Бактерицидная абсорбирующая повязка и способ ее изготовления

1 Область техники Настоящее изобретение относится к абсорбирующим повязкам, а более конкретно - к повязкам с хорошо абсорбирующим синтетическим полимером, которые имеют прикрепленные антимикробные агенты. Предпосылки к созданию изобретения Рост бактерий в абсорбирующих повязках для ран, в одноразовых уринарных подгузниках и менструальных прокладках может привести к серьезным медицинским осложнениям, а также к социальным неудобствам. Например, рост бактерий в уринарных одноразовых подгузниках или менструальных прокладках обычно приводит к появлению сильных неприятных запахов, которые неприемлемы в обществе и могут привести к тому, что людям придется менять свой образ жизни. Обычным абсорбирующим прокладкам,применяемым при недержании мочи или менструации, не присущи бактерицидные свойства. Поэтому единственным способом избежать роста бактерий в абсорбирующих повязках является частая их смена, даже если абсорбирующие свойства прокладки не полностью использованы. В области повязок для ран заражение бактериями острых ран и инфицирование хронических кожных ран представляет серьезную клиническую проблему и может привести к серьезным осложнениям, а в особо тяжелых случаях и к смертельному исходу. Обычно повязки для ран создавались таким образом, чтобы абсорбировать жидкости ран и в то же время обеспечить влажную среду для заживления раны. Однако,такая влажная среда создает богатую питательную среду для роста бактерий в повязке. Растущие в повязке бактерии могут попасть обратно в рану, что увеличивает риск инфицирования раны или ответа на токсины, это приводит также к появлению сильных неприятных запахов. Для решения этих проблем обычно на рану наносят антибиотики или химические дезинфицирующие средства перед покрытием раны повязкой. При другом подходе поверхностные агенты иногда накладываются непосредственно на поверхность повязки. Для уничтожения неприятного запаха известные повязки включают порошковый древесный уголь для абсорбирования молекул, создающих неприятный запах. Однако для некоторых применений поверхностное применение антибактериальных агентов нежелательно. Например, бактерицидные агенты, накладываемые непосредственно на повязки для ран, могут просочиться в обрабатываемую рану. Более того, многие антимикробные препараты, например, йодин, являются цитотоксичными и они будут сдерживать заживление раны, если их использовать часто или при высоких концентрациях. В патенте США 5045322 раскрывается композиция, включающая сверхабсорбирующий 2 полимер, имеющий монослой (или около монослой) из силанового антимикробного агента,ковалентно связанного с основным полимером. Композиция может быть в форме хлопьев, полос, порошков, нитей, волокон или пленок, и может наноситься на подложку в виде покрытия. Указанная выше композиция менее опасна с точки зрения проникновения в рану по сравнению с обычными средствами поверхностной обработки. В этом отношении раскрываемая в указанном патенте композиция обеспечивает улучшение по сравнению с обычными средствами местной обработки. Однако силаны содержат силоксановые связи, которые могут расщепляться кислотами и основаниями, производимыми инфекцией или ростом бактерий. В свою очередь, эти реакции могут ослабить или разрушить связи между силановым антимикробным агентом и лежащим под ним полимером. Следовательно, антимикробный агент может просочиться в рану и задержать заживление раны. Существует потребность в улучшенной композиции для антимикробной повязки, содержащей антимикробный агент, который бы надежно держался прикрепленным к сверхабсорбирующему полимеру после соприкосновения с кислотами и основаниями, производимыми инфекцией или ростом бактерий. В добавление к уменьшению склонности к отсоединению антимикробного агента, было бы желательно создать структуру повязки с увеличенной поверхностью для повышения эффективности действия антимикробного агента. Сущность изобретения Целью настоящего изобретения является создание сверхабсорбирующей повязки с присущими ей бактерицидными свойствами и имеющей увеличенную площадь поверхности. Другой целью настоящего изобретения является создание сверхабсорбирующей повязки с присущими ей бактерицидными свойствами,имеющей улучшенную структуру прикрепления бактерицида, которая не ухудшает своих свойств под воздействием кислот и оснований,производимых, например, при росте бактерий. Эти и другие цели достигаются в настоящем изобретении [применением] полимерной композиции с присущими ей бактерицидными свойствами. В предпочтительном варианте композиция включает полимерную матрицу, имеющую четвертичные аммониевые группы, привитые к ее поверхности посредством несилоксановых связей. Площадь поверхности полимерной матрицы увеличена, например, электростатическим прядением волокнообразующего синтетического полимера для формирования распушенного волокна или нити. В качестве альтернативы полимерный раствор может быть сформован мокрым или сухим способом для создания шероховатой волокнистой поверхности за счет контроля выбора растворителя и температуры полимерного раствора. Дополни 3 тельное увеличение площади поверхности обеспечивается за счет прикрепления молекулярных цепей четвертичных аммониевых "подвешенных" групп к поверхности полимерной матрицы. Прикрепление может быть выполнено по известной