RU2645137C1 - Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers - Google Patents

Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers Download PDF

Info

Publication number
RU2645137C1
RU2645137C1 RU2016149420A RU2016149420A RU2645137C1 RU 2645137 C1 RU2645137 C1 RU 2645137C1 RU 2016149420 A RU2016149420 A RU 2016149420A RU 2016149420 A RU2016149420 A RU 2016149420A RU 2645137 C1 RU2645137 C1 RU 2645137C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
theotropin
substrate
biologically active
copolymer
sorbent
Prior art date
Application number
RU2016149420A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Михайлович Пестов
Юрий Алексеевич Лейкин
Пётр Александрович Фомин
Елена Владимировна Дорская
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет"
Priority to RU2016149420A priority Critical patent/RU2645137C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2645137C1 publication Critical patent/RU2645137C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds

Landscapes

  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry; processing and recycling of wastes.
SUBSTANCE: invention relates to sorbtion materials for purification and disinfection of aqueous and gaseous media. Biologically active sorbent comprises a porous sorption material substrate from a chloromethylated styrene copolymer and a divinyl-containing linking agent. As the biologically active component, heterocyclic skeletal compound 1,3,6,8-tetraazatricyclo[4.4.1.13,8]dodecane (teotropine) is applied to the substrate. Teotropin is applied to the substrate by the amination reaction of chloromethyl groups of the copolymer with teotropin to form covalent bonds in the presence of organic solvents selected from the classes of higher alcohols and glycols.
EFFECT: invention provides sorbent with bactericidal properties of a wide profile and ability to increase the plasma clotting time.
3 cl, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области разработки сорбционных материалов для очистки и обеззараживания водных и газовых сред в целях обеспечения безопасной жизнедеятельности, а также для возможного применения в медицине для деконтаминации биологических жидкостей организма: крови, плазмы, ликвора, лимфы и фармакологии для обеззараживания технологических и инъекционных растворов.The invention relates to the field of development of sorption materials for cleaning and disinfecting water and gas environments in order to ensure safe life, as well as for possible use in medicine for decontamination of biological body fluids: blood, plasma, cerebrospinal fluid, lymph and pharmacology for the disinfection of technological and injection solutions.

Потребность в таких разработках связана с необходимостью борьбы с возбудителями опасных инфекционных болезней и возможностью их использования и в террористических целях. В первую очередь, к их числу относят возбудителей сибирской язвы, туляремии, чумы, ботулизма, натуральной оспы, геморрагических лихорадок, мутирующих штаммов гриппа, сапа, сыпного тифа, а также группу болезней сельскохозяйственных и экспериментальных животных. При этом весьма важным является подготовка воды и пищевых жидкостей для человека и сельскохозяйственных и экспериментальных животных, а также сорбционное обеззараживание воды, необходимой для санитарно-гигиенических целей при решении проблем БЖД и чрезвычайных ситуаций.The need for such developments is associated with the need to combat pathogens of dangerous infectious diseases and the possibility of their use for terrorist purposes. First of all, they include causative agents of anthrax, tularemia, plague, botulism, smallpox, hemorrhagic fevers, mutating strains of influenza, glanders, typhus, as well as a group of diseases of agricultural and experimental animals. At the same time, it is very important to prepare water and food liquids for humans and agricultural and experimental animals, as well as the sorption disinfection of water, which is necessary for sanitary and hygienic purposes in solving problems of the Belarusian Railways and emergency situations.

Одним из наиболее старых и надежных способов, пригодных для подготовки воды для человека и животных, является ее пропускание и фильтрация через колонку с сорбентом, обладающим бактерицидными, спороцидными, вирулицидными или фунгицидными свойствами. При этом находящиеся в воде микроорганизмы, вирусы, споры контактируют с бактерицидом, содержащимся на поверхности неподвижной фазы сорбента.One of the oldest and most reliable methods suitable for the preparation of water for humans and animals is its passage and filtration through a column with a sorbent having bactericidal, sporocidal, virucidal or fungicidal properties. At the same time, microorganisms, viruses, spores in water come into contact with a bactericide that is contained on the surface of the stationary phase of the sorbent.

Для этих целей известны бактерицидные сорбенты, представляющие собой жесткие неорганические бактерициды и композиции на их основе, например йод-, сера- и серебросодержащие компоненты, сорбированные на ионообменных смолах или угольных сорбентах.For these purposes, bactericidal sorbents are known, which are hard inorganic bactericides and compositions based on them, for example, iodine, sulfur and silver-containing components sorbed on ion-exchange resins or carbon sorbents.

Из уровня техники известен бактерицидный сорбент, используемый в фильтрах для обеззараживания воды из водопровода и пресноводных источников. В качестве сорбента используется углеродсодержащий материал, а в качестве бактерицидной добавки - йодсодержащие и серебросодержащие компоненты [патент RU 2221641 C2, опубл. 20.01.2004].Bactericidal sorbent used in filters for disinfecting water from a water supply system and freshwater sources is known from the prior art. Carbon-containing material is used as a sorbent, and iodine-containing and silver-containing components are used as a bactericidal additive [patent RU 2221641 C2, publ. January 20, 2004].

Также из уровня техники известно использование для обеззараживания воды в слое гранул йодсодержащей анионообменной смолы, гранулированного активированного угля, катионообменной смолы и анионообменной смолы с серебросодержащим сорбентом [патент RU 2172720 C1, опубл. 27.08.2001].Also known from the prior art is the use of iodine-containing anion-exchange resin, granular activated carbon, cation-exchange resin and anion-exchange resin with a silver-containing sorbent for disinfecting water in a layer of granules [patent RU 2172720 C1, publ. 08/27/2001].

