ПЛЕНОЧНАЯ АНТИМИКРОБНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Советский патент 1996 года по МПК C08L29/04 A61L15/22 C08L29/04 C08L39/06 

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, точнее к гидрофильным антимикробным пленочным материалам, содержащим 94-96 мас. поливинилового спирта и 4-6 мас. антимикробного вещества.

Целью изобретения является увеличение пролонгирования антимикробного действия.

При получении композиции были использованы два полимерных соединения, синтез одного из них приведен ниже.

Методика синтеза полимерной соли. 0,5 г сополимера N-винилпирролидена (ВП) с кротоновой кислотой (КК) состава 81 мол. ВП и 19 мол. КК с мол.м. 60000 растворяют в 20 мл дистиллированной воды. Полученный раствор сначала нейтрализуют 0,7 мл 5% -ного водного раствора NaOH. К нейтрализованному раствору сополимера при перемешивании по каплям добавляют раствор 0,51 г 49% -ного катамина АБ (диметилбензилалкиламмоний хлорида, где алкил смесь радикалов С₁₀ -С₁₈Н_21-37) в 10 мл воды. Реакционную смесь перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре, профильтровывают через фильтр Шотта N 10 и подвергают лиофильной сушке. Получают 0,71 г (94,5%) полимерной соли I, содержащей 33 мас. (15 мол.) диметилбензилалкиламмоний хлорида (ДМБААХ).

Состав исходного сополимера ВП-КК определяют потенциометрическим титрованием водного раствора сополимера 0,1 н. раствором NaOH со стеклянным электродом. Характеристическую вязкость сополимера ВП-КК измеряют в вискозиметре Уббелоде в диметилформамиде при 25^оС. Молекулярную массу сополимера определяют по формуле [η] 5,49.10^-4 М^0,55, известной для поливинилпирролидона.

Синтез полимерной соли I проводят при массовом соотношении сополимер: ДМБААХ, равном 2:1.

Содержание ДМБААХ в полимерной соли I определяют методом УФ-спектроскопии в воде при λ_макс 263 нм в кювете с толщиной слоя 1 см с использованием предварительно установленной калибровочной зависимости оптической плотности водного раствора ДМБААХ (Д₂₆₃) от его концентрации.

Синтез полимерных солей I для примеров 3-12 проводят по аналогичной методике, используя сополимер ВП-КК следующего состава: 76,7 23,3 мол. (примеры 3 и 4); 70:30 мол. (примеры 5 и 6); 60:40 мол. (пример 7), 82:18 мол. (пример 8); 85:15 мол. (примеры 9 и 10).

П р и м е р 1. 9,5 г ПВС растворяют в 53,3 мл дистиллированной воды при перемешивании при 90^оС в течение 5 ч. К полученному раствору при 70^оС добавляют 10 мл этанола, а затем растворяют 0,5 г полимерной соли I (m 81 мол. n 15 мол. l 4 мол. мол.м. 60000) в 6,7 мл этанола. Смесь перемешивают в течение 30 мин и охлаждают до 35^оС. Из полученного раствора отливают на стекло пленку, которую сушат при комнатной температуре. Получают бесцветный пленочный материал. Взвешенные образцы пленки (в количестве 87,5 мг каждый) помещают в бюксы, в каждом из которых находятся по 3,5 мл дистиллированной воды. Через определенные промежутки времени в каждом бюксе определяют в экстракте количество ДМБААХ и полимерной соли I, перешедших из пленки в водный раствор. Результаты определений представлены в таблице.

П р и м е р ы 2 7 и 11 13. Способ проводят по примеру 1, но варьируют состав полимерной соли I. Состав полимерных солей I и свойства полученного материала представлены в таблице.

П р и м е р 8 (контрольный). Способ проводят по примеру 1, но используют полимерную соль I запредельного состава (m82 мол. n 15 мол. l 3 мол. мол.м. 28000). Полученную пленку термообрабатывают в течение 30 мин при 120^оС. Свойства термообработанного материала приведены в табл.1.

