3%

+

-

+

99,9

5%

+

-

-

99,9

Staphylococcus aureus

1%

++

+

+

95

3%

+

-

+

98

5%

+

-

+

99

Модифікування целюлозних мембран прищепленою полімеризацією гліцидилметакрилату

Для створення умов іммобілізації бактерицидних речовин на поверхні мембран прищепленою полімеризацією функціонального мономеру ліцидилметакрилату (ГМА) використовували окисно-відновні системи натрій перйодат (NaJO4) - целлюлоза, діоксид тіосечовини (ДТ) - гідроген пероксид - целюлоза, амоній персульфат - натрій тіосульфат - целюлоза та Се4+ - целюлоза.

Встановлено, що висока ефективність прищеплення ПГМА спостерігається водному розчині за наявності ГМА з масовою часткою 2 % і 10 ммоль/дм3 NaJO4, а також тривалості реакції - 20 год. при 323К. Кополімеризація ПГМА на поверхні целюлозних мембран відбувається без розриву епоксидних груп ПГМА, що підтверджено ІЧ-спектроскопічним дослідженням. Вивчення процесу прищепленої кополімеризації гліцидилметакрилату з використанням вищезгаданих ініціюючих систем свідчить, що найбільш ефективною для модифікування целюлозних мембран ГМА є система, в якій окисником є йони Се4+ у кислому середовищі, а відновником - целюлоза на поверхні.

Іммобілізація налідиксової кислоти та левофлоксацину на целюлозних мембранах, модифікованих ПГМА, та вивченення їхніх антибактеріальних властивостей

Величина сорбції НК на поверхні модифікованих ПГМА целюлозних мембран в залежності від концентрації модифікуючих розчинів НК становить 1,08·10-3 г/см2 - 1,31·10-3 г/см2. Кількість НК десорбованої з поверхні мембран практично відсутня і знаходиться в діапазоні величин <1·10-8 г/л , що лежить за межами чутливості методу.

Бактерицидна активність мембран з іммобілізованим левофлоксацином залежить від концентрації препарату в модифікуючому розчині і через 7 та 36 діб після іммобілізації практично не змінюється.

Як видно з табл. 14, для всіх мембран, модифікованих досліджуваними біоцидними речовинами бактерицидна активність відносно грам-негативних бактерій є вищою, ніж відносно грам-позитивних. Антибактеріальна активність зразків зростає для мембран модифікованих з розчинів однакової концентрації в ряду хітозан - ПГМГ-хлорид - налідіксова кислота - левофлоксацин.

Таблиця 14 Бактерицидна активність мембран, модифікованих ПГМА з іммобілізованими біоцидними речовинами через 36 діб після їх іммобілізації

Культура бактерій	Бактерицидність, %
	Концентрація модифікуючого розчину біоциду, %
	Хітозан	ПГМГ-хлорид	Налідіксова кислота	Левофлоксацин
	0,1	0,5	1	1	3	5	0,01	0,1	0,5	1	0,01	0,1	0,5	1
Escherichia coli HB	70	86	88	98	99	99,99	40	55	90	99,9	80	99,9	100	100
Staphylacoccus aureus ССM 209	57	78	87	93	96	97	0	74	80	85	28	50	84	88

Відносно грам-негативних бактерій найвищу бактерицидну активність виявили зразки мембран з іммобілізованим левофлоксацином. Так, вже при концентрації 0,1% модифікуючого розчину мембрани характеризувалися 99,99 % бактерицидністю (для НК такі показники отримували лише при концентрації 1 %), а при концентрації 0,5 % бактерицидність досягла 100 %. Це свідчить про те, що фторхінолони останніх поколінь характеризуються високою антибактеріальною активністю і є більш ефективними, порівняно з хінолонами. Крім того, вони не втрачають свої антибактеріальні властивості після іммобілізації на поверхні мембран, що дає можливість широко застосовувати їх уцьому напрямку.

Отримання позитивно заряджених трекових мембрани на основі поліетилентерефталату та 4-вінілпіридину

Для функціоналізації поверхні трекових ПЕТФ мембран прищепленою полімеризацією 4-вінілпіридину (4-ВП) застосували попереднє окиснення мембран у повітряно-озоновій суміші при підвищених температурах, що зумовлює утворення на її поверхні пероксидних функціональних груп, які за умов термічно ініційованої полімеризації розкладаються з утворенням макрорадикалів, що є ініціаторами прищепленої полімеризації мономерів. Встановлено, що найвища концентрація пероксидних груп на поверхні ПЕТФ мембран досягається при тривалості озонування 10 хв. Прищеплювали полі-4-вінілпіридин (полі-4-ВП) двома способами: 1) термічно-індуктованої прищепленої полімеризації 4-ВП на попередньо озонованих мембранах; 2) прищепленої полімеризації 4-ВП на попередньо озонованих мембранах за допомогою окисно-відновної системи Fe2+ -H2O2 (Реактив Фентона).

Найбільш суттєвий вплив на прищеплення 4-ВП та зміну розділювальних характеристик мембран справляє температура і тривалість полімеризації. Прищеплення до поверхні мембрани полі-4-ВП приводить до отримання позитивно зарядженої мембрани, що зумовлює зростання коефіцієнту затримки двозарядних катіонів.

Таблиця 15 Характеристики ПЕТФ мембран з прищепленим полі-4-ВП, отримані методом термічно ініційованої полімеризації.Розмір пор - 0,05 мкм, Р = 0,01 МПа, С4-ВП=15%, ССaCl2 - 0,2•10-3моль/л

Показники	Мембрани
	1	2	3	4	5	Не модифікована мембрана
Кількість прищепленого полі-4-ВП, мас.%	1,5	3,5	6,6	7,4	8,7	-
Водопроникність Jv, л/м2•год.	12,2	10,6	8,2	5,4	5,0	17,2
RПЕГ 20 000, %	11,3	16,5	32,0	44,0	49,2	4,0
RСaCl2 , %	9,6	14,4	23,7	33,5	42,4	0
о- потенціал, мВ	+12,5	+17,2	+21,0	+24,5	+26,8	-5,4

Вимірювання о- потенціалу проводили відносно розчину KCl концентрацією 1_10-3

Як видно із табл. 15, збільшення кількості прищепленого полі-4-ВП приводить до падіння водопроникності модифікованих мембран. Водночас спостерігається значне зростання коефіцієнту затримання ПЕГ20000. Прищеплення позитивно зарядженого йоногенного полімеру до поверхні ПЕТФ мембран викликає зміни її о- потенціалу із слабко негативного (немодифікована ПЕТФ мембрана) до позитивного, величина якого корелює із кількістю прищепленого полімеру. Це у свою чергу приводить до появи затримуючої здатності модифікованих мембран по відношенню до низькомолекулярного електроліту типу 2-1 CaCl2. При модифікуванні мембран прищепленою полімеризацією 4-ВП, ініційованою реактивом Фентона при однакових концентраціях реакційної суміші та температури, збільшення тривалості полімеризації приводить до зростання кількості прищепленого полімеру, максимальна кількість якого приблизно така ж як у випадку термічно ініційованої полімеризації (табл. 16).