В уровне техники также описана композиция, предназначенная преимущественно для дезинфекционной обработки природных и сточных вод, питьевой воды из открытых пресных водоемов (рек, озер), подземных источников (артезианского водозабора) и хозяйственно-питьевого водоснабжения. Композиция содержит в качестве биоцидной добавки серебросодержащий препарат, включающий раствор йода или перекиси водорода, или перманганата калия, а в качестве сорбента - глауконит или активированный уголь [патент RU 2191163 C1, опубл. 20.10.2002].The prior art also describes a composition intended primarily for the disinfection of natural and waste water, drinking water from open fresh water bodies (rivers, lakes), underground sources (artesian water intake) and drinking water supply. The composition contains as a biocidal additive a silver-containing preparation, including a solution of iodine or hydrogen peroxide, or potassium permanganate, and as a sorbent - glauconite or activated carbon [patent RU 2191163 C1, publ. 10/20/2002].

Известные йод- и серебросодержащие иониты имеют ряд недостатков, основными из которых являются значимые выделения в плазму или кровь сильных окислителей йода, трииодид иона и высокотоксичных ионов серебра. Кроме того серебро- и йодсодержащие вещества четко ограничены в диапазоне своего применения только бактерицидными свойствами и в значительно меньшей степени - вирулицидными свойствами, и их действие не распространяется на биологически более опасные грибковые и споровые формы.Known iodine and silver-containing ion exchangers have a number of disadvantages, the main of which are significant excretion of strong oxidizing agents of iodine, triiodide ion and highly toxic silver ions into plasma or blood. In addition, silver and iodine-containing substances are clearly limited in the range of their application only to bactericidal properties and, to a much lesser extent, to virucidal properties, and their effect does not extend to biologically more dangerous fungal and spore forms.

Большинство неорганических бактерицидов отличает относительно высокая токсичность и невозможность исключения взаимодействия с белками крови или плазмы, что ограничивает применение этих сорбентов для целей очистки биологических жидкостей организма на сорбционных колонках методом аутоплазмофереза.Most inorganic bactericides are distinguished by relatively high toxicity and the inability to exclude interaction with blood or plasma proteins, which limits the use of these sorbents for the purification of biological body fluids on sorption columns by autoplasmapheresis.

Синтетические бактерициды, как правило, являются более мягкими и отличаются относительно малой видовой токсичностью для млекопитающих.Synthetic bactericides are generally milder and have a relatively low species toxicity to mammals.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) настоящего изобретения может быть рассмотрен документ [патент RU 2312705 C1, опубл. 20.12.2007], в котором раскрывается высокоэффективный биоцидный сорбент, полученный путем фиксации широко распространенного в настоящее время бактерицида теотропина ионными связями на катионообменных смолах различной природы (сульфо-, фосфорных, карбоксильных) с образованием ионных связей «катионит-теотропин».As the closest analogue (prototype) of the present invention can be considered the document [patent RU 2312705 C1, publ. December 20, 2007], which discloses a highly effective biocidal sorbent obtained by fixing the currently widely spread theotropin bactericide with ionic bonds on cation exchange resins of various nature (sulfo-, phosphoric, carboxylic) with the formation of cationite-theotropin ionic bonds.

Использование теотропина позволило расширить спектр действия полимерного бактерицида, в первую очередь, к возбудителям сибирской язвы, туляремии, чумы, ботулизма, натуральной оспы, геморрагических лихорадок, сапа, свиного тифа и венесуэльского энцефалита. В прототипе показано, что использование теотропина позволяет достигнуть концентраций, необходимых для подавления данных инфекций. При этом сам теотропин относится к 4 классу и показывает токсичную концентрацию около 500 мг/кг живого веса. Выделение теотропина из твердой фазы происходит при контакте с водными средами посредством гидролиза с расщеплением сорбата теотропина, и в водном растворе появляются достаточные количества бактерицида, который оказывает свое действие.The use of theotropin made it possible to expand the spectrum of action of the polymer bactericide, primarily to the causative agents of anthrax, tularemia, plague, botulism, smallpox, hemorrhagic fevers, glanders, typhoid fever and Venezuelan encephalitis. The prototype shows that the use of theotropin allows you to achieve the concentrations necessary to suppress these infections. In this case, theotropin itself belongs to class 4 and shows a toxic concentration of about 500 mg / kg of live weight. Theotropin is isolated from the solid phase upon contact with aqueous media by hydrolysis with the cleavage of theotropin sorbate, and sufficient amounts of the bactericide appear in the aqueous solution, which exerts its effect.

Основной проблемой, ограничивающей применение полимерных бактерицидов известного типа для очистки нативных биологических жидкостей организма и пищевых жидкостей, является интенсивное вымывание токсичного химически активного бактерицида в обрабатываемую среду. Так серебро по степени вредного воздействия на высшие организмы относится ко 2-му классу опасности, высокоопасные вещества - средняя смертельная доза при введении в желудок 15-150 мг/кг. Согласно различным санитарным нормам ПДК серебра в питьевой воде составляет от 0,05 до 0,001 мг/л, что сопоставимо с такими кумулятивными супертоксикантами, как ртуть и свинец (ПДК 0,001-0,03 мг/л).The main problem limiting the use of polymeric bactericides of a known type for the purification of native biological body fluids and food fluids is the intensive leaching of toxic chemically active bactericides into the treated medium. So silver, according to the degree of harmful effects on higher organisms, belongs to the 2nd hazard class, highly hazardous substances - the average lethal dose when administered to the stomach 15-150 mg / kg. According to various sanitary standards, the maximum concentration of silver in drinking water is from 0.05 to 0.001 mg / l, which is comparable to cumulative supertoxicants such as mercury and lead (maximum concentration of 0.001-0.03 mg / l).

