Регистрация / Вход
Прислать материал

Биоцидные нецитотоксичные полимерные материалы и нанокомпозиции пролонгированного действия для профилактики распространения резистентных форм патогенов в помещениях и общественном транспорте

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
гуанидинсодержащие мономеры, гуанидинсодержащие полимеры, гуанидинсодержащие сополимеры, биоцидность, токсичность, радикальная полимеризация, радикальная сополимеризация, поликонденсация, полиэлектролиты, композиционные материалы, полимерные нанокомпозиты, слоистые силикаты, макромолекулярная динамика.

Цель проекта:
Разработка технологии получения новых биоцидных нецитотоксичных полимерных материалов и их различных форм (полимерные растворы, порошки, полимер-полимерные нанокомпозиции, строительные материалы, включая лакокрасочные, и др.) пролонгированного действия для профилактики распространения резистентных патогенов (бактерии, грибы, плесень и др.) в местах массового скопления людей в помещениях (больницы, школы, казармы и др.) и общественном транспорте.

Основные планируемые результаты проекта:
На основании обзора и анализа научно-технической и патентной литературы, нормативно-технической документации будет обоснован выбор направления исследований.
В ходе выполнения ПНИ должны быть получены следующие научно-технические результаты:
- разработаны методы синтеза новых гуанидинсодержащих линейных и циклических мономеров, проведен анализа структуры и свойств полученных образцов различными физико-химическими методами, с изучением их способности к (со)полимеризации
- разработаны методы синтеза новых водо- и органорастворимых гуанидинсодержащих полимеров и сополимеров методами радикальной полимеризации и поликонденсации;
проведен анализ состава (со)полимеров по данным ЯМР и элементного анализа по оригинальным методикам расчета состава реакционных смесей и сополимеров;
- разработаны методы прививки к слоистым силикатам гуанидинсодержащих мономеров;
- проведен анализ влияния состава и молекулярной массы полимеров и сополимеров на цитотоксичность и биоцидные свойства и сделан выбор оптимальных нецитотоксичных биоцидных материалов с широким спектром действия;
- разработаны методы введения органомодифицированных силикатов в различные полимеры (резина, 1,4-транс-полиизопрен, полиэтилен и др.), созданы биоцидные нецитотоксичные нанокомпозиционные материалы и другие формы (например, растворы, порошки и т.д.);
- проведена технико-экономическая оценка результатов ПНИ и разработаны рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИ;
- разработан комплект технической документации, описывающий технологию получения биоцидных нецитотоксичных полимерных материалов и нанокомпозиций пролонгированного действия для профилактики распространения резистентных форм патогенов в помещениях и общественном транспорте, включающий: лабораторный технологический регламент, описывающий указанную технологию производства и проект технических условий на изготавливаемую продукцию.
- создан проект технического задания на проведение ОТР по теме: "Биоцидные нецитотоксичные полимерные материалы и нанокомпозиции пролонгированного действия для профилактики распространения резистентных форм патогенов в помещениях и общественном транспорте".

Основные характеристики разработанных биоцидных нецитотоксичных полимерных материалов и нанокомпозиций пролонгированного действия должны удовлетворять следующим требованиям:
а) относительная летучесть образцов (по диэтиловому эфиру) должна быть выше 5000;
б) спектр действия образцов должен включать в себя: St. aureus, Bacillus cereus, E-coli, Aspergillus niger, Penicillium funiculosum, Candida Alb. Зона роста по агаровому тесту должна быть не менее 4 мм;
в) токсичность образцов не должна превышать 0.0014±0.0002 г/л (клеточная линия HEK 293T);
г) тепловая устойчивость комплексных наполнителей, должна обеспечивать возможность введения, как в полярные, так и в неполярные полимерные матрицы, используя стандартные методы переработки полимеров (смешение в расплаве, вальцевание при повышенной температуре);
д) эксплуатация изделий не должна вызывать старение материалов (изменения цвета изделий, их физико-механических свойств и т.д.);
е) использование материалов не должно приводить к образованию трещин, отслаиванию и вспучиванию лакокрасочных покрытий, должно способствовать сохранению адгезии покрытий к подложке;
ж) биоцидный компонент, не должен вымываться из композитов в процессе эксплуатации.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечный продукт, создаваемый с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта - биоцидные нецитотоксичные полимерные материалы (в различных формах: растворы полимеров, порошки и полимер - полимерные композиции) и нанокомпозиции пролонгированного действия с широким спектром действия, обеспечивающие возможность использования их для профилактики распространения резистентных форм патогенов в помещениях и общественном транспорте.

Не выявлены патенты на получение нецитотоксичных полимерных материалов и нанокомпозиций пролонгированного действия на основе новых водо- и органорастворимых гуанидинсодержащих полимеров и сополимеров методами радикальной полимеризации и поликонденсации. для создания биоцидных нанокомпозиционных материалов. Разрабатываемые в проекте научные решения и методики получения новых гуанидинсодержащих мономеров, полимеров и нанонаполнителей, полимерные материалы их содержащих содержат элементы новизны и являются патентоспособными.

