Способ получения углеродного нетканого волокнистого материала для медицины

Изобретение относится к области медицинских изделий, а именно к получению углеродных нетканых материалов. Способ получения углеродного волокнистого нетканого материала для медицины включает текстильную переработку перед формированием исходных целлюлозных непрерывных нитей в кордную ткань, отделку тепловлажностной обработкой, синтез катализатора карбонизации на поверхности волокон, паровоздушное воздействие, вентилируемую сушку, формирование нетканого материала иглопрокалыванием двух наружных иглопробивных слоев и внутреннего однонаправленного слоя между ними, последующую карбонизацию. При этом углеродный нетканый материал активируют для развития удельной поверхности при нагреве до температуры 950°С в течение 60-180 минут с последующим аппретированием лекарственными веществами и полученный активированный углеродный нетканый материал механически обрабатывают штамповкой или нарезкой до получения требуемых размеров и форм медицинских изделий. Изобретение обеспечивает углеродный волокнистый нетканый материал, обладающий хорошей гибкостью, несминаемостью, повышенной прочностью на разрыв. 1 з.п. ф-лы.

 

Предполагаемое изобретение относится к технологии получения прекурсора имплантатов из углеродных нетканых материалов в офтальмологии, в общей хирургии, травматологии, комбустиологии, акушерстве и гинекологии, проктологии, стоматологии, отоларингологии и т.д.

Углеродные материалы не имеют конкурентов по степени удовлетворения биохимических и физико-механических требований, предъявляемым к медицинским изделиям. Имплантаты из углеродных материалов не токсичны, не канцерогенны, биосовместимы, не коррозируют при контакте с живыми тканями, долговечны и обладают способностью стимулировать рост или регенерацию тканей.

Известен имплантат из углеродного материала (Патент РФ полезную модель №141403 от 10.06.2014 года Татаринов В.Ф. A61F 9/007). Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к офтальмологии, и может быть использована при лечении посттравматических деформаций орбиты глаза, хирургической коррекции сенильного энофтальма, для реконструкции орбиты при любых изменениях ее внутренней топографии. Однако, без нарушения сущности полезной модели, она может быть использована для операций на других костных структурах человека. Цель полезной модели - повышение биосовместимости и технологичности получения заданной формы имплантатов для коррекции энофтальма. Имплантат для реконструкции орбиты и коррекции энофтальма изготовлен из углеродного войлока на основе вискозы, уплотненного пироуглеродом до плотности 0,6-0,8 г/см3.

Недостатками способа получения материала данного имплантата является длительность и затратность проведения дополнительной высокотемпературной операции пироуплотнения исходного вискозного войлока.

Известен способ получения углеродного волокнистого нетканого материала, (Патент РФ №2670884 АО «НИИграфит») включающий формирование нетканого материала из целлюлозного волокнистого сырья иглопрокалыванием из двух наружных иглопробивных слоев и внутреннего однонаправленного слоя между ними из непрерывных целлюлозных нитей линейной плотности до 380 текс и последующую карбонизацию и графитацию при постепенном повышении температуры нагревания от 240°С до 2800°С в инертной атмосфере, в котором перед формированием нетканого полотна исходные непрерывные нити текстильно перерабатывают в кордную ткань с плотностью по основе не более 20-40 нитей/10 см, по утку - не более 10 нитей/10 см ширины, причем линейная плотность нитей по основе не более 192 текс, а нитей по утку - не более 50 текс, полученную кордную целлюлозную ткань подвергают отделке тепловлажностной обработкой, синтезу катализатора карбонизации на поверхности волокон, паровоздушному воздействию и окончательной вентилируемой сушке, часть полученной отделанной кордной ткани штапелируют, из штапелированных отделанных волокнистых материалов изготавливают два иглопробивных нетканых полотна, которые размещают с обеих сторон отделанной кордной ткани, иглопрокалывают и получают отделанное нетканое целлюлозное полотно - прекурсор углеродного нетканого полотна. Модернизированный технологический процесс получения углеродного войлока позволяют улучшить его физико-механические характеристики и повысить выход годной продукции. В качестве исходного сырья используется целлюлоза, в частности лиоцельная.

