Создание нетканых целлюлозно-вискозных композиций на основе производных метронидазола

К медицинским материалам предъявляют высокие требования: повязки должны быть атравматичными, нетоксичными, быть устойчивы к стерилизации, легко накладываться на рану и сниматься с нее, длительно эксплуатироваться. Необходимо, чтобы медицинский текстиль обладал пролонгированным лечебным эффектом, что позволяло бы ускорить процесс заживления раны, исключить потребность в частых перевязках. Метронидазол и его производные обладают высокой активностью в отношении грамположительных и грамотрицательных анаэробных бактерий и возбудителей протозойных инфекций. Разработка целлюлозно-вискозного материала модифицированного производными метранидазола актуальна .

Цель проекта: изучение возможностей разработки целлюлозно-вискозных композиций на основе реакций комплексообразования производных метронидазола с ионами Cu(II).
8. Задачи проекта:
1) провести анализ научной литературы, касающейся характеристики метронидазола как лиганда и ионов Cu(II) как комплексообразователя, а также изучить вопрос о способах получения нетканого материала, обладающего антимикробными свойствами, путем его модификации различными биологически-активными веществами;
2) определить константы депротонизации производных метронидазола, рассмотреть возможности их как лиганда в реакциях комплексообразования;
3) определить оптимальные условия реакции комплексообразования;
4) определить состав комплексов Cu(II) с производными метронидазола, рассчитать молярные коэффициенты светопогашения и константы устойчивости комплексов;
5) получить координационные соединения в сухом виде и подтвердить их структуру методом ИК-спектроскопии;
6) изучить возможности сорбции производных метронидазола на нетканый целлюлозный материал из водно-этанольного раствора, а также из водно-этанольного раствора в присутствии ионов Cu2+;
7) определить условия десорбции производных метронидазола c нетканого целлюлозного материала в модельный раствор.

Основной объем в медицинской области занимают ватно-марлиевые повязки, обладающие антибактериальными и анестезирующими свойствами,просты в использовании, нетоксичны, обладают высокими гигиеническими свойствами, стерилизуются различными способами и обладают низкой стоимостью. Недостатком хлопковых волокон является их низкая каппиллярность и низкая гигроскопичность. Необходимо, чтобы медицинский текстиль обладал пролонгированным лечебным эффектом, что позволяло бы ускорить процесс заживления раны, исключить потребность в частых перевязках и облегчить работу медицинского персонала, поэтому проблема разработки целлюлозно-вискозного материала модифицированного производными метранидазола является актуальной.

- спетрофотометрия в УФ и видимой областях;

- ИК – спектроскопия;

 - прямая потенциометрия;

В работе использованы водно-этанольные растворы субстанций квалификации ЧДА.

