Разработка и исследование нетканых полотен с антимикробными свойствами для изделий медицинского назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.01, кандидат технических наук Макарова, Наталья Александровна

• Макарова, Наталья Александровна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Макарова, Наталья Александровна

АННОТАЦИЯ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

Современное состояние проблемы.

Задачи работы.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Разработка требований и номенклатуры показателей качества текстильных полотен как носителей антимикробных материалов

1.1. Общие требования и номенклатура показателей качества текстильных носителей медицинского назначения.

1.2. Специализированная номенклатура показателей основных свойств и качества нетканых полотен как носителей антимикробных материалов.

Выводы по главе.

2. Приборы и методы испытаний текстильных полотен медицинского назначения и антимикробных материалов на их основе.

2.1. Приборы и методы определения показателей механических свойств текстильных полотен медицинского назначения и антимикробных материалов на их основе.

2.2. Разработка прибора и метода определения показателей вязкоупругих свойств текстильных полотен и антимикробных медицинских материалов.

2.3. Приборы и методы определения показателей гигиеничности текстильных полотен и антимикробных материалов.

2.4. Разработка прибора и метода определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов.

2.5. Методы определения и оценки защитной эффективности антимикробных материалов на текстильных носителях.

2.6. Гигиенические требования к одежде для детей, подростков и взрослых.

Выводы по главе.

3. Разработка нетканых полотен как носителей антимикробных • материалов медицинского назначения и состава антимикробного комплекса.

3.1. Способы получения нетканых полотен медицинского назначения

3.2. Разработка и обоснование состава и структуры нетканых полотен как носителей антимикробных медицинских материалов.

3.3. Разработка антимикробного комплекса, обладающего синергическим эффектом и пролонгированным лечебным действием

3.4. Разработка способа присоединения антимикробного комплекса к волокнам нетканого полотна.

3.5. Объекты исследования и их характеристики.

Выводы по главе.

4. Исследование механических свойств и гигиеничности текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов.

4.1. Прочностные характеристики текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов.

4.2. Исследование вязкоупругих свойств текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов.

4.3. Оценка текстильных полотен и антимикробных материалов по показателям гигиеничности.

Выводы по главе.

5. Исследование и оценка защитной эффективности нетканых антимикробных материалов.

5.1. Исследование антимикробной активности нетканых антимикробных материалов к действию патогенной микрофлоры.

5.2. Исследование устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к мокрым обработкам.

5.3. Исследование устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к бытовым стиркам.

Выводы по главе.

6. Экономическая эффективность и сферы применения нетканого антимикробного медицинского материала.^ ^

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование нетканых полотен с антимикробными свойствами для изделий медицинского назначения»

Актуальность темы.

Из известных средств, подавляющих жизнедеятельность патогенной микрофлоры, все большее применение находят антимикробные материалы, выполненные на текстильных носителях: тканых, трикотажных и нетканых.

В качестве первых текстильных носителей для закрепления антимикробных препаратов использовались целлюлозные ткани [1]. Впервые получить и теоретически обосновать химическую реакцию присоединения бактерицидных веществ к молекуле целлюлозы удалось З.А. Роговину и А.И. Ме-осу [2]. Их исследования показали, что механизм бактерицидного действия обусловливается постепенным гидролизом солевой или химической связи между молекулами целлюлозы и присоединенными к ним группировками, обладающими бактерицидными свойствами.

Большой вклад в развитие производств текстильных материалов с антимикробными агентами и их широкое применение в медицинской практике внесли исследователи А.В. Седов, С.Ф. Гончаров, Г.Г. Онищенко, Т.И. Трегуб, И.П. Астафьева и др. из Всероссийского центра медицины катастроф ВЦМК «Защита» [3].

В Московском государственном текстильном университете (МГТУ) разработаны методы присоединения антимикробных препаратов к волокнам целлюлозных тканей, не предусматривающие образования химической связи между волокном и антимикробным веществом [4].

Установлены оптимальные технологические режимы промышленного производства биологически активных текстильных материалов, изготовленных на основе модифицированной целлюлозы (В.Н. Филатов и др.) [5].

Разработано семейство антимикробных материалов в виде перевязочных средств первой помощи «АКТИВТЕКС», представляющих собой трехслойные повязки с промежуточным слоем из трикотажного кругловязаного полотна, способных обеспечивать эффективное комплексное воздействие на рану (С.Н. Болдырев, Т.С. Васильева и др.) [6, 7, 8].

В зарубежной практике (Японии, Болгарии, Швейцарии, Канаде, США и др.) для изготовления антимикробных материалов широко применяются текстильные полотна, в том числе нетканые материалы, используемые в производстве постельного белья, санитарно-гигиенических изделий, средств личной гигиены, перевязочных материалов, одежды и др.

Нетканые полотна являются перспективными носителями антимикробных препаратов. В отличие от тканей и трикотажа изготовление нетканых медицинских материалов не требует применения сложного оборудования, их можно получать из отходов производств волокон и нитей. Нетканые полотна обладают хорошей впитываемостью, что позволяет облегчить процесс их обработки лекарственными препаратами, обеспечить легкость прохождения и удерживания пото- и раневых отделений [9, 10]. Они легко режутся в любых направлениях, не нарушая структуры материала, образуя неосыпаемый край, могут свободно контактировать с открытыми раневыми поверхностями. При этом использование тканых и трикотажных полотен не всегда желательно в медицинской практике из-за высокой растяжимости трикотажа, а так же ограниченной подвижности и осыпаемости краев тканей [11]. Нетканые полотна легки и удобны в носке, приятны и мягки на ощупь, характеризуются невысокой стоимостью [12,13].

Однако сегодня нетканые полотна в производстве антимикробных материалов используются ограниченно. Антимикробные материалы на нетканых носителях в основном применяют для изготовления изделий разового назначения: перевязочных средств, повязок, салфеток, санитарно-гигиенических изделий, средств личной гигиены и т.п. Причина такого положения - недостаточность сведений и слабая изученность физико-механических, гигиенических, защитных (антимикробных), других специальных свойств антимикробных нетканых полотен. Поэтому разработка антимикробных медицинских материалов на нетканых носителях, получение новых сведений о свойствах таких материалов является актуальной научной задачей, имеющей важное социальное значение.

