СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИЙ, ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ БИОДЕСТРУКЦИИ, НА ОСНОВЕ ПРОСТОГО ЭФИРА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2010 года по МПК C08L1/26 C08L101/16 A61Q19/00 A61F13/02 A61F13/15 

Изобретение относится к способу получения композиций, подвергающихся биодеструкции, на основе простого эфира целлюлозы - метилцеллюлозы и предназначено для использования в косметических или медицинских целях в качестве косметических масок для кожи или медицинских повязок и при изготовлении упаковочных материалов.

Известен способ получения биоразлагаемых формованных изделий и способ их получения (патент RU 2066332, 1996.09.10), в состав которых входят крахмал, полимер, совместимый с крахмалом, в частности сополимер этилена с акриловой кислотой и/или сополимер этилена с виниловым спиртом и расширяющий агент. Недостатком является использования некоторых дорогостоящих компонентов.

Известен способ получения биоразлагаемых композиций, включающих крахмал и сложные эфиры полисахаридов (патент RU 2001108583, 2003.02.10). Недостатком является техническая сложность выполнения способа.

Известен способ получения биоразлагаемых пленок, проницаемых для воздуха и водяного пара, и способ их получения (патент RU 2256673, 2005.07.20). Однако данный способ имеет узкий диапазон применения и может быть использован при изготовлении таких изделий, как детские пеленки, женские гигиенические продукты, больничные простыни.

Наиболее близкими к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту являются составы и способы изготовления изделий с ячеистой матрицей с крахмальным связующим (патент RU 97103998, 1999.05.20). Недостатком крахмалсодержащих продуктов является их повышенная способность к впитыванию влаги, в результате чего они могут оказаться непригодными для изготовления пленок.

Большая часть разработанных к настоящему моменту полимеров с регулируемым сроком службы, кроме безвредных, содержит в своем составе специальные добавки, обеспечивающие фотодеструкцию, которые, как правило, токсичны и способны загрязнять окружающую среду как при переработке материала, так и при его эксплуатации и утилизации.

Цель изобретения - разработка способа получения композиций, представляющих из себя смесь углеводов и белков природного происхождения, подвергающихся биодеструкции.

Биодеструкция - это совокупность реакций изменения или разрушения существенных элементов строительной конструкции в результате деятельности микроорганизмов: бактерий, плесени, грибка или водорослей. Упомянутые процессы деструкции приводят к снижению молекулярной массы полимера.

Рзработанные композиции содержат высокомолекулярную основу органической природы (производные целлюлозы, желатин, казеин), являющуюся питательной средой для микроорганизмов.

Для этого в предлагаемом способе при формировании композиций, подвергающихся биодеструкции, использовалась метилцеллюлоза с содержанием метоксильных групп от 26 до 33%. С повышением степени метилирования гигроскопичность метилцеллюлозы увеличивается. Это объясняется тем, что в макромолекулах целлюлозы имеет место взаимонасыщение большинства гидроксильных групп с образованием водородных связей. При достижении более высокой степени замещения в области 26-33% содержания метоксильных групп метилцеллюлоза растворяется в воде. При дальнейшем увеличении метоксильных групп до 38% и выше она теряет свою растворимость.

Способ получения композиций, подвергающихся биодеструкции, заключается в следующем.

Получают 3-5% раствор метилцеллюлозы. Для этого метилцеллюлозу вносят в воду с температурой 50÷60°С. Смесь выдерживают 1,5÷2 часа. Температурный режим обусловлен следующими ограничениями. При температуре ниже 50°С и выше 60°С процесс гелеобразования замедляется.

Для исключения образования пузырьков воздуха в 5% растворе метилцеллюлозы необходимо выдерживание полученного раствора при температуре 8÷10°С в течение 12-15 часов.

В полученный коллоидный гель метилцеллюлозы вводят реагент для модификации реологических характеристик, гигроскопический материал для сохранения влаги внутри композиции, пластификатор, придающий изделию гибкость, антибактериальный агент и перемешивают до однородного состояния.

В качестве реагента для модификации реологических характеристик используют белок животного происхождения - желатин или казеин в концентрации от 3 до 8% от общей массы составляющих композиции.

В качестве гигроскопического материала для сохранения влаги внутри композиции используют СаСl₂ или Ca(NO₃)₂ в концентрации, составляющей от 0,5 до 2% от общей массы составляющих композиции.

В качестве пластификатора, придающего изделию гибкость, используют глицерин или полиэтиленгликоль в концентрации от 0,5 до 1% от общей массы составляющих композиции.

В качестве антибактериального агента используют азотно-кислое серебро в концентрации от 0,05 до 0,1% от общей массы составляющих композиции.

Полученную композицию наносят на гладкую стеклянную поверхность желаемой формы толщиной от 1 до 3 мм и оставляют на воздухе при температуре 20÷22°С на 2-3 суток до полного высыхания.

