Описание проекта
Предполагается разработать технологию нанесения титан-ванадиевых оксидных нанопленок на целлюлозные гемостатические материалы, которые используются в медицине. Нанопленки наносятся методом атомно-слоевого осаждения с использованием тетрахлорида титана (TiCl4), оксотрихлорида ванадия (VOCl3) и воды (H2O) в качестве прекурсоров. Ожидается, что будет получен целлюлозный материал, обладающий улучшенными гемостатическими и антибактериальными свойствами.
Тема разработки технологии улучшения гемостатических и антибактериальных свойств целлюлозы остается актуальной и имеет стратегическое значение в настоящее время по нескольким важным причинам:
1. Медицинская практика и хирургия: В сфере медицины и хирургии существует постоянная потребность в разработке и использовании материалов, которые способствуют быстрой остановке кровотечения (гемостаз) и предотвращению инфекций. Это особенно важно в операционных залах и при лечении травматических повреждений.
2. Рост антибиотикорезистентности: Антимикробные свойства материалов становятся все более важными в свете увеличения случаев антибиотикорезистентности бактерий. Материалы, которые могут предотвращать инфекции без использования антибиотиков, представляют большой интерес.
3. Спрос на экологически безопасные материалы: Целлюлоза, как растительный материал, является биоразлагаемой и экологически безопасной. Это становится все более важным, поскольку забота о окружающей среде становится приоритетом.
4. Инновации в нанотехнологиях и химической инженерии: Развитие нанотехнологий и методов химической модификации материалов открывает новые возможности для улучшения свойств целлюлозы и создания инновационных биомедицинских материалов.
5. Клинические исследования и потребности пациентов: Пациенты и медицинские специалисты ожидают новых технологий и материалов, которые улучшат результаты лечения, снизят риски осложнений и улучшат опыт пациента.
6. Пандемии и чрезвычайные ситуации: время от времени возникают ситуации, такие как эпидемии и пандемии, когда требуется быстрое и эффективное средство для контроля инфекции и предотвращения распространения болезней.
Целлюлоза с улучшенными гемостатическими и антибактериальными свойствами имеет широкий спектр применений в различных областях промышленности, таких как:
1. Медицинская и хирургическая промышленность: это наиболее очевидная область применения. Целлюлоза с гемостатическими свойствами может использоваться для создания бинтов, губок и медицинских перевязочных материалов для быстрого контроля кровотечения. Антибактериальные свойства могут быть важными для профилактики инфекций в хирургических и медицинских приложениях.
2. Фармацевтическая промышленность: Целлюлоза может использоваться в производстве фармацевтических продуктов, таких как таблетки, капсулы и мази. Улучшенные свойства целлюлозы могут способствовать более эффективному усвоению лекарств и предотвращению инфекций.
3. Повязки и средства гигиены: Улучшенная целлюлоза может быть использована в гигиенических продуктах, таких как пеленки, подгузники и средства гигиены женщин. Гемостатические и антибактериальные свойства могут сделать такие продукты более эффективными и безопасными.
4. Ткань и одежда: Целлюлозные волокна могут быть интегрированы в ткани и одежду, что делает их устойчивыми к микробному росту и обладающими способностью контролировать кровотечение при травматических повреждениях.
5. Упаковка: Улучшенная целлюлоза может использоваться в упаковочных материалах и контейнерах для продуктов питания, чтобы предотвратить рост бактерий и обеспечить длительный срок хранения.
6. Технические приложения: В некоторых технических областях, таких как производство фильтров, биофармация и биотехнологии, улучшенная целлюлоза может использоваться для создания специализированных материалов и устройств.
7. Пищевая промышленность: В пищевой промышленности целлюлоза с антибактериальными свойствами может использоваться для создания упаковки, которая помогает предотвратить загрязнение продуктов и улучшить их безопасность.
8. Экологически устойчивая строительная индустрия: Улучшенная целлюлоза может быть интегрирована в строительные материалы для предотвращения роста грибков и бактерий, что способствует экологической устойчивости зданий.
Для разработки целлюлозных материалов с антибактериальными и улучшенными гемостатическими материалами нами предложено нанесение титан-ванадиевых оксидных нанопленок на эти материалы методом атомно-слоевого осаждения. Нанопленки будут нанесены в диапазоне температур 80-100 °С с использованием поверхностных самоограничивающихся реакций галогенидов (TiCl4, VOCl3) и воды, которые последовательно напускаются в реакционную камеру. Используемый метод атомно-слоевого осаждения позволит нанести нанопокрытие на целлюлозный материал конформно, благодаря тому, что пары прекурсоров будут попадать во все щели и впадины на материале, а также метод АСО позволит прецизионно легировать диоксид титана атомами ванадия, благодаря возможности контроля состава. Нанопокрытие будет обладать высокой адгезией к целлюлозе, благодаря выращиванию материала на ней вследствие поверхностных химических реакций, что будет препятствовать диффузии титана и ванадия в окружающий материал среду, что очень важно для медицинских целей.
