Содержание к диссертации
Введение
1. Разработка требований и номенклатуры показателей качества текстильных полотен как носителей антимикробных материалов 27
1.1. Общие требования и номенклатура показателей качества текстильных носителей медицинского назначения 27
1.2. Специализированная номенклатура показателей основных свойств и качества нетканых полотен как носителей антимикробных материалов 37
Выводы по главе 41
2. Приборы и методы испытаний текстильных полотен медицинского назначения и антимикробных материалов на их основе 42
2.1. Приборы и методы определения показателей механических свойств текстильных полотен медицинского назначения и антимикробных материалов на их основе 42
2.2. Разработка прибора и метода определения показателей вязкоупругих свойств текстильных полотен и антимикробных медицинских материалов 45
2.3. Приборы и методы определения показателей гигиеничности текстильных полотен и антимикробных материалов 49
2.4. Разработка прибора и метода определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов 52
2.5. Методы определения и оценки защитной эффективности антимикробных материалов на текстильных носителях 55
2.6. Гигиенические требования к одежде для детей, подростков и взрослых 59
Выводы по главе 61
3. Разработка нетканых полотен как носителей антимикробных материалов медицинского назначения и состава антимикробного комплекса 62
3.1. Способы получения нетканых полотен медицинского назначения 62
3.2. Разработка и обоснование состава и структуры нетканых полотен как носителей антимикробных медицинских материалов 64
3.3. Разработка антимикробного комплекса, обладающего синергическим эффектом и пролонгированным лечебным действием 69
3.4. Разработка способа присоединения антимикробного комплекса кволокнам нетканого полотна 72
3.5. Объекты исследования и их характеристики 74
Выводы по главе 77
4. Исследование механических свойств и гигиеничности текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов
4.1. Прочностные характеристики текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов 78
4.2. Исследование вязкоупругих свойств текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов 81
4.3. Оценка текстильных полотен и антимикробных материалов по показателям гигиеничности 87
Выводы по главе 92
5. Исследование и оценка защитной эффективности нетканых антимикробных материалов 93
5.1. Исследование антимикробной активности нетканых антимикробных материалов к действию патогенной микрофлоры 93
5.2. Исследование устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к мокрым обработкам 95
5.3. Исследование устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к бытовым стиркам 99
Выводы по главе 102
6. Экономическая эффективность и сферы применения нетканого антимикробного медицинского материала
Общие выводы 105
Список литературы 107
Приложения 115
- Специализированная номенклатура показателей основных свойств и качества нетканых полотен как носителей антимикробных материалов
- Разработка прибора и метода определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов
- Исследование вязкоупругих свойств текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов
- Исследование устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к мокрым обработкам
Введение к работе
Актуальность темы.
Из известных средств, подавляющих жизнедеятельность патогенной микрофлоры, все большее применение находят антимикробные материалы, выполненные на текстильных носителях: тканых, трикотажных и нетканых.
В качестве первых текстильных носителей для закрепления антимикробных препаратов использовались целлюлозные ткани [1]. Впервые получить и теоретически обосновать химическую реакцию присоединения бактерицидных веществ к молекуле целлюлозы удалось З.А. Роговину и А.И. Ме-осу [2]. Их исследования показали, что механизм бактерицидного действия обусловливается постепенным гидролизом солевой или химической связи между молекулами целлюлозы и присоединенными к ним группировками, обладающими бактерицидными свойствами.
Большой вклад в развитие производств текстильных материалов с антимикробными агентами и их широкое применение в медицинской практике внесли исследователи А.В. Седов, С.Ф. Гончаров, Г.Г. Онищенко, Т.И. Трегуб, И.П. Астафьева и др. из Всероссийского центра медицины катастроф ВЦМК «Защита» [3].
В Московском государственном текстильном университете (МГТУ) разработаны методы присоединения антимикробных препаратов к волокнам целлюлозных тканей, не предусматривающие образования химической связи между волокном и антимикробным веществом [4].
Установлены оптимальные технологические режимы промышленного производства биологически активных текстильных материалов, изготовленных на основе модифицированной целлюлозы (В.Н. Филатов и др.) [5].
Разработано семейство антимикробных материалов в виде перевязочных средств первой помощи «АКТИВТЕКС», представляющих собой трехслойные повязки с промежуточным слоем из трикотажного кругловязаного полотна, способных обеспечивать эффективное комплексное воздействие на рану (С.Н. Болдырев, Т.С. Васильева и др.) [6, 7, 8].