Таблиця 16 Залежність бактерицидності модифікованих ПЕТФ мембран від методу модифікування та вмісту (%, мас) прищепленого полі-4-ВП

Мембрани	Бактерицидність мембран, %
	Escherichia coli НВ 101	Staphylococcus aureus ССМ 209
Не модифікована ПЕТФ мембрана	0	0
Термічно ініційована полімеризація
1. 3,5	55	48
1. 6,6	78	72
2. 8,7	100	95
Реактив Фентона
1. 4,2	61	58
2. 6,4	75	70
3. 8,2	100	92

Вимірювання о-потенціалу модифікованих мембран із прищепленим полі-4-ВП в обох випадках полімеризації свідчить, що поверхня мембрани набуває позитивного заряду і тим більшого, чим більше полімеру прищеплено до поверхні мембрани (табл. 15). Наявність позитивного заряду на поверхні мембрани зумовлює ефективне затримання багатозарядних катіонів. Наявність позитивного заряду ПЕТФ мембран зумовлює також появу їх антибактеріальної активності.

Як видно з табл. 16, усі мембрани із прищепленим полі-4-ВП виявляють значно вищу бактерицидну активність як до грам-негативних, так і грам-позитивних мікроорганізмів порівняно з немодифікованою мембраною. мембрана полімер гідрогелевий антибактеріальний

Таким чином розроблені методи отримання позитивно заряджених трекових мембран шляхом прищепленої полімеризації 4-ВП. Показано, що окиснення мембран повітряно-озоновою сумішшю сприяє утворенню на поверхні мембран пероксидних груп, які в умовах полімеризації 4-ВП приводять до утворення прищепленого полі-4-ВП. Встановлено, що для модифікованих мембран характерне зростання коефіцієнту затримання як неіоногенних речовин, так і низькомолекулярних електролітів.

Отримання заряджених ФВМ з антибактеріальними властивостями

У даному підрозділі викладено результати отримання заряджених і антибактеріальних флуорвмісних мембран (ФВМ) фотоініційованою прищепленою полімеризацією функціональних мономерів. Для активування поверхні ФВМ з метою подальшої функціоналізації застосовували метод фотоініційованої прищепленої полімеризації мономерів.

Для забезпечення належного рівня хімічної активності поверхні ФВМ мембран їх попередньо озонували при швидкості подачі суміші повітря з озоном - 450 мл/хв. при концентрації озону 2,4 .10-4 %. Наявність гідрофільних кисневмісних груп (зокрема пероксидних) опосередковано оцінювали через зміну гідрофільності поверхні мембран за величиною крайового кута змочування (табл. 17).

Таблиця 17 Крайові кути змочування ФВМ водою в залежності від тривалості та температури озонування

Температура озонування	Не модифікована мембрана	Тривалість озонування
		20 хв	40 хв	60 хв	80 хв	100 хв
40оС	105о	105о	105о	103о	102о	102о
60оС	105о	103о	89о	50о	48о	47о

Для прищеплення гідрофільних полімерів до поверхні мембран використовували сформовані нами мембрани оброблені озоном протягом 60 хв. при 60°С.

Прищеплення мономеру АК до поверхні ФВМ відбувається за рахунок ініціювання прищепленої полімеризації макрорадикалами, які генеруються в результаті термічного розкладу гідропероксидних груп, що утворились в результаті озонування. Ступінь прищеплення (СП) ПАК до поверхні попередньо озонованих ФВМ залежить від тривалості модифікування та концентрації мономеру в реакторі (Рис.10, 11).

Відомо, що прищеплення полімерів до поверхні мембран суттєво впливає на їхні транспортні та селективні характеристики, що пов'язано із перекриванням пор полімерними шарами та зменшенням через це їх ефективного радіусу. Про зміну розмірів пор мембрани судили по зміні продуктивності та коефіцієнта затримання неіоногенних низько- і високомолекулярних речовин різноманітної хімічної природи, зокрема, поліетиленгліколів (ПЕГ35000) (табл. 18).

Таблиця 18 Вплив кількості прищепленого ПАК (СП, %) на транспортні та селективні (R, %) характеристики ФВМ

СП, %	Jv, л•м2/год	RПЕГ,%	Кут змочування
0	160	40	105о
1.0	171	39	52о
3.0	165	52	40о
4.0	162	61	37о
6.0	157	72	35о

Як видно з отриманих результатів, після модифікування коефіцієнт затримання ПЕГ модифікованими мембранами із ростом кількості прищепленого ПАК збільшується у порівнянні з немодифікованою мембраною. Зменшення крайових кутів змочування модифікованих мембран водою вказує на істотну гідрофілізацію поверхні таких мембран.

Отримані результати теоретичних досліджень дозволили обґрунтувати технологічну схему модифікування целюлозних мембран хітозаном, що лягла в основу випуску дослідно-промислових партій бактерицидних мембран для потреб фармакологічної промисловості при випуску пептидного препарату «Простатилен».



Як видно з рис. 10, підвищення величини рН середовища призводить до зменшення продуктивності АЦ-мембрани з прищепленою ПАК (крива 1) та до зростання коефіцієнту затримки ПЕГ-6000 (крива 2).

Технологічні розчини відповідної стадії модифікування (розчин хітозану тощо).

Схема модифікування мембран хітозаном полягає у тому, що рамки з мембранами поміщаються в спеціальну камеру з термостатуванням, у яку в циркуляційному режимі подається 0,01 М розчин натрій перйодату при 328К і витримується протягом 1 год. Після промивки мембрани протягом 10-15 хв. у камеру подається 1%-й оцтовокислий модифікуючий розчин хітозану, витримується зумовлений технологічними режимами час (16-20 год.). Після годинного промивання при кімнатній температурі в камеру подається 0,1 М розчин тетрагідроборату натрію для процесу відновлення. Після 30 хв. промивання дистильованою водою мембрана відповідає параметрам ТУ і може використовуватися за призначенням.

