Полимерный композиционный материал с антимикробным эффектом на основе микросфер двухвалентного оксида меди Российский патент 2023 года по МПК C08K3/22 C08J3/22 A01N59/20 

Изобретение относится к полимерному композиционному материалу, в нескольких вариантах исполнения, обладающему антимикробной активностью, который может быть использован для создания медицинских, упаковочных и сельскохозяйственных изделий.

В литературе известны несколько разработок, относящихся к антимикробным изделиям на основе полимеров. В патенте US 5520664 [1] предложен противоинфекционный венозный катетер, изготавливаемый из антимикробного полимерного материала с введением атомов металлов. В качестве антимикробных добавок предлагается использовать серебро, хром, алюминий, никель, вольфрам, молибден, платину, иридий, золото, серебро, ртуть, медь, цинк и кадмий. Изобретение описывает конструкцию изделия, а не состав композита и технологию получения антимикробного полимерного материала.

Изобретение, описанное в патенте JP 2001040222 A [2], относится к созданию на полимерном материале антимикробного покрытия, содержащего органические и металлические компоненты, представляющие собой серебро, платину, медь, цинк, никель, кобальт, молибден или хром. При этом указанное изобретение осуществляется следующим образом: сначала на полимерную частицу наносится противомикробный металлический компонент, после чего дополнительно наносится противомикробный органический компонент (соединение на основе имидазола или соединение на основе тиокарбамата). Исходя из конструкционных особенностей можно предположить, что описанное изобретение имеет ограниченный во времени антимикробный эффект в виду нанесения покрытия на поверхность материала.

В патенте RU 2473366 C2 [3] описан композитный материал для медицины, который содержит неорганическое вещество в виде слоя, содержащего молибден или вольфрам в составе сплавов или неорганических частиц, обеспечивающих антимикробный эффект, а также ненасыщенных полиолефинов. Согласно описанной технологии получения, материал обладает рядом недостатков, обусловленных трудоемким процессом изготовления материалов и недостаточно высокими антимикробными свойствами.

Также известен материал для полимерного катетера RU 2457001 C2 [4] на основе полиуретана и хлоргексидина и/или его солей. Материал отличается высокой антимикробной активностью, тромборизестенстностью, однако, модификация проводится только по поверхности полимерного материала. Таким образом, материал обладает ограниченным периодом антимикробной эффективности в связи с истираемостью нанесенного антимикробного слоя и, как следствие, потерей указанного эффекта.

Важно также отметить, что все указанные выше изобретения представляют собой полимерные материала с нанесенным антимикробным покрытием, вследствие чего отсутствует пролонгированный эффект добавок (в течение периода хранения и эксплуатации изделия на основе материала). Также ни одно из предложенных изобретений не обладает возможностью биоразложения после эксплуатации, так как изготавливается из неразлагаемых полимеров.

Также известен антимикробный полимерный материал RU 2264337 C1 [5], который может быть использован в медицине, пищевой и легкой промышленности, в сельском хозяйстве и в быту для изделий, в которых желательны антимикробные свойства. Полимерный материал получен за счет смешения полимерного компонента (полиэтилена высокой плотности, полипропилена, их смесей и аналогов), соединения полигуанидина 0,1-2,0 мас. %, диметилбис(4-фениламинофенокси)силана 0,1-2,0 мас. % и органической кислоты 0,05-2,0 мас. %. К недостаткам изделия относится сложный многокомпонентный состав и технологические трудности, в виду существенного ухудшения механических свойств материала в случае незначительного изменения концентрации антимикробной добавки, низкая биосовместимость предложенных вариантов полимерного материала, что ограничивает области применения предложенного материала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является материал, предложенный в работе K. Mazur и др. [6], который был выбран в качестве прототипа. Авторы разработали антимикробный материал на основе полимолочной кислоты с частицами коммерческого порошка оксида меди (II) (Nanostructured and Amorphous Materials, Inc. (Houston, USA)). Материал был получен компаундированием в расплаве с помощью двухшнекового экструдера. К недостаткам прототипа можно отнести большой размер частиц (~50 мкм) и неравномерная структура, что сказывается на ухудшении физико-механических свойств полимерной матрицы вследствие плохого диспергирования активной добавки в объеме полимерной матрицы. Данный материал позиционируется как антимикробный, однако, антимикробная активность его авторами не исследовалась. Для сравнения свойств заявляемого изобретения с прототипом авторами заявляемого изобретения был создан материал прототипа согласно предложенной в тексте прототипа технологии на основе полимолочной кислоты с содержанием 0,5, 1 и 2 мас. % коммерческого порошка оксида меди (II) (Nanostructured and Amorphous Materials, Inc. (Houston, USA)).