В зарубежной практике (Японии, Болгарии, Швейцарии, Канаде, США и др.) для изготовления антимикробных материалов широко применяются текстильные полотна, в том числе нетканые материалы, используемые в производстве постельного белья, санитарно-гигиенических изделий, средств личной гигиены, перевязочных материалов, одежды и др.
Нетканые полотна являются перспективными носителями антимикробных препаратов. В отличие от тканей и трикотажа изготовление нетканых медицинских материалов не требует применения сложного оборудования, их можно получать из отходов производств волокон и нитей. Нетканые полотна обладают хорошей впитываемостью, что позволяет облегчить процесс их обработки лекарственными препаратами, обеспечить легкость прохождения и удерживания пото- и раневых отделений [9, 10]. Они легко режутся в любых направлениях, не нарушая структуры материала, образуя неосыпаемый край, могут свободно контактировать с открытыми раневыми поверхностями. При этом использование тканых и трикотажных полотен не всегда желательно в медицинской практике из-за высокой растяжимости трикотажа, а так же ограниченной подвижности и осыпаемости краев тканей [11]. Нетканые полотна легки и удобны в носке, приятны и мягки на ощупь, характеризуются невысокой стоимостью [12,13].
Однако сегодня нетканые полотна в производстве антимикробных материалов используются ограниченно. Антимикробные материалы на нетканых носителях в основном применяют для изготовления изделий разового назначения: перевязочных средств, повязок, салфеток, санитарно-гигиенических изделий, средств личной гигиены и т.п. Причина такого положения - недостаточность сведений и слабая изученность физико-механических, гигиенических, защитных (антимикробных), других специальных свойств антимикробных нетканых полотен. Поэтому разработка антимикробных медицинских материалов на нетканых носителях, получение новых сведений о свойствах таких материалов является актуальной научной задачей, имеющей важное социальное значение.
Работа выполнялась по тематическому плану НИР МГУДТ 1996-2005 гг., гранту МГУДТ 2003 г. и по программе «ЗН» Министерства образования РФ 2002-2004 гг.
Целью работы является разработка нового антимикробного материала, выполненного на нетканой основе, обладающего оптимальными физико-механическими свойствами, гигиеничностью, устойчивым антимикробным синергическим эффектом, обеспечивающего безопасность использования, а так же защиту больных и медперсонала от воздействия патогенной микрофлоры.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработка требований и номенклатуры показателей качества нетканых полотен как носителей антимикробных материалов;
- анализ методов испытаний текстильных полотен медицинского назначения, разработка и усовершенствование методов их испытаний;
- научное обоснование и разработка состава, структуры, технологии получения нетканых носителей антимикробных материалов;
- анализ антимикробных веществ, разработка эффективного биологически активного комплекса, изучение механизма его антимикробного действия и способа присоединения к волокнам нетканого полотна;
- проведение теоретических и экспериментальных исследований текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных ма- териалов в условиях действия механической силы и влаги;
- исследование устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к действию патогенной микрофлоры, мокрым обработкам и бытовым стиркам;
- оценка экономической эффективности получения нетканого антимикробного материала и разработка рекомендаций по его применению.
Объекты исследования. Объектами исследования в работе являлись текстильные полотна медицинского назначения и нетканые антимикробные материалы (показатели их качества, структуры, свойств), методы и средства испытаний текстильных медицинских полотен и нетканых антимикробных материалов, биологически активные агенты и их композиции.
Основные методы исследования. Исследования выполнялись на базе теоретических подходов, экспериментов и системного анализа. В работе использовались экспериментальные методы исследования механических свойств, вязкоупругости и гигиеничности текстильных медицинских полотен и нетканых антимикробных материалов, метод «зон» и фотоколориметрический метод оценки их защитной эффективности, метод социологического исследования и метод экспертных оценок, программные продукты ПК. Научная новизна проведенных исследований. Научная новизна результатов исследований состоит в том, что:
- развиты научные основы создания и изучения свойств нетканых полотен как носителей антимикробных материалов;
- научно обоснованы и практически подтверждены оптимальный волокнистый состав, структура и режимы изготовления нетканых текстильных носителей;
- теоретически обоснован и предложен биологически активный комплекс, раскрыт механизм его присоединения к волокнам нетканого полотна и химизм антимикробного действия;
- разработано устройство для определения вязкоупругих свойств текстильных полотен медицинского назначения и антимикробных материалов на их основе, научная новизна шшрого подтверждена патентом РФ № 2251094,2005 г.;
- разработана установка для определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов (положительное решение от 07.06.2005 г. по заявке № 2004118630);
- получены новые данные о прочности, разрывном удлинении, вязко- упругих характеристиках, гигиеничности, антимикробной активности текстильных полотен и нетканых антимикробных материалов.