Переход в прототипе на синтетические органические бактерициды с меньшей токсичностью позволил создать более приемлемые системы для обеззараживания жидких сред. Так теотропин относится к 4 классу опасности и показывает значительно меньшую токсичность по сравнению с серебром - предельно допустимая доза около 500 мг/кг живого веса.The transition in the prototype to synthetic organic bactericides with lower toxicity allowed the creation of more acceptable systems for disinfecting liquid media. So theotropin belongs to hazard class 4 and shows significantly less toxicity compared to silver - the maximum permissible dose of about 500 mg / kg live weight.

Для подобных систем с ионными связями «бактерицид - катионит» характерна малая удерживающая способность и быстрый гидролиз непрочных ионных связей. В итоге при контакте с водными средами наблюдается быстрый переход бактерицида в обеззараживаемую среду. Наличие в биологических жидкостях организма ионов металлов, например кальция и магния, или высокомолекулярных олигопротеидов, эффективно вытесняющих низкомомолекулярный теотропин с сульфокатионита, приводит к высокой избыточной концентрации теотропина в обеззараживаемой (деконтаминируемой) среде, например плазме крови, и увеличивает риск токсических воздействий на организм.For such systems with ionic bonds "bactericide - cation exchanger" is characterized by low retention capacity and rapid hydrolysis of weak ionic bonds. As a result, upon contact with aqueous media, a rapid transition of the bactericide to the disinfected medium is observed. The presence of metal ions in biological fluids of the body, for example, calcium and magnesium, or high molecular weight oligoproteins, which effectively displace low molecular weight theotropin from sulfocathionite, leads to a high excessive concentration of theotropin in a disinfected (decontaminated) environment, such as blood plasma, and increases the risk of toxic effects on the body.

В процессе обеззараживания среды при пропускании ее через слой в подготавливаемой минерализованной воде и биологических жидкостях организма создается избыточная концентрация теотропина, сверх необходимой для эффективной бактерицидности и полного подавления микроорганизмов. В результате фиксации теотропина слабыми ионными связями и быстрого вытеснения теотропина повышается концентрация токсичного бактерицида в очищаемой среде и снижается время поддержания бактерицидности или удельный объем обеззараживаемой среды на объем слоя.In the process of disinfecting the medium by passing it through a layer in the prepared mineralized water and body fluids, an excessive concentration of theotropin is created in excess of the necessary for effective bactericidal activity and complete suppression of microorganisms. As a result of fixation of theotropin by weak ionic bonds and rapid displacement of theotropin, the concentration of toxic bactericide in the medium being cleaned increases and the time for maintaining bactericidal activity or the specific volume of the disinfected medium per layer volume decreases.

Технический результат настоящего изобретения заключается в создании сорбента, обладающего бактерицидными свойствами широкого профиля, в том числе по патогенным и суперпатогенным инфекциям, и характеризующегося при контакте с плазмой способностью к увеличению времени свертывания плазмы. Причем подобные сорбенты могут обеспечивать бактерицидный эффект как при контакте сорбент-раствор, так и при динамическом обеззараживании в протоке при различной форме фильтрующих элементов, т.е. его использовании в виде гранул, поропласта (сорбент с развитой пористостью), композитов, салфеток, волокон или жгута, а также пленочного и нетканого материала.The technical result of the present invention is to create a sorbent with bactericidal properties of a wide profile, including pathogenic and superpathogenic infections, and characterized by contact with plasma with the ability to increase plasma clotting time. Moreover, such sorbents can provide a bactericidal effect both upon contact with the sorbent solution, and during dynamic disinfection in the duct with various forms of filter elements, i.e. its use in the form of granules, foam (sorbent with developed porosity), composites, napkins, fibers or tow, as well as film and non-woven material.

Кроме того, процесс обеззараживания плазмы на предлагаемых сорбентах сопровождается способностью к увеличению времени свертывания плазмы и приближению ее по показателям MHO (международное нормализованное отношение) к специальной плазме для лечения тромбоэмболий.In addition, the process of plasma disinfection on the proposed sorbents is accompanied by the ability to increase the coagulation time of the plasma and its approximation in terms of MHO (international normalized ratio) to a special plasma for the treatment of thromboembolism.