Технической задачей изобретения является создание нового способа получения углеродного волокнистого нетканого материала, обладающего хорошей гибкостью, несминаемостью, повышенной прочностью на разрыв. Вышеуказанный способ позволяет получить имплантаты различной формы и размеров, цельные и сборные. Получаемые имплантаты позволяют снизить возможность отторжения имплантата, и повысить эффективность реабилитации пациентов.

Поставленная цель достигается тем в известном способе получения углеродного волокнистого нетканого материала, включающем текстильную переработку перед формированием исходных целлюлозного непрерывных нитей в кордную ткань, отделку тепловлажностной обработкой, синтез катализатора карбонизации на поверхности волокон, паровоздушное воздействие, вентилируемую сушку, формирование нетканого материала иглопрокалыванием из двух наружных иглопробивных слоев и внутреннего однонаправленного слоя между ними, последующую карбонизацию или графитацию, нетканый материал для медицины активируют при нагреве до температуры 950°С в течение 60-180 минут, с последующим аппретированием, в том числе возможно лекарственными веществами, механически обрабатывают штамповкой или нарезкой до получения требуемых размеров и форм медицинских изделий.

Предложенная новая технология получения углеродных волокнистых нетканых имплантатов позволит получить более качественный продукт из природного сырья.

Получение медико-технического эффекта при изготовлении нетканого полотна медицинского назначения, в виде слоев требуемых размеров и форм, после карбонизации или графитации подвергаемого активации каким-либо из известных способов (например обработкой в токе кислорода, или паров воды, или углекислого газа) с последующим нанесением необходимых лекарственных веществ аппретированием в небольших количествах, предопределяется близким сродством углеродных волокнистых материалов, нетканых углеродных полотен в том числе, с биологическими средами и является следствием комплексного сочетания их биологических, морфологических, токсикологических, поверхностно-активных и физико-механических свойств.

Технологичность проведения операций получения углеродного нетканого материала медицинского назначения по способу в соответствии с изложенными отличительными признаками является следствием проведения подготовительных в медицинских целях операций по активации, а также, при необходимости, и по аппретированию на углеродном нетканом полотне непрерывной длины и большой ширины. Непрерывный методом представляет возможность его механизации, увеличивает производительность, снижает трудоемкость, повышает стабильность формируемых лечебных свойств изготавливаемого углеродного нетканого полотна, из которого изготавливают слои необходимых размеров и конфигураций штамповкой или нарезкой для применения в медицинской практике и армирования композитных изделий медицинского назначения.

Сущность процессов, протекающих при активации углеродного нетканого материала медицинского назначения, состоит в развитии исходных пор материала, которые образуются на стадии получения исходных целлюлозных, в частности лиоцельных волокон и определяют величину их удельной поверхности. В процессе пиролиза целлюлозных волокон на стадии карбонизации и последующей активации удельная поверхность карбонизованных и активируемых волокон меняется в результате вскрытия новых пор и развития уже существующих пор.

Задача при активации сводится к увеличению степени развития удельной поверхности углеродного волокна, образовавшегося при карбонизации целлюлозного волокна. Протекание процесса активации определяется рядом свойств активируемого карбонизованного нетканного углеродного материала, из которых наиболее значимым является степень совершенства структуры волокна, а из технологических параметров - температура его взаимодействия с активирующим агентом. От степени структурного совершенства карбонизованного волокнистого материала зависит его химическая активность. Чем более структурирован углерод, тем ниже его химическая активность при взаимодействии углеродного волокнистого материала с активирующим агентом. Это связано с тем, что величина коэффициента самодиффузии углерода в структуре углеродного волокнистого материала влияет на скорость и глубину химического взаимодействия и находится в обратной зависимости от совершенства структуры углерода переходных форм, одной из форм которых является углерод углеродных волоконистых материалов. Несовершенные в структурном отношении формы углерода, наряду с неупорядоченной структурой, обладают большим количеством ненасыщенных активных связей, чем совершенные формы. Поэтому, чем больше удельная поверхность углеродного волокнистого материала тем больше приповерхностных ненасыщенных связей и тем больше химическая активность углеродного волокна при взаимодействии с активирующим агентом.