Значения полученных результатов для теории и практики. Для теории существенное значение имеет:
- методика научного обоснования состава, структуры и системы получения нетканых полотен как носителей антимикробных медицинских материалов с заданными свойствами;
для практики существенное значение имеют:
- разработанная технология изготовления нетканых текстильных носителей медицинского назначения;
- биологически активный комплекс на основе катамина АБ в сочетании с йодистым калием, обладающий пролонгируемым антимикробным синерги-ческим эффектом, широтой спектра действия на патогенную микрофлору;
- технология нанесения антимикробного комплекса на текстильные носители;
- предлагаемое устройство для определения вязкоупругих свойств текстильных полотен и антимикробных материалов медицинского назначения;
- разработанная установка для определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов;
- рекомендации по расширению применения антимикробных материалов для изделий медицинского назначения.
А про бацая результатов работы.
Апробация результатов исследований проводилась в виде научных публикаций, выступлений на научных конференциях, выполнении исследований по тематике конкурсных научных программ Министерства образования РФ.
Основные положения работы получили положительную оценку на:
- Международных научных и научно-технических конференциях: «Роль предметов личного потребления в формировании среды жизнедеятель ности человека» (г. Москва, МГУДТ, 4-5 декабря, 2002 г.); «Достижения текстильной химии в производстве» (г. Иваново, 7-9 сентября, 2004 г.); «Актуальные проблемы науки, техники и экономики производства изделий из кожи» (г. Витебск, 4-5 декабря, 2004 г.);
- научных конференциях студентов и аспирантов (г. Москва, МГУДТ, 10-13 апреля, 2001 г., 9-12 апреля, 2002 г.);
- в открытом конкурсе на лучшую научную работу студентов, аспирантов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Министерства образования РФ 2002 г., в котором работа на тему «Разработка и исследование антимикробных нетканых полотен для защитных изделий персонала МЧС и медицинских служб», написанная по материалам диссертации, получила первую премию, а ее автор Н.А. Макарова награждена медалью Министерства образования РФ.
Реализация результатов исследований. На базе ОАО НИИ «Нетканых материалов» («НИИНМ») г. Серпухов изготовлена опытная партия разработанного нетканого антимикробного материала.
Устройство (патент РФ № 2251094, 2005 г.) для определения вязкоуп-ругих свойств текстильных полотен и антимикробных материалов внедрено в учебный процесс в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна (СПбГУТД).
На базе Всероссийского центра медицины катастроф ВЦМК «Защита» проведена эксплуатация опытной партии нетканого антимикробного материала.
Автор защищает:
- волокнистый состав, структуру нетканых полотен как носителей антимикробных материалов и технологию их изготовления;
- биологически активный комплекс, методику и способ его нанесения на текстильные носители медицинского назначения;
- устройство для определения вязкоупругих свойств (патент РФ № 2251094, 2005 г.) и установку для определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов (положительное решение от 07.06.2005 г. по заявке № 2004118630.);
- методики оценки устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к действию мокрых обработок и бытовых стирок;
- результаты комплексных исследований текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов;
- новые данные о прочности, вязкоупругих свойствах, гигиеничности, антимикробной активности текстильных полотен и нетканых антимикробных материалов.
Публикации.
Материалы, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в 10 печатных работах, патенте РФ № 2251094.
Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из общей характеристики работы, введения, шести глав, общего заключения по работе, списка используемой литературы и приложения. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит приложения, представленные на 44 страницах, 18 рисунков и 23 таблицы. Список литературы включает 94 источника.