Указанный технический результат достигается биологически активным сорбентом, обладающим биоцидными свойствами, включающим подложку из пористого сорбционного материала, на которую в качестве биологически активного компонента нанесено гетероциклическое соединение каркасного типа 1,3,6,8-тетраазатрицикло[4.4.1.13,8]додекан (теотропин), и характеризующимся тем, что подложка из пористого сорбционного материала представляет собой хлорметилированный сополимер стирола и дивинилсодержащего сшивающего агента, а нанесение теотропина на подложку проводят по реакции аминирования хлорметильных групп сополимера теотропином с образованием ковалентных связей, при этом реакцию аминирования проводят в органических растворителях, выбранных из классов высших спиртов и гликолей, в интервале температур 40-70°C в течение 2-8 часов.The indicated technical result is achieved by a biologically active sorbent with biocidal properties, including a substrate of porous sorption material, onto which a heterocyclic frame-type compound of 1,3,6,8-tetraazatricyclo [4.4.1.1 3,8 ] dodecane is applied ( theotropin), and characterized in that the substrate of the porous sorption material is a chloromethylated copolymer of styrene and a divinyl-containing crosslinking agent, and the application of theotropin on the substrate carried out by amination of the chloromethyl groups of the copolymer with theotropin to form covalent bonds, the amination reaction is carried out in organic solvents selected from the classes of higher alcohols and glycols, in the temperature range 40-70 ° C for 2-8 hours.

Кроме того, предлагаемый в настоящем изобретении биологически активный сорбент характеризуется способностью к увеличению времени свертывания плазмы.In addition, the biologically active sorbent proposed in the present invention is characterized by the ability to increase the coagulation time of plasma.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения дивинилсодержащий сшивающий агент представляет собой дивинилбензол, и его количество составляет 2-30 масс. %, а содержание активного хлора в хлорметильных группах находится в интервале 6-18%.In a preferred embodiment, the divinyl-containing crosslinking agent is divinylbenzene, and its amount is 2-30 mass. %, and the content of active chlorine in chloromethyl groups is in the range of 6-18%.

Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения подложка из пористого сорбционного материала используются в виде гранул, поропласта (сорбента с развитой поверхностью), композитов, волокон, жгута или нетканого материала.In another preferred embodiment of the invention, the substrate of porous sorption material is used in the form of granules, porous plastic (sorbent with a developed surface), composites, fibers, tow or non-woven material.

Поскольку тип наносимого вещества определяет спектр подавляемых микроорганизмов, выбор теотропина позволяет существенно расширить спектр бактерицидного действия, включая подавление возбудителей группы инфекционных заболеваний человека, а также сельскохозяйственных и экспериментальных животных: сибирской язвы, туляремии, чумы, ботулизма, натуральной оспы, геморрагических лихорадок, мутирующих штаммов гриппа, сапа, сыпного тифа и других, к которым известна высокая эффективность препаратов и композиций на основе теотропина.Since the type of substance applied determines the spectrum of suppressed microorganisms, the choice of theotropin can significantly expand the spectrum of bactericidal action, including the suppression of pathogens of a group of human infectious diseases, as well as agricultural and experimental animals: anthrax, tularemia, plague, botulism, smallpox, hemorrhagic fevers, mutating strains flu, glanders, typhus and others, to which the high effectiveness of theotropin-based drugs and compositions is known.

Предлагаемая система хлорметилированный сополимер - теотропин обеспечивает в обеззараживаемых средах более высокую бактерицидность, что можно видеть по величинам усредненной толщины зоны полного подавления (ЗПП) для стандартных штаммов по результатам 21 и 42 часового термостатирования.The proposed chloromethylated copolymer - theotropin system provides higher bactericidal activity in disinfected media, which can be seen from the values of the average thickness of the zone of complete suppression (ZPP) for standard strains according to the results of 21 and 42 hours of incubation.

В настоящем изобретении предлагаются сорбенты, содержащие активные фрагменты теотропина, получаемые на широко распространенных хлорметилированных сополимерах, являющихся основой для анионообменных смол, путем связывания теотропина на полимерной подложке более прочными ковалентными связями. Связывание теотропина хлорметильными группами приводит к образованию весьма слабых четвертичных аммониевых оснований, которые подвергаются расщеплению или гидролизу, давая хлоргидрат теотропина и метилольные группы вместо хлорметильных.The present invention provides sorbents containing active fragments of theotropin obtained on the widespread chloromethylated copolymers, which are the basis for anion exchange resins, by bonding theotropin on a polymer substrate with stronger covalent bonds. The binding of theotropin to chloromethyl groups leads to the formation of very weak quaternary ammonium bases, which undergo cleavage or hydrolysis, giving theotropin hydrochloride and methylol groups instead of chloromethyl.

В заявленном изобретении предлагается фиксировать теотропин в полимерной структуре за счет слабых гидролизующихся форм четвертичных аммониевых оснований. Существует еще одна возможность обеззараживания, которая связана с образованием клатратных структур с водой, обладающих четко выраженным бактерицидным действием. Некоторые такие компоненты были известны как вещества, повреждающие стенку клетки особо опасных микроорганизмов.The claimed invention proposes to fix theotropin in the polymer structure due to weak hydrolyzable forms of quaternary ammonium bases. There is another possibility of disinfection, which is associated with the formation of clathrate structures with water, which have a pronounced bactericidal effect. Some of these components were known as substances that damage the cell wall of highly dangerous microorganisms.

Основным преимуществом предлагаемого способа является отсутствие больших концентраций бактерицида в проходящей воде. Именно это позволяет использовать данный способ для очистки биологических жидкостей организма.The main advantage of the proposed method is the absence of large concentrations of the bactericide in the passing water. That is what allows you to use this method for purification of body fluids.

