В последние годы в мире происходит быстрое развитие производства и расширение ассортимента нетканых материалов. Объемы производства нетканых материалов растут гораздо более высокими темпами, чем объемы производства в других секторах текстильной промышленности и при этом сохраняют устойчивую тенденцию к дальнейшему росту. Это объясняется тем фактом, что цикл производства нетканых материалов (от получения сырья до выпуска широкого ассортимента нетканых материалов) занимает короткие временные сроки и не требует масштабных денежных средств.
В 2008 г. мировое производство нетканых материалов составило 110 млрд. м или свыше 4 млн. тонн в год. За последние десять лет производство нетканых материалов за рубежом увеличилось почти в 3 раза. При этом лидирующие позиции занимают страны Западной Европы, США, Япония и Китай [1].
Доля выпуска нетканых материалов медицинского назначения от общего объема нетканых материалов составляет в тоннах 10% и в квадратных метрах.
В России начиная с 1998 г. по 2008 г., объем выпуска нетканых материалов.
Ассортимент отечественных нетканых материалов (в тоннах) выглядит следующим образом, %.
17%. увеличился почти в 7 раз и составляет около 450 млн. м или 65 тыс. тонн [1].
• геои агротекстильные материалы.
• основы под полимерные покрытия.
34 линолеум, столовая клеенка, мягкая кровля, обои, слоистые пластики).
• теплозвукоизоляционные строительные, автомобильные, для трубопроводов, для одежды и обуви).
• протирочные.
• медицинские и санитарно-гигиенические 7.
22 8.
• прочие — 4.
В России на долю материалов медицинского и санитарно-гигиенического назначения приходится всего 7% от общего выпуска нетканых материалов в тоннах, а за рубежом — 44%.
Таким образом, рынок медицинских и санитарно-гигиенических изделий на основе нетканых материалов в России обладает большим потенциалом развития.
Дефицит в изделиях медицинского и санитарно-гигиенического назначения отечественного производства в некоторой степени заполняется импортными изделиями. Так, в 2008 г. в Россию по данным таможенного комитета было ввезено 35 тыс. тонн нетканых материалов поверхностной плотностью до 200г/м, из них 30% составляют нетканые материалы для медицины и сангигиены [1].
Создание новых высокоэффективных материалов медицинского назначения, отвечающих требованиям современной медицины, является важной задачей и направлено в первую очередь на улучшение качества здравоохранения.
Общая характеристика работы.
Цель работы заключается в разработке экологически чистой технологии производства новых конкурентоспособных нетканых материалов медицинского назначения, обладающих улучшенными функциональными свойствами (антимикробность, атравматичность, поглотительная способность, скорость смачивания, капиллярность).
Актуальность разработки обусловлена необходимостью создания новых высокоэффективных конкурентоспособных медицинских материалов с улучшенными функциональными свойствами с использованием отечественного дешевого сырья.
Разработка новой технологии нетканых материалов позволит расширить ассортимент медицинских материалов и увеличить экономическую эффективность их применения в медицинской практике в качестве перевязочных средств и изделий медицинского назначения.
Необходимость создания новых медицинских материалов вытекает из того, что выпускаемый в настоящее время в России ассортимент перевязочных средств недостаточен, основан в большинстве случаев на комбинации слоев марли и ваты, не обладает необходимым комплексом функциональных свойств.
Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что за рубежом нетканые материалы для перевязочных изделий изготавливаются главным образом гидроструйным способом. В основном это нетканые материалы, полученные из вискозных волокон или их смесей с полиэфирными волокнами, и предназначены для тампонов общего назначения, а также для изделий типа бинтов.
Широкое применение за рубежом получили перевязочные средства на основе нетканых материалов с нанесением специальных слабоприлипающих медикаментозных покрытий. В этом направлении работают такие фирмы как «Лантер» (Англия), «Коли Интер» (Нидерланды).
Ведущим мировым производителем перевязочных изделий на базе нетканых материалов является фирма «Джонсон энд Джонсон Медикал» (США), претендующая на 50% мирового рынка данных изделий [2] .
В Европе 90% рынка перевязочных нетканых материалов удерживают производители гидроструйных нетканых материалов: фирма «Суоминен» (Финляндия) и фирма «Орланди» (Италия) [3] .