Проведение процесса активации при температуре 950°С в течение 60-180 минут. Технологические параметры проведения процесса активации углеродного нетканого материала определены экспериментально. Установлено, что температура активации 950°С является оптимальной, так как с увеличением температуры выше указанной прослеживается тенденция уменьшения удельной поверхности, и, следовательно, открытой пористости активированного углеродного материала. Длительность процесса активации также оказывает влияние на развитие пористости и удельной поверхности активированного углеродного нетканого материала. При длительности процесса менее 60 минут возможно проявление недоактивированных участков материала, а увеличение длительности активации более 180 минут нецелесообразно, так как удельная поверхность достигшая предельного значения при длительности процесса 180 минут, не меняется.

Однако после проведения активации углеродного нетканого материала возможно проявление его мелкодисперсной ворсистости, которая создает определенные неудобства при проведении хирургических операций. Для устранения этого недостатка, а также с целью нанесения необходимых лекарственных веществ в небольших количествах стимулирующих наилучшее совмещение имплантатов с биологическими тканями, активированный углеродный нетканый материал подвергается поверхностному аппретированию.

Получаемый материал хорошо механически обрабатывается любым способом, в частности штамповкой или нарезкой до получения требуемых размеров и форм медицинских изделий.

Сущность предполагаемого изобретения иллюстрируется конкретным примером исполнения. В примере используется стандартное текстильное и резательное оборудование. Наработку кордной ткани с рекомендованной текстильной структурой (с плотностью по основе 20-40 нитей на 10 см ширины, по утку - не более 10 нитей на 10 см ширины) из нитей плотностью не более 192 текс по основе и не более 50 текс по утку (ТУ 12-0020456-7-92) проводили по стандартным режимам текстильного производства.

Изготовленная кордная ткань заданной текстильной структуры поступала на тепловлажностную отделку с обязательным выполнением всех технологических приемов получения углеродного нетканного материала по патенту прототипу (2).

Затем 2/3 изготовленного количества отделанной кордной ткани отправили на штапелирование (резку). Оставшееся количество отделанной кордной ткани использовали для армирования изготавливаемого нетканого полотна.

Резку отделанной кордной ткани производили на машине отечественного производства типа РШФ-15-ИЗ, установив разрушающее напряжение резки и скорость резания в пределах, при которых количество непрорезанных штапельков не превышает 3,3%. Используемое для изготовления кордной ткани сырье, полностью соответствует требованиям к процессу резки на вышеуказанном оборудовании по равномерности волокна, по его длине и толщине. В данном случае отделанная, кордная ткань изготавливается в виде непрерывной ленты. Специальных требований по равномерности длины штапельков не предъявляется, так как опытным путем установлено, что изменение длины штапельков от 25 мм вплоть до 120 мм практически не оказывает влияния на качество изготавливаемых наружных иглопробивных полотен. Более того, различный метрический состав штапельков способствует скреплению штапельного волокна в единую массу холста уже при прочесе на стадии формирования наружных нетканых холстов. Как уже было отмечено выше, технология изготовления наружных полотен - стандартная. Для окончательного формирования отделанного целлюлозного нетканого полотна, наружные холсты предварительно сформированные из отделанного штапельного полотна и отделанная кордная ткань наматываются на бабины и одновременно подаются на иглопрокалывающий агрегат типа ИМ-1800М-А, холсты находятся снаружи, а кордная ткань посередине их. С одинаковой скоростью они транспортируются через игольно-пробивной узел агрегата, где происходит скрепление всех слоев иглопрокалыванием, при этом число проколов может варьироваться от 100 до 250 на 1 см2 при объемной плотности до 25 кг/м3. Таким образом получили готовое нетканое целлюлозное отделанное полотно, которое является прекурсором принципиально нового нетканого углеволокнистого полотна.