Технической задачей, поставленной перед авторами заявляемого изобретения, был разработка полимерного материала, имеющего пролонгированный антимикробный эффект, не менее 30 суток, и характеризующегося прочностью при разрыве более 10 МПа, относительным удлинением в диапазоне 4-400%, показателем текучести расплава не менее 1 г/ 10 мин, обладающий управляемой способностью к биоразложению, что обеспечит технологические свойства, оптимальные для переработки материалов на стандартном оборудовании.

Для решения поставленной задачи авторы разработали полимерный композиционный материал с антимикробным эффектом на основе микросфер двухвалентного оксида меди.

Способность меди и ее соединений замедлять или даже ингибировать рост патогенных микроорганизмов доказана в многочисленных работах. Медь обладает достаточной биоцидной активностью (около 10 мг Cu⁺² на кг воды необходимо для уничтожения 106 клеток Saccharomyces cerevislae) [7]. Однако, ионы меди могут быть легко мобилизованы за счет окисления, поэтому, как правило, для модификации полимеров применяют соединения меди [8-11].

Разработка включала в себя создание рецептур и способов получения полимерного композиционного материала, включающих синтез антимикробной добавки на основе двухвалентного оксида меди, введение антимикробной добавки в супер-концентрат, получение конечного полимерного материала на основе супер-концентрата и матричного полимера,

Предлагаемый материал получается путем предварительного синтеза антимикробной добавки в виде полых микросфер оксида меди с помощью метода ультразвуковой аэрозольной атомизации солевого раствора с последующим созданием полимерного супер-концентрата растворным или рас плавным методом, содержащего 50-70 мас. % антимикробной добавки, и смешением полученного супер-концентрата е матричным полимером, при этом конечный полимерный материал с антимикробными свойствами представляет собой композит на основе синтезированной антимикробной добавки на основе оксида меди (II). полимера для создания супер-концентрата и матричного термопластичного полимера при следующем соотношении компонентов, мас. %:

антимикробная добавка 0,1-5; полимер для создания супер-концентрата 0.04-5; термопластичный полимер остальное.

при этом антимикробная добавка представляет собой полые микросферы на основе оксида меди (II), технология синтеза которых описана ниже, а полимер для создания суперконцентрата и матричный полимер может быть выбран либо из ряда термопластичных полимеров с высокой биоразлагаемостью: полилактид, полибутилен сукцинат, поликапролактон и другие полимеры, способные к биоразложению, либо из ряда термопластичных полимеров с низкой биоразлагаемостью: полипропилены, полиэтилены высокой и низкой плотности, смеси вторичных полиолефинов и другие полимеры, характеризующиеся длительным периодом биоразложения. Использование гибкоцепных полимеров для создания супер-концентратов с показателями относительного удлинения при разрыве не менее 300% и малой степенью кристалличности не более 10% из ряда сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и октена, поликапролактон, полибутилен адипат, полибутилен адипат терефталат обеспечит повышение относительного удлинения при разрыве на 10-40% по сравнению с матричными полимерами и гомогенному распределению частиц добавки.

Для получения полых микросфер оксида меди используется метод ультразвукового распыления из соли меди с применением установки, разработанной коллективом авторов. Ранее была проведена апробация получения полых микросфер оксида никеля с помощью предложенного способа [12]. При ультразвуковой обработке из раствора нитрата меди образовывался диспергированный аэрозоль, который под действием насосов подавался в печь. Под действием высокой температуры (около 1000°С) капли солевого раствора разлагались с образованием оксида и газовой составляющей. Нагретую смесь пропускали через фильтр, внутри которого собирались частицы полученных оксидов. Для нейтрализации агрессивных газов использовалась система колб с водой.