В Японии ведущим производителем гидроструйных нетканых материалов из вискозных волокон взамен медицинской марли является фирма «Юни-Чам».
4].
В последнее время на российском рынке перевязочных средств появились новые отечественные салфетки «Активтекс», «Колетекс», обладающие наряду с биологически активными свойствами атравматичностью. Атравматичность в этих изделиях обеспечивает слой альгииата натрия, нанесенный на текстильные носители. Однако, данные изделия имеют сравнительно низкие показатели сорбционной способности и воздухопроницаемости, не отвечают требованиям комфортности, обладают повышенной материалоемкостью и для их изготовления необходимо использование сырья, производимого за пределами России.
С целью создания новых высокоэффективных нетканых материалов для перевязочных изделий обоснованно выбран экологически чистый гидроструйный способ производства. Исследования, проведенные совместно с ЦНИИЛКа, показали возможность использования данной технологии при скреплении льносодержащих волокнистых холстов.
Особые сорбционные свойства льняного волокна, его специфическая микробиологическая активность в отношении ряда микроорганизмов, являются обоснованием возможности разработки новых льносодержащих нетканых материалов для перевязочных средств и изделий санитарно-гигиенического назначения.
Данное направление обеспечит создание марлеподобных нетканых полотен, обладающих впитывающей способностью не менее 10 г/г,.
3 2 воздухопроницаемостью не менее 300 дм /мс, капиллярностью более 100 мм.
Наряду с вышеуказанными свойствами, важное значение для перевязочных средств имеют такие показатели, как атравматичность и антимикробность.
Атравматичность нетканого материала обеспечит безболезненность, нетравмируемость подлежащих тканей, что в свою очередь создаст комфортные условия для пациента и сократит сроки лечения.
В связи с этим, важное значение имеет разработка способа придания нетканому материалу антимикробных и атравматичных свойств. Способ основан на создании специальной двухслойной структуры полотна, полученной в едином технологическом процессе скрепления и дополнительной термической обработки.
Создание специальных антимикробных композиций, различных по степени биологической активности позволит расширить ассортимент нетканых материалов, которые могут использоваться в качестве перевязочных средств в комплексе с лекарственными препаратами, а также санитарно-гигиенических изделий по уходу за больными в зависимости от вида используемой антимикробной композиции.
Задачи исследований. Исходя из поставленной цели, в работе решались следующие задачи:
— проведение анализа состояния производства нетканых материалов медицинского назначения, в том числе с антимикробными свойствами;
— изучение факторов, влияющих на формирование структуры медицинских материалов гидроструйным способом;
— обоснование выбора волокнистого сырья, антимикробных препаратов и вспомогательных веществ, оборудования, плана технологических переходов;
— разработка новых антимикробных композиций, отличающихся степенью биологической активности;
— оценка антимикробных свойств полученных нетканых материалов;
— изучение кинетики десорбции антимикробных препаратов в модельную среду;
— разработка структуры атравматичного нетканого материала;
— проведение эксплуатационных испытаний нетканых материалов;
— определение оптимальных технологических параметров изготовления нетканого материала;
— разработка нормативно-технической документации.
Методика проведения исследований.
В работе использованы стандартные методики для исследования физико-механических свойств волокон и готовых нетканых материалов, а также нестандартные методики определения свойств нетканых полотен.
Для оценки антимикробной активности применен метод агаровых пластин согласно «Методическим указаниям по лабораторной оценке антимикробной активности материалов, содержащих антимикробные препараты» Минздрава СССР [41].
При определении десорбции антимикробных препаратов из нетканого материала использован спектрофотометрический метод.
Исследование структуры новых гидроструйных нетканых материалов осуществлено с помощью оптической микроскопии.
Для оптимизации технологических параметров получения антимикробных нетканых материалов использовались современные методы математического планирования и анализа эксперимента.
Научная новизна работы заключается в разработке технологии медицинских льносодержащих нетканых материалов на основе гидроструйного способа и придания им новых функциональных свойств за счет создания новых структур, содержащих биологически активные компоненты.
• Разработана новая экологически чистая технология медицинских льносодержащих нетканых материалов гидроструйным способом.
• Разработаны композиции антимикробных препаратов и способ их иммобилизации в нетканый материал.