Способность пленки к биоразложению (кинетику биодеградации) оценивали по потери массы с учетом целлюлазной и протеолетической активностей микроорганизмов, выделенных из почвенной среды и высаженных на фрагменты биоразлагаемой пленки m=0,5-0,6 г, помещенные в чашки Петри и инкубируемые над водой в термостат при температуре 35°С в течение 14 суток.

Способность биополимеров к деградации исследовали в присутствии бактерий рода Bacillus: В.radiobacter; В.megaterium; В.subrugosum; В.necrosis; В.mycoides; S.pyogenes albus; Microc. citreus granulatus; B.mycoides roseus; B.casei (Adametz), выделенных из почвенной суспензии. Наиболее значительный вклад в процесс биодеструкции пленок вносили микроорганизмы В.necrosis, Microc. citreus granulatus, S.pyogenes albus.

Данный способ получения композиций, подвергающихся биодеструкции, поясняется конкретными примерами.

Пример 1. В емкость, снабженную мешалкой, вносят воду с температурой 50÷60°С и метилцеллюлозу в количестве, необходимом для получения 5% раствора метилцеллюлозы. Смесь выдерживают 1,5÷2 часа. В полученный гель 5% раствора метилцеллюлозы в воде объемом 100 мл добавляют 25 мл 3% раствора казеина и перемешивают в течение 5 минут. В полученную гелеобразную смесь вводят 50 мл 5% раствора CaCl₂ и 1,5 г глицерина. Полученную смесь перемешивают 5 минут. На последнем этапе вводится 0,1 г азотно-кислого серебра. Смесь тщательно перемешивают и заливают в чашки Петри толщиной слоя полученной композиции 2-3 мм и оставляют на воздухе при температуре 20÷22°С на 3 суток до полного высыхания. Получают пленки круглой формы, легко отделяемые от стеклянной поверхности.

Пример 2. В емкость, снабженную мешалкой, вносят воду с температурой 50÷60°С и метилцеллюлозу, в количестве необходимом для получения 3% раствора метилцеллюлозы. Смесь выдерживают 1,5÷2 часа. В полученный гель 3% раствора метилцеллюлозы в воде объемом 100 мл добавляют 50 мл 4% раствора желатина и перемешивают в течение 5 минут. В полученную гелеобразную смесь вводят 40 мл 5% Са(NО₃)₂ и 2 г полиэтиленгликоля. Полученную смесь перемешивают 5 минут. На последнем этапе вводится 0,15 г азотно-кислого серебра. Смесь тщательно перемешивают и полученную композицию помещают на стеклянную пластину размерами 10×10 см желаемой формы с толщиной слоя полученной композиции 2-3 мм и оставляют на воздухе при температуре 20÷22°С на 2 суток до полного высыхания. Получают пленки различной формы в зависимости от приданной во время сушки, пленки легко отделяются от стеклянной поверхности.

Изобретение относится к способу получения композиций, подвергающихся биодеструкции, на основе метилцеллюлозы, которая может быть использована в косметических или медицинских целях. Композиция содержит метилцеллюлозу, реагент для модификации реологических характеристик, гигроскопический реагент и антибактериальный агент. Реагент для модификации реологических характеристик выбирают из желатина или казеина. Гигроскопический реагент выбирают из глицерина или полиэтиленгликоля. Антибактериальным агентом является азотнокислое серебро. Дополнительно композиция содержит пластификатор. Композицию получают введением в коллоидный гель метилцеллюлозы реагента для модификации реологических характеристик, гигроскопический реагента и антибактериальный агента. Композицию используют в качестве косметических масок для кожи или медицинских повязок и при изготовлении упаковочных материалов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

1. Композиция на основе простого эфира целлюлозы для использования в косметических и медицинских целях в качестве косметических масок для кожи или медицинских повязок и при изготовлении упаковочных материалов, содержащая метилцеллюлозу в виде коллоидного геля, полученного выдерживанием 3-5% водного раствора метилцеллюлозы при температуре от 50 до 60°С в течение 1,5-2 ч, реагент для модификации реологических характеристик в количестве от 3 до 8% от общей массы композиции, выбранный из желатина или казеина, гигроскопический реагент в количестве от 0,5 до 2% от массы композиции, выбранный из CaCl₂ или Са(NO₃)₂, пластификатор, придающий изделию гибкость, выбранный из глицерина или полиэтиленгликоля, и азотно-кислое серебро, являющееся антибактериальным агентом, при этом используют метилцеллюлозу с содержанием метоксильных групп от 26 до 33%.

2. Способ получения композиции по п.1, заключающийся в том, что в коллоидный гель метилцеллюлозы вводят реагент для модификации реологических характеристик, гигроскопический материал, антибактериальный реагент и перемешивают до однородного состояния, отличающийся тем, что используют метилцеллюлозу марки МЦ-100 с содержанием метоксильных групп 28%.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что пластификатор, придающий изделию гибкость, включен в концентрации от 0,5 до 1% от массы композиции.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что крмпозиция включает в себя антибактериальный агент в концетрации от 0,05 до 0,1% от общей массы составляющих композиции.