Другое преимущество - это возможность создания на основе предлагаемых сорбентов и их дополнительных модификаций. Сополимеры стирола, содержащие активное в химическом отношении алкилзамещенное бензольное кольцо, позволяют легко проводить реакции хлорметилирования в достаточно мягких условиях и получать высокие конверсии с введением хлорметильных групп. При этом возникает возможность использовать их не только в виде насыпного фильтра, но и в виде поропласта (сорбента с развитой поверхностью), различных композитов, содержащих алкилзамещенные ароматические кольца, нетканых материалов, а также волокон или жгутов, которые можно применять для набивки узких колонн и создания устойчивого сорбционного слоя. Это позволяет разрабатывать высокоэффективные сорбционные фильтры для обеззараживания жидких и газовых сред. Для последних наиболее подходит нетканый материал, который обладает до 95% пустот и создает малые сопротивления движению газовых потоков. Это возможно использовать в любых устройствах, поддерживающих жизнедеятельность человека или сельскохозяйственных животных, а также в различных вивариях для содержания экспериментальных животных.Another advantage is the ability to create based on the proposed sorbents and their additional modifications. Styrene copolymers containing a chemically active alkyl substituted benzene ring make it possible to easily carry out chloromethylation reactions under fairly mild conditions and to obtain high conversions with the introduction of chloromethyl groups. At the same time, it becomes possible to use them not only in the form of a bulk filter, but also in the form of a poroplast (sorbent with a developed surface), various composites containing alkyl substituted aromatic rings, nonwoven materials, as well as fibers or tows that can be used for packing narrow columns and creating a stable sorption layer. This allows the development of highly efficient sorption filters for the disinfection of liquid and gas media. For the latter, non-woven material is most suitable, which has up to 95% voids and creates small resistance to the movement of gas flows. It is possible to use it in any devices supporting the vital activity of humans or farm animals, as well as in various vivariums for keeping experimental animals.

Прививка полистирола легко проходит на различные поверхности, и сополимер стирола подвергается дальнейшей эффективной реакции хлорметилирования с образованием активных хлорметилированных производных. При этом облегчаются и последующие реакции присоединения или фиксирования теотропина.The grafting of polystyrene easily takes place on various surfaces, and the styrene copolymer undergoes a further effective chloromethylation reaction to form active chloromethylated derivatives. This facilitates the subsequent reactions of addition or fixation of theotropin.

Примеры 1-4 демонстрируют осуществление настоящего изобретения. Примеры носят иллюстрирующий характер и никоим образом не ограничивают объем притязаний.Examples 1-4 demonstrate the implementation of the present invention. The examples are illustrative and in no way limit the scope of the claims.

Пример 1Example 1

В трехгорлый реактор объемом 500 мл, снабженный низкооборотной мешалкой (скорость 2 об/мин), контактным термометром и обратным холодильником, помещают 80 мл (≈35 г) воздушно-сухого хлорметилированного макропористого сополимера стирола и дивинилбензола (ДВБ) (30 масс. % ДВБ, порообразователь - изооктан 115 масс. %, содержание хлора - 18,8 масс. %), вносят 320 мл раствора теотропина с концентрацией 117,9 г/л (0,702 моль/л) в смеси растворителей (этанол и пропиленгликоль в соотношении 25:75 об. %) и выдерживают при непрерывном перемешивании в течение 4 часов при температуре 40°C.In a 500 ml three-necked reactor equipped with a low-speed stirrer (speed 2 rpm), a contact thermometer and a reflux condenser, 80 ml (≈35 g) of air-dried chloromethylated macroporous copolymer of styrene and divinylbenzene (DVB) (30 wt% DVB) are placed , the blowing agent is isooctane 115 wt.%, chlorine content - 18.8 wt.%), make 320 ml of theotropin solution with a concentration of 117.9 g / l (0.702 mol / l) in a mixture of solvents (ethanol and propylene glycol in a ratio of 25: 75 vol.%) And incubated with continuous stirring for 4 hours at tamper round 40 ° C.

После этого содержимое реактора разделяют на твердую и жидкую фазы на воронке, твердую фазу последовательно промывают в воронке Бюхнера дистиллированной водой (до отсутствия теотропина на выходе) и 48 мл ацетона (60% от объема исходного хлорметилированного сополимера) и сушат на воздухе. Содержание теотропина в твердой фазе определяют гравиметрическим методом и параллельно потенциометрическим титрованием по снижению концентраций теотропина в жидкой фазе. Экспериментальный привес составил 0,51 г/г сухого хлорметилированного сополимера, количество фиксированного теотропина 3,03 ммоль/г сухого хлорметилированного сополимера. Жидкую фазу после доукрепления по теотропину можно использовать в рецикле для получения следующей порции полимерного бактерицида.After that, the contents of the reactor are separated into solid and liquid phases on a funnel, the solid phase is washed successively in a Buchner funnel with distilled water (until theotropin is absent in the outlet) and 48 ml of acetone (60% of the volume of the initial chloromethylated copolymer) and dried in air. The content of theotropin in the solid phase is determined by the gravimetric method and in parallel with potentiometric titration to reduce theotropin concentrations in the liquid phase. The experimental gain was 0.51 g / g of dry chloromethylated copolymer, the amount of fixed theotropin was 3.03 mmol / g of dry chloromethylated copolymer. The liquid phase after theotropin addition is possible in recycling to obtain the next portion of the polymer bactericide.