• Разработана структура атравматичного нетканого материала.
• Установлены оптимальные соотношения компонентов антимикробных композиций методами регрессионного анализа.
• Определены оптимальные технологические параметры изготовления медицинского нетканого материала с антимикробными, атравматичными, сорбционными свойствами.
• Новизна работы защищена двумя патентами на изобретение и патентом на полезную модель;
Практическая ценность работы.
Разработана технология льносодержащего нетканого материала МАРЛИН®-Л гидроструйным способом. На его основе разработаны нетканые материалы с антимикробными свойствами и двухслойный атравматичный материал. Разработанные нетканые полотна прошли клинические испытания и рекомендованы к применению в медицинской практике в качестве перевязочных средств и изделий санитарно-гигиенического назначения [Приложения 8, 9] .
Использование разработанных нетканых материалов позволяет:
• расширить ассортимент применяемых медицинских материалов;
• использовать отечественное недорогое льняное волокно;
• улучшить качество лечения;
• создать комфортные условия пребывания пациентов в лечебных учреждениях;
• сократить сроки лечения;
• обеспечить экономическую эффективность применения новых материалов в медицинской практике.
На полотно разработана и утверждена нормативно-техническая документация.
В зависимости от вида используемых антимикробных препаратов разработанные нетканые материалы могут быть использованы в качестве перевязочных при лечении ран, ожогов и для лечения поверхностных повреждений кожи (ссадины, царапины), а также для изготовления изделий санитарно-гигиенического назначения (комплекты медицинского белья для рожениц, обтирочные салфетки по уходу за больными, носовые платки и др.).
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности. Текстиль-2003», Москва, МГТУ им. А. Н. Косыгина, ноябрь 2003 г.- П Международной научно-технической конференции «Достижения текстильной химии — в производство» («Текстильная химия-2004»), Иваново, сентябрь 2004 г.;
Выставке «Предприятия Московской области» — «Промышленность Московской области — медицине», Ярославль, сентябрь 2004 г.- Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности. Текстиль-2004», Москва, МГТУ им. А. Н. Косыгина, ноябрь 2004 г.- Всероссийской ярмарке-выставке «Российский лен — 2005», Вологда, март 2005;
Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы технологии нетканых текстильных материалов», Москва, МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2005 г.;
Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности. Текстиль-2005», Москва, МГТУ им. А. Н. Косыгина, ноябрь 2005 г.- Научно-технической конференции «Новые высокоэффективные нетканые материалы для защиты человека и окружающей среды от техногенных воздействий», Серпухов, ОАО «НИИНМ», 2005 г.;
VI Московском международном Салоне инноваций и инвестиций, Москва, ВВЦ, февраль 2006 г.;
Научно-технической конференции «Новые высокоэффективные нетканые материалы», Серпухов, ОАО «НИИНМ», 2008 г.;
Научная конференция Центрального Федерального округа РФ «Новые технологии фундаментальной науки — практической медицине», Москва, МОНИКИ, октябрь 2009 г.
Публикации.
Основное содержание результатов исследований изложено в следующих публикациях:
• Фокина НА., Горчакова В. М., Заметта Б. В., Кучкова Е. И. Новое перевязочное средство из нетканого материала // Тезисы докладов на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» («Текстиль-2003»), М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2003 г. — с. 195−196.
• Фокина Н. А., Горчакова В. М., Заметта Б. В., Кучкова Е. И. Влияние технологических параметров изготовления медицинского нетканого материала на его сорбционные свойства // Тезисы докладов на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» («Текстиль-2004»), М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2004 г. — с. 67.
• Фокина Н. А., Горчакова В. М., Заметта Б. В. Новые гидроструйные антимикробные нетканые материалы для перевязочных средств // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы технологии нетканых текстильных материалов», М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2005 г. — с. 92−95.
• Заметта Б. В., Кучкова Е. И., Фокина Н. А. Новые нетканые антимикробные гидроструйные материалы для инноваций в здравоохранении // Сборник докладов по итогам научно-технической конференции «Новые высокоэффективные нетканые материалы для защиты человека и окружающей среды от техногенного воздействия», Серпухов: ОАО «НИИНМ», 2005 г. — с. 48−52.
