Способ получения гидрофильных текстильных материалов с антимикробными свойствами

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения гидрофильных текстильных материалов с антимикробными свойствами, включающий обработку материала гидрозолем серебра, стабилизированного высокомолекулярным полиамфолитом с концентрацией в пересчете на атомарное серебро (Ag°) 0,0020-0,0035 мас.%, при температуре 20°С±2°С. Для закрепления наночастиц серебра в структуре ткани используют целевой раствор, представляющий собой раствор таннидов с концентрацией 0,05-0,15 мас.%. Обработку осуществляют в течение 40-60 минут при температуре 65-75°С. В состав модифицирующей композиции входят компоненты, не вызывающие раздражающего воздействия на кожу человека.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способам использования гидрозолей серебра для получения текстильных материалов с антимикробными свойствами.

В настоящее время неблагоприятное состояние окружающей среды способствует активному проявлению инфекционных и кожно-аллергических заболеваний. Для улучшения качества жизни важное место отводится швейным изделиям, обладающим антимикробными свойствами, позволяющим снизить риск возникновения или смягчить протекание инфекционного процесса. Такие изделия могут быть в готовом виде обработаны бактерицидными композициями или изготовлены из текстильных материалов, предварительно модифицированных бактерицидными композициями.

Несмотря на большой объем исследований в этой области, проблема достаточно далека от разрешения, что обусловлено рядом трудностей, которые можно охарактеризовать следующим образом: спектр существующих видов модифицированных материалов оказывается недостаточным из-за антибиотикорезисцентности микроорганизмов. Модифицированные материалы должны обладать широкой гаммой антимикробной активности: от максимального уничтожения микробов для применения в медицине и на специальных производствах до бактериостатического эффекта, при котором не подавляется работа иммунной системы человека, но в то же время нарушается функция размножения бактерий. Применяемые антимикробные композиции должны обладать слабой токсичностью, не превышающей нормативный порог (индекс токсичности 70-120%).

Полученный эффект должен быть устойчив к воздействию влажно-тепловых обработок. Методы модифицирования материалов должны быть доступными и несложными в исполнении.

Существует большое разнообразие технологий получения антимикробных текстильных материалов.

Например, целлюлозный материал в виде хлопчатобумажной ткани или льняного полотна, содержащий мелкодисперсное металлическое серебро. Для его получения ткань при комнатной температуре пропитывают водным раствором, содержащим AgNO3 и глицерин, нагревают до потемнения и затем сушат. Эти материалы обладают высоким уровнем антимикробной активности и могут быть использованы в качестве бактерицидных перевязочных средств, для производства медицинской одежды, нижнего белья, предметов гигиены (Патент RU 2256675, C08L 1/02, опубл. 20.07.2005). Однако у этого материала наблюдается значительное ослабление бактерицидной активности после влажно-тепловой обработки.

Известен другой способ получения антибактериального текстильного волокнистого материала с использованием процесса восстановления серебра из водного раствора нитрата серебра (Патент RU 2337716, A61L 15/81, опубл. 10.11.2008), однако и эта технология не позволяет получить длительный, сохраняющийся после различного рода обработок антимикробный эффект.

Наиболее близким по технической сущности является способ модифицирования пористого материала путем пропитки его в течение 20-120 часов при температуре 20°C модифицирующим составом, представляющим собой водно-органический раствор наноструктурных частиц серебра, с последующей промывкой в целевом растворе и сушкой (Патент RU 2135262, B01D 39/08, опубл. 27.08.1999). Недостатками данного способа являются большая длительность процесса и неустойчивость антимикробного эффекта модифицированных фильтровальных материалов в процессе эксплуатации их в водной среде.

Технической задачей предлагаемого изобретения является сокращение длительности модифицирования гидрофильных текстильных материалов и изделий из них и повышение устойчивости антимикробного эффекта к влажно-тепловым обработкам.

Поставленная задача достигается предложенным способом получения гидрофильных текстильных материалов с антимикробными свойствами, включающим обработку материала водным составом, содержащим наноструктурные частицы серебра, при температуре 20°C±2°C и последующую обработку целевым раствором, отличающимся тем, что обработку водным составом, содержащим наноструктурные частицы серебра, осуществляют в течение 40-60 минут, при этом наноструктурные частицы серебра представляют собой стабилизированные высокомолекулярными соединениями гидрозоли серебра с содержанием атомарного серебра (Ag°) 0,0020-0,0035 мас.%, а в качестве целевого раствора используют раствор таннидов с концентрацией 0,05-0,15 мас.% и обработку осуществляют в течение 40-60 минут при температуре 65-75°C.

Водный состав, содержащий наноструктурные частицы серебра, готовят на основе стабилизированного гидрозоля серебра, полученного по патенту RU 2405557, А61К 33/38, A61L 15/44, опубл. 10.12.2010 г. Гидрозоль серебра, стабилизированный защитным высокомолекулярным соединением, обладает высокой адсорбционной способностью к поверхности гидрофильных волокнисто-сетчатых материалов. В предлагаемом способе использовали композицию с массовой долей серебра Ag° - 0,002% и стабилизатора - 0,1%.