Согласно полученной рентгеновской дифрактограмме образца микросфер на основе оксида меди установлено, что наличие фазы, соответствующей по химическому составу двухвалентному оксиду меди Cut) (рис. 1).

Далее синтезированные микросферы CuO сравнивали с коммерчески выпускаемым порошком оксида двухвалентной меди (Nanostructured and Amorphous Materials, Inc. (Houston, USA). Согласно результатам анализа методом сканирующей электронной микроскопии и лазерной дифракции, частицы промышленного порошка CuO характеризовались размером от 10 до 100 мкм, тогда как размер микросфер CuO составлял 0,5-20 мкм. Установлено, что для порошка характерны частицы неправильной формы с многочисленными порами и большой удельной поверхностью. Микросферы имели дискретные частицы с формой, близкой к сферической. Микрофотографии приведены на рис. 2.

Апробированы следующие способы получения полимерных супер-концентратов (или мастербатчей) с высоким содержанием антимикробной добавки (50-70 мас. %) (вариантами). при этом все компоненты подвергают предварительному кондиционированию в термошкафу в течение 1 часа при температурах от 60 до 100°С в зависимости от температур плавления компонентов:

- способ, характеризующийся тем, что введение частиц оксида меди осуществляется путем предварительного приготовления супер-концентратов с помощью растворной технологии, при этом навеску полимера для создания супер-концентрата растворяют в селективном растворителе из ряда дихлорметан, хлороформ, этилацетат и другие, в концентрации до 10 г/ 100 мл растворителя с помощью магнитной или верхнеприводной мешалки, далее добавляют к раствору полимера навеску антибактериальной добавки из расчета полимер/добавка = 30-50/70-50 мас. % и производят смешение в течение 1 часа, после чего формуют листы методом полива суспензии с последующим испарением растворителя и измельчение супер-концентрата до частиц размером менее 3 мм.

- способ, характеризующийся тем, что введение частиц оксида меди осуществляется путем предварительного приготовления супер-концентратов с помощью расплавной технологии путем компаундирования добавки с расплавом термопластичного полимера из расчета полимер/добавка = 30-50/70-50 мас. % при температуре на 20°С превышающую температуру плавления выбранного полимера любым известным методом (с помощью смесительных вальцев, компаундирующего экструдера, роторного смесителя и т.п.), после чего производят измельчение супер-концентрата до частиц размером менее 3 мм.

На основе полученных супер-концентратов, являющихся полуфабрикатами, получают готовые полимерные материалы путем их разбавления матричным термопластичным полимером с применением стандартных методов компаундирования в расплаве до достижения заданной концентрации антимикробной добавки. На всех этапах технологической цепи, включающей подготовку компонентов, приготовление промежуточных продуктов, получение конечных изделий, контроль технологических процессов и измерение технических характеристик изделий проводят с использованием известных приемов и оборудования.

В качестве примера конечных полимерных материалов с антимикробной активностью проанализированы технологические и эксплуатационные свойства листовых и пленочных материалов на основе полимолочной кислоты марки PLA Ingeo 4043D, предоставленный Nature Works, LLC (США), с ИГР 6 г/10 мин (210°С, 2.16 кг) и плотностью 1.24 г/см³ (далее, ПЛА) или полиэтилен низкой плотности марки 11503-070, предоставленный ОАО «Казаньоргеинтез» (Россия), с ПТР 4,8 г/10 мин (190°С, 2,16 кг) (далее, ПЭНП).