технологии, например, прививанием и селективной адсорбцией. В альтернативном воплощении настоящего изобретения неионные бактерицидные молекулы соединяются с поверхностью полимерной матрицы, вместо ионно-заряженных молекул. Ионно-заряженные молекулы склонны к нейтрализации при встрече с молекулами с противоположным зарядом. Например, положительно заряженные четвертичные группы аммония могут быть нейтрализованы отрицательно заряженными ионами хлоридов, присутствующими в физиологических жидкостях. В примерах, где такая нейтрализация настолько значительна, что может уменьшить бактерицидные свойства повязки ниже приемлемого уровня, могут быть предпочтительны неионные поверхностные группы. Подробное описание предпочтительных вариантов Новая антибактериальная полимерная композиция изготавливается так, чтобы иметь увеличенную площадь поверхности и сверхвысокую способность абсорбировать биологические жидкости, включая мочу, кровь и выделения ран. В предпочтительном воплощении настоящего изобретения композиция включает полимерную матрицу, содержащую четвертичные соединения аммония, привитые к поверхности полимерной матрицы. Полимерная матрица состоит из множества гидрофильных волокон или нитей, которые могут изготавливаться любым подходящим способом. Например, подходящие волокна или нити могут изготавливаться путем формования сухим или мокрым способом волокнообразующего синтетического полимера из формовочного раствора. Получающийся в результате полимер имеет свойства сверхабсорбента. Обычно полимеры, способные абсорбировать от 30 до 60 г воды на грамм полимера, считаются сверхабсорбентами. Примеры сверхабсорбирующих полимеров, которые могут быть изготовлены таким способом, включают полиакриловые кислоты,оксиды полиэтилена и поливиниловые спирты. Например, хорошо известны способы формования оксида полиэтилена при использовании ацетонового растворителя. Очень важно то, что полимерная матрица изготавливается таким способом, что она имеет увеличенную площадь поверхности. Увеличение площади поверхности полимерной матрицы приводит к улучшенному абсорбированию биологических жидкостей и увеличивает наличие точек для прикрепления антимикробных четвертичных аммониевых соединений. 4 Соответствующее увеличение количества и плотности антимикробных точек в свою очередь увеличивает эффективность композиции в уничтожении организмов, таких как бактерии и вирусы. Специалисту в области науки о полимерах понятно, что для модификации площади поверхности имеется много методов. Предпочтительно для увеличения площади поверхности используется модифицированный способ формования или отливки. Например, электростатическое формование является модифицированной технологией формования, которая приводит к "растрепыванию" волокна при его выходе из фильеры. В альтернативном варианте полимерный раствор можно формовать мокрым или сухим способом для создания шероховатой поверхности волокна путем выбора типа растворителя и температуры полимерного раствора. Эта технология хорошо известна и применяется, например, в производстве асимметричных мембран, имеющих грубые поры для диализа. Размер грубых пор контролируется прежде всего скоростью пропитки, которая, в свою очередь, управляется параметрами взаимодействия раствора, температурой и т.д. Поверхность полимерной композиции увеличивается далее за счет прикрепления цепей антимикробных групп к внешней поверхности индивидуальных полимерных волокон. Предпочтительно, молекулярные цепи четвертичных"подвешенных" групп аммония изготавливаются таким образом, чтобы иметь по крайней мере один конец, способный для подсоединения к поверхности волокна. Например, прививка поверхности может быть выполнена путем создания поверхностных свободных радикалов как точек инициализации воспроизведения из перекиси [водорода] (озоном или микроволнами). При другом варианте поверхностное прикрепление проникающей сети может быть достигнуто при использовании мономера, который способствует набуханию полимера подложки. Внедрение прикрепленных антимикробных цепей представляет дальнейшее преимущество для увеличения функциональности композиции. В частности, прикрепленные антимикробные цепи распространяются в конкретный биологический раствор для связывания с вредоносными бактериями и вирусными организмами. В отличие от известных композиций для повязок, в которых монослой (или около монослой) бактерицидного соединения непосредственно прикреплен к поверхности волокна, цепевидные структуры по настоящему изобретению, которые действуют как"руки", простирающиеся наружу от волокнистой поверхности, более эффективно привязывают антимикробные точки к вредоносным организмам. Предпочтительно прикрепление осуществляется путем прививания антимикробных цепей непосредственно к поверхности матрицы, либо путем селек 5 тивной адсорбции сополимера к поверхности матрицы. Технология прививки хорошо известна из уровня техники. Например, прививка четвертичных соединений аммония при использовании мономера этилметакрилат триметиламмония для прививочной полимеризации к модифицированной поверхности полиэтилена описанаYahaioui (магистрская диссертация, Университет штата Флорида, 1986). Yahaioui описывает технологию прививки, в которой используется разряд плазмы для создания свободных радикалов, которые инициируют полимеризацию подходящих мономеров. Также может быть использована селективная адсорбция подходящих блок-сополимеров. В отличие от известных композиций, в которых антимикробная структура достигается за счет ковалентного связывания силановых групп с поверхностью основного полимера, настоящее изобретение включает химическую структуру,которая основана на полимеризации (т.