PL223404B1 - Sposób wytwarzania bioaktywnej kompozycji polimerowej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozycji polimerowej zawierającej preparat bioaktywny tak zwany biocyd, jako substancję czynną antybakteryjną wprowadzaną do osnowy polimerowej podczas jej wytwarzania. Kwas mlekowy (KM) lub jego pochodne, korzystnie mleczan wapnia (MW) nanosi się na osnowę polimerową, korzystnie z tworzywa poliolefinowego lub biodegradowalnego w postaci proszkowej o wielkości cząstek poniżej 500 µm, korzystnie około 250 µm w temperaturze do 90°C w takiej ilości, aby zawartość substancji czynnej w osnowie wynosiła do 5% masowych, po czym tak przygotowaną kompozycję schładza się do temperatury nie wyższej niż 50°C, następnie homogenizuje się poprzez wytłaczanie w temperaturze 140°-200°C, najkorzystniej 140°-180°C i granuluje się, po czym tak otrzymany aktywny biologicznie granulat poddaje się dalszemu przetwórstwu, metodą wytłaczania lub wtryskiwania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozycji polimerowej zawierającej preparat bioaktywny tak zwany biocyd, jako substancję czynną antybakteryjną wprowadzaną do osnowy polimerowej podczas jej wytwarzania.

Z literatury patentowej znane są rozwiązania wprowadzania substancji aktywnej biologicznie do osnowy polimerowej. I tak opis patentowy EP 1110948 ujawnia poliheksametylenoguanidynę (PHMG), która może być otrzymywana w postaci wysokoskoncentrowanego roztworu wolnej zasady i 30% oraz 70% wodnego roztworu fosforanu PHMG o handlowej nazwie Ibipol PHG-30. Badania bakteriologiczne skuteczności bakteriobójczej preparatu wykazały jego 100% skuteczność w redukcji patogennych mikroorganizmów.

Z opisu patentowego PL nr 211371 znany jest sposób otrzymywania preparatu bioaktywnego polegający na tym, że biocyd korzystnie będący poliheksametylenoguanidyną (PHMG) i/lub jej pochodną miesza się z woskiem polietylenowym korzystnie w temperaturze powyżej 120°C, najkorzystniej w temperaturze z zakresu 120°-150°C. Tak uzyskaną mieszaninę chłodzi się korzystnie do temperatury 120°C, a następnie wylewa się i schładza się do temperatury otoczenia, po czym tak uzysk any i zestalony preparat kruszy się i mieli się. PHMG i/lub jej pochodną miesza się z woskiem polietyl enowym w stosunku wagowym od 5 do 100 części na 100 części wosku polietylenowego, korzystnie od 30 do 80 części na 100 części wosku polietylenowego. PHMG i/lub jej pochodną stosuje się w postaci proszku albo roztworu wodnego. Mieszanie PHMG z woskiem polietylenowym prowadzi się korzystnie do czasu odparowania wody z mieszaniny.

Powszechnie znany jest kwas mlekowy, który jest hydroksykwasem bardzo dobrze rozpus zczalnym w wodzie i alkoholu etylowym oraz wykazującym właściwości biobójcze i dezynfekcyjne. Dzięki swojemu szerokiemu spektrum działania przeciwko patogennym mikroorganizmom (bakterie typu Clostridium, Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium i Escherichia coli, Staphylococcus aureus), znalazł on zastosowanie jako:

środek dezynfekcyjny w przemyśle kosmetycznym i, np.: składnik mydeł lub płynów do dezynfekcji rąk;

środek stosowany w przemyśle spożywczym do poprawy smakowości, kwasowości i trwałości wyrobów spożywczych;

środek stosowany w medycynie, hamujący rozwój szkodliwych drobnoustrojów w przewodzie pokarmowym, co korzystnie wpływa na proces trawienia;

środek stosowany w praktyce weterynaryjnej do poprawy zdrowotności trzody chlewnej i drobiu;

środek zawierający niezbędne dla życia mikroelementy takie jak: wapń, magnez, potas, żelazo.

Pochodne kwasu mlekowego w postaci soli są również substancjami o charakterze biobójczym, o właściwościach podobnych jak substancja wyjściowa.

Kwas mlekowy lub jego pochodne stosowane są w przemyśle spożywczym według ściśle określonych przepisów. W przemyśle kosmetycznym lub do celów dezynfekcyjnych kwas mlekowy lub jego pochodne są stosowane w postaci 60% roztworu wodnego, z uwagi na temperaturę topnienia obu związków odpowiednio 20 i 17°C, tak więc w temperaturze pokojowej substancje te uzyskują kons ystencję cieczy o różnej lepkości.