Работа выполнялась по тематическому плану НИР МГУДТ 1996-2005 гг., гранту МГУДТ 2003 г. и по программе «ЗН» Министерства образования РФ 2002-2004 гг.

Целью работы является разработка нового антимикробного материала, выполненного на нетканой основе, обладающего оптимальными физико-механическими свойствами, гигиеничностью, устойчивым антимикробным синергическим эффектом, обеспечивающего безопасность использования, а так же защиту больных и медперсонала от воздействия патогенной микрофлоры.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка требований и номенклатуры показателей качества нетканых полотен как носителей антимикробных материалов;

- анализ методов испытаний текстильных полотен медицинского назначения, разработка и усовершенствование методов их испытаний;

- научное обоснование и разработка состава, структуры, технологии получения нетканых носителей антимикробных материалов;

- анализ антимикробных веществ, разработка эффективного биологически активного комплекса, изучение механизма его антимикробного действия и способа присоединения к волокнам нетканого полотна;

- проведение теоретических и экспериментальных исследований текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов в условиях действия механической силы и влаги;

- исследование устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к действию патогенной микрофлоры, мокрым обработкам и бытовым стиркам;

- оценка экономической эффективности получения нетканого антимикробного материала и разработка рекомендаций по его применению.

Объекты исследования. Объектами исследования в работе являлись текстильные полотна медицинского назначения и нетканые антимикробные материалы (показатели их качества, структуры, свойств), методы и средства испытаний текстильных медицинских полотен и нетканых антимикробных материалов, биологически активные агенты и их композиции.

Основные методы исследования. Исследования выполнялись на базе теоретических подходов, экспериментов и системного анализа. В работе использовались экспериментальные методы исследования механических свойств, вязкоупругости и гигиеничности текстильных медицинских полотен и нетканых антимикробных материалов, метод «зон» и фотоколориметрический метод оценки их защитной эффективности, метод социологического исследования и метод экспертных оценок, программные продукты ПК.

Научная новизна проведенных исследований.

Научная новизна результатов исследований состоит в том, что:

- развиты научные основы создания и изучения свойств нетканых полотен как носителей антимикробных материалов;

- научно обоснованы и практически подтверждены оптимальный волокнистый состав, структура и режимы изготовления нетканых текстильных носителей;

- теоретически обоснован и предложен биологически активный комплекс, раскрыт механизм его присоединения к волокнам нетканого полотна и химизм антимикробного действия;

- разработано устройство для определения вязкоупругих свойств текстильных полотен медицинского назначения и антимикробных материалов на их основе, научная новизна которого подтверждена патентом РФ № 2251094, 2005 г.;

- разработана установка для определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов (положительное решение от 07.06.2005 г. по заявке № 2004118630);

- получены новые данные о прочности, разрывном удлинении, вязко-упругих характеристиках, гигиеничности, антимикробной активности текстильных полотен и нетканых антимикробных материалов.

Значения полученных результатов для теории и практики.

Для теории существенное значение имеет:

- методика научного обоснования состава, структуры и системы получения нетканых полотен как носителей антимикробных медицинских материалов с заданными свойствами; для практики существенное значение имеют:

- разработанная технология изготовления нетканых текстильных носителей медицинского назначения;

- биологически активный комплекс на основе катамина АБ в сочетании с йодистым калием, обладающий пролонгируемым антимикробным синерги-ческим эффектом, широтой спектра действия на патогенную микрофлору;

- технология нанесения антимикробного комплекса на текстильные носители;

- предлагаемое устройство для определения вязкоупругих свойств текстильных полотен и антимикробных материалов медицинского назначения;

- разработанная установка для определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов;

- рекомендации по расширению применения антимикробных материалов для изделий медицинского назначения.

Апробация результатов работы.

Апробация результатов исследований проводилась в виде научных публикаций, выступлений на научных конференциях, выполнении исследований по тематике конкурсных научных программ Министерства образования РФ.

Основные положения работы получили положительную оценку на:

- Международных научных и научно-технических конференциях: «Роль предметов личного потребления в формировании среды жизнедеятельности человека» (г. Москва, МГУДТ, 4-5 декабря, 2002 г.); «Достижения текстильной химии в производстве» (г. Иваново, 7-9 сентября, 2004 г.); «Актуальные проблемы науки, техники и экономики производства изделий из кожи» (г. Витебск, 4-5 декабря, 2004 г.);

- научных конференциях студентов и аспирантов (г. Москва, МГУДТ, 10-13 апреля, 2001 г., 9-12 апреля, 2002 г.);

- в открытом конкурсе на лучшую научную работу студентов, аспирантов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Министерства образования РФ 2002 г., в котором работа на тему «Разработка и исследование антимикробных нетканых полотен для защитных изделий персонала МЧС и медицинских служб», написанная по материалам диссертации, получила первую премию, а ее автор Н.А. Макарова награждена медалью Министерства образования РФ.

Реализация результатов исследований. На базе ОАО НИИ «Нетканых материалов» («НИИНМ») г. Серпухов изготовлена опытная партия разработанного нетканого антимикробного материала.

Устройство (патент РФ № 2251094, 2005 г.) для определения вязкоуп-ругих свойств текстильных полотен и антимикробных материалов внедрено в учебный процесс в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна (СПбГУТД).

На базе Всероссийского центра медицины катастроф ВЦМК «Защита» проведена эксплуатация опытной партии нетканого антимикробного материала.

Автор защищает:

- волокнистый состав, структуру нетканых полотен как носителей антимикробных материалов и технологию их изготовления;

- биологически активный комплекс, методику и способ его нанесения на текстильные носители медицинского назначения;

- устройство для определения вязкоупругих свойств (патент РФ № 2251094, 2005 г.) и установку для определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов (положительное решение от 07.06.2005 г. по заявке № 2004118630.);

- методики оценки устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к действию мокрых обработок и бытовых стирок;

- результаты комплексных исследований текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов;

- новые данные о прочности, вязкоупругих свойствах, гигиеничности, антимикробной активности текстильных полотен и нетканых антимикробных материалов.

