CC BY
75
УДК 678. 677.03
Ю. Н. Хакимуллин, А. Р. Бахридинова, Р. Р. Шаймарданова, М. С. Лисаневич, Р. Ю. Галимзянова
ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИОННОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ НА СВОЙСТВА СПАНМЕЛТ-МАТЕРИАЛОВ
Ключевые слова: спанмелт-материал, СММС, радиационная стерилизация, гамма-излучение, ускоренные электроны.
Осуществлён анализ технических параметров нетканого спанмелт-материал (НМ) на основе полипропилена, после облучения двумя различными источниками облучения (гамма-излучение, ускоренные электроны) Показано, что при проведении радиационной стерилизации наблюдаются значительное снижение прочности и водоупорности НМ. Установлено, что гамма-излучение вызывает более существенную деструкцию НМ, чем ускоренные электроны.
Keywords: spanmel content, SMMS, radiation sterilization, gamma rays, accelerated electrons.
Implemented analysis of technical parameters of nonwoven spanmelt-material (HM), after irradiation with two different sources of radiation (gamma rays, accelerated electrons) showed that during radiation sterilization showed a significant decrease in strength and waterproof HM. It is found that gamma radiation causes a significant degradation of HM than accelerated electrons.
Сегодня большое распространение заслуженно получают одноразовые изделия медицинского назначения из нетканых материалов (НМ). Последние исследования однозначно позволяют сделать вывод, о том, что использование таких изделий ведет к значительному снижению вероятности распространения внутрибольничных инфекций и, в целом, снижает риск инфицирования пациентов и медицинских работников больниц и лечебно-профилактических учреждений [1].
Хирургические маски и одноразовую медицинскую одежду, бельё и изготавливают в основном из многослойных нетканых материалов -спанмелт-материалов. Такие материалы имеют как минимум три слоя - спанбонд-мелтблаун-спанбонд (СМС), или больше, четыре или пять слоев -СММС, СМММС, за счет увеличения слоев материала мелтблаун.
Спанмелт-материалы (от англ. БриптеИ -прядение из расплава) - группа материалов на основе бесконечных волокон, изготовленных по фильерной и фильерно-раздувной технологии и скрепленных методом точечной термофиксации. Процесс производства СМС представлен на рисунке 1. Экструдеры 1 и 3 производят непрерывные волокна, которые укладываются в слои С, а экструдер 2 формирует слой мелтблаун М.
Â
г: J)
-
Рис. 1 - Схема производства многослойного материала типа СМС
Структура получаемого продукта напоминает бутерброд с наружными слоями С (спанбонд) и внутренним слоем М (мелтблаун). Мелтблаун так же, как и спанбонд, получают фильерным способом, но, в отличие от технологии производства материала спанбонд, волокна имеют ограниченную длину и укладываются непосредственно на приемный конвейер без вытягивания. В результате образуется своеобразная полипропиленовая вата, которая уплотняется впоследствии путем каландрования [2].
Сырьем для производства спанмелт-материалов, в основном, служат химические волокна на основе полипропилена. Полипропиленовые НМ - материалы с превосходными комплексными функциональными характеристиками: прочные, эластичные, гипоаллергенные, обладающие стойкостью к действию кислот, щелочей и органических растворителей. Данные материалы обладают высокой защитой от проникновения бактерий (в 10 раз больше чем у х/б тканей), при этом легко драпируются и остаются достаточно мягкими [2]. Кроме того это материалы с невысокой плотностью, достаточно простые в производстве и имеют низкую себестоимость.
Для использования в медицине изделия должны быть стерильными. Для стерилизации изделий из НМ используют либо радиационный метод (воздействие гамма-излучением или ускоренными электронами), либо газовый (обработка оксидом этилена). Оба метода имеют как достоинства, так и недостатки, но все-таки радиационный метод по своей эффективности, производительности и безопасности является более предпочтительным. В настоящее время радиационным методом стерилизуется более 50% медицинских изделий одноразового пользования [3].