В качестве полимера для создания супер-концентрата антимикробной добавки использовали полимолочную кислоту марки PLA Ingeo 4043D (Nature Works, LLC, США), или сополимер этилена и винилацстата с содержанием винилацетатных групп 10-14% марки 11306-075 (ОАО «Казаньоргеинтез», Россия) (далее, СЭВА), или поликапролактон марки 600С (Shenzhen ESUN Industrial Co., Ltd, Китай) (далее, ПКЛ), или полибутилен адипат/терефталат марки ТН801Т (Shanghai Hengsi New Material Science, Китай) (далее, ПБАТ). Получение конечных полимерных материалов осуществляли с помощью смесительных обогреваемых вальцев BL-6175-BL (Dongguan BaoPin International Precision Instruments Co., Ltd, КНР) при скорости вращения валков 10 оборотов/мин, температуре (190±5)°С, в течение 10 минут. Далее осуществляли измельчение материалов до размеров частиц 1-3 мм и прессование листов в алюминиевых пресс-формах на полиимидной подожке с помощью лабораторного гидравлического пресса РПА-12 (Биолент, Россия) при температуре (190±5)°С и давлении 50 кгс/см² с последующей закалкой в воде при (20±2)°С. В результате были получены листовые материалы толщиной 0,7±0,1 мм.

Пример 1: Все компоненты подвергают предварительному кондиционированию в термошкафу в течение 1 часа при температурах от 60 до 100°С в зависимости от температур плавления компонентов. Для приготовления супер-концентрата навеску полимолочной кислоты марки PLA Ingeo 4043D растворяют в дихлорметане в концентрации 8 г / 100 мл растворителя с помощью магнитной мешалки в течение 1 часа при 400-500 об./мин и температуре 30-35°С в течение 1 часа. Далее добавляют к раствору ПЛА навеску синтезированных микросфер оксида меди (II), полученных с помощью метода ультразвуковой аэрозольной атомизации солевого раствора нитрата меди, описанного выше, из расчета ПЛА/CuO=50/50 мас. % и производят смешение в течение 1 часа. После чего формуют листы композита методом полива суспензии на стеклянные чашки Петри. Сушку сформованных листов осуществляют при комнатной температуре в течение 24 часов до полного испарения растворителя. После извлечения листов материала из чашек Петри их подвергают измельчению до размеров частиц менее 3 мм. Далее полученный суперконцентрат смешивают с матричным ПЛА из расчета ПЛА/CuO=98/2 мас. % с помощью смесительных обогреваемых вальцев BL-6175-BL (Dongguan BaoPin International Precision Instruments Co., Ltd, КНР) при скорости вращения валков 10 об./мин, температуре (190±5)°С, в течение 10 минут. Далее осуществляют измельчение материалов до размеров частиц 1-3 мм и прессование листов в алюминиевых пресс-формах на полиимидной подожке с помощью лабораторного гидравлического пресса РПА-12 (Биолент, Россия) при температуре (190±5)°С и давлении 50 кгс/см² с последующей закалкой в воде при (20±2)°С.

Пример 2; отличается от примера 1 другим способом приготовления супер-концентрата, характеризующимся тем, что введение синтезированных микросфер оксида меди (II) осуществляется с помощью расплавной технологии. Навески полимолочной кислоты марки PLA Ingeo 4043D и синтезированных микросфер оксида меди (II) из расчета ПЛА/CuO=30/70 мас. % компаундируют с помощью смесительных обогреваемых вальцев BL-6175-BL (Dongguan BaoPin International Precision Instruments Co., Ltd, КНР) при скорости вращения валков 10 об./мин. температуре (190±5)°С, в течение 10 минут. Дальнейшая технология соответствует примеру 1. Конечное содержание микросфер оксида меди (II) составляет 2 мас. % в матрице ПЛА.

Пример 3: отличается от примера 1 другим содержанием микросфер оксида меди (II) в матрице ПЛА - 0,5 мас. %.

Пример 4: отличается от примера I другим содержанием микросфер оксида меди (II) в матрице ПЛА - I мас. %.

Пример 5; отличается от примера 1 другим содержанием микросфер оксида меди (II) в матрице ПЛА - 5 мас. %.

Пример 6; отличается от примера 1 использованием другого полимера для создания супер-концентрата - поликапролактона марки 600С, в результате чего конечный состав материала получается следующим - ПЛА/ПКЛ/CuO=96/2/2.

