Способ получения бактерицидного материала на основе органомодифицированной бентонитовой глины - RU2787448C1

Описание

Изобретение относится к способу получения материала с бактерицидными свойствами на основе органомодифицированной бентонитовой глины с интеркалированными частицами серебра. Способ заключается в активации природного бентонита ионами натрия путем обработки его карбонатом натрия с последующей модификацией органическим реагентом - 2-амино-5-гуанидинпентановой кислотой (аргинин) и интеркаляцией частиц серебра из водного раствора азотнокислого серебра. Получаемый материал может быть использован в медицине и в ветеринарии в качестве бактерицидного препарата наружного применения для лечения кожных заболеваний, в препаратах для других отраслей техники, в частности для обработки тканевых, полимерных, конструкционных изделий, в том числе медицинского назначения.

Уровень техники

В медицинской практике и ветеринарии широко известно антимикробное действие серебра. Известные фармацевтические бактерицидные препараты на основе серебра в виде водных дисперсий имеют ряд недостатков - низкая агрегативная устойчивость системы и кратковременность ее действия. В качестве новых антибактериальных агентов представляют интерес бактерицидные композитные материалы с серебром на твердых поверхностях.

Известен способ получения антибактериального материала на основе активированного ионами натрия бентонита (патент RU 233067 от 22.11.2006, патент RU 2429857, опубл. 2011 г.), в котором предлагается интеркаляция ионами серебра и меди путем обработки глины в водных растворах неорганических солей этих металлов. Интеркаляцию бентонита осуществляют при использовании ультразвука, а избыток ионов натрия удаляют из системы с помощью комплексообразователя ионов щелочных металлов на основе краун-эфиров. При этом, использование исходного нитрата серебра в виде 8-20 %-ых водных растворов позволяет получить материал, содержащий от 2,35 до 2,95 масс.% серебра.

Наиболее близким по существу является изобретение (патент RU 2522935 опубл. 2014 г.), заключающееся в модифицировании неорганической глины, представленной природными натрий-кальциевой, и/или кальциевой, и/или железистой формой монтмориллонита, который модифицируют водным раствором нитрата серебра с концентрацией 0,16-9,9 масс.%. Содержание серебра в конечном продукте составляет от 0,1 до 4,35 масс.%, что отражается на эффективности подавления роста ряда патогенных микроорганизмов.

Недостатком прототипов является значительная длительность процесса и использование при модификации высоких концентраций нитрата серебра, необходимых для эффективной адсорбции серебра на поверхности природного сырья. Одним из возможных направлений снижения количества затрачиваемого дорогостоящего реагента - нитрата серебра может стать изменение физико-химических свойств минеральной основы бентонита, а именно, увеличение удельной поверхности материала и его гидрофильности. Возможным способом решения этой задачи является предварительная модификация исходного минерального сырья с использованием органических реагентов.

Известен способ получения гидрофильного порошкообразного бентонита с добавлением аминоуксусной кислоты (патент RU 2754533 опубл. 2021 г.), который, сохраняя высокую активность по отношению к воде, имеет большую удельную поверхность и внедренный органический компонент в своей структуре. Бифункциональная природа используемого органического компонента обеспечивает возможность полученного материала участвовать в процессах комплексообразования с металлами, в том числе с серебром.

Для решения поставленной технической задачи предложен способ получения бактерицидного материала на основе органомодифицированной бентонитовой глины, заключающийся в том, что природное бентонитовое сырье обрабатывается карбонатом натрия при комнатной температуре в следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонит: карбонат натрия - 45-50:0,5-1,0, остальное - вода; полученный порошок глины после высушивания при температуре 110°С до постоянной массы смешивается с кристаллической 2-амино-5-гуанидинпентановой кислотой (аргинин) в следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонит: аргинин - 45-50:3,0-5,0, остальное - вода; выдерживается при комнатной температуре 24 часа, высушивается до постоянной массы при температуре 110°С; полученный порошок глины заливается водным раствором нитрата серебра с концентрацией 0,08-0,09 мас.% в следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонит: раствор нитрата серебра - 2-5:95-98; через 24 часа глина отфильтровывается, высушивается при температуре 110°С до постоянной массы.

Образцы бентонитовой глины перед исследованиями на каждом технологическом этапе подвергали высушиванию до постоянной массы. В таблице 1 отражены экспериментальные данные измерения влажности глины в процессе высушивания при разной температуре.