Публикации.

Материалы, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в 10 печатных работах, патенте РФ № 2251094.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из общей характеристики работы, введения, шести глав, общего заключения по работе, списка используемой литературы и приложения. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит приложения, представленные на 44 страницах, 18 рисунков и 23 таблицы. Список литературы включает 94 источника.

ВВЕДЕНИЕ

Современное состояние проблемы

Текстильные полотна и, прежде всего ткани, трикотаж достаточно широко используются в качестве носителей антимикробных материалов.

Распространенными носителями антимикробных материалов являются ткани из целлюлозных волокон, выработанные простыми (главными) переплетениями с гладкой однородной поверхностью - хлопчатобумажные бязи, мадаполамы, миткали, льняные и полульняные полотна со следующими структурными характеристиками: поверхностной плотностью - 130-160 г/м

О О бязи; 90-100 г/м - мадаполамы, миткали; 130-210 г/м - льняные и полульняные полотна; числом нитей на 10 см - 258-278 по основе и 200-216 по утку -бязи; 280-318 по основе и 190-272 по утку - ткани миткалевой группы; 160234 по основе и 190-234 по утку - льняные и полульняные полотна. Линейное заполнение для рассмотренных тканей составляет 40-60 % по основе и 40-50 % по утку [14, 15, 16].

Из числа целлюлозных тканей наибольший интерес для медицины представляют ткани с присоединенными химической связью антимикробными агентами, характеризующиеся способностью сохранять устойчивый бактерицидный эффект после многократных стирок, стерилизации, автоклавиро-вания и др. Для этого целлюлозу подвергают предварительной обработке с целью введения в макромолекулу реакционноспособных функциональных групп, способных взаимодействовать с бактерицидными или фунгицидными препаратами.

Механизм присоединения бактерицидных веществ к целлюлозному волокну химической связью в общем виде было предложено представлять следующим образом [17]: где А — группы, способные реагировать с гидроксильными груп-А ^^ пами целлюлозы; В - остаток соединения алифатического, арома

В — С — М, тического или гетероциклического ряда; С - ионогенные группы;

Д /

М — препарат, обладающий антимикробными свойствами (ионы металлов, четвертичные аммониевые основания, антибиотики, йод, остатки ртути и оловоорганических соединений и др.)

Антимикробные ткани из целлюлозных волокон нашли применение в производстве медицинских повязок, салфеток, санитарно-гигиенических изделий, нательного и постельного белья, чулочно-носочных изделий, стелек, а так же защитной спецодежды при работе с возбудителями опасных инфекций чумой, сибирской язвой, бруцеллезом и др. [3].

Например, повязка на основе хлопчатобумажной ткани полотняного переплетения и слоем из лекарственных веществ сокращает обсемененность кожных покровов человека, прерывает механизм передачи инфекционных болезней [18].

Салфетки, выполненные из низкосортного хлопчатобумажного сырья поверхностной плотности - 120-170 г/м с содержанием антимикробного, противогрибкового или дезодорирующего состава в количестве 10-70% от массы материала, относят к санитарно-гигиеническим изделиям, их используют в быту и в производственной сфере [19].

Медицинские повязки, представляющие собой стерильную хлопковую марлю или подобный текстильный материал с фармацевтическим носителем в виде мази, пасты, аэрозоля и др., нашли применение для лечения язв прикованных к постели пациентов [20].

Чулочно-носочные изделия и стельки, полученные на основе хлопчатобумажных тканей, обладают отличительным микоцидным эффектом, устойчивым к многократным стиркам. Их применяют для лечения и предупреждения кожных заболеваний [11].

Наиболее устойчивый антимикробный эффект достигается при введении реакционных групп в молекулу целлюлозы методами алкилирования или синтеза привитых сополимеров целлюлозы [2].

Путем О-алкилирования в макромолекулу целлюлозы сначала вводят активный краситель, а затем антимикробное вещество. Такой вариант является достаточно простым и доступным.

Взаимодействие реагентов протекает по схеме с образованием ионной связи:

Целл -О-Кр- S03H + H2N - [БК] -> Целл -О-Кр- S03~ + H3IST - [БК], где: Кр — краситель; [БК] - молекула антимикробного вещества.

На основе модифицированной целлюлозы с реакционно активными группировками лекарственных веществ созданы раневые покрытия, предназначенные для ускоренного заживления гнойных ран и ожогов, применение которых в 2 раза сокращает срок их лечения. [21].

Эффективными носителями антимикробных препаратов являются искусственные и синтетические волокна и нити. Так, вводя в прядильный раствор или расплав полимера различные бактерицидные вещества, получены ткани из поливинилспиртовых, полиэтилентерефталатных, фторлоновых, гидратцеллюлозных и ацетатных волокон и нитей. Однако их недостатком является неустойчивость антимикробного эффекта к многократным стиркам. Поэтому такие ткани могут использоваться для изделий, рассчитанных на небольшое количество стирок, либо предназначенных для условий, в которых они не подвергаются водным обработкам [2].

Антимикробные ткани из поливинилспиртовых, полиакрилонитриль-ных, полиамидных нитей используют, например, для изготовления санитарно-гигиенических, чулочно-носочных изделий, а так же ковриков для больниц [11].

Широкое применение антимикробные синтетические нити получили в виде шовных материалов [11, 22]. Такая хирургическая нить представляет собой новую лекарственную форму химиотерапевтических препаратов, что позволяет избежать побочного воздействия на органы и ткани человека, часто возникающего при традиционных способах внедрения лекарств. По данным института хирургии им. А. В. Вишневского из всех известных антимикробных шовных материалов наиболее высоким и пролонгируемым лечебным действием обладают полипропиленовые и поликапроамидные шовные нити [11]. Так же синтетические нити с антимикробными свойствами используются как сосудистые протезы [23, 24, 25].