Пример 2Example 2

Осуществляют в соответствии с примером 1. В трехгорлый реактор загружают 80 мл (≈40 г) воздушно-сухого хлорметилированного гелевого сополимера стирола и дивинилбензола (8 масс. % ДВБ, содержание хлора - 12,2 масс. %), затем вносят 320 мл раствора теотропина с концентрацией 82,5 г/л (0,491 моль/л) в смеси растворителей (этанол и пропиленгликоль в соотношении 25:75 об. %) и выдерживают при непрерывном перемешивании в течение 4 часов при температуре 50°C.Carried out in accordance with example 1. In a three-necked reactor load 80 ml (≈40 g) of air-dry chloromethylated gel copolymer of styrene and divinylbenzene (8 wt.% DVB, chlorine content - 12.2 wt.%), Then add 320 ml of solution theotropin with a concentration of 82.5 g / l (0.491 mol / l) in a mixture of solvents (ethanol and propylene glycol in a ratio of 25:75 vol.%) and incubated with continuous stirring for 4 hours at a temperature of 50 ° C.

После этого содержимое колбы разделяют на твердую и жидкую фазы на воронке, твердую фазу последовательно промывают в воронке Бюхнера дистиллированной водой (до отсутствия теотропина на выходе) и 48 мл ацетона (60% от объема исходного катионита) и сушат на воздухе. Содержание теотропина в твердой фазе определяют гравиметрическим методом и параллельно потенциометрическим титрованием по снижению концентраций теотропина в жидкой фазе. Экспериментальный привес составил 0,40 г/г сухого хлорметилированного сополимера, количество фиксированного теотропина 2,1 ммоль/г сухого сополимера.After that, the contents of the flask are separated into solid and liquid phases on a funnel, the solid phase is washed successively in a Buchner funnel with distilled water (until theotropin is absent at the outlet) and 48 ml of acetone (60% of the initial cation exchange resin) and dried in air. The content of theotropin in the solid phase is determined by the gravimetric method and in parallel with potentiometric titration to reduce theotropin concentrations in the liquid phase. The experimental gain was 0.40 g / g of dry chloromethylated copolymer, the amount of fixed theotropin was 2.1 mmol / g of dry copolymer.

Пример 3Example 3

Осуществляют в соответствии с примером 2. В трехгорлый реактор загружают 20 г воздушно-сухого волокна с нанесенным на волокна и затем хлорметилированным полимером стирола (содержание хлора - 6,3 масс. %), затем вносят 320 мл раствора теотропина с исходной концентрацией 49,5 г/л (0,295 моль/л) в смеси растворителей (этанол и пропиленгликоль в соотношении 25:75 об. %) и выдерживают при непрерывном перемешивании в течение 4 часов при температуре 20°C.Carried out in accordance with example 2. In a three-necked reactor load 20 g of air-dry fiber coated with fiber and then with chloromethylated styrene polymer (chlorine content - 6.3 wt.%), Then make 320 ml of theotropin solution with an initial concentration of 49.5 g / l (0.295 mol / l) in a mixture of solvents (ethanol and propylene glycol in a ratio of 25:75 vol.%) and incubated with continuous stirring for 4 hours at a temperature of 20 ° C.

После этого содержимое колбы разделяют на твердую и жидкую фазы на воронке, твердую фазу последовательно промывают в воронке Бюхнера дистиллированной водой (до отсутствия теотропина на выходе) и 48 мл ацетона (60% от объема исходного волокна) и сушат на воздухе. Содержание теотропина в твердой фазе определяют гравиметрическим методом и параллельно по снижению концентрации потенциометрическим титрованием. Экспериментальный привес составил 0,22 г/г сухого катионита, количество фиксированного теотропина 1,23 ммоль/г сухого хлорметилированного волокна.After that, the contents of the flask are separated into solid and liquid phases on a funnel, the solid phase is washed successively in a Buchner funnel with distilled water (until theotropin is absent in the outlet) and 48 ml of acetone (60% of the volume of the initial fiber) and dried in air. The content of theotropin in the solid phase is determined by the gravimetric method and in parallel by reducing the concentration by potentiometric titration. The experimental gain was 0.22 g / g dry cation exchanger, the amount of fixed theotropin 1.23 mmol / g dry chloromethylated fiber.

Пример 4Example 4

В качестве контрольного образца для этого примера использовался исходный макропористый сополимер стирола с 20 масс. % дивинилбензола с порообразователем - изооктаном 115 масс. % и содержанием хлора - 18,8 масс. % без нанесения теотропина.As a control sample for this example, the starting macroporous styrene copolymer with 20 wt. % divinylbenzene with a blowing agent - isooctane 115 wt. % and chlorine content - 18.8 mass. % without applying theotropin.

Достигнутый уровень и технический результат настоящего изобретения подтверждается исследованиями на стандартных штаммах, также анализами человеческой плазмы, выполненными в сертифицированных специализированных лабораториях.The achieved level and technical result of the present invention is confirmed by studies on standard strains, as well as analyzes of human plasma, performed in certified specialized laboratories.

Исследование бактерицидности проводилось по гостированной методике для варианта лунки на газоне (мясо-пептонный агар) в стандартных чашках Петри диаметром 90 мм, диаметр лунки 8 мм с фиксацией зон частичного (ЗПЧ) и полного (ЗПП) подавления с усреднением по восьми секторам с шагом 45°. Экспериментальная плотность на газоне толщиной 4 мм: E. coli К-12, S. aureus 290-Р - 108 КОЕ/мл, B. anthracis - 106 КОЕ/мл 55-ВНИИВВиМ в качестве стандарта мутности использовали коммерческий стандарт МакФарланда.The study of bactericidal activity was carried out according to the guest method for the option of a hole on a lawn (meat-peptone agar) in standard Petri dishes with a diameter of 90 mm, a hole diameter of 8 mm with fixation of partial (ZPCh) and complete (ZPP) suppression zones with averaging over eight sectors with a step of 45 °. The experimental density on a lawn 4 mm thick: E. coli K-12, S. aureus 290-P - 10 8 CFU / ml, B. anthracis - 10 6 CFU / ml 55-VNIIVViM as the turbidity standard, the commercial McFarland standard was used.