У п'ятому розділі описано результати досліджень процесу модифікування поверхні ПС, ПЕТФ, ПА та ФВМ мембран за допомогою водних розчинів катіоноактивних та аніоноактивних ОБАС різної концентрації. Ступінь модифікування мембран ОБАС опосередковано характеризували зміною об'ємного потоку води крізь мембрану до та після сорбції олігомерів і зміною коефіцієнта затримання неіоногенних речовин. Об'ємний потік води крізь модифіковані мембрани зменшувався тим більше, чим тривалішим був процес модифікування, та чим вищою була початкова концентрація ОБАС у розчині. При цьому водопроникність усіх модифікованих мембран з часом модифікування зменшувалась лише до певної величини і в подальшому залишалась незмінною, що свідчить про адсорбційне насичення поверхні та пор мембран ОБАС (рис. 13).

Рис. 13. Залежність продуктивності (Jv), та коефіцієнту затримання ПЕГ (RПЕГ), % ПС мембран від тривалості їх модифікування розчинами катіоноактивних БАС різної концентрації відповідно: 1 - 0,1%, 2 - 0,5%, 3 - 1%. Робочий тиск - 0,1 МПа.

Аналогічні залежності отримано і у випадку модифікування аніонними БАС.

Величина адсорбції ОБАС на мембранах залежить від концентрації розчину та тривалості процесу модифікування. При цьому десорбції ОБАС з поверхні мембран у водних розчинах не відбувається. Наявність йоногенних груп у ОБАС зумовлює значну зміну розділювальних властивостей модифікованих ними мембран щодо низькомолекулярних електролітів. Встановлено, що сорбція ОБАС на поверхні ПС мембран приводить до суттєвого зростання коефіцієнта затримання іонів Са2+ та SO42- з 0,1•10-2 - 1•10-2 М розчинів їх солей порівняно з немодифікованими мембранами (82 %, 56% та 0% відповідно). Із ростом величини заряду мембрани підвищується коефіцієнт затримання відповідних йонів. Беручи до уваги такі фактори як концентрація і колоїдно-хімічний стан розчину ОБАС, тривалість сорбції, зміни продуктивності та селективності модифікованих мембран з часом, встановлено, що оптимальною для модифікування досліджуваних мембран є концентрація ОБАС 1,0 мас. %.

На процес модифікування поверхні всіх досліджуваних мембран катіонними та аніонними ОБАС значний вплив справляє їх молекулярна маса. Встановлено, що чим більша молекулярна маса ОБАС, тим швидше відбуваються процеси сорбції БАС з водних розчинів на поверхні мембран, що призводить до суттєвої зміни їх розділювальних характеристик. Це пов'язано з тим, що зі збільшенням молекулярної маси ланцюга олігомеру зростає сумарна дія адсорбційних сил на поверхні мембран.

Наявність йоногенних груп у ОБАС призводить, як до зміни поруватої структури мембрани в цілому, так і до зміни електрокінетичних властивостей її поверхні. При модифікуванні ПС мембран катіонними ОБАС вони набувають величини о -потенціалу +9,5±0,3, мВ порівняно з -18,1±0,2, мВ у не модифікованих. У випадку аніонних ОБАС, відбувається зростання негативного о-потенціалу поверхні до -30,9±0,1 мВ. Сорбція ОБАС на поверхні трекових мембран також суттєво змінює їхні електрокінетичні характеристики (табл. 19), що є передумовою для зміни розділювальних властивостей модифікованих мембран, особливо по відношенню до йоногенних речовин.

Таблиця 19 о - потенціал поверхні модифікованих ПЕТФ мембран

Мембрана	Час модифікування, год
	0	0,5	1	3	6	24
0,05 мкм
А-ЗООЗ	- 4,6 ± 0,2	- 10,9 ±0,2	- 13,0 ±0,2	- 16,1 ±0,1	- 16,5 ±0,2	- 17,9 ±0,2
К-3003	- 4,6 ± 0,2	10,5 ±1,3	15,5 ± 1,3	16,8 ±0,2	17,2 ±0,2	17,7 ± 1,1
0,08 мкм
А-3003	- 7,3 ± 0,3	- 13,3 ±0,2	- 18,4 ±0,2	- 18,9 ±1,4	- 19,0 ±0,2	-21,3 ±0,5
К-3003	-7,3 ±0,3	9,0 ±1,1	11,2 ± 1,1	13,5 ±0,6	14,3 ±0,5	16,3 ±0,5

Так для ПЕТФ мембран, модифікованих аніонними та катіонними ОБАС спостерігається зростання коефіцієнту затримання S042- та Са2+- йонів, що свідчить про прояв електростатичного механізму затримання.

Сорбція оліго- і поліетерів з йоногенними групами на поверхні трекових ПЕТФ мембран також приводить до суттєвої зміни характеристик мембран. Так, для модифікованих мембранах спостерігається падіння водопроникності та зростання селективності, що особливо показово стосовно низькомолекулярних електролітів.

Встановлено, що значна гідрофілізація та поява заряду на поверхні ПС мембран позитивно впливають на пролонгацію терміну експлуатації та зменшення їх забруднення гуміновими та білковими речовинами. Модифікування поверхні досліджуваних мембран ОБАС суттєво змінює їхні розділювальні властивості (коефіцієнт затримування та проникність при різних значеннях рН) щодо розчинів гумінових кислот (ГК) та БСА, що пов'язано зі зміною характеру процесів взаємодії: розчинена речовина - мембрана.

Досліджено процес модифікування трекових, поліамідних і флуорвмісних мембран поверхневою сорбцією гуанідинвмісних олігомерів (ГВО). Як і у випадку ОБАС, ГВО добре сорбуються на поверхні досліджуваних мембран з мінімальним рівнем десорбції у водних розчинах як в статичному, так і в динамічному режимах. Ступінь модифікування мембран ГВО оцінювали за зміною об'ємного потоку води крізь мембрани до та після сорбції ГВО, а також за зміною коефіцієнта затримання неіоногенних речовин. Об'ємний потік води крізь модифіковані мембрани зменшувався тим більше, чим тривалішим був процес модифікування, та чим вищою була початкова концентрація ПАР у розчині. Причому, водопроникність усіх модифікованих мембран зменшувалась лише до певної величини і в подальшому залишалась незмінною, що свідчить про адсорбційне насичення поверхні та пор мембран модифікатором.

Величина адсорбції ГВО на мембранах залежить від концентрації розчину, тривалості процесу модифікування, а також від типу ГВО, які відрізняються співвідношенням гідрофобної та гідрофільної частини. Із ростом вмісту гідрофобного олігооксіпропіленового ланцюга кількість сорбованого ГВО зростає, що в свою чергу тягне за собою зміни в продуктивності та селективності мембран.