Карбонизацию отделанного нетканого целлюлозного полотна проводили по известным режимам (3) на установке карбонизации (4). Полученное карбонизованное нетканое полотно обладает хорошей гибкостью, несминаемостью и имеет прочность на разрыв в направлении основы армирующей кордной ткани до 40 кгс/5 см ширины, по утку - до 25 кгс/5 см. Возможно при необходимости дальнейшее проведение процесса графитации в инертной среде непрерывным способом (2). Графитированное полотно характеризуется гибкостью, несминаемостью, органолептически это мягкий не осыпающийся материал. Углеродные нити армирующей углеродной ткани (кордной) имеют прочность до 1500 гс/нить.

Технологическая операция активации полученного углеродного нетканого материала карбонизованного или графитированного проводится при температуре 950°С в течение 120 минут. Рулон нетканого целлюлозного карбонизованного или графитированного полотна загружали в подающий узел установки карбонизации-активации, подшивали к текстильной ленте протяжки из термостойкого волокна - углеродной ткани. Ткань протяжку протягивают через реакционную зону печи карбонизации-активации и заправляли в транспортирующий механизм на выходе активированного нетканого полотна из установки карбонизации-активации. Подавали в реакционную зону установки карбонизации-активации активирующий агент кислород, или пары воды, или углекислый газ, или их смесь. Указанные возможности проведения операций по непрерывному способу обеспечиваются свойствами нетканого полотна, в процессе изготовления которого по предлагаемому способу осуществляется фактическое его армирование кордной тканью, а штапельные волокна обладают высокими удельными свойствами - гибкостью и несминаемостью. Поэтому углеродное нетканое полотно при обработках стабильно транспортируют через необходимые технологические агрегаты без обрывов и осыпания волокон.

В процессе активации возрастает удельная поверхность углеродного нетканого волокнистого материала до 400 м2/г.

Затем полученный активированный углеродный нетканый материал аппретировали по известным режимам (5) и механически обрабатывали штамповкой или нарезкой до получения требуемых размеров и форм медицинских изделий.

Источники информации

1 Патент РФ на полезную модель №141403 кл. A61F 9/007 опубл. 10.06.2014

2 Патент РФ №2670884 кл. D01F 9/16 опубл. 25.10.2018

3. Патент РФ №2520982 кл. D01F 9/16 опубл. 27.06.2014

4. Патент РФ №2506356 кл. D01F 9/16 опубл. 10.02.2014

5. Патент РФ №2562541 кл. A61F 9/007 опубл. 10.09.2015

1. Способ получения углеродного волокнистого нетканого материала для медицины, включающий текстильную переработку перед формированием исходных целлюлозных непрерывных нитей в кордную ткань, отделку тепловлажностной обработкой, синтез катализатора карбонизации на поверхности волокон, паровоздушное воздействие, вентилируемую сушку, формирование нетканого материала иглопрокалыванием двух наружных иглопробивных слоев и внутреннего однонаправленного слоя между ними, последующую карбонизацию, отличающийся тем что углеродный нетканый материал активируют для развития удельной поверхности при нагреве до температуры 950°С в течение 60-180 минут с последующим аппретированием лекарственными веществами, полученный активированный углеродный нетканый материал механически обрабатывают штамповкой или нарезкой до получения требуемых размеров и форм медицинских изделий.

2. Способ получения по п. 1 согласно которому дополнительно, после процесса карбонизации, проводят графитацию нетканого материала.



 

Похожие патенты:

Изобретенное относится к области медицины и раскрывает перевязочное средство. Перевязочное средство характеризуется тем, что состоит из пуха початков рогоза, обработанного 1% спиртовым раствором бриллиантового зеленого.

Изобретение относится к медицине, а именно к гемостатическим препаратам для остановки кровотечений различного характера. Композиция для остановки кровотечения включает полиакрилат железа и хондроитин сульфат в качестве гемостатического и скрепляющего вещества.
Изобретение относится к сфере производства изделий из бумаги санитарно-гигиенического и бытового назначения, в частности производству туалетных гигиенических салфеток, туалетной бумаги или тампонов, прокладок.