Помимо тканей в качестве текстильных носителей антимикробных материалов применение получили трикотажные полотна. Трикотажное полотно в отличие от тканей обладает хорошей подвижностью: гибкостью, эластичностью, растяжимостью, что позволяет получать изделия в виде трубок различных диаметров и форм [11]. Вид переплетения трикотажного материала является одной из основных характеристик, определяющих его свойства: растяжимость, распускаемость, формоустойчивость и др. Широкое распространение в медицине получили трикотажные полотна главных переплетений (гладь, ластик, трико и др.).

Трикотажные полотна на основе полиэфирных, полиамидных нитей, а так же хлопчатобумажной пряжи безверетенного прядения поверхностной плотностью 140-280 г/м [26, 27, 28] используются для получения перевязочных материалов. Они обладают высокой капиллярностью, легкостью, свободно отделяются от раневой поверхности. Высокая формоустойчивость при стирке и стойкость к стерилизации позволяет использовать изделия из трикотажных синтетических материалов многократно - до 10 раз [11].

Трикотажные полотна из синтетических нитей, например полиэфирных, могут применяться в перевязочных изделиях в качестве атравматиче-ского слоя [29].

Хлопчатобумажные трикотажные материалы с комплексом лечебных и антимикробных веществ применяются в медицинских повязках и салфетках. Они хорошо сорбируют раневые отделяемые, обладают выраженными антимикробными свойствами, характеризуются повышенным лечебным эффектом, обеспечивают динамическое очищение инфицированных ран, пролонгируемое лечебное действие и менее частую смену повязок при практически полной атравматичности [29, 30].

Например, антимикробные повязки и салфетки из хлопчатобумажного трикотажа - «АКТИВТЕКС» предназначены для лечения трофических язв и язвенных дефектов при синдроме диабетической стопы. Они содержат лекарственные средства местноанастезирующего, антисептического и ранозажив-ляющего действия в комплексе с биосовместимым полимером-полисахаридом, который при смачивании водой набухает, образуя гель, обеспечивая пролонгированный выход лекарственных препаратов в рану [31, 32]. Применение салфеток «АКТИВТЕКС» повышает эффективность лечения трофичеких язв за счет того, что на первой стадии сочетание антиокси-дантного и антимикробного действия приводит к улучшению результата лечения, а на второй - сочетание антимикробного и ранозаживляющего действия природного происхождения - к сокращению срока заживления [33].

В качестве медицинских тампонов и хирургических повязок используют хлопколавсановые трикотажные полотна с антимикробными свойствами. Они эластичны, легко укладываются на раневые рельефные поверхности, вводятся в щелевидные раны, а так же легко и относительно безболезненно выводятся из них, обладают высокой гигроскопичностью и капиллярностью, обеспечивают дренаж - важнейший фактор лечебного воздействия на рану, при этом не уступают по основным свойствам тампонам и повязкам из медицинской марли. Конструкция изделий (трикотажное плетение, гладкая кромка) упрощает эксплуатацию хлопколавсановых тампонов, исключает возможность оставлять мельчайшие нити перевязочного материала в ране, что нередко происходит при использовании тампонов из марли [34].

В восстановительной хирургии уже много лет с успехом используются плоские вязаные сетчатые полотна из антимикробных полипропиленовых нитей [11, 34], а сетчатые трикотажные полотна из полипропиленовых нитей в сочетании с полиамидными применяются вместо марлевых салфеток как антимикробные покрытия ожоговых ран [11,35].

Нетканые полотна являются перспективными носителями антимикробных препаратов. Наиболее распространенными в нашей стране и за рубежом оказались нетканые материалы, получаемые иглопробивным и холсто-прошивным, термоскрепленным способами, склеиванием и их комбинациями [36].

Иглопробивные нетканые материалы из полипропиленовых волокон с поверхностной плотностью от 100 г/м , а так же на основе поливинилспирто-вых волокон с химически связанными антимикробными агентами нашли применение в качестве биологически активных тампонов [37]. Наличие у полипропиленовых волокон катионо- и анионообменных групп, а у лекарственных препаратов основных или кислотных групп с различной ионной силой позволяет управлять прочностью связи между теми и другими, что соответственно дает возможность получать биологически активные нетканые материалы с варьируемыми сроками терапевтического действия. В опытах по определению антимикробной активности таких полотен по методу инфицированного агара было показано, что средний диаметр зоны подавления роста культуры Вас. Subkilis составляет от 27 до 45 мм в зависимости от вида антибиотиков [37].

Медицинский нетканый материал в виде холстопрошивного безниточного полотна из отбеленной модифицированной вискозы применяют в качестве повязок [11, 38, 39]. Он обладает высокой гигроскопичностью, хорошо впитывает и эффективно отсасывает раневое отделяемое. Воздухопроницаемость повязки из такого нетканого полотна по сравнению с ватно-марлевой повязкой увеличивается в 4 раза [11].

Термоскрепленные нетканые материалы из полиуретановых нитей применяются для изготовления эластичных повязок. Наряду с высокой эластичностью они обладают хорошей воздухопроницаемостью [11].

В целях улучшения потребительских свойств перевязочных изделий разработаны клееные фиксирующие нетканые материалы, функциональной особенностью которых являются водоупорные свойства. Их волокнистой основой является вискозное волокно [40].

Долгое время одной из важных проблем в операционных и послеоперационных являлась проблема предотвращения «пыления» текстильных материалов. Частицы волокон, попадая в открытую рану, часто являются причинами гранулем. Использование полипропиленовых нетканых материалов на латексных связующих снижает количество крупных частиц в ране (более 3 мкм) на 90 % по сравнению с хлопковыми тканями. Их используют для производства салфеток, санитарно-гигиенических изделий [11].

За рубежом разработке антимикробных медицинских материалов на текстильных носителях так же уделяется большое внимание [11,41].