Наявність йоногенних груп у ГВО приводить до зміни електрокінетичних властивостей її поверхні. Вимірювання о-потенціалу поверхні мембран, модифікованих катіонноактивними ГВО, показує зміну заряду поверхні з негативного на позитивний. Вимірювання крайових кутів змочування підтверджують істотну гідрофілізацію поверхні мембран (табл. 21).

Результати досліджень модифікування мембран ГВО свідчать, що бактерицидність усіх одержаних мембран зростає і залежить від природи ГВО (вмісту гуанідинових груп) і тривалості адсорбції (табл. 22).

Розроблені в ході виконання роботи наукові основи адсорбційного модифікування полісульфонових, поліамідних і поліетилентерефталатних мембран лягли в основу технології одержання заряджених і бактерицидних мембран на основі функціональних олігомерних біанкерних сполук і гуанідинвмісних олігомерів (Рис. 16).

Таблиця 22 Вплив тривалості адсорбції ПОГС на бактерицидні властивості мембран

Тривалість адсорбції, год	Бактерицидність, %
	І	ІІ	ІІІ
0,25	58	30	15
1	88	67	32
3	100	88	68
6	100	100	85
24	100	100	86
48	100	100	87

Рис. 16. Принципова технологічна схема адсорбційного модифікування полісульфонових, поліамідних та поліетилентерефталатних мембран.

Для технології модифікування сформованих і промислових мембран використали адаптовану технологічну лінію формуванняя мембран фазоінверсійним методом, вилучивши з неї стадії поливу розчину полімеру на підкладку та осадження розчину.

З сувою (1) мембрана через систему напрямляючих роликів (3) подається у ванни для модифікування (2), в яких міститься розчин відповідного функціонального олігомери, і при заданій лінійній швидкості проходить через них. Після модифікування мембрана подається у промивочні ванни (4) і блок висушування готових мембран (5). Готові модифіковані мембрани намотуються на рулон (6).

У шостому розділі описано способи отримання аряджених функціональних гідрогелеві мембрани з антибактеріальними властивостями

Гідрогелеві сульфовмісні мембрани

Метою даної частини досліджень було розроблення ефективного методу формування електролітних гідрогелевих мембран шляхом радикальної кополімеризації сульфовмісних мономерів різної хімічної природи, а саме, калій сульфопропілакрилату та натрій стиренсульфонату, з акриламідом та акрилонітрилом.

У результаті виконаних досліджень встановлено, що отримані гідрогелі характеризуються високою еластичністю і механічною міцністю. Результати ТГА аналізу підтверджують здатність отриманих мембран утримувати воду до температури 70 °С - для мембран, що містять сульфопропілакрилат, та до 90°С - стиренсульфонат.

Показано, що коефіцієнт набрякання гідрогелів пропорційно зростає зі збільшенням вмісту сульфомономеру в мембрані. Умови кополімеризації дозволяють досягти значення повної обмінної ємності 1,4 мг-екв/г для мембран, що містять сульфопропілакрилат і 0,8 мг-екв/г стиренсульфонат (рис. 17). Цей факт дає підставу вважати їх перспективними як електролітні або протонопровідні мембрани.

Найкращою обмінною ємністю 1,4 мг-екв/г характеризуються мембрани, що містять 21 мас. % сульфопропілакрилату. Подальше збільшення вмісту сульфомономеру не змінює повної обмінної ємності мембран і призводить до надмірного набрякання, що становить 120%.

Вміст стиренсульфонату в отриманих мембранах був обмежений його розчинністю у формувальній системі. Незважаючи на це, гідрогелеві мембрани з масовою часткою 16 % стиренсульфонату характеризуються достатньо високою обмінною ємністю - 0,8 мг-екв/г і низьким коефіцієнтом набрякання - 50 %.



Рис. 17. Залежність ступеня водопоглинаня (а) та ПОЄ (б) від вмісту сульфомономеру в мембрані.

У зв'язку з широким застосуванням гідрогелів і гідрогелевих мембран з антимікробними добавками як покриттів для загоювання ран, носіїв біологічно активних речовин і лікарських препаратів з адресним та керованим їх вивільненням, надзвичайно актуальним завданням було розроблення методів отримання гідрогелевих мембранних нанореакторів на основі зшитих кополімерів акрилового ряду, що містять наночастки срібла, як речовини, що має високу антимікробну активність, завдяки надзвичайно розвиненій поверхні.

Проведені дослідження показали, що перебіг процесів інкорпорування колоїдного срібла до гідрогелевих матриць за розробленими методиками відбувається з високим ступенем конверсії та забезпечує у подальшому його адресне поступове вивільнення протягом значного проміжку часу (більше одного тижня).

Протягом першої доби швидкість вивільнення срібла складає близько 0,05-0,1 г (мкг/г) за 1 год., а у подальшому (приблизно через дві доби) стабілізується на рівні 0,01-0,02 г/год., завдяки чому його антимікробна активність зберігається протягом більш ніж 150 год. і при цьому не перевищується його гранично допустима концентрація. У результаті проведених досліджень встановлено, що найбільш тривале та поступове вивільнення срібла відбувається у випадку використання метолу як відновника арґентум нітрату.

Проведені мікробіологічні дослідження засвідчили, що гідрогелеві мембрани з інкорпорованими наночастками срібла виявляють високу бактерицидну активність стосовно широкого кола мікроорганізмів - як грам-позитивних (S. aureus, B.subtilis), так і грам-негативних (E.coli, P.aeruginosa), уже починаючи з концентрації 0,01 %.

Таблиця 23 Вплив концентрації колоїдного срібла в зразку на діаметр зони інгібування S. aureus, B.subtilis, E.coli та P.aeruginosa

Концентрація колоїдного Ag в тестовому зразку,(мас.%)	Зона інгібування, мм
	Грам - позитивні	Грам - негативні
	S. aureus	B.subtilis	E.coli	P.aeruginosa
0	0	0	0	0
0,01	2±0,5	1,5±0,5	2±0,5	2±1
0,025	3±0,5	4±0,5	4±1	3±0,5

Отже, проведені in vitro та in vivo дослідження продемонстрували, що гідрогелеві нанореактори на основі зшитих акрилових мономерів можуть використовуватись для формування та стабілізації нанорозмірних часток колоїдного срібла. Показано, що отримані композитні матеріали забезпечують рівномірне та пролонговане вивільнення срібла протягом тривалого проміжку часу та виявляють значну пригнічуючу дію стосовно широкого спектру мікроорганізмів, уже починаючи з концентрації срібла 0,01 %. Отримані результати засвідчують високу перспективність синтезованих гідрогелевих матеріалів при використанні як мембран біомедичного призначення та антимікробних аплікаторів для потреб стоматології, хірургії тощо.