• методом спектрофотометрии в УФ- и видимой области определили константы депротонизации производных метронидазола ( L₁ – рК₁ - ;  рК₂ = 2,00±0,09; L₂ – рК₁ = 0,86±0,09; рК₂ = 2,00±0,13;  L₃ –   рК₁ - ;  рК₂ = 1,56±0,04; L₄ – рК₁ = 1,25 ± 0,13; рК₂ = 1,77±0,15; L₅ – рК₁ = 1,72 ± 0,08; рК₂ = 2,02±0,02; L₆ –  рК₁ = 1,60 ± 0,03;  рК₂ = 1,88±0,05) (Р=0,95, n=3). Первая из констант соответствует депротонизации: L₂ – атома серы акридонового фрагмента; L₄ - L₆- вторичной аминогруппы фенилантранилового фрагмента. Вторая константа депротонизации характеризует отщепление протона от азота пятичленного цикла метронидазольного фрагмента;
• оптимальными условия комплексообразования между биологически активными веществами L₁ – L₆ и Cu(II): водно-этанольной раствор при рН 3-7,5;
• методом молярных отношений установили, что катионы Cu(II) c L₁ –L₆ образуют комплексные соединения состава Me:L=1:1, а с L₃ – 1:2;
• определили константы устойчивости образовавшихся комплексов CuL_n методом Комаря (P = 0,95, n = 5): β´(CuL₁) =1,14*10⁵±0,3*10⁴; β´(CuL₂) = 2,95*10⁵±0,07*10⁵; β´(Cu(L₃)₂) = 3,43*10¹¹±0,15*10¹¹; β´(CuL₄) = 43,9*10⁵± 8,1*10⁵; β´(CuL₅) = 2,76*10⁵±0,16*10⁵; β´(CuL₆) = 2,77*10⁵±0,36*10⁵;
• строение металлокомплексов с производными метронидазола L₁ – L₆ подтвердили методом ИК-спектроскопии: лигандным атомом выступает азот пятичленного цикла метронидазольного фрагмента соединения, производные метронидазола  L₁-L₄ в комплексах ведут себя как монодентатные лиганды, а L₅ и L₆ – как бидентатные.
• производные метронидазола в чистом виде из спиртового раствора не сорбируется на нетканый материал; степень сорбции L₁ – L₆ в присутствии ионов Cu (II) увеличивается в несколько раз;
• в реакции комплексообразования с катионами меди(II) лиганды L₁  - L₆ участвуют в депротонированной форме, а образующиеся комплексы состава 1:1 (исключение комплекс с L₃)  незначительно отличаются по устойчивости, поэтому величины адсорбции в присутствии ионов Cu²⁺  L₁  - L₆ на нетканый материал должны быть сопоставимы. Однако L₁ и L₂ характеризуется наибольшим значением R, что, связано с их меньшей молекулярной массой L₃  - L₆. Катионы Cu²⁺ равномерно распределяются по всей площади материала при экспозиции в растворе соли, и фрагменты с большими молекулярными массами хуже адсорбируются поверхностью матрицы
• десорбция L₅-L₆ от рН среды практически не зависит и характеризуется наименьшими значениями удельной десорбции, что может быть связано с высокой устойчивостью образующегося соединения. L₂ обладают большей подвижностью в кислой и щелочных средах, L₄ – в кислых средах. Для L₃ десорбция максимальна при рН близких к 7. L₁ лучше десорбируется в слабо-кислой и в слабощелочной средах, при этом L₁ создает наибольшую концентрацию действующего вещества в растворе в результате последовательных сорбции и десорбции. Наиболее перспективно использование для создания аппликаций биологически активного вещества L₁.

1)Богатырев К.В., Кудрявцева Т.Н., Климова Л.Г. Исследование синтеза и антимикробной активности ряда новых производных акридона /Успехи в химии и химической технологии: сб.науч.Тр. Т. XXVII.№4 (144)- М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева. - 2013.
2)Богословская О.А., Астротина А.Б., Байтукалов Т.А. Влияние наночастиц меди и железа на рост микробных клеток/ Научно-практическая конференция «Новая технологическая платформа биомедицинских исследований (биология, здравоохранение, фармация)». – Ростов-на-Дону. - 2006.
3)Котельникова Н.Е., Михаилиди А.М. Модификация льяных материалов частицами меди / Химия растительного сырья.- 2009. - №3.
4)Олтаржевская Н. Д., Коровина М. А., Савилова Л. Б. Текстиль и медицина. Перевязочные материалы с пролонгированным лечебным действием , журн. Рос. хим. общества им. Д.И. Менделеева. - 2002.

Currently, medical materials made high demands: the dressings should be noninvasive, does not cause toxic effects, to be resistant to sterilization, easily placed on a wound and removed from it a long time to operate. It is also necessary that medical textiles had a prolonged therapeutic effect that would expedite the healing process of wounds, eliminating the need for frequent dressing changes and to facilitate the work of medical personnel. Metronidazole and its derivatives have a high activity against gram-positive and gram-negative anaerobic bacteria and pathogens protozoal infections, therefore the problem of the development of the pulp and viscose material modified derivatives of metronidazole is relevant.