Для лечения ран, ожогов, язв, пролежней и оказания первой медицинской помощи в США используют повязки из хлопкового, вискозного или хлопковискозного нетканого материала, скомпонованного с дренирующим слоем из текстильного полотна или полотна на основе искусственных волокон с распределением в них лекарственных средств [42].

Болгарские исследователи предложили антимикробную хлопчатобумажную ткань, используемую в качестве постельного белья, способную сохранять свои свойства после 30 стирок.

Швейцарской фирмой «Санитизед» на основе трикотажных полотен разработаны перевязочные материалы и чулочно-носочные изделия, используемые в качестве профилактики микозных заболеваний.

Канадские ученые предложили ткани, войлоки, трикотажные полотна, применяемые для гигиенической отделки изделий бытового назначения.

Таким образом, ткани, трикотаж и нетканые полотна являются основными текстильными носителями антимикробных материалов, используемыми в медицинской практике в нашей стране и за рубежом. Ткани и трикотаж достаточно широко применяют в производстве одежды, белья, перевязочных средств, санитарно-гигиенических и др. изделий. Нетканые полотна пока не получили такого широкого распространения и вошли в употребление в основном как перевязочные средства. Однако нетканые антимикробные материалы начинают использоваться для изготовления спецодежды и постельных принадлежностей, но чаще всего такие изделия являются разового назначения.

С целью создания биологически активных текстильных материалов, обладающих широким спектром антимикробного действия, устойчивостью к различным обработкам применяют разнообразные группы антимикробных веществ, принадлежащих к классам органических и неорганических соединений. Наиболее распространенными из них являются металлы и их соли, соли четвертичных аммониевых оснований, производные фенола, различные гетероциклические соединения, в том числе нитрофуранового ряда, антибиотики, антимикробные красители и др. [3, 41, 43, 44].

Из металлов наиболее активным антисептиком является серебро. Материалы, пропитанные растворами солей серебра (посеребренная вода, лимон-но- или молочнокислое, а так же хлористое серебро), способствуют заживлению ран и предупреждают их нагноение. Однако практическое применение серебра нецелесообразно ввиду его высокой стоимости, а так же под действием солнечного света происходит разложение серебряных солей, вызывающее изменение цвета материала [41, 43].

Хороший антимикробный эффект достигается при обработке волокнистых материалов соединениями ртути, производными олова с общей формулой R3SnX или [R3Sn]20, где (R — алкил, циклоалкил, фенил и др., X - остаток любой кислоты), которые характеризуются значительной антимикробной активностью. Однако они обладают высокой токсичностью, но считается [41, 43], что оловоорганические соединения менее токсичны, чем соединения ртути. Помимо высокой токсичности соли ртути хорошо всасываются через кожу и поэтому опасны не только при обработках, но и при эксплуатации. Тем не менее, за рубежом рекомендуется использовать соли фенилртути: ацетат, олеат, стеарат и др. [41].

Широкое применение для придания антимикробных свойств текстильным материалам получили соединения меди благодаря невысокой стоимости, незначительной токсичности и достаточно высокой биологической активности. Материалы, обработанные солями меди, проявляют устойчивый антимикробный эффект, сохраняющийся после многократных стирок, обладают вирулицидным действием [41, 44, 45].

Наряду с солями металлов для получения биологически активных текстильных материалов применяют четвертичные аммониевые основания, наиболее широким спектром из которых обладает катамин АБ —

СН3 I

CH3-(CH2)2n+1-N+-CH2C6H5] С/ I

СН3 алкилдиметилбензиламмония хлорид, катионный поверхностно-активный антисептик, характеризующийся детергентными свойствами [3,41, 45,46].

Катамин АБ представляет собой четвертичную аммониевую соль ал-килдиметилбензиламмоний хлоридов, где алкил - смесь нормальных алкиль-ных радикалов п = 10-18 или п = 12-14 со средней молекулярной массой - 357 + 10. Его рекомендуется использовать для обработки рук хирурга, операционного поля и раневых поверхностей, а так же дезинфекции хирургических инструментов, предметов ухода за больными и помещений [3, 46, 47]. При этом достаточные антимикробные свойства катамин АБ проявляет в концентрации, не превышающей 1,5 масс % [3, 48].

Материалы, содержащие катамин АБ, можно использовать для изготовления нательного и постельного белья, спецодежды для медперсонала, одежды для работы в спецусловиях, для изготовления предметов больничного обихода.

Помимо перечисленных соединений для получения биологически активных текстильных материалов так же используются производные фенола, из которых наибольшее практическое применение нашел гексахлорофен —

ОН ОН с/ Ct

Гексахлорофен проявляет высокую активность в отношении грамполо-жительных бактерий, а так же обладает фунгицидным действием. Например, продукт взаимодействия привитого сополимера целлюлозы с гексахлорофе-ном имеет достаточно устойчивую к гидролизу связь, поэтому текстильные материалы из этого волокна выдерживают без заметного ухудшения антимикробных свойств до 30 стирок. При этом они снижают микробную обсеме-ненность кожных покровов больных в 3-6 раз.

Такие полотна применяют при изготовлении нательного и постельного белья для больных, находящихся в клиниках после операций, в результате которых ослаблено сопротивление организма к действию микроорганизмов [2]. Однако гексахлорофен слабо влияет на грамотрицательную флору и в некоторой степени ухудшает гигиенические свойства целлюлозных полотен, поскольку к волокну прививается большое количество (4-10 %) препарата [3, 49].

Наряду с гексахлорофеном практическое применение находит пента-хлорофен, но этот препарат и его водорастворимые соли обладают высокой токсичностью и неприятным запахом [41,43].

Широким спектром антимикробного действия, высокой антимикробной активностью и относительно низкой токсичностью обладает соединение нитрофуранового ряда — l-[b-(5 нитрофурил-2)-акрилиденамино]-гидантоин -фурагин

В молекуле фурагина содержится имидный водород, способный замещаться металлами. В связи с этим подобные соединения фурагина с некоторыми металлами малорастворимы в воде, что позволяет придавать текстильным полотнам антимикробные свойства, устойчивые при эксплуатации [3, 41, 43, 49]. Фурагин активен в отношении грамположительных (стафилококки, стрептококки), грамотрицательных микроорганизмов (кишечная палочка) за исключением синегнойной палочки [3].