Гідрогелеві мембран біомедичного ризначення на основі хітозану

Метою даного етапу досліджень було розроблення методів отримання гідрогелевих плівок і мембран на основі низько- та високомолекулярного хітозану та дослідження кінетики вивільнення з них лікарських препаратів різної хімічної природи.

У зв'язку з цим, особливу увагу при відпрацюванні методики формування гідрогелів на основі хітозану було приділено встановленню раціональних умов їх зшивання з метою отримання хітозанових плівок з обмеженим набряканням у широкому діапазоні значень рН.

Для дослідження пролонговуючої дії хітозанових гідрогелів використовували налідіксову кислоту і триметазидин гідрохлорид (ТГ), як речовини з різними механізмами сорбції. Встановлено, що у випадку налідиксової кислоти переважає хемосорбція внаслідок взаємодії карбоксильних груп НК з аміногрупами хітозану, в той час як триметазидин зв'язується із хітозановими гідрогелями лише за рахунок фізичної сорбції. Як видно з табл. 25, сорбційна ємність гідрогелів за НК є вищою і досягає максимуму 14,6 мг/г полімеру при рН 2,5 для гідрогелів з ММ хітозану 750 кДа. Сорбційна ємність гідрогелів відносно ТГ майже не залежить від молекулярної маси хітозану (табл. 24).

Таблиця 24 Значення сорбційної ємності хітозанових гідрогелів (мг/г) за лікарськими препаратами НК і ТГ при різних рН

рН	НК	ТГ
	MМ 400 кДа	MМ 750 кДа	MМ 400 кДа	MМ 750 кДа
2,5	12,8	14,6	8,1	8,8
5,5	10,4	12,2	7,4	7,8
8,5	7,2	9,8	6,8	7

Як видно з рис. 19, швидкість вивільнення лікарських препаратів з хітозанових гелів є близькою і майже не залежить від рН середовища. Також встановлено, що 100 % вивільнення як НК так і ТГ з гідрогелів спостерігається через 150 хв. після внесення зразка в середовище з певним значенням рН, що є достатнім для пролонгованої дії препаратів.



Рис. 19. Кінетика вивільнення НК (а) та ТГ(б) з хітозанового гідрогелю
(MМ хітозану 750 кДа, ?tзш=12 хв) при різних рН середовищах.

Рис. 20. Залежність коефіцієнту дифузії лікарських препаратів від рН середовища для хітозанових гідрогелів (MМ 400 кДа).

Можливість застосування хітозанових гідрогелів як капсулюючих речовин досліджували, визначаючи коефіцієнт дифузії лікарських препаратів крізь гідрогелеві хітозанові плівки у процесі діалізу НК і ТГ при різних значеннях рН. Отримані значення коефіцієнту дифузії НК і ТГ свідчать, що дифузія препаратів суттєво залежить від молекулярної маси хітозану та рН середовища (рис. 20). Коефіцієнт дифузії для НЛ більше, ніж для ТГ і при рН 2,5 становить - 0,28±0,01 та 0,21±0,01·10-6 см2/с, відповідно. Очевидно, транспорт негативно зарядженої молекули НК через позитивно заряджену плівку є полегшеним у порівняні з ТГ, який має слабкий позитивний заряд.

Отже, в результаті виконаних досліджень розроблено методику отримання нерозчинних у воді хітозанових гідрогелів. Встановлено, що ступінь набрякання хітозанових гідрогелів зростає залежно від таких чинників: зменшення значення рН середовища, збільшення молекулярної маси хітозану від 150 кДа до 750 кДа та зменшення тривалості зшивання (для молекулярної маси 150 кДа).

На основі отриманих у роботі модифікованих заряджених і бактерицидних мембран розроблено технологію та баромембранні установки для виготовлення медичного препарату «ПРОСТАТИЛЕН» баромембранним очищенням і фракціонування пептидів простати великої рогатої худоби (рис. 21).

Рис. 21. Технологічна схема баромембранного фракціонування, концентрування та очищення цільових пептидів медичного препарату «Простатилен».

Фільтрат після ферментації дезінтеграту тканин простати подається у накопичувальну ємність (1), з якої насосом у циркуляційному режимі з тангенційною швидкістю потоку 1-1,5 м/с подається на ультрафільтраційні модулі (2) з модифікованими бактерицидними мембранами. На цій стадії у фільтрат відбираються цільові фракції пептидів, які подаються у накопичувальну ємність цільових пептидів (3), в якій підтримується температура не вище 5 °С для збереження ферментної активності препарату. Концентрування та очищення цільових пептидів відбувається на нанофільтраційній установці, в яку в циркуляційному режимі подається фільтрат першої стадії при контролі температури розчинів пептидів. Цільова фракція другої стадії перебуває у концентраті, яку висушують на ліофільній сушарці та використовують для виготовлення препарату «Простатилен» у вигляді ін'єкцій та суппозиторіїв.

Спосіб очищення та фракціонування пептидів а також баромембранні установки запатентовано (Патент України № 2003043134).

ВИСНОВКИ

1. Вирішено важливу науково-технічну проблему, що має велике наукове та практичне значення - розроблено наукові основи технологій одержання полімерних заряджених мембран з антибактеріальними властивостями шляхом формування мембран із розчинів йоногенних полімерів, введення антибактеріальних речовин в формувальні розчини мембраноутворюючих полімерів, прищеплення функціональних мономерів до поверхні мембран, полімераналогічних перетворень та іммобілізації біоцидних речовин.

2. Розроблено фізико-хімічні основи отримання заряджених ультрафільтраційних та нанофільтраційних мембран для процесів водопідготовки та знесолення солонуватих вод. Встановлено закономірності впливу природи прищеплених йоногенних полімерів, їх поверхневої концентрації та йонообмінної ємності на селективні характеристики модифікованих мембран по низькомолекулярним електролітам. Показано, що прищеплення до поверхні мембран акрилової кислоти, стиренсульфокислоти та функціональних сульфогруп приводить до зростання негативного дзета-потенціалу поверхні мембран до -15 -25 мв, що зумовлює селективність таких мембран до двозарядних аніонів SO4-2 при її концентрації 1.10-3 моль/л 65 -70%. Прищеплення до поверхні мембран 4-вінілпіридину та амінування хлорметильованих мембран з подальшою їх кватернізацєю приводить до появи на поверхні таких мембран позитивного дзета-потенціалу, який сягає величини 18 - 30 мв, що зумовлює зростання коефіцієнту затримання багатозарядних катіонів із розведених розчинів солей до 70-85%.

