Введение к работе
Актуальность проблемы. К настоящему времени разработан довольно широкий ассортимент полимерных ультра- и микрофильтреиион-кых мембран, которые можно использовать в производстве ферментов, медицинских иммунобиопрепаратов, антибиотиков, вакцин, витаминов и других лекарственных веществ , а также для микробиологических анализов воды и воздуха, для контроля качества пищевых продуктов, напитков и косметических средств, для выделения и концентрирования микроорганизмов в лабораторных и аналитических целях.
Несмотря на то, что морфология большинства мембран довольно хорошо выяснена, их дефектность и структурные изменения а реальних условиях работы: при воздействии разделяемого биологически активного раствора, давления, температуры, стерилизации остается практически неизученными, что затрудняет их применение в медицинской биотехнологии и других областях, предъявляющих наиболее жесткие требования к качеству мембран.
Последствиям стерилизации мембран стандартными методами (ОСТ 42-21-2-85; Государственная фармакопея СССР,, - М., 1990. -Т.2. = С.19-24) практически не уделялось внимания, хотя существую? отдельные сведения о ее влиянии на эксплуатационные параметры микропористых пленок.
Но проводилось и систематического исследования деформацкон-ио-прочиостных характеристик мембран не только при воздействии на «sec фильтруемых сред и стерилизации, но часто дам і: сухих,, хотя знание этах характеристик совершенно необходимо как для оп-рзде.-зшш воеггоглого диапазона использования мегхбран и прогнозирования кх поведенім непосредственно з процесса фильтрации, так и пра кзготозяешг.з фильтрующих устройсга.
Актуальность дпесортации связана с расширением предстаэхе-кпй о ззакмодепствш с фияьїруеаьсш яидкесгями поашеркнх мембран, прялзняеісгзг п кздкц:з!з, микробиологии н биотехнологии, а тагтэ с получением копшг сведений о влиянии различных способов и рзтнеюв Сїсрпяпзацпя па сирукчуру, фяль?рацио!інігз н чзхатизс-ккэ хароктзрпстаяя мембран с изгьэ кыбора оп^лальиого способи стерилизации для каздого кх їпяа, обеепйчпэетщёго одяос?смєїСіо падсяное обеззараяпвапкз я г/лнкыагапиэ кг кгиенстия.
Цель л задачи работы. Целью работы явилось изучение изменений структурных, деформационно-прочностных и фильтрационных характеристик полимерных мембран под воздействием некоторых жидких сред, фильтруемых в медикобиотехнологических производствах, и различных видов и режимов стерилизации.
Исходя из отой цели, были поставлены следующие задачи:
-
Изучить структуру мембран и ее дефекты.
-
Получить диаграммы растяжения мембран и изучить влияние воды, тиэраствора, растворов этанола и белков на прочностные и деформационные характеристики мембран.
-
Установить предельные нагрузки для каждого типа мембран, при которых существенно не изменяются их фильтрационные свойство,
-
Изучить воздействие стерилизации сухим жаром, водяным пором, обработкой 2^-ным раствороы формальдегида и 6$-ным раствором перекиси водорода, ультрафиолетовым и Jf - облучениями на структурные, деформационно-прочностные и фильтрационные, такие как производительность, селективность, способность задерживать микроорганизмы, газодиффуэионные параметры, точку пузырька, сорбционную активность к белкам, - характеристики.
-
Подобрать наиболее мягкие способы и режимы стерилизации мембран, вызывающие минимальные изменения их эксплуатационных характеристик.
-
Выявить последствия структурных изменений для эксплуатационных характеристик мембран с цельв их прогнозирования.
Научная новизна. Впервые детально исследовало влияние стерилизации водяным паром, сухим гшром, УФ- и Jf- облучениями, обработкой бй-ным раствором перекиси водорода и 2&-шм раствороы формальдегида на полимерные мембраны, используемые в медицине, микробиологии и биотехнологии.
Впервые получены полные диаграммы растяжения мембран: сухих, смоченных фильтруемыми в процессе производства медицинских препаратов жидкостями, а также после стерилизации.
Изучена дефектность структуры мембран и впервые проведен ыорфометрический анализ структуры до и после стерилизации, на основе которого прогнозированы последствия стерилизации для эксплуатационных характеристик ыембран.
Обнаружена и объяснена анизотропия гее механических свойств и структуры.
Впервые проанализированы причини и эффекты воздействия сте-иизации на линейные размеры мембран и их фильтрационные харак-іристики: производительность, селективность, точку пузырька, определение пор по размерам, эффективность извлечения микроор-шизков, способность к сорбции белков, газодиффуэионные пара-сгры.
Полученные данные расширяют представление о взаимодействии шимерных мембран как неравновесных систем с рядом жидкостей, ільтруемих в производстве лекарственных средств, и воздействии і них факторов окружающей среды и стерилизации.
Практическая ценность. В работе даны рекомендации по применимо и методам стерилизации различных типов мембран, позволяп-іе улучшить качество медицинских препаратов, в том числе па-!нтеральных, за счет повышения надежности стадии фильтрации, (лученные данные представляют также интерес для разработчиков ;мбран в смысле возможности целенаправленного изменения их фуктуры и эксплуатационных свойств. Необходимы они и при кон-фуировании фильтровальных устройств со сложным образом уложен->й в них мембраной с целью создания большей фильтрующей поверх-)сти, предназначенных для осветляющей, стерилизующей и ультра-ільтраций биологически активных веществ.
Апробация работы. Отдельные части настоящей работы докла-івались на Всесоюзной конференции "Мембранные процессы в био-їхнологии, медицине и пищевой промышленности" (Москва, февраль J9I г.) и на У Всесоюзной конференции по мембранным иетоддм юделенля смесей (Суздаль, декабрь 1991 г.). Диссертация апро-фоаана на совместном заседании проблемного семинара по биохи-m и генетике и членов Ученого совета Нижегородского НИИ эпк-йяюлогии и микробиологии.
Публикации. Основные полоненик диссертации опубликованы п ) печатных ріботах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит з введения, вести глаг, заключения, выводов, списка цитируемой їтературн (112 библ. ист.) и 4 приложений. Основной такс* га-эгг.сн на 194 машинописных страницах и пклвчпег 23 таблкз, 37 сп-/нков. Общий объем - 221 страница.