Jak wynika z dotychczasowego stanu techniki modyfikowanie osnowy polimerowej kwasem mlekowym lub jego pochodnymi w postaci cieczy o różnej lepkości jest poważnie utrudnione.

Sposób wytwarzania bioaktywnej kompozycji polimerowej według wynalazku polega na tym, że na osnowę polimerową, korzystnie z tworzywa poliolefinowego lub biodegradowalnego w p ostaci proszkowej o wielkości cząstek poniżej 500 pm, korzystnie około 250 pm w temperaturze do 90°C nanosi się kwas mlekowy (KM) lub jego pochodne, korzystnie mleczan wapnia (MW) w takiej ilości, aby zawartość substancji czynnej w osnowie wynosiła do 5% masowych, po czym tak prz ygotowaną kompozycję schładza się do temperatury nie wyższej niż 50°C, następnie homogeniz uje się poprzez wytłaczanie w temperaturze 140°-200°C, najkorzystniej 140°-180°C i granuluje się, po czym tak otrzymany aktywny biologicznie granulat poddaje się dalszemu przetwórstwu, metodą wytłaczania lub wtryskiwania.

Przedmiot wynalazku ilustruje przedstawiony poniższy przykład realizacji nie ograniczając jego zakresu.

PL 223 404 B1

W ogrzanym mieszalniku planetarnym szybkoobrotowym w temperaturze do 80°C na osnowę polimerową polietylenu (PE) w postaci proszkowej o wielkości cząstek frakcji wynoszącej 250 pm naniesiono kwas mlekowy (KM) o stężeniu 1-2% masowych substancji czynnej w osnowie. Substancja czynna pokrywa równomiernie cząstki PE. Tak przygotowaną kompozycję w postaci jednolitej mieszaniny schłodzono do temperatury 40°C. Celem uzyskania prawidłowej dyspersji zawartości substancji czynnej w osnowie polimerowej PE ujednorodniono metodą wytłaczania w temperaturze 140/150°C w wytłaczarce dwuślimakowej współbieżnej o wymaganych właściwościach dyspersyjno-dystrybutywnych. Jednocześnie przy użyciu głowicy granulacyjnej zamocowanej do układu uplastyczniającego wytłaczarki wytworzono aktywny biologicznie granulat. Tak otrzymany aktywny biologicznie granulat stanowił surowiec wyjściowy do wytworzenia folii polimerowej metodą wytłaczania z rozdmuchiwaniem oraz kształtek - płytek metodą wtryskiwania, których jedną z głównych cech jest zachowanie bakteriostatyczne lub bakteriobójcze środowiska.

Otrzymane kompozycje polimerowe z substancją czynną biologicznie wytwarzano i przetwarzano w warunkach podanych poniżej w tabelach 1 i 2.

T a b e l a 1

Otrzymywany aktywnie biologicznie granulat polietylenu wraz z substancją czynną na wytłaczarce dwuślimakowej współbieżnej typu BTSK - 20/40D

Prędkość obrotowa ślimaków		250 rpm
Nastawy temperatur °C
Strefa I	Strefa II	Strefa III	Strefa IV	Głowica
140	150	150	140	140

T a b e l a 2

Parametry wtryskiwania kształtek - płytek na wtryskarce Battenfeld PLUS 35

Objętość wtrysku	38 cm3
Temperatura wtrysku	200°C
Czas cyklu	25 s.

Jako tworzywa użyto tworzywo polimerowe standardowo stosowane w przemyśle, a mianowicie: polietylen, typ FGAN 23-D003 produkcji firmy Basell Orlen S.A.

Kompozycje uzyskane metodą formowania wtryskowego do badań mikrobiologicznych występowały w postaci kształtek - płytek o wymiarach 60 x 60 mm i grubości 1 mm.

Bioaktywność kompozycji badano na szczepach bakterii:

- ATCC8739 (E. coli),

- ATCC 6538 P (S. aureus).

Badania przeprowadzono w oparciu o metodę LIVE/DEAD z wykorzystaniem mikroskopii fluorescencyjnej obserwując żywe komórki, które wybawiały się na zielono i martwe, które wybarwiały się na czerwono.

Uzyskano następujące rezultaty właściwości przeciwbakteryjnych, które przedstawiono w tabelach 3, 4 i 5.

T a b e l a 3

Właściwości przeciwbakteryjne kompozycji PE/KM o zawartości 2,0% masowych substancji aktywnej po 3 dniach inkubacji wobec dwu szczepów bakterii.