Группа изобретений относится к биотехнологии и медицине. Предложены водный фармацевтический препарат и способ для местного лечения хронической язвы, выбранной из варикозной язвы и язвы диабетической стопы.

Изобретение относится к медицине, а именно к раневым покрытиям, и предназначено для лечения ожогов 2-4 степени. Раневое покрытие содержит матрицу-носитель в виде высокомолекулярного углеводного соединения и антибактериальный компонент, выделенный из бурых водорослей, а именно фукоидан.

Изобретение относится к области фармации и ветеринарии, а именно к средствам противомикробного и ранозаживляющего действия в форме антибактериальной повязки. Предложено перевязочное средство на биополимерной основе, выполненное в виде повязки, губки или пластыря.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для лечения ожоговых больных с глубокими и/или обширными ожогами. Способ компенсирования тепловых потерь у ожоговых больных включает наложение на ожоговые раны лечебных повязок и/или раневых покрытий, а также дополнительно размещение на поверхности тела как минимум одного эластичного электронагревателя на непораженных участках и/или на поверхностях пораженных ожогами участков тела поверх лечебных повязок и/или раневых покрытий.

Настоящее изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к системе предотвращения злоупотребления или предотвращения неправильного употребления трансдермального пластыря.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к пластырю для лечения и/или предотвращения рубцов, имеющему слоистую структуру, которая содержит по меньшей мере подложку, матричный слой, содержащий экстракт (А) лука и полимер (В) на основе акрилата-винилацетата, и открепляемую накладку, где матричный слой расположен между подложкой и открепляемой накладкой таким образом, что матричный слой соприкасается с подложкой и открепляемой накладкой с его противоположных сторон, где открепляемая накладка выполнена с возможностью открепления от матричного слоя, и где полимер (В) на основе акрилата-винилацетата содержит элементарные звенья, являющиеся производными мономерных компонентов алкилакрилата (В1) и винилацетата (В2), причем алкилакрилат имеет формулу CH2=CH-COOR, в которой R представляет собой алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода (В1), и к способу изготовления пластыря для лечения и/или предотвращения рубцов.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к вариантам активного полимерного слоя для раневой повязки. В первом варианте слой получен способом, согласно которому водорастворимое порообразующее вещество распределяют на непоглощающей поверхности, на которую затем наносят раствор по меньшей мере одного производного хитина в органическом растворителе при массовом соотношении производного(ых) хитина к порообразующему веществу от 1/5 до 1/40, далее выпаривают растворитель и промывают водой.

Настоящее изобретение относится к впитывающему изделию (10; 20; 30), содержащему проницаемый для жидкостей верхний лист (102; 202), не проницаемый для жидкостей нижний лист (103; 203; 303) и впитывающую сердцевину (104; 204; 304), расположенную между верхним листом (102; 202) и нижним листом (103; 203; 303).

Группа изобретений относится к медицине, а именно к гемостатическому средству на основе поливинилпирролидона, содержащему полимерный материал и комплекс биологически активных компонентов, отличающемуся тем, что в качестве полимерного материала оно содержит высокомолекулярный поливинилпирролидон Полидон А-1 с молекулярной массой 2,0-4,5 МДа в количествах, достаточных для получения на его основе геля, а в качестве биологически активных компонентов оно содержит до 8 масс.

Настоящее изобретение относится к прозрачному эластичному композиционному материалу для компрессионной повязочной пленки для лечения венозных заболеваний и поражений ткани, который содержит прозрачный слой пленки толщиной 5-50 мкм, медицинский адгезив, покрывающий по меньшей мере часть одной поверхности слоя пленки и предпочтительно являющийся гипоаллергенным, первый защитный слой для продольного отделения, покрывающий адгезивную поверхность пленки, и, при необходимости, второй защитный слой для продольного отделения, служащий в качестве несущего элемента, причем эффекты упругости и прочной адгезии добавляются к качеству компрессии, превышающему качество компрессии текстильных средств компрессии согласно европейским стандартам, и который в основном воздействует на поверхностные варикозы и обеспечивает возможность продолжительного ношения.