Пример 7: отличается от примера 1 использованием другого полимера для создания супер-концентрата - полибутилен адипат терефталата марки ТН801Т, в результате чего конечный состав материала получается следующим - ПЛА/ПБАТ/CuO=96/2/2.

Пример 8: отличается от примера 1 использованием другого полимера для создания супер-концентрата - сополимера этилена и винилацетата марки 11306-075 при этом в качестве растворителя применяется этилацетат, а также использованием другого матричного полимера - полиэтилена низкой плотности марки 11503-070, в результате чего конечный состав материала получается следующим - ПЭНП/СЭВА/CuO - 96/2/2.

В качестве прототипов были получены аналогичные материалы на основе коммерческого порошка оксида меди (II) (Nanostructured and Amorphous Materials, Inc. (Houston, USA) согласно технологии, описанной в примерах 1, 3 и 4, соответственно.

С помощью визуального осмотра и с применением электронной сканирующей микроскопии (Tescan Vega 3) была исследована структура полученных согласно примерам композиционных материалов и прототипов. В качестве примера на рисунке 3 приведены фотографии листовых материалов, полученных согласно примеру 1 и прототипу 1. Содержание антибактериальной добавки в материалах составляет 2 мас. %. Из рисунка видно, меньший удельный вес синтезированных микросфер оксида меди позволяет добиться полного заполнения объема композита. Благодаря правильной сферической форме синтезированных микросфер они равномерно распределяются в полимерной матрице. В то время как образец на основе коммерческого порошка оксида меди (II) (прототип 1) характеризуется неравномерным распределением мелкодисперсной добавки с образованием зон повышенной концентрации (агломерация частиц).

Согласно полученным микрофотографиям материалов, синтезированные микросферы оксида меди (II) сохраняют свою форму в процессе получения полимерных композитов, при этом частицы добавки равномерно распределяются в полимерной матрице формирую перколяционную сетку (рис. 4(а)). Однородная структура композитов с микросферами определяет более высокие механические свойства и антимикробную эффективность материалов. Зоны повышенной концентрации частиц в материалах-прототипах характеризуются рыхлой структурой и формируют дефектные зоны в материалах (рис. 4(б)). В результате наблюдаемых структурных особенностей материалы, содержащие коммерческий порок оксида меди (II), имеют сниженные физико-механические характеристики.

В таблице 2 приведены результаты исследования механических свойств. Испытания проводили с помощью универсальной испытательной машины Devotrans DVT GP UG 5 в соответствии со стандартами BS EN ISO 527-1 и BS EN ISO 527-3 при скорости 10 мм/мин. Образцы вырубались на пневматическом вырубном прессе GT-7016-AR (GOTECH testing Machines Inc.) (тип 1B).

Из представленной таблицы видно, что относительное удлинение и предел прочности при разрыве для композитов с микросферами CuO на 20-30% выше, чем с коммерческим порошком при различном содержании добавки. Применение растворной технологии приготовления супер-концентрата является более предпочтительной с точки зрения уменьшения дефектности материалов. Так, образец, полученный согласно примеру 1 (растворная способ), характеризуется относительным удлинением на 22% и пределом прочности на 2,6% большими, чем образец, полученный согласно примеру 2 (расплавный способ). По мере увеличения содержания антимикробной добавки (микросфер CuO) в полимерной матрице от 0.5 до 5 мас. % (пример 3, пример 4. пример 1, пример 5) происходит уменьшение эластичности (относительное удлинение при разрыве) и увеличение жесткости (модуль упругости) материала. Использование гибкоцепных полимеров ПКЛ и ПБАТ (пример 6 и 7) позволяет значительно повысить эластичность и прочность материалов на основе ПЛА. Пример 8 представляет собой материал на основе ПЭНП. Показано, что введение антимикробной добавки не ухудшает физико-механические свойства материала по сравнению с гомополимером.

