Вданной статье приводятся результаты исследования комплексообразование модифицированных полиакрилонитрильных волокнистых материалов с йодом. Полученные волокнистые комплексы, содержащие бактерицидное средство — йод, рекомендованы в качестве бактерицидных перевязочных материалов для лечения гнойно-некротических заболеваний мягких тканей, а также для обеззараживания питьевой воды от микроорганизмов.
Ключевые слова: антимикробные средства, бактерицидные материалы, анионит, калий иодит, медико-биологические полимеры, гидразин, гидроксиламин, гексаметилендиамин.
Полимерные комплексы йода могут быть использованы в качестве антимикробных и дезинфицирующих средств. Особый интерес вызывают сведения о сильноосновных йодсодержащих анионитах как о новых полимерных бактерицидных материалах, предназначенных для обеззараживания питьевой воды от микроорганизмов в портативных автономных водоочистителях [1]. Комплексы йода при этом получали при взаимодействии сильноосновного анионита АВ-17–8 в хлоридной форме с раствором йода в КI [2].
Однако, полученные до сегодняшнего дня йодсодержащие гранулированные сорбенты имеют ряд недостатков: у них малая удельная поверхность, разный объем пор, длительная диффузия ионов и т. д. Кроме того, из-за короткого времени контакта дезинфицирующего материала с обеззараживаемой водой они не удовлетворяют высоким требованиям, предъявляемым к подобным дезинфектантам. Поэтому в качестве анионитов использовали волокнистые материалы, сформованные из смесей мелко зернистых ионитов и полиакрилонитрила. Поскольку волокнистые материалы обладают большей удельной поверхностью, чем ионообменные смолы, это намного ускоряет процессы сорбции и десорбции галлоидов и позволяет расширить область их применения [3].
Бурное развитие химии медико-биологических полимеров позволило создать широко применяемых на практике арсенала бактерицидных материалов. Полимерные бактерицидные материалы используются в качестве лекарственных препаратов, антимикробных тканей и изделий, стерильные покрытия для ран и ожогов [4].
В основном их антибактериальная активность обусловлена наличием в цепи четвертичных аммониевых солей и другие. Однако антибактериальные полимеры такого рода, в настоящее время получали ограниченное применение, из-за не высокого бактерицидного эффекта. Наиболее простым и широко применяемым методом придания полимерным материалам является получение их путем иммобилизации лекарственных препаратов к их макромолекулам. Иммобилизация антисептиков или антимикробных препаратов на полимерных материалах (волокнах, тканях и другие) осуществляется пропиткой раствором, эмульсии с последующим высушиванием, введением лекарственных веществ в прядильный раствор или присоединением антимикробных веществ к макромолекуле химической связью. При взаимодействии антибиотиков с полимерами акриловых кислот получены антимикробные полимеры пролонгированного действия. Часто полимерные антимикробные препараты оказывают большую эффективность по сравнению с исходными соединениями, благодаря проявлению эффекта “локальных концентрации” [5].
Многочисленные эксперименты показали, что бактерицидная активность таких материалов проявляется в результате выделения БАВ из полимера по известной схеме:
(БАВ)n (БАВ)n-1+БАВ
(БАВ)n — олигомерный бактерицидный субстрат;
n — число атомов.
Постепенное выделение из системы полимер — олигомерный БАВ можно рассматривать как системы с пролонгированным и контролируемым выделениям БАВ в среду действия.
Бактерицидные материалы с олигомерным бактерицидным субстратом относятся, в основном, к полигаллоидным анионообменным смолам с общей формулой:
СМОЛА — А Гn-
Гn- — олигойодидный или олигобромидный анион;
n — 3, 5, 7 и так далее.
Наиболее широкое интерес приобретают полийодидные анионообменные материалы связи с их высокой бактерицидной активностью. Получение полийодидных комплексов полимеров обязано протеканию следующих реакции:
J2 + J-I3-
J2 + I3-I5-
J2 + I5-I7-и так далее.
Наиболее устойчивым полийодидным анионом является I3-. Основным фактором образованию комплексов с нейтральными полимерами как поливинилпирролидон и другими поливинил амидами является участие молекул воды в связывании I3- с С=О амидной группы, посредством образования водородных связей:
Анализ результатов комплексообразования I3- ионов с незаряженными полимерами показывает, что йод с нейтральными полимерами в водном растворе образует обратимо диссоцирующую систему. Однако в случае комплексообразования I3- с заряженными анионообменными смолами с четвертичным атомом азота, как например, с полистирол — дивинил бензольными смолами с бензилтриметильными четвертичными аммонийными группами образуются полийодидные комплексы, которые не подвергаются анионному обмену, даже при обработке их растворами различных солей [6].
Исследуемые нами анионообменные волокнистые материалы, полученные различными азот содержащими реагентами содержат амидиновые, гидроксиламинные, гидразидные и другие реакционноспособные функциональные группы. Вполне вероятно, что при взаимодействии этих волокнистых анионообменных материалов с водным раствором йода в 4 % -ном КJ происходит протонизация этих групп с образованием положительного заряда и происходит образование трийодидных и в дальнейшем полийодидных комплексов по схеме:
|
а) |
б) |
Предполагается, что при этом происходит дополнительная стабилизация тригаллоиданиона ароматическим фрагментом полистирольной матрицы, путем образования донорно-акцепторного взаимодействия.
По-видимому, при дальнейшем поглощении йода смолами происходит образование набора полийодидных анионов Jn- от n=1 до n=5, 7, 9 и так далее. Они имеют различную устойчивость и поэтому при пропускании воды через смолы как установлено, происходит выделение определенного количества молекулярного йода, который может подвергаться гидролизу по схеме:
I2+Н2О = НОI + Н+ +J-
Волокно……N+……J-JJ+
Волокно……N+……J-JJ+ + J2 ВолокноN+Jn-;
n = 3, 5, 7 и так далее.
Продукты этой реакции обладают более выраженным бактерицидным действием.
Таким образом, все проведенные исследования по кинетике и термодинамике комплексообразования и комплекс проведенных испытаний биологической активности по обеззараживанию воды от опасных микроорганизмов и наличие бактерицидных свойств полученных йодсодержащих материалов подтверждают вышеизложенное предположения.
Литература:
- Гриценко В. К., и др. Обеззараживание воды для питья с помощью портативных индивидуальных устройств. // Обзор. Информ. М.: ЦБНТИ. Минмедбиопрома СССР, 1987, вып. — 4, с. — 43.
- Маслюков А. П., Матюшин Г. А. Научно-технический информационный сборник статьей. “Передовой производственный опыт в мед. пром. хим. рекомендуемый для внедрения”. М., 1991, вып.7, с.-26.
- Солдадзе К. М., Пашков А. Б., Титов В. С. Ионно-обменные высокомолекулярные соединения. // -М.: Госхимиздат, 1960, с.-219.
- Водолазов Л. И. и др. Иониты и ионный обмен. // Под ред. Самсонова Г. В. и Романкова. Л., Наука, 1975, с.45–48.
- Зубакова Л. Б., Тевлина А. С., Даванков А. Б. Синтетические ионообменные материалы. Москва, 1978, с.-108.
- Икрамова М. Э. Получение и применение полийодидных комплексов некоторых анионообменных волокнистых материалов на основе полиакрилонитрила. Автореф. дис… канд. хим. наук. –Т.: 2006. 22 с.