3. Вперше розроблено наукові основи формування полімерних мембран за наявності поверхнево-активних йоногенних олігомерів. Встановлено, що застосування олігомерних ПАР як аніоно-, так і катіоного типу в процесі формування мембран дозволяє отримати ультрафільтраційні мембрани з гідрофілізованою і зарядженою (як позитивно, так і негативно) поверхнею, які забезпечують: підвищення продуктивності та селективності до йоногенних і неіоногенних високомолекулярних речовин (білків, гумінових кислот), барвників та низькомолекулярних електролітів; подовження терміну експлуатації мембран шляхом зменшення їх забруднення речовинами різного походження.

Вперше розроблено метод формування ультрафільтраційних полімерних мембран з гідрофільною зарядженою поверхнею, що мають бактерицидні властивості в присутності синтезованих гуанідинвмісних олігомерів, які мають покращені експлуатаційні характеристики та запобігають бактеріальному забрудненню мембран в процесах водоочищення та водопідготовки.

4. Встановлено принципову та практичну можливість регулювати розділювальні та антибактеріальні властивості полімерних мембран шляхом формування їх із введенням функціональних компонентів та поверхневого модифікування прищепленою полімеризацією заряджених мономерів та іммобілізацією бактерицидних речовин.

5. Встановлено залежності електроповерхневих характеристик отриманих заряджених полімерних мембран і їх селективності до йоногенних та неіоногенних речовин від кількості введених в полімерну структуру та іммобілізованих на поверхні мембран йоногенних функціональних групп, речовин та полімерів.

6. Встановлено залежності антибактеріальної активності отриманих модифікованих полімерних мембран від природи бактерицидних речовин, їх кількості та способі введення в структуру (поверхню) мембрани. Показано, що для запобігання вимивання біоцидних речовин з тіла мембрани в процесі її експлуатації та забезпечення стабільної бактерицидності мембран, отриманих шляхом введення ПГМГ-хлориду та гуанідинвмісних ПАР у формувальні розчини необхідна як, мінімальна їх кількість ( 1-2% мас.), так і зшивання епіхлоргідрином (1% мас.). Найвищий рівень антибактеріальної активності виявляють мембрани з іммобілізованим до поверхні ПГМГ-хлоридом та хітозаном у кількості 0,5-1 % мас Високий рівень антимікробної активності виявляють целюлозні мембрани з імобілізованою налідиксовою кислотою та левофлоксацином, який становить 100% у всіх діапазонах концентрацій.

7. Розроблено наукові основи технології отримання функціонально активних гідрогелевих мембран та нанореакторів із антибактеріальною активністю, рН-чутливісню, здатністю до імобілізації та контрольовоного вивільнення лікарських препаратів і регульованої протонної провідності. Встановлено, що зміна реакції середовища із рН 2 до рН 8 зумовлює зростання кінетики вивільнення та дифузії налідиксової кислоти та триметазидину з гідрогелевої мембрани на основі хітозану в 2-3 рази.

8. Розроблено дослідно-промислові технології формування полімерних мембран на основі ацетату целюлози, полісульфону та поліаміду із зарядженою поверхнею та антибактеріальними властивостями для систем водопідготовки, виділення та фракціонування високомолекулярних речовин синтетичного та природного походження з покращеними експлуатаційними характеристиками.

9. Вперше розроблено та впроваджено у виробництво промислову технологію отримання субстанції простатилену із використанням розроблених целюлозних, полісульфонових та поліамідних мембран з антибактеріальною активністю. Застосування целюлозних і полісульфонових мембран з імобілізованим ПГМГ-хлоридом у процесах фракціонування та концентрування цільових пептидів гідролізату тканин простати бичків великої рогатої худоби дозволяє отримати цільову фракцію пептидів в діапазоні 10-15 kDa. Тривалість експлуатації модифікованих мембран в порівнянні з не модифікованими підвищується у 4-5 разів, що зумовлює загальний економічний ефект в розрахунку на одиницю вихідної сировини на рівні 500-600%.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Даниленко Е.Е. Разделительные свойства ультрафильтрационных полисульфоновых мембран, модифицированных олигомерными бианкерными ПАВ / Е.Е. Даниленко, А.Ф. Бурбан, И.П. Сапон, А.Н. Трохименко, М.Т. Брык // Химия и технология воды. - 1993. - Т. 15, № 11-12. - С. 779-784.

2. Мельник А.П. Ультрафільтраційні мембрани на основі полісульфону / А.П. Мельник, А.Ф. Бурбан, І.С. Любашенко, М.Т. Брик // Функціональні матеріали. - 1995. - Т. 2, № 3. - С. 331-334.

3. Вакулюк П.В. Вплив модифікування трекових мембран аніонними біанкерними сполуками та вивчення їхніх розділювальних характеристик/ П.В.Вакулюк, А.Ф.Бурбан, М.Т. Брик, Н.В. Протасова, В.В. Шевченко//Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. - 2002.- Т. 20.- С. 46-50.

4. Вакулюк П.В. Влияние модифицирования трековых мембран олигомерными бианкерными соединениями на их разделительные характеристики/ П.В. Вакулюк, А.Ф.Бурбан, М.Т.Брик, Б.В.Мчедлишвили//Критические технологии. Мембраны. -2003.-№1(17).- С. 9-15.

5. Вакулюк П.В. Вплив модифікування трекових мембран йоногенними аміновмісними оліго- і поліетерами на їх розділювальні характеристики /П.В.Вакулюк П.В., А.Ф. Бурбан, М.Т. Брик, М.Я. Вортман , Н.С. Клименко, В.В.Шевченко // Вопросы химии и химической технологии - 2003, № 6. -С. 121-125.

6. Вортман М.Я. Синтез йоногенних аміновмісних оліго- і поліетерів та використання їх для модифікування мембран / М.Я.Вортман, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко, П.В.Вакулюк, А.Ф. Бурбан, М.Т.Брик //Наукові записки НаУКМА. Хім. науки і технології. - 2004. - Т. 28. - С. 3-9.

7. Побігай Г.А. Формування бактерицидних ацетатцелюлозних мембран/Г.А.Побігай, М.Т.Брик, А.Ф.Бурбан, Л.М.Солодка// Журнал Доповіді НАНУкраїни. - 2005. - № 10. - С. 149-152.

8. Вакулюк П.В. Модифікування поліетилентерефталатних мембран блочними катіоноактивними олігомерами / П.В. Вакулюк, М.Я. Вортман, А.Ф. Бурбан, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко, М.Т. Брик // Наукові записки. Хімічні науки і технології. - 2006. - Т. 55 - С. 11-15.

9. Босак В.З. Поверхневе модифікування полісульфонових ультрафільтраційних мембран катіонними біанкерними сполуками / В.З. Босак, А.Ф. Бурбан, П.В. Вакулюк, М.Т. Брик, М.Я. Вортман, Н.С. Клименко, Н.В. Протасова, В.В. Шевченко // Наукові записки. Хімічні науки і технології. - 2006. - Т. 55 - С. 8-11.

