Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0135

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0135
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева Российской академии наук
Название доклада
Биоцидные нецитотоксичные полимерные материалы и нанокомпозиции пролонгированного действия для профилактики распространения резистентных форм патогенов в помещениях и общественном транспорте
Докладчик
Герасин Виктор Анатольевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель проекта

Проект направлен на разработку технологии получения новых биоцидных нецитотоксичных полимерных материалов и их различных форм (полимерные растворы, порошки, полимер-полимерные нанокомпозиции, строительные материалы, включая и лакокрасочные, и др.) пролонгированного действия для профилактики распространения резистентных патогенов в местах массового скопления людей в помещениях и общественном транспорте.

Задачи ПНИ

Поставленная в проекте цель направлена на создание условий, обеспечивающих экологически благоприятную среду обитания для сохранения здоровья человека.
Конкретная задача в рамках проблемы, на решение которой направлен проект - разработка технологии получения новых биоцидных полимерных материалов (в том числе строительных и лакокрасочных) и нанокомпозиций (полимерные растворы, порошки) пролонгированного действия для борьбы с патогенной микрофлорой в местах массового скопления людей в помещениях и в общественном транспорте. Её решение позволит разработать материалы, снижающие 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.

Задачи 2016 года

- разработка методов синтеза новых гуанидинсодержащих мономеров, синтез новых водо- и органорастворимых гуанидинсодержащих (со) полимеров, изучение их структуры и свойств
- разработка методов прививки к слоистым силикатам гуанидинсодержащих мономеров и (со) полимеров;
- анализ влияния состава и молекулярной массы (со) полимеров на цитотоксичность и биоцидные свойства;
- разработка биоцидных нанокомпозиционных материалов.









Актуальность и новизна исследования
Эффективным решением задачи снижения распространения патогенной микрофлоры может быть применение биоцидных материалов при строительстве зданий, в том числе и при жилищном строительстве, при отделке интерьера, создании покрытий для салонов транспортных средств. Однако, используемые в настоящее время биоцидные вещества обладают рядом недостатков, ограничивающих их широкое применение — это высокая токсичность для теплокровных, лёгкое вымывание из материалов, неширокий спектр действия и т.д.
В случае высокомолекулярных соединений, в отличие от низкомолекулярных, присутствие в одном препарате схожих по действию, но различных по молекулярно-массовым характеристикам и структуре и составу веществ затрудняет адаптацию микроорганизмов к этим препаратам, повышая их эффективность.
В связи с этим необходимым становится поиск высокомолекулярных соединений, удовлетворяющих большему числу требований, обеспечивающих блокировку сразу нескольких факторов устойчивости патогенных микроорганизмов, нахождение возможностей и механизмов прецизионного регулирования их строения, структуры, распределения звеньев в макромолекулах и нахождения связи этих параметров с биоцидностью и цитотоксичностью полимеров.
Полимеры и сополимеры, содержащие гуанидиновые группы, обладают биоцидными свойствами, имеют ряд преимуществ перед низкомолекулярными веществами – пролонгированное действие, нелетучесть, низкая токсичность, более широкий спектр действия. Однако, в настоящее время отсутствуют систематические исследования о влиянии структуры, строения и молекулярной массы на их цитотоксичность и биоцидные свойства, отсутствуют композиционные материалы на их основе для создания изделий с биоцидными свойствами.
Описание исследования

При выполнении проекта в 2016 году использованы и разработаны:

Методики синтеза новых гуанидинсодержащих линейных и циклических мономеров (метакрилоилгуанидин и его соли, циклические пиримидиноны).

Методики синтеза новых водо- и органорастворимых гуанидинсодержащих полимеров и сополимеров методами радикальной полимеризации и поликонденсации

Методика анализа состава (со) полимеров по данным ЯМР и элементного анализа методами расчета состава реакционных смесей и сополимеров.

Методика анализа структуры и свойств новых водорастворимых гуанидинсодержащих полимеров.

Методика анализа структуры и свойств новых органорастворимых гуанидинсодержащих полимеров.

Методики прививки к слоистым силикатам гуанидинсодержащих мономеров (модификации наполнителя).

Методики введения органомодифицированных силикатов в различные полимеры (резина, и 1,4-транс-полиизопрен, полиэтилен) для создания биоцидных нецитотоксичных полимерных материалов.