Для придания бактерицидных свойств текстильным материалам так же используют антибиотики [41, 43, 47, 50]: О о = с с = о N н S

- цефалоспорин

R*

О = С — ОН

СН СН

V 3

СН ОН N

- тетрациклин

ОН О ОН он о о

И др.

Клинические исследования антибиотиков показали, что к ним чувствительна грамположительная и грамотрицательная микрофлора, в том числе кишечная группа бактерий, протей, синегнойная палочка [41, 50].

Так же применяют антимикробные анилиновые красители [41, 43, 47,51]:

- бриллиантовый зеленый

СН.

С н о о" О он

- метиленовыи синии н.с ^ ^

6 ^N ^

Нf N

N+ ^

CI - зн о 2

- этакридина лактат оснг он т

СН — СН — с он

Антимикробные красители обладают невысокой токсичностью, однако чувствительность микроорганизмов к ним неодинакова [41, 43]. Особенно чувствительны к анилиновым красителям грамположительные бактерии и кокки. Вместе с этим следует иметь в виду то, что в белковой среде (гной, кровь) антимикробное действие красителей резко снижается [43].

Таким образом, анализ литературных источников, посвященных антимикробным материалам медицинского назначения, выполненных на основе текстильных носителей, показал, что такие материалы необходимы для современных условий существования человека: в быту и промышленности, в борьбе с опасными вирусами и бактериями, в условиях эпидемий и чрезвычайных ситуаций.

Антимикробные материалы успешно применяются для лечения и профилактики гнойной инфекции в кожно-венерологических диспансерах, гинекологических и родовспомогательных учреждениях, в различных областях народного хозяйства.

Они представляют интерес для отраслей промышленности, которые нуждаются в повышенной чистоте производства (радиоэлектронной, космической, авиационной), при лечении злокачественных опухолей в качестве радиационных аппликаторов.

Важное место занимают антимикробные материалы, из которых изготавливают медицинскую одежду, в том числе и специальную одежду для хирургов. Она не только обеспечит снижение послеоперационных патологий, но и защитит самого хирурга от инфекции, что очень актуально в связи с распространением такого заболевания, как «СПИД».

Сегодня в ассортименте медицинских изделий на основе текстильных антимикробных материалов преобладают изделия, получаемые из тканых и трикотажных текстильных полотен. Нетканые полотна в производстве антимикробных материалов используются ограниченно. Антимикробные материалы на нетканых носителях в основном применяют для изготовления перевязочных средств, повязок, салфеток, санитарно-гигиенических изделий, средств личной гигиены, медицинской спецодежды и белья (постельного, нательного, операционного) разового назначения. Причиной является отсутствие четких требований, недостаточность сведений о показателях качества и слабая изученность свойств нетканых полотен.

Задачами работы являются:

Заключение диссертации по теме «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности», Макарова, Наталья Александровна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании данных литературных источников, практики работы научных и медицинских учреждений, МЧС разработана и предложена классификация медицинских изделий, изготавливаемых из текстильных материалов, сформулированы предъявляемые к ним требования. Установлены требования к текстильным полотнам, используемым в производстве медицинских изделий, и нетканым полотнам как носителям антимикробных материалов.

2. Определены наиболее значимые показатели, характеризующие основные свойства и качество текстильных полотен и нетканых антимикробных материалов медицинского назначения; разработана номенклатура показателей их качества.

3. Предложен волокнистый состав и способ производства нетканых носителей антимикробных материалов, режимы и параметры их изготовления гидроструйной технологией. Разработаны технические условия на нетканое антимикробное гидроскрепленное полотно (ТУ 8397-260-00302327-2004).

4. Для придания антимикробной активности текстильным полотнам, в том числе нетканым носителям, предложен биологически активный комплекс, обладающий антимикробной устойчивостью к патогенной микрофлоре, состоящий из катамина АБ в сочетании с йодистым калием. Раскрыты химизм его антимикробного действия и механизм присоединения к волокнам нетканого полотна.

5. Разработано устройство для нанесения антимикробного комплекса катамин АБ + йодистый калий на текстильные полотна и нетканые носители методом обрызгивания и указаны режимы его нанесения.

6. Определение показателей вязкоупругих свойств текстильных полотен и антимикробных материалов проводилось на приборе ИД-15 (ЛИТЛП/СПбГУДТ), на базе которого разработано устройство, научная новизна которого подтверждена патентом РФ № 2251094.

7. Разработан прибор и методика определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов (положительное решение от 07.06.2005 г. по заявке № 2004118630).

8. Механическая прочность разработанного нетканого антимикробного материала As удовлетворяет предъявляемым требованиям и превышает прочностные характеристики нетканых полотен отечественного и зарубежного производства. Упругие свойства антимикробного материала А5 схожи с упругостью хлопчатобумажной ткани Ть

9. Гигроскопичность предлагаемого антимикробного материала As составляет 16-17 %, воздухопроницаемость 640-650 дм3/м2с, капиллярность не менее 300 мм/ч и влагоемкость не менее 10 г/г.

10. Полученный антимикробный материал А5 проявляет ярко выраженную антимикробную активность и широту спектра действия на патогенную микрофлору (золотистый стафилококк, кишечную палочку, дрожжеподоб-ный грибок), обладает пролонгируемым лечебным действием и сохраняет антимикробные свойства при шести мокрых обработках.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Макарова, Наталья Александровна, 2005 год

1. Роговин З.А. Новые целлюлозные материалы. М.: Знание, 1967. —62 с.

2. Роговин З.А., Гальбрайх Л.С. Химические превращения и модификация целлюлозы. Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Химия, 1979. - 205 с.

3. Седов А.В., Гончаров С.Ф., Онищенко Г.Г., Трегуб Т.И., Жиляев Е.Г. Антимикробные материалы в профилактике инфекционных болезней. М.: ВЦМК «Защита», 1998. - 200 с.