• Фокина Н. А. Отличная одежда для экстремальных условий // Журнал «Легкая промышленность. Курьер», № 5, 2007 г. — с. 14.
• Савченко И. А., Березненко С. Н., Фокина Н. А. Проектирование элементов корсетных изделий специального назначения с использованием нетканых материалов // Журнал «Химические волокна», № 6, 2007 г. — с. 31−33.
Фокина Н.А., Заметга Б. В. Материалы и изделия для медицины и защиты человека в экстремальных условиях // Сборник докладов по итогам научно-технической конференции «Новые высокоэффективные нетканые материалы», Серпухов: ОАО «НИИНМ», 2008 г. — с. 319−323. Фокина Н. А., Засенко Н. В. Перспективные нетканые материалы медицинского назначения // Научная конференция Центрального Федерального округа РФ «Новые технологии фундаментальной наукипрактичекой медицине», Москва, МОНИКИ, октябрь 2009 г.
Патенты.
Пузанова Н.В., Кучкова Е. И., |3аикина Н.Б.|, Маханова Л. В., Фокина Н.А.
Нетканый материал для медицинских изделий краткосрочного пользования. Патент на изобретение № 2 191 856 с приоритетом от 25.12.2001 г., зарегистрированный в Госреестре изобретений РФ 27.10.2002 г.
Кучкова Е.И., [Заикина Н.Б.|, Заметга Б. В., Маханова Л. В., Фокина Н. А. Нетканый материал для перевязочных средств. Патент на изобретение № 2 245 165 с приоритетом от 26.02.2003 г., зарегистрированный в Госреестре изобретений РФ 27.01.2005 г.
Фокина Н.А., Горчакова В. М., Заметга Б. В., Засенко Н. В. и др. Антимикробный нетканый материал для перевязочных средств. Патент № 54 774 на полезную модель с приоритетом от 20.12.2004 г., зарегистрированный в Госреестре полезных моделей РФ 27.07.2006 г.
Медали.
Атравматичный материал — серебряная медаль на VI Московском международном салоне инноваций — 2006 г.
Структура и объем диссертаиии.
Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и заключения. Диссертация изложена на 176 страницах, в том числе 9 приложений на 31 страницах, 26 таблиц, 23 рисунка.
Общие выводы.
1. Разработана экологически чистая технология новых нетканых материалов медицинского назначения гидроструйным способом.
2. Дано обоснование выбора сырья, технологического оборудования для получения медицинского нетканого материала гидроструйным способом.
3. Изучено влияние основных технологических факторов гидроскрепления волокнистых холстов на физико-механические и функциональные свойства нетканого материала.
4. Разработаны антимикробные композиции и обоснован способ их иммобилизации в нетканый материал.
5. Созданы нетканые материалы с различным спектром биологического действия, дана оценка антимикробной способности.
6. Разработана структура атравматичного льносодержащего нетканого материала, адгезия которого к раневой поверхности составляет 2−3%.
7. Проведены клинические испытания гидроскрепленных льносодержащих нетканых материалов и получены положительные заключения о возможности их использования в медицинской практике.
8. Разработан и утвержден комплект нормативно-технической документации: технические условия ТУ8397−173−302 327−2003 «Полотно нетканое льносодержащее MAP ЛИН®-Л», ТУ8397−254−302 327−2003 «Полотно нетканое антимикробное МАРЛИН®-А», технологический режим производства нетканого полотна из модифицированного льняного волокна гидроструйным способом и технологический режим производства атравматичного нетканого полотна гидроструйным способом.
9. Проведен расчет стоимости сырья и основных материалов в себестоимости 1000 м нетканого материала. Установлено, что стоимость льносодержащего нетканого материала MAP ЛИН®-Л в себестоимости одного изделия (медицинские салфетки) в три раза ниже по сравнению со стоимостью х/б марли в себестоимости одной салфетки.
10.На разработанные гидроскрепленные материалы получены 2 патента РФ на изобретение № 2 191 856 от 27.10.2002г, № 2 245 165 от 27.01.2005 г. и патент РФ на полезную модель № 54 774 от 27.07.2006 г.
11 .Получена серебряная медаль на VI Московском международном Салоне инноваций 2006 г. за разработку атравматичного нетканого материала.