Группа изобретений относится к продуктам, таким как подгузники одноразового использования и другие средствам личной гигиены. Раскрыто нетканое полотно для получения впитывающих изделий, содержащее множество волокон, полученных из полиолефиновой композиции, где полиолефиновая композиция содержит от 80 до 99 вес.

Группа изобретений относится к продуктам, таким как подгузники одноразового использования и другие средствам личной гигиены. Раскрыто нетканое полотно для получения впитывающих изделий, содержащее множество волокон, полученных из полиолефиновой композиции, где полиолефиновая композиция содержит от 80 до 99 вес.

Группа изобретений относится к области создания медицинских изделий. Медицинское изделие в форме накладки на рану из нетканого материала, включает ротационно спряденные волокна, которые содержат по меньшей мере один синтетический и биорезорбируемый полимер и по меньшей мере один гидрофильный и/или тканеадгезивный полимер.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к пластырю для лечения и/или предотвращения рубцов, имеющему слоистую структуру, которая содержит по меньшей мере подложку, матричный слой, содержащий экстракт (А) лука и полимер (В) на основе акрилата-винилацетата, и открепляемую накладку, где матричный слой расположен между подложкой и открепляемой накладкой таким образом, что матричный слой соприкасается с подложкой и открепляемой накладкой с его противоположных сторон, где открепляемая накладка выполнена с возможностью открепления от матричного слоя, и где полимер (В) на основе акрилата-винилацетата содержит элементарные звенья, являющиеся производными мономерных компонентов алкилакрилата (В1) и винилацетата (В2), причем алкилакрилат имеет формулу CH2=CH-COOR, в которой R представляет собой алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода (В1), и к способу изготовления пластыря для лечения и/или предотвращения рубцов.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для уменьшения образования рубцов и видимых проявлений заживших ран, келоидов и гипертрофических рубцов в коже млекопитающих.

Изобретение относится к медицине. Описана композиция, которая содержит хитозан и/или солевую форму хитозана или его производных - блок- и привитые сополимеры, такие как хитозан - поливинилпирролидон, и органо-неорганический сополимер полилактида с полититаноксидом при следующем соотношении компонентов, масс.

Раскрыт тонкий абсорбционный композиционный материал, в котором нетканый поддерживающий слой (лист) является гидропереплетенным с чесаной фиброй для получения нетканого субстрата.

Настоящее изобретение относится к трансдермальной композиции для лечения деменции, содержащей донепезил в качестве активного ингредиента. Трансдермальная композиция согласно настоящему изобретению содержит высококонцентрированный донепезил в гидрофобном матриксе, может непрерывно высвобождать лекарственное средство в течение длительного времени, обладая долговременной адгезией к коже, и проявляет эффективный терапевтический эффект в течение длительного периода времени, обладая улучшенной скоростью проникновения через кожу по сравнению с традиционными пластырями с донепезилом.

Изобретение относится к области медицинских изделий, а именно к получению углеродных нетканых материалов. Способ получения углеродного волокнистого нетканого материала для медицины включает текстильную переработку перед формированием исходных целлюлозных непрерывных нитей в кордную ткань, отделку тепловлажностной обработкой, синтез катализатора карбонизации на поверхности волокон, паровоздушное воздействие, вентилируемую сушку, формирование нетканого материала иглопрокалыванием двух наружных иглопробивных слоев и внутреннего однонаправленного слоя между ними, последующую карбонизацию. При этом углеродный нетканый материал активируют для развития удельной поверхности при нагреве до температуры 950°С в течение 60-180 минут с последующим аппретированием лекарственными веществами и полученный активированный углеродный нетканый материал механически обрабатывают штамповкой или нарезкой до получения требуемых размеров и форм медицинских изделий. Изобретение обеспечивает углеродный волокнистый нетканый материал, обладающий хорошей гибкостью, несминаемостью, повышенной прочностью на разрыв. 1 з.п. ф-лы.

Наверх