П р и м е р ы 9 и 10 (контрольные по прототипу). Способ осуществляют по примеру 1, но используют ДМБААХ соль сополимера ВП-КК (m 85 мол. n 15 мол. l 0, мол. м. 60000). В примере 10 изготовленную пленку термообрабатывают при 120^оС в течение 30 мин. Свойства полученных пленочных материалов приведены в таблице.

Антимикробную активность полученных по примерам 1-6 пленок определяют методом диффузии в агар. Зоны задержки роста тест-микробов (стафилококка и кишечной палочки) составляли соответственно 30-40 мм и 17-20 мм.

Полученные пленки могут быть дополнительно термообработаны при 120^оС в течение до 30 мин, что способствует усилению эффекта пролонгирования, регулирует выделение вещества.

Для обеспечения оптимального функционирования пленочного антимикробного материала желательно, чтобы сополимер-носитель и ДМБААХ выделялись из него синхронно, примерно с одинаковой скоростью, т.е. в виде полимерных солей I, характеризующихся меньшей токсичностью, чем исходные ДМБААХ. Поэтому при изучении свойств пленочного материала исследуют как динамику выделения из него сополимера-носителя и связанных с ним молекул ДМБААХ, т.е. полимерных солей I, так и скорость выделения из пленки общего количества ДМБААХ (связанных и не связанных с сополимером).

Для определения скорости выделения полимерных солей I были введены в пленки полимерные соли I на основе сополимеров ВП-КК, содержащих антрилацилоксиметановые люминесцирующие группы. Выход полимерных солей I из таких пленок оценивают по оптической плотности водного раствора (в длинно-волновой области поглощения антрацена), в котором выдерживалась пленка. Выход из пленки в воду молекул ДМБААХ определяют по величине оптической плотности водного раствора (в области поглощения бензильных групп ДМБААХ), а также и микробиологическим методом: путем определения минимальной подавляющей концентрации выделившихся из пленки ДМБААХ (примеры 2 и 10). Степень выделения ДМБААХ и полимерных солей I из пленок рассчитывают как отношение количества выделившихся из пленок ДМБААХ или сополимера ВП-КК соответственно к общему количеству ДМБААХ или сополимера ВП-КК, введенных в пленку при ее изготовлении. Пролонгированное воздействие непосредственно в условиях использования было осуществлено следующим образом.

Были проведены медико-биологические исследования гидрофильных поливинилспиртовых антимикробных пленок I и II, содержащих в качестве антимикробного вещества тройной сополимер винилпирролидона с диметилбензилалкиламмониевой солью (15 мол.) и с натриевой солью кротоновой кислоты (4 мол.).

В отличие от пленки I пленка II была термообработана при 120^оС в течение 30 мин. Контрольной пленкой к пленке I служила антимикробная поливинилспиртовая пленка III, содержащая в качестве антимикробного вещества диметилбензилалкиламмониевую соль сополимера винилпирролидона с кротоновой кислотой, содержащего 15 мол. кротоновой кислоты. Контрольной пленкой к пленке II служила пленка IV, представляющая собой пленку III, термообработанную при 120^оС в течение 30 мин. Все пленки имели толщину 28 37 мкм. Пленки I и III испытывали в двух экспериментах.

Методика первого эксперимента. В пробирки с монослоем эпителия НЕР-2 вносят 2 мл среды N 199 с 10% лошадиной сыворотки, содержащей 1 см² пленки I или III, и суспензию стафилококка в концентрации 1^.10⁵ клеток/мл среды. Через 10, 40, 180 мин, 24 ч, 36 ч препараты были исследованы под микроскопом и оценено состояние клеток (целостность монослоя, отсутствие или наличие дегенеративных изменений в клетках), а также был произведен высев среды на чашки с плотной питательной средой (мясопептонный агар) для количественного определения живых клеток стафилококка.

Результаты первого эксперимента. Данные по определению обсемененности стафилококком (штамм 1582) среды, в которой содержатся пленки I, III, приведены на чертеже. Видно, что как в случае опытной пленки I (1), так и контрольной пленки III (2), через 10 мин наблюдается резкое снижение микробной обсемененности среды (до 10² клеток/мл). В случае пленки I этот уровень обсемененности поддерживается неизменным в течение 36 ч. В опыте с контрольной пленкой III микробная обсемененность через 24 ч начинала возрастать, достигая к 36 ч уровня 10⁴ клеток/мл.