Специализированная номенклатура показателей основных свойств и качества нетканых полотен как носителей антимикробных материалов
Помимо тканей в качестве текстильных носителей антимикробных материалов применение получили трикотажные полотна. Трикотажное полотно в отличие от тканей обладает хорошей подвижностью: гибкостью, эластичностью, растяжимостью, что позволяет получать изделия в виде трубок различных диаметров и форм [11]. Вид переплетения трикотажного материала является одной из основных характеристик, определяющих его свойства: растяжимость, распускаемость, формоустойчивость и др. Широкое распространение в медицине получили трикотажные полотна главных переплетений (гладь, ластик, трико и др.).
Трикотажные полотна на основе полиэфирных, полиамидных нитей, а так же хлопчатобумажной пряжи безверетенного прядения поверхностной плотностью 140-280 г/м [26, 27, 28] используются для получения перевязочных материалов. Они обладают высокой капиллярностью, легкостью, свободно отделяются от раневой поверхности. Высокая формоустойчивость при стирке и стойкость к стерилизации позволяет использовать изделия из трикотажных синтетических материалов многократно - до 10 раз [11].
Трикотажные полотна из синтетических нитей, например полиэфирных, могут применяться в перевязочных изделиях в качестве атравматиче-ского слоя [29].
Хлопчатобумажные трикотажные материалы с комплексом лечебных и антимикробных веществ применяются в медицинских повязках и салфетках. Они хорошо сорбируют раневые отделяемые, обладают выраженными анти 17 микробными свойствами, характеризуются повышенным лечебным эффектом, обеспечивают динамическое очищение инфицированных ран, пролонгируемое лечебное действие и менее частую смену повязок при практически полной атравматичности [29, 30].
Например, антимикробные повязки и салфетки из хлопчатобумажного трикотажа - «АКТИВТЕКС» предназначены для лечения трофических язв и язвенных дефектов при синдроме диабетической стопы. Они содержат лекарственные средства местноанастезирующего, антисептического и ранозажив-ляющего действия в комплексе с биосовместимым полимером-полисахаридом, который при смачивании водой набухает, образуя гель, обеспечивая пролонгированный выход лекарственных препаратов в рану [31, 32]. Применение салфеток «АКТИВТЕКС» повышает эффективность лечения трофичеких язв за счет того, что на первой стадии сочетание антиоксидантного и антимикробного действия приводит к улучшению результата лечения, а на второй - сочетание антимикробного и ранозаживляющего действия природного происхождения - к сокращению срока заживления [33].
В качестве медицинских тампонов и хирургических повязок используют хлопколавсановые трикотажные полотна с антимикробными свойствами. Они эластичны, легко укладываются на раневые рельефные поверхности, вводятся в щелевидные раны, а так же легко и относительно безболезненно выводятся из них, обладают высокой гигроскопичностью и капиллярностью, обеспечивают дренаж - важнейший фактор лечебного воздействия на рану, при этом не уступают по основным свойствам тампонам и повязкам из медицинской марли. Конструкция изделий (трикотажное плетение, гладкая кромка) упрощает эксплуатацию хлопколавсановых тампонов, исключает возможность оставлять мельчайшие нити перевязочного материала в ране, что нередко происходит при использовании тампонов из марли [34].
В восстановительной хирургии уже много лет с успехом используются плоские вязаные сетчатые полотна из антимикробных полипропиленовых нитей [11, 34], а сетчатые трикотажные полотна из полипропиленовых нитей в сочетании с полиамидными применяются вместо марлевых салфеток как антимикробные покрытия ожоговых ран [11, 35].
Нетканые полотна являются перспективными носителями антимикробных препаратов. Наиболее распространенными в нашей стране и за рубежом оказались нетканые материалы, получаемые иглопробивным и холсто-прошивным, термоскрепленным способами, склеиванием и их комбинациями [36].
Иглопробивные нетканые материалы из полипропиленовых волокон с поверхностной плотностью от 100 г/м , а так же на основе поливинилспирто-вых волокон с химически связанными антимикробными агентами нашли применение в качестве биологически активных тампонов [37]. Наличие у полипропиленовых волокон катионо- и анионообменных групп, а у лекарственных препаратов основных или кислотных групп с различной ионной силой позволяет управлять прочностью связи между теми и другими, что соответственно дает возможность получать биологически активные нетканые материалы с варьируемыми сроками терапевтического действия. В опытах по определению антимикробной активности таких полотен по методу инфицированного агара было показано, что средний диаметр зоны подавления роста культуры Вас. Subkilis составляет от 27 до 45 мм в зависимости от вида антибиотиков [37].