е. прививке к поверхности) мономеров, содержащих все основные связи: углерод-углерод, углеродкислород и углерод-азот, например, таких как диалкил, диалил, четвертичные соединения аммония. Следовательно, композиция по настоящему изобретению образует структуру, которая менее склонна к реакции с кислотами и основаниями, производимыми при росте бактерий. Как уже упоминалось, такие реакции могут ослабить прикрепление антимикробных групп к матрице. В примерах, где композиция применяется в повязке для ран, такое ослабление может привести к тому, что антимикробные агенты отстанут от полимерной матрицы и попадут в рану. Это в некоторых случаях может привести к вредному воздействию и сдерживанию заживления раны. В альтернативном воплощении настоящего изобретения анионные антимикробные группы иммобилизируются на поверхности сверхабсорбирующей повязки для улучшения бактерицидной действенности повязки. Положительный заряд, связанный с четвертичными аммониевыми группами, например, может быть нейтрализован отрицательными ионами, например ионами хлоридов, присутствующими в физиологических жидкостях, таких как моча и плазма. Для применения, где степень нейтрализации существенно снизит эффективность бактерицидного агента, анионные поверхностные группы могут быть использованы вместо четвертичных групп аммония. Примеры химических соединений,которые могут быть использованы для производства анионных иммобилизированных поверхностных групп, включают Тритон 100, Твин 20 и дезоксихолат. Например, Тритон-100 содержит свободную гидроксильную группу, которая может быть превращена в реакционноспособную группу, например, тозил или хлорид, а затем она вступит в реакцию с полимером, обработанным основанием, например, метил 004160 6 целлюлозой, в результате получится поверхностно иммобилизированный неионный сурфактант. Хлориддиметилдиаллил аммония представляет собой подходящий мономер, который может быть использован в настоящем изобретении. Этот мономер, обычно обозначаемый какDMDAC или DADMAC, используется в производстве коммерческих флоккулирующих полимеров. Модификации хлорида триалкил (паравинилбензил) аммония или п триалкиламиноэтиловых стироловых мономеров тоже могут быть использованы. Одним из таких примеров может быть хлорид триметил(паравинилбензил)аммония. Метиловые группы этого мономера могут быть заменены другими алкиловыми группами для придания материалу нужных свойств. В альтернативном варианте могут быть использованы мономеры, основанные на метакрилате; однако они могут пострадать от гидролитической нестабильности в условиях кислотной или щелочной среды, как это бывает (с обработками, основанными на силане в известном уровне техники. Следовательно, мономеры, основанные на метакрилате, не являются предпочтительными. Предпочтительные варианты изобретения были описаны и проиллюстрированы, но данное изобретение не ограничивается ими. Специалистами в данной области могут быть применены многочисленные модификации, изменения, вариации и подстановки, а также эквиваленты, все это без отклонения от духа и объема настоящего изобретения в соответствии с его формулой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Повязка для абсорбирования биологических жидкостей, включающая сверхабсорбирующую полимерную матрицу, имеющую увеличенную площадь поверхности, в которой указанная площадь поверхности увеличена посредством присоединения полимерных цепей такой длины, которая достаточна для увеличения площади поверхности базовой матрицы, к которой привязан указанный полимер, и множество антимикробных соединений, соединенных несилоксановыми связями или любыми другими ковалентными связями углерод-углерод или углерод-кислород, которые стабильны при соприкосновении с кислотой или щелочью, с указанной полимерной матрицей. 2. Повязка по п.1, в которой множество антимикробных соединений включают четвертичные соединения аммония. 3. Повязка по п.1, в которой указанные антимикробные соединения включают цепеподобные структуры, прикрепленные одним концом к указанной полимерной матрице. 4. Повязка по п.1, в которой указанные множественные антимикробные соединения являются неионными соединениями. 5. Повязка по п.1, в которой указанная повязка включает санитарную прокладку. 6. Повязка по п.1, в которой указанная повязка включает тампон. 7. Повязка по п.1, в которой указанная повязка включает бандаж. 8. Способ изготовления внутренне антимикробной адсорбирующей повязки, включающей шаги формирования сверхабсорбирующей синтетической полимерной матрицы, имеющей 8 увеличенную площадь поверхности, в которой указанная площадь поверхности увеличена посредством привязывания полимерных цепей такой длины, которая достаточна для увеличения площади поверхности базовой матрицы, к которой привязан указанный полимер, и прикрепления с помощью несилоксановых связей или любых других ковалентных связей углеродуглерод или углерод-кислород, стабильных при соприкосновении с кислотой или щелочью,множества антимикробных соединений к увеличенной площади поверхности указанной полимерной матрицы.