Размер частиц серебра в растворе, определенный методом просвечивающей электронной микроскопии с помощью электронного микроскопа «LEO912 АВ OMEGA», оборудованного системой цифровой регистрации изображений и имеющего в своем составе модули для измерения дифракции электронов и спектров характеристических потерь энергии электронами, не превышал 8 нм. А размер частиц серебра с оболочкой защитного коллоида, определенный спектроскопическим методом, не превышал нижний уровень Рэлеевской области, то есть 20 нм.

Для фиксации модифицирующей композиции в структуре текстильного материала применены экстракты таннидов коры растений квебрахо и мимозы. Сочетание коллоидного серебра с таннидами, обладающими собственными антисептическими свойствами, усиливает бактериостатический эффект композиции.

Выбранная композиция согласно Европейской директиве по биоцидным продуктам 98/8/ЕС относится к немигрирующим (не переходящие в процессе эксплуатации текстильного изделия на кожу человека и в сточные воды) антимикробным препаратам.

В качестве основного был выбран текстильный материал - бязь, обладающий необходимым для бельевой группы комплексом высоких гигиенических свойств.

Способ осуществляют следующим образом:

- образец текстильного материала - бязи выдерживают при температуре 20°C±2°C в течение 40 мин в водном составе, содержащем наноструктурные частица серебра с содержанием атомарного серебра 0,0020-0,0035 мас.%,

- материал отжимают,

- отжатые образцы ткани выдерживают на водяной бане при 70°C в течение 40 мин в растворе таннидов с концентрацией 0,05-0,15%.

При воздействии таннидов на образцы происходит осветление окраски модифицированных проб, что улучшает внешний вид ткани, несмотря на то что танниды не обладают осветляющим эффектом, а могут придавать различные оттенки розово-коричневого цвета. Растительные танниды придают белым тканям мягкий розовато-коричневый оттенок, что улучшает их эстетическое восприятие.

Полученные образцы были подвергнуты многократным стиркам для определения вымываемости основного антимикробного компонента композиции Ag°. Влажные обработки (стирка) модифицированных образцов ткани проводили в автоматической стиральной машине, в режиме «хлопок» при температуре 40°C в течение 40 мин с отжимом 600 об/мин. При этом использовали синтетическое моющее средство, смягчающее воду - SА8 (США).

После стирки образцы ткани высушивали до массовой доли влаги 9-10% и подвергали влажно-тепловой обработке при температуре 140°C в течение 6 с утюгом весом 1,8 кг.

Присутствие серебра (Ag°) в модифицированном материале составляло 0,24·10-3 мкг/г, (ppm), которое не изменилось после 5-ти стирок, что было установлено с помощью метода лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии на спектрометре ЛИЭС-2 м.

Испытания антимикробных свойств хлопчатобумажной ткани, модифицированной исследуемой композицией, были проведены в лаборатории ГНЦ РФ - ИМБП РАН РФ. Образцы подвергали воздействию транзиторной микрофлоры, для чего использовали 24-часовые бактериальные культуры, выращенные на плотной питательной среде TSA. Тестирование бактериальной активности материалов проводили методом дисков [Биргер М.О., Ведьмина Е.А. и др. / Под ред. Биргера М.О. Справочник по микробиологическим и вирусологическим исследованиям. - М.: Медицина, 1982. - 464 с.].

Результаты микробиологических исследований показали, что модифицированный материал, полученный при указанных параметрах, обладает биоцидными и бактериостатическими свойствами, т.к. развитие микроорганизмов следующих штаммов дало следующие определенные зоны задержки: Escherichia coli - 2 мм (разряженный рост тест-культуры), Bacillus licheniformis - 1 мм, Staphylococcus aureus - 1 мм.

Следует отметить, что в состав композиции входят натуральные экологически чистые компоненты, не вызывающие раздражающего воздействия на кожу человека, что позволяют рекомендовать новую модифицированную бязь для изделий медицинского назначения.

Формула изобретения

Способ получения гидрофильных текстильных материалов с антимикробными свойствами, включающий обработку материала водным составом, содержащим наноструктурные частицы серебра, при температуре 20°С±2°С и последующую обработку целевым раствором, отличающийся тем, что обработку водным составом, содержащим наноструктурные частицы серебра, осуществляют в течение 40-60 мин, при этом наноструктурные частицы серебра представляют собой стабилизированный высокомолекулярными соединениями гидрозоль серебра с содержанием атомарного серебра 0,0020-0,0035 мас.%, а в качестве целевого раствора используют раствор таннидов с концентрацией 0,05-0,15 мас.%, обработку которым осуществляют в течение 40-60 мин при температуре 65-75°С.