Właściwości przeciwbakteryjne w stosunku do E. coli po 3 dniach:

Lp.	Symbol próbki	L	D	L%	D%	D%p - D%k.
1.	kontrolna	8,8	59,6	12,87	87,13	—
2.	KM 2,0	0,0	6,4	0,00	100,00	12,87

PL 223 404 B1

Właściwości przeciwbakteryjne w stosunku do S. aureus po 3 dniach:

Lp.	Symbol próbki	L	D	L%	D%	D%p - D%k.
1.	kontrolna	15,6	15,2	50,65	49,35	—
2.	KM 2,0	3,0	27,2	9,93	90,07	40,72

T a b e l a 4

Właściwości przeciwbakteryjne kompozycji PE/MW oraz PE/KM o zawartości 1,0% masowych substancji aktywnej po 5 dniach inkubacji wobec dwu szczepów bakterii.

Właściwości przeciwbakteryjne w stosunku do E. coli po 5 dniach:

Lp.	Symbol próbki	L	D	L%	D%	D%p - D%k.
1.	kontrolna	25,0	3,2	88,65	11,35	—
2.	MW 1,0	5,6	91,6	5,76	94,24	82,28
3.	KM 1,0	7,4	130,4	5,37	94,63	83,28

Właściwości przeciwbakteryjne w stosunku do S. aureus po 5 dniach:

Lp.	Symbol próbki	L	D	L%	D%	D%p - D%k.
1.	kontrolna	33,6	50,8	39,81	60,19	—
2.	MW 1,0	10,8	87,0	11,04	88,96	28,77
3.	KM 1,0	0,0	280,8	0,00	100,00	39,81

T a b e l a 5

Właściwości przeciwbakteryjne kompozycji PE/MW oraz PE/KM o zawartości 1,5% masowych substancji aktywnej po 7 dniach inkubacji wobec dwu szczepów bakterii. Właściwości przeciwbakteryjne w stosunku do E. coli po 7 dniach:

Lp.	Symbol próbki	L	D	L%	D%	D%p - D%k.
1.	kontrolna	19,2	12,2	61,15	38,85	—
2.	MW 1,0	2,8	19,0	12,84	87,16	48,31
3.	KM 1,0	3,4	8,8	28,87	72,13	33,28

Właściwości przeciwbakteryjne w stosunku do S aureus po 7 dniach:

Lp.	Symbol próbki	L	D	L%	D%	D%p - D%k.
1.	kontrolna	3,8	6,0	38,76	61,24	—
2.	MW 1,0	13,8	104,0	11,71	88,29	27,05
3.	KM 1,0	2,8	59,8	4,47	95,53	34,29

Oznaczenia stosowane w tekście i w tabelach 3, 4 i 5:

kontrolna MW 1,0 KM 1,0 MW 1,5 KM 1,5 KM 2,0 L

D

L% próbka kontrolna folii bez zawartości substancji aktywnej, próbka folii zawierająca 1,0% mas. próbka folii zawierająca 1,0% mas. próbka folii zawierająca 1,5% mas. próbka folii zawierająca 1,5% mas. próbka folii zawierająca 2,0% mas.

mleczanu wapnia w osnowie PE, kwasu mlekowego w osnowie PE, mleczanu wapnia w osnowie PE, kwasu mlekowego w osnowie PE, kwasu mlekowego w osnowie PE, średnia arytmetyczna żywych mikroorganizmów związanych z powierzchnią folii zliczona z 5 powtórzeń, średnia arytmetyczna martwych mikroorganizmów związanych z powierzchnią folii zliczona z 5 powtórzeń, procent żywych mikroorganizmów obliczony na podstawie średniej arytmetycznej z 5 powtórzeń,

PL 223 404 B1

D% - procent martwych mikroorganizmów obliczony na podstawie średniej arytmetycznej z 5 powtórzeń,

D%_p - D%_k - różnica pomiędzy ilością martwych mikroorganizmów kompozycji w stosunku do kontroli. Wynik dodatni wskazuje na zahamowanie wzrostu bakterii.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania bioaktywnej kompozycji polimerowej, znamienny tym, że na osnowę polimerową, korzystnie z tworzywa poliolefinowego lub biodegradowalnego w postaci proszkowej o wielkości cząstek poniżej 500 gm, korzystnie około 250 gm w temperaturze do 90°C nanosi się kwas mlekowy (KM) lub jego pochodne, korzystnie mleczan wapnia (MW) w takiej ilości, aby zawartość substancji czynnej w osnowie wynosiła do 5% masowych, po czym tak przygotowaną kompozycję schładza się do temperatury nie wyższej niż 50°C, następnie homogenizuje się poprzez wytłaczanie w temperaturze 140° - 200°C, najkorzystniej 140° - 180°C i granuluje się, po czym tak otrzymany aktywny biologicznie granulat poddaje się dalszemu przetwórstwu, metodą wytłaczania lub wtryskiwania.