4. Кричевский Г.Е. Разработка антимикробных текстильных материалов, обладающих повышенной устойчивостью к стиркам. Отчет МТИ. — М, 1987.-33 с.

5. Макарова Н.А., Бузов Б.А., Мишаков В.Ю., Заметта Б.В. Современные антимикробные материалы на текстильных носителях // Ж. Текстильная промышленность, 2002. № 2. - С. 32-33.

6. Макарова Н.А., Бузов Б.А., Мишаков В.Ю. Антимикробное нетканое полотно, обработанное препаратом катамин АБ + йодистый калий // Ж. Технический текстиль, 2003. № 5. - С. 29-31.

7. Вайнбург В.М., Васильев М.П., Жуковский В.А. Хлопчатобумажная промышленность. Обзорная информация. Текстильные материалы медицинского назначения. -М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991. № 8. - 53 с.

8. Пузанова Н.В., Заметта Б.В., Тонких И.А. Еще раз о гидроструйной технологии нетканых медицинских полотен // Ж. Текстиль, 2002. №1. — С. 7-8.

9. Егоркина Е.А. Новый подход к решению старых проблем в области медицины и здравоохранения в России // Ж. Курьер, 2005. №1. - С. 9-11.

10. ГОСТ 11680-76. Ткани бязевой группы. Технические условия.

11. ГОСТ 7138-83. Ткани хлопчатобумажные миткалевой группы. Технические условия.

12. ГОСТ 10138-93. Ткани чистольняные, льняные и полульняные бельевые (для постельного и нательного белья). Технические условия.

13. Целлюлоза и ее производные (сборник статей) / под ред. Н. Байклза и Л. Сегала. Перевод с английского под ред. З.А. Роговина. М.: Мир, 1974. -том № 2. - 510 с.

14. Патент РФ № 2001635, 1993. Медицинская повязка.

15. Патент РФ № 2159601, 2000. Салфетка хлопчатобумажная и санитарно-гигиенический комплект на её основе.

16. Патент США № 5.266.330, 1993. Метод лечения давящих язв.

17. Медушева Е.О. Раневые покрытия нового поколения на основе модифицированных текстильных материалов. Материалы симпозиума по техническому текстилю, нетканым материалам и защитной одежде, 2003.

18. Патент РФ № 1473147, 1998. Способ получения хирургического шовного материала с антимикробным действием.

19. Федоровская Т.С. Применение химических волокон в медицине и санитарии. М.: НИИТЭХИМ, 1987. - 42 с.

20. Новые разработки в области производства текстильных изделий медицинского назначения / под ред. В.Н. Филатова. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1989.- 154 с.

21. Патент РФ № 2157244, 2000. Способ получения материала с антимикробными свойствами.

22. ГОСТ 7880-77. Полотно трикотажное вертелочное гладкое. Общие технические условия.

23. ГОСТ 14171-78. Полотно трикотажное с плоскофанговых и кругло-вязальных машин. Общие технические условия.

24. ГОСТ 9997-82. Полотно трикотажное вертелочное из синтетических нитей.

25. Патент РФ № 2134126, 1999. Перевязочное средство.

26. Патент РФ № 2189210, 2002. Многослойная медицинская повязка.

27. Патент РФ № 2101033. Перевязочный материал с пролонгированным лечебным действием. 1996.

28. Патент РФ № 2178310, 2002. Способ лечения язвенных дефектов при синдроме диабетической стопы.

29. Патент РФ № 2178311, 2002. Способ лечения трофических язв венозного генеза. ^

30. Вайнбург В.М., Виноградова JI.E., Штягина Л.М., Хохлова В.А. Материалы медицинского назначения на основе гидроксилсодержащих волокон // Ж. Текстильная промышленность, 1994. № 5-6. - С. 30-31.

31. Испытание трикотажа. Textile Horizons, 1985. - № 5. - С. 32-33.

32. Нетканые текстильные материалы. Производство тканеподобных нетканых материалов без использования пряжи за рубежом. Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1979. Вып. № 2. - 54с.

33. Вайнбург В.М., Штягина J1.M., Илларионова E.JL, Чуфаровская Т.И. Биологически активные нетканые материалы // Ж. Технический текстиль, 2003. № 6. - С. 24-26.

34. Патент РФ № 2044549, 1995. Повязка для лечения инфицированных ран и оказания первой медицинской помощи.

35. Патент РФ № 2143281, 2000. Повязка для лечения ран, ожогов, язв, пролежней и оказания первой медицинской помощи.

36. Патент США 4748076, 1988. Влагопоглощающий материал.

37. Современные подходы к разработке эффективных перевязочных средств и шовных материалов / под ред. А.А. Адамяна. М.,1989. - 287 с.

38. Козинда З.Ю., Горбачева Е.Г., Суворова J1.M. Методы получения текстильных материалов со специальными свойствами (антимикробными и огнезащитными). М.: Легпробытиздат, 1988. - 112 с.

39. Кощеев B.C., Клемпарская Н.Н., Седов А.В. и др. Антимикробные материалы в медицине / под ред. Л.А. Ильина. М.: Медицина, 1987. - 192 с.

40. Вирник А.Д., Мальцева Т.А. Придание волокнистым материалам антимикробных и антигрибковых свойств. Обзорная информация. М., 1966. -56 с.

41. Казакявичюте Г.А., Корчагин И.В., Кулькова О.Н., Седов А.В., Ильин В.В. Придание антимикробных свойств целлюлозным текстильным материалам // Ж. Текстильная промышленность, 1983. № 9. - С. 53-55.

42. Гончаров С.Ф., Седов А.В. Применение антимикробных материалов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций // Спасение, защита, безопасность новое в науке, технике, технологии. Тезисы докладов научно-практической конференции. - М., 1995. - С. 86.

43. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Пособие для врачей. — М.: ООО «Новая волна», 2001. том 2. - 530 с.

