «Красный химик» с удельной поверхностью 5,8 м²/г (по примеру №1), взятому в количестве 2 г, был добавлен водно-спиртовой (1:1 по объему) раствор, составленный из 2 мл 2,0% мас. раствора таннина и 50 мл 0,1% мас. нитрата серебра. Смесь была тщательно перемешана в фарфоровой чашке до вязкотекучей массы. Образовавшаяся масса приобретала равномерную темно-коричневую окраску. Для удаления воды полученную смесь нагревали в потоке горячего воздуха. Содержание серебра в приготовленном композиционном материале составляло 1,6% мас. Нанесенное серебро было распределено по поверхности носителя в виде слоя с толщиной 26,6 нм.

Проверку антибактериальной активности приготовленных композиционных материалов проводили при использовании их в форме паст на основе глицерина, получаемых в результате смешивания порошка с глицерином, до консистенции, которая обеспечивала сохранение формы при нанесении на поверхность. Тестирование в отношении St.epidermidis и Ps.Aeroginosa проводили в Испытательном центре перевязочных, шовных и полимерных материалов в хирургии при ФГУ «Институт хирургии им. А.В.Вишневского Росмедтехнологий» в соответствии с Методическими указаниями Минздрава. Результаты испытаний показали, что образцы по примеру №1 и по примеру №3 обладали удовлетворительной бактерицидной активностью как по отношению к культуре Staphylococcus aureas, так и по отношению к Ps.Aeroginosa (3 усл.ед.). Наблюдаемый эффект некоторого снижения активности у образца №2 до 2 усл.ед. был обусловлен снижением толщины слоя нанесенного серебра.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый антибактериальный композиционный материал, содержащий наноразмерный слой серебра, локализованный на поверхности носителя с основными свойствами, обладает антимикробной активностью и может быть использован для изготовления паст, мазей и линиментов на его основе.

1. Антибактериальный композиционный материал, содержащий серебро, локализованное на поверхности носителя, отличающийся тем, что в качестве носителя используют высокодисперсные порошки оксида, гидроксида и оксикарбоната магния, природный каолин в косметических формах - белой, голубой и розовой глин, а толщина слоя нанесенного серебра не менее 5 нм.

2. Способ получения антибактериального композиционного материала по п.1, включающий восстановление серебра из водного раствора нитрата серебра с концентрацией серебра 0,1-3,0 мас.% раствором таннина с концентрацией - 0,05-2,0 мас.% и нанесение восстановленного серебра на поверхность носителя, отличающийся тем, что процесс проводят при комнатной температуре на поверхности порошкового носителя, причем предварительно образец тестируют на наличие основного характера носителя, определяемого по адсорбции органического красителя.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что процесс проводят в водно-спиртовом растворе.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве органического красителя используют краситель кислотный красный.