Введение к работе
Актуальность работы. Проблема создания биологически активных волокнистых материалов в последние десятилетия вызывает все возрастающий интерес. Широкое развитие исследований по приданию биоцидных свойств именно целлюлозным волокнистым материалам обусловлено тем, что целлюлоза является доступным и распространенным в природе полимерным материалом. Исследования, посвященные синтезу производных целлюлозы, содержащих антимикробные вещества, разработке научных основ получения биоцидных целлюлозных волокнистых материалов с заданными свойствами, методов и технологии их изготовления, а также изучению свойств и наиболее эффективных областей применения указанных материалов имеют большое научное и практическое значение.
Несмотря на имеющийся опыт химической модификации природных полимеров, направленный на повышение их комплексообразующей, сорбционной способности и усиление биологической активности, задача создания целлюлозных материалов с устойчивостью к биодеструкции остается нерешенной. Так, хорошо известно, что изделия из целлюлозы и ее водные суспензии охотно атакуются микроорганизмами, т.е. подвержены биоразрушению.
Применение для модификации природных полисахаридов полимерных соединений с собственной бактерицидной активностью позволяет решить данную проблему, а именно: значительно увеличить устойчивость к биодеструкции, обеспечить заданную скорость кинетики выделения антимикробного вещества путем регулирования химического состава и пролонгировать его действие.
Перспективными структурами в этом плане являются новые гуанидинсодержащие соединения различного строения. Способность гуанидинсодержащих мономеров винилового ряда к радикальной полимеризации in situ открывает перспективу создания моно- и биматричных композиционных материалов, представляющих существенный научный и практический интерес.
В связи с этим, цель настоящего исследования заключалась в разработке и исследовании структуры, физико-химических и биоцидных свойств новых композиционных материалов на основе целлюлозы и водорастворимых ионогенных мономер/полимерных гуанидинсодержащих соединений.
Поставленная цель определила необходимость решения ряда задач, основными из которых являются:
анализ современного состояния и тенденций развития данной проблемы в Российской Федерации и за рубежом;
синтез функциональных гуанидинсодержащих мономеров различного строения, их солей с (не)насыщенными кислотами, содержащих в своей структуре четвертичные аммониевые катионы гуанидина, способные к взаимной иммобилизации с целлюлозой в результате полимеризации in situ.
получение новых композиционных материалов на основе мономер/ полимерных гуанидинсодержащих соединений с целлюлозой и диальдегидцеллюлозой;
проведение комплекса исследований по изучению структурных, физико-химических, комплексообразующих, сорбционных, токсикологических и биоцидных свойств полимерных композиционных материалов;
исследование механизма биоцидного действия синтезированных мономерных, полимерных и композиционных материалов.
Научная новизна заключается в разработке способов получения новых биоцидных биматричных композиционных материалов на основе диальдегидцеллюлозы и гуанидинсодержащих соединений, обладающих ценными практическими свойствами.
В работе впервые:
– разработаны новые полимерные композиционные материалы на основе диальдегидцеллюлозы и гуанидинсодержащих соединений: акрилат гуанидина (АГ), метакрилат гуанидина (МАГ), N,N-диаллилгуанидинацетата (ДАГА), N,N-диаллилгуанидинтрифторацетата (ДАГТФА);
– исследована реакционная способность синтезированных мономеров в реакциях радикальной сополимеризации с целлюлозой и диальдегидцеллюлозой;
– показано, что синтезированные водорастворимые ионогенные гуанидинсодержащие мономеры винилового и диаллилового ряда способны к полимеризации in situ в межфибриллярных порах целлюлозы и диальдегидцеллюлозы;
- получены водорастворимые продукты в случае модификации диальдегидцеллюлозы N,N-диаллилгуанидинацетатом и N,N-диаллилгуанидинтрифторацетатом;
– совокупностью физико-химических методов анализа изучены структура и свойства синтезированных композиционных материалов;
– оценены биоцидные и токсикологические свойства синтезированных композиционных материалов.
Практическая значимость работы
Разработанные гуанидинсодержащие целлюлозные материалы открывают перспективу создания на их основе нового поколения перевязочных средств и покрытий для лечения гнойно-некротических ран, лечебных мазей, сорбентов, обладающих одновременно адсорбционными и пролонгированными биоцидными свойствами.
С положительным результатом проведены опытные испытания ряда разработанных в диссертации композиционных материалов в качестве бактерицидных повязок, основы лечебных мазей, сорбентов, что, несомненно, свидетельствует об их практической значимости.
Практическая значимость работы подтверждается тем, что по ее результатам получено 2 патента РФ; результаты работы были отмечены дипломом и медалью выставки НТТМ в ВВЦ и других российских и международных выставок.
Личный вклад автора. Основные результаты диссертации получены автором лично. При этом автор определяла как цель и задачи научного направления исследований, так и разрабатывала методы их решения, проводила описание и интерпретацию результатов, формулировала выводы. Диссертация обобщает результаты теоретических и прикладных работ, проведенных соискателем и соавторами совместных научных исследований, включая экспериментальные данные ряда квалификационных работ.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих научных конференциях и конгрессах: IV Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов, включая секции молодых ученых научно-образовательных центров России (Ростов-на-Дону, 2007), Международной научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Перспектива-2008» (Нальчик, 2008), Международной конференции «Полимерные материалы 2008» (Halle/Saale, Germany 2008), IX Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ (Москва, Всероссийский выставочный центр, 2009), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива-2009» (Нальчик, 2009), XIII Международной научно-практической конференции «Наукоемкие химические технологии – 2010». (Иваново, 2010), Международной научно-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы» (Нальчик, 2011).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 12 работах, включая 2 статьи в рецензируемых российских журналах, 3 статьи в зарубежных журналах, 2 патента.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация содержит 142 страниц машинописного текста, 7 таблиц и 42 рисунка. Список цитируемых источников содержит 168 наименований.