44. Седов А.В., Трегуб Т.И., Астафьева И.П. Применение изделий из антимикробных материалов в комплексе профилактических мероприятий в чрезвычайных ситуациях: Методические рекомендации № 99/108. М.: ВЦМК «Защита», 2000. - 15 с.

45. Вайншельбойм A.Jl., Полякова Л.Н., Кричевский Г.Е. Антимикробные материалы, содержащие фурагин // Ж. Текстильная промышленность, 1989. -№ 12.-С. 54-55.

46. Корчагин М.В. Изучение возможности применения кремнийоргани-ческих соединений для антимикробной отделки хлопчатобумажных тканей Отчет МТИ. М., 1985. - 25с.

47. Горбачева И.Н., Козинда З.Ю., Суворова Е.Г. Биоцидные красители // Ж. Анилинокрасочная промышленность, 1979. № 3. - С. 7-11.

48. Медико-технические проблемы индивидуальной защиты человека. / Под ред. B.C. Кощеева. М., 1982. - 120 с.

49. Вайнбург В.М., Штягина Л.М., Илларионова Е.Л., Чуфаровская Т.И. Биологически активные материалы // Ж. Технический текстиль, 2003. — № 6. -С. 24-25.

50. Виноградова Л.Е., Вайнбург В.М., Шамолина И.И. Отделка текстильных материалов гигиенического назначения // Ж. Текстильная промышленность, 1994. № 5-6. - С. 28-30.

51. Гусев В.Е., Виноградова Е.М. Новые связующие в производстве нетканых материалов // Ж. Текстильная промышленность, 1978. № 3. - С. 5253.

52. Патент РФ № 2124901, 1999. Гипсовый бинт.

53. Патент РФ № 2107473, 1998. Медицинская заплата.

54. ГОСТ 24760-81. Халаты медицинские женские. ТУ.

55. ГОСТ 25194-82. Халаты медицинские мужские. ТУ.

56. ГОСТ 23060-78. Костюмы госпитальные женские. ТУ.

57. ГОСТ 23059-78. Костюмы госпитальные мужские. ТУ.

58. ГОСТ 9896-88. Комплект женской санитарной одежды. ТУ.

59. ГОСТ 9897-88. Комплект мужской санитарной одежды. ТУ.

60. ТУ 9393-001-53763838-01. Хирургические комплекты одежды из нетканого целлюлозу содержащего материала с барьерными свойствами, одноразовые, стерильные.

61. ТУ 9393-003-53763838-01. Комплект акушерский из целлюлозу содержащего нетканого материала, одноразовый, стерильный.

62. ГОСТ 12119-88. Изделия ведомственного назначения (детали белья, санитарно-госпитальная одежда, постельные принадлежности).

63. ТУ 9393-002-53763838-01. Комплект постельного белья из целлюлозу содержащего нетканого материала, одноразовый.

64. ГОСТ 1207-70. Повязки медицинские стерильные. ТУ.

65. ГОСТ 22380-93. Повязки фиксирующие контурные. ТУ.

66. ГОСТ 16977-71. Бинт эластичный медицинский. ТУ.

67. ГОСТ 1172-93. Бинты марлевые медицинские. ТУ.

68. ГОСТ 16427-93. Салфетки и отрезы медицинские. ТУ.

69. ГОСТ 22379-93. Изделия ватно-марлевые медицинские. ТУ.

70. Бузов Б.А. и др. Материаловедение швейного производства: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: «Легкая индустрия», 1978. - 456 с.

71. Гигиенические требования к одежде для детей, подростков и взрослых. СанПиН 2.4.7/1.1.1286-03. СПб.: Издательство ДЕАН, 2003 г. - 16 с.

72. Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение (волокна и нити): Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп./ Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьев, А.И. Кобляков. М.: Легпромбытиздат, 1989. - 352 с.

73. А.с. № 1747997, 1992. Устройство для испытания нитей на растяжение.

74. Эксплуатационные свойства тканей и современные методы их оценки / Под общ. ред. П.А. Колесникова.- М.: Издательство научно-технической литературы РСФСР, 1960. -475 с.

75. Патент РФ № 2144660, 2000 г. Способ определения поглощения жидкости какой-либо поверхностью материала.

76. Энциклопедический словарь. М.: Государственное научное издательство «Большая Советская энциклопедия». - том 3.

77. Булатов М.И, Калинкин И.П. Практическое руководство по колориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа. М.: Химия, 1965.-С. 64-65.

78. ОСТ 42-21-2-85. Стерилизация и дезинфекция изделий медицинского назначения. Методы, средства и режимы.

79. Бузов Б.А., Мишаков В.Ю., Макарова Н.А., Заметта Б.В. Разработка и исследование антимикробных медицинских материалов на нетканых носителях // Ж. Перспективные материалы, 2004. № 4. - С. 58-63.

80. Заметта Б.В. Технология и оборудование для изготовления нетканых материалов гидродинамическим (струйным) способом // Ж. Текстильная промышленность, 1994. № 5-6. - С. 53.

81. Бикомпонентные волокна ТРЕВИРА 252 / Б.Г. Спектор (перевод с немецкого). Серпухов: «НИИНМ», 1990. - 3 с.

82. Седов А.В., Трегуб Т.П., Астафьева И.П. Применение изделий из антимикробных материалов в комплексе профилактических мероприятий в чрезвычайных ситуациях: Методические рекомендации № 99/108. — М.: ВЦМК «Защита», 2000. 15 с.

83. Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983.-С. 527.

84. Ж. Химические волокна, 1999. № 1. - С. 30-33

85. Патент РФ № 2178029, 2002. Состав для придания антимикробных свойств текстильным материалам.

86. Волокна с особыми свойствами / Под. ред. JI.A. Вольфа. М.: Химия, 1980.-240 с.

87. Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение (текстильные полотна и изделия): Учеб. для вузов/ Н.Г. Кукин, А.Н. Соловьев, А.И. Кобля-ков. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Легпромбытиздат, 1992. - 272 с.

88. Береш Фр. М. Нетканые текстильные материалы / Под. ред. В.Б. Тихонова. М.: Легкая индустрия, 1967. - 135 с.