В таблице 1 приведены сравнительные величины среднего радиуса зон полного подавления (ЗПП) стандартных штаммов для двух времен контакта 21 и 42 часа по E коли (Эшерихия коли) E.c. 21, E.c. 42 и золотистому стафилококку (лат. Staphylococcus aureus) S.a. 21, S.a. 42. Каждая серия выполнена по гостированной методике для четырех навесок испытуемых полимерных бактерицидов (5, 10, 20, 40 мг) на одной чашке Петри.Table 1 shows the comparative values of the average radius of the zones of complete suppression (ZPP) of standard strains for two contact times of 21 and 42 hours in E coli (Escherichia coli) E.c. 21, E.c. 42 and Staphylococcus aureus (lat. Staphylococcus aureus) S.a. 21, S.a. 42. Each series was performed according to the guest procedure for four weighed portions of the tested polymer bactericides (5, 10, 20, 40 mg) on one Petri dish.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как видно из таблицы, разработанные материалы по величинам зон полного подавления обладают достаточно хорошим бактерицидным действием, в 1,5-2 раза превышающем таковые для прототипа.As can be seen from the table, the developed materials by the values of the zones of complete suppression have a fairly good bactericidal effect, 1.5-2 times higher than those for the prototype.

Причем величины ЗПП для 42 часов термостатирования равны или больше, чем для 21 часа, что свидетельствует о длительности и устойчивости достигаемого эффекта. Величины ЗПП для S.a. в 1,5-2 раза выше, чем для Е.с, т.е. влияние на сапрофитов меньшее, чем для патогенов.Moreover, the values of the RFP for 42 hours of temperature control are equal to or greater than for 21 hours, which indicates the duration and stability of the achieved effect. Values of RFP for S.a. 1.5-2 times higher than for E.s., i.e. the effect on saprophytes is less than for pathogens.

Для того чтобы использовать сорбенты как гемо- или плазмосорбенты, к ним должны дополнительно предъявляться соответственно требования гемо- и плазмосовместимости. Для образцов по примерам 1-4 были определены ряд показателей, определяющих свертывающую способность плазмы до и после контакта по общепринятым клиническим параметрам: время свертывания, содержание (в %) протромбина и антитромбина III, а также интегральным показателям MHO (международное нормализованное отношение).In order to use sorbents as hemo- or plasmosorbents, hemo- and plasmocompatibility requirements must be additionally presented to them accordingly. For the samples in examples 1-4, a number of indicators were determined that determine the coagulation ability of plasma before and after contact according to generally accepted clinical parameters: clotting time, content (in%) of prothrombin and antithrombin III, as well as the integral indicators of MHO (international normalized ratio).

Все предложенные композиции полимерных бактерицидов по анализу плазмы после 3-часового контакта не показали негативных изменений, приводящих к ускорению коагуляции или увеличению протромбина или отношения протромбин/антитромбин III, как показателей свертываемости, что свидетельствует об их хорошей совместимости с плазмой. Полученные сорбенты, как и исходные хлорметилированные сополимеры, поглощают из плазмы в основном протромбин и комплексы протромбина с антитромбином III. В этом случае значительно увеличивается время свертывания, вплоть до отсутствия свертывания в течение 40-180 с. Таким образом предложенные сорбенты при контакте с плазмой позволяют достичь эффекта гипокоагуляции, то есть повышения времени свертывания вплоть до его исчезновения и не дают негативного эффекта гиперкоагуляции.All proposed compositions of polymer bactericides for plasma analysis after 3-hour contact did not show negative changes leading to accelerated coagulation or an increase in prothrombin or the prothrombin / antithrombin III ratio as indicators of coagulation, which indicates their good compatibility with plasma. The resulting sorbents, as well as the initial chloromethylated copolymers, mainly absorb prothrombin and complexes of prothrombin with antithrombin III from the plasma. In this case, the coagulation time is significantly increased, up to the absence of coagulation within 40-180 s. Thus, the proposed sorbents in contact with plasma can achieve the effect of hypocoagulation, that is, increase the coagulation time until it disappears and do not give a negative effect of hypercoagulation.

Claims (4)