Из таблицы видно, что постоянная влажность (6,5 мас. %) достигается в течение 6 часов при температуре 110-120°С.

В образцах материалов определяли содержание серебра (табл. 2). Для исследований использовался титриметрический метод количественного анализа. В результате проведенных измерений установлено, что исследуемый образец 1 (исходная бентонитовая глина) содержит 1,13 масс.% серебра, исследуемый образец 2 (активированная карбонатом натрия бентонитовая глина) содержит 1,40 масс.% серебра, исследуемые образцы 3 (серебряная форма модифицированной глицином бентонитовой глины) и 4 (серебряная форма модифицированной аргинином бентонитовой глины) содержат серебро в количестве 3,19 и 4,10 масс.% соответственно.

Из данных таблицы 2 видно, что во всех случаях имеет место поглощение глиной серебра. При этом, максимальный эффект имеет место в случае с органомодифицированными образцами. Наибольшее количество серебра содержится в образце, модифицированном аргинином.

Испытания эффективности бактерицидных свойств материала проводились на культуре Mycobacterium smegmatis в стерильных условиях с использованием стерильного оборудования и материалов. Для испытаний были использованы стерильные чашки Петри, содержащие стерильный мясопептонный агар (МПА) с рН=7,2-7,4. Толщина слоя охлажденного МПА - 2,5-3,0 мм.

В питательные среды, охлажденные до 45-48°C, вносили навески стерильного материала (суспензия модифицированного бентонита, золь серебра) в диапазоне от 5,0 до 7,0 мг на 1 мл питательной среды в виде водной дисперсии и взвесь исследуемого штамма микроорганизмов. В контрольные чашки с питательной средой вносили только взвесь исследуемых микроорганизмов. Определение чувствительности микроорганизмов к исследуемым материалам в зависимости от их концентрации в МПА, проводили после их культивирования в термостате при температуре 27-28°C в течение 48 часов.

Данные об эффективности бактерицидных свойств материалов представлены в таблице 3.

Из данных таблицы 3 видно, что исследуемые образцы существенно различаются по бактерицидной активности. Гидрозоль серебра снижает количество микроорганизмов почти на 35% (по сравнению с контрольным образцом); образцы глины в серебряной форме, модифицированной глицином и аргинином, соответственно - на 69% и 82%. При этом, максимальное бактериостатическое действие наиболее эффективного образца (серебряная форма модифицированной аргинином бентонитовой глины) достигается при концентрации материала 6,0 мг/мл.

Таким образом, достигаемый изобретением технический результат заключается в разработанном способе получения порошкообразного материала на основе органомодифицированной бентонитовой глины, обладающего выраженными бактерицидными свойствами. Органический компонент предлагаемой системы увеличивает адсорбционную активность бентонитовой глины по отношению к серебру, что позволяет более рационально использовать дорогостоящий серебросодержащий реагент. При этом предлагаемый способ достаточно прост, не требует сложного оборудования и больших энергозатрат.

Реферат

Изобретение относится к области медицины и фармацевтики, а именно к способу получения бактерицидного материала на основе органомодифицированной бентонитовой глины. Способ получения бактерицидного материала на основе органомодифицированной бентонитовой глины: карьерная бентонитовая глина обрабатывается карбонатом натрия при комнатной температуре в следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонит : карбонат натрия – 45-50:0,5-1,0, остальное – вода; полученный порошок глины после высушивания при температуре 110°С до постоянной массы смешивается с кристаллической 2-амино-5-гуанидинпентановой кислотой (аргинин) в следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонит: аргинин – 45-50: 3,0-5,0, остальное – вода; выдерживается при комнатной температуре 24 часа, высушивается до постоянной массы при температуре 110°С; полученный порошок глины заливается водным раствором нитрата серебра с концентрацией 0,08-0,09 мас.% в следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонит : раствор нитрата серебра – 2-5 : 95-98; через 24 часа глина отфильтровывается, высушивается при температуре 110°С до постоянной массы. Вышеуказанное изобретение позволяет получить материал, обладающий выраженными бактерицидными свойствами, снизить количество затрачиваемого дорогостоящего реагента нитрата серебра без сложного оборудования и больших энергозатрат. 3 табл.

Формула