10. Побігай Г.А. Іммобілізація налідиксової кислоти на ультрафільтраційних целюлозних мембранах / Г.А. Побігай, О.О. Чикета, А.Ф. Бурбан // Наукові записки. Хімічні науки і технології. - 2006. - Т. 55 - С. 15-19.

11. Коновалова В.В. Исследование антимикробных свойств мембран, модифицированных хитозаном / В.В. Коновалова, А.А. Побегай, А.Ф. Бурбан, М.Т. Брык // «Мембраны». Серия. Критические технологии. - 2006. - Т. 32, № 4. - С. 56-61.

12. Побігай Г.А. Ацетатцелюлозні мембрани з іммобілізованим полігексаметиленгуанідинхлоридом / Г.А. Побігай, В.В. Коновалова, А.Ф. Бурбан // Вопросы химии и химической технологи. - 2007. - № 2. - С. 47-51.

13. Босак В.З. Поверхнева модифікація полісульфонових мембран шляхом УФ-ініційованої прищепленої полімеризації N-вініл-2-піролідону / В.З. Босак, П.В. Вакулюк, А.Ф. Бурбан // Український хімічний журнал. - 2007. -Т. 73, № 8 - С. 116-120.

14. Босак В.З. Поверхневе модифікування полісульфонових ультрафільтраційних мембран олігомерними аніонними біанкерними сполуками / В.З. Босак, А.Ф. Бурбан, П.В. Вакулюк, М.Т. Брик, М.Я. Вортман, Н.В. Протасова, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко // Вопросы химии и химической технологии. - 2007. - № 2. - С. 69-79.

15. Босак В.З. Отримання заряджених полісульфонових ультрафільтраційних мембран та вивчення їх властивостей / В.З. Босак, П.В. Вакулюк, А.Ф. Бурбан, Н.Г. Антонюк, С.Д. Ісаєв, В.І. Лаврик // Журнал Доповіді НАНУ. - 2007. - № 8. - С. 127-132.

16. Вакулюк П. В. Гіперрозгалужені поліуретансечовини як модифікатори трекових поліетилентерефталатних мембран/ П.В.Вакулюк, А.Ф.Бурбан, Н.С.Клименко, М.Я.Вортман, О.В.Шевчук, В.В.Шевченко// Вопросы химии и химической технологии.- 2007.- № 2.- С. 75-78.

17. Горобець А.В. Формування мембран із флуорвмісних полімерів / А.В. Горобець, П.В. Вакулюк, К.В. Бутенко, А.Ф. Бурбан // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки. - 2007. - Т. 66. - С. 19-26.

18. Мурланова Т.В. Іммобілізація хітозану на поверхні трекових поліетилентерефталатних мембран / Т.В. Мурланова, П.В. Вакулюк, А.Ф. Бурбан // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки. - 2007. - Т. 66. - С. 27-32.

19. Босак В.З. Отримання композитних полісульфонових ультрафільтраційних мембран з йоногенними біанкерними сполуками / В.З. Босак, А.Ф. Бурбан, П.В. Вакулюк, М.Т. Брик, М.Я. Вортман, Н.В. Протасова, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко // Журнал Доповіді НАНУ. - 2007. - № 11. - С. 130-134.

20. Вакулюк П.В. Трекові поліетилентерефталатні мембрани з антибактеріальними властивостями / П.В. Вакулюк, М.Я. Вортман, І.М. Фуртат, А.Ф. Бурбан, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко // Полімерний журнал. - 2008. - Т. 30, № 1. - С. 46-51.

21. Горобець А.В. Модифікування поверхні флуоровмісних мембран УФ-ініційованою прищепленою полімеризацією N-вінілпіролідону / А.В. Горобець, П.В. Вакулюк, А.Ф. Бурбан // Полімерний журнал. - 2008. - Т. 30, № 2. - С. 158-162.

22. Горобець А.В. Прищеплена полімеризація функціональних мономерів до поверхні озонованих флуоровмісних мембран / А.В. Горобець, П.В. Вакулюк, А.Ф. Бурбан // Наукові записки. Хімічні науки і технології. - 2008. - Т. 79. - С. 29-34.

23. Мурланова Т.В. Іммобілізація хітозану на поверхні трекових поліетилентерефталатних мембран, активованих перйодатом натрію / Т.В. Мурланова, П.В. Вакулюк, А.Ф. Бурбан // Наукові записки. Хімічні науки і технології. - 2008. - Т. 79. - С. 35-39.

24. Julian S. Taurozzi. Effect of filler incorporation route on the properties of polysulfone-silver nanocomposite membranes of different porosities / Julian S. Taurozzi, Hari Arul, Volodymyr Z. Bosak, Anatoliy F. Burban, Thomas C. Voice, Merlin L. Bruening, Volodymyr V. Tarabara // J. of Membrane Science. - 2008. - V. 325, № 1. - P. 58-68.

25. Чикета О.О. Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих поліглицедилметакрилатом / О.О. Чикета, Г.А. Побігай, В.В. Коновалова, А.Ф. Бурбан // Доповіді АН України. - 2008. - № 9. - С.141-146.

26. Побігай Г.А. Дослідження розділювальних характеристик рН-чутливих целюлозних мембран модифікованих хітозаном / Г.А. Побігай, В.В. Коновалова, В.В. Томіна, А.Ф. Бурбан // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. - 2009. - Т. 92. - С. 8-13.

27. Коновалова В.В. Антимікробні мембрани на основі гідрогелевих нанореакторів / В.В. Коновалова, Ю.М. Самченко, Г.А. Побігай, Т.П. Полторацька, А.Ф. Бурбан, З.Р. Ульберг //Доповіді НАН України. - 2009. - № 10. - С.139-143.

28. Солодка Л.М. Розробка фазово-інверсійного методу формування ультрафільтраційних поліамідних мембран / Л.М. Солодка, А.Ф. Бурбан, Г.М. Будинкевич, Л.М. Момот // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. - 2009. - Т. 92. - С. 34-41.

29. Бурбан А.Ф. Прищеплена кополімеризація сульфовмісних мономерів на поверхні целюлозних мембран / А.Ф. Бурбан, Л.М. Солодка, І.І. Борис, Л.М. Момот // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. - 2009. - Т. 92. - С. 41-48.

30. Vakuliuk P. Modified track membranes with antibacterial properties / Polina Vakuliuk, Marina Vortman, Anatoly Burban, V. Konovalova, Nina Klymenko, Mihailo Bryk, Valery Shevchenko // Desalination. - 2009. - V. 235. - P. 160-169.