Диапазон поглощенных доз при радиационной стерилизации медицинских изделий невысок и, как правило, находится в следующих пределах:
- стерилизующая доза в интервале от 10 до
15 кГр;
- максимально допустимая поглощенная доза ионизирующего излучения в интервале от 30 до 45 кГр.
Радиационно-технологические установки, используемые в настоящее время, выполнены по индивидуальным, нестандартизованным проектам. Для контроля технологического процесса стерилизации, стандартами предусмотрен ежеквартальный аудит стерильности изделий.
Максимально допустимая поглощенная доза не контролируется, и зачастую изделия получают завышенную поглощенную дозу облучения (50 кГр и более). Получение такой дозы медицинскими изделиями, может инициировать деструкцию полимерных материалов, приводящую к разрушению изделия. В связи с этим является важным установление зависимости свойств нетканых материалов медицинского назначения от поглощенной дозы ионизирующего излучения [4].
Известно, что ионизирующее излучение приводит к деструкции полипропилена, что влечет за собой падение технических показателей изделий на его основе. Учитывая то, что с каждым годом объемы производства и потребления спанмелт-материала для медицинских изделий растет, возникает необходимость в изучении влияния действия радиации на технические свойства спанмелт-материалов.
Таким образом, целью данной работы являлось определение влияния поглощенной дозы при радиационной стерилизации на свойства спанмелт-материалов.
В качестве объекта исследования был выбран НМ полученный по технологии спанбонд-мелтблаун-мелтблаун-спанбонд на основе полипропилена, используемый для изготовления хирургических масок. Образцы нетканых материалов были облучены в широком диапазоне поглощенных доз - от 20 до 60 кГр.
Поскольку в настоящее время для стерилизации используется как гамма-излучение, так и ускоренные электроны, было изучено влияние этих двух видов ионизирующего излучения: образцы стерилизовали на радиационно-технической установке: ИЛУ-10, принадлежащей ООО «СФМ-Фарм» (воздействие ускоренными электронами) и радиационно-технической установке «Пинцет» (укомплектованной источниками
излучения кобальт 60), принадлежащей ОАО "Татхимфармпрепараты".
Были проведены физико-механических испытания облученных образцов (рисунок 2, 3). В качестве показателей были выбраны: прочность при удлинении (методика испытаний в соответствии с ГОСТ Р 53226-2008), водоупорность (методика по ISO 811:1981), воздухопроницаемость (методика по ISO 9073-15:2007) в соответствии с техническими условиями на НМ СММС.
Как видно, из рисунка 2 с увеличением поглощенной дозы прочность при удлинении из-за деструкции полипропилена значительно падает. Для НМ СММС при облучении дозой 60 кГр наблюдается снижение прочности в случае гамма-излучения в 1,8 раз, а в случае ускоренных
электронов в 1,3 раза. Интенсивному протеканию окислительных процессов и деструкции полипропиленового материала способствует также появление озона в герметичной упаковке медицинских изделий при радиационной стерилизации. Об этом свидетельствует запах при вскрытии пакетов, в который были упакованы образцы.
Более значимое падение прочности при удлинении при облучении гамма-излучением обусловлено, тем, что наряду с радиационной деструкцией, протекает и термоокислительная деструкция, поскольку температура при стерилизации гамма-излучением составляет 70-80 С. Стерилизация в гамма-установке к тому же продолжается длительное время - поглощенная доза 60 кГр набирается в течение 7-8 суток. Воздействие данных факторов: температуры, наличие озона, длительности процесса стерилизации способствует более существенному разрушению НМ из полипропилена.
Рис. 2 - Зависимость прочности при удлинении НМ СММС материала от поглощенной дозы радиационного облучения двух видов:
ускоренные электроны и гамма-излучение
Воздухопроницаемость НМ материалов является необходимой характеристикой для предотвращения парникового эффекта при использовании хирургических масок.