Сопоставление создаваемых в проекте материалов с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень показывает, что на данный момент в мире существует крайне мало технологий по созданию функциональных материалов, таких, как биоцидные нецитотоксичные полимерные материалы и нанокомпозиции пролонгированного действия на основе новых водо- и органорастворимых гуанидинсодержащих полимеров и сополимеров. Недавние исследования в области биоцидных материалов только подтвердили необходимость изысканий новых технологий, а также поиск новых решений для получения материалов, обладающих биоцидными свойствами.
- Методы органического синтеза, радикальной полимеризации и поликонденсации.
- Физико-химические методы исследования структуры, состава и свойств синтезируемых соединений (ЯМР, ИК-спектроскопия, ГПХ, ДСК и др), разработанные в коллективе методы расчета состава реакционных смесей и сополимеров на базе данных ЯМР и элементного анализа.
- Расчет возможной структуры и биоцидной эффективности синтезируемых соединений методами молекулярной динамики (взаимодействие полимеров с мишенью).
- Синтез гуанидинсодержащих линейных и циклических мономеров и исследование их структуры и свойств различными физико-химическими методами, дальнейшая их (со) полимеризация, создание на их основе композиционных материалов с биоцидными свойствами.
- Методы органомодификации слоистых силикатов и введение органомодифицированных наполнителей глины в различные полимеры (резина, полиТПИ, полиэтилен и др.) различными способами – методами полимеризационного наполнения и смешение в расплаве на вальцах.
- Исследования биоцидности и токсичности
- выбор наиболее эффективных и безопасных гуанидинсодержащих (со)полимеров в зависимости от состава, строения и молекулярной массы на основе анализа цитотоксичности, биоцидных свойства;
- разработка различных форм биоцидных полимерных соединений для введения в полимерные матрицы путём создания комплексных нанонаполнителей на основе сополимеров с винильными мономерами;
- создание различных материалов с комплексным или индивидуальным действием (бактерициды, фунгициды и др.) с характеристикой их физико-химических свойств, токсичности и биоцидности.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты проведенных ПНИ должны быть использованы для проведения опытно-технологических работ, направленных на создание промышленной технологии получения биоцидных нецитотоксичных полимерных материалов и нанокомпозиций пролонгированного действия для профилактики распространения резистентных форм патогенов в помещениях и общественном транспорте.
Области применения разрабатываемых материалов:
- наука и техника - разработка научных основ создания нового поколения биоцидных полимерных материалов (в том числе и лакокрасочных) и композиций (растворы полимеров, порошки), пролонгированного действия для борьбы с патогенной микрофлорой (бактерии, грибы, плесень и др.)
- отрасли промышленности - производство лакокрасочной продукции, строительных и отделочных материалов, резинотехнических изделий, производство дезинфицирующих и биоцидных средств, медицина, очистка воды, общественный транспорт.
- социальная сфера - разрабатываемые материалы позволят снизить опасность заражения людей патогенной микрофлорой: в помещениях общественных и жилых зданий посредством предотвращения развития грибов и плесени и обеззараживания бактерий на поверхности стен, а также поручней общественного транспорта. Широкое использование таких материалов улучшит состояние окружающей среды, приведёт к уменьшению распространения инфекционных заболеваний, улучшению эпидемиологической обстановки в местах массового скопления людей (детские сады, школы, казармы, тюрьмы).
Коллектив исполнителей в ходе выполнения ПНИ реализует ряд мероприятий для доведения ожидаемых в рамках проекта результатов до потребителя: исполнители публикуют полученные результаты в ведущих международных и отечественных научных изданиях, освещают результаты работы перед широкой общественностью в рамках выступлений на конференциях и симпозиумах мирового уровня, участвуют в тематических выставках и форумах, налаживают непосредственные контакты с возможными потребителями.


Текущие результаты проекта:
На текущем этапе в рамках проекта сформулированы следующие научные задачи, которые планируется решить к концу 2015 г:
подготовка промежуточного отчета о ПНИ, включающего
- обзор и анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме.
- проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
- обоснование выбора направления исследований.
- методики синтеза новых водо- и органорастворимых гуанидинсодержащих полимеров и сополимеров методами радикальной полимеризации и поликонденсации.
- разработка методики анализа структуры новых гуанидинсодержащих линейных и циклических мономеров с использованием РСА.
- разработка методик анализа свойств новых гуанидинсодержащих линейных и циклических мономеров с использованием ДСК.
- разработка методики расчета состава реакционных смесей по данным ЯМР.
- разработка методики расчёта состава сополимеров по данным ЯМР и элементного анализа