Цитотоксического действия на клетки эпителия у исследованных пленок не обнаружено, что связано с частичной инактивацией выделяющегося из пленок антимикробного вещества белками лошадиной сыворотки, присутствующими в среде.

Методика второго эксперимента. В чашки Петри на поверхность мясопептонного агара, инфицированного стафилококком, штамм 1582 (10^-5 клеток/мл агара), выделенным в клинике, помещают кружочки пленок I и III диаметром 6 мм, которые предварительно выдерживали в питательной среде в течение 24 ч в условиях первого эксперимента. Посевы инкубируют в термостате при 37^оС в течение 24 ч. После этого изменяют диаметр зоны задержки роста микробов вокруг испытуемых пленок.

Результаты второго эксперимента. Диаметр задержки роста стафилококка вокруг пленки I (по изобретению) составляет 22 мм, диаметр задержки роста стафилококка вокруг контрольной пленки III составляет 15 мм.

Опытную пленку II исследовали в третьем эксперименте.

Методика третьего эксперимента. На поверхность чашки Петри с мясопептонным агаром помещали перфорированные пленки II (опытную) и IV (контрольную) диаметром 90 мм и выдерживали в питательной среде N 199 в течение 24 ч. Затем чашку помещали в аппарат Кротова и пропускали через него 500 л воздуха рабочего помещения. Такая биологическая среда имеет место, в частности, при лечении перелома костей. Чашки инкубировали в термостате при 37^оС в течение 24 ч. После этого подсчитывали количество колоний под пленкой.

Результаты третьего эксперимента. Обнаружено, что пленка II (по изобретению) задерживает проникновение микроорганизмов из воздуха на 90% контрольная пленка IV на 42%
Таким образом, эксперименты с пленкой I, находящейся в питательной среде, содержащей белки сыворотки крови, т.е. в условиях, моделирующих условия гнойной раны, показали большую эффективность опытной пленки I по сравнению с контрольной пленкой III, главным образом в результате обеспечения эффекта пролонгированного антимикробного действия.

В условиях вторичного инфицирования пленочного материала госпитальной микрофлорой из окружающей среды (третий эксперимент) опытная пленка II оказалась в 2 раза более эффективной, чем контрольная пленка IV.

Из анализа данных таблицы видно следующее: для нетермообработанных пленок общая степень выделения антимикробного вещества (графа "степень выделения ДМБААХ") в случае материала по изобретению ниже 93% (результата по прототипу), что обеспечивает большую пролонгированность эффекта, так как в пленке остается 9-42% антимикробного вещества против 7% по прототипу. В случае сшитых пленок через сутки в пленке по изобретению остается 44-61% антимикробного вещества против 17% по прототипу.

Изобретение относится к антимикробной композиции, получаемой в виде гидрофильной пленки. Увеличение пролонгирования антимикробного действия достигается композицией качественно нового состава, состоящей из двух полимеров - поливинилового спирта и полимерной соли на основе сополимера N-винилпирролидона и кротоновой кислоты с мол.м. (10 - 60) • 10³. Содержание в сополимере звеньев N-винилпиролидона 60 - 81 мол.%, натриевой соли кротоновой кислоты 4 - 25 мол.% и звеньев диметилбензилалкиламмониевой соли кротоновой кислоты 15 мол.%. Состав композиции, мас.%: поливиниловый спирт 94 - 96; полимерная соль 4 - 6. 1 ил., 1 табл.

Пленочная антимикробная композиция, включающая поливиниловый спирт и антимикробную полимерную добавку диметилбензилалкиламмониевую соль сополимера N-винилпирролидона с кротоновой кислотой, отличающийся тем, что, с целью увеличения пролонгирования антимикробного действия, в качестве сополимера N-винилпирролидона используют сополимер общей формулы

где m 60 81 мол.

n 15 мол.

l 4 25 мол.

R С_1 0-С_1 8Н_{2 1 - 3 7},
с мол.м. (10 60) • 10³ при следующем соотношении компонентов композиции, мас.

Поливиниловый спирт 94 96
Полимерная добавка 4 6