Медицинский нетканый материал в виде холстопрошивного безниточного полотна из отбеленной модифицированной вискозы применяют в качестве повязок [11, 38, 39]. Он обладает высокой гигроскопичностью, хорошо впитывает и эффективно отсасывает раневое отделяемое. Воздухопроницаемость повязки из такого нетканого полотна по сравнению с ватно-марлевой повязкой увеличивается в 4 раза [11].
Термоскреплеиные нетканые материалы из полиуретановых нитей применяются для изготовления эластичных повязок. Наряду с высокой эластичностью они обладают хорошей воздухопроницаемостью [11]. В целях улучшения потребительских свойств перевязочных изделий разработаны клееные фиксирующие нетканые материалы, функциональной особенностью которых являются водоупорные свойства. Их волокнистой основой является вискозное волокно [40].
Долгое время одной из важных проблем в операционных и послеоперационных являлась проблема предотвращения «пыления» текстильных материалов. Частицы волокон, попадая в открытую рану, часто являются причинами гранулем. Использование полипропиленовых нетканых материалов на латексных связующих снижает количество крупных частиц в ране (более 3 мкм) на 90 % по сравнению с хлопковыми тканями. Их используют для производства салфеток, санитарно-гигиенических изделий [11].
За рубежом разработке антимикробных медицинских материалов на текстильных носителях так же уделяется большое внимание [11,41].
Для лечения ран, ожогов, язв, пролежней и оказания первой медицинской помощи в США используют повязки из хлопкового, вискозного или хлопковискозного нетканого материала, скомпонованного с дренирующим слоем из текстильного полотна или полотна на основе искусственных волокон с распределением в них лекарственных средств [42].
Разработка прибора и метода определения влагоемкости текстильных полотен и антимикробных материалов
Устройство для крепления образца содержит Г-образный штатив 3 с расположенным в верхней части крючком 4, к которому через элемент крепления, представляющий собой металлическую сетку 5 с размером ячейки, обеспечивающей свободный доступ жидкости к поверхности материала и держатели 6, подвешивается расположенный на сетке образец 7.
Устройство подачи жидкости включает емкость 8, выполненную в виде сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью; мембрану 9, имитирующую мокнущую поверхность, расположенную в емкости 8 таким образом, чтобы ее наружный уровень обеспечивал подъем жидкости по капиллярам мембраны до поверхности образца. Емкость и мембрана размещены на площадке 10 подъемного устройства 11, способного совершать возвратно-поступательные движения и связанного с блоками управления 12,13.
Блок 12 управляет подъемом мембраны к поверхности испытываемого образца и ее остановки в момент контакта образца с мокнущей поверхностью. Он содержит два источника питания, управляющее реле, включенное в цепь механизма подъема мембраны и в цепь механизма остановки мембраны.
Блок 13 осуществляет опускание мембраны за счет выхода рабочего вещества, например воздуха, из внутренней полости подъемного устройства. Это позволяет автоматически поднимать мембрану к поверхности испытываемого образца на заданное время, по истечении которого опускать мембрану.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что оно содержит имитирующую мокнущую поверхность пористую мембрану 9, расположенную в емкости 8 в виде сообщающихся сосудов, заполненной жидкостью, наружный уровень которой обеспечивает подъем жидкости по капиллярам мембраны до ее поверхности. Емкость с мембраной расположена на площадке подъемного устройства 10, обеспечивающего контакт мембраны с поверхностью образца 9. Высота подъема мембраны автоматически фиксируется моментом ее контакта с образцом, а образец посредством элемента крепления 4-6 и штатива 3 связан с измерительным устройством 1.
Образец 7 испытываемого материала размещают поверхностью соприкосновения на элементе крепления, выполненного в виде металлической сетки 5 с держателями 6, который подвешен к крючку 4 Г-образного штатива 3, и определяют его первоначальную массу.
Весы 1 с помощью регулятора 14 устанавливают в нулевое положение и отключают. Затем включают блок 12, поднимающий мембрану 9 к поверхности образца 7. В момент контакта мембраны 9 с сеткой 5 замыкается электрическая цепь блока 12, что приводит к остановке подъемного устройства 11. Испытываемый образец выдерживают на поверхности мембраны заданное время, определяемое секундомером. По истечении заданного времени включают блок 13, что приводит к опусканию мембраны от поверхности образца, после чего образец оставляют на 1 мин. для стекания избыточной влаги, затем включают весы 1 и определяют количество впитавшейся образцом жидкости. Испытания проводят до тех пор, пока масса образца не будет постоянной. Впитываемость (Впж) образцом жидкости (влагоемкость) в % определяют по формуле 6 где тж - масса образца после контакта с жидкостью через заданные промежутки времени, г; то - первоначальная масса образца, г.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширять технологические возможности за счет использования измерительного прибора в виде весов неразрывно связанных с испытываемым образцом, повышать точность измерения и приближать условия испытаний к эксплуатационным условиям.