31. Горобець А.В. Модифікування поверхні флуоровмісних мембран поліоксипропіленглікольгуанідинієвими сполуками / А.В. Горобець, П.В. Вакулюк, А.Ф. Бурбан, М.Я. Вортман, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко // Вопросы химии и химической технологии. - 2009. - № 3. - С.47-49.

32. Солодка Л.М. Отримання Заряджених бактерицидних поліамідних мембран / Л.М. Солодка, А.Ф. Бурбан, Г.М. Будинкевич, Л.М. Момот // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. - 2010. - Т. 105. - С. 26-31.

33. Побігай Г.А. Іммобілізація тріольних груп на целюлозних мембранах модифікованих поліетиленіміном / Г.А. Побігай, В.В. Коновалова, С.М. Гладчук, А.Ф. Бурбан // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. - 2010. - Т. 105 - С. 42-47.

34. Коновалова В.В. Гідрогелеві сульфовмісні мембрани / В.В. Коновалова, Ю.М. Самченко, І.А. Стадний, Г.А. Побігай, А.Ф. Бурбан, З Р. Ульберг // Вопросы химии и химической технологии. - 2010. - № 4. - С.41-45.

АНОТАЦІЯ

Бурбан А.Ф.. Наукові основи технологій одержання заряджених полімерних мембран з антибактеріальними властивостями. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.18. - мембрани та мембранна технологія. - Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2011.

У дисертації виконано та описано результати систематичного дослідження процесів одержання заряджених полімерних мембран і мембран з антибактеріальними властивостями формуванням методом інверсії фаз за наявності антибактеріальних та йоногенних олігомерних поверхнево-активних речовин і з розчинів йоногенних полімерів; прищепленою полімеризацією функціональних мономерів, полімераналогічних перетворень та іммобілізації біоцидних речовин (хітозану, інтерполімерних комплексів ПГМГ-хлориду, хінолонів і флуорхінолонів); адсорбційного модифікування функціональними олігомерними ПАР. Вивчено закономірності отримання заряджених функціональних гідрогелевих мембран з антибактеріальними властивостями та гідрогелевих мембран медичного призначення на основі хітозану.

Встановлено принципову та практичну можливість регулювати розділювальні та антибактеріальні властивості полімерних мембран формуванням їх із введенням функціональних компонентів і поверхневого модифікування прищепленою полімеризацією йоногенних мономерів та іммобілізацією бактерицидних речовин.

Завдяки розробленим технологіям одержано заряджені полімерні мембрани з високим рівнем антибактеріальної активності, що відзначаються низькою схильністю до забруднення і тривалим періодом експлуатації.

Ключові слова: полімерні мембрани, заряджені мембрани, функціональні мономери, антибактеріальні властивості, біоцидні речовини, гідрогелеві мембрани, селективність, біанкерні сполуки.

A.F. Burban. Scientific bases of technologies development charged polymeric membranes with antibacterial properties. - The manuscript. The dissertation for a doctor degree in technical sciences by speciality 05.17.18 - membrane and membrane technology. The Kyiv National University of Technologies and Desing, Kyiv, 2011.

In dissertations systematic researches are conducted of processes of development of the charged polymeric membranes and membranes with antibacterial properties by phases invertion a method in the presence of functional antibacterial and ionogenic oligomerous surfactants matters and from solutions of ionogenic polymers; by graft polymerization of functional monomers, polymeranalogous transformations of polymers and immobilization of microbial-resistant matters (chitosan, interpolymer complexes of PGMG-chloride, quinolone and fluoroquinolone); adsorption functional charge and guanidine oligomers. The set conformities to law of receipt of the charged functional hydrogels membranes with antibacterial properties and hydrogels membranes of the medical setting are on the basis of chitosan.

Of principle and practical possibility to regulate separate and antibacterial properties of polymeric membranes by forming of them with introduction of functional components and surface modification by graft polymerization of ionogenic monomers and immobilization of bactericidal matters.

On the basis of the developed technologies the got is charged polymeric membranes with the high level of antibacterial activity, that marked low propensity to contamination and long period of exploitation.

Key words: polymer membranes, charge membranes, functional monomers, antimicrobial properties, biocide matters, hydrogels membranes, selectivity, bianchor compounds.

Бурбан А.Ф. Научные основы технологий получения заряженных полимерных мембран с антибактериальными свойствами. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.18. - мембраны та мембранная технология. Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2011.

В диссертации проведены систематические исследования процессов получения заряженных полимерных мембран и мембран с антибактериальными свойствами путем формования с растворов ионогенных полимеров, введения антибактериальных веществ в формовочные растворы мембранообразующих полимеров, привитой полимеризации функциональных мономеров, полимераналогичных преобразований и иммобилизации биоцидных веществ. Разработаны физико-химические основы получения заряженных ультрафильтрационных и нанофильтрационных мембран для процессов обессоливания солоноватых вод. Установлены закономерности влияния природы привитых ионогенных полимеров и их концентрации на селективность модифицированных мембран.

Разработаны научные основы формования полимерных мембран в присутствии поверхностно-активных олигомеров. Показано, что применение олигомерных ПАВ анионно- и катионного типов в процессе формования мембран позволяет получить гидрофильные мембраны с заряженной поверхностью, характеризующиеся повышенной селективностью по отношению к высокомолекулярным и низкомолекулярным электролитам, красителям, белкам и пр.; пониженной склонностью к загрязнениям.

Разработан метод формования полимерных мембран с заряженной поверхностью и бактерицидными свойствами в присутствии гуанидинсодержащих олигомеров. Установлена принципиальная возможность регулирования разделительных и антибактериальных свойств полимерных мембран путем формования их введением функциональных компонентов и поверхностного модифицирования привитой полимеризацией заряженных мономеров и иммобилизацией бактерицидных веществ.

Установлены зависимости антибактериальной активности модифицированных полимерных мембран от природы бактерицидных веществ, их количества и способа введения в структуру полимерной матрицы.

Разработаны методы получения функционально активных гидрогелевых мембран и нанореакторов с антимикробной активностью, рН- чувствительностью, способностью к иммобилизации и контролированному выделению лекарственных препаратов.

Разработаны опытно-промышленные технологии формования полимерных мембран на основе ацетата целлюлозы, полисульфона и полиамида с заряженной поверхностью и антимикробными свойствами для систем водоподготовки, выделения и фракционирования высокомолекулярных веществ синтетического и естественного происхождения с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Ключевые слова: полимерные мембраны, заряженные мембраны, функциональные мономеры, антибактериальные свойства, биоцидные вещества, гидрогелевые мембраны, селективность, бианкерные соединения.

Размещено на Allbest.ru