На рисунке 3 показано, что воздухопроницаемость НМ СММС уменьшается незначительно как при облучении гамма-лучами, так и при облучении ускоренными электронами (на 6-10%).
Водоупорность при увеличении
поглощенной дозы облучения уменьшается как при стерилизации ускоренными электронами, так и при гамма-излучении. После воздействия гамма-излучением при поглощенной дозе 40, 60 кГр водоупорность падает на 10% больше, чем при воздействии ускоренными электронами.
Более значимое падение водоупорности при облучении гамма-излучением обусловлено по всей видимости обусловлено повышением
гидрофильности материала происходящем в результате активного окисления полимера в присутствии озона, появляющегося в процессе радиационной обработки материала.
О 20 40 60
о _
ш дозы о блуч ення, кГр
Рис. 3 - Зависимость воздухопроницаемости НМ СММС материала от поглощенной дозы радиационного облучения двух видов: ускоренные электроны и гамма-излучение
ускоренные-
20 40 60
дозы облучения, кГр
Рис. 4 - Зависимость водоупорности НМ СММС материала от поглощенной дозы радиационного облучения двух видов: ускоренные электроны и гамма-излучение
Литература
1 СМС [электронный ресурс] - Системные требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http://www.medimaster.ru/images/docs/catalog_med.pdfi^a та обращения: 29.02.2014).
2 Медицина и косметология [Электронный ресурс] URL: http://spunbond.ru/application/medicine/(^ara обращения: 19.02.2014).
3 Алимов А.С. Практическое применение электронных ускорителей. Препринт НИИЯФ МГУ № 2011 - 13/877, Москва, 2011 г.
3 Спанбонд - технологии в России// PLASTICS.RU электрон. журн. 2011. №10. Системные требования Adobe Acrobat Reader. URL http://www.plastics.ru/pdf/journal/2011/10/spanbond.pdf ( дата обращения:28.03.2014)
4 EN 14683:2005 Surgical masks - Requirements and test methods
5 Хакимуллин, Ю.Н. Влияние радиационной стерилизации на свойства нетканого материала, полученного по технологии спанлейс / Ю.Н. Хакимуллин, К.В. Легаева, Е.С. Кузнецова, Л.С. Травкина, М.С. Лисаневич, Р.Ю. Галимзянова // Вестник Казанского технологического университета - 2014. -№14. - С. 150-154.
Таким образом, показано, что при проведении радиационной стерилизации наблюдаются значительное снижение прочности и водоупорности НМ СММС, используемого при изготовлении хирургических масок. Установлено, что воздействие гамма-излучения вызывает более существенную деструкцию НМ, чем воздействие ускоренных электронов.
Для контроля потребительских свойств хирургических масок после радиационной стерилизации и для оценки радиационной стойкости НМ СММС, может применяться изменение прочности при удлинении, как наиболее чувствительный к поглощенной дозе показатель.
Работа поддержана Министерством образования и науки РФ, проект № 2196 базовой части государственного задания.
© Ю.Н. Хакимуллин - д-р техн. наук, проф. каф. ТОМЛП, ХТПЭ КНИТУ, А. Р. Бахридинова - магистрант каф. ТОМЛП КНИТУ; Р. Р. Шаймарданова - магистрант каф. ТОМЛП КНИТУ; М. С. Лисаневич - доцент каф. ТОМЛП КНИТУ, [email protected]; Р. Ю. Галимзянова - доцент той же кафедры, [email protected].
© Y. N. Khakimullin - Dr. Sci. Sciences, prof. Department. TEMLI, KNRTU; A. R. Bahiridinova - Magister Department. TEMLI, KNRTU; R. R. Shaymardanova - Magister Department TEMLI, KNRTU; M. S. Lisanevich - Ph.D., AP., Department TEMLI, KNRTU, [email protected]; R. Y. Galimzyanova - Ph.D., AP., TEMLI, KNRTU [email protected].