Оценку защитной эффективности текстильных материалов медицинского назначения принято проводить токсикологическими, санитарно-химическими, микробиологическими и др. методами, при которых устанавливается общая безопасность текстильного полотна. Для антимикробных медицинских материалов важными являются микробиологические методы оценки, устанавливающие антимикробную активность и широту спектра действия на патогенную микрофлору. Выделяют три основных микробиологических метода: метод «зон» (метод in vitro), метод капельного заражения, аэрозольный метод \Ь\ Эти методы основаны на сопоставлении показателей антимикробной активности двух групп образцов одного и того же текстильного материала: одна группа образцов является контрольной, вторая - опытной, т. е. засеивается микроорганизмами. По результатам антимикробной активности делается вывод об устойчивости материала к патогенной микрофлоре.
Антимикробную активность исследуемых в работе материалов проверяли методом «зон». Сущность метода заключается в том, что образцы материалов, обладающих антимикробными свойствами, засеивают патогенными микробами, которые затем выращивают при температуре 37С в течение суток (24 часов). Показателем антимикробной активности служит величина задержки зоны роста тест-микроорганизмов вокруг образца размером 1x1 см. В качестве тест-микроорганизмов использовались культуры золотистого стафилококка (S. aureus или грамположительный микроорганизм), кишечной палочки (Е. coli или грамотрицательный микроорганизм) и дрожжевые грибки (С. albicans).
Помимо устойчивости к патогенной микрофлоре так же важно установить способность текстильных антимикробных материалов сохранять свои антимикробные свойства при мокрых обработках. Устойчивость антимикробной активности исследуемых антимикробных материалов к мокрым обработкам проверяли двумя способами: способом моделирования в лабораторных условиях процессов мокрых обработок и способом бытовых стирок. Такие способы основаны на принципах спектрофотометрического определения антимикробных препаратов в текстильном полотне.
Исследование вязкоупругих свойств текстильных полотен медицинского назначения и нетканых антимикробных материалов
Исследования проводились на образцах антимикробного материала As, по структуре и волокнистому составу наиболее соответствующего материалам медицинского назначения (см. главу 3). Результаты по определению механических показателей материала А5 сравнивали с прочностными характеристиками хлопчатобумажной ткани Ті (ГОСТ 29298-92), а так же результатами испытаний механических свойств образцов нетканых полотен, применяемых в производстве медицинской одежды в нашей стране Н4 и за рубежом Н5 (см. табл. 9). Для испытаний отбиралось не менее 5 проб каждого полотна и материала стандартных размеров: шириной 50 мм и длиной рабочей зоны 100 мм. Результаты определения механической прочности испытываемых образцов представлены в таблице 10.
Из данных таблицы 10 видно, что прочностные характеристики образцов антимикробного материала А5, хлопчатобумажной ткани Ті и нетканых полотен Н4» Н5 существенно отличаются. Это связано со структурой испытываемых полотен и материалов, свойства которой определяют длина, линейная плотность и расположение образующих волокон, способ скрепления волокон друг относительно друга, а так же поверхностная плотность и толщина. Наименьшей механической прочностью (Рр = 26,5 ± 2 Н по длине, Рр = 19,9 ± 3 Н по ширине) и наибольшим удлинением при разрыве (ер 28,2 % ± 1,5 по длине, р =38,8 % ± 1 по ширине), как видно из таблицы 10, обладает нетканое полотно Н5. Полотно Н5 представляет собой волокнистый холст не-большой поверхностной плотности (до 50 г/м ) с хаотичным расположением волокон, скрепленных за счет размягчения их поверхностного слоя и слипания (сварки). В связи с этим структура нетканого полотна Н5 практически не обладает свободой сдвига волокон, и его прочность определяет способность склеек к удлинению. Поэтому полотно Us не удовлетворяет основному требованию прочности, предъявляемому к медицинским изделиям и материалам (см. главу 1) и пригодно для производства изделий только разового применения.