Методика анализа структуры новых гуанидинсодержащих линейных и циклических мономеров с использованием РСА.

Методика анализа теплофизических свойств новых гуанидинсодержащих линейных и циклических мономеров с использованием ДСК.

Методика расчета состава реакционных смесей по данным ЯМР.

Методика расчета состава сополимеров по данным ЯМР и по данным элементного анализа

Методика анализа влияния состава и молекулярной массы полимеров и сополимеров на цитотоксичность и биоцидные свойства.

Методики испытаний физико-химических, биоцидных и токсикологических свойств полученных различных форм биоцидных нецитотоксичных полимерных материалов и нанокомпозиций пролонгированного действия

Методика анализа влияния состава и молекулярной массы полимеров и сополимеров на цитотоксичность и биоцидные свойства.

Методика расчета возможной структуры и биоцидной эффективности синтезируемых соединений методами молекулярной динамики.

 

 

 

Результаты исследования

Впервые синтезированы новые гуанидинсодержащих линейные и циклических мономеры (метакрилоилгуанидин и его соли, циклические пиримидиноны), определена их структура и свойства физико-химическими методами(ЯМР спектроскопия, элементный анализ, ДСК, РСА и др.). Исследована их способность к полимеризации и сополимеризации и определен ряд кинетических параметров; впервые синтезированы на основе новых мономеров гомо- и сополимеры. Определена их структура и свойства различными физико-химическими методами. Определен состав реакционных смесей и состав сополимеров с помощь разработанных в ходе выполнения Проекта методик. Впервые получены комплексные наполнители, состоящие из носителя - монтмориллонита и адсорбированных на нем гуанидинсодержащих мономеров и (со) полимеров, которые были охарактеризованы методами РСА, ДСК, твердотельной ЯМР спектроскопии, элементного и рентгенолюминисцентного анализа. Впервые получены полимерные композиционные материалы на основе различных полимеров, содержащих гуанидинсодержащие комплексные наполнители. Исследованы биоцидные и цитотоксические свойства впервые полученных (со) полимеров, комплексных наполнителей и полимерных композиционных материалов и показано, что  целый ряд этих соединений и композиций обладают высокой биоцидностью.

Образец

Холостой опыт

P. aeruginosa

C. lypolitica

S. aureus

Полимер

ПоГли-1  

% мас.

OD0*

 %

OD1

OD1/ OD0,** %

OD2

OD2/ OD0, %

OD3

OD3/ OD0, %

Сэвилен 113

0

0,07

100

0,24

343

0

0

0,03

43

Сэвилен 117

0

0,14

100

0,18

129

0,065

46

0,064

46

Сэвилен  122

0

0,09

100

0,24

267

0,065

72

0,106

118

Сэвилен 113

5

0,16

228

0,04

25

0

0

0,064

40

Сэвилен  122  

5

0,199

221

0,172

86

0,085

43

0,102

51

Сэвилен 117  

5

0,22

157

0,24

109

0,34

155

0,037

17

10

0,49

345

0,19

39

0,716

146

0,052

11

15

0,63

450

0,16

25

0,642

102

0,02

3

20

0,65

461

0,17

26

0,817

126

0,007

1

30

1,07

760

0

0

0,013

1

0

0

40

1,29

912

0

0

0,003

0

0

0

*- OD оптическая плотность спиртового раствора красителя КФ, отмытого с поверхности образца: OD0 - оптическая плотность экстрактов КФ с полимера или композита в варианте без микроорганизмов; OD1, OD2, OD3- оптическая плотность экстрактов КФ с композита в варианте с микроорганизмами;

**- отношение оптической плотности спиртового раствора красителя КФ, отмытого с поверхности образца, содержащего ПГ к оптической плотности раствора холостого опыта.

 

На примере синтезированных (со) полимеров показано на ряде тестовых культур (дафнии, сперма быка, клетки человека Клеточная линия HEK 293T), что они не являются цитотоксичными.

Практическая значимость исследования
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 опубликовал полученные результаты в двух статьях в ведущем отечественном научном издании, одна статья подана в печать, подана заявка на Патент РФ. Результаты работы были представлены перед широкой общественностью в рамках выступлений на конференции и симпозиуме мирового уровня, совместно с индустриальным партнером налаживаются контакты с возможными потребителями.