1. Биологически активный сорбент, обладающий биоцидными свойствами, включающий подложку из пористого сорбционного материала, на которую в качестве биологически активного компонента нанесено гетероциклическое соединение каркасного типа 1,3,6,8-тетраазатрицикло[4.4.1.13,8]додекан (теотропин), отличающийся тем, что подложка из пористого сорбционного материала представляет собой хлорметилированный сополимер стирола и дивинилсодержащего сшивающего агента, при этом нанесение теотропина на подложку осуществлено по реакции аминирования хлорметильных групп сополимера теотропином с образованием ковалентных связей, а реакция аминирования проводена в органических растворителях, выбранных из классов высших спиртов и гликолей, в интервале температур 40-70°C в течение 2-8 часов.1. A biologically active sorbent with biocidal properties, including a substrate of porous sorption material, onto which a heterocyclic frame-type compound 1,3,6,8-tetraazatricyclo [4.4.1.1 3,8 ] dodecane (theotropin) is applied as a biologically active component characterized in that the substrate of porous sorption material is a chloromethylated copolymer of styrene and a divinyl-containing crosslinking agent, while theotropin is applied to the substrate by the chlorination amination reaction alkyl groups of the copolymer with theotropin with the formation of covalent bonds, and the amination reaction was carried out in organic solvents selected from the classes of higher alcohols and glycols, in the temperature range 40-70 ° C for 2-8 hours. 2. Биологически активный сорбент по п. 1, отличающийся тем, что он характеризуется способностью к увеличенному времени свертывания плазмы.2. The biologically active sorbent according to claim 1, characterized in that it is characterized by the ability to increase plasma clotting time. 3. Биологически активный сорбент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дивинилсодержащий сшивающий агент представляет собой дивинилбензол, а его количество составляет 2-30 мас.%.3. The biologically active sorbent according to claim 1 or 2, characterized in that the divinyl-containing crosslinking agent is divinylbenzene, and its amount is 2-30 wt.%. 4. Биологически активный сорбент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подложка из пористого сорбционного материала выполнена в виде гранул, поропласта, композитов, волокон, жгута или нетканого материала.4. The biologically active sorbent according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate of porous sorption material is made in the form of granules, foam, composites, fibers, tow or non-woven material.
RU2016149420A 2016-12-15 2016-12-15 Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers RU2645137C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149420A RU2645137C1 (en) 2016-12-15 2016-12-15 Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149420A RU2645137C1 (en) 2016-12-15 2016-12-15 Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2645137C1 true RU2645137C1 (en) 2018-02-15

Family

ID=61226968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016149420A RU2645137C1 (en) 2016-12-15 2016-12-15 Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2645137C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2312705C1 (en) * 2006-07-12 2007-12-20 Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2312705C1 (en) * 2006-07-12 2007-12-20 Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛЕЙКИН Ю.А. и др. Высокоселективные гемо- и энтеросорбционные системы на основе полимерных ионитов, Рос. хим. ж., 2005, т. 1, 5, с. 69-76. *
ФОМИН П.А. и др. Разработка твердофазных полимерных бактерицидов и оценка их свойств, Сорбционные и хроматографические процессы, 2012, 12, в.2, с.311-318. *
ФОМИН П.А. и др. Разработка твердофазных полимерных бактерицидов и оценка их свойств, Сорбционные и хроматографические процессы, 2012, 12, в.2, с.311-318. ЛЕЙКИН Ю.А. и др. Высокоселективные гемо- и энтеросорбционные системы на основе полимерных ионитов, Рос. хим. ж., 2005, т. 1, 5, с. 69-76. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Anastopoulos et al. Removal of caffeine, nicotine and amoxicillin from (waste) waters by various adsorbents. A review
Kord Forooshani et al. Hydroxyl radical generation through the Fenton-like reaction of hematin-and catechol-functionalized microgels
Kohay et al. Developing polycation-clay sorbents for efficient filtration of diclofenac: effect of dissolved organic matter and comparison to activated carbon
Bilgin Simsek et al. A comparative study of 2-chlorophenol, 2, 4-dichlorophenol, and 2, 4, 6-trichlorophenol adsorption onto polymeric, commercial, and carbonaceous adsorbents
Kumar et al. Highly bactericidal macroporous antimicrobial polymeric gel for point-of-use water disinfection
AU685954B2 (en) Sterilization of liquid chromatography resins
Chavoshani et al. Risks and challenges of pesticide in aquatic environments
RU2645137C1 (en) Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers
JPS5814405B2 (en) antibacterial material
JPS61171537A (en) Gel-like adsorbent
RU2312705C1 (en) Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media
ES2530591B1 (en) PROCEDURE FOR THE ELIMINATION OF MICROORGANISMS IN WATER BY FILTRATION
Draman et al. Removal of paracetamol from aqueous solution by dried cellulose and activated carbon
Ghernaout et al. Exploring What Lies Ahead in the Field of Disinfecting Coronavirus
JP7161659B2 (en) Porous material containing iodine-supporting activated carbon and method for producing the same
Radwan et al. Synthesis and application of a new multi-functional biopolymer-based aerogel loaded with bistriazole derivative as highly efficient adsorbent and disinfectant
RU2694883C1 (en) Method of lysocyme covalent immobilization for subsequent application of immobilized lysozyme to reduce bacterial population of biological fluids
JP6749759B2 (en) Biomaterial adsorbent, method for producing the same, and resin, fiber, clothes, filter and mask containing the biomaterial adsorbent
Noirod et al. Application of chitosan film for the removal of triclosan from aqueous solutions by adsorption
Jacukowicz-Sobala et al. Biocidal activity of multifunctional cuprite-doped anion exchanger–Influence of bacteria type and medium composition
Saklakova et al. Antibacterial Properties of Carbon Fibers Containing Metal Nano-and Microparticles
RU2167707C1 (en) Method of preparing biocidal sorbent for disinfection of drinking water
CN204494808U (en) A kind of hot-water heating system with water purification function
Savcı Dubinin–radushkevich isotherm studies of equilibrium biosorption of some veterinary pharmaceuticals by using live activated sludge
Gafurova et al. Using of Iodine-Containing Fibrous Materials for Disinfection of Water from Microorganisms

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190222

Effective date: 20190222