Нетканое полотно Н4 имеет другое строение. Оно представляет собой двухслойную систему нетканых холстов, соединенных склеиванием, один из которых является каркасом. Такая структура позволяет в 2 раза повышать механическую прочность и практически в 2 раза снижать разрывное удлинение нетканого полотна Н4 по сравнению с полотном Н5. Однако в силу своего строения нетканое полотно Н4 так же обладает ограниченной свободой сдвига волокон, а увеличение его разрывных характеристик происходит за счет увеличения поверхностной плотности и толщины материала.
Наилучшими механическими свойствами из всех испытанных полотен и материалов обладает антимикробный материал А5. Волокна, образующие структуру материала А5, в отличие от полотен Н4, Н5, способны достаточно свободно перемещаться друг относительно друга, поскольку не связаны между собой склейками, а закреплены в армирующем слое в виде марли. Это позволяет вовлечь в работу при разрыве не только волокна нетканого холста, но и пучки волокон марли, что значительно увеличивает его прочность.
Так, усилие при разрыве образцов антимикробного материала А5 в 2 раза превышает разрывные характеристики образцов нетканого полотна Н4 при сохранении той же поверхностной плотности (см. табл. 9) и в 6 раз механическую прочность нетканого полотна Н5, а так же они имеют оптимальное удлинение. Вместе с этим материал As имеет близкие значения показателей механических свойств к значениям показателей механических свойств хлопчатобумажной ткани Ті (см. табл. 10). На рисунке 10 представлены зависимости нагрузка-удлинение для образцов материала Аз, хлопчатобумажной ткани Т и нетканых полотен Н4, Н5.
Анализ результатов показывает, что из всех испытанных полотен и материалов наиболее высокой механической прочностью обладает антимикробный материал As. Прочностные характеристики образцов материала А5 в 2 раза превышают прочностные характеристики образцов полотна ІЦ отечественного производства и в 6 раз - образцов полотна Н5 зарубежного производства. При этом значения показателей механических свойств материала А$ близки к механическим свойствам ткани Т. Таким образом, не только по структуре и волокнистому составу, но и по механической прочности материал А5 является материалом, соответствующим медицинскому назначению. Наряду с механической прочностью для материалов медицинского назначения и изделий из них интерес представляют вязкоупругие свойства, поскольку при эксплуатации такие изделия и материалы в основном испытывают усилия меньше разрывных.
Исследования вязкоупругих характеристик, как и испытания механических свойств проводились на образцах материала А5, хлопчатобумажной ткани Tj и нетканых полотен Щ, Hs (см. табл. 9). Для испытаний отбиралось не менее 5 проб каждого полотна и материала. Определение показателей вязко-упругости образцов осуществлялось на устройстве [78] (см. главу 3). Образцы, выкроенные в продольном направлении, деформировали постоянным усилием 1, 2, 3, 4, 5 II в течение пятиминутного нагружения и одночасового отдыха. При выборе режимов испытаний учитывались рекомендации специалистов, и предполагалось, что именно в таких условиях происходит реальная эксплуатация большинства медицинских изделий и материалов. В таблице 11 представлены данные о полной деформации и долях ее компонент для образцов исследуемых полотен и материалов- Ошибка эксперимента составляла не более 5 %.
Исследование устойчивости антимикробных свойств нетканых антимикробных материалов к мокрым обработкам
Как видно из данных таблиц 13 и 14 образцы материала А5 обладают высокими гигиеническими показателями: гигроскопичностью 15,7 % и воз-духопроницаемостью 643 дм /м с. Гигиенические показатели образцов хлопчатобумажной ткани Т с учетом таблицы 14 так же можно считать высокими, однако по сравнению с материалом As они имеют меньшую гигроскопичность и более низкую воздухопроницаемость. Гигроскопичность образцов хлопчатобумажной ткани Т составляет 12,8 %, а их воздухопроницаемость 485 дм /м с, что является на 18 % и 25 % ниже гигроскопичности и воздухопроницаемости материала As- Образцы нетканого полотна К по сравнению с материалом As практически не обладают гигроскопичностью, однако имеют на 23 % выше воздухопроницаемость, а нетканое полотно Hs характеризуется очень низкими гигиеническими свойствами.
Такой разброс в значениях показателей гигроскопичности и воздухопроницаемости объясняется волокнистым составом и строением испытываемых полотен и материалов. Волокна, содержащиеся в составе материала As и ткани Т, уже по своей природе характеризуются достаточно высокой гигроскопичностью, а волокнистый состав нетканых полотен Н4 и Н5 по природному происхождению не обладает такой способностью. При этом лучшая гигроскопичность материала As по сравнению с тканью Ті объясняется содержанием в нем более гигроскопичных волокон вискозы и льна,
Воздухопроницаемость испытываемых полотен и материалов зависит от их структурных характеристик, определяющих пористость, число и размеры сквозных пор материала. Нетканое полотно Н5 имеет самый низкий пока 89 затель воздухопроницаемости 178,5 дм3/м2с, поскольку его структура, полученная за счет соединения волокон слипанием (сваркой), обладает незначительными размерами сквозных пор. Нетканое полотно ІІ4» напротив, обладает большим количеством пор, а следовательно и высокой воздухопроницаемостью.
Антимикробный материал Аз представляет собой материал, волокна которого закреплены в разреженной структуре марли, поэтому он имеет большие размеры пор и обладает хорошей воздухопроницаемостью, а, как известно [76], чем крупнее поры, тем меньше энергии затрачивается на преодоление трения воздуха о материал и выше скорость его прохождения. При этом невысокая воздухопроницаемость ткани Ті по сравнению с материалом As и нетканым полотном Н4 объясняется тем, что она образована более толстыми и пушистыми нитями. Исследования по определению воздухопроницаемости антимикробного материала А5 показали, что она остается достаточной и после его одночасового контакта с постоянно мокнущей поверхностью и составляет около 200 дм3/м2с.
Одной из важнейших характеристик, определяющих поведение медицинских полотен и материалов при взаимодействии с влагой, является их способность поглощать жидкость при длительном контакте поверхности материала с ее источником, т.е. влагоемкость (Впж) (см. главу 2). Исследование влагоемкости проводилось на образцах материала As и ткани Т как материалов, обладающих более высокими показателями гигиеничности (гигроскопичностью и воздухопроницаемостью) (см. табл. 13). Для определения количества впитываемой и удерживаемой образцами влаги использовалось разработанное устройство (см. рис. 10). Одновременно с показателем влагоемкости определяли поглотительную способность образцов этих же материалов стандартным способом (ГОСТ 5556-78). Результаты испытаний представлены в таблице 15.
Из данных таблицы 15 видно, что разработанное устройство (см. рис. 6) позволяет получать более высокие значения показателя влагоемкости, поскольку за счет измерительного устройства, неразрывно связанного с испытываемым образом, практически не происходит потери влаги. Значения влагоемкости материала As и ткани Т, полученные с помощью разработанного устройства, являются на 12 % и 17 % выше значений поглотительной способности образцов этих же материалов, определенных по стандарту. При этом анализ результатов показывает, что материал As по сравнению с хлопчатобумажной тканью Т обладает лучшей влагоемкостью - на 20 % выше чем у ткани.
Наряду с влагоемкостью важным показателем впитывающих свойств медицинских материалов, особенно накладных перевязочных изделий (см. рис. 1), является их капиллярность. Капиллярность (высота подъема жидкости по капиллярам) образцов материала А5, хлопчатобумажной ткани Ті и, для сравнения, образцов нетканого полотна Нд представлена на рисунке 15.
Анализ рисунка 15 показывает, что наряду с высокой влагоемкостью образцы материала А5, по сравнению с образцами ткани Ту и нетканого по-лотна 1І4 имеют достаточію высокую капиллярность, которая составляет не менее 300 мм/ч. Это позволяет рекомендовать антимикробный материал А5 для изготовления не только медицинской спецодежды и постельных принад-лежностей, но и накладных перевязочных средств.
Из сказанного следует, что наиболее высокими показателями гигиенических свойств (гигроскопичностью, воздухопроницаемостью, капиллярностью) и впитывающей способностью из всех испытанных образцов текстильных полотен и материалов обладают образцы антимикробного материала А5. Значения показателей гигиеничности материала А5 так же превосходят гигиенические показатели, рекомендуемые требованиями СанПиН. Таким образом, по показателям гигиеничности материал Аз соответствует требованиям, предъявляемым к медицинским материалам, и может быть рекомендован для изготовления широко класса медицинских изделий, а предлагаемый метод и устройство для проведения испытаний по определению впитывающей способности текстильных полотен.