Анализ антимикробной активности полученных материалов проводили согласно методике биотестирования водных экстрактов образцов е применением люминесцентных бактерий Escherichia colt (биосенсор «Эколюм», Иммунотех, Россия) в соответствии с методическими рекомендациями MP 01.018-07, Измерения интенсивности биолюминесценции проводились на специализированном люминометре «Биотоке-10» (Нера - С). Для оценки токсичности, готовили экстракты образцов материалов в дистиллированной воде (5-ти кратным объем стерильной дистиллированной воды (рН=7,1±0,2)) в условиях ламинарного бокса. Экспонирование образцов осуществлялось в течение 24 и 168 часов. Также было проведено исследование остаточных антимикробных свойств спустя 720 часов в водной среде, при этом экстракт из материала получен путем экспонирования в течение 24 часов. Токсическое действие исследуемой пробы материала на бактерии определялось по ингибированию их биолюминесценции. Положительный контроль токсичности проводился по определению чувствительности тест-системы к модельному «эталонному» токсиканту - раствору (7 мг/л) натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты (ООО НПФ «Геникс»), В качестве нулевого контроля использовали образцы ПЛА без добавок. Результаты определения антимикробных свойств представлены в таблице 3.

Проведенный анализ показал, что материалы согласно примерам 1-8 имеют высокую антибактериальную активность, в то время как гомополимер ПЛА характеризуется полным отсутствием влияния на люминисцентные бактерии. Индекс токсичности материалов с микросферами оксида меди (II) в 5-9 раз выше, чем у прототипов изобретения. При этом примеры 1-8 характеризуются пролонгированном высвобождением из полимерной матрицы, что обеспечивает антимикробную эффективность в течение длительного периода времени, не менее 30 дней. Использование ПКЛ или ПБАТ в составе материала несколько снижает эффективность, что может говорить о инкапсулировании добавки е уменьшением ее скорости высвобождения. Наибольшим индексом токсичности обладает материал согласно примеру 5, что объясняется более высокой концентрацией активной добавки и используемой полимерной матрицей на основе ПЛА. Эксперимент по определению остаточной токсичности (через 30 суток выдержки в водной среде) показал высокую эффективность материалов согласно примерам 1-8 по отношению к используемому тест-объекту, что показывает пролонгированную антимикробную эффективность при эксплуатации.

В результате анализа изученных свойств было установлено, что образцы, соответствующие вариантам исполнения разработанного полимерного композиционные материалы на основе микросфер оксида меди (II) имеют меньшее количество дефектов структуры, большую прочность и модуль упругости при разрыве по сравнению с прототипом благодаря особенностям структуры антимикробной добавки и структуре полученного материала. Кроме того, материал согласно изобретению характеризуется антимикробной активностью более длительный период времени по сравнению с прототипом. Растворный способ введения антимикробной добавки с получением предварительно супер-концентрата обеспечивает гомогенность распределения добавки и повышенные механические свойства материалов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ источников

1. US 7947031 В2 Anti-infective central venous catheter with diffusion barrier layer.

2. JP 2001040222 A Antimicrobial polymer particle and its production.

3. RU 2473366 C2 Вещество, обладающее антимикробным действием.

4. RU 2457001 C2 Полиуретановый катетер с антимикробным покрытием, способ получения антимикробного покрытия на полиуретановых изделиях и способ изготовления полиуретановых катетеров с антимикробным покрытием.

5. RU 2264337 C1 Антимикробный полимерный материал.

6. K, Mazur, R. Singh, R.P. Friedrieh, H. Gene. H. Unterweger, K. Salasinska. R. Bogucki, S. Kuciel. I. Cicha. The effect of antibacterial particle incorporation on the mechanical properties, biodegradability, and biocompatibilily of PLA and PHBV composites, Macromol. Mater. Eng. (2020) 305, 2000244, https://doi.org/10.1002/mame.202000244

7. A. Llorens, E. Lloret, P.A. Picouet, R. Trbojevich, A. Fernandez, Metallic-based micro and nanocomposites in food contact materials and active food packaging, Trends in Food Science & Technology (2012) 24 (1), 19-29, https://doi.org/10.1016/j.tifs.2011.10.001

8. Y. Gurianov, F. Nakonechny. Y. Albo, M. Nisnevitch, LLDPE Composites with Nanosized Copper and Copper Oxides for Water Disinfection, Polymers (2020) 12(8), 1713. https://doi.org/10.3390/polym 12081713

9. K. Delgado. R. Quijada. R. Pal ma. IT Palza, Polypropylene with embedded copper metal or copper oxide nanoparticles as a novel plastic antimicrobial agent, Letters in Applied Microbiology (2011) 53, 50-54. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2011.03069.x

10. Y. Gurianov, F. Nakonechny, Y. Albo, M. Nisnevitch, Antibacterial Composites of Cuprous Oxide Nanoparticles and Polyethylene. International Journal of Molecular Sciences (2019) 20(2), 439. https://doi.org/10.3390/ijms20020439

11. F.A. Bezza, S.M. Tichapondwa, E. M. N. Chirwa, Fabrication of monodispcrscd copper oxide nanoparticles with potential application as antimicrobial agents. Sci. Rep.(2020) 10. 16680. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73497-z

12. A. Yudin.N. Shalrova. B. Khaydarov, D. Kuznetsov, E. Dztdziguri. J.-P. Issi, Synthesis of hollow nanostructured nickel oxide microspheres by ultrasonic spray atomization. J Aerosol Sci. (2016) 98, 30-40, http://dx.doi.org/10.1016/j.jaerosci.2016.05.003

Изобретение относится к полимерному композиционному материалу, обладающему антимикробной активностью, который может быть использован для создания медицинских, упаковочных и сельскохозяйственных изделий. Полимерный композиционный материал (ПКМ) обладает антимикробной активностью длительностью не менее 30 суток. ПКМ характеризуется прочностью при разрыве более 10 МПа, относительным удлинением в диапазоне 4-400% и показателем текучести расплава не менее 1 г/10 мин, обладает управляемой способностью к биоразложению. ПКМ состоит из антимикробной добавки в количестве 0,1–5 мас.%, полимера для создания суперконцентрата в количестве 0,04–5 мас.% и термопластичного полимера в количестве 99,86–90 мас.%. Технический результат – разработка полимерного материала, имеющего пролонгированный антимикробный эффект не менее 30 суток и характеризующегося прочностью при разрыве более 10 МПа, относительным удлинением в диапазоне 4-400%, показателем текучести расплава не менее 1 г/10 мин, обладающего управляемой способностью к биоразложению, что обеспечит технологические свойства, оптимальные для переработки материалов на стандартном оборудовании. 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл., 11 пр.

1. Полимерный композиционный материал, обладающий антимикробной активностью длительностью не менее 30 суток, характеризующийся прочностью при разрыве более 10 МПа, относительным удлинением в диапазоне 4-400% и показателем текучести расплава не менее 1 г/10 мин, обладающий управляемой способностью к биоразложению, состоящий из антимикробной добавки в количестве 0,1–5 мас.%, полимера для создания суперконцентрата в количестве 0,04–5 мас.% и термопластичного полимера в количестве 99,86–90 мас.%.

2. Матермал по п. 1, отличающийся тем, что антимикробная добавка состоит их полых микросфер оксида меди (II).

3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что суперконцентрат состоит из полимера (30-50 мас.%) и антимикробной добавки (50-70 мас.%).

4. Материал по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что для получения полимерного композиционного материала с высокой биоразлагаемостью в качестве полимера для матричного полимера и для суперконцентрата используются полимеры из ряда термопластичных полимеров с высокой биоразлагаемостью: полилактид, полибутилен сукцинат, поликапролактон и другие полимеры, способные к биоразложению.

5. Материал по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что для получения полимерного композиционного материала с низкой биоразлагаемостью в качестве полимера для матричного полимера и для суперконцентрата используются полимеры из ряда термопластичных полимеров с низкой биоразлагаемостью: полипропилены, полиэтилены высокой и низкой плотности и другие полимеры, характеризующиеся длительным периодом биоразложения.

6. Материал по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что для получения полимерного композиционного материала в качестве полимера для матричного полимера и для суперконцентрата могут быть использованы гибкоцепные полимеры с показателями относительного удлинения при разрыве не менее 300% и малой степенью кристалличности не более 10% из ряда сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и октена, поликапролактон, полибутилен адипат